专利名称：抑制l－氨基酸发生混消旋作用的药物组合和方法
技术领域：
本发明涉及可抑制L-氨基酸发生混消旋作用的化合物。具体来说，本发明涉及这些化合物用于治疗因L-氨基酸发生混消旋作用所引起的疾病的用途，包括但并不限于糖尿病。
20世纪的文明是微观的。
自从1879年著名的英国物理学家J.J汤姆孙发现了电子，20世纪的物理思想则是大的是由小的组成，小的是由更小的组成，找到最基本粒子就知道最大的构造，这个思想影响到物理，因为知道微观基本粒子，并不知道宏观的真空、暗物质和类星体。也影响到生物，医药的发展。如认为要知道生命就应研究它的基因，知道基因就会知道生命，但是仅仅是基因并不能解开生命之迷，生命是宏观的，21世纪的文明应该是微观与宏观的结合体。
长期以来，糖尿病分子遗传学研究着眼于临床状态与DNA位点或基因的相关情况。但是，单纯由遗传因素引起高血糖状态仅占少数，大部分患者是由遗传和环境因素相互引动的结果。不论是基因，还是环境因素，每一个特定的因素只是赋予个体某种程度的易感性，而且个体的致病因素与易感性又有质和量上的差异。
由于长期以来，我们都是把“成熟”的糖尿病作为研究主体，习惯于从结构变异分析功能障碍，缺乏对其亚临床状态及易感人群的认识。系统科学横向研究所揭示的结构与功能辩证关系指出物质系统不仅是空间结构，而且是时间结构。自然界演化产生的一切结构是时间与空间结构的统一。一方面结构表现功能；另一方面功能形成结构。人体是一个开放的自组织系统，当自组织系统低下时，它首先表现为功能方面的问题，发展到一定的程度则表现出结构的变异，即所谓器质性病变，然后病变的器质又呈现新的功能异常。胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗应被理解成一个结果而不是原因。
糖尿病并非单一疾病，而是一组临床综合症，或者说糖尿病可以看作是以相似高血糖表现为特点的多组症候群。高血糖只是一种现象，而不是本质。
从某种意义上讲，人类的发展史就在于克服单纯的基因决定比所带来的局限。糖尿病的基因缺陷表现出相对差异性。糖尿病及并发症的发病本质既不是点的概念，也不是线的概念。其表现为多层次，和多途径的网络机制。有专家认为，糖尿病是一种食原性疾病，有专家认为，糖尿病是由于一种慢病毒的攻击而发生。
蛋白质是生命的物质基础，一切生命都离不开蛋白质。蛋白质不仅是细胞、组织的结构成分，且几乎参与机体一切的生理活动。生命就是蛋白质(包括核蛋白)的特殊运动形式。由于α-氨基酸是蛋白质的基本组分，所以在α-氨基酸的各种生理作用中它们的营养作用最为重要。活体生物中蛋白质的动态代谢与将α-氨基酸代谢降解或转化成具有生物活性的代谢物密切相关。
大约有20种氨基酸是各种蛋白质所共有的组分，构成蛋白质的20种氨基酸在结构上有一个共同点α-碳原子相邻为NH3+和COO-基团。(Gly和Pro有所不同)其化学结构用下(Ⅰ)式表示 或写成 早在1944年Hier等人就发现，过量添加某种必须氨基酸会降低蛋白质或氨基酸混合物的生物学价值。最近Eggum等人研究发现，以足以维持正常生长量的卵蛋白喂养大鼠时，如在其中添加某种必需氨基酸，而且其数量为卵蛋白中原来存量的一倍，那么，这种蛋白质的生物学价值会大大下降。当他们喂以最低足够量蛋白质时，添加必需氨基酸几乎没有什么效果。Elvehjem研究发现，以含过量必需氨基酸的蛋白质食物喂养大鼠会明显抑制大熟生长，并会使其患脂肪肝疾病。这种现象称为氨基酸不平衡。Harper等人发现，当发生氨基酸不平衡时只要在试验蛋白质中增加原先受限制的必需氨基酸数量即可克服。但是，必需氨基酸之间有时也会发生拮抗现象，例如，赖氨酸和精氨酸之间就存在这种现象。过量添加其中一种(一般是精氨酸)会降低蛋白质的生物学价值，而赖氨酸对其不起限制作用，而且只有添加赖氨酸才能克服这种不利影响。亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸之间也存在这种拮抗现象--亮氨酸过量会降低蛋白质利用率，添加异亮氨酸或缬氨酸可以克服这种影响。
