利用表观代谢转变剂、多维细胞内分子或环境影响剂治疗代谢障碍的方法

专利名称：利用表观代谢转变剂、多维细胞内分子或环境影响剂治疗代谢障碍的方法
利用表观代谢转变剂、多维细胞内分子或环境影响剂治疗
代谢障碍的方法相关申请本申请要求2009年5月11日提交的标题为“Methods for Treatment of Oncological Disorders Using an Epimetabolic Shifter(Coenzyme Q10)，， 的第61/177，Ml号美国临时申请(律师代理申请案编号(Attorney Docket No.) 117732-00601)、2009年5月 11 日提交的标题为"Methods for Treatment of Oncological Disorders Using Epimetabolic Shifters,Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers"第61/177，M3号美国临时申请(律师代理申请案编号117732-00701)、2009 年 5 月 11 日提交的标题为"Methods for the Diagnosis of Oncological Disorders Using Epimetabolic Shifters, Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers，，白勺第61/177，244号美国时 申请(律师代理申请案编号117732-00801)、2009年5月11日提交的标题为“Methods for Treatment of Metabolic Disorders Using Epimetabolic Shifters, Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers，，白勺第 61/177，245 号美国临时申请(律师代理申请案编号117732-00901)和2009年5月11日提交的标题为 "Methods for the Diagnosis of Metabolic Disorders Using Epimetabolic Shifters, Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers"白勺第 61/177，246号美国临时申请(律师代理申请案编号117732-01001)的优先权。上述申请的每一个的全部内容通过引用并入本文。发明背景本发明涉及代谢障碍例如糖尿病和肥胖症的治疗、预防和减轻。随着餐后血糖水平升高，胰岛素分泌并且刺激周围组织(骨骼肌和脂肪)的细胞以活跃地从血液吸收葡萄糖作用为能量来源。作为失调的胰岛素分泌或作用的结果一葡萄糖动态平衡的丧失通常导致代谢障碍例如糖尿病，其可被肥胖症共触发或进一步加重。因为这些状况通常是致命的，因此需要恢复足够的葡萄糖从血流清除的策略。虽然糖尿病可继发于引起胰腺的大范围损伤的任何状态(例如，胰腺炎、肿瘤、某些药物例如皮质类固醇或喷他脒的施用、铁超负荷(例如，血色沉著病)、获得性或遗传性内分泌病以及手术切除)，但糖尿病的最常见形式通常从胰岛素信号转导系统的原发性障碍产生。存在两个主要的糖尿病类型，即I型糖尿病(也称为胰岛素依赖性糖尿病(IDDM)) 和2型糖尿病(也称为不依赖于胰岛素的或非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM))，其共有共同的长期并发症，尽管它们具有不同的致病机制。占据约10%的全部原发性糖尿病(primary diabetes)病例的I型糖尿病是特征在于胰腺的产生胰岛素的β细胞的大范围破坏的器官性自身免疫性疾病。所造成的胰岛素产量的减少不可必然地导致葡萄糖代谢的失调。虽然胰岛素的施用为患有该病症的患者提供了显著的益处，但胰岛素的短血清半衰期是维持血糖量正常的主要障碍。可选择的处理是胰岛移植，但该策略一直与有限的成功率联系在一起。
影响更大比例的群体的2型糖尿病的特征在于胰岛素分泌的失调和/或周围组织对胰岛素的减小的反应，即胰岛素抵抗。虽然2型糖尿病的发病机制仍然还不清楚，但流行病学研究表明该形式的糖尿病因多个遗传缺陷或多态性的集合而引起，每一个遗传缺陷或多态性贡献了其自已的易感性风险并且被环境因子(包括超重、饮食、不活动、药物和过度饮酒)改变。虽然用于2型糖尿病的管理的各种治疗性治疗是可获得的，但它们与各种使人虚弱的副作用相关。因此，通常建议经诊断患有2型糖尿病或处于患有2型糖尿病的风险中的患者采取更健康的生活方式，包括体重减轻、饮食的改变、锻炼和适度饮酒。然而，这样的生活方式的改变不足以逆转由糖尿病引起的血管和器官损伤。辅酶Q10，在本文中也称为CoQIO、Q10、泛醌或泛癸利酮，是大众营养补充剂并且以胶囊形式见于在营养品店(nutritional store)、保健食品店、药房等中，如通过泛醇 (CoQlO的还原形式)的抗氧化性质帮助保护免疫系统的维生素样补充剂。CoQlO是本领域公认的并且进一步描述于第WO 2005/069916号国际公布，将该国际公布的完整公开内容通过引用并入本文。CoQlO经发现遍布人体的大部分组织和其他哺乳动物的组织。CoQlO在人中的组织分布和氧化还原状态已由 Miagavan 和 Miagavan Q006Free Radical Research 40(5) 445-453)。在综述论文中进行了综述。作者报导“作为一般法则，具有高能需要或代谢活性的组织例如心脏、肾、肝和肌肉包含相对高的浓度的CoQIO”。作者还报导“ [a]组织中的大部分CoQlO以还原形式如氢醌或泛醇(imiquinol)存在，除了脑和肺例外”，这“似乎是这两个组织中增加的氧化性应激的反映”。具体地，Miagavan报导在心脏、肾、肝、肌肉、肠和血液(血浆)中，分别约61%、75%、95%、65%、95%和96%的CoQlO以还原形式存在。类似地，Ruiz-Jiminez 等人(2007J. Chroma A，1175，242-248)报导，当估量人血菜的 QlO 和 QlO 的还原形式0Π0Η2)时，大部分(90% )所述分子以还原形式被发现。CoQlO是极亲脂的并且多半是不溶于水的。CoQlO是极亲脂的并且多半是不溶于水的。由于其在水中的不溶性、脂质中有限的溶解性和相对大的分子量，因此口服施用的 CoQlO的吸收效率很低。Miagavan和Chopra报导“在一项利用大鼠的研究中，报导了只有约2-3%的口服施用的CoQlO被吸收”。Miagavan和Chopra还报导“大鼠研究的数据表明在肠的吸收过程中和之后CoQlO被还原成泛醇”。鉴于目前可获得用于治疗糖尿病的策略是欠佳的，因此存在对更有效并且不伴随此类使人虚弱的副作用的治疗的迫切需要。
发明概要本发明部分基于发现线粒体功能障碍与多种疾病(包括代谢疾病(例如糖尿病和肥胖症))相关，并且某些内源分子例如CoQlO掌控着此类代谢疾病的成功诊断、治疗和预防。本发明也部分基于发现此类关键的内源分子通过直接影响氧化磷酸化在维持正常线粒体功能中起着重要作用，以及恢复或促进更加标准化的线粒体氧化磷酸化可有效地治疗或预防代谢疾病的进展。本发明还基于发现一类环境影响剂(例如，CoQlO)可在代谢疾病的患病细胞中选择性引发朝向更加标准化的线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能量转变。 此类环境影响剂能够调节以代表治疗终点的方式调节用作代谢障碍(例如糖尿病)的关键指标的细胞内靶。
本发明还至少部分基于发现对细胞施用内源辅酶QlO (在本文中也称为CoQlO或 Q10)导致细胞凋亡反应。优选在癌细胞中诱导细胞凋亡反应。观察到线粒体QlO水平的时间和剂量反应，其中在48小时后，细胞线粒体中QlO的水平增加至6倍。本发明还基于令人惊讶和意外的发现Q10以提供的氧化形式(促氧化剂)维持并且不以任何显著的量转化成Q10H2的还原(抗氧化剂)形式。本发明基于进一步发现大量蛋白质和mRNA水平在利用QlO处理的细胞中受到调节。发现此类被调节的蛋白质簇集在几种细胞途径中，包括细胞凋亡、癌症生物学和细胞生长、糖酵解和代谢、分子运输和细胞信号转导。本文中描述的申请者的数据已对QlO的作用机制提供了见解。具体地，然而不希望受理论束缚，申请人的发现表明QlO诱导至细胞微环境的代谢转移。已知许多疾病与改变的代谢状态相关。例如，已知差异代谢在癌细胞中发生(Warurg效应)，其中大多数癌细胞主要通过糖酵解，然后细胞溶胶中通过乳酸发酵而非在线粒体中通过氧化磷酸化(丙酮酸盐的氧化)产生能量。在另一个实例中，代谢障碍例如糖尿病和肥胖症与改变的葡萄糖代谢相关。因此，本发明在第一方面提供了用于治疗哺乳动物的CoQlO反应性障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂(env-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的患病细胞中选择性引朝向在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的糖酵解和线粒体氧化磷酸化的水平的细胞代谢能转变。在一个实施方案中，CoQlO反应性障碍是代谢障碍。本发明在另一个方面提供了用于治疗哺乳动物的代谢障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂(env-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的患病细胞中选择性引朝向在标准化的线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变。在一个实施方案中，环境影响剂在哺乳动物的正常细胞中基本上不引发朝向线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变。在一个实施方案中，哺乳动物为人(或非人哺乳动物)。在一个实施方案中，所述代谢障碍对利用辅酶QlO或其代谢产物或其类似物的治疗易起反应或敏感。在一个实施方案中，代谢障碍的特征在于导致改变的基因调控和/或蛋白质间相互作用的失调的线粒体氧化磷酸化功能，所述失调促成或原因性地导致代谢疾病。在一个实施方案中，所述环境影响剂包括(a)苯醌或至少一种促进苯醌环的生物合成的分子，和(b)至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子。在一个实施方案中，所述至少一种促进苯醌环的生物合成的分子包括L_苯丙氨酸、DL-苯丙氨酸、D-苯丙氨酸、L-酪氨酸、D L-酪氨酸、D-酪氨酸、4-羟基-苯丙酮酸酯、 3-甲氧基-4-羟基扁桃酸酯(香草扁桃酸酯或VMA)、香草酸、吡哆素或泛醇。在一个实施方案中，所述至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子包括乙酸苯酯、4-羟基-苯甲酸酯、甲羟戊酸、乙酰甘氨酸、乙酰-CoA或法呢基。
在一个实施方案中，所述环境影响剂包括(a) L-苯丙氨酸、L-酪氨酸和4_羟基苯丙酮酸酯的一种或多种；和，(b)4-羟基苯甲酸酯、乙酸苯酯和苯醌的一种或多种。在一个实施方案中，所述环境影响剂(a)抑制Bcl-2表达和/或促进半胱天冬酶-3表达；和/或，(b)抑制细胞增殖。在一个实施方案中，所述环境影响剂为多维细胞内分子(MIM)。在一个实施方案中，所述MIM选自α酮戊二酸盐/α酮戊二酸、苹果酸盐/苹果酸、琥珀酸盐/琥珀酸、 葡糖胺、腺苷、腺苷二磷酸、葡糖苷酸/葡糖醛酸、烟酸、烟酸二核苷酸、丙氨酸/苯丙氨酸、 吡哆素、硫胺或黄素腺嘌呤二核苷酸。在一个实施方案中，所述多维细胞内分子选自乙酰 Co-A、棕榈酰Co-Α、L-肉毒碱和氨基酸(例如，酪氨酸、苯丙氨酸和半胱氨酸)。在一个实施方案中，所述环境影响剂是表观代谢转变剂(印i-shifter)。在一个实施方案中，所述表观代谢转变剂选自转醛醇酶、转酮醇酶、琥珀酰CoA合酶、丙酮酸羧化酶或核黄素。在一个实施方案中，所述表观代谢转变剂选自辅酶QlO、维生素D3和细胞外基质成分。在一个实施方案中，所述表观代谢转变剂为辅酶Q10。在一个实施方案中，所述细胞外基质成分选自纤连蛋白；免疫调节剂(例如，TNFa或白细胞介素)、血管生成因子；和细胞凋亡因子。在一个实施方案中，治疗一群人，群体的至少25%具有对于被治疗的障碍具有治疗性的全身性环境影响剂水平。在其他实施方案中，治疗一群人，并且群体的至少5%、 10% ,15%,20%,25%,30%,35%,40%,45%,50%,55%,60%,65%,70%,75%,80%, 85^^90^^95%或更多具有对于被治疗的障碍具有治疗性的全身性辅酶QlO水平。应当理解，具有这些值的任一个值作为上限或下限的范围也意欲为本发明的部分，例如，10% 至 25%、15% 至；35%、25% 至 50%、；35% 至 60%、40% 至 70%、50% 至 75%、60% 至 85% 或 70%至 90%。在一个实施方案中，待治疗的代谢障碍不是通常通过局部施用治疗的障碍，预期以治疗有效水平全身性递送活性剂来进行治疗。在一个实施方案中，待治疗的人的组织中的环境影响剂的浓度与代表健康或正常状态的人组织的对照标准的环境影响剂的浓度不同。在一个实施方案中，给人施用的环境影响剂的形式与在人的全身性循环中发现的主要形式不同。在一个实施方案中，所述环境影响剂以氧化形式给人施用。在一个实施方案中，所述足以治疗人的代谢障碍的量上调或下调线粒体氧化磷酸化。在一个实施方案中，所述足以治疗人的代谢障碍的量调节葡萄糖的无氧使用和/ 或乳酸盐生物合成。本发明在一个方面提供了用于治疗或预防人的代谢障碍的方法，包括以足以治疗或预防所述代谢障碍的量给人施用环境影响剂，其中以使所述环境影响剂在治疗过程中维持其氧化形式的方式施用所述环境影响剂，从而治疗或预防代谢障碍。在一个实施方案中，给人施用的环境影响剂的形式与在人的全身性循环中发现的主要形式不同。本发明在另一个方面提供了用于治疗或预防人的代谢障碍的方法，包括选择患有代谢障碍的人受试者；和给所述人施用治疗有效量的能够增加线粒体氧化磷酸化和任选地阻断葡萄糖的无氧使用的环境影响剂，从而治疗或预防所述代谢障碍。本发明在另一个方面提供了用于在需要治疗代谢障碍的哺乳动物的患病细胞中选择性地增加线粒体氧化磷酸化的方法，所述方法包括给所述哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂的药物组合物，从而在所述哺乳动物的患病细胞中选择性增加线粒体氧化磷酸化。在本发明的方法的一个实施方案中，所述方法还包括上调选自表2-4和表6- 以及表63-68中所列的具有正倍数改变的分子的一个或多个基因的表达；和/或下调选自表 2-4和表6- 以及表63-68的具有负倍数变化的分子的一个或多个基因的表达，从而治疗或预防所述代谢障碍。在一个实施方案中，所述方法还包括调节一个或多个基因的表达，所述基因选自 HNF4- α、Bcl-xl、Bcl-xS、BNIP-2、Bcl_2、Birc6、Bcl_2_Ll 1、XIAP, BRAF, Bax, c-Jun, Bmf, PUMA、cMyc、转醛醇酶1、C0Q1、C0Q3、C0Q6、异戊烯转移酶、4-羟基苯甲酸酯、中性粒细胞胞质因子2、一氧化氮合酶2A、超氧化物歧化酶2、VDAC、Bax通道、ANT、细胞色素 c、复合物1、复合物II、复合物III、复合物IV、Foxo 3a, DJ-U IDH-1、CptlC和钙调蛋白激酶II。在本发明的方法的一个实施方案中，所述治疗通过环境影响剂与选自表2-4和 6-28以及63-68中所列的分子的分子的相互作用发生。在一个实施方案中，所述治疗通过环境影响剂与蛋白的相互作用发生，所述蛋白选自HNF4-ci、Bcl-xl、Bcl_xS、BNIP-2、 Bcl-2、Birc6、Bcl-2-Lll、XIAP、BRAF、Bax、c-Jun、Bmf、PUMA、cMyc、转醛醇酶 1、C0Q1、C0Q3、 C0Q6、异戊烯转移酶、4-羟基苯甲酸酯、中性粒细胞胞质因子2、一氧化氮合酶2A、超氧化物歧化酶2、VDAC、Bax通道、ANT、细胞色素C、复合物1、复合物II、复合物III、复合物IV、Foxo 3a、DJ-l、IDH-l、CptlC和钙调蛋白激酶II。