Гетероциклические соединения для возрастных и диабетических сосудистых осложнений

Гетероциклические соединения для возрастных и диабетических сосудистых осложнений

Реферат

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к новому классу пятичленных гетероциклических соединений и к их применению для лечения диабета и родственных заболеваний. Более конкретно, изобретение относится к соединениям данного ряда, к способам их получения, фармацевтическим композициям, содержащим данные соединения, и их применению для лечения сахарного диабета. Соединения данного ряда обладают разрушающей и ингибирующей AGE (конечные продукты повышенного гликозилирования) активностью, что существенно для лечения диабетических и возрастных сосудистых и нейрососудистых осложнений, включая заболевание почек, нервные заболевания, атеросклероз, ретинопатию, воспалительные заболевания, иммунологические нарушения, окислительный стресс и дерматологические и косметические показания.

Изобретение также относится к способу восстановления изменения цвета зубов, являющегося результатом неферментативного потемнения полости рта, посредством введения эффективного количества данных соединений для уничтожения ранее образованного структурирования в результате повышенного гликозилирования.

Данные соединения также обладают активностью удаления свободных радикалов и, следовательно, помимо их косметических применений, могут использоваться при лечении заболеваний, вызванных свободными радикалами.

Тройная функция данных соединений как поглотителя свободных радикалов, AGE разрушающего агента и AGE ингибитора может эффективно использоваться в косметических композициях, которые способны останавливать и направлять в обратную сторону процессы старения кожи в результате накопления конечных продуктов повышенного гликозилирования (AGE) белков кожи и светового повреждения за счет действия свободных радикалов. Изобретение дополнительно относится к композиции и способу удаления свободных радикалов из клеток тела.

Предпосылки создания изобретения

В 1912 году Maillard установил, что восстанавливающиеся сахара, такие как глюкоза и рибоза, реагируют с белками с образованием коричневых пигментов. Дополнительные исследования показали, что это необратимое неферментативное взаимодействие, которое происходит в ряде природных систем, включая продукты питания при хранении. Существует две фазы реакции Майлларда (Maillard), ранняя и развитая. Первоначально белки реагируют с глюкозой с образованием стабильных продуктов Амадори (Amadori), которые впоследствии перекрестно сшиваются с образованием конечных продуктов повышенного гликозилирования (AGE). В большинстве случаев образование AGE также сопровождается потемнением белков и ростом флуоресценции.

При диабете, когда уровень глюкозы в крови существенно выше нормального, реакцию глюкозы с несколькими белками, такими как гемоглобин, кристаллин хрусталика глаза и коллаген, вызывает образование AGE, которые, в свою очередь, являются ответственными за осложнения, связанные с диабетом, такие как нефропатия, микроангиопатия, эндотелиальная дисфункция и дисфункция других органов. Кроме того, активность ряда факторов роста, таких как основной фактор роста фибробластов, также ухудшается. Продукты AGE, в отличие от обычных белков тканей, обладают более низкой скоростью оборота и пополнения. Сообщалось, что продукты AGE действительно могут вызывать комплексную иммунологическую реакцию, включающую RAGE рецепторы (рецептор для конечных продуктов повышенного гликозилирования) и активацию нескольких не полностью определенных иммунологических процессов. Подтверждено документально, что при диабете с признаками микроангиопатии и макроангиопатии также проявляются симптомы окислительного стресса, механизм которого не выяснен.

In vitro образование AGE может быть исследовано лабораторно путем инкубирования восстанавливающих сахаров, таких как рибоза и глюкоза, с бычьим сывороточным альбумином. Образование AGE может обнаруживаться по увеличению флуоресценции или повышению реакционной способности к сшиванию с анти-AGE антителами. Оказывается, что увеличение флуоресценции предшествует образованию AGE-специфических антигенных эпитопов. Такое увеличение флуоресценции используется для контролирования повышенного образования AGE in vitro (Brownlee М. et al, Science 1986; 232: 1629-1632). В дополнение к возрастанию флуоресценции, одной из наиболее отличительных характеристик AGE образования in vitro, является образование антигенных эпитопов, которые являются специфическими к AGE и не являются специфическими к природным белкам. Следовательно, возможно сформировать антитела против конечных продуктов повышенного гликозилирования и использовать их для обнаружения образования AGE в других белках. Это послужило важным аналитическим инструментом при исследовании AGE.