对称性破缺是自然界的基本规律，手性均一为生命起源的必要条件。自然界中组成生命的蛋白质有20种氨基酸(除甘氨酸无不对称碳原子外)全是L型，组成RNA、DNA中的核糖全是D型。过去的看法认为生物体中只含有L-氨基酸，唯细菌细胞壁中含有少量D-氨基酸。
近年研究发现人体中D型氨基酸广泛存在，这是由于人体中L-氨基酸在进化过程中由于年龄、病毒、疾病等原因发生混消旋作用而造成。D-氨基酸对人体有害，维持人体手性均一有赖于D-氨基酸氧化酶、D-天冬氨酸氧化酶的作用，这两种酶起着解毒剂的作用。
由于组成人体蛋白质的氨基酸不论在单晶或在水溶液中，均以偶极离子形式存在，其α碳原子相邻为NH3+和COO-基团。在外界环境的微扰下，如发生抽氢反应，则容易互变杂化，αC原子很易失去一个质子而形成平面α碳自由基过渡态，杂化轨道由sp3转变为sp2，构型由四面体转化为平面结构，质子可从平面结构的两侧进攻α碳自由基，从而实现D型向低能态L型转变的可能。这一机制也是人体中存在D氨基酸的原因。
抑制抽氢反应的发生，能抑制氨基酸的互变杂化，也就能抑制L-氨基酸发生混消旋作用，从而能抑制因L-氨基酸发生混消旋作用而引起的疾病，如糖尿病。
从分子结构看，氨基酸是有机酸分子中一个或一个以上的氢原子被氨基取代的酸类，该有机酸及该有机酸结构类似的酸能抑制L-氨基酸发生混消旋作用。
本发明涉及可抑制L-氨基酸发生混消旋作用的化合物，即该有机酸也即氨基酸裂解去氨后所成的酸，及该有机酸结构类似的酸的用途。进一步涉及治疗包括但并不限于糖尿病。
本发明的化合物的结构式(Ⅱ)R1-CH=CH-COOH(Ⅱ)
其中R1是但并不限于是比氨基酸化学结构式，即(Ⅰ)式中的R少一个亚甲基(CH2)的基团，除此以外，要能增加结构式(Ⅱ)中C=C双键的活性，而化学结构上合理，药物学、生理上可接受的基团。
一种治疗因L-氨基酸发生混消旋作用所致疾病状态的方法，包括向哺乳动物施用有效量的结构式(Ⅱ)的化合物。
除上述化合物及其可药用的盐外，本发明还进一步涉及这些化合物的具有抑制L-氨基酸发生混消旋作用能力的、可应用的溶剂化和非溶剂化的形式。
上述化合物可以通过任何已知的、可用于制备化学上相关的化合物的方法进行制备。所需原料可以通过标准的有机化学方法制得。
药物制剂和给药途径，经过鉴定的化合物可以直接的或以药物组合物的形式(将其与适当的载体或赋形剂混合)、以可以治疗或改善多种疾病(如老年痴呆症、动脉粥样硬化、血小板聚集、糖尿病)，特别指糖尿病。治疗有效量进一步指足以改善高血糖症状的化合物的量。
本发明的制剂通常包含至少一种结构式(Ⅱ)的化合物，该化合物与载体混合；或被载体稀释；或以胶囊、微囊、扁囊的形式封入或包入可消化的载体中；或封入或包入纸或其它容器、或一次性的容器(如安瓿)中。载体或稀释剂可以是固体、半固体、或液体材料，它们用作活性物质的媒介物、赋形剂或基质。
可用现有公知的给药途径；对于口服给药，可以通过将活性化合物与本领域所公知的可药用载体组合将化合物方便地配成制剂。使用这些载体可以将本发明的化合物配成片剂、丸剂、锭剂、胶囊、液体、凝胶、糖浆、淤浆、悬浮剂等，以便于治疗病人的口服吸收。用于口服的药物制剂中可以加入固体赋形剂，随意的研磨形成的混合物，处理这些颗粒混合得到药片或糖核，如果需要，还可以加入适当的辅助剂。