在一个实施方案中，所述治疗通过环境影响剂与HNF4ci的相互作用发生。在一个实施方案中，所述治疗通过环境影响剂与转醛醇酶的相互作用发生。在本发明的方法的一个实施方案中，所述代谢障碍选自糖尿病、肥胖症、糖尿病前期、代谢综合征以及代谢障碍的任何关键因素。在一个实施方案中，所述代谢障碍是糖尿病，并且所述环境影响剂影响β细胞功能、胰岛素代谢和/或胰高血糖素沉积(deposition)。在一个实施方案中，所述代谢障碍是肥胖症，并且所述环境影响剂影响线粒体中的β细胞氧化、脂肪细胞大小的减小和/或皮质醇水平的控制。在一个实施方案中，所述代谢障碍是心血管疾病，并且所述环境影响剂影响血管中膜的平滑肌细胞增殖的减少、脂质过氧化作用、凝血烷_ax2合成、TNFa、IL-1B、血小板聚集、一氧化氮(NO)产量的减少、斑块沉积(plaque deposition)和/或标准化的血糖控制(glycemic control)。在一个实施方案中，代谢障碍的关键因素包括空腹葡萄糖受损、葡萄糖耐量受损、 增加的腰围、增加的内脏脂肪含量、增加的空腹血浆葡萄糖、增加的空腹血浆甘油三酯、降低的空腹高密度脂蛋白水平、增加的血压、胰岛素抵抗、高胰岛素血症、心血管疾病、动脉硬化、冠状动脉病、周围血管疾病、脑血管病、充血性心力衰竭、升高的血浆去甲肾上腺素、升高的心血管相关炎症因子、促成血管内皮功能障碍的升高的血浆因子、高脂蛋白血症、动脉硬化或动脉粥样硬化、摄食过度、高血糖症、高脂血症和血压升高或高血压、升高的血浆餐后甘油三酯或游离脂肪酸水平、增强的细胞氧化性应激或其血浆指标、增加的循环高凝状态(circulating hypercoagulative state)、月干脏月旨肪变性(hetaptic steatosis)、月干脏脂肪变性、肾病(包括肾衰竭和肾功能不全)。在本发明的方法的一个实施方案中，所述方法还包括施用另外的治疗剂例如糖尿病治疗剂、糖尿病并发症治疗剂、抗高血脂药、降压药或抗高血压药、抗肥胖药、利尿药、化学治疗剂、免疫治疗剂、免疫抑制剂等。在一个实施方案中，所述代谢障碍选自糖尿病、月巴胖症、糖尿病前期、代谢综合征和代谢障碍的任何关键因素。在一个实施方案中，代谢障碍的关键因素选自空腹葡萄糖受损、葡萄糖耐量受损、增加的腰围、增加的内脏脂肪含量、增加的空腹血浆葡萄糖、增加的空腹血浆甘油三酯、降低的空腹高密度脂蛋白水平、增加的血压、胰岛素抵抗、高胰岛素血症、心血管疾病、动脉硬化、冠状动脉病、周围血管疾病、脑血管病、充血性心力衰竭、升高的血浆去甲肾上腺素、升高的心血管相关炎症因子、促成血管内皮功能障碍的升高的血浆因子、高脂蛋白血症、动脉硬化或动脉粥样硬化、摄食过度、高血糖症、高脂血症和血压升高或高血压、升高的血浆餐后甘油三酯或游离脂肪酸水平、增强的细胞氧化性应激或其血浆指标、增加的循环高凝状态、肝脏脂肪变性、肝脏脂肪变性、肾病 (包括肾衰竭和肾功能不全)。在本发明的方法的一个实施方案中，所述方法还包括施用另外的治疗剂例如糖尿病治疗剂、糖尿病并发症治疗剂、抗高血脂药、降压药或抗高血压药、抗肥胖药、利尿药、化学治疗剂、免疫治疗剂、免疫抑制剂等。本发明在另一个方面提供鉴定在治疗代谢障碍中是有效的试剂的方法，所述方法包括选择环境影响剂；鉴定能够转变细胞的代谢状态的环境影响剂；和确定所述环境影响剂在治疗代谢障碍中是否有效；从而鉴定在治疗代谢障碍中是有效的试剂。在一个实施方案中，通过测量mRNA表达、蛋白质表达、脂质或代谢产物浓度、生物能分子的水平、细胞能量、线粒体功能和线粒体数量的任一个或多个的改变，环境影响剂被鉴定为能够转变细胞的代谢状态。在一个实施方案中，在治疗代谢障碍中是有效的环境影响剂能够降低患者的葡萄糖水平或脂质水平。本发明在另一个方面提供了鉴定多维细胞内分子的方法，包括将将细胞与内源分子接触；监控所述内源分子对细胞微环境特征的作用；和鉴定诱导对细胞微环境特征的改变的内源分子；从而鉴定多维细胞内分子。在一个实施方案中，所述方法还包括比较所述内源分子对患病细胞和正常对照细胞的细胞微环境特征的作用；和鉴定差异诱导患病细胞相对于正常对照细胞的细胞微环境特征的改变的内源分子，从而鉴定MIM。在一个实施方案中，通过测量选自mRNA、蛋白质、脂质和代谢产物的细胞分子的水平或活性的变化监控对细胞微环境特征的作用。本发明在另一个方面提供了鉴定表观代谢转变剂的方法，包括比较两种或更多种细胞或组织的分子特征谱，其中两种或更多种细胞或组织展示差异疾病状态；从分子特征谱鉴定对于其水平的变化与疾病状态相关的分子；将所述分子引入细胞；和评估分子转变细胞的代谢状态的能力，其中能够转变细胞的代谢状态的分子被鉴定为表观代谢转变剂。在一个实施方案中，所述分子特征选自代谢特征谱、脂质特征谱、蛋白质特征谱或RNA特征谱。在一个实施方案中，所述分子不负面影响正常细胞的健康或生长。本发明在另一个方面提供了包含根据本发明的方法的任一方法鉴定的试剂的组合物。本发明在相关方面还提供了包括本发明的组合物的试剂盒。本发明在另一个方面提供了降低患者的葡萄糖水平的方法，包括给所述患者施用有效量的本发明的组合物。本发明在相关方面提供了降低患者的脂质水平的方法，包括给所述患者施用有效量的本发明的组合物。附图简述

图1 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的SK-MEL-观对M小时的QlO处理的敏感性。图2 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的SKBR3对M小时的QlO处理的敏感性。图3 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的PaCa2对M小时的QlO处理的敏感性。图4 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的PC-3对M小时的QlO处理的敏感性。图5 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的H印G2对M小时的QlO处理的敏感性。图6 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的MCF-7对M小时的QlO处理的敏感性。图7 在利用QlO处理M小时后凋亡细胞的测量，如通过Apostrand ELISA法测量的。图8 :2-D凝胶电泳的示例性凝胶分析。标记被切取用于鉴定的点。图9 通过2-D凝胶电泳鉴定的在SK-MEL-观细胞中受QlO调节的蛋白质之间的相互作用的网络。图 10 从 Verhoeven 等人(Am. J. Hum. Genet. 200168(5) :1086-1092)改进的戊糖
磷酸途径。图11 :SK-MEL-28细胞的富集线粒体的材料的2_D凝胶。标记要切取的并且通过质谱表征鉴定的点。图12 在向培养基中外源加入100 μ M QlO后存在于线粒体中的QlO的相对量的比较曲线。图13 描绘已知过程的细胞凋亡途径。图 14 :Bcl-xl 的 Western 印迹分析。图15 利用波形蛋白抗体显示的SK-MEL-观样品组的Wfestern印迹分析。图16 利用5种靶向氧化磷酸化复合物的抗体(MitoSciences#MS601)评估的来自许多细胞系的细胞裂解的Western印迹分析。图17 :Fl-a水平的Western印迹比较。图18 针对C-III-Core 2的QlO反应的Western印迹比较。图19 针对C-II-30的QlO反应的Western印迹比较。图20 针对C-IV-COX II的QlO反应的Western印迹比较。图21 针对C-I_20(ND6)的QlO反应的Western印迹比较。图22 针对5种线粒体蛋白质的多种细胞类型的Wfestern印迹分析。图23 针对复合物V蛋白C-V- α的QlO反应的^festern印迹比较。图24 针对C-III-Core 1的QlO反应的Western印迹比较。
图25 针对孔蛋白(VDACl)的QlO反应的Western印迹比较。图26 针对亲环蛋白(Cyclophilin)的QlO反应的Western印迹比较。图27 针对细胞色素C的QlO反应的^festern印迹比较。图28 插入螺旋10开放构象中的HNF4 α (1M7W. pdb)的脂质结合通道的QlO (球) 的理论模型。图四在含氧量正常和含氧量低的条件下，HDi^a细胞在多种葡萄糖条件下的OCR。图30 在含氧量正常和含氧量低的条件下，HASMC细胞在多种葡萄糖条件下的 OCR。图31 在31510和应激因子不存在和存在的情况下MCF-7胰腺癌细胞中的OCR值。图32 在31510和应激因子不存在和存在的情况下I^aCaj胰腺癌细胞中的OCR值。发明详述I.定义如本文中所使用的，下列术语的每一个具有在该部分中与其相关的意义。冠词“一种(a)”和“一个(an)”在本文中是指一个或超过一个(即至至少一个) 所述冠词的语法宾语。例如，“一个元素”意指一个元素或超过一个元素。术语“包括”在本文中用于意指短词“包括但不限于”，并且可与所述短语互换使用。除非本文中明确地另外指出，否则术语“或”在本文中意指术语“和/或”，并且可与所述术语互换使用。术语“例如”在本文中用于意指术语“例如但不限于”，并且可与所述术语互换使用。待通过本发明的方法治疗的“患者”或“受试者”可意指人或非人动物，优选哺乳动物。“治疗有效量”意指当给患者施用以治疗疾病时足以对所述疾病实现这样的治疗的化合物的量。当为了预防疾病施用时，所述量足以避免或延迟疾病的发作。“治疗有效量” 将视所述化合物、疾病和其严重性以及待治疗的患者的年龄、体重等而变化。“预防”或“防止”是指获得疾病或障碍的风险(即，引起尚未在可遭受或易患疾病但仍未经历或展示疾病的症状的患者中发生的疾病的至少一个临床症状)的降低。术语“预防性”或“治疗性”治疗是指给受试者施用一种或多种受试组合物。如果其在不期望的病状(例如，宿主动物的疾病或其他不期望的状态)的临床表现之前施用，则治疗是预防性的，即，其保护宿主免于发生不期望的病状，然而如果在不期望的病状表现之后施用，则治疗是治疗性的(即，其由此旨在减轻、改善或维持既有的不期望的病状或副作用)。术语“治疗效应”是指由药理活性物质引起的动物，特别是哺乳动物的，更特别是人中的局部或全身性效应。所述术语因此意指意欲用于诊断、治疗、缓和、治疗或预防疾病或用于促进动物或人的期望的身体或心理发展和状态的任何物质。短语“治疗有效量”意指以适用于任何治疗的合理效益风险比产生一定的期望的局部或全身性效应的此种物质的量。在某些实施方案中，化合物的治疗有效量将取决于其治疗指数、溶解度等。例如，可以以足以产生适用于此类治疗的合理效益风险比的量施用通过本发明的方法发现的某些化合物。“患者”是指任何动物(例如，人)，包括马、狗、猫、猪、山羊、兔、仓鼠、猴、豚鼠、大
鼠、小鼠、蜥蜴、蛇、绵羊、牛、鱼和鸟。“代谢途径”是指酶介导的反应的顺序，所述反应将一种化合物转化成另一种化合物并且为细胞功能提供中间产物和能量。代谢途径可以是线性的或环状的。“代谢状态”是指如通过多个化学和生物学指标测量的在给定时间点上的特定细胞、多细胞或组织环境的分子含量，它们与健康或疾病的状态相关。术语“微阵列”是指在基质例如纸、尼龙膜或其他类型的膜、滤纸、芯片、载玻片或任何其他适当的固体载体上合成的不同多核苷酸、寡核苷酸、多肽(例如，抗体)或肽的阵列。术语“障碍”和“疾病”被包含地使用并且是指与身体的任何部分、器官或系统(或其任何组合)的正常结构或功能的任何偏差。具体的疾病表现在特征性症状和体征(包括生物、化学和物理变化)，并且通常与多个其他因素(包括但不限于人口统计、环境、职业、 遗传和医疗史因素)相关。可通过多种方法定量某些特征性体征、症状和相关因素以产生重要诊断信息。术语“表达”在本文中用于表示籍以从DNA产生多肽的过程。所述过程包括基因至mRNA的转录和该mRNA至多肽的翻译。取决于其所应用的背景，“表达”可以指RNA、蛋白质或两者的产生。术语“基因的表达水平”或“基因表达水平”是指细胞中mRNA以及前mRNA新生转录物、转录物加工中间体、成熟mRNA和降解物的水平或由所述基因编码的蛋白质的水平。术语“调节”是指反应的上调(即，激活或刺激)、下调(即，抑制或遏抑)，或者两者的组合或分开的两者。“调节剂”是起调节作用的化合物或分子，并且可以是例如激动剂、 拮抗剂、活化剂、刺激剂、遏抑剂或抑制剂。本文中所使用的术语“辅酶生物合成途径的中间产物”表征了在酪氨酸和乙酰-CoA至泛醌的化学/生物转化之间形成的那些化合物。辅酶生物合成途径的中间产物包括3-六异戊二烯基-4-羟基苯甲酸酯、3-六异戊二烯基_4，5- 二羟基苯甲酸酯、3-六异戊二烯基-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸酯、2-六异戊二烯基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-六异戊二烯基-3-甲基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-六异戊二烯基-3-甲基-5-羟基-6-甲氧基-1，4-苯醌、3-八异戊二烯基-4-羟基苯甲酸酯、2-八异戊二烯基苯酚、2-八异戊二烯基-6-甲氧基苯酚、2-八异戊二烯基-3-甲基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-八异戊二烯基-3-甲基-5-羟基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-3-甲基-5-羟基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-3-甲基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-6-甲氧基苯酚、3-十异戊二烯基-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸酯、3-十异戊二烯基_4，5- 二羟基苯甲酸酯、3-十异戊二烯基-4-羟基苯甲酸酯、 4-羟基苯丙酮酸酯、4-羟基苯基乳酸酯、4-羟基-苯甲酸酯、4-羟基苯乙烯和六异戊二烯二磷酸酯。如本文中所使用的，短语“葡萄糖的无氧使用，，或“无氧糖酵解，，是指细胞通过糖酵解，然后在细胞溶胶中进行乳酸发酵来产生能量。例如，许多癌细胞通过无氧糖酵解产生能量°如本文中所使用的，短语“有氧糖酵解”或“线粒体氧化磷酸化”是指细胞通过糖酵解，然后在线粒体中进行丙酮酸盐的氧化来产生能量。如本文中所使用的，短语“能够阻断糖酵解的无氧使用和增加线粒体氧化磷酸化” 是指环境影响剂(例如，表观代谢转变剂)诱导细胞的代谢状态从无氧糖酵解至有氧糖酵解或线粒体氧化磷酸化的转变或变化的能力。现将更详细地参考本发明的优选实施方案。虽然结合优选实施方案描述本发明， 但应理解其无意将本发明限定于此类优选实施方案。相反地，其意欲覆盖选择、变化和等同物，这可包括在通过所附权利要求定义的本发明的精神和范围内。II.环境影响剂本发明提供了通过施用环境影响剂治疗代谢障碍的方法。“环境影响剂”(Env-influence)为以允许人的疾病环境改变、重建回或维持正常或健康环境(从而导致正常状态)的有益方式影响或调节人的疾病环境。环境影响剂包括如下定义的多维细胞内分子(MIM)和表观代谢转变剂(Epi-shifter)。1.多维细胞内分子(MIM)术语“多维细胞内分子(MIM) ”是由身体天然产生的和/或存在于人的至少一个细胞中的内源分子的分离形式或合成产生的形式。MIM的特征在于1个或多个、2个或更多个、3个或更多个或全部下列功能。MIM能够进入细胞，进入细胞细胞包括完全或部分进入细胞，只要所述分子的生物活性部分完全进入细胞即可。