用于由氧化应激和/或氧化还原失衡产生的病理状态的全身治疗的组合物的制作方法
【专利说明】用于由氧化应激和/或氧化还原失衡产生的病理状态的全身治疗的组合物
技术领域
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2013年I月28号提交的美国申请系列号13/751，429的部分继续申请的权益，所述美国申请系列号13/751，429是2009年8月18号提交的美国申请系列号12/543，407的部分继续申请，所述美国申请系列号12/543，407是2009年3月16号提交的美国申请系列号12/405，165的部分继续申请，所述美国申请系列号12/405，165是2003年6月18号提交的美国申请系列号10/463,765的一部分，所述美国申请系列号10/463,765要求2002年6月19号提交的美国临时申请系列号60/389,491的权益。这些申请经此引用以其全文并入本文。
[0002]发明背景
本发明涉及用于治疗由氧化应激介导的症状、综合征、病理状态和疾病相关的问题的新颖的组合物和治疗由氧化应激介导的症状、综合征、病理状态和疾病相关的问题的方法。这些病症包括癌症、AIDS、糖尿病、心血管疾病、唐氏综合征、慢性炎性疾病、神经变性疾病、继发于HIV-1感染的恶病质、继发于癌症和AIDS相关性综合征(ARC)的恶病质、和高胆固醇血症。还包括具有肠载体(enteric carrier)的活性成分的新颖的制剂。
[0003]已发现无机硫代硫酸盐和亚硫酸盐在药理学中和/或在最终剂型的制剂中作为防腐剂、抗氧化剂、或生物杀灭剂的广泛用途。因此，发现硫代硫酸盐在氰化物中毒、过敏病症和由在人中的金、砷、汞或铋制剂引起的药物致敏的治疗中、及在兽医学中作为氰化物解毒药、作为“一般解毒剂”及还在胃气胀中，和外用地在癣或兽疥癣的治疗中的应用。据称注射硫代硫酸钠和L-半胱氨酸或其钠盐的水溶液通常有效对抗“细菌和病毒”。授予Renoux等人的美国专利N0.4，148，885公开了硫代硫酸钠和焦亚硫酸钠作为免疫刺激剂的用途，但是严格地在“用于刺激活的有机体免疫力的方法”的情况下，尽管仅提到了小鼠且仅采用了皮下施用。
[0004]亚硫酸盐也显示一些对抗造成某些寄生虫病症和感染病症的药剂的药理学活性。另外德国专利DE3419686公开了亚硫酸盐或亚硫酸氢盐溶液用于治疗关节炎或癫痫。W08402527声称对于添加亚硫酸盐、酸式亚硫酸盐、焦亚硫酸盐和/或连二亚硫酸盐的阿霉素和道诺霉素增加的抗肿瘤活性。授予Kaplan的美国专利N0.5，045，316声称离子银化合物、硫代硫酸盐或亚硫酸盐，和任选地砸的组合物可用于治疗恶性肿瘤、动脉粥样硬化和老人的精神综合征。但是，应清楚在现有技术中没有声称当向有需要的哺乳动物输送时，硫代硫酸盐或亚硫酸盐通过它们自身或以彼此一起的混合物和/或与硫化物化合物、硫代亚硫酸盐(th1nite)化合物、或连多硫酸盐(th1nate)化合物的混合物如在此公开般起作用。
[0005]应当意识到当在胃中释放时，硫代硫酸盐和亚硫酸盐二者均快速分解，以致于口服含有亚硫酸盐或硫代硫酸盐的水溶液、片剂或胶囊不能用于将它们向哺乳动物的肠输送，除非使用肠溶衣、肠载体或其它点对点输送系统。对于连二亚硫酸盐适用完全相同的考虑，其已与阿霉素和道诺霉素组合使用(见上)。另一方面，据本申请人所尽知，当向哺乳动物输送时，硫化物化合物和硫代硫酸盐化合物既未被声称如在此公开般起作用，也未被假设能够起到此类作用。
[0006]无意受限于任何特别的假说或理论，将对于癌症、AIDS、心血管疾病、糖尿病、唐氏综合征、慢性炎性疾病和神经变性失调的病因学的现时思考进行综述，试图理解在此公开的治疗方法的令人惊喜的成功的基础。因为由本申请人发现为药理学活性的各种含硫物质都具有还原性，将特别关注两组性质之间存在关联的可能性及特别关注与细胞中的氧化-还原过程有关的研究，特别是若其集中在氧化应激或其病理表现上。