适于本发明的用途的药物组合物包括，含有可达到预期目的的有效量的活性成分的组合物。更具体的讲，治疗有效量是指可以有效的阻止被治疗个体现存症状的发展或缓解该症状的剂量。
有效剂量，治疗有效量是指可以缓解症状或延长病人存活时间的化合物的量。这些化合物的毒性和治疗效果可以通过标准的药学方法，例如，测定LD50(使总数的50％致死的量)和ED50(对总数的50％有疗效的剂量)在细胞培养或试验动物中测定。毒性和治疗效果之间的比例就是治疗指数，它可以用LD50和ED50间的比率来表示。具有高的治疗指数的化合物为优选。从细胞培养试验和动物研究中获得的数据可以用来设计用于人体的剂量范围。这些化合物的剂量最好位于包含ED50而又没有或仅有很少毒性的外周血浓度范围内。依据所用的剂型和给药途径，剂量可以在此范围内变化。确切的制剂、给药途径和剂量可由医生根据病人的情况选择。
本发明的化合物和药物组合物可用于治疗糖尿病。
先前提交的申请“肉桂酸用于制备治疗糖尿病的药物”(申请号99115661.7)，“肉桂酸用于控制1型糖尿病的发生率”(申请号00113323.3)和“延胡素酸用于制备药物”(申请号00113375.6)，其中的肉桂酸(C6H5-CH=CHCOOH)和延胡素酸(COOH-CH=CHCOOH)，化学结构均是结构式(Ⅱ)的结构。
现就本发明的化合物的结构式(Ⅱ)中R1不是比氨基酸化学结构式，即(Ⅰ)式中的R少一个亚甲基(CH2)的基团，提供实施例。
山梨酸(以下可称SA)实施例山梨酸(sorbic acid)学名反，反-2,4-己二烯酸(trans trans-2,4-hexadienoic acid)，为反-反式不饱和脂肪酸。分子式C6H8O2，分子量112.13CH3-CH=CH-CH=CH-COOH40年代不少研究证明，山梨酸在生理上具有很高的安全性，使山梨酸及其盐类作为食品及其它物质的防腐剂在世界范围内推广。
山梨酸的毒性和安全急性毒性山梨酸的半数致死量LD50(大白鼠、口服)为10.5±1.96g/kg，也有报道为7.4g/kg及8.7g/kg。山梨酸钠的LD50为5.49g/kg及7.16g/kg。山梨酸钾的LD50为5.86g/kg。作为比较，普通食盐(NaCl)的LD50为5g/kg，由此可见山梨酸及其盐类的毒性之低。山梨酸能刺激粘膜，仅对少数有高度敏感的人接触皮肤时有刺激作用。
亚慢性毒性用10％山梨酸喂大白鼠42天未发现损害现象。用同样高浓度的山梨酸喂大白鼠超过120天导致肝脏增大，动物的再生形态保持正常。在大白鼠及狗的饲料中加入5％山梨酸，喂90天后未发现损害，即使在饲料中加入8％的山梨酸，相当于5g/kg，仅导致肝脏重量稍有增加，并无生理组织上的变化。大量试验证实上述结果，偶然发现肝脏重量增加是由于山梨酸在生理代谢中会放出热量，导致营养过多的官能性肥大。
通过致癌性研究，确认山梨酸及其盐类不会诱发癌症。
安全性山梨酸及其盐类是对人体无害的防腐剂。FAO/WHO联合食品添加剂委员会将山梨酸列入A类，即毒理学资料清楚，属安全性可以使用的食品添加剂。FDA评定山梨酸为公认安全(GRAS)的添加剂。WHO制定山梨酸的人体每日摄入量(ADI)为25mg/kg，最大无作用量(MNL)为2500mg/kg。世界各国已广泛用作安全、高效的防腐剂。1953年美国正式批准山梨酸作为食品防腐剂，日本在1955年在食品卫生法中规定作为食品添加剂。中国在1975年确认为食品添加剂。
可见山梨酸安全性好，适合作为药物应用。