MIM能够在细胞内诱导信号转导和 /或基因表达机制。MIM是多维的，因为所述分子具有治疗和载体例如药物递送作用。MIM 也是多维的，因为所述分子在疾病状态中以一种方式作用并且在正常状态中以不同方式作用。例如，在CoQ-IO的情况中，在VEGF存在的情况下给黑素瘤细胞施用CoQ-IO导致降低的Bcl2水平，这反过来导致减小的黑素瘤细胞的致癌潜能。相反地，在正常成纤维细胞中， CoQ-IO和VETO的共施用对Bcl2的水平无作用。优选，MIM选择性作用于疾病状态的细胞， 并且在正常状态的(匹配)细胞中基本上没有作用。优选，MIM选择性地使疾病状态的细胞在表型、代谢状态、基因型、mRNA/蛋白质表达水平等上与正常状态的(匹配)细胞更接近。在一个实施方案中，MIM也是表观代谢转变剂。在另一个实施方案中，MIM不是表观代谢转变剂。本领域技术人员应理解，本发明的MIM也意欲包括两种或更多种内源分子的混合物，其中所述混合物的特征在于一种或多种上述功能。混合物中的内源分子以以使混合物用作MIM的比率存在。MIM可以是基于脂质或基于非脂质的分子。MIM的实例包括但不限于CoQIO、乙酰 Co-A、棕榈酰Co-Α、L-肉毒碱、氨基酸例如酪氨酸、苯丙氨酸和半胱氨酸。在一个实施方案中，MIM为小分子。在本发明的一个实施方案中，MIM不是CoQIO。MIM可由本领域技术人员使用本文中详细描述的任何测定常规地鉴定。在某些实施方案中，MIM包括维生素B家族中的化合物或包含维生素B家族中的化合物的核苷、单核苷酸或二核苷酸。维生素B家族中的化合物包括例如硫胺素(维生素 Bi)、尼克酸(也称为烟酸或维生素B3)或吡哆素(维生素B6)以及维生素原例如泛醇(维生素原B5)。在某些实施方案中，MIM选自硫胺素、尼克酸和吡哆素。包含维生素B家族的化合物的核苷、单核苷酸或二核苷酸包括例如包含腺嘌呤或尼克酸(烟酸)分子的核苷、单核苷酸或二核苷酸。在某些实施方案中，MIM选自腺苷、腺苷二磷酸(ADP)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD，其包含部分维生素B2和ADP)和烟酸二核苷酸。在其他实施方案中，MIM包括氨基酸。氨基酸的实例包括例如酪氨酸(例如，L-酪氨酸)、半胱氨酸、苯丙氨酸(例如，L-苯丙氨酸)和丙氨酸。在某些实施方案中，氨基酸是苯丙氨酸或丙氨酸。在某些实施方案中，MIM包括氨基酸衍生物例如4-羟基苯丙酮酸酯或乙酰甘氨酸。在某些实施方案中，MIM是葡萄糖类似物，例如，其中一个-OH或-CH2OH取代基已被-C00H、-C00-或-NH2取代基取代的葡萄糖分子。葡萄糖类似物的实例包括葡糖胺、葡糖醛酸、葡糖苷酸和葡糖醛酸酯。在某些实施方案中，MIM选自式⑴的化合物
O R3
I
XOC、CH
/\ I
Rl R2 LfR4Jn (J)其中η为O或1的整数；R1、R2、R3和R4，当存在时，各自独立地选自氢和羟基或者R1和R2与它们所连接的碳一起形成羰基(C = 0)基团；W 为-COOH 或-N (CH3) 3+ ；和X为氢、负电荷或碱金属阳离子例如Na+或。应理解，当η为0时，CHR3基与W取代基连接。在某些实施方案中，W为-N(CH3)3+。在某些实施方案中，所述MIM是肉毒碱例如 L-肉毒碱。在某些实施方案中，所述MIM为二羧酸。在某些实施方案中，W为-C00H。在某些实施方案中，R3为氢。在某些实施方案中，η为0。在某些实施方案中，R1和R2各自独立地是氢。在某些实施方案中，W为-C00H，R3为氢，η为0并且R1和R2各自独立地是氢。在某些实施方案中，η为1。在某些实施方案中，R1和R2与它们所连接的碳一起形成羰基(C = 0)基团。在某些实施方案中，R4为氢。在某些实施方案中，R4为羟基。在某些实施方案中， W为-C00H，R3为氢，η为1并且R1和R2与它们所连接的碳一起形成羰基(C = 0)基团。在某些实施方案中，所述MIM是克雷布斯循环(Krebs Cycle)的中间产物，过量的 MIM驱动克雷布斯循环朝向产生性氧化磷酸化。为MIM的示例性克雷布斯循环中间产物包括琥珀酸或琥珀酸盐、苹果酸或苹果酸盐以及α-酮戊二酸或α-酮戊二酸盐。在某些实施方案中，所述MIM是CoQlO的结构单元，其具有下列结构
因此，CoQlO的结构单元包括但不限于苯丙氨酸、酪氨酸、4-羟基苯丙酮酸酯、乙酸苯酯、3-甲氧基-4-羟基扁桃酸酯、香草酸、4-羟基苯甲酸酯、甲羟戊酸、法呢基、2，3- 二甲氧基-5-甲基-对-苯醌以及其相应的酸或离子。在某些实施方案中，所述MIM选自苯丙氨酸、酪氨酸、4-羟基苯丙酮酸酯、乙酸苯酯和4-羟基苯甲酸酯。(i)鉴定MIM的方法本发明提供了用于鉴定MIM的方法。用于鉴定MIM的方法通常包括向细胞外源加入内源分子和评估该内源分子提供的对细胞的效应，例如，细胞微环境特征谱。以细胞 mRNA、蛋白质、脂质和/或代谢水平的一个或多个评估对细胞的效应以鉴定细胞微环境特征谱的改变。在一个实施方案中，所述细胞是例如体外培养的细胞。在一个实施方案中，所述细胞存在于生物中。可以以单个浓度将所述内源分子加入细胞或可以以一系列浓度将其加入细胞。在一个实施方案中，将所述内源分子加入细胞以便细胞中内源分子的水平与对照未处理细胞中所述内源分子的水平相比较升高(例如，升高至1. 1倍、1.2倍、1.3倍、1.4 倍、1. 5 倍、1. 6 倍、1. 7 倍、1. 8 倍、1. 9 倍、2. O 倍、3. O 倍、4. O 倍、5. O 倍、10 倍、15 倍、20 倍、 25倍、30倍、35倍、40倍、45倍、50倍或更高)。可进一步评估诱导细胞的变化(如通过例如形态学、生理学和/或组成(例如， mRNA、蛋白质、脂质、代谢产物)的任一项或多项的改变所检测的)的分子以确定诱导的对细胞微环境特征谱的改变在患病细胞状态与正常细胞状态之间是否不同。可评估多种组织来源、细胞类型或疾病状态的细胞(例如，细胞培养系)以进行比较评价。例如，可将诱导的癌细胞的细胞微环境特征谱的变化与对非癌细胞或正常细胞诱导的变化相比较。被观察到诱导细胞的微环境特征谱的变化(例如，诱导细胞的形态学、生理学和/或组成例如mRNA、 蛋白质、脂质或代谢产物的变化)和/或差异(例如，优选地)诱导相对于正常细胞患病细胞的微环境特征谱的变化的内源分子被鉴定为MIM0本发明的MIM可以为基于脂质的MIM或基于非脂质的MIM0用于鉴定基于脂质的 MIM的方法包括基于上述细胞的方法，其中向细胞中外源加入基于脂质的内源分子。在优选实施方案中，向细胞中加入基于脂质的内源分子，以便细胞中基于脂质的内源分子的水平升高。在一个实施方案中，基于脂质的内源分子的水平与未处理的对照细胞中的水平相比较增加至 1. 1 倍、1. 2 倍、1. 3 倍、1. 4 倍、1. 5 倍、1. 6 倍、1. 7 倍、1. 8 倍、1. 9 倍、2. 0 倍、3. 0 倍、4. 0倍、5. 0倍、10倍、15倍、20倍、25倍、30倍、35倍、40倍、45倍、50倍或更高。基于脂质的分子的配制和至细胞的递送视所测试的每一种分子的性质而定，但许多方法在本领域内是已知的。基于脂质的分子的配制和递送的实例包括但不限于利用共溶剂、载体分子、月旨质体、分散体、悬浮剂、纳米颗粒分散体、乳化例如水包油或油包水乳剂、多相乳剂例如水包油-油包水乳剂、聚合物捕获和封装的增溶作用。基于脂质的MIM至细胞的递送可通过提取细胞脂质和利用本领域内已知的常规方法例如质谱法定量MIM来确认。
用于鉴定基于非脂质的MIM的方法包括上述基于细胞的方法，其中将基于非脂质的内源分子加入细胞。在优选实施方案中，将基于非脂质的内源分子加入内源细胞以便细胞中基于非脂质的内源分子的水平升高。在一个实施方案中，基于非脂质的内源分子的水平与未处理的对照细胞中的水平相比较升高至1. 1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6 倍、1. 7 倍、1. 8 倍、1. 9 倍、2. 0 倍、3. 0 倍、4. 0 倍、5. 0 倍、10 倍、15 倍、20 倍、25 倍、30 倍、35 倍、40倍、45倍、50倍或更高。基于非脂质的分子的配制和至细胞的递送取决于每一种测试的分子的性质，但许多方法本领域内是已知的。基于非脂质的分子的配制和递送模式的实例包括但不限于利用共溶剂、载体分子的增溶作用、主动运输、聚合物捕获或吸附、聚合物接枝(polymer grafting)、脂质体封装和利用靶向递送系统的配制。基于非脂质的MIM 至细胞的递送可通过提取细胞内容物和利用本领域内已知的常规方法例如质谱法定量MIM 来确认。2.表观代谢转变剂(Epi-shifter)如本文中所使用的，“表观代谢转变剂”(印i-shifter)是调节从健康(或正常) 状态至疾病状态以及反之亦然的代谢转变，从而维持或重建人的组织、器官、系统和/或宿主健康的分子(内源或外源的)。表观代谢转变剂能够实现组织微环境的标准化。例如，表观代谢转变剂包括当加入细胞或从细胞去除时能够影响细胞的微环境(例如，代谢状态) 的任何分子。本领域技术人员应理解本发明的表观代谢转变剂也意在包括两种或更多种分子的混合物，其中所述混合物的特征在于上述功能的一个或多个功能。混合物中的分子以使混合物用作表观代谢转变剂的比率存在。表观代谢转变剂的实例包括但不限于coQ-10 ； 维生素D3 ；ECM成分例如纤连蛋白；免疫调节剂例如TNFa或白细胞介素例如IL_5、IL-12、 IL-23的任一个；血管生成因子；和细胞凋亡因子。在某些实施方案中，所述表观代谢转变剂为酶，例如直接参与催化克雷布斯循环中的一个或多个反应或产生克雷布斯循环中间产物的酶，其的过量驱动克雷布斯循环。在某些实施方案中，所述酶为戊糖磷酸途径的非氧化相的酶，例如转醛醇酶或转酮醇酶。在其他实施方案中，所述酶为促进克雷布斯循环的组分酶或酶复合物例如合酶或连接酶。示例性酶包括琥珀酰CoA合酶(克雷布斯循环)或丙酮酸羧化酶(催化丙酮酸的可逆羧化以形成草酰乙酸盐(OAA)(克雷布斯循环的中间产物)的连接酶)。在某些实施方案中，所述表观代谢转变剂为CoQlO的结构单元。CoQlO的结构单元包括但不限于苯丙氨酸、酪氨酸、4-羟基苯丙酮酸酯、乙酸苯酯、3-甲氧基-4-羟基扁桃酸酯、香草酸、4-羟基苯甲酸酯、甲羟戊酸、法呢基、2，3- 二甲氧基-5-甲基-对-苯醌以及其相应的酸或离子。在某些实施方案中，所述表观代谢转变剂选自苯丙氨酸、酪氨酸、4-羟基苯丙酮酸酯、乙酸苯酯和4-羟基苯甲酸酯。在某些实施方案中，所述表观代谢转变剂是维生素B家族中的化合物。维生素B 家族中的化合物包括例如核黄素(维生素似)或其类似物。表观代谢转变剂也包括可在体内被代谢成任何内源MIM例如本文中描述的MIM的任何类似物或前体药物。 在一个实施方案中，所述表观代谢转变剂也是MIMo在一个实施方案中，所述表观代谢转变剂不是CoQIO。表观代谢转变剂可由本领域技术人员使用本文中详细描述的任何测定法来常规地鉴定。
(i)鉴定表观代谢转变剂的方法
表观代谢转变剂(epi-shifter)是能够调节细胞的代谢状态，例如诱导健康(或正常)状态至疾病状态的代谢转变和反之亦然，从而能够在人中维持或建立细胞、组织、器官、系统和/或宿主健康的分子。本发明的表观代谢转变剂从而在患病状态的诊断评估中具有效用。本发明的表观代谢转变剂还在治疗应用中具有效用，其中表观代谢转变剂的应用或施用(或利用其他治疗性分子调节表观代谢转变剂)实现了组织微环境和疾病状态的正常化。表观代谢转变剂的鉴定通常包括建立展示差异疾病状态、进展或侵袭性的一组细胞或组织的代谢产物、脂质、蛋白质或RNA的分子特征谱(以单个特征谱或组合形式存在)。 根据特征谱对于其水平的变化(例如，升高的或下降的水平)与疾病状态、进展或侵袭性相关的分子被鉴定为潜在的表观代谢转变剂。在一个实施方案中，表观代谢转变剂也为MIM。可通过使用本领域内已知的许多常规技术和通过使用本文中描述的任何方法评估潜在的表观代谢转变剂在外源加入细胞后进入细胞的能力。例如，潜在的表观代谢转变剂至细胞内的进入可通过提取细胞内容物和通过本领域内已知的常规方法例如质谱法定量潜在的表观代谢转变剂来确认。能够进入细胞的潜在的表观代谢转变剂从而被鉴定为MIM0为了鉴定表观代谢转变剂，随后评估潜在的表观代谢转变剂转变细胞的代谢状态的能力。通过将潜在的表观代谢转变剂引入(例如，外源加入)细胞，然后监控细胞中如下的一项或多项基因表达的变化(例如，mRNA或蛋白质表达的变化)、脂质或代谢产物水平的浓度变化、生物能分子水平的变化、细胞能量的变化和/或线粒体功能或数量的变化。能够转变细胞微环境的代谢状态的潜在的表观代谢转变剂可由本领域技术人员利用本文中详细描述的任何测定法来常规鉴定。还评估了潜在的表观代谢转变剂将患病细胞的代谢状态向正常健康状态转变的能力(或相反地，将正常细胞的代谢状态向患病细胞转变的能力)。能够将患病细胞的代谢状态向正常健康状态转变(或将健康正常细胞的代谢状态向患病状态转变)的潜在的表观代谢转变剂从而被鉴定为表观代谢转变剂。在优选实施方案中，所述表观代谢转变剂对正常细胞的健康和/或生长没有负面影响。本发明的表观代谢转变剂包括但不限于小分子代谢产物、基于脂质的分子以及蛋白质和RNA。为了在小分子内源代谢产物的种类中鉴定表观代谢转变剂，建立展示差异疾病状态、进展或侵袭性的一组细胞或组织的脂质特征谱。通过从细胞或组织提取代谢产物， 然后使用本领域技术人员已知的常规方法(包括液相色谱偶联质谱法或气相色谱偶联质谱法)鉴定和定量代谢产物测定每一种细胞或组织的代谢产物特征谱。对于其水平的改变 (例如，升高或降低的水平)与疾病状态、进展或侵袭性相关的代谢产物被鉴定为潜在的表观代谢转变剂。为了在基于内源性脂质的分子的种类中鉴定表观代谢转变剂，建立展示差异疾病状态、进展或侵袭性的一组细胞或组织的脂质特征谱。通过使用脂质提取法，然后使用对于本领域技术人员来说是已知的常规方法(包括例如，液相色谱偶联质谱法或气相色谱偶联质谱法)鉴定和定量脂质来测定每一种细胞或组织的脂质特征谱。对于其水平的改变(例如，大量或痕量水平的升高或降低)与疾病状态、进展或侵袭性相关的脂质被鉴定为潜在的表观代谢转变剂。为了在蛋白质和RNA的种类中鉴定表观代谢转变剂，建立展示差异疾病状态、进展或侵袭性的一组细胞或组织的基因表达特征谱。利用标准蛋白质组学、mRNA阵列或基因组阵列方法，例如本文中详细描述的方法在mRNA和/或蛋白质水平上测定每一种细胞或组织的表达特征谱。对于其表达的改变(例如在mRNA或蛋白质水平上表达的增加或减少) 与疾病状态、进展或侵袭性相关的基因被鉴定为潜在的表观代谢转变剂。一旦建立上述分子的特征谱(例如，对于可溶性代谢产物、基于脂质的分子、蛋白质、RNA或组合物的其他生物学种类)，就可进行细胞和生物化学途径分析以阐明细胞环境中已鉴定的潜在的表观代谢转变剂之间的已知联系。通过这样的细胞和/或生物化学途径分析获得的该信息可用于分类所述途径和潜在的表观代谢转变剂。可由本领域技术人员使用本领域内已知或本文中详细描述的许多测定法来评估和确认表观代谢转变剂调节疾病状态的效用。可通过表观代谢转变剂至细胞或至生物体的直接外源递送来评估表观代谢转变剂调节疾病状态的效用。可选地可通过直接调节表观代谢转变剂(例如，表观代谢转变剂的水平或活性)的分子的产生来评估表观代谢转变剂调节疾病状态的效用。还可通过经由调控位于与所述表观代谢转变剂相同的途径中的其他分子例如基因(例如，以RNA或蛋白质水平被调控的)间接调节表观代谢转变剂(例如，表观代谢转变剂的水平或活性)的分子的产生来评估表观代谢转变剂调节疾病状态的效用。，本文中描述的表观代谢法促进存在于细胞微环境中并且其水平通过基于遗传学、 mRNA或蛋白质的机制来感知和控制的内源分子的鉴定。正常细胞中发现的受本发明的表观代谢转变剂触发的调控反应途径可在失调的(misregulated)或患病的细胞环境中提供治疗价值。此外，本文中描述的表观代谢途径鉴定了可提供用于临床患者选择、疾病诊断试剂盒的诊断指示或作为预后指标的表观代谢转变剂。在某些实施方案中，本文中公开的MIM和表观代谢转变剂不包括常规用作食品补充剂的MIM和表观代谢转变剂。在某些实施方案中，本文中公开的此类MIM和/或表观代谢转变剂为药物级的。在某些实施方案中，药物级的MIM和/或表观代谢转变剂具有约95% 至约100%的纯度并且包括95%与100%之间的所有值。在某些实施方案中，MIM和/或表观代谢转变剂之间的纯度为 95%,96%,97%,98%,99%,99. 1%,99. 2%,99. 3%,99. 4%, 99. 5%,99. 6%,99. 7%,99. 8%,99. 9%,99. 9 或 100%。在某些实施方案中，MIM 和 / 或表观代谢转变剂不含或基本上不含内毒素。在其他实施方案中，MIM和/或表观代谢转变剂不含或基本上不含外源蛋白质材料。在某些实施方案中，MIM和/或表观代谢转变剂为CoQIO。III.用于鉴定MIM/表观代谢转变剂的测定法用于分离和鉴定目的分子和化合物的本发明的技术和方法包括但不限于液相色谱法(LC)、高压液相色谱法(HPLC)、质量光谱法(MS)、气相色谱法(GC)、液相色谱/质谱法(LC-MS)、气相色谱/质谱法(GC-MS)、核磁共振(NMR)、磁共振成像(MRI)、傅里叶变换红外法(Fourier Transform InfraRed) (FT-IR)和电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry) (ICP-MS)。还应理解，质谱技术包括但不限于扇形磁场和双聚焦仪、传输四极子仪(transmission quadrapole instrument)、四极离子阱仪 (quadrupole ion-trap instrument)、飞行时间仪(time-of-flight instrument) (TOF)、 傅里叶变换离子回方宠共振仪(Fourier transform ion cyclotron resonance instrument) (FT-MS)和基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-T0F MS)的使用。生物能分子水平的定量