[0007]在健康的人组织中存在细胞增殖和细胞死亡之间的微妙的平衡(delicatebalance)，在早熟细胞丢失的情况中，当所述平衡被破坏时可导致变性疾病(糖尿病及其血管并发症、贫血、关节炎、帕金森病、阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化(ALS)、亨廷顿病、肌营养不良、强直性肌营养不良、慢性疲劳综合征、弗里德赖系共济失调、晶状体浑浊(ocularlens opacificat1n)、肾病、肝坏死、皮炎、肺免疫缺陷、肝性脑病、黄斑变性、年龄相关的记忆力衰退、克罗伊茨费尔特-雅各布病、中风、癫痫、周围神经病、视神经病、解剖神经病(anatomic neuropathy)、神经源性肠病、感音神经性聋、神经源性膀胱功能障碍、偏头痛、肾小管性酸中毒、扩张型心肌病、肝衰竭、高乳酸血症、砷中毒、硅沉着病、醋氨酚中毒、石棉沉着病、哮喘、风湿性多关节炎、成人型呼吸窘迫综合征)。类似地，在细胞过度聚集的情况下，该平衡的破坏可导致过度增殖病(癌症、AIDS、I型单纯疱疹病毒感染、巨细胞病毒诱导的血管病理学状态(vascular pathology)、动脉硬化、ARC、肝炎、锥虫病、血管再狭窄、银肩病、肾小球肾炎、移植物排斥等)。必须指出线粒体功能对于该平衡是至关重要的，因为线粒体调节凋亡一以受控且及时的方式进行细胞消除的生理机制。
[0008]哺乳动物的防御机制(由非吞噬细胞的淋巴细胞、吞噬多形核白细胞及贪婪吞噬单核细胞/巨噬细胞介导的体液/细胞免疫)消除异物例如微生物(细菌、立克次氏体、病毒、真菌、原生动物或后生动物)和异常细胞，包括能够通过过度增殖变成癌性肿瘤例如癌、肉瘤、肌瘤或淋巴瘤的新生细胞。
[0009]癌性肿瘤和血液恶性肿瘤常常是致命的。在人中，它们包括，其中，前列腺癌、结肠癌、乳房癌、肺癌、肾癌、肝癌、中枢神经系统(CNS)的淋巴瘤、白血病、胰腺癌、胃癌、食管癌、卵巢癌、子宫癌、睾丸癌和皮肤癌。大多数人和动物的癌症涉及上皮来源的细胞，其恶性转化引起癌，即上皮细胞来源的肿瘤。
[0010]健康哺乳动物中的细胞增殖和细胞死亡之间的平衡关键取决于完整的免疫系统和精细协调的抗氧化剂和氧化剂之间的全身平衡二者，所述全身平衡将在下文被指定为“氧化还原稳态”。另外，氧化还原稳态对于免疫系统的组分充分起作用是必要的。
[0011]在哺乳动物胞内将分子氧(二氧)的逐步还原(stepwise reduct1n)成水是细胞所需的ATP源，为其多种活动提供动力。但是，在该过程期间形成的部分还原的中间产物(超氧化物自由基阴离子、过氧化氢、氢过氧自由基和羟自由基)是高度反应性的，且它们的泄漏可能成为对于生物分子和复杂细胞结构例如膜和线粒体的炎症、氧中毒、氧化应激、和/或氧化损伤的原因；这些部分还原的种类共同被称为“反应性氧中间产物”(ROI)。另夕卜，一些属于免疫系统的细胞产生次氯酸或ROI ( “呼吸爆发”)以将它们用作对抗异物的武器。外源物(包括药物)的解毒，还有源自上皮细胞中的多不饱和脂肪酸的前列腺素、血栓烷和白三烯的酶催合成是ROI的另一普通来源。
[0012]在过去十年期间，已变得明显的是ROI在信号转导中起到了极其重要的直接作用。涉及信号转导的大多数ROI的来源似乎起初产生超氧化物，所述超氧化物的歧化作用随后产生过氧化氢。正如由Powis等人所指出的(“氧化还原信号传导和细胞生长和死亡的控制，，(〃Redox signaling and the control of cell growth and death")，in HelmutSies (编辑)“疾病机理和治疗中的抗氧化剂”("Ant1xidants in disease mechanismsand therapy, 〃)Academic Press, 1997)，胞内氧化还原信号传导是胞内氧化还原状态受控改变的结果。该信号传导可调节细胞周期，包括控制DNA合成、酶活化和基因表达。所述氧化还原信号传导通过改变关键蛋白的构象运行，所述蛋白的构象改变通过改变这些蛋白中的半胱氨酸残基的氧化态进行。这些构象的改变影响所述蛋白的生物学功能。这些构象敏感的蛋白直接影响细胞生长和分化，还有细胞的凋亡。