Вследствие клинической важности образования AGE использовались многие подходы для диагностики, профилактики или возвращения в прежнее состояние образования AGE в теле. Образование AGE можно было бы ингибировать за счет взаимодействия с продуктом раннего гликозилирования, который возникает при первоначальной реакции целевого белка и глюкозы. Предполагается, что ингибирование происходит как взаимодействие между ингибитором и продуктом раннего гликозилирования, что, по-видимому, прерывает последующую реакцию гликозилированного белка с дополнительными белковыми веществами, приводящую к сшитому продукту последней стадии. Соединения, такие как аминогуанидин, ингибируют образование AGE, действуя по такому механизму.

Образование AGE на долгоживущих белках также связано со структурированием (поперечным сшиванием) данных белков. Было показано, что полученные из AGE структурированные белки разрушаются такими соединениями как бромид N-фенилтиазолия (PTB), который взаимодействует с ними и расщепляет ковалентные полученные из AGE структурированные белки (Vasan et al. Nature 1996; 382: 275-278; US 5853703, дата выдачи патента: Dec. 29,1998). Предполагается, что механизм снижения содержания AGE в тканях работает относительно быстро, в противоположность аминогуанидину, который действует медленно в силу самой природы механизма его действия.

Наибольшую важность в терапевтических применениях имеют соединения, которые являются AGE разрушающими агентами или AGE ингибиторами, как отмечено ниже:

Агенты, разрушающие AGE:

Соединения, которые могут расщеплять накопленный AGE, могут использоваться в качестве лекарственного средства при лечении диабетических осложнений и возрастных заболеваний, вызванных накоплением AGE.

Соединения, которые могут ингибировать накопление AGE посредством разрушения AGE, могут использоваться в качестве лекарственного средства для приостановления ухудшения при заболеваниях, таких как диабет и возрастные осложнения, вызванные накоплением AGE.

Ингибиторы AGE:

Соединения, которые могут ингибировать накопление AGE путем ингибирования образования AGE, могут использоваться в качестве лекарственного средства для заболеваний, таких как диабет и возрастные осложнения, вызванные накоплением AGE.

Неконтролируемое образование AGE in vivo, такое как при связанных с диабетом заболеваниях, может привести к серьезным физиологическим ухудшениям. Например, при диабетической невропатии и ретинопатии повреждаются функциональная целостность барьера стенки капилляра и внутренний кровяной барьер сетчатки, соответственно, что подтверждается аномальным присоединением эндотелия к базисной мембране. Этот дефект является прямым следствием поперечного сшивания структурных белков за счет гликозилирования. Этиологией диабетических нейрососудистых заболеваний, а также иммунологических нарушений является образование AGE. В настоящее время предполагается, что ингибирование AGE образования или разрушение существующих AGE будет выигрышным при множестве заболеваний, включая нефропатию, невропатию, атеросклероз и дерматологические заболевания.

Исследования продемонстрировали положительное действие агентов, которые разрушают AGE, например, при изучении сердечно-сосудистых осложнений, связанных с возрастом, болезненное состояние, которое ускоряется в экспериментальных диабетических условиях (Wolffenbuttel et al., 1998).

В другом фармакологическом подходе для контролирования уровней AGE в тканях, особенно в тех тканях, в которых AGE уже накоплено до уровня, который является ответственным за субклиническую или клиническую патологию, оказалось успешным введение агента, который уничтожает или разрушает AGE. В патентах США 5656261 и 5853703 описаны агенты и способы, которые уничтожают (или расщепляют, или разрушают) образование AGE in vitro и in vivo.

Также достигнуто несколько успешных терапевтических подходов, основанных на блокировании накопления AGE in vivo. Один из подходов, проиллюстрированный в патенте США 4758583, касается ингибирования образования AGE из его предшественников путем введения таких агентов как аминогуанидин и родственные соединения.

Как было показано в процитированных выше ссылках, соединения, которые блокируют образование AGE или разрушают AGE, логично коррелируют с лечением AGE-родственных заболеваний, таких как диабетическая нефропатия, невропатия, ретинопатия и атеросклероз, дерматологические заболевания, неферментативное потемнение полости рта, эндотелиальная дисфункция или дисфункция других органов и ухудшение роста.

В различных литературных источниках, обсуждаемых ниже, также была описана корреляция между началом AGE и различными заболеваниями.