环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)可利用候选表观代谢转变剂所施用至的细胞的细胞生物能分子水平(例如，ATP、丙酮酸盐、ADP、NADH、NAD、NADPH、NADP,乙酰 CoA、FADH2)的变化来鉴定。生物能分子水平的示例性测定使用基于比色、荧光和/或生物发光的方法。下面提供此类测定法的实例。利用本领域内已知的许多测定法和系统测量细胞内的ATP水平。例如，在一个系统中，从裂解的细胞释放的细胞质ATP与萤光素和荧光素酶反应以产生光。利用生物发光计测量该生物发光，并且可计算裂解细胞的细胞内ATP浓度(EnzyLight ATP Assay试剂盒(EATP-100) ,BioAssay Systems，Hayward，CA)。在另一个系统中，例如，通过生物发光计算ATP和其脱磷酸化形式；在计算ATP水平后，将ADP转化成ATP，随后使用相同的荧光素酶系统(ApoSENSOR ADP/ATP Ratio Assay 试剂盒，BioVision Inc. ,Mountain View, CA) 进行检测和计算。丙酮酸盐是细胞代谢途径中的重要中间产物。取决于细胞的代谢状态，丙酮酸盐可通过糖异生作用转化成碳水化合物，通过乙酰CoA转化成脂肪酸或被代谢，或转化成丙酮酸或乙醇。因此丙酮酸盐水平的检测提供了细胞样品的代谢活性和状态的量度。 例如，一种检测丙酮酸盐的测定法使用比色法和荧光法检测不同范围内的丙酮酸盐浓度 (EnzyChrom Pyruvate Assay 试剂盒(Cat#EPYR_100)，BioAssay Systems，Hayward，CA)。环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)可影响由细胞的线粒体进行的氧化磷酸化的过程，该过程牵涉生物能分子在细胞中的产生和维持。除了直接检测细胞培养物和样品中细胞能的变化的测定法(下文中描述的)外，存在检测和定量化合物对细胞中线粒体的分离酶和复合物的效应的测定。例如，MT-OXC MitoTox Complete 0XPH0S活性测定法(MitoSciences Inc.，Eugene, OR)可检测和定量直接用于从线粒体提取的复合物 I至V的化合物的效应。用于检测和定量对单个线粒体复合物例如NADH脱氢酶(复合物 I)、细胞色素c氧化酶(复合物IV)和ATP合酶(复合物V)的效应的测定法也是可获得的 (MitoSciences Inc. , Eugene, OR)。细胞能量的测量环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)还可通过细胞能量的的变化来鉴定。一个测量细胞能量的实例是分子氧的消耗和/或细胞培养的培养基的PH的变化的实时测量。例如，潜在的表观代谢转变剂调节细胞的代谢状态的能力可使用例如XFM分析仪 (Seahorse, he.)来进行分析。该技术允许实时检测细胞单层的氧和pH的变化以估计细胞微环境的生物能。XFM分析仪测量和比较氧消耗(OCR)的速率(其为有氧代谢的量度) 和细胞外酸化(ECAR)(其为糖酵解的量度)，两者都为细胞能量的至关重要的指示剂。氧化磷酸化和线粒体功能的测量氧化磷酸化是籍以通过营养化合物的氧化产生ATP的过程，该过程在真核生物中通过嵌入线粒体的膜中的蛋白质复合物进行。作为大多数生物的细胞中ATP的主要来源， 氧化磷酸化活性的变化可强有力地改变细胞内的代谢和能量平衡。在本发明的某些实施方案中，可通过它们对氧化磷酸化的效应来检测和/或鉴定环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)。在某些实施方案中，可通过它们对氧化磷酸化的特定方面(包括但不限于电子传递链和ATP合酶)的效应来检测和/或鉴定环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)。
进行牵涉氧化磷酸化的过程的线粒体的嵌入膜的蛋白质复合物执行特殊任务并且被编号为I、II、III和IV。这些复合物与跨内膜ATP合酶(也称为复合物V) —起是参与氧化磷酸化过程的至关重要的实体。除了可检查环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)对线粒体总体功能和具体地氧化磷酸化过程的效应的测定法外，可用于检查表观代谢转变剂对与其他复合物分离的单个复合物的效应的测定是可获得的。复合物I，也称为NADH-辅酶Q氧化还原酶类或NADH脱氢酶是电子传递链中的第一蛋白质。在某些实施方案中，可检测和定量表观代谢转变剂对NAD+的产生的效应。例如， 可在96孔板中从样品免疫捕获复合物；NADH至NAD+的氧化与染料分子的还原同时发生，所述染料分子在450nm具有增加的吸光度(复合物I酶活性微量板测定试剂盒，MitoSciences Inc. , Eugene, OR)。复合物IV，也称为细胞色素c氧化酶(COX)，是电子传递链中的最后一个蛋白质。 在某些实施方案中，可检测和定量表观代谢转变剂对细胞色素c的氧化和通过复合物IV进行的氧至水的还原的效应。例如，可在微孔板中免疫捕获C0X，利用比色测定法(复合物I 酶活性微量板测定试剂盒，MitoSciences Inc.，Eugene, OR)测量COX的氧化。氧化磷酸化过程中的末端酶为ATP合酶(复合物V)，其使用通过其他复合物产生的质子梯度为从ADP合成ATP提供动力。在某些实施方案中，可检测和定量表观代谢转变剂对ATP合酶的活性的影响。例如，可对已被免疫捕获在微量板孔中的ATP合酶测量ATP 合酶的活性和样品中ATP合酶的量。所述酶还可在某些条件下用作ATP酶，从而在该测定中对于ATP合酶活性，通过检测NADH至NAD+的同时氧化测量来测量ATP被还原成ADP的速率。使用针对ATP酶的标记的抗体(ATP合酶双重(活性+数量)微量板测定试剂盒， MitoSciences Inc.，Eugene, OR)计算ATP的量。用于氧化磷酸化的另外的测定包括测试对复合物II和III的活性的影响的测定法。例如，MT-OXC MitoTox Complete 0XPH0S系统(MitoSciences Inc. ,Eugene,OR)可用于评估化合物对复合物II和III以及复合物I、 IV和V的效应，以提供关于化合物对整个氧化磷酸化系统的效应的数据。如上所述，可使用探针就氧耗量和细胞培养基的pH的变化进行完整细胞样品的实时观察。细胞能量的这些测定提供了线粒体功能和潜在的环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)对样品的细胞内的线粒体的活性的影响的全面纵览。环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)还可影响线粒体透性转变(MPT)， 其中线粒体膜因线粒体透性转变孔(MPTP)的形成而经历通透性的增加的现象。线粒体通透性的增加可导致线粒体肿胀，不能进行氧化磷酸化和ATP产生并且导致细胞死亡。 MPT 可参与细胞凋亡的诱导。(参见，例如，Halestrap, A. P.，Biochem. Soc. Trans. 34 232-237(2006)和 Lena，A.等人 Journal of Translational Med. 7 :13- (2009)，通过引用将其整体并入本文)。在某些实施方案中，测量环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)对MPT和 MPTP的形成、中止和/或效应的作用的检测和定量。例如，测定法可通过使用专门的染料分子(钙黄绿素)检测MPT，所述MPT位于线粒体的内膜和其他细胞溶胶区室中。另一种分子 CoCl2的施用用于猝灭细胞溶胶中的钙黄绿素染料的荧光。然而CoCl2不能进入线粒体的内部，从而除非MPT已发生并且CoCl2可通过MPTP进入线粒体的内部，否则线粒体中的钙黄绿素荧光不被猝灭。线粒体特异性荧光的消失表示MPT已发生。流式细胞术可用于评估细胞和细胞器焚光(MitoProbe Transition Pore Assay 试齐[J盒，Molecular Probes, Eugene, OR)。其他测定法利用荧光显微镜评估实验结果(Image-iT LIVE线粒体Transition Pore Assay 试剂盒，Molecular Probes, Eugene, OR)。细胞增殖和炎症的测量在本发明的某些实施方案中，可通过它们对与细胞增殖和/或炎症相关的分子的产生或活性鉴定和评估环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)。此类分子包括但不限于细胞因子、生长因子、激素、细胞外基质的成分、趋化因子、神经肽类、神经递质、神经营养素和参与细胞信号转导的其他分子，以及细胞内分子例如参与信号转导的细胞内分子。血管内皮生长因子(VEGF)是具有有效的血管生成、形成血管和促有丝分裂性质的生长因子。VEGF刺激内皮通透性和肿胀，并且VEGF活性牵涉许多疾病和障碍，包括类风湿性关节炎、转移癌、年龄相关性黄斑退化症和糖尿病视网膜病变。在本发明的某些实施方案中，可通过其对VEGF的产生的效应来鉴定和表征环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)。例如，维持在低氧条件或模拟酸中毒的条件中的细胞可展示增加的VEGF产生。可使用ELISA或其他基于抗体的测定法，利用可获得的抗 VEGF抗体(R&D Systems,Minneapolis,MN)测定分泌至培养中的VEGF。在本发明的某些实施方案中，可基于其对细胞对VEGF的反应性的效应和/或基于其对VEGF受体的表达或活性的效应鉴定和/或表征表观代谢转变剂。健康免疫系统功能以及自身免疫性疾病中所牵涉的肿瘤坏死因子(TNF)是炎症和免疫系统活化的至关重要的介体。在本发明的某些实施方案中，表观代谢转变剂可通过其对TNF的产生或活性的效应来鉴定和表征。例如，可通过ELISA和本领域内已知的其他基于抗体的测定法来定量由培养细胞产生的并且分泌至培养基中的TNF。此外，在某些实施方案中，可通过其对TNF的受体的表达的效应来鉴定和表征环境影响剂(Human TNF RI Duo set, R&D Systems, Minneapolis, MN)。细胞外基质(ECM)的成分在细胞和组织的结构中和在信号转导过程中起着重要作用。例如，潜在的转化生长因子β结合蛋白为在ECM中产生转化生长因子β (TGFi3)的储库的ECM成分。基质结合的TGFii随后可在基质重塑过程中被释放并且可对附近的细胞发挥生长因子效应(Dallas, S. Methods in Mol. Biol. 139 :231-243 (2000)) 在某些实施方案中，可通过其对ECM的培养细胞产生的作用鉴定或表征环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)。研究者已开发了可籍以研究和定量ECM的细胞产生以及ECM的组成的技术。例如，可通过将在温育之前将细胞包埋在水凝胶中来评估ECM 的细胞合成。在细胞收获和水凝胶降解后对由细胞产生的ECM进行生物化学和其他分析 (Strehin,I.和 Elisseeff，J. Methods in Mol. Bio. 522 :349-362(2009))。在某些实施方案中，可鉴定或表征环境影响剂(例如，MIM或表观代谢转变剂)对生物体中ECM或其成分之一的产生、状态或缺乏的效应。已开发了用于产生条件敲除(KO) 小鼠的技术，所述技术允许只在不连续类型的细胞中或在发育的某些阶段上敲除特定ECM 基因(Brancaccio, M.等人 Methods in Mol Bio. 522 15-50 (2009)) 从而可在特定组织中或在发育的特定阶段上评估表观代谢转变剂或潜在的表观代谢转变剂的应用或施用对特定ECM成分的活性或不存在的效应。质膜完整性和细胞死亡的测量
