预防骨关节炎的方法和化合物的制作方法
【专利说明】预防骨关节炎的方法和化合物
[0001] 本发明设及利用抑制(a-氨基-3-?基-5-甲基-4-异恶挫丙酸KAMPA)和红藻氨酸 化A)谷氨酸受体(GluRs)中的一种或两种的化合物，预防早期或晚期的创伤后骨关节炎的 治疗剂和药物组合物，其用途W及方法。
[0002] 骨关节炎（OA)为设及关节软骨和骨，特别是软骨下骨的机械异常的退变性关节 病，如关节退变。骨改变通常在软骨丧失之前。它可W由多种因素引起，包括遗传、发育、代 谢和力学。在后面的情况下，急性创伤如在个体生命的某一阶段的关节或肢体的损伤可促 成后期的病况，在一些情况下相当迟，即5-15年后。的确，在NHS每年为矫正半月板撕裂实施 的95，000例前交叉初带重建(A化)手术和38,000例关节镜检查中，受治疗的患者有50%在 5-15年后发展为早期0A。运些患者中的一部分继续需要全关节置换治疗，运是极其常见且 昂贵的方案，经受膝关节置换手术的患者有高达20%未成功。类似地，膝关节半月板撕裂和 任何关节中的肌腫/初带/关节盘损伤易于关节退变，在多年之后最终导致骨关节炎。
[0003] OA的症状可W包括关节疼痛，导致活动丧失、压痛、僵硬、锁闭、W及有时积液。患 者还可能经受肌肉疫李和肌腫收缩。偶尔地，关节还可能充满液体。由于活动减弱，邻近的 肌肉可能萎缩，并且初带可能变得更加松弛。
[0004] 尽管体内的任何关节都可能被影响，但是OA通常受累手、脚、脊柱和较大的负重关 节，如髓和膝关节。随着OA的发展，受累关节形状改变、僵硬且疼痛，并且通常在轻微使用时 感觉稍好，但是过度或长期使用时感觉更差，因而将该疾病与类风湿性关节炎区分开。此 夕h并且更深远地，基于RA是自身免疫性的全身性疾病，而OA不设及全身性的免疫应答且是 局部性的，OA可W与RA区分开来。
[0005] 在较小的关节（如手指）中，可能形成被称为希伯登氏结节(远端指间关节处)和/ 或布夏尔氏结节(近端指间关节处）的硬骨肿大，并且尽管它们不一定疼痛，但是明显限制 了手指的活动。位于脚趾的OA导致拇囊炎的形成，使其变红或肿胀。一些人在其经受任何疼 痛之前，注意到了运些身体变化。
[0006] 在美国，OA是关节炎的最常见形式，并且是慢性残疾的主要原因。它在美国影响了 近2700万人，在英国影响了约8百万人。膝关节OA是最常见的肌肉骨骼疾病之一，影响了近2 亿5千1百万人。在运些人群中，特别值得关注的是超过30%的患有急性前交叉初带(A化)或 半月板损伤的患者在损伤后5年内发展为放射学(radiographic)膝关节0A。关节创伤可能 导致一系列急性损伤，包括骨软骨骨折、初带或半月板撕裂W及关节软骨损伤。运通常与关 节内出血有关，并且引起创伤后关节炎症。尽管解决了急性症状并且可W手术修复一些损 伤，但是关节损伤引起了软骨、骨和其它关节组织中的慢性重建过程，运引发了合成代谢和 分解代谢过程之间的炎性和代谢失衡，组织重建和生物力学变化。运些生物力学和生物化 学变化之间的相互作用将进程引导退变性关节病，运最终导致关节衰退。
[0007] 因此，存在暗示损伤具有发展为关节退变和OA的可能性的有力证据。确实，运导致 了被称为创伤后骨关节炎(PTOA)的OA疾病的子集的定义，即多年之后可能导致OA的损伤继 发性退变性关节病。在年轻人和活跃个体如参与运动的那些个体中特别普遍，在运动期间 会增加持续此类损伤的风险。因此，其可被定义为损伤之前正常关节存在，损伤时结构受损 且该关节未受全身性疾病损坏(Pickering, 1984)。关节创伤受累全部关节组织，导致可能 发展为关节退变并随后发展为OA的生理学、生物力学和生物化学变化。