Корреляция между образованием конечных продуктов повышенного гликозилирования (AGE) и нефропатией хорошо подкреплена несколькими исследовательскими публикациями. Beisswenger (1995) показал, что концентрация AGE у людей, страдающих диабетом, коррелирует с ранним проявлением почечных заболеваний. Makita et al. (1991) показал, что возрастание содержания AGE пептидов протекает параллельно с тяжестью почечной дисфункции. Вышеуказанные ссылки четко показывают, что AGE является принципиальной причиной диабетической нефропатии. Yamauchi (1997) показал, что предотвращение образования AGE с помощью аминогуанидина ингибирует развитие диабетической нефропатии. Показано также, что введение аминогуанидина улучшает утолщение базисной мембраны клубочков у диабетических крыс (Ellis, 1991). Показано также, что аминогуанидин ослабляет возрастание альбуминурии у экспериментальных диабетических крыс (Soulis-Liparota, 1991).

Также показано, что AGE индуцирует экспрессию эндотелиального фактора роста в маллерных клетках сетчатки (Hirata, 1997, Murata, 1997) и, следовательно, может промотировать внутриглазную неоваскуляризацию (образование новых кровеносных сосудов) при диабетической ретинопатии. На крысиной модели показано, что лечение аминогуанидином задерживает развитие диабетической ретинопатии (Hammes, 1991, Hammes, 1994, Roufail, 1998).

Также показано, что лечение аминогуанидином улучшает скоростью нервной проводимости у диабетических крыс (Kihara, 1991, Miyauchi, 1996 and Yagihashi, 1992).

Bucala (1996) провел интенсивный обзор различных аспектов развития атеросклероза и установил, что накопление AGE может инициировать ряд клеточных событий, таких как клеточный окислительный стресс, экспрессия адгезионных молекул, эндотелиальная трансмиграция моноцитов и т.д., и такие события могут вести к атеросклерозу. Kirstein (1990) продемонстрировал, что (i) in vitro и in vivo-образованные AGE белки являются хемотаксичными для моноцитов крови человека, (ii) субэндотелиальные AGE могут индуцировать миграцию моноцита через неповрежденный эндотелий, и (iii) взаимодействие моноцита с AGE-содержащим матриксом приводит к индукции тромбоцитарного фактора роста.

Таким образом, можно сделать вывод, что AGE при взаимодействии с эндотелиальными клетками через рецептор RAGE активирует ядерный фактор Kappa B и индуцирует различные гены, экспрессирующие адгезионные молекулы. Взаимодействия AGE-эндотелий также увеличивают окислительный стресс, инициируют миграцию моноцитов, блокируют эндотелиальный оксид азота и стимулируют ангиогенез. Все эти условия приводят к такому состоянию как атеросклероз.

Другие дисфункции, зависящие от понижения нагрузки AGE в тканях, включают гипертензию, рестеноз, аномальное препятствие ткани при перитонеальном диализе, эректильную дисфункцию и болезнь Альцгеймера. Аналогично, с одной стороны, неферментативное сшивание структурированных белков, таких как коллаген, приводит к повышенной жесткости артерий и снижает податливость и растяжимость артерий. Действительно, показано, что лечение ALT-711-агентом, разрушающим AGE, устраняет индуцированную диабетом жесткость артерий и улучшает артериальную податливость (Wolffenbutel, 1998). Aronson et al. (1996) опубликовали обзор о роли AGE в промотировании увеличения численности воспалительных клеток и пролиферации гладких мышц и предположили, что это является вероятной причиной большего рестеноза, аномального препятствия ткани при перитонеальном диализе у диабетических пациентов.

Seftel (1997) показал значительное возрастание пентозидина в ткани мужского полового члена у пациентов-диабетиков по сравнению с пациентами, не страдающими диабетом. Он обсуждает механизм AGE опосредованной эректильной дисфункции путем повышенного регулирования стимулируемого оксида азота и пониженного регулирования эндотелиального оксида азота в ткани мужского полового члена.