山梨酸用于制备药物，可与普通常规的药剂填充剂配合，经常规方法而制是；可根据需要制成适当的剂型，如片剂、粉剂、颗粒剂、胶囊剂、糖浆剂或溶液剂等。以山梨酸为活性成份的药物，通常以口服方式使用，当然也可以采用其它给药方式；其每天使用剂量一般为约0.1～3500mg，成年人常用量为每天50～2000mg，天每天一次或分数次服用。
实验实例山梨酸降血糖药效学研究一实验材料1、实验动物雄性昆明种小鼠，体重20±2g、雄性SD大鼠，体重170±10g，由湖南中医学院实验动物中心提供，湖南省实验动物管理委员合格证号20-001号。
2、实验试剂仪器、药物(1)四氧嘧啶(Alloxan)购自Sigma公司(2)链佐脲酶素(STZ)购自Sigma公司(3)血糖仪One TouchⅡ-美国强生公司(4)阳性对照药盐酸苯乙双胍片(降糖灵片)南通制药总厂批号971015(5)实验数据用Instat软件分析处理。
(6)山梨酸用医用精淀粉配成浓度为2000mg/L的混悬液，低、中、高三个剂量8mg/kg、24mg/kg、72mg/kg；降糖灵按9mg/kg给与；高血糖组用等容量的冷开水。
二、实验方法与结果1、口服葡萄糖耐量试验取小鼠50只随机分成5组。小鼠从前1d晚上开始禁食18h后测定空腹血糖水平，然后按前法给药。4h后5组均ig葡萄糖2g/kg溶液。分别于0.5,1和2h测定血糖水平。结果见表1表1 SA对小鼠口服葡萄糖耐量的影响(x±s,n=10)
注和葡萄糖组比较，*P＜0.012、对四氧嘧啶高血糖模型小鼠血糖的影响用雄性昆明小鼠建立高血糖模型。动物禁食24h(自由饮水)，给与四氧嘧啶50mg/kg。bw尾静脉注射造型，7天后禁食5h，眼眶静脉从血测血糖值，取血糖值大于10mmol/L小鼠随机分为降糖灵组，正常对照组，低剂量组，中剂量组，高剂量组，阳性对照组。于灌胃给药后7天禁食5h取眼眶静脉丛血测血糖值，观察受试药物对四氧嘧啶所致同血糖小鼠空腹血糖的影响。结果见表2
表2SA对四氧嘧啶高血糖模型小鼠血溏的作用
(x±s,n=12)_与空白对照组相比**P＜0.013、对链佐脲霉素高血糖模型大鼠血糖的影响SD大鼠，雄性，禁食24h(自由饮水)，给予STZ65mg/kg腹腔注射，制备高血糖动物模型。余同上述实验2。结果见表3。
表3SA对链佐脲霉素高血糖模型大鼠血糖的作用
(x±s,n=10)与空白对照组相比**P＜0.01结论由上述药效学实验可知，_SA有降低血糖的作用。
山梨酸在1型糖尿病预防上的应用SA在1型糖尿病预防上的应用，制备药物，可与普通常规的药剂填充剂配合，经常规方法制得可根据需要制成适当的剂型如片剂、粉剂、颗粒剂、胶囊剂、糖浆剂、或溶液剂等。以SA为活性成分的药物，通常以口服方式，当然也可用其它给药方式；并可添加在其它食品里，如食盐里等。其每天使用剂量一般为0.1～1500mg，成人常用量为1～500mg/d，每天一次或数次服用。
实验材料和方法实验动物NOD鼠，由湖南医科大学附二医院实验动物中心提供。所有小鼠在标准饲养环境下喂养，自由饮食净化水和全价营养颗粒。本实验采用的NOD鼠雌鼠群落在210天龄时糖尿病自然发病率为70％。
动物实验20只4周龄NOD雌鼠分成实验组和对照组。SA组共11只，每只鼠于4周龄时每天按25mg/kg灌胃SA，分别于19周龄(6只)和47周龄(5只)处死。GAD组共10只，每只鼠于4周龄腹腔内注射GAD2.4mU酶活性单位(100uL)，分别于19周龄(4只)和47周龄(6只)处死。处死小鼠按常规取下胰腺，10％中性福尔马林固定后常规制作石蜡切片，切片厚4um。
