Мягкие катионные митохондриальные разобщители

Мягкие катионные митохондриальные разобщители

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к областям фармакологии, биологии и медицины и касается получения и применения класса соединений, которые могут быть использованы в составе фармацевтических композиций лекарственных средств (препаратов) для профилактики и лечения различных заболеваний и патологических состояний у животных и людей, сопровождающихся повышенным уровнем синтеза аденозинтрифосфорной кислоты митохондриями и эндогенным окислительным стрессом.

Уровень техники

В большинстве эукариотических клеток присутствуют специализированные органеллы - митохондрии. Митохондрии часто называют "энергетическими станциями клетки", так как их основная функция заключается в синтезе аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), универсальной молекулы-энергоносителя, с помощью которой осуществляются практически все клеточные функции. Биосинтез АТФ происходит с помощью окислительного фосфорилирования. Суть этого процесса заключается в переносе электронов с молекулы НАДН по электрон-транспортной цепи митохондрий на кислород, в результате чего образуется молекула воды и создается электрохимический градиент протонов, за счет которого с помощью фермента АТФ-синтазы синтезируется АТФ. У гомойотермных животных часть энергии, запасенной в электрохимическом градиенте протонов, идет на поддержание постоянной температуры тела и не сопряжена с синтезом АТФ. Разобщение окислительного фосфорилирования с синтезом АТФ происходит за счет свободных жирных кислот, находящихся в цитоплазме клетки. На внешней поверхности митохондриальной мембраны анион жирной кислоты (RCOO-) присоединяет ион H⁺, откачиваемый из митохондрий ферментами дыхательной цепи. Получающаяся при этом нейтральная протонированная форма жирной кислоты (RCOOH) пересекает мембрану и диссоциирует на ее внутренней поверхности, образуя RCOO^- и H⁺. Последний компенсирует внутри митохондрий нехватку ионов Н+, удаляемых оттуда дыхательной цепью. Образующийся анион RCOO^- возвращается наружу при участии митохондриальных белков - анионных переносчиков, в частности АТФ/АДФ-антипортера либо специальных разобщающих белков, названных и LP (uncoupling protein). В норме 20-25% всего метаболизма теплокровных животных направлено на поддержание постоянной температуры тела, и механизм образования тепла связан с разобщением дыхания и синтеза АТФ за счет увеличения протонной проводимости. Увеличение протонной проводимости или «мягкое разобщение» может служить как для термогенеза, так и для контроля массы тела, за счет стимуляции углеводного и липидного обмена.

Естественные механизмы разобщения не всегда справляются со своими функциями. Описано множество патологических состояний, при которых возникает гиперполяризация митохондрий, сопровождающаяся повышенным уровнем активных форм кислорода (АФК) в митохондриях, что приводит к ухудшению функционирования клетки в целом. Такая ситуация встречается при ожирении, нарушении углеводного обмена, а также при патологиях, связанных с развитием окислительного стресса: ишемическое повреждение тканей, болезни Паркинсона и Альцгеймера, аутоиммунные заболевания.

Использование разобщителей, способных регулируемо увеличивать протонную проводимость митохондрий, способно элиминировать негативные эффекты, вызванные указанными патологическими состояниями, в частности, за счет контроля уровня генерации АФК митохондриями (Korshunov SS, Skulachev VP, Starkov AA, High protonic potential actuates a mechanism ofproduction of reactive oxygen species in mitochondria. FEBSLett 1997; 416; 15-18).

Клинический эффект анионного разобщителя 2,4-динитрофенола (ДНФ) был показан для людей, страдающих ожирением (Parascandola J, Dinitrophenol and bioenergetics: a historical perspective. Mol Cell Biochem 1974; 5:69-77). К 1934 г. более ста тысяч пациентов прошли курс лечения ДНФ. После курса лечения практически все пациенты в той или иной степени теряли вес, однако у многих из них наблюдали сильнейшие побочные эффекты. Небольшая передозировка вызывала мышечную слабость, сильное повышение температуры тела пациента, что в некоторых случаях приводило к летальному исходу. Кроме того, у многих пациентов длительный прием препарата приводил к развитию катаракты и потери зрения. В 1938 г. все эти факты привели к строжайшему запрету использования данного препарата для лечения каких бы то ни было заболеваний. Однако, сам факт того, что лечение ДНФ действительно приводило к снижению веса пациентов, указывает на верность самого подхода.