可通过细胞样品的质膜完整性的变化和/或通过经历细胞凋亡、坏死或显示增加的或减少的细胞死亡概率的细胞变化的细胞数量或百分比的变化鉴定环境影响剂(例如， MIM或表观代谢转变剂)。用于乳酸脱氢酶(LDH)的测定法可提供细胞状态和损伤水平的测量。LDH是稳定的和相对丰富的细胞质酶。当质膜失去物理完整性时，LDH逸出至细胞外区室。更高浓度的LDH与更高水平的质膜损伤和细胞死亡相关。LDH测定法的实例包括使用比色系统检测和定量样品中的LDH水平的测定法，其中四唑盐的还原形式通过LDH酶(QuantiChrom Lactate Dehydrogenase 试剂 盒(DLDH-100), BioAssay Systems, Hayward, CA ；LDH Cytotoxicity DetectionClontech, Mountain View, CA)白勺夕舌个生/^1。细胞凋亡是可具有多种不同起始事件的程序化细胞死亡的过程。许多测定法可检测经历细胞凋亡的速度和/或数量的变化。一种用于检测和定量细胞凋亡的测定法是半胱天冬酶(capase)测定法。半胱天冬酶是在细胞凋亡过程中通过蛋白水解切割激活的天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶。检测激活的半胱天冬酶的测定法的实例包括PhiPhiLux (Oncolmmunin, Inc.，Gaithersburg, MD)和半胱天冬酶-Glo 3/7 测定系统(Promega Corp.，Madison, WI)。可检测比较样品中细胞凋亡和经历细胞凋亡的细胞的百分比或数量的变化的另外的测定法包括TUNEL/DNA片段化测定。此类测定检测在细胞凋亡的执行阶段由核酸酶产生的180至200个碱基对的DNA片段。示例性TUNEL/DNA片段化测定包括 In Situ Cell Death Detection 试剂盒(Roche Applied Science, Indianapolis, IN)禾口 DeadEnd 比色及荧光 TUNEL 系统(Promega Corp.，Madison, WI)。某些细胞凋亡测定法检测和定量与细胞凋亡和/或非细胞凋亡状态相关的蛋白质。例如，MultiTox-Fluor Multiplex 细胞毒性测定法(Promega Corp.，Madison，WI)利用单一底物荧光系统检测和定量特异于活细胞和死亡细胞的蛋白酶，从而提供细胞或组织样品中活细胞对已经历细胞凋亡的细胞的比率。可获得用于检测和定量细胞凋亡的另外的测定法包括检测细胞通透性的测定法 (例如，APOPercentage AP0PT0SIS测定，Biocolor, UK)和用于钙磷脂结合蛋白V的测定法(例如，Annexin V-Biotin Apoptosis Detection 试剂盒，BioVision Inc. , Mountain View, CA)。IV.代谢障碍的治疗在某些实施方案中，本发明的化合物例如本文中描述的环境影响剂例如MIM或表观代谢转变剂，可用于治疗有此需要的受试者的辅酶QlO反应性状态。术语“辅酶QlO反应性状态”或“CoQIO反应性状态”包括可通过施用辅酶QlO治疗、预防或改善的疾病、障碍、状态和/或病状。不希望受任何特定理论束缚，并且如本文中进一步描述的，CoQlO被认为至少部分地通过诱导对细胞微环境的代谢转变，例如朝向正常状态细胞中的氧化磷酸化的类型和/或水平的转变来起作用。因此，在某些实施方案中，CoQlO反应性状态是由细胞微环境的改变的代谢引起的状态。在一个实施方案中，CoQlO反应性状态是代谢障碍。辅酶QlO 反应性状态包括例如代谢障碍例如肥胖症、糖尿病、糖尿病前期(pre-diabete)、代谢综合征、饱满感和内分泌异常。辅酶QlO反应性状态还包括本文中描述的其他代谢障碍。在某些实施方案中，本发明的化合物例如本文中描述的MIM或表观代谢转变剂与辅酶QlO共有共同的活性。如本文中所使用的，短语“与辅酶QlO共有共同的活性”是指化合物展示与辅酶QlO的相同或相似的至少一部分的活性的化合物。在某些实施方案中， 本发明的化合物展示25%或更多的辅酶QlO的活性。在某些实施方案中，本发明的化合物展示达到并且包括约130%的辅酶QlO的活性。在某些实施方案中，本发明的化合物展示约 30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、 45%,46%,47%,48%,49%,50%,51 %,52%,53%,54%,55%,56%,57%,58%,59%, 60%,61 %,62%,63%,64%,65%,66%,67%,68%,69%,70%,71 %,72%,73%,74%, 75%,76%,77%,78%,79%,80%,81 %,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%, 90 %,91 %,92 %,93 %,94%,95 %,96 %,97 %,98 %,99 %U00 %,101 %,102 %,103 104 %U05 %,106 %,107 %,108 %Λ09 %Λ10 %Λ11 %Λ12 %Λ13 %U14 %U15 116 %ΛΠ %>118 %Λ19 %Α20 %Λ21 %Λ22 %U23 %U24 %U25 %U26 %U27 U8%、U9%或130%的辅酶QlO的活性。应理解，该段落中所列的每一个值可用术语“约” 修饰。此外，应理解由该段落中的任何两个值确定的任何范围意被认为包括在本发明中。例如，在某些实施方案中，本发明的化合物展示约50%至约100%的辅酶QlO的活性。在某些实施方案中，辅酶QlO和本发明的化合物所共有的活性是诱导细胞代谢的转变的能力。在某些实施方案中，CoQlO和本发明的化合物所共的活性利用0CR(耗氧率)和/或ECAR(细胞外酸化率)来测量。本发明提供了用于治疗哺乳动物的CoQlO反应性障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂(erw-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的患病细胞中选择性引发朝向在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的糖酵解和线粒体氧化磷酸化的水平的细胞代谢能量转变。本发明还提供了用于治疗哺乳动物的代谢障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂(env-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的患病细胞中选择性引发朝向标准化的线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能量转变。本发明还提供了用于在需要治疗代谢障碍的哺乳动物的患病细胞中选择性增加线粒体氧化磷酸化的方法，所述方法包括给所述哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂的药物组合物，从而在所述哺乳动物的患病细胞中选择性增加线粒体氧化磷酸化。本发明还提供了治疗或预防人的代谢障碍的方法，包括以足以治疗或预防代谢障碍的量给有此需要的人施用环境影响剂，从而治疗或预防所述代谢障碍。本发明还提供了治疗或预防人的代谢障碍的方法，包括选择患有代谢障碍的人受试者，给所述人施用治疗有效量的能够阻断葡萄糖的无氧使用并且增加线粒体氧化磷酸化的环境影响剂，从而治疗或预防所述代谢障碍。本发明还提供了用于治疗或预防人的代谢障碍的方法，包括以足以治疗或预防代谢障碍的量给所述人施用环境影响剂(env-influencer)，其中以使所述环境影响剂在治疗过程中维持其氧化形式的方式施用所述环境影响剂，从而治疗或预防所述代谢疾病。所谓的“代谢障碍”是指因患者的代谢改变而引起的任何病理状况。此类障碍包括与异常全身葡萄糖、脂质和/或蛋白质代谢相关的代谢以及从其产生的病理后果。代谢障碍包括因葡萄糖动态平衡的改变而引起的代谢障碍，导致例如高血糖症。根据本发明，葡萄糖水平的改变通常是葡萄糖水平相对于健康个体的该水平增加至少5%、10%、20%、30%、 40%、50%、60%、70%、80%、90%或甚至100%。代谢障碍可有害地影响细胞功能例如细胞增殖、生长、分化或迁移、动态平衡的细胞调控、细胞间或细胞内通讯；组织功能，例如肝功能、肌肉功能或脂肪细胞功能；生物体的全身性反应，例如激素反应(例如，胰岛素反应)。 代谢障碍包括但不限于肥胖症、糖尿病(在本文中也称为糖尿病(diabetes mellitus)) (例如，I型糖尿病、II型糖尿病、MODY和妊娠糖尿病)、糖尿病前期、代谢综合征、饱满感和内分泌异常，例如随年龄增长的内分泌异常。代谢障碍的其他实例包括但不限于摄食过度、食欲过盛、三甘油酯贮存病、巴-比二氏综合征、劳伦斯-穆综合征(Lawrence-Moon syndrome)、普-拉-威综合征(Prader-Labhart-Willi syndrome)、卡恩斯-塞尔综合征 (Kearns-Sayre syndrome)、厌食症、中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症和恶病质(cachexia)。 在某些实施方案中，代谢障碍是辅酶QlO反应性状态。“治疗、减轻或预防代谢障碍"是指在其已发生之前或之后缓解这样的病症。 与等同的未治疗的对照相比较，这样的缓和或预防的程度为至少S^uo^jo^do^、 50%、60%、80%、90%、95%或100 %，如通过任何标准技术测量的。糖尿病是一组异质代谢疾病，其导致血液中葡萄糖的慢性升高(高血糖症)。糖尿病的特征在于导致葡萄糖调节丧失的胰岛破坏或功能障碍。两个主要类型的糖尿病为I型(也称为“胰岛素依赖性糖尿病”(”IDDM“)或"青少年型糖尿病")和II型(也称为"非胰岛素依赖的"(〃 NIDDM“)或“成年型糖尿病")糖尿病。“I型糖尿病”是指因自身免疫介导的胰腺β细胞的破坏(伴随胰岛素产生的丧失，这导致高血糖症)而引起的状态。I型糖尿病需要胰岛素补偿疗法来确保存活。虽然药物例如可注射胰岛素和口服降糖药允许糖尿病患者活得更长，但糖尿病仍然是位于心脏病和癌症之后的第三大杀手。然而，这些药物对血糖水平的控制不足以防止在高与低血糖水平之间摆动，从而导致对肾、眼和血管的损伤。来自糖尿病控制与并发症试验(DCCT)的数据显示与由每天一次或二次胰岛素注射组成的常规疗法相比较，血糖的强化控制明显延迟糖尿病的并发症，例如网膜病变、肾病和神经病。DCCT的强化治疗包括每天3次或更多次的多次胰岛素注射或通过外部泵进行的胰岛素皮下持续输注(CSII)。胰岛素泵是进行皮下每日多次注射(MDI)以用于胰岛素的接近生理更换的多种可选择的方法之一。“ 2型糖尿病〃是指其中患者具有大于125mg/dl (6. 94mmol/L)的空腹血糖或血清葡萄糖浓度的状态。II型糖尿病的特征在于在高于正常水平的血浆胰岛素存在的情况下的高血糖症(高胰岛素血症)，其代表90%以上的全部病例并且最常见地在40岁以上的超重成年人中发生。II型糖尿病的进展与不断升高的血糖浓度相关，伴随着葡萄糖诱导的胰岛素分泌率的相对下降。在II型糖尿病中，控制碳水化合物代谢的组织过程据认为具有减小的对胰岛素的敏感性，从而不因胰岛素产生的缺乏而因减小的对血液中增加的葡萄糖水平的敏感性并且不能通过产生胰岛素来作出反应而发生。可选择地，糖尿病可因介导胰岛素对其靶细胞的作用的分子机制的各种缺陷(例如在它们的细胞表面上缺乏胰岛素受体)而引起。II型糖尿病的治疗从而往往不需要施用胰岛素但可基于饮食和生活方式的改变，通过利用口服降糖药例如磺酰脲的治疗来增强。“糖尿病前期"是指其中患者易发生2型糖尿病的状态。糖尿病前期将葡萄糖耐量受损的定义扩展至包括具有在gtoreq. 100mg/dL的高正常范围内的空腹血糖(Meigs等人，Diabetes 2003 52:1475-1484)和空腹高胰岛素血症(升高的血浆胰岛素浓度)的个体。“肥胖症"是指其中患者具有等于或大于30kg/m2的BMI的状态。“内脏型肥胖 (visceral obesity)‘‘是指男性患者中为1. 0以及女性患者中为0. 8的腰臀比。在另一个方面，内脏型肥胖定义了胰岛素抵抗和糖尿病前期的发展的风险。‘‘超重〃是指具有大于25kg/m2但小于30kg/m2的BMI的患者。‘‘重量增长〃是指与行为习惯或成瘾例如进食过量或暴食、戒烟相关的体重增加或与生物学(生命)改变相关的体重增加，例如与男性的年龄增长和女性的绝经相关的体重增长或妊娠后体重增长。“代谢综合征”(MQ，也称为综合征X，是指影响身体的其他途径和系统的代谢障碍。最初，代谢综合征被定义为一组代谢障碍(包括肥胖症、胰岛素抵抗、高血压和血脂异常(主要为高甘油三酯血症))，所述代谢障碍协同作用，从而促成心血管疾病。最近 (2001)，全美胆固醇教育计划(NCEP)已将“代谢综合征”分类为满足下列5个标准的任何3 个至少110mg/dl的空腹葡萄糖水平、至少150mg/dl的血浆甘油三酯水平(高甘油三酯血症)、男性中低于40mg/dl或女性中低于50mg/dl的HDL胆固醇、至少130/85mm Hg的血压 (高血压)和向心性肥胖，向心性肥胖被定义为超过40英寸(对于男性而言)和超过35英寸(对于女性而言)的腹部腰围。目前，存在如下3个其他国际承认的关于代谢障碍综合征的定义1)世界卫生组织2)美国心脏协会/美国心肺血液研究所(AHA/NHLBI)和3)国际糖尿病联合会(IDF)。WH0、AHA/NHLBI和IDF对代谢综合征的定义与NECP的定义非常相似并且全都使用相同的代谢参数来定义综合征，但WHO还包括胰岛素空腹胰岛素水平的评 ^ (Moebus S ^A, Cardiovascular Diabetology, 6 :1-10,2007 ；Athyros V G ·入，Int. J. Cardiology, 117 :204_210，2007)。然而在这些不同定义之间被分类为具有综合征所需的这些代谢参数的阈值的细微差异可导致特定受试者被分类为具有或不具有根据这些不同定义的综合征的不同分类。同样地，因MS而产生的心血管疾病(CVD)的流行率可根据所使用的定义而变化。(Moebus S 等人，Cardiovascular Diabetology,6 :1-10,2007 ；Athyros V G等人，Int. J. Cardiology，117 :204-210，2007)。美国糖尿病协会估计每5个超重的人中有1个患有代谢综合征。在其他方面，代谢障碍由公认的同义词描述，其包括但不限于综合征X、胰岛素抵抗综合征、胰岛素抵抗高血压、代谢高血压综合征、代谢障碍综合征。代谢综合征的组成部分包括但不限于葡萄糖耐受不良、葡萄糖耐量受损、空腹血清葡萄糖受损(impaired fasting serum glucose)、空腹血糖受损(impaired fasting blood glucose)、高姨岛素血症、糖尿病前期、肥胖症、内脏型肥胖、高甘油三酯血症、升高的游离脂肪酸类血清浓度、升高的C反应蛋白血清浓度、升高的脂蛋白(a)血清浓度、升高的高半胱氨酸血清浓度、升高的小而密度低密度脂蛋白(LDL)-胆固醇血清浓度、升高的脂蛋白脂蛋白相关磷脂酶m血清浓度、减小的高密度脂蛋白(HDL)-胆固醇血清浓度、减小的HDL(2b)_胆固醇血清浓度、减小的脂联素血清浓度和白蛋白尿(参见=Pershadsingh HA. Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma therapeutic target for diseases beyond diabetes :quo vadis Expert Opin Investig Drugs. (2004) 13 :215_28，和本文中引用的参考文献)。