[0013]1994年和2000年之间报道的各种各样的实验结果说明氧化还原状态/ROI在细胞的信号传导系统和哺乳动物健康中的重要性。金属硫蛋白-1II (MT-1II)是脑特异性金属硫蛋白，其在阿尔茨海默病(AD)和其它变性疾病患者的脑部显著减少。氧化应激似乎是调节MT-1II mRNA (信使核糖核酸)表达的主要因素之一。肺表面活性物质，一种磷脂和表面活性物质蛋白(SP-A和SP-B)的混合物，减小空气-液体界面处的表面张力并保护肺的大片上皮细胞表面免于感染性生物之害。细胞氧化剂减少表面活性物质蛋白表达。抗氧化剂也减少在结肠直肠癌中的环氧化酶-2表达、前列腺素产生和增殖。
[0014]mdr-1型转运蛋白在肿瘤细胞中的超量表达引起多药抗性。通过反应性氧种类胞内水平升高的mdr-1 mRNA和功能性活性mdrl-P型-糖蛋白诱导和通过抗氧化剂的内在mdr-1 mRNA和P-糖蛋白超量表达阻抑支持了 mdr_lb P-糖蛋白的表达是以氧化还原敏感的方式来调节的结论。
[0015]氧化应激影响各种调节基因在兔晶体状上皮细胞中的表达，其可能影响细胞增殖、分化和存活力，并因此影响正常的细胞功能。
[0016]在培养角化细胞中，丁羟甲苯过氧化物(ΒΗΤ00Η)刺激鸟氨酸脱羧酶(ODC)酶活性时间依赖性的增加，伴随ODC mRNA(指导ODC合成的mRNA)的诱导，表明ODC通过ΒΗΤ00Η的转录调节。胞内谷胱甘肽的缺失引起5倍增强的角化细胞对于ΒΗΤ00Η的敏感性并因此引起肿瘤促进。
[0017]通过改变一氧化氮(NO)的生物利用度，ROI也可间接用作信号转导物。因此，炎性细胞因子例如肿瘤坏死因子-α (TNF-α)和白细胞介素(IL)诱导NO(—氧化氮)超量产生。NO是由各种各样的哺乳动物细胞包括神经元、平滑肌细胞、巨噬细胞、嗜中性粒细胞和血小板内源合成的信使。实际上ROI和NO之间存在交叉对话(cross-talk)，因为后者对于由巯基(th1lic)氧化还原状态调节的信号传导通道的作用是有影响的。
[0018]但是，若超氧化物和NO与强大的非自由基氧化剂相互作用，则容易形成过氧亚硝酸盐(PN)。PN能够氧化许多生物分子和复杂细胞结构包括酶例如过氧化氢酶和谷氨酰胺合成酶、含有酪氨酸残基的蛋白、DNA、脑线粒体和膜脂质例如突触小体膜。
[0019]NO本身已牵涉到各种各样的神经变性失调中，且其为对神经元的兴奋性神经毒性损伤和低氧后损伤中的介体。DNA链断裂由NO和儿茶酚胺协同诱导。
[0020]大多数活的有机体已包括整合良好的抗氧化剂防御机制，其包括抗氧化酶例如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、醌还原酶、心肌黄酶及血浆铜蓝蛋白，和低分子量抗氧化剂(LMffAO)例如丙酮酸、谷胱甘肽(GSH)、二氢硫辛酸(DHLA)、β-胡萝卜素、维生素C、维生素E及硫氧还蛋白(TRX，一种普遍存在的、相对小的、二巯基(dith1lic)、氢载体蛋白)。
[0021]尽管抗氧化维生素和β -胡萝卜素必需通过食物摄取(如以水果和蔬菜)来供给，巯基三肽谷胱甘肽和DHLA 二者还有丙酮酸均为内源抗氧化剂。
[0022]丙酮酸为正常的组织代谢物，可能是无毒的且其作为“过氧化物清除剂”的高效率经充分记录；此外，在清除过氧化氢或有机过氧化物之后，它转化成醋酸，其表示它本质上不能充当促氧化剂。尽管具有这些属性，丙酮酸作为内源抗氧化剂的作用还是被广泛低估:它可能是对于血清的“氧化还原缓冲”能力的重要却被低估的贡献者。
[0023]谷胱甘肽(L-γ-谷氨酰-L-半胱氨酰甘氨酸)是普遍存在的胞内硫醇，其存在于几乎所有的哺乳动物组织中的；肝脏具有非常高的GSH的胞内水平。
[0024]除了通过增强还原环境来维持细胞完整性外，GSH具有多重功能，包括外源物的解毒；通过其作为辅酶的作用合成蛋白、核酸、白三烯、前列腺素和血栓烷；及防止其它抗氧化剂变成促氧化剂。