Таким образом, разработка нетоксичных препаратов, увеличивающих протонную проводимость митохондриальной мембраны, является перспективным направлением для создания нового класса лекарственных средств и композиций. Для того чтобы протонофоры не обладали токсичным действием и не проявляли свою активность в тех случаях, когда клетке требуется синтез АТФ, необходимо, чтобы их активность зависела от функционального состояния митохондрии, например от потенциала на ее внутренней мембране. В состоянии гиперполяризации протонофор должен снимать только избыток потенциала, но не снижать его чрезмерно, что неизбежно приведет к ингибированию процесса дыхания. Идеальный протонофор не должен ингибировать дыхание митохондрий даже при относительно высоких концентрациях. Ранее предпринимались попытки синтеза веществ, обладающих свойствами «мягких» митохондриальных разобщителей, однако они потерпели неудачу (Blaikie FH, Brown SE, Samuelsson LM, Brand MD, Smith RA, Murphy MP, Targeting dinitrophenol to mitochondria: limitations to the development of a self-limiting mitochondrialprotonophore. Biosci Rep. 2006; 26; 231-43.).

Подавляющее большинство протонофоров, в том числе ДНФ, являются отрицательно заряженными молекулами, анионами, механизм разобщающего действия которых аналогичен анионам жирных кислот (RCOO"). При протонировании анионного протонофора образуется нейтральное соединение, которое проникает в митохондрию вне зависимости от ее потенциала, тогда как «мягкий разобщитель» должен преимущественно проникать только в гиперполяризованную митохондрию.

Все вышеперечисленное открывает большие перспективы для использования соединений, вызывающих мягкое разобщение митохондрий. Однако до сих пор не удавалось получить соединений, обладающих этими свойствами.

Определения:

До подробного описания настоящего изобретения, следующего ниже, следует уяснить, что это изобретение не ограничивается описанными здесь конкретной методологией, протоколами и реагентами, поскольку они могут изменяться. Кроме того, следует понимать, что в настоящем изобретении терминология используется с целью описания только конкретных вариантов осуществления, причем не предполагается ограничение объема настоящего изобретения, который будет ограничен лишь прилагаемой формулой изобретения. Если не указано другое, все используемые здесь технические и научные термины имеют такие же значения, которые вполне понятны специалистам в этой области техники.

Протонофор - вещество, способное к электрогенному транспорту протона через внутреннюю мембрану митохондрий, что приводит к падению мембранного потенциала и разобщению окисления и фосфорилирования.

Разобщитель - вещество, вызывающее разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования в митохондриях.

Механизм разобщения связан со снижением мембранного потенциала митохондрий благодаря протонофорной активности соединений или индукции эндогенной протонной проводимости мембран.

Саморегулируемый разобщитель - вещество, способность которого к разобщению зависит от величины мембранного потенциала митохондрий.

Мягкое разобщение или умеренное разобщение - обратимое снижение мембранного потенциала митохондрий, при котором не происходит подавления дыхания, повреждения компонентов дыхательной цепи либо нарушения физико-химических свойств мембран митохондрий.

Митохондриально-адресованный протонофор - вещество, адресно накапливающееся в митохондриях и повышающее протонную проводимость внутренней мембраны митохондрий (то есть уменьшающее электрохимический потенциал протонов на этой мембране).

По всему тексту описания этого изобретения цитируются различные документы. Каждый цитированный здесь документ (в том числе все патенты, заявки на патент, научные публикации, спецификации и инструкции производителя и др.), приведенный выше или ниже, полностью вводится в это изобретение путем ссылки.

Определения других терминов: замещенная или незамещенная алкильная группа, замещенная или незамещенная арильная группа, замещенная или незамещенная гетероарильная группа, замещенная или незамещенная циклоалкильная группа, замещенная или незамещенная гетероцилическая группа, насыщенная или частично ненасыщенная полициклическая система. Эти термины, в каждом случае их использования в остальном описании, могут иметь соответствующее определенное значение и предпочтительные значения. Тем не менее, в некоторых случаях их использования по всему описанию изобретения указаны предпочтительные значения этих терминов.