上述代谢障碍的〃关键因素(element)丨'包括但不限于空腹葡萄糖受损或葡萄糖耐量受损、增加的腰围、增加的内脏脂肪含量、增加的空腹血浆葡萄糖、增加的空腹血浆甘油三酯、降低的空腹高密度脂蛋白水平、增加的血压、胰岛素抵抗、高胰岛素血症、心血管疾病(或其组成部分例如动脉硬化、冠状动脉病、周围血管疾病或脑血管病)、充血性心力衰竭、升高的血浆去甲肾上腺素、升高的心血管相关炎症因子、促成血管内皮功能障碍的升高的血浆因子、高脂蛋白血症、动脉硬化或动脉粥样硬化、摄食过度、高血糖症、高脂血症和血压升高或高血压、升高的餐后血浆甘油三酯或游离脂肪酸水平、增强的细胞氧化性应激或其血浆指标、增加的循环高凝状态(circulating hypercoagulative state)、肝脏脂肪变性(hetaptic steatosis)、肝脏脂肪变性、肾病(包括肾衰竭和肾功能不全)。“胰岛素抵抗"是指其中需要超过对葡萄糖负荷的正常反应的循环胰岛素水平来维持血常正常状态O^ord等人，JAMA. 2002,287 :356-9)。胰岛素抵抗和具有胰岛素抵抗的患者对治疗的反应可通过评估胰岛素抵抗的稳态模式评估法(HOMA-IR)评分(胰岛素抵抗的一种可靠指标)(Katsuki等人，Diabetes Care 2001,24 :362-5)来进行定量。利用稳态模式评估法(HOMA)HR评分对胰岛素抵抗的估计可由feilvin等人，Diabet Med 1992,9 921-8中公开的公式计算，其中HOMA-IR =[空腹血清胰岛素(.μ . U/mL)]X.[空腹血浆葡萄糖(mmol/L)/22. 5]。“高胰岛素血症"被定义为其中具有胰岛素抵抗、血糖正常或不正常的受试者的空腹或餐后血清或血浆胰岛素浓度高于不具有胰岛素抵抗、具有小于1.0 (对于男性而言) 或小于0. 8 (对于女性而言)的腰臀比的消瘦个体的正常浓度的状态。术语"葡萄糖耐量受损"(IGT)用于描述当给予葡萄糖耐量测试时血糖水平具有落在正常与血糖过多之间的个人。这样的个人处于发生糖尿病的更高风险中，尽管不认为他们患有糖尿病。例如，葡萄糖耐量受损是指其中患者的空腹血糖或空腹血清葡萄糖浓度高于110mg/dl但低于126mg/dl (7. 00mmol/L)，或者餐后2小时血糖或血清葡萄糖浓度高于 140mg/dl (7. 78mmol/L)但低于 200mg/dl (11. llmmol/L)的状态。“高血糖症”的状态(高血糖)是其中血糖水平太高的状态。通常当血糖水平升至 180mg/dl以上时高血糖症发生。高血糖症的症状包括尿频、过度口渴和在更长的时间跨度上体重减轻。“低血糖症”的病症(低血糖)是其中血糖水平太低的状态。通常，当血糖水平下降至低于70mg/dl时，低血糖症发生。低血糖症的状态包括心情易变、四肢麻木(特别是在手和手臂中)、意识错乱、颤抖或眩晕。由于当对于可获得的葡萄糖的量存在过量的胰岛素时该状态发生，因此其有时称为胰岛素反应。( )代谢障碍的诊断本发明的方法和组合物对于治疗已被诊断患有或处于患代谢障碍例如糖尿病的风险中的任何患者是有用的。其中代谢障碍(例如糖尿病或肥胖症)的发生将被阻止的患者可以已接受这样的诊断或可以未接受这样的诊断。本领域技术人员应理解，本发明的患者可以已经历标准测试或可以因一个或多个风险因子的存在而已被鉴定(在未检查的情况下)为处于高风险中的患者。可使用本领域内已知的任何标准方法例如本文中描述的方法进行代谢障碍的诊断。用于诊断糖尿病的方法描述于例如美国专利No. 6，537，806(通过引用并入本文)中。可使用例如测量葡萄糖和酮水平(脂肪分解的产物)的尿检验(尿液分析)；测量血液中的葡萄糖水平的测试法；葡萄糖耐量测试(glucose tolerance tests)；和检测从哺乳动物收集的生物样品(例如，血液、血清或尿)中代谢障碍的分子标志特征(例如，在糖尿病的情况下血红蛋白Alc(HbAlc)水平)的测定法诊断和监测糖尿病。正在进行代谢障碍治疗的患者是医生已将其诊断为具有这样的病症的患者。可通过任何适当的方法例如本文中公开的方法进行诊断。其中糖尿病或肥胖症的发展被阻止的患者可以已接受或可以未接受这样的诊断。本领域技术人员应理解本发明的患者可以已经历标准测试或可以因一个或多个风险因子(例如家族史、肥胖症特别是种族性(例如，非洲裔美国人和西班牙裔美国人)、妊娠糖尿病或分娩重量超过9磅的婴儿、高血压、具有易患肥胖症或糖尿病的病理状态、高胆固醇血液水平、分子标志的存在(例如，自身抗体的存在)和年龄(45岁以上))的存在而已被鉴定(在未检查的情况下)为处于高风险中的患者。当它们的重量超过对于它们的身高来说是理想的最大重量20% (25%，在女性中)或更多时，个体被认为是肥胖的。超重超过100磅的成人被认为是病态肥胖的。肥胖症也被定义为身体质量指数(BMI)超过30kg/m2。如果随机血浆葡萄糖测试(在一天的任何时间进行的)显示200mg/dL或更高的值，如果空腹血浆葡萄糖测试显示126mg/dL或更高的值(8小时后)，或如果口服葡萄糖耐量试验(OGTT)在于个人已消费含有75克溶解于水中的葡萄糖的饮料后2小时采集的血液样品显示200mg/dL或更高的血浆葡萄糖值，那么患者可被诊断为处于发生糖尿病的风险中或被诊断为患有糖尿病。OGTT测量3小时的时期内每隔一段时间的血浆葡萄糖。理想地，已根据本发明进行治疗的糖尿病患者的血浆葡萄糖水平范围在160至60mg/dL，150至 70mg/dL, 140 至 70mg/dL, 135 至 80mg/dL,优选 120 至 180mg/dL 内。任选地，可应用评估先前2和3个月中平均血糖水平的血红蛋白Alc(HbAlc)测试。不具有糖尿病的人通常具有范围在4%至6%之间的HbAlc值。HbAlc每增加1%，血糖水平就增加约30mg/dL并且并发症的风险增加。优选，根据本发明治疗的患者的HbAlc 值下降至低于9%，低于7%，低于6%和最优选下降至约5 %。因此，正在进行治疗的患者的HbAlc水平相对治疗前的该水平优选低10 %、20 %、30 %、40 %、50 %或更多。通常基于在OGTT过程中测量的血浆葡萄糖水平来诊断妊娠糖尿病。由于葡萄糖水平在妊娠过程中通常更低，因此对于妊娠中的糖尿病的诊断的阈值比在妊娠之前相同患者中的更低。如果女性具有两个达到或超过下列数字的任一个的血浆葡萄糖读数，那么她具有妊娠糖尿病95mg/dL的空腹血浆葡萄糖水平、180mg/dL的1小时水平、155mg/dL的2 小时水平或140mg/dL的3小时水平。酮测试还可用于诊断I型糖尿病。由于当胰岛素不足时酮在血液中积累，因此它们最终在尿中积累。高水平的血酮可导致称为酮酸中毒(ketoacidosis)的严重病症。根据美国糖尿病协会的指导，由于被诊断为2型糖尿病，个体必需具有高于或等于126mg/dl的空腹血浆葡萄糖水平或高于或等于200mg/dl的2小时口服葡萄糖耐受量试验(OGTT)血菜葡萄糖值(Diabetes Care, 26 :S5_S20，2003)。称为糖尿病前期的相关病症被定义为具有高于100mg/dl但低于126mg/dl或者高于140mg/dl但低于200mg/dl的2小时OGTT血浆葡萄糖水平。越来越多的证据表明糖尿病前期状态可以是发生心血管疾病的风险因子(Diabetes Care沈2910_四14，200 。糖尿病前期，也称为葡萄糖耐量受损或空腹血糖受损(impaired fasting glucose)是发生2 型糖尿病、心血管疾病和死亡的主要风险因子。许多焦点已集中在发展通过有效地治疗糖尿病前期来预防2型糖尿病的发展的治疗干预(Pharmacotherapy，M =362-71,2004)。肥胖症(通常定义为约大于30kg/m2的人体质量指数)通常与多种病理学状态例如高胰岛素血症、胰岛素抵抗、糖尿病、高血压和血脂异常相关。此类病症的每一个促成了心血管疾病的风险。与胰岛素抵抗、高血压和血脂异常一起，肥胖症被认为是一起协同作用，从而促成心血管疾病的代谢综合征的组成部分(也称为综合征X)。最近，全美胆固醇教育计划已将代谢综合征分类为满足下列5个标准中的3个至少110mg/dl的空腹葡萄糖水平、至少150mg/dl的血浆甘油三酯水平(高甘油三酯血症)、男性中低于40mg/dl或女性中低于 50mg/dl的HDL胆固醇、至少130/85mm Hg的血压(高血压)和向心性肥胖，向心性肥胖被定义为超过40英寸(对于男性而言)和超过35英寸(对于女性而言)的腹部腰围。(ii)评估代谢障碍的治疗功效本领域技术人员认识到，上述测试的任一个或本领域内已知的任何其他测试的使用可用于监测本发明的治疗性治疗的功效。由于血红蛋白Alc(HbAlc)水平的测量是在先前2或3个月中平均血糖的指征，因此该测试可用于监测患者对糖尿病治疗的反应。本发明的治疗方法在降低患者的葡萄糖水平或脂质水平中是有效的。“降低葡萄糖水平〃意指相对于未处理的对照，降低葡萄糖的水平至少10%、20%、30%、40%、50%、 60%、70%、80%、90%、95%或100%。理想地，这样的葡萄糖水平降低至血糖正常的水平， 即 150 至 60mg/dL，140 至 70mg/dL，130 至 70mg/dL，125 至 80mg/dL，优选 120 至 80mg/dL。 葡萄糖水平的这样的降低可通过增加与葡萄糖从血液的清除相关的生物活性的任一个来获得。因此，具有降低葡萄糖水平的能力的试剂可增加胰岛素产量、分泌或作用。胰岛素作用可以例如通过增加周围组织对葡萄糖的吸收和/或通过减少肝葡萄糖产量来增强。可选择地，本发明的试剂可减少碳水化合物从肠的吸收，改变葡萄糖转运蛋白活性(例如，通过增加GLUT4表达、内在活性或迁移)，增加胰岛素敏感组织的量(例如，通过增加肌细胞或或脂肪细胞分化)或改变脂肪细胞或肌细胞的基因转录(例如，来自代谢途径基因的脂肪细胞表达的因子的分泌改变)。理想地，本发明的试剂增强一个以上的与葡萄糖的清除相关的活性。“降低脂质水平〃意指与未处理的对照相比较，降低脂质的水平至少1%、5%、 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95% 或 100%。“改变胰岛素的信号转导途径以便降低葡萄糖水平"意指改变(通过增加或减小)参与胰岛素信号转导的活性的任一个活性，以便总体结果是葡萄糖从血浆的清除增力口。例如，本发明的环境影响剂改变胰岛素信号转导途径，从而引起胰岛素的产量、分泌或作用的增加、葡萄糖被周围组织吸收的增加、肝葡萄糖产量的减少或碳水化合物从肠吸收的减少。环境影响剂例如表观代谢转变剂的降低葡萄糖水平，从而治疗代谢障碍的能力可使用本领域内已知的标准测定法来评估。例如，可应用鉴定增加葡萄糖吸收的基于细胞的筛选测定法。具体地，可将细胞培养物中的分化的脂肪细胞用于评估表观代谢转变剂在胰岛素刺激时增加葡萄糖吸收的能力，如通过放射标记的葡萄糖检测的。在另一个示例性测定中，使用胰岛素作为正对照，通过条件永生化来源于非糖尿病受试者的细胞所获得的人肌细胞可用于筛查试剂对糖原合成的作用。在治疗之前，对细胞进行血清饥饿，随后在含有放射标志的葡萄糖的无血清培养基中用表观代谢转变剂或对照温育，进行2小时的时间段，之后，测量糖原的合成。示例性测定法进一步描述于实施例中。V.代谢障碍的治疗靶本发明提供了用于鉴定代谢障碍的治疗靶的方法。本发明还提供了通过此类方法鉴定的治疗靶。治疗靶的鉴定通常包括对一组细胞或细胞系外源施用环境影响剂或候选环境影响剂，和随后评估与对照未处理的细胞相比较对处理的细胞诱导的变化。被监控的诱导的细胞变化包括但不限于对形态学、生理学或组成的改变，例如细胞的RNA、蛋白质、脂质或代谢产物的水平。作为利用候选环境影响剂的治疗的结果的诱导的细胞变化可通过使用本文中描述的任何测定法来监控。例如，可利用实时PCR阵列评估基因表达在mRNA水平上的变化，而基因表达在蛋白质水平上的变化可通过使用抗体微阵列和2-D凝胶电泳来监控。随后使用途径分析(Ingenuity IPA软件)以及通过回顾已知文献从系统生物学角度评估被鉴定为受候选环境影响剂调节(例如，在mRNA和/或蛋白质水平上)的基因。接着将被鉴定为潜在治疗靶的基因经历验证测定法例如Western印迹分析、siRNA敲低或重组蛋白质的产生和表征方法。随后将筛选测定法用于鉴定靶的调节剂。治疗靶的调节剂用作代谢障碍的新型治疗剂。可使用本文中详细描述的筛选测定法或通过使用本领域技术人员已知的常规方法常规地鉴定治疗靶的调节剂。在本文中被鉴定为被MIM/表观代谢转变剂，CoQlO调节的(例如，在mRNA或蛋白质水平上被上调或下调的)基因是本发明的药物靶。本发明的药物靶包括但不限于随后列于本文中的表2-4和6- 以及63-68中的基因。基于本文中由申请人描述的实验的结果， 受QlO调节的至关重要的蛋白质与包括转录因子、细胞凋亡反应、戊糖磷酸途径、生物合成途径、氧化性应激(促氧化剂)、膜改变和氧化磷酸化代谢的不同途径或分子组相关或可被分类不同途径或分子组。基于本文中提供的结合，如下概述受CoQlO调节的至关重要的蛋白质。受CoQlO调节的并且为转录因子的至关重要的蛋白质为HNF4 α。受CoQlO调控并且与细胞凋亡反应相关的至关重要的蛋白质包括Bcl-xl、Bcl-xl、Bcl-xS、BNIP-2、Bcl-2、 Birc6、Bcl-2-Lll (Bim)、XIAP、BRAF、Bax、c-Jun、Bmf、PUMA 和 cMyc。受 CoQlO 调控并且与戊糖磷酸途径相关的至关重要的蛋白质为转醛醇酶1。受CoQlO调控并且与生物合成途径相关的至关重要的蛋白质包括0)01、0)03、0)06、异戊烯转移酶和4-羟基苯甲酸酯。受 CoQlO调控并且与氧化性应激(促氧化剂)相关的至关重要的蛋白质包括中性粒细胞胞质因子2、一氧化氮合酶2A和超氧化物歧化酶2 (线粒体)。受CoQlO调控并且与氧化磷酸化代谢相关的至关重要的蛋白质包括细胞色素c、复合物1、复合物II、复合物III和复合物 IV。受CoQlO直接或间接调控的其他至关重要的蛋白质包括R)xo 3a、DJ-l、IDH-l、CptlC、 钙调蛋白激酶II。因此，在本发明的一个实施方案中，药物靶可包括HNF4- α、Bcl-xl、Bcl_xS、 BNIP-2、Bcl-2、Birc6、Bcl-2-Lll (Bim)、XIAP, BRAF, Bax, c_Jun、Bmf、PUMA、cMyc、转酸醇酶1、COQl、C0Q3、C0Q6、异戊烯转移酶、4-羟基苯甲酸酯、中性粒细胞胞质因子2、一氧化氮合酶2A、超氧化物歧化酶2、VDAC、Bax通道、ANT、细胞色素C、复合物1、复合物II、复合物 III、复合物IV、R)xo 3a、DJ-l、IDH-l、CptlC、钙调蛋白激酶II。在优选实施方案中，药物靶可包括HNF4A、转醛醇酶、匪23和BSCv。在一个实施方案中，所述药物靶为TNF4A。在一个实施方案中，药物靶是转醛醇酶。在一个实施方案中，所述药物靶为匪23。在一个实施方案中，所述药物靶为BSCv。下面描述用于鉴定已鉴定的药物靶的调节剂的筛选测定法。VI.筛选测定法本发明还提供了用于鉴定调节剂即调节本发明的已鉴定的治疗靶的表达和/或活性的候选或测试化合物或试剂(例如，蛋白质、肽、肽模拟物、类肽、小分子或其他药物) 的方法(在本文中也称为“筛选测定法”)。此类测定法通常包括本发明的治疗靶与一种或多种测定成分之间的反应。其他成分可以是测试化合物本身或测试化合物与本发明的标记物的天然结合伴侣的组合。通过测定法例如本文中描述的测定法鉴定的化合物可以例如对于治疗或预防代谢障碍是有用的。用于本发明的筛选测定法的测试化合物可从任何可获得的来源(包括天然和/或合成化合物的系统文库)获得。还可在本领域内已知的组合文库法中利用许多方法的任何方法获得测试化合物，所述组合文库法包括生物文库；类肽文库(具有肽的功能性但具有抗酶促降解然而仍保持生物活性的新型非肽主链的分子的文库)；参见，例如，Zuckermann 等人，1994，J. Med. Chem. 37 =2678-85)；空间可寻址的平行固相或液相文库；需要重叠合 (deconvolution)的合成文库法；‘一珠一化合物'文库法；和使用亲和层析选择的合成文库法。生物学文库和类肽文库法限定于肽文库，然而所述其他4个方法适用于化合物的肽、非肽寡聚物或化合物的小分子文库(Lam，1997，Anticancer Drug Des. 12 :145)。用于分子文库的合成的方法的实例可见于本领域中，例如见于=DeWitt等人 (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. Α. 90 :6909 ；Erb 等人(1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91 :11422 ；Zuckermann 等人(1994)。J. Med. Chem. 37 :2678 ；Cho 等人(1993) Science 261 1303 ；Carre 11 等人(1994) Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33 :2059 ；Care 11 等人(1994)Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33 :2061 中；和 Gallop 等人(1994) J. Med. Chem. 37 :1233 中。化合物的文库存在于溶液中(例如，Houghten，1992，Biotechniquesl3:412-421) 或珠粒(Lam, 1991,Nature 354 :82-84)、芯片(Fodor，1993，Nature 364 :555-556)、细菌和 / 或孢子(Ladner，USP 5，223，409)、质粒(Cull 等人，1992，Proc Natl Acad Sci USA 89: 1865-1869)上或噬菌体上(Scott 和 Smith, 1990，Science 249 :386-390 ；Devlin, 1990， Science249 :404-406 ；Cwirla 等人，1990，Proc. Natl. Acad. Sci. 87 :6378-6382 ；Felici, 1991，J. Mol. Biol. 222 :301-310 ；Ladner,同上)。