Vitek et al. (1994) сообщили, что бета-амилоидные пептиды (βAP) медленно группируются при нормальных физиологических условиях, тогда как AGE модифицированный (βAP) проявляет намного более быструю агрегацию. Число тромбоцитов увеличивается в связи с дегенерацией нейронов, и при болезни Альцгеймера угасает познание. Агрегированные, но не мономерные βAP являются активно нейротоксичными. Поэтому вмешательство в процесс, посредством которого образование AGE увеличивает агрегацию βAP, или ингибирование AGE образования, или терапия с разрушением AGE предоставляет новые терапевтические возможности для уменьшения патофизиологических изменений, связанных с болезнью Альцгеймера.

Поэтому AGE ингибиторы/разрушающие агенты были бы благоприятными для снижения агрегации (βAP), обеспечивая профилактику/лечение болезни Альцгеймера.

Li et al. (1996) подтвердили внутренние взаимоотношения между двумя ключевыми проявлениями физиологического старения на крысиной модели сердечно-сосудистого и почечного угасания, и предположили, что непосредственно связанные с возрастом биохимические процессы, оканчивающиеся повышенным гликозилированием, вносят вклад в прогрессирующее повреждение тканей и несостоятельность органов. В их исследовании было установлено, что аминогуанидин (ингибитор AGE) в значительной степени предотвращает повреждение тканей в результате ингибирования AGE образования. Было найдено, что более низкая нагрузка AGE в тканях у крыс в результате введения аминогуанидина сохраняет в целом более удовлетворительный уровень сердечно-сосудистой и почечной функции, что подтверждено более здоровым общим видом старых крыс, подвергавшихся лечению аминогуанидином, по сравнению с не получавшими лечения крысами из подобранной по возрасту и весу контрольной группы. Следовательно, ингибиторы AGE могли бы найти применение для профилактики возрастных заболеваний.

Реакция неферментативного потемнения (появление коричневой окраски), которая происходит в полости рта, приводит к изменению цвета зубов. Сообщалось, что агенты против образования налета, такие как хлоргексидин, ускоряют реакцию неферментативного потемнения и последующее окрашивание зубов (Nordbo, J. Dent. Res., 58, p. 1429 (1979)). Nordbo предположил, что хлоргексидин приводит к окрашиванию зубов двумя путями: во-первых, за счет увеличения образования налета, который содержит больше аминогрупп, и, во-вторых, за счет катализа реакции Майлларда, приводящей к окрашенным продуктам.

Способность ингибиторов неферментативной реакции потемнения предотвращать изменение цвета белка на поверхности, такое, которое происходит на поверхности зубов, было продемонстрировано в экспериментах in vitro в патентах США 5137916 и 5272176.

Было заявлено, что соединения, которые обладают способностью ингибировать или устранять AGE, могут использоваться для ингибирования или устранения изменения цвета зубов в результате неферментативного потемнения полости рта (Патент США 5272176; Патент США 5853703).

Все эти факты указывают на общий основной механизм для патофизиологических состояний, связанных с диабетом, и на то, что он представляет собой образование конечных продуктов повышенного гликозилирования. Поскольку общая AGE нагрузка ткани увеличивается, тяжесть патологических симптомов также возрастает. С другой стороны, если количество AGE контролируется с помощью таких соединений как аминогуанидин, прогрессирование заболевания также замедляется. В настоящем изобретении описано ингибирование конечных продуктов повышенного гликозилирования. Почечное заболевание представляет собой ведущую причину смерти и источник неприятностей при диабете. Хронический диализ и трансплантация почки являются абсолютно обычными для пациентов с почечной недостаточностью в результате диабета. Перитонеальный диализ (ПД) работает на тех же принципах, что и гемодиализ, но кровь очищают, когда она находится внутри тела, а не посредством аппарата. Основное различие в препаратах для перитонеального диализа по сравнению с гемодиализом заключается в количестве более высоких концентраций глюкозы, используемой в качестве осмотического агента (1,5, 2,5 или 4,25 г/дл). Высокое образование глюкозы у людей связано с прогрессирующим образованием конечных продуктов повышенного гликозилирования (AGE), которые повреждают функции органа. AGE вносит вклад в развитие аномальной фиброзной ткани и снижает способность брюшины фильтровать жидкости, приводя к несостоятельности ПД процедуры.

Соединения, которые могут изменять содержание AGE в ткани, могли бы использоваться для предотвращения данного процесса и других медицинских осложнений, возникающих из-за образования AGE. Применение агента, разрушающего AGE, или ингибитора в жидкости для диализа могло бы ингибировать образование аномальной фиброзной ткани и облегчить, таким образом, процедуру диализа. Соответственно, соединения изобретения могут использоваться для получения жидкости для диализа для перитонеального диализа пациентов диабетиков.