Термин "замещенная или незамещенная алкильная группа" относится к замещенной или незамещенной насыщенной или ненасыщенной линейной, разветвленной или циклической углеродной цепи. Предпочтительно, эта цепь содержит от 1 до 14 атомов углерода, то есть 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 или 14, например метил, этилметил, этил, пропил, изо-пропил, бутил, изо-бутил, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил, додецил, октадецил. Кроме того, в понятие «замещенная или незамещенная алкильная группа» в рамках настоящего изобретения также входит гетероалкильная группа, представляющая собой насыщенную или ненасыщенную линейную или разветвленную углеродную цепь. Предпочтительно, эта цепь содержит от 1 до 14 атомов углерода, то есть 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 или 14, например метил, этилметил, этил, пропил, изо-пропил, бутил, изо-бутил, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил, додецил, октадецил, которая прерывается один или несколько раз, например 1, 2, 3, 4, 5 раз, одинаковыми или различными гетероатомами. Предпочтительно гетероатомы выбирают из O, S, и N, например CH₂-O-CH₃, CH₂-O-C₂H₅, C₂H₄-O-CH₃, C₂H₄-O-C₂H₅ и др.

Термин "замещенная или незамещенная арильная группа" предпочтительно относится к ароматическому моноциклическому кольцу, содержащему 6 атомов углерода, к ароматической бициклической кольчатой системе, содержащей 10 атомов углерода или к ароматической трициклической кольчатой системе, содержащей 14 атомов углерода. Примерами служат фенил, нафталенил или антраценил. Кроме того, в понятие «замещенная или незамещенная арильная группа» в рамках настоящего изобретения также входит замещенная или незамещенная аралкильная группа. Термин "замещенная или незамещенная аралкильная группа" относится к алкильному фрагменту, который замещен арилом, причем алкил и арил имеют указанные выше значения. Примером является бензильный радикал. Предпочтительно, в этом контексте алкильная цепь содержит от 1 до 8 атомов углерода, то есть 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или 8, например метил, этил, пропил, изо-пропил, бутил, изо-бутил, втор-бутенил, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил. Аралкильная группа необязательно является замещенной в алкильной и/или арильной части группы. Предпочтительно арил, присоединенный к алкильной группе, представляет собой фенил, нафталенил или антраценил.

Термины "замещенная или незамещенная гетероцилическая группа", как таковые или в сочетании с другими терминами, представляют, если не указано другое, циклические варианты "алкильной" и "гетероалкильной групп", соответственно, предпочтительно с тремя, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 атомами, образующими кольцо, например циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил, циклооктил и др. Подразумевается, что термины "циклоалкил" и "гетероциклоалкил" также включают их бициклические, трициклические и полициклические варианты. Если образуются бициклические, трициклические или полициклические кольца, предпочтительно, чтобы соответствующие кольца соединялись друг с другом двумя смежными атомами углерода, однако в качестве альтернативы два кольца могут быть соединены через один и тот же атом углерода, то есть они образуют спиро-циклическую систему или они образуют "мостиковые" циклические системы. Термин "замещенная или незамещенная гетероцилическая группа" предпочтительно относится к насыщенному кольцу, имеющему пять атомов, из которых, по меньшей мере, один представляет собой атом N, O или S и которое необязательно содержит один дополнительный атом O или один дополнительный N; насыщенному кольцу, имеющему шесть атомов, из которых, по меньшей мере, один представляет собой атом N, O или S атом и которое необязательно содержит один дополнительный атом O, или один дополнительный N, или два дополнительных атома N; или насыщенному бициклическому кольцу, имеющему девять или десять атомов, из которых, по меньшей мере, один представляет собой атом N, O или S, и которое необязательно содержит один, два или три дополнительных атома N. "Циклоалкильные" и "гетероциклоалкильные" группы необязательно являются замещенными. Дополнительно для гетероциклоалкила, гетероатом может находиться в положении, в котором гетероцикл соединяется с остальной частью молекулы. Предпочтительные примеры циклоалкила включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, 1-циклогексенил, 3-циклогексенил, циклогептил, спиро[3,3]гептил, спиро[3,4]октил, спиро[4,3]октил, спиро[3,5]нонил, спиро[5,3]нонил, спиро[3,6]децил, спиро[6,3]децил, спиро[4,5]децил, спиро[5,4]децил, бицикло[2.2.1]гептил, бицикло[2.2.2]октил, адамантил и тому подобное. Примеры гетероциклоалкила включают 1-(1,2,5,6-тетрагидропиридил), 1-пиперидинил, 2-пиперидинил, 3-пиперидинил, 4-морфолинил, 3-морфолинил, 1,8-диазаспиро-[4,5]децил, 1,7-диазаспиро[4,5]децил, 1,6-диазаспиро[4,5]децил, 2,8-диазаспиро[4,5]децил, 2,7-диазаспиро[4,5]децил, 2,6-диаза-спиро[4,5]децил, 1,8-диазаспиро[5,4]децил, 1,7-диазаспиро[5,4]децил, 2,8-диазаспиро-[5,4]децил, 2,7-диазаспиро[5,4]децил, 3,8-диазаспиро[5,4]децил, 3,7-диазаспиро[5,4]децил, 1-аза-7,11-диоксо-спиро[5,5]ундецил, 1,4-диазабицикло[2.2.2]окт-2-ил, тетрагидрофуран-2-ил, тетрагидрофуран-3-ил, тетрагидротиен-2-ил, тетрагидротиен-3-ил, 1-пиперазинил, 2-пиперазинил и тому подобное.

