用于检测血红素加氧酶1(HO-1)的化合物、以及涉及所述化合物的方法和用途

本发明涉及用于检测血红素加氧酶1(ho-1)的化合物，特别是具有四吡咯或还原型四吡咯骨架和荧光团的卟啉(porphyrins)、二氢卟吩(chlorins)、细菌卟吩(bacteriochlorins)或异菌卟吩(isobacteriochlorins)化合物。此类化合物可用于体内、离体和体外检测ho-1，也可用于诊断方法和用作研究试剂。

背景技术：

1、血红素加氧酶(ho)是血管生物学和细胞信号传导中的一种重要的稳态微粒体酶。ho的主要作用是防止细胞毒性的‘游离’血红素(fe-ppix)的累积，所述‘游离’血红素可以起到体内fenton催化剂的作用，导致产生活性氧类。

2、ho的血红素分解代谢是一个三步反应，需要分子氧和nadph细胞色素p450还原酶。在这个过程中，卟啉环在第5位(也称为α-碳原子)被区域选择性解环以形成α-胆绿素(α-biliverdin)，同时失去一氧化碳(co)和二价铁(fe2+)。这在方案1中示出。胆绿素被细胞溶质中的胆绿素还原酶进一步转化为胆红素(bilirubin)。

3、

4、方案1通过ho-1的fe-ppix分解代谢

5、已知血红素降解的每种副产品都具有细胞保护作用。例如，fe2+被铁蛋白螯合，在此安全地储存而不受fenton活性影响，一些研究表明，co是一种重要的细胞内信号传导分子，激活katp离子通道并抑制内皮细胞凋亡。最后，胆红素也已被证明显示出抗氧化性。在例如吉尔伯特综合征等遗传性疾病中，胆红素浓度高于基础水平的个体，在其一生中发展心血管疾病的可能性较低。

6、ho有两种主要的亚型，即血红素加氧酶-1(ho-1)和血红素加氧酶-2(ho-2)。ho的这两种亚型都能催化这种血红素降解。ho-1是降解血红素的诱导型酶亚型。另一同工酶ho-2发现处于低水平，并且不是血红素诱导型。因此，ho-1是被体内的细胞应激刺激物(例如在斑块内出血(intraplaque haemorrhage,iph)后)诱导的唯一亚型，并在包括动脉粥样硬化和癌症在内的许多疾病中具有防御作用。因此，ho-1是血管健康和疾病的关键酶，也是冠状动脉斑块破裂和出血性中风的出血标志物。

7、尽管可以定量ho-1的活性，但所有现有的ho-1活性的检测都是破坏性、劳动密集型、半定量、不可靠、低通量且与活细胞的实时测量不兼容的。此外，这些检测几乎总是检测蛋白质水平而不是ho-1的活性，并且不能在单细胞基础上检测ho-1。目前本领域使用的典型检测已有几十年历史，涉及在不稳定的酶辅因子的复杂混合物中的细胞裂解。反应后，将混合物用氯仿提取并以分光光度法测量。该过程描述于tenhunen r,marver hs,schmid r.“the enzymatic conversion of hemoglobin to bilirubin”,trans assoc amphysicians,1969；82:363-71；和pimstone nr,tenhunen r,seitz pt,marver hs,schmidr.“the enzymatic degradation of hemoglobin to bile pigments by macrophages”,jexp med 1971 june 1；133(6):1264-81。ho-1的动力学和定位是特别困难的，体内动态应用是不可行的。这些问题阻碍了对ho-1在病理生理学和药理学中的作用的阐明，以及临床转化，特别是在体内的。

8、因此，仍然需要一种可靠的用于活细胞或组织的ho-1检测方法。开发检测ho-1的化学探针也将特别用于检测例如iph和相关疾病，重要的是，在更严重的相关病况发作之前。