Ожидается, что уменьшение нагрузки AGE в ткани устранит данные болезненные состояния, принимая во внимание, что предотвращение накопления до критической массы могло бы предотвратить возникновение болезненного состояния. Данные болезненные состояния перечислены ниже:

1) сосудистые и нейрососудистые осложнения,

2) нефрологическое заболевание,

3) неврологическое заболевание,

4) атеросклероз,

5) заболевание сетчатки,

6) дерматологическое заболевание,

7) неферментативное потемнение полости рта,

8) эндотелиальная дисфункция или дисфункция другого органа,

9) ухудшение роста,

10) воспалительное заболевание,

11) иммунологическое нарушение,

12) окислительный стресс,

13) возрастные и диабетические осложнения,

14) болезнь Альцгеймера,

15) рестеноз, аномальное препятствие ткани при перитонеальном диализе,

16) аномальная проницаемость ткани при перитонеальном диализе, и

17) эректильная дисфункция.

Соединения, проявляющие AGE разрушающую/ингибирующую активность, также можно использовать в косметических целях.

Здоровье, упругость и молодость кожи зависят, помимо прочего, от некоторых ключевых классов биологических молекул. Ключевыми молекулами кожи являются коллаген и эластин. Коллаген представляет собой белок, образующий структурную сетку, которая несет другие структуры кожи. Он придает коже ее прочность и долговечность. Как и любой другой белок, коллаген состоит из аминокислот. Однако он необычно богат несколькими специфическими аминокислотами: пролином, гидроксипролином, лизином и глицином. Эластин также представляет собой белок, более гибкий, чем коллаген, и помогает поддерживать упругость и эластичность кожи. Он содержит две специфические аминокислоты: десмозин и изодесмозин. Когда как эластин, так и коллаген имеются в недостаточном количестве и повреждены, кожа теряет свою форму после растягивания или сгибания, приводя к морщинам и легкому провисанию, что происходит во время процесса старения.

Наиболее современные теории старения сфокусированы вокруг идеи, что возрастные повреждения в первую очередь происходят вследствие структурных и функциональных модификаций клеточных компонентов. В настоящее время популярными гипотезами являются такие теории старения как свободнорадикальная, гликозилирования или теория Майлларда. В первой гипотезе предполагается, что возрастные эффекты происходят за счет реакций свободных радикалов, которые повреждают компоненты клеток. Термин «свободный радикал» относится к нестабильной молекуле, которая имеет неспаренный или лишний электрон на внешней орбите, который особенным образом взаимодействует с другими молекулами, вызывая повреждение жиров, ДНК и белка. Последняя гипотеза предполагает, что первичной причиной старения является клеточное повреждение, возникающее из-за модификации макромолекул, вызываемой неферментативным гликозилированием и реакциями Майлларда с образованием конечных продуктов повышенного гликозилирования (AGE). Неферментативное гликозирование представляет собой химическое присоединение сахаров к белку, которое, в конечном счете, вызывает сшивание белков, являющееся необратимым. Хотя данные гипотезы были сформулированы независимо, это позволяет предположить, что свободные радикалы, гилкозилирование и реакции Майлларда могут в действительности представлять собой частично воздействующие друг на друга элементы единственного, более сложного биохимического пути, и что возрастное ухудшение качества происходит в результате суммы повреждений, индуцируемых всеми тремя гипотетическими путями и за счет их взаимодействия.

Кожа, высокодифференцированный и сложноструктурированный орган, особенно подвержена повреждению свободными радикалами при действии ультрафиолетового излучения, приводящего к повышенному накоплению AGE на коже, а также к повышенному продуцированию синглетного кислорода и пероксидных радикалов, которые повреждают важные молекулы кожи, такие как коллаген и эластин. При таких ситуациях антиоксидантные условия удаления свободных радикалов могли бы, безусловно, дать возможность коже поддерживать ее нормальную упругость и целостность против повреждений.

Таким образом, настоящее изобретение относится к косметическому применению активной молекулы, способной уничтожать AGE поперечные сшивания и создавать антиоксидантную окружающую среду в тканях с помощью AGE разрушающего и гасящего свободные радикалы действия, вследствие этого значительно замедляя проявления старения.