Термин "полициклическая система" относится к бициклическому, трициклическому или полициклическому варианту циклоалкила или гетероциклоалкила, содержащему, по меньшей мере, одну двойную и/или тройную связь. Тем не менее алициклическая система не является ароматической или гетероароматической, то есть отсутствует система сопряженных двойных связей или свободных пар электронов. Таким образом, максимально допустимое число двойных и/или тройных связей в алициклической системе определяется числом атомов в кольце, например, в циклической системе, имеющей до 5 атомов, алициклическая система содержит одну двойную связь, в циклической системе, имеющей 6 атомов, алициклическая система содержит до двух двойных связей. Таким образом, определенный ниже термин "циклоалкенил" является предпочтительным вариантом осуществления алициклической кольчатой системы. Алициклические системы необязательно являются замещенными.

Термин "замещенная или незамещенная гетероарильная группа" предпочтительно относится к пяти- или шестичленному ароматическому моноциклическому кольцу, в котором, по меньшей мере, один из атомов углерода заменен одним, 2, или 3 (для пятичленного кольца) или одним, 2, 3, или 4 (для шестичленного кольца) одинаковыми или различными гетероатомами, предпочтительно выбранными из O, N и S; к ароматической бициклической кольчатой системе, в которой 1, 2, 3, 4, 5 или 6 атомов углерода из 8, 9, 10, 11 или 12 атомов углерода заменены одинаковыми или различными гетероатомами, предпочтительно выбранными из O, N и S; или к ароматической трициклической кольчатой системе, в которой 1, 2, 3, 4, 5 или 6 атомов углерода из 13, 14, 15 или 16 атомов углерода заменены одинаковыми или различными гетероатомами, предпочтительно выбранными из O, N и S. Примерами являются фуранил, тиофенил, оксазолил, изоксазолил, 1,2,5-оксадиазолил, 1,2,3-оксадиазолил, пирролил, имидазолил, пиразолил, 1,2,3-триазолил, тиазолил, изотиазолил, 1,2,3,-тиадиазолил, 1,2,5-тиадиазолил, пиридинил, пиримидинил, пиразинил, 1,2,3-триазинил, 1,2,4-триазинил, 1,3,5-триазинил, 1-бензофуранил, 2-бензофуранил, индолил, изоиндолил, бензотиофенил, 2-бензотиофенил, 1Н-индазолил, бензимидазолил, бензоксазолил, индоксазинил, 2,1-бензизоксазолил, бензотиазолил, 1,2-бензизотиазолил, 2,1-бензизотиазолил, бензотриазолил, хинолинил, изохинолинил, 2,3-бензодиазинил, хиноксалинил, хиназолинил, 1,2,3-бензотриазинил, или 1,2,4-бензотриазинил. Кроме того, в понятие «замещенная или незамещенная гетероарильная группа» в рамках настоящего изобретения также входит замещенная или незамещенная гетероаралкильная группа. Термин "гетероаралкил" относится к алкильному фрагменту, который замещен гетероарилом, где термины алкил и гетероарил имеют указанные выше значения. Примером является (2-пиридинил)этил, (3-пиридинил)этил или (2-пиридинил)метил. Предпочтительная в этом контексте алкильная цепь содержит от 1 до 8 атомов углерода, то есть 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или 8, например метил, этилметил, этил, пропил, изо-пропил, бутил, изо-бутил, втор-бутенил, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил. Гетероаралкильная группа необязательно является замещенной в алкильной и/или гетероарильной части группы. Предпочтительно гетероарил, присоединенный к алкильному фрагменту, представляет собой оксазолил, изоксазолил, 1,2,5-оксадиазолил, 1,2,3-оксадиазолил, пирролил, имидазолил, пиразолил, 1,2,3-триазолил, тиазолил, изотиазолил, 1,2,3,-тиадиазолил, 1,2,5-тиадиазолил, пиридинил, пиримидинил, пиразинил, 1,2,3-триазинил, 1,2,4-триазинил, 1,3,5-триазинил, 1-бензофуранил, 2-бензофуранил, индолил, изоиндолил, бензотиофенил, 2-бензотиофенил, 1Н-индазолил, бензимидазолил, бензоксазолил, индоксазинил, 2,1-бензизоксазолил, бензотиазолил, 1,2-бензизотиазолил, 2,1-бензизотиазолил, бензотриазолил, 2,3-бензодиазинил, хинолинил, изохинолинил, хиноксалинил, хиназолинил, 1,2,3-бензотриазинил или 1,2,4-бензотриазинил.