技术实现思路

1、令人惊讶地发现，通过在第5位由荧光团修饰卟啉、二氢卟吩、细菌卟吩或异菌卟吩，可以观察到ho-1的浓度和/或位置，因为ho-1作用于这些分子，从四吡咯或还原型四吡咯骨架裂解荧光团。这允许监测以ho-1过表达为特征的病况，例如斑块内出血、由斑块内出血和动脉粥样硬化导致的急性冠脉综合征和中风。

2、当卟啉、二氢卟吩、细菌卟吩或异菌卟吩的四吡咯或还原型四吡咯骨架与荧光团呈荧光共振能量转移(fret)对时，这种效果是特别有利的，因为当ho-1作用于所述化合物时，来自荧光团的荧光受到调制(即增加或减少)。这证实了ho-1存在于荧光调制的位置，允许对ho-1进行更灵敏的检测，并可允许确定ho-1的浓度。

3、本发明的化合物的用途极为广泛并且可用于疾病的体内、体外和离体诊断。此外，它们可用作研究试剂，例如来确定ho-1的活性和/或存在。

4、因此，在第一方面，本发明提供由式i表示的化合物或其药学上可接受的盐：

5、

6、其中所述化合物选自卟啉、二氢卟吩、细菌卟吩或异菌卟吩，和其中：

7、表示双键或单键；

8、表示氮和mn+之间的配位键或共价键；

9、r1a至r1f独立地选自h或一价烃基；或i)r1a和r1b一起形成环烃基(cyclocarbyl)，ii)r1c和r1d一起形成环烃基，iii)r1e与r2a一起形成环烃基，和/或iv)r1f与r4一起形成环烃基；

10、r2a和r2b独立地选自h、一价烃基或二价烃基-a1基团，其中a1是x2或选自以下的末端基团：-cooh、-csoh、-cosh、-cssh、-conh2、-oh、-sh、-nh2、-coor5、-csor5、-cosr5、-cssr5、-con(r5)2、-conhr5、-or5、-sr5、-n(r5)2、-nhr5、-ch(or5)2、-ch(or5)(sr5)、-ch(sr5)2、其中r5是一价c1至c5-烃基或x2，r6是c1至c5亚烷基；或r2a与r1e一起形成环烃基；

11、r3a和r3b独立地选自h、-ch3、-ch2ch3、-oh、-och3、-ococh3、-sh、-sch3、-nh2、-nhch3、或-n(ch3)2；

12、r4是二价c1至c10-烃基-a2基团，或r4与r1f一起形成环烃基，所述环烃基被二价c1至c10-烃基-a2基团取代或被单独的a2取代，其中a2是x3或选自以下的末端基团：-cooh、-csoh、-cosh、-cssh、-conh2、-oh、-sh、-nh2、-coor7、-csor7、-cosr7、-cssr7、-con(r7)2、-conhr7、-or7、-sr7、-n(r7)2、-nhr7-ch(or7)2、-ch(or7)(sr7)、-ch(sr7)2、其中r7是一价c1至c5-烃基或x3，r8是c1至c5-亚烷基；

13、l是连接基团；

14、x、x2和x3是荧光团，其可以相同或不同；

15、mn+是具有整数n的正电荷的阳离子，其中n为1至3；

16、q是所述化合物的总电荷；和

17、a、b、c和d各自独立地表示选自吡咯、吡咯啉或吡咯烷环的五元含氮杂环。

18、在实施方案中，荧光团x与卟啉、二氢卟吩、细菌卟吩或异菌卟吩的四吡咯和还原型四吡咯骨架呈fret对。

19、在实施方案中，在激发x后，在式i的化合物中来自x的荧光被猝灭。在另一实施方案中，在激发卟啉、二氢卟吩、细菌卟吩或异菌卟吩的四吡咯或还原型四吡咯骨架后，在式i的化合物中来自x的荧光被观察到。这些效应可以是由于四吡咯或还原型四吡咯骨架与荧光团x的fret配对产生的。