Кожа является наибольшим органом тела, составляя примерно 15% веса тела. В терминах химического состава кожа состоит примерно на 70% из воды, 25% белка и 2% жиров. Остаток включает следы минералов, нуклеиновых кислот, глюкозаминогликанов, протеогликанов и многочисленных других химических соединений.

Кожа состоит из 3 основных слоев: эпидермиса, дермиса и подкожной ткани. Эпидермис представляет собой первый барьер между нами и внешним миром. Этот слой состоит из клеток 3 типов: кератиноцитов, меланоцитов и клеток Лангханса. Дермис представляет собой средний слой кожи, наиболее толстый из слоев кожи, и включает плотно прилегающую прочную сеть коллагена (тип-I и III) и волокна эластина, которые являются решающе важными белками кожи. Дермис также состоит из фибробластов, капилляров, лимфатических узлов, сальных желез и волосяных фолликулов. Подкожная ткань представляет собой самый внутренний слой кожи, включающий множество адипоцитов и действующий как амортизатор и теплоизоляционный материал, защищающий низлежащие ткани от холода и механических травм.

Старение представляет собой биологическое явление, которое выражается в морщинах и провисании кожи. По мере старения человека клетки кожи делятся более медленно, и внутренняя кожа, или дермис, начинает утоньшаться. Жировые клетки, лежащие ниже дермиса, начинают атрофироваться, и нижележащая сеть эластиновых и коллагеновых волокон, которая обеспечивает поддержку для поверхностных слоев, утрачивается и распутывается. Кожа теряет свою эластичность; при надавливании она больше не пружинит, возвращаясь к своему первоначальному положению, но вместо этого провисает и образует глубокие морщины. Способность кожи сохранять влагу снижается; потовые железы и жиросекретирующие железы атрофируются, лишая кожу ее защитных эмульсий вода - жир. Как следствие, кожа становится сухой и слоистой. Кроме того, способность кожи восстанавливаться уменьшается с возрастом, поэтому раны заживают медленнее. Линии около бровей (между бровями) и гусиные лапки (линии, которые расходятся от уголков глаз) начинают развиваться благодаря постоянным небольшим мышечным сокращениям. Обычное выражение лица также формирует характеристические линии, и сила тяжести усугубляет ситуацию, внося свой вклад в образование второго подбородка и полуопущенных век. Поскольку кожа представляет собой наиболее видимый орган при старении, существует повышенный интерес к физиологии и удалению морщин, эластоза и старческого ксероза. Старение кожи представляет собой сложное явление, определяемое факторами генетически определенного внутреннего старения и факторами внешнего старения (Boni R., Burg G.: Schweiz Med Wochenschr (2000) Sept 9; 130 (36): 1272-8).

Главным образом, существует два биологически независимых процесса старения, которые происходят одновременно и отвечают за основные изменения, проявляющиеся на коже с течение времени.

1. Внешнее старение или фотостарение/внешние факторы и

2. Свойственное от природы старение или внутреннее старение/внутренние факторы.

Внешнее старение или фотостарение, которое происходит в том случае, когда кожа подвергается действию таких факторов как ультрафиолетовое облучение, химические загрязнения, аллергены, механическое повреждение и т.д. В первую очередь внешнее старение вызывается действием ультрафиолетового излучения солнца.

Внутреннее старение воздействует на кожу, вызывая медленную необратимую дегенерацию ткани. Факторы, вызывающие внутреннее старение, являются генными, нервными (стресс), иммунными, результатом гормональных нарушений и другие. Внутреннее старение можно наблюдать по всей поверхности тела, включая кожу, защищенную от ультрафиолетового излучения солнца. Явление гликозилирования, как обсуждалось выше, играет серьезную роль во внутреннем старении. Белки дермиса, эластин и коллаген, взаимодействуют с сахарами тела, особенно с глюкозой, приводя к связыванию коллагеновых волокон и синтезу свободных радикалов. Это модифицирует структуру кожи, заставляя ее терять свою эластичность, и она становится более жесткой. Таким образом, наиболее заметные изменения на коже лица возникают за счет комбинации процессов внутреннего и внешнего старения.