Варианты осуществления включают радикалы: алкокси, циклоалкокси, арилокси, аралкокси, алкенилокси, циклоалкенилокси, алкинилокси, алкилтио, циклоалкилтио, арилтио, аралкилтио, алкенилтио, циклоалкенилтио, алкинилтио, алкиламино, циклоалкиламино, ариламино, аралкиламино, алкениламино, циклоалкениламино, алкиниламино.

Другие варианты осуществления включают радикалы: гидроксиалкил, гидроксициклоалкил, гидроксиарил, гидроксиаралкил, гидроксиалкенил, гидроксициклоалкенил, гидроксиалкинил, меркаптоалкил, меркаптоциклоалкил, меркаптоарил, меркаптоаралкил, меркаптоалкенил, меркаптоциклоалкенил, меркаптоалкинил, аминоалкил, аминоциклоалкил, аминоарил, аминоаралкил, аминоалкенил, аминоциклоалкенил, аминоалкинил.

В другом варианте осуществления атомы водорода в алкильных, циклоалкильных, арильных, аралкильных, алкенильных, циклоалкенильных, алкинильных радикалах могут быть замещены независимо друг от друга одним или несколькими атомами галогенов. Одним из радикалов является трифторметильный радикал.

Если два или более радикалов могут быть выбраны независимо друг от друга, то термин "независимо" означает, что эти радикалы могут быть одинаковыми или могут быть различными.

Термин "фармацевтически приемлемая соль" относится к соли соединения настоящего изобретения. Подходящие фармацевтически приемлемые соли соединения настоящего изобретения включают аддитивные соли кислот, которые могут быть получены например, путем смешивания раствора соединения настоящего изобретения с раствором фармацевтически приемлемой кислоты, такой как хлористоводородная кислота, серная кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота, янтарная кислота, уксусная кислота, бензойная кислота, лимонная кислота, винная кислота, угольная кислота или фосфорная кислота. Кроме того, когда в соединениях согласно изобретению имеется кислотный фрагмент, их подходящие фармацевтически приемлемые соли могут включать соли щелочных металлов (например, соли натрия или соли калия); соли щелочноземельных металлов (например, соли кальция или магния); и соли, образовавшиеся с подходящими органическими лигандами (например, аммонием, четвертичным аммонием и аминными катионами, образовавшимися с использованием таких противоионов, как галогенид, гидроксид, карбоксилат, сульфат, фосфат, нитрат, алкилсульфонат и арилсульфонат). Иллюстративные примеры фармацевтически приемлемых солей включают (но не ограничиваются): ацетат, адипинат, альгинат, аскорбат, аспартат, бензолсульфонат, бензоат, бикарбонат, бисульфат, битартрат, борат, бромид, бутират, кальциевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (эдетат), камфорат, камфорсульфонат, камсилат, карбонат, хлорид, цитрат, клавуланат, циклопентанпропионат, диглюконат, дигидрохлорид, додецилсульфат, эдетат, эдисилат, эстолат, эсилат, этансульфонат, формиат, фумарат, глюцептат, глюкогептонат, глюконат, глютамат, глицерофосфат, гликолиларсанилат, гемисульфат, гептаноат, гексаноат, гексилрезорцинат, гидрабамин, гидробромид, гидрохлорид, гидроиодид, 2-гидрокси-этансульфонат, гидроксинафтоат, иодид, изотионат, лактат, лактобионат, лаурат, лаурилсульфат, малат, малеат, малонат, манделат, мезилат, тетансульфонат, метилсульфат, мукат, 2-нафталинсульфонат, напсилат, никотинат, нитрат, соль N-метилглюкаминаммония, олеат, оксалат, памоат (эмбонат), пальмитат, пантотенат, пектинат, персульфат, 3-фенилпропионат, фосфат/дифосфат, пикрат, пивалат, полигалактуронат, пропионат, салицилат, стеарат, сульфат, субацетат, сукцинат, таннат, тартрат, теоклат, тозилат, триэтиодид, ундеканоат, валерат и тому подобное (например, см. статью Berge, S.M., и др. "Фармацевтические соли", Journal of Pharmaceutical Science, 1977, т.66, с.1-19). Некоторые специфические соединения настоящего изобретения содержат основные, а также кислотные функциональные группы, что позволяет превращать эти соединения или в основные, или в кислотные аддитивные соли.