20、在另一方面，提供了根据本发明的化合物，其用于诊断方法，任选地，用于诊断以血红素加氧酶-1(ho-1)过表达为特征的疾病的方法。

21、在其它方面，提供了根据本发明的化合物，其用于体内诊断斑块内出血、由斑块内出血和/或动脉粥样硬化导致的急性冠脉综合征和/或中风的方法。

22、在一个方面，还提供了根据本发明的化合物，其用于治疗由斑块内出血和/或动脉粥样硬化导致的急性冠脉综合征和/或中风的方法。

23、在其它方法，提供了一种用于体外和/或离体诊断斑块内出血、由斑块内出血和/或动脉粥样硬化导致的急性冠脉综合征和/或中风的方法，所述方法使用根据本发明的化合物。

24、在其它方面，提供了一种对血红素加氧酶1和/或斑块内出血成像的方法，所述方法使用根据本发明的化合物。

25、在其它方面，还提供了根据本发明的化合物在体外和/或离体诊断斑块内出血、由斑块内出血和/或动脉粥样硬化导致的急性冠脉综合征和/或中风中的用途。

26、在一个方面，还提供了根据本发明的化合物作为造影剂在对血红素加氧酶1和/或斑块内出血成像中的用途。

27、在一个方面，还提供了根据本发明的化合物作为研究试剂的用途，优选作为用于检测血红素加氧酶1的研究试剂的用途。

28、在其它方面，提供了一种制备根据本发明的化合物的方法，所述方法包括使式via至vic的化合物或其药学上可接受的盐与具有式[z-x]q”的化合物反应：

29、

30、其中所述化合物为卟啉、二氢卟吩、细菌卟吩或异菌卟吩，和其中：

31、表示双键或单键；

32、表示氮和mn+之间的配位键或共价键；

33、r1a至r1f独立地选自h或一价烃基；或i)r1a和r1b一起形成环烃基，ii)r1c和r1d一起形成环烃基，iii)r1e与r2a一起形成环烃基，和/或iv)r1f与r4一起形成环烃基；

34、r2a和r2b独立地选自h、一价烃基或二价烃基-a1基团，其中a1是x2或选自以下的末端基团：-cooh、-csoh、-cosh、-cssh、-conh2、-oh、-sh、-nh2、-coor5、-csor5、-cosr5、-cssr5、-con(r5)2、-conhr5、-or5、-sr5、-n(r5)2、-nhr5、-ch(or5)2、-ch(or5)(sr5)、-ch(sr5)2、其中r5是一价c1至c5-烃基或x2，r6是c1至c5亚烷基；或r2a与r1e一起形成环烃基；

35、r3a和r3b独立地选自h、-ch3、-ch2ch3、-oh、-och3、-ococh3、-sh、-sch3、-nh2、-nhch3、或-n(ch3)2；

36、r4是二价c1至c10-烃基-a2基团，或r4与r1f一起形成环烃基，所述环烃基被二价c1至c10-烃基-a2基团取代或被单独的a2取代，其中a2是x3或选自以下的末端基团：-cooh、-csoh、-cosh、-cssh、-conh2、-oh、-sh、-nh2、-coor7、-csor7、-cosr7、-cssr7、-con(r7)2、-conhr7、-or7、-sr7、-n(r7)2、-nhr7-ch(or7)2、-ch(or7)(sr7)、-ch(sr7)2、其中r7是一价c1至c5-烃基或x3，r8是c1至c5-亚烷基；

37、l是连接基团；

38、x2和x3是荧光团，其可以相同或不同；

39、mn+是具有整数n的正电荷的阳离子，其中n为1至3；

40、q’是所述化合物的总电荷；

41、a、b、c和d各自独立地表示选自吡咯、吡咯啉或吡咯烷环的五元含氮杂环；和

42、w包括叠氮化物或炔烃官能团，

43、在式[z-x]q”的化合物中，x为荧光团，其可与x2和x3相同或不同，q”是所述化合物的总电荷，z包括叠氮化物或炔烃官能团，

44、其中w和z之一包括叠氮化物官能团，另一者包括炔烃官能团。