[0008] 治疗通常包括运动、生活方式改变和镇痛药的组合。如果疼痛使人虚弱，则可能需 要关节置换手术W改善生活质量。关节损伤后有时推荐手术干预W矫正异常的关节生物力 学，降低继发性损伤的风险，并理想地降低OA的风险。不幸地，手术干预(例如ACL重建、半月 板切除术、半月板置换)未恢复正常的关节生物力学或预防膝关节0A。因此，重要的是了解 运些患者中的哪些将发展为早发性膝关节OAW及膝关节OA的运种发作是否可W预防或延 迟。同时，疼痛管理和手术是当前的选择，目前没有解决创伤后关节炎及其预防的被批准的 疗法。对于关节创伤后发展为OA的风险有清晰的认识，因此明显且迫切需要开发并实施预 防创伤后软骨退变的方案。
[0009] 氨基酸谷氨酸是脊椎动物神经系统中主要的神经递质。然而，与传入和交感神经 终端一样，谷氨酸由滑膜关节中的众多细胞释放，所述细胞包括巨隧细胞、淋己细胞、滑膜 细胞、成骨细胞和软骨细胞。谷氨酸通过与各种GluR结合而发挥其生理作用，所述GluR被分 为功能上不同的两类:离子型QGluR)和促代谢型(mGluR)。
[0010] iGluR担当谷氨酸口控离子通道，基于其药理学被分为S种不同的亚群:N-甲基-D-天冬氨酸（匪DA)、a-氨基-3-径基-5-甲基-4-异恶挫丙酸（AMPA) W及红藻氨酸化A)。 mGluR是G蛋白偶联的受体，根据其结构和生理活性可分为八种不同的亚型(mGluRl-8)。谷 氨酸能信号通路由五种高亲和力的化+依赖型兴奋性氨基酸转运蛋白化AAT)调节:EAATl/ GLAST、EAAT2/GLT-1、EAAT3/EAAC1、EAAT4 W及EAAT5。在滑膜关节中，功能性GluR和EAAT由 滑膜细胞、成骨细胞、破骨细胞、骨细胞、软骨细胞、肌腫细胞、巨隧细胞W及淋己细胞表达。
[0011] 我们最近的数据显示，人成纤维细胞样滑膜细胞(FLS)表达调节化S释放IL-6和 proMMP2的功能性GluR(27)。
[0012] 已知IL-6的浓度在来自阳性RA患者的滑膜组织和滑液中显著升高，并与放射学关 节破坏相关。化-6通过诱导血管生成、炎性细胞的浸润和滑膜增生促进滑膜炎，通过诱导破 骨细胞形成引起骨吸收，并且通过刺激滑膜细胞和软骨细胞的基质金属蛋白酶(MMP)表达 弓旭软骨退变。RA中升高的化-6水平主要由化S产生，其中巨隧细胞和软骨细胞产生显著但 更低的水平。比-6^/^]、鼠研究突出了 IL-6在RA的病理学中的重要作用，其中关节炎的严重 性降低和发作延迟是主要结果。如不能清除细菌感染并进行有效的T细胞记忆应答的IL-6 缺陷小鼠所示，用抗IL-6受体抑制剂托珠单抗治疗RA患者显著改善了滑膜炎和放射学变 化，然而，运些显著益处通常伴随着对宿主免疫力的负面影响，如在IL-6缺陷的小鼠中所 见，其不能清除细菌感染且增加有效T细胞记忆应答。
[001引我们最近公开的数据(Flood等2007)显示，匪DA受体的激活降低了人RA化S的 pro匪P-2的释放。非竞争性NMDA財吉抗剂MK801显著增加了RA中的pro匪P-2的释放，但在正 常的FLS中不能如此。然而，竞争性NMDAR括抗剂D-AP5W及AMPA/KA受体括抗剂CFM-2和NBQX 不影响FLS中MMP-2的表达。该项工作显示，RA FLS中NMDA GluR的激活依赖于括抗剂的性 质。
[0014]此外，高谷氨酸浓度通过KA受体的激活增加了RA FLS中的IL-6的释放，并且运受 AMPA/KA受体括抗剂NBQX而不受AMPA受体括抗剂CFM-2或者不受NMDA受体抑制剂MK801或D-AP5的抑制。运显示对IL-6的作用由红藻氨酸受体而非AMPA或NMDA受体介导。
[0015] 我们意外发现，当没有OA疾病的实证时，通过在损伤时或大约损伤时向关节施用， 特别是AMPA和KA(AMPA/KA)GluR抑制剂的子集在创伤后发展为OA的预防性防止中具有治疗 益处。在希望不受任何生物学解释限制的情况下，我们认为损伤时与疾病相关的滑液谷氨 酸浓度的增加激活了AMPA/KA GluR,反过来导致骨重建、力学响应、炎症、疼痛W及不期望 的退变。因此，在损伤时或不久之后，可W治疗性地祀向此类GluR, W预防导致充分发展期 或晚期OA的中期至长期退变性关节病的后续发展。