Нейтральные формы соединений могут быть восстановлены путем контактирования соли с основанием или кислотой, с выделением исходного соединения традиционным способом. Исходная форма соединения отличается от различных солевых форм по некоторым физическим свойствам, таким как растворимость в полярных растворителях, однако в других отношениях, для целей настоящего изобретения, эти соли эквивалентны исходной форме соединения.

Кроме солевых форм настоящее изобретение предоставляет соединения, которые находятся в форме пролекарства. Пролекарственные формы описанных здесь соединений представляют собой такие соединения, которые в физиологических условиях легко претерпевают химические изменения с образованием соединения формулы (I). Пролекарство является фармакологически активным или неактивным соединением, которое химически модифицируется за счет физиологического действия in vivo, такого как гидролиз, метаболизм и тому подобное, в соединение настоящего изобретения, после введения пролекарства пациенту. Кроме того, пролекарства могут быть превращены в соединения настоящего изобретения с помощью химических или биохимических методов в условиях вне организма. Например, пролекарства можно медленно превратить в соединения настоящего изобретения под действием соответствующего фермента, помещенных в резервуаре трансдермального пластыря. Пригодность метода и методик, применяемых при получении и использовании пролекарств, хорошо известна специалистам в этой области техники. Общее рассмотрение пролекарств, включающих в себя сложные эфиры, дано в обзоре Svensson и Tunek, Drug Metabolism Reviews 16.5 (1988) и в книге Bundgaard, Design of Prodrugs, Elsevier (1985).

Соединения, а также исходные материалы для их получения согласно изобретению могут быть синтезированы с использованием способов и традиционных методик, известных специалистам в этой области техники, то есть, как описано в литературе (например в традиционных трудах, таких как Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Методы органической химии], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart), в реакционных условиях, которые известны специалистам в этой области техники и которые пригодны для указанных реакций. Кроме того, в настоящем изобретении могут быть использованы по-существу, известные варианты, которые не упомянуты здесь более подробно.

Некоторые соединения настоящего изобретения могут существовать в несольватированных формах, а также в сольватированных формах, в том числе в гидратированных формах. В общем, сольватированные формы эквивалентны несольватированным формам, причем предполагается, что они входят в объем настоящего изобретения. Некоторые соединения настоящего изобретения могут находиться в разнообразных кристаллических или аморфных формах. Обычно все физические формы являются эквивалентными для предлагаемого применения в настоящем изобретении, и предполагается, что они входят в объем настоящего изобретения.

Некоторые соединения настоящего изобретения имеют асимметричные атомы углерода (оптические центры) или двойные связи. Предполагается, что все рацематы, энантиомеры, диастереомеры, геометрические изомеры и индивидуальные изомеры входят в объем настоящего изобретения. Следовательно, соединения этого изобретения включают смеси стереоизомеров, особенно смеси энантиомеров, а также очищенных стереоизомеров, особенно очищенных энантиомеров или стереоизомерно обогащенных смесей, особенно энантиомерно обогащенных смесей. Кроме того, в объем изобретения входят индивидуальные изомеры соединений, представленных ниже формулами от (1) до (5), а также их любые полностью или частично сбалансированные смеси. Кроме того, настоящее изобретение включает в себя индивидуальные изомеры соединений, представленных ниже формулами, в виде смесей с их изомерами, в которых инвертированы один или несколько хиральных центров. Кроме того, следует понимать, что все таутомеры и смеси таутомеров соединений, соответствующих формулам (1)-(5), входят в объем соединений, соответствующих формулам (1)-(5), и предпочтительно по формуле и частичной формуле, соответствующим этой цели.