[0025]GSH通过用作氧中心和氮中心自由基(反应性氮中间产物，RNI) 二者的杰出的清除剂及通过易于将非自由基氧化剂(ΡΝ，过氧化物、氢过氧化物)转化成无害化合物来增强还原胞内环境。在用作辅酶或或清除ROI或PN之后，GSH被氧化成GSSG (谷胱甘肽二硫化物)，从GSSG酶促再生GSH。GSH的氧化还原系统由第一和第二抗氧化剂构成，包括谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽-S-转移酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶。
[0026]GSH在其中起作用的氧化还原反应包括蛋白质折叠、核糖核苷酸至脱氧核糖核苷酸的转化及维生素C和E的还原池(reduced pools)的维持；GSH也可与含有氧化半胱氨酸(即胱氨酸)残基的蛋白经历可逆硫醇-二硫化物互变。
[0027]尽管在组织和红细胞中(CA 131:156247v)，GSH是最重要的“氧化还原缓冲剂，”在血浆中该功能已分配给白蛋白，虽然申请人相信丙酮酸在两个环境中也是关键的抗氧化剂。
[0028]如上所述，DHLA和硫氧还蛋白发挥补充GSH的那些作用的作用；它们的氧化形式也可通过酶作用容易地被还原。维生素C和E，其可易于并也可逆地用作氢供体，还有助于维持胞内氧化-还原平衡(氧化还原稳态)。
[0029]通过以一致且通常协同的方式起作用，氧化还原介体GSH、DHLA、TRX、维生素C、维生素E和抗氧化酶帮助维持还原胞内环境。该还原环境发挥各种各样的重要的细胞功能。首先，它帮助保持生物活性的醌在还原态。例如，强心泛醌和维生素K被维持在它们的还原态(二氢泛醌/氢醌)，以使芳基化DNA的可能性和在厌氧或需氧条件下产生ROI的可能性最小化。它还保持儿茶酚胺(肾上腺素、多巴胺等)在还原(氢醌)状态，预防它们不可逆氧化为肾上腺素红类型的醌亚胺。还原胞内环境也防止血管活性的5-羟色胺被氧化成反应性醌亚胺。
[0030]还原胞内环境防止心脏二氢硫辛酰胺脱氢酶和其它氧化剂敏感性酶例如谷氨酰胺合成酶的失活。所述还原环境减弱由酚半抗原的氧化激活作用诱导的超敏性应答，并保存血脑屏障、肠上皮和心内皮的功能完整性。它还帮助保存细胞骨架完整性。所述还原环境保护突触小体膜免于氧化，并防止海马神经元死亡。它对于吞噬细胞同样是重要的，因其支持它们的随机迀移、趋化性、摄食和超氧化物产生。
[0031]特别重要的是还原环境在保存线粒体的功能完整性中的作用。GSH和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)在此发挥关键性作用，因为线粒体缺乏过氧化氢酶，一种降解过氧化氢的酶。“线粒体病”是线粒体呼吸链活性不足导致的失调。该类别包括线粒体呼吸链组分的活性缺乏。典型地，这些缺乏由细胞暴露于一氧化氮和组织上的低氧或局部缺血或氧化应激引起。这些抗氧化剂或抗氧化酶的缺乏可导致或加剧线粒体变性。必须指出，氧化还原稳态也需要细胞中微妙的抗氧化酶平衡:相对于GPx或过氧化氢酶，太多的超氧化物歧化酶(SOD)导致过氧化氢的聚集，其反过来，通过Fenton反应，导致羟自由基的产生和伴随的细胞损伤。但是，太少的SOD酶也是不利的，因为它们自身中的超氧化物自由基对于细胞是毒性的。因此，若细胞要在富氧环境中成功地发挥功能，抗氧化酶(与非酶抗氧化剂一起)的精细协调变得必不可少。
[0032]唐氏综合征被认为是抗氧化酶平衡中的先天性干扰的结果，伴随对于由高度促氧化胞内环境引起的重要生物分子的损伤。
[0033]面对应激例如受伤或感染，有机体迅速汇集大量应答:免疫细胞被募集且各种基因迅速被活化。在该活化中关键的协调因子是核转录因子NF- K B，其在生长和发育期间调节基因表达中也发挥重要作用。
[0034]在由NF-κ B调节的基因中的是编码细胞因子(TNF-α、ILs等)和生长因子的那些、免疫受体(immunoreceptors)、黏着分子、急性期蛋白、其它转录因子和调节子、NO-合