主要试剂GAD按文献方法制备，将新鲜猪脑粗提、HPLC层析分离、收集GAD酶活性峰。制备的GAD含两种同功酶(GAD65和GAD67)，产品含蛋白质10mg/ml，含GAD酶活性单位24U/ml，比活为2.4mU/mg。血糖测定采用血糖测定仪(One TouchⅡ强生)。
胰岛炎发生程度及血糖值的变化19周龄鼠中，6只SA组鼠均发生胰岛周围炎(胰岛炎平均分值＜2)，4只GAD组鼠中1只为胰岛周围炎，3只为胰岛内炎，(胰岛炎平均分值＞2)，SA组鼠胰岛周围炎鼠数明显高于GAD组鼠，有显著性差异(P=0。033)。47周龄鼠中，5只SA组鼠中，3只胰岛周围炎，2只为胰岛内炎；6只GAD组鼠中1只为胰岛周围炎，5只为胰岛内炎；SA组鼠中胰岛周围炎鼠数明显高于GAD组鼠，但无显著性差异(P=0.202)表1所示，SA组鼠中胰岛炎评分均数明显低于GAD组鼠，且有极显著性差异。
表1 SA和GAD组鼠胰岛炎评分情况(x±s)
比较SA组*P＜0.00119周龄鼠中，4只GAD组鼠中1只在18周龄发生糖尿病，GAD组其它3只鼠和6只SA组鼠血糖均正常(分别在3.7～6.7mmol/L之间)；47周龄鼠中，6只GAD组鼠中2只血糖接近正常(连续2天在10.7～11.1mmol/L之间)，其余4只GAD组鼠和5只SA组鼠血糖均正常(分别在3.4～6.6mmol/L之间)。表2所示，糖尿病发生显著下降。
表2 SA和GAD组鼠血糖值的变化血糖(mmol/L)＜7 ＞7 total19week 6 0SA组 1147week 5 019week 3 1GAD组 1047week 4 2SUM18 321以上的实验已经提示SA用于控制1型糖尿病的发生率将是乐观的。
权利要求
1．一种治疗因L-氨基酸发生混消旋作用所致疾病状态的方法，包括向哺乳动物施用有效量的结构式(Ⅱ)的化合物 结构式(Ⅰ)R1-CH=CH-COOH结构式(Ⅱ)或其可药用的盐，其中R1是但并不限于是比氨基酸化学结构式，即(Ⅰ)式中的R少一个亚甲基(CH2)的基团，除此以外，要能增加结构式(Ⅱ)中C=C双键的活性，而化学结构上合理，药物学、生理上可接受的基团。
2．权力要求书1的方法，其中所述的疾病状态指如下一组疾病，包括动脉粥样硬化、血小板聚集、老年痴呆症。
3．权力要求书1的方法，其中所述的疾病状态指糖尿病。
4．权力要求书1的方法，其中所述的结构式(Ⅱ)的化合物指山梨酸或其可药用的盐。
5．一种药物组合物，含有有效量的结构式(Ⅱ)的化合物 结构式(Ⅰ)R1-CH=CH-COOH结构式(Ⅱ)或其可药用的盐，其中R1是但并不限于是比氨基酸化学结构式，即(Ⅰ)式中的R少一个亚甲基(CH2)的基团，除此以外，要能增加结构式(Ⅱ)中C=C双键的活性，而化学结构上合理，药物学、生理上可接受的基团；和可药用的载体。
6．权力要求书5的药物组合物，其中所述的结构式(Ⅱ)的化合物指山梨酸或其可药用的盐，可药用的载体指添加到日常烹饪所用的食盐中。
全文摘要
蛋白质是生命的物质基础,一切生命都离不开蛋白质。蛋白质不仅是细胞、组织的结构成分,且几乎参与机体一切的生理活动。生命就是蛋白质(包括核蛋白)的特殊运动形式。由于α－氨基酸是蛋白质的基本组分,所以在α－氨基酸的各种生理作用中它们的营养作用最为重要。活体生物中蛋白质的动态代谢与将α－氨基酸代谢降解或转化成具有生物活性的代谢物密切相关。本发明涉及可抑制L－氨基酸发生混消旋作用的化合物。具体来说,本发明涉及这些化合物用于治疗因L－氨基酸发生混消旋作用所引起的疾病的用途,包括但并不限于糖尿病。
文档编号A61P3/00GK1320423SQ00113379
公开日2001年11月7日 申请日期2000年4月21日 优先权日2000年4月21日
发明者萧湘 申请人:萧湘