本发明的筛选方法包括将细胞与测试化合物接触和测定所述测试化合物调节本发明的治疗靶在细胞中的表达和/或活性的能力。本发明的治疗靶的表达和/或活性可如本文中所描述的进行测定。本发明的治疗靶的表达和/或活性还可利用使用本领域技术人员已知的常规方法来测定。在一个实施方案中，基于其增加本发明的治疗靶的表达和/或活性的能力筛选化合物。在一个实施方案中，基于其增加选自表2-4和6- 以及63-68中所列的蛋白质的治疗靶的表达和/或活性的能力选择化合物，其中所述治疗靶被CoQlO上调(例如，展示正倍数改变)。在一个实施方案中，基于其减少本发明的治疗靶的表达和/ 或活性的能力选择化合物。在一个实施方案中，基于其减少选自表2-4和6- 以及63-68 中所列的蛋白质的治疗靶的表达和/或活性的能力选择化合物，其中所述治疗靶被CoQlO 下调(例如，展示负倍数改变)。在另一个实施方案中，本发明提供了用于筛选为本发明的治疗靶或其生物活性部分的底物的候选或测试化合物的测定法。在另一个实施方案中，本发明提供了用于筛选结合本发明的治疗靶或其生物活性部分的候选或测试化合物的测定法。测定测试化合物直接结合治疗靶的能力可以例如通过将所述化合物与放射性同位素或酶促标记偶联(以便化合物与药物靶的结合可通过检测复合物中标记的标记化合物来测定)来实现。例如，可直接或间接地用131I、125I、35S、14C或3H标记化合物(例如，标记底物)，并且通过射电辐射 (radioemission)的直接计数或通过闪烁计数检测放射性同位素。可选择地，可用例如辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶或荧光素酶酶促标记测定成分，并且通过测定适当的底物至产物的转化来检测所述酶促标记。本发明还涉及通过上述筛选测定法鉴定的新型试剂。因此，进一步在适当的动物模型中使用本文中描述的鉴定的试剂在本发明的范围内。例如，可将能够调节本文中描述的鉴定的本发明的标记的表达和/或活性的试剂用于动物模型以测定利用这样的试剂进行的治疗的功效、毒性或副作用。可选地，可将本文中描述的鉴定的试剂用于动物模型以确定这样的试剂的作用机制。此外，本发明涉及通过上述筛选测定法鉴定的新型试剂用于上述治疗的用途。VII.药物组合物和药物施用可将本发明的环境影响剂整合入适合用于给受试者施用的药物组合物中。通常， 所述药物组合物包含本发明的环境影响剂和药学上可接受的载体。如本文中所使用的，“药学上可接受的载体”包括生理上相容的任何和全部溶剂、分散介质、包衣、抗细菌剂和抗真菌剂、等渗剂和吸收延迟剂等。药学上可接受的载体的实例包括水、盐水、磷酸缓冲盐溶液、 葡萄糖、甘油、乙醇等的一种或多种以及其组合。在许多情况下，优选在组合物中包含等渗剂例如糖、多元醇例如甘露醇、山梨醇或氯化钠。药学上可接受的载体还可包含少量辅助物质例如湿润剂或乳化剂、防腐剂或缓冲剂，所述辅助物质增强环境影响剂的贮存期(shelf life)或功效。本发明的组合物可以以多种形式存在。此类形式包括例如液体、半固体和固体剂型例如液体溶液(例如，可注射和不溶性溶液)、分散体或悬浮液、片剂、丸剂、粉剂、乳膏齐U、洗剂、软膏剂或糊剂、适合用于给眼、耳或鼻施用的滴剂、脂质体和栓剂。优选形式取决于所需的施用模式和治疗应用。可通过本领域内已知的多种方法施用本发明的环境影响剂。对于许多治疗应用， 优选施用途径/模式是皮肤注射、静脉内注射或输注。正如本领域技术人员所理解的，施用的途径和/或模式可取决于所需结果而变化。在某些实施方案中，可用将保护化合物避免快速释放的载体制备所述活性化合物，例如控制释放制剂，包括埋植剂、皮肤贴剂和微型胶囊化的递送系统。可使用生物可降解的、生物相容性聚合物例如乙烯-醋酸乙烯聚合物、聚酐、聚乙醇酸、胶原、多正酯类和聚乳酸。用于制备此类制剂的许多方法已获得专利或通常对于本领域技术人员来说是已知的。参见，例如，Sustained和Controlled Release Drug Delivery Systems, J. R. Robinson 编辑，Marcel Dekker, Inc. , New York, 1978。在一个实施方案中，施用模式是胃肠外途径(例如，静脉内、皮下、腹膜内、肌内)。在一个实施方案中，通过静脉内输注或注射施用环境影响剂。在另一个实施方案中，通过肌内或皮下注射施用环境影响剂。在优选实施方案中，局部施用环境影响剂。治疗组合物通常在制造和贮存条件下必须是无菌且稳定的。可将组合物配制为溶液、微乳液、分散体、脂质体或适合于高药物浓度的其他有序结构。可通过将活性化合物 (即，环境影响剂)以所需量与上文中列举的成分之一或组合一起掺入适当的溶剂中，根据需要然后过滤灭菌来制备无菌可注射液。通常，通过将活性化合物掺入包含基本分散介质和来自上文中列举的成分的所需其他成分的媒介物来制备分散体。在用于制备无菌可注射液的无菌冻干粉剂的情况下，优选制备方法是真空干燥法和喷雾干燥法，所述干燥法产生活性成分加来自其先前无菌过滤的溶液的任何另外所需成分的粉剂。溶液的适当流动性可以例如通过使用包衣例如卵磷脂，通过维持所需颗粒大小(在分散体的情况下)以及通过使用表面活性剂来维持。可注射组合物的延长的吸收可通过在组合物中包含延迟吸收的试剂例如单硬脂酸酯和明胶来产生。技术和制剂通常可见于雷明顿药物科学(Remmington ‘ s Pharmaceutical Sciences), Meade Publishing Co.，Easton, Pa。对于全身性施用，注射是优选的，包括肌内、静脉内、腹膜内和皮下注射。为了进行注射，可将本发明的化合物配制于液体溶液中，优选生理上相容的缓冲液例如Hank' s液或林格氏液中。此外，可以以固体形式配制化合物， 在临用前将其重新溶解或悬浮。也包括冻干形式。为了口服施用，所述药物组合物可采取例如片剂或胶囊剂的形式，所述片剂或胶囊剂可通过常规方法利用药学上可接受的赋形剂例如粘合剂(例如，预胶化玉蜀黍淀粉、 聚乙烯吡咯烷酮或羟丙基甲基纤维素)；填充剂(例如，乳糖、微晶纤维素或磷酸氢钙)；润滑剂(例如，硬脂酸镁、滑石或二氧化硅)；崩解剂(例如，马铃薯淀粉或淀粉羟乙酸钠)或湿润剂(例如，月桂基硫酸钠)制备。可利用本领域内公知的方法包被片剂。用于口服施用的液体制剂可采取例如溶液、糖浆剂或悬浮剂的形式，或它们可以以干燥产品(在使用前用水或其他适当的媒介物构建)形式提供。此类液体制剂可通过常规方法利用药学上可接受的添加剂例如悬浮剂(例如，山梨醇糖浆剂、纤维素衍生物或氢化食用脂)；乳化剂 (例如，卵磷脂或阿拉伯胶)；非水性媒介物(例如，ationd油、油酯、乙醇或分级分离的植物油)；和防腐剂(例如，对羟基苯甲酸甲酯或对羟基苯丙酸或山梨酸)来制备。必要时所述制剂还可包含缓冲盐、调味剂、着色剂和甜味剂。可适当地配制用于口服施用的制剂以提供活性化合物的控制释放。为了颊部给药，所述组合物可采取以常规方式配制的片剂或锭剂形式。为了通过吸入施用，可以通过使用适当的喷射剂例如二氟二氯甲烷、三氯氟甲烷、二氯四氟乙烷、二氧化碳或其他适当的气体，以气雾喷雾呈递的形式从加压包装或雾化器方便地递送根据本发明使用的化合物。在加压气雾剂的情况下，可通过提供阀门以递送按计量的量来确定单位剂量。可配制例如用于吸入器或吹入器的明胶的胶囊和药筒(cartridge)，其包含化合物和适当的粉末基质例如乳糖或淀粉的粉末混合物。可配制化合物以用于通过注射，例如通过单次快速静脉注射(bolus injection) 或连续输注进行胃肠外施用。用于注射的制剂可以以单位剂型存在，例如，存在于加入了防腐剂的安瓿中或多剂量容器中。所述组合物可采取这样的形式如油性或水性媒介物中的悬浮液、溶液或乳液，并且可包含配方剂例如悬浮剂、稳定剂和/或分散剂。可选择，所述活性成分可以以粉剂形式存在，在使用前利用适当的媒介物例如无菌无热原水构建。还可将组合物配制在直肠组合物例如栓剂或保留灌肠剂(例如包含常规栓剂基质，例如可可脂或其他甘油酯)中。
除了先前描述的制剂外，还可将所述化合物配制为贮库制剂。这样的长效制剂可通过植入(例如皮下或肌内)或通过肌内注射施用。因此，例如，可用适当的聚合物或疏水物质(例如以可接受的油中的乳液形式)或离子交换树脂(或以微溶的衍生物形式例如以微溶的盐形式)配制所述化合物。全身性施用也可以是透粘膜或经皮肤方式。为了进行透粘膜或经皮肤施用，将适合于待穿过的屏障的穿透剂用于制剂。此类穿透剂在本领域内通常是已知的，包括例如用于透粘膜施用的胆汁盐和夫西地酸衍生物，此外可使用去垢剂来促进渗透。透粘膜施用可以通过鼻腔喷雾或使用栓剂进行。为了进行局部施用，将本发明的化合物配制在如本领域内通常已知的软膏剂、油膏剂、凝胶或软膏剂中。可局部使用洗涤液以治疗损伤或炎症，从而加速愈合。如果需要，可将组合物置于可包含一个或多个含有所述活性剂的单位剂型的包装或分配器装置中。所述包装可以例如包含金属或塑料箔例如泡罩包装。包装和分配器装置可附带施用说明书。对于包括核酸的施用的治疗，可配制本发明的化合物以用于多种施用模式包括全身性和局部或局域施用。技术和配制通常可见于雷明顿药物科学，Meade Publishing Co., Easton, 1 中。为了全身性施用，注射是优选的，包括肌内、静脉内、腹膜内、结内和皮下施用。为了进行注射，可将本发明的化合物配制于液体溶液，优选生理上相容的缓冲液例如例如Hank' s液或林格氏液中。此外，可以以固体形式配制组合物，在临用时将其再溶解或悬浮。还包括冻干形式。在一个实施方案中，局部施用包含环境影响剂的组合物。优选以药物制剂的形式提供活性成分即环境影响剂。对于局部施用，活性成分可在终产品中包含按制剂的重量计算约0. 001%至约20% w/w的制剂，虽然其可包含多至30% w/w，优选约至约20% w/w 的制剂。本发明的局部制剂由此包含活性剂与一种或多种可接受的载体以及任选地任何其他治疗成分。载体在与制剂的其他成分相容的意义上应当是“可接受的”并且对其受者是无害的。在治疗展示目的障碍的患者中，施用治疗有效量的试剂例如此类试剂。治疗有效剂量是指导致患者的症状的改善或存活的延长的化合物的量。此类化合物的毒性和治疗功效可在细胞培养物或实验动物中利用例如用于测定 LD5tl (对于50%的群体致死的剂量)和ED5tl (对于50%的群体治疗上有效的剂量)的标准制药方法(pharmaceutical procedure)来测定。毒效应与治疗效应之间的剂量比为治疗指数并且其可表示为比率LD5(I/ED5(i。展示大治疗指数的化合物是优选的。获自此类细胞培养测定和动物研究的数据可用于配制多种用于人的剂量。此类化合物的剂量优选在循环浓度的范围内，包括几乎不具有或不具有毒性的ED5tlt5取决于使用的剂量形式和使用的施用途径，剂量可在该范围内变化。对于本发明的方法中所使用的任何化合物，可根据细胞培养测定初步估计治疗有效量。例如，可在动物模型中配制剂量以获得包含如在细胞培养中测定的IC5tl的循环血浆浓度范围。这样的信息可用于更精确地确定在人中有用的剂量。可以例如利用HPLC测量血浆中的水平。可根据患者的状况由个别医生选择确切的制剂、施用途径和剂量。(参见例如Fingl 等人，在 The Pharmacological Basis of Therapeutics，1975，Ch. 1 ρ· 1 中)。应当指出，主治医生知道如何和何时因毒性或因器官功能障碍而结束、中止或调整施用。相反地，如果临床反应不充分(排除毒性)，主治医生也知道如何毒性将治疗调整至更高的水平。在目标肿瘤障碍治疗中施用的剂量的量可视待治疗的状况的严重度和施用途径而变化。可以例如部分地利用标准预后评估方法来评估状况的严重度。此外，剂量和可能的给药频率也可根据个别患者的年龄、体重和反应而变化。与上面论述的程序相当的程序也可用于兽医学取决于将治疗的具体状况，可配制此类试剂和全身性或局部施用此类试剂。用于配制和施用的技术可见于雷明顿药物科学，第18版，Mack Publishing Co.，Easton, Pa. (1990)中。适当的途径可包括口服、经直肠、经皮肤、经阴道、经粘膜或经肠施用；胃肠外递送，包括肌内、皮下、髓内注射以及鞘内、直接心室内、静脉内、腹膜内、鼻内或眼内注射，仅举几例。可以以任何适当的制剂给受试者施用上述组合物。除了利用环境影响剂例如 CoQlO的局部制剂治疗代谢障碍外，在本发明的其他方面，可利用其他方法递送环境影响剂例如CoQIO。例如，可配制用于胃肠外递送例如用于皮下、静脉内、肌内或瘤内注射的环境影响剂例如CoQIO。可使用通过充满组合物的装置递送例如脂质体递送或扩散的其他方法。 可以以单次快速浓注、多次注射或通过连续输注(例如，静脉内或通过腹膜透析)施用组合物。为了进行胃肠外施用，优选以无菌无热原形式配制组合物。还可通过将组合物简单地加入其中包含细胞的液体来给细胞体外施用本发明的组合物(例如，以诱导体外培养物中癌细胞的细胞凋亡)。取决于将治疗的具体疾患，可配制此类试剂以及全身性或局部施用此类试剂。用于配制和施用的技术可见于雷明顿药物科学，第18版，Mack Publishing Co.，Easton, Pa. (1990)中。适当的途径可包括口服、经直肠、经皮肤、经阴道、经粘膜或经肠施用；胃肠外递送，包括肌内、皮下、髓内注射以及鞘内、直接心室内、静脉内、腹膜内、鼻内或眼内注射，仅举几例。为了进行注射，可将本发明的试剂配制于水溶液中，优选生理上相容的缓冲液例如Hanks' s液、林格氏液或生理盐水缓冲液中。为了进行这样的透粘膜施用，将适合于待穿过的屏障碍的穿透剂用于制剂中。此类穿透剂在本领域内通常是已知的。药学上可接受的载体用于将本文中公开的用于实施本发明的化合物配制成适合于全身性施用的药剂(dosage)的用途在本发明的范围内。通过适当选择载体和适当的生产实践，可胃肠外例如通过静脉内施用本发明的组合物，特别地配制为溶液的那些组合物。 可利用本领域内公知的药学上可接受的载体将化合物配制成适合用于口服施用的药剂。此类载体使得能够将本发明的化合物配制为片剂、丸剂、胶囊剂、液体、凝胶剂、糖浆剂、浆体、 混悬剂等以用于待治疗的患者口服摄入。意欲细胞内施用的试剂可使用本领域技术人员公知的技术来施用。例如，可将此类试剂封装在脂质体内，随后如下所述进行施用。脂质体是具有水性内部的球状脂双层。可将在脂质体形成时存在于水溶液中的所有分子掺入水性内部。脂质体内容物被保护免受外部微环境的破坏并且，因为脂质体与细胞膜融合，从而所述内容物被有效地递送进入细胞的细胞质。此外，由于它们的疏水性，可直接细胞内递送小有机分子。