Полученные рацематы могут быть расщеплены на изомеры по-существу известными механическими или химическими способами. Диастереомеры предпочтительно образуются из рацемической смеси путем взаимодействия с оптически активным расщепляющим агентом. Также выгодным является расщепление энантиомера с помощью колонки, заполненной оптически активным расщепляющим агентом.

Кроме того, расщепление диастереомера может быть осуществлено с использованием стандартных способов очистки, например, таких как хроматография или фракционная кристаллизация.

Соединения настоящего изобретения также могут иметь неестественные соотношения атомных изотопов для одного или нескольких атомов, которые входят в состав таких соединений. Например, эти соединения могут быть помечены радиоактивными изотопами, например, такими как тритий (⁺H), йод-125 (¹²⁵I) или углерод-14 (¹⁴C). Предполагается, что все изотопные разновидности соединений настоящего изобретения (радиоактивные или нет) входят в объем защиты настоящего изобретения.

Сущность изобретения

Разработан ряд соединений, описываемых общей структурой (I), обладающих способностью к мягкому разобщению митохондрий. В основе изобретения лежит принцип саморегулируемой адресной доставки биологически активных веществ в митохондрии живой клетки за счет использования энергии электрохимического потенциала. Предполагается следующий механизм саморегуляции: соединения со структурой (I) в цитоплазме клетки взаимодействуют с протоном и приобретают положительный заряд. За счет этого заряда, а также липофильной природы этих соединений, они направляются в отрицательно заряженные митохондрии, где накапливаются согласно уравнению Нернста. Важно отметить, что функциональное состояние митохондрии (т.е. ее потенциал) будет определять концентрацию соединений со структурой (I). Именно это свойство соединений определяет их мягкую разобщающую активность, которая обеспечивает эффективное разобщение только митохондрий с высоким мембранным потенциалом. Проникая сквозь внутреннюю мембрану митохондрии, эти соединения увеличивают ее протонную проводимость, что стимулирует падение мембранного потенциала митохондрий. В матриксе митохондрий эти соединения депротонируются, и нейтральная форма разобщителя диффундирует из митохондрии обратно в цитоплазму.

Случайно, проводя эксперименты с соединениями со структурой (I), было обнаружено, что они обладают умеренной разобщающей активностью (см. экспериментальные примеры). Результаты наших экспериментов указывают на то, что наблюдаемый процесс разобщения зависит от митохондриального потенциала и не зависит от присутствия анионов жирных кислот (RCOO^-) - потенциальных участников процесса разобщения, локализованных на внешней поверхности митохондрий.

Соединения со структурой (I) схожи с другими классами катионных разобщителей соединений. Однако, известные до сих пор катионные разобщители вызывают неспецифическое увеличение проницаемости митохондриальной мембраны, что приводит к набуханию митохондрий, нарушению функционирования клетки и организма в целом (Shinohara Y, Bandou S, Kora S, Kitamura S, Inazumi S, Terada H. (1998), FEBS Lett. 428, 89-92.). Неожиданное и принципиальное отличие заявленной структуры заключается в том, что ее мягкое разобщающее действие является зависимым от электрохимического потенциала митохондрий и значительно преобладает над детергентными, или иными нежелательными побочными эффектами.

Общая формула соединений (I) следующая:

и/или его восстановленная форма

где «X» - группа, представляющая собой замещенную или незамещенную углеводородную цепь длиной до 20 атомов углерода, при необходимости содержащую двойные или тройные связи, гетероатомы, такие как -S-, -N-, -O-, или имеющую возможные включения групп -C(O)O-, -C(O)-, -C(O)N(H)-;

«Z» - группа, способная протонироваться при физиологических значениях pH и обеспечивать адресную доставку всего соединения в митохондрии;

«А» - противоион;

«n» - целое число от 1 до 3,

а также его таутомерные формы, сольваты, соли, изомеры или пролекарственные формы и фармакологически приемлемый носитель.

При этом комбинация X и Z в одном соединении должна:

а) быть способной к протонированию при значениях pH, характерных для цитоплазмы клеток, обладать pK в районе от 4 до 11 единиц;

б) обладать такой степенью липофильности, которая позволяет протонированной форме проникать в митохондрии;

в) обеспечивать зависимое от электрохимического потенциала проникновение в митохондрии;

г) быть способной к депротонированию в условиях слабощелочных значений pH, характерных для митохондриального матрикса;

д) быть способной к выходу из матрикса митохондрии в депротонированном виде.