[0016] 在该项工作之前，在关节炎，更具体而言在OA的情况中，GluR括抗剂已经被全身性 独占使用，W通过药物对神经传递的作用减轻患有确确诊或晚期OA疾病的患者的疼痛和/ 或炎症性疼痛。在退变过程中，与OA相关的疼痛通常很晚才出现，运是为什么OA随着损伤之 后症状出现必定很难治疗。事实上，疼痛的存在是关节炎的临床诊断的一部分。运意味着当 给予药物治疗W预防OA发作/发展时，不会给予药物治疗W阻止疼痛。事实上，按照定义，处 于发展OA风险(例如A化断裂、半月板撕裂、肩袖损伤等之后）的患者不会患有关节炎（即X射 线下关节空间狭窄）。迄今为止的所有工作都集中于对显示疾病的患者的疼痛进行治疗，甚 至利用全身给药，因为运些药物的主要效果是通过其对脑和脊髓的作用。例如，Martel-Pelletier(2012)报道了KA受体括抗剂在伤害性感受中发挥作用，W及对离子型谷氨酸受 体iGluR5括抗剂LY545694治疗膝关节OA的中枢神经系统疼痛进行了测试，但未作为改变疾 病的OA药物或在处于发展OA的风险的患者中进行测试。此外，Szekely等（1997)报道了口服 施用AMPA/KA受体的非竞争性括抗剂GYKI 52466在晒齿动物关节炎（通过向右后爪注射 0.1ml弗氏佐剂诱导）中对于慢性疾病的第二阶段的右爪的初期水肿或左爪的继发性泛发 性炎症诱导的肿胀无作用，但是减弱了痛觉过敏和体重减轻，显示了对慢性疼痛的中屯、效 应用。该研究显示出没有疾病改变作用，且设及中枢性疼痛机制。
[0017]相反，測1'旧经确定：当没有关节OA的证据时，iv化创伤时或之后不久，向iii)受 损的关节i)直接或祀向递送ii)Glu財吉抗剂的特定子集，显著预防或降低了发展早期0A，即 导致晚期OA的退变性关节病的可能性（即括抗剂的作用是预防性的而非治疗性的）。因此， 本发明对于预防作为关节损伤的结果而发生的OA疾病具有极好的潜力。一旦OA疾病被确 诊，则本发明与治疗或逆转OA疾病无关。
【发明内容】
[0018] 在本发明的第一方面，提供了被配制W施用于关节的AMPA和/或KA Glu財吉抗剂， 其用于在受损的关节中预防创伤后骨关节炎或降低发展为创伤后骨关节炎的可能性。
[0019] 在本发明的可选的第一方面，提供了AMPA和/或KA GluR括抗剂在制备药物中的用 途，所述药物用于向关节施用W在受损的关节中预防创伤后骨关节炎或降低发展为创伤后 骨关节炎的可能性。
[0020] 最优选地，所述关节为由创伤损伤的关节。
[0021] 本文提及的创伤设及导致改变的关节和组织生物力学或炎症、损害关节承受机械 应力的能力的任何事件。例如，运包括但不限于可形成直接的宏观损伤和微观损伤的对关 节的强力机械冲击，其可能损害组织如何分散关节负荷并引发组织退变。此外或可选地，包 括关节挫伤、脱白，肌腫和初带损伤的低能损伤也可能引起类似的生物力学变化并导致病 状。
[0022] 通常但不完全，运包括但不限于:关节软骨表面损伤、骨折、初带和/或肌腫松弛或 缺陷、初带和/或半月板和/或肌腫破裂、关节囊和滑膜损伤、骸骨功能障碍、关节软骨的压 迫和/或剪切损伤。
[0023] 在本发明的优选实施方案中，所述疾病为未患有类风湿性关节炎(RA)或OA的个体 的早期或晚期的创伤后骨关节炎(OA)。
[0024] 适用于本发明的AMPA和/或KA GluR括抗剂包括但不限于:6-氯基-7-硝基哇喔嘟-2，3-二酬(CNQX)、6，7-二硝基哇喔嘟-2，3-二酬(DNQX)、NS102-选择性红藻氨酸受体而非 AMPA受体、犬尿哇嘟酸内源性配体和替占帕奈(