В основном два фактора - свободные радикалы и образование AGE, являются заметными ускорителями образования морщин на коже. Теория Майлларда старения кожи относится к 1912 году, когда Майллард обнаружил, что восстанавливающие сахара, такие как глюкоза и рибоза, взаимодействуют с белками с образованием коричневых пигментов. Реакция Майлларда представляет собой серию сложных взаимодействий, которые вызывают поперечное сшивание белка в результате взаимодействия восстанавливающего сахара с аминогруппами белков с образованием стабильных продуктов Амадори (Amadori), которые впоследствии сшиваются с образованием конечных продуктов повышенного гликозилирования (AGE). Другим свойством, имеющим решающую биологическую значимость, является наблюдение, что продукты Амадори продолжают сшиваться и полимеризоваться даже в отсутствие свободной глюкозы. Поперечное сшивание белка является важным, поскольку оно ответственно за образование глубоких морщин дермиса. Образование AGE сшивания также является естественной частью старения, и все процессы, в которых происходит старение белка, наносят серьезный вред. Во время процесса старения восстанавливающий сахар химически присоединяется к поддерживающим кожу белкам, таким как эластин и коллаген, заставляя из постепенно становиться жесткими и замедляя их обновление. Такое неспецифическое и неферментативное присоединение сахара к коллагену и эластину приводит к образованию AGE, которые продолжают сшиваться и полимеризоваться даже в отсутствие свободной глюкозы. Исследование роли AGE в старении коллагена с использованием сканирующего силового микроскопа выявило, что в присутствии повышенной концентрации AGE наблюдаются значительные структурные изменения в фибриллах коллагена старых крыс (Odetti P., Aragno I., et al. Gerontology (1998); 44 (4); 187-91). В результате такого процесса старения коллаген теряет свою эластичность, и на коже развиваются морщины.

Ковалентное связывание глюкозы с аминогруппой самого белка является недостаточным для того, чтобы быть ответственным за структурные изменения, наблюдаемые в коллагене. Кислородные радикалы, образованные во время окисления глюкозы, и окисление гликозилированного белка могут быть непосредственно вовлечены в образование AGE и сшивание коллагена. Исследования in vitro продемонстрировали, что присутствие кислорода является необходимым для повышенного гликозилирования и сшивания коллагена. Было подтверждено, что антиокислительные условия и поглотители свободных радикалов ингибируют или замедляют образование AGE и сшивание коллагена. Также известно, что поглотители свободных радикалов являются важнейшими при защите эпидермиса от повреждения свободными радикалами, генерированными как в окружающей среде, так и эндогенными факторами (Pugliese P.T., Dermatol. Nurs (1998) Dec: 10 (6): 401-16; quiz 41718).

Кожа, которая имеет высоко дифференцированную и несомненно сложную организационную структуру, является особенно подверженной повреждению свободными радикалами, поскольку она контактирует с кислородом и другими стимулами окружающей среды (Calabrese V., Scapagnini G. et. al., Drugs Exp.Clin. Res. (1999); 25 (6): 281-7). Исследования подтвердили, что ультрафиолетовое излучение увеличивает образование AGE на коллагене, эластине и других белках кожи. При этом образуется порочный цикл за счет возрастания накопления AGE на коже, а также увеличения продуцирования синглетного кислорода и пероксидных радикалов, которые повреждают белок кожи.

В последние годы был достигнут значительный прогресс в прояснении механизмов, лежащих в основе фотостарения. Недавно были выявлены индуцирование матриксных металлопротеиназ в результате активации активаторного белка (AP)-1 и ядерного фактора (NF)-kB, а также мутации митохондриальной ДНК (Berneburg М., et. al. Photodermatol Photoimmunol. Photomed (2000) Dec: 16 (6): 238-44). На ранней стадии гликозилирования конденсация восстанавливающих сахаров, таких как глюкоза, с аминогруппами белков генерирует под действием ультрафиолета фотогенерированные свободные радикалы синглетного кислорода. Сообщается, что AGE представляет собой важный фактор, промотирующий фотостарение в коже посредством генерирования активных разновидностей кислорода, включая О₂ ^-, Н₂О₂ и -ОН (Masaki H. et. al., Biochem Biophys. Res. Commun (1997) Jun 18: 235). На основе in vitro исследования фибробластов предлагается возможный механизм, в котором AGE под действием ультрафиолетового излучения А генерирует активные разновидности кислорода, включая О₂ ^-, Н₂О₂ и -ОН, при этом -ОН-частица играет опасную роль в промотировании повреждения клетки (Hitoshi Masaki et. al. Biochemica et Biophysica Acta 1428 (1999), 45-56). Такие радикалы прерывают природный баланс кожи, стимулируя клетки кожи синтезировать металлопротеиназы. Металлопротеиназные ферменты разрушают коллаген, не синтезируя анти-металлопротеиназы, которые сдерживают разрушение белка кожи, что является нормальной биологической ответной реакцией. Несбалансированное продуцирование металопротеиназы относительно анти-металлопротеиназы, индуцированное синглетными кислородными свободными радикалами, ведет к разрушению коллагена и эластина кожи. За этим следует неполное заживление ран поврежденного коллагенового матрикса и накопление упругодеформируемого материала, и, как следствие, провисание кожи и образование морщин.