Предпочтительным соединением общей формулы (I) является следующая группа соединений со структурой (II):

и/или его восстановленная форма,

где R1 и R3 - атомы водорода, R2 и R4 независимо друг от друга атомы водорода или замещенные или незамещенные C1-C4 алкильные группы; R2, соединенный с R5, или же R4 с R6, образуют при этом замещенный или незамещенный 1,3-пропилен;

R5, R6, R7 и R8 - независимо друг от друга представляют собой атом водорода или метил;

«А» - фармакологически приемлемый анион;

«n» - целое число от 1 до 3.

Наиболее предпочтительными соединениями общей формулы (I) являются соединения формулы (1) - C10R19 и (2) - C12R19:

и/или их восстановленные формы, притом, что наряду с Br^- в качестве аниона может быть выбран любой другой фармакологически приемлемый анион, такой как Cl^-, SO₄ ^2- и др.

Ключевым аспектом настоящего изобретения является фармацевтическая композиция, содержащая эффективное количество митохондриально адресованных протонофоров (то же, что и соединения структуры (I)), предназначенная для профилактики или лечения определенных заболеваний человека и животных, при которых эффективным является мягкое разобщение митохондрий. Следует отметить, что медицинское назначение этой композиции (показания к применению) является важнейшим аспектом самой композиции, во многом определяющим ее состав, дозировку, режим применения и т.п.

Следующим аспектом настоящего изобретения является применение митохондриально адресованных протонофоров для изготовления фармацевтической композиции, предназначенной для профилактики или лечения заболеваний, при которых эффективной является стимуляция клеточного метаболизма, в том числе липидного.

Другим аспектом настоящего изобретения является применение митохондриально адресованных протонофоров для изготовления медицинских препаратов, предназначенных для профилактики и лечения сердечно-сосудистых патологий, в том числе атеросклероза, аритмий сердца, ишемической болезни сердца, инфаркта сердца, ишемии или инфаркта почки, мозгового инсульта, а также различных заболеваний и патологических состояний, являющихся следствием нарушений кровообращения или снабжения кислородом тканей и органов.

Аспектами настоящего изобретения являются также:

- применение митохондриально адресованных протонофоров для лечения патологических состояний, являющихся последствиями неишемических нарушений кровообращения, в том числе последствий геморрагической гиповолемии, вызванной разрушением сосудов или нарушением их проницаемости, а также гиповолемии, вызванной сосудорасширяющими препаратами;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для лечения патологических состояний, являющихся последствиями неишемических нарушений кровообращения, в том числе гиповолемии, вызванной потерями воды через кожу, легкие, желудочно-кишечный тракт или почки, в том числе гиповолемии, спровоцированной мочегонными препаратами;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для лечения последствий гипоксемической гипоксии, вызванной недостатком кислорода в артериальной крови, в том числе гипоксии, обусловленной недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для лечения последствий анемической гипоксии, вызванной снижением кислородной емкости крови в силу падения в ней количества гемоглобина или изменения его состояния;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для предотвращения развития или лечения нежелательных изменений в клетках, тканях или органах, естественное крово- или кислородоснабжение которых ограничено или прекращено в ходе медицинского вмешательства, в том числе в ходе афереза, ограничения или прекращения кровоснабжения клеток, тканей или органов с целью их дальнейшей консервации и/или трансплантации, а также различных хирургических операций;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для увеличения продолжительности жизни человека или животных, а также при заболевании, связанном со старением организма и усилением окислительного стресса;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для борьбы с заболеваниями глаз, связанными с окислительным стрессом и/или массовой гибелью клеток сетчатки или других типов клеток, вовлеченных в процессы, обеспечивающие зрение;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для лечения или профилактики заболеваний, связанных с массовой запрограммированной смертью клеток в тканях и органах, и и/или связанных с распространением в пораженной ткани сигналов, инициирующих запрограммированную гибель клеток;

- применение митохондриально адресованных протонофоров для профилактики и/или лечения сердечно-сосудистых заболеваний, для которых показана ключевая роль запрограммированной гибели клетки, апоптоза или некроза;

- применение митохондриально адресованных протонофоров в трансплантологии для борьбы с отторжением тканей и для сохранения трансплантационного материала;

- применение митохондриально адресованных протонофоров в косметологии для преодоления последствий ожогов, улучшения заживания ран и хиру