Благодаря воздействию на AGE ультрафиолетового А излучения генерирование пероксидного аниона становится повышенным. Это осуществляется через клеточную цепь переноса электрона, в которой УФ А-AGE энергия увеличивает прохождение электронов на кислород в основном состоянии. Это ведет к повышенному образованию пероксидного аниона во время синтеза аденозинтрифосфата (АТФ). Фермент пероксид-дисмутаза превращает пероксидный анион в перекись водорода и кислород. Наконец, каталитическое действие железа и меди превращает перекись водорода в токсичные гидроксильные радикалы, вызывая повреждение коллагена и эластина кожи с последующим дефектным заживлением ран и развитием солнечных шрамов, которые вызывают фотостарение кожи.

Полки косметического рынка заполнены продуктами лечения внешнего старения, но все еще сохраняется необходимость в продуктах, целью которых является лечение внутреннего старения путем AGE ингибирования в поддерживающих кожу белках.

Способность ингибировать образование конечных продуктов повышенного гликозилирования (в поддерживающих кожу белках, таких как коллаген) наряду с AGE разрушающей активностью и активностью удаления свободных радикалов обеспечивает значимые результаты при лечении старения кожи и морщин и т.д.

Таким образом, используя молекулы, которые могут изменить присутствие AGE, можно предотвратить появление признаков старения кожи и образования морщин и т.д., и их можно использовать для косметических применений.

Опыт показывает, что старение кожи и образование морщин происходят несмотря на хороший уход за кожей. Следовательно, существует необходимость в разработке агента для профилактики или лечения старения кожи, вызванного образованием AGE. Соединения настоящего изобретения представляют собой не-пептиды, способные модифицировать AGE структурирование, происходящее в коллагене и эластине. Соединения настоящего изобретения могут быть введены в состав косметического препарата вместе с другими агентами.

Для предотвращения или замедления образования морщин на коже является важным ингибировать образование AGE, уничтожить уже образованный AGE, а также снизить окислительный стресс с помощью антиоксиданта или поглотителя свободных радикалов. По существу, молекула, которая ингибирует AGE, разрушает и замедляет образование AGE и предотвращает разрушение коллагена, была бы идеальным кандидатом для косметических целей. Молекулы по настоящему изобретению проявляют свойства ингибитора AGE и эффективного разрушителя AGE, а также поглотителя свободных радикалов, что делает их наиболее подходящими для косметических применений.

Свободные радикалы представляют собой атомы или молекулы, которые имеют в атомной структуре один или несколько неспаренных электронов и являются высоко реакционноспособными. Свободные радикалы - реакционноспособные разновидности кислорода (ROS), продуцируются непрерывно в системе млекопитающего как следствие нормальных процессов метаболизма. Экзогенные источники ROS включают физические упражнения, загрязнение (особенно сигаретным дымом и выхлопами автомобилей), алкоголь, солнечный свет и лекарственные средства (такие как анестетики). Хотя свободные радикалы играют важную роль в нормальных физиологических механизмах, избыточное продуцирование ROS приводит к окислительному стрессу - термин, обычно используемый для обозначения результата окислительного повреждения биологически важных молекул, таких как белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Давно известно, что белки восприимчивы к окислению под действием ROS. Особенно уязвимы ароматические аминокислоты, такие как цистеин, и дисульфидные связи. Все биологические вещества содержат множество полиненасыщенных жирных кислот, которые расположены главным образом в мембранных липидах. Они высокоуязвимы к повреждению под действием ROS.

Группа соединений, известных как антиоксиданты (также упоминаемые как «поглотители свободных р