适合用于本发明的药物组合物包括其中以有效地获得其期望的目的的量包含活性成分的组合物。特别地根据本文中提供的详细公开内容，有效量的确定完全在本领域技术人员的能力内。除了活性成分外，此类药物组合物可包含含有赋形剂和辅助剂的适当的药学上可接受的载体，所述赋形剂和辅助剂促进活性化合物加工成可药用的制剂。经配制用于口服施用的制剂可以以片剂、糖丸、胶囊剂或溶液的形式存在。本发明的药物组合物可以以本身已知的方式例如通过常规混合、溶解、制粒、制备糖丸、悬浮(levitating)、乳化、 封装、捕获或冻干法来制备。适合用于局部施用的制剂包括适合用于穿过皮肤至需要治疗的位置的液体或半液体制剂，例如搽剂、洗剂、乳膏剂或糊剂以及适合给眼、耳或鼻施用的滴剂。根据本发明的滴剂可包含无菌水性或油性溶液或悬浮液并且可通过将活性成分溶解在杀菌剂和/或杀真菌剂和/或任何其他适当的防腐剂的适当水溶液(优选包含表面活性剂)中来制备。随后可澄清所得的溶液，过滤灭菌，利用无菌技术转移至容器中。适合用于包含在滴剂中的杀菌剂和杀真菌剂的实例为硝酸苯汞或乙酸苯汞(0. 002% )、苯扎氯铵(0. 01%)和醋酸氯己定(0.01%)。用于制备油性溶液的适当溶剂包括甘油、稀醇和丙二醇。根据本发明的洗剂包括适合用于皮肤或眼睛的洗剂。洗眼剂可包含任选地含有杀菌剂的无菌水溶液并且可通过与用于制备滴剂的方法相似的方法制备。用于皮肤的洗剂或搽剂还可包含促进干燥和使皮肤凉爽的试剂，例如醇或丙酮，和/或增湿剂例如甘油或油例如蓖麻油或花生油。根据本发明的乳膏剂、软膏剂或糊剂是用于外敷的活性成分的半固体制剂。可通过借助于适当的机器，将以细末或粉末形式存在的活性成分单独地或于水性或非水性液体中的溶液或悬浮液中与油脂性或非油脂性基质混合来制备它们。所述基质可包含烃类例如硬、软或液体石蜡、甘油、蜂蜡、金属皂；胶浆剂；天然来源的油例如杏仁油、玉米油、花生油、蓖麻油或橄榄油；羊毛脂或其衍生物，或与醇例如丙二醇或大粒凝胶一起的脂肪酸例如硬脂酸或油酸。所述制剂可包含任何适当的表面活性剂例如阴离子、阳离子或非离子表面活性剂例如脱水山梨糖醇酯或其聚氧乙烯衍生物。还可包括悬浮剂例如天然树胶、纤维素衍生物或无机材料例如二氧化硅硅酸盐(silicaceous silicas)和其他成分例如羊毛脂。胃肠外施用的药物制剂包括以水溶性形式存在的活性化合物的水溶液。此外，可将活性化合物的悬浮液制备为适当的油状注射悬浮液。适当的亲脂溶剂或媒介物包括脂肪油例如芝麻油或合成脂肪酸酯类例如油酸乙酯或甘油三酯类，或脂质体。水性注射悬浮液可包含增加悬浮液的粘度的物质例如羧甲基纤维素钠、山梨醇或葡聚糖。任选地，悬浮液还可包含适当的稳定剂或增加化合物的稳定性以允许制备高浓缩液的试剂。可通过将活性化合物与固体赋形剂组合，任选地研磨所得的混合物，和需要时在加入适当的辅助物质后，加工颗粒的混合物以获得片剂或锭剂核心来获得用于口服施用的药物制剂。适当的赋形剂具体地为填充剂例如糖，包括乳糖、蔗糖、甘露醇或山梨醇；纤维素制品例如玉米淀粉、小麦淀粉、米淀粉、马铃薯淀粉、明胶、黄蓍树胶、甲基纤维素、羟丙甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和/或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。如果需要，可加入崩解剂例如交联聚乙烯吡咯烷酮、琼脂或海藻酸或其盐例如海藻酸钠。提供具有适当包衣的糖丸核心。为此，可使用浓缩糖溶液，其可任选地包含阿拉伯树胶、滑石、聚乙烯吡咯烷酮、卡波普凝胶、卡波普和/或二氧化钛、漆溶液(lacquersolution)和适当的有机溶液或溶剂混合物。可将染料或色素加入片剂或糖丸包衣以标识或表征活性化合物剂剂量的不同组成。可口服施用的药物制剂包括由明胶制备的推入配合(push-fit)胶囊以及由明胶和增塑剂例如甘油或山梨醇制备的软密封胶囊。推入配合胶囊可包含与填充剂例如乳糖、 粘合剂例如淀粉和/或润滑剂例如滑石或硬脂酸镁以及任选的稳定剂混合的活性成分。在软胶囊中，可将活性化合物溶解或悬浮于适当的液体例如脂肪油、液体石蜡或液体聚乙二醇中。此外，可加入稳定剂。如果需要，组合物可包含缓冲系统。选择缓冲系统以在所需的范围内维持或缓冲组合物的PH。如本文中所使用的术语“缓冲系统”或“缓冲剂”是这样的溶质试剂，所述试齐U，当存在于水溶液中时，当向其中加入酸或碱时稳定该溶液抵抗PH(或氢离子浓度或活性)的较大变化。溶质试剂或因此而负责在上文中指定的范围内的起始缓冲PH值的pH的抵抗或变化的试剂是公知的。虽然存在不计其数的适当缓冲剂，但磷酸钾一水合物是优选缓冲剂。药物组合物的终pH值可在生理相容性范围内变化。必要时，终pH值是不刺激人皮肤并且优选以便促进活性化合物即CoQlO的经皮肤运输的pH值。不违反该限制，可选择 PH以提高CoQlO化合物的稳定性和需要时调节稠度。在一个实施方案中，优选pH值为约 3. O至约7. 4，更优选约3. O至约6. 5，最优选约3. 5至约6. O。对于优选局部递送媒介物，组合物的其余成分是水，其必需是纯化的，例如，去离子水。此类递送媒介组合物包含在超过约50%至约95% (基于组合物的总重量)的范围的水。然而，水存在的具体量不是至关重要的，可调整其含量以获得其他成分的所需粘度 (通常约50cps至约10，OOOcps)和/或浓度。局部递送媒介物优选具有至少约30厘泊的粘度。其他已知的经皮肤的透皮吸收促进剂还可用于促进CoQlO的递送。实例为亚砜类例如二甲基亚砜(DMSO)等；环酰胺例如1-十二烷基氮杂环庚烷-2-酮(Azone. TM. ,Nelson Research, Inc.的注册商标)等；酰胺例如N，N-二甲基乙酰胺(DMA)N，N-二乙基甲苯酰胺、N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基辛酰胺、N, N- 二甲基十二酰胺等；吡咯烷酮衍生物例如N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮-5-羧酸、N-(2-羟乙基)_2_吡咯烷酮或其脂肪酸酯、1-月桂基-4-甲氧基羰基-2-吡咯烷酮、N-牛脂烷基吡咯烷酮等；多元醇例如丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、双丙二醇、甘油、已三醇等；线性和支链脂肪酸例如油酸、亚油酸、月桂酸、缬草酸、庚酸、己酸、肉豆蔻酸、异戊酸、新戊酸、三甲基己酸、异硬脂酸等；醇类例如乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、油醇、硬脂醇、亚油醇等；阴离子表面活性剂例如月桂酸钠、 十二烷基硫酸钠等；阳离子表面活性剂例如苯扎氯铵、十二烷基三甲基氯化铵、溴化十六烷基三甲铵等；非离子表面活性剂例如丙氧基化聚氧乙烯醚、例如，泊洛沙姆231、泊洛沙姆 182、泊洛沙姆184等、乙氧基化脂肪酸、例如，Tween 20、Myjr 45等，脱水山梨糖醇衍生物例如，Tween 40、Tween 60、Tween 80、Span 60等、乙氧基化醇，例如，聚氧乙烯(4)月桂基醚(Brij 30)、聚氧乙烯O)油醇醚(Brij 93)等、卵磷脂和卵磷脂衍生物等；萜类例如 D-柠檬烯、α-菔烯、蒈烯、α-松油醇、葛缕醇、香芹酮、薄荷酮、氧化柠檬烯、α-菔烷氧化物、桉叶油等。还适合作为透皮吸收促进剂的是有机酸和酯例如水杨酸、水杨酸甲酯、 柠檬酸、琥珀酸等。
在一个实施方案中，本发明提供了 CoQlO组合物和制备所述组合物的方法。优选， 所述组合物包含至少约至约25% CoQ10w/w。CoQ 10可以泛癸利酮(UBIDECARENONE) (USP)形式从 Asahi Kasei N&P (Hokkaido, Japan)获得。CoQlO 还可以粉剂形式的 Kaneka QlO (USP UBIDECARENONE) (Pasadena，Texas，USA)从 Kaneka QlO 获得。本文中举例说明的方法中使用的CoQlO具有下列特征残留溶剂满足USP 467要求；水含量低于0. 0%、低于0. 05%或低于0. 2% ；炽灼残渣为0. O %，低于0. 05%或低于0. 2% ；重金属含量低于 0.002%或低于0.001% ；98-100%或99. 9%或99. 5%的纯度。在下列实施例部分提供了制备组合物的方法。在本发明的某些实施方案中，提供了通过给人局部施用辅酶Q10(以便治疗或预防发生)来治疗或预防人的代谢障碍的方法，其中给所述人施用局部剂量的局部媒介物中的辅酶Q10，其中以约0.01至约0.5毫克的辅酶QlO/平方厘米的皮肤的范围给靶组织施用辅酶Q10。在一个实施方案中，以约0. 09至约0. 15mg CoQlO/平方厘米的皮肤的范围给靶组织施用辅酶Q10。在多个实施方案中，以约0. 001至约5. 0、约0. 005至约1. 0、约0. 005 至约0. 5、约0. 01至约0. 5、约0. 025至约0. 5、约0. 05至约0. 4、约0. 05至约0. 30、约0. 10 至约0. 25或约0. 10至0. 20mg CoQlO/平方厘米的皮肤的范围给靶组织施用辅酶Q10。在其他实施方案中，以约 0. 01,0. 02,0. 03,0. 04,0. 05,0. 06,0. 07,0. 08,0. 09,0. 10,0. 11,0. 12、 0. 13,0. 14,0. 15,0. 16,0. 17,0. 18,0. 19,0. 20,0. 21,0. 22,0. 23,0. 24,0. 25,0. 26,0. 27、 0. 28、0· 29、0· 30、0· 31、0· 32、0· 33、0· 34、0· 35、0· 36、0· 37、0· 38、0· 39、0· 40、0· 41、0· 42、 0. 43,0. 44,0. 45,0. 46,0. 47,0. 48,0. 49或0. 5mgCoQ10/平方厘米的皮肤的剂量给靶组织施用辅酶Q10。在一个实施方案中，以约0. 12mg CoQlO/平方厘米的皮肤的剂量给靶组织施用辅酶Q10。应当理解，具有这些值的任一个作为上限或下限的范围也意欲为本发明的部分，例如，约0. 03至约0. 12，约0. 05至约0. 15，约0. 1至约0. 20或约0. 32至约0. 49mg CoQlO/平方厘米的皮肤。在本发明的另一个实施方案中，以0. 5至10毫克的CoQlO乳膏/平方厘米的皮肤的剂量以CoQlO乳膏的形式施用辅酶Q10，其中所述CoQlO乳膏包含1至5%的辅酶Q10。 在一个实施方案中，所述CoQlO乳膏包含约3%的辅酶Q10。在其他实施方案中，所述CoQlO 乳膏包含约1%、1. 5%,2%,2. 5%,3%,3. 5%,4%,4. 5%或5%的辅酶Q10。在多个实施方案中，以约 0. 5、1· 0、1· 5、2· 0、2· 5、3· 0、3· 5、4· 0、4· 5、5· 0、5· 5、6· 0、6· 5、7· 0、7· 5、8· 0、8· 5、 9. 0、9. 5或10毫克的CoQlO乳膏/平方厘米的皮肤的剂量施用所述CoQlO乳膏。应当理解， 以这些值的任一个作为上限或下限的范围也意欲为本发明的部分，例如，约0. 5至约5. 0， 约1. 5至2. 5或约2. 5至5. 5mg CoQlO乳膏/平方厘米的皮肤。在另一个实施方案中，以3至5毫克CoQlO乳膏/平方厘米的皮肤的剂量以CoQlO 乳膏的形式施用所述辅酶Q10，其中所述CoQlO乳膏包含1至5%的辅酶Q10。在一个实施方案中，所述CoQlO乳膏包含约3 %的辅酶QlO。在其他实施方案中，所述CoQlO乳膏包含约 1%>1. 5%,2%,2. 5%,3%,3. 5%,4%,4. 5%或5%的辅酶Q10。在多个实施方案中，以约
3.0、3· 1、3· 2、3· 3、3· 4、3· 5、3· 6、3· 7、3· 8、3· 9、4· 0、4· 1、4· 2、4· 3、4· 4、4· 5、4· 6、4· 7、4· 8、
4.9或5. 0毫克CoQlO乳膏/平方厘米的皮肤的剂量施用所述CoQlO乳膏。应当理解，以这些值的任一个作为上限或下限的范围也意欲为本发明的部分，例如，约3. 0至约4. 0，约3. 3 至5. 3或约4. 5至4. 9mg CoQlO乳膏/平方厘米的皮肤。
本发明的某些方面提供了用于通过给人局部施用辅酶Q10(以便治疗或预防发生)来治疗或预防代谢障碍的方法，其中每M小时1次或多次局部施用所述辅酶Q10，进行 6周或更长时间。本发明的某些方面提供了用于制备辅酶QlO乳膏3%的方法，所述方法包括制备 A、B、C、D及E相和组合所有相以便形成3% CoQlO乳膏的水包油乳剂的步骤。在某些实施方案中，A相成分包含4. 00% w/w的烷基C12-15苯甲酸盐NF、2. 00% w/w的鲸蜡醇NF、4. 5% w/w的硬脂酸甘油酯/PEG-100和1. 5% w/w的硬脂醇，而B相成分包括5. 00% w/w的二甘醇单乙醚NF、2. 00% w/w的甘油USP、1. 50% w/w的丙二醇USP、 0. 475% w/w的苯氧乙醇NF、16. 725% w/w的纯化水USP和40. 00% w/w的卡波姆分散体 2%, C相成分包括0. 50% w/w的乳酸USP、2. 00% w/w的乳酸钠溶液USP、1. 30% w/w的三乙醇胺NF和2. 50% w/w的纯化水USP。此外，在这些实施方案中，D相成分包括1. 00% w/ w的二氧化钛USP，而E相成分包括15% w/w的CoQlO 21 %浓缩物。本文中所使用的术语“三乙醇胺”是指三乙醇胺(Trolamine) NF、三乙醇胺、 TEAlan 、TEAlan 99%、三乙醇胺99%、三乙醇胺NF或三乙醇胺99% NF。这些术语在本文中可互换使用。在某些其他实施方案中，A相成分包括4. 00% w/w的辛酸/癸酸甘油三酯、2. 00% w/w的鲸蜡醇NF、4. 5% w/w的硬脂酸甘油酯/PEG-100和1. 5% w/w的硬脂醇，而B相成分包括5. 00% w/w的二甘醇单乙醚NF、2. 00% w/w的甘油USP、1. 50% w/w的丙二醇USP、
0.475% w/w的苯氧乙醇NF、16. 725% w/w的纯化水USP和40. 00% w/w的卡波姆分散体 2%, C相成分包括0. 50% w/w的乳酸USP,2. 00% w/w的乳酸钠溶液USP、1. 30% w/w的三乙醇胺NF和2. 50% w/w的纯化水USP。此外在这些实施方案中，D相成分包括1. 00% w/w 的二氧化钛USP，而E相成分包括15% w/w的CoQlO 21 %浓缩物。在本发明的某些实施方案中，提供了用于制备辅酶QlO乳膏3%的方法，所述方法包括步骤(1)向适当的容器中加入A相成分并且在水浴中加热至70-80°C ;(幻向适当的容器中加入B相成分(不包括卡波姆分散体)并且形成混合B相；( 将E相成分加入适当的容器并且利用水浴在50-60°C下熔化以形成熔化的E相；(4)向搅拌罐中加入卡波姆分散体，同时加热至70-80°C ； (5)向搅拌罐中加入混合物B相同时将温度维持在70-80°C ； (6)向搅拌罐中加入C相成分同时将温度维持在70-80°C ;(7)向搅拌罐中加入D相成分， 随后继续混合和均勻化搅拌罐的内容物；然后(8)停止均勻化并且将搅拌罐的内容物冷却至50-60°C ；随后(9)中止混合，向搅拌罐中加入熔化的E相以形成分散体；(10)随后重新开始混合直至分散体变得光滑和均勻；随后(11)将搅拌罐的内容物冷却至45-50°C。在本发明的某些其他实施方案中，提供了包含CoQlO乳膏3%的药物组合物。所述乳膏包含具有4. 00% w/w组合物的C12-15烷基苯甲酸盐、2. 00% w/w组合物的鲸蜡醇、
1.5% w/w的硬脂醇、4. 5% w/w的硬脂酸甘油酯和PEG-100的A相；具有2. 00% w/w的甘油、1. 5% w/w的丙二醇、5. 000% w/w的乙氧基二甘醇、0. 475% w/w的苯氧乙醇、40. 00% w/ w的卡波姆分散体、16. 725% w/w的纯化水的B相；具有1. 300% w/w的三乙醇胺、0. 500% w/w的乳酸、2. 000% w/w的乳酸钠溶液和2. 5% w/w的水的C相；具有1. 000% w/w的二氧化钛的D相；和具有1. 5000% w/w的CoQlO 21%浓缩物的E相。在某些实施方案中，卡波姆分散体包括水、苯氧乙醇、丙二醇和卡波姆940。
在本发明的某些实施方案中，提供了包含CoQlO乳膏3 %的药物组合物。所述乳膏包含具有具有4. 00% w/w组合物的辛酸/癸酸甘油三酯、2. 00% w/w组合物的鲸蜡醇、 1. 5% w/w的硬脂醇、4. 5% w/w的硬脂酸甘油酯和PEG-100的A相；具有2. 00% w/w的甘油、1. 5% w/w的丙二醇、5. 0% w/w的乙氧基二甘醇、0. 475% w/w的苯氧乙醇、40. 00% w/w 的卡波姆分散体、16. 725% w/w的纯化水的B相；具有1. 300% w/w的三乙醇胺、0. 500% w/ w的乳酸、2. 000% w/w的乳酸钠溶液、2. 5% w/w的水的C相；具有1. 000% w/w的二氧化钛的D相；和具有15. 000% w/w的CoQlO 21%浓缩物的E相。在某些实施方案中，卡波姆分散体包括水、苯氧乙醇、丙二醇和卡波姆940。在本发明的某些其他实施方案中，提供了包含1. 5%的CoQlO乳膏的药物组合物。 所述乳膏包括具有5. 000% w/w的C12_15烷基苯甲酸盐、2. 000% w/w的鲸蜡醇、1. 5% w/w的硬脂醇、4. 500% w/w的硬脂酸甘油酯和PEG-100硬脂酸酯的A相；具有2. 000% w/w的甘油、1. 750% w/w的丙烯、5. 000% w/w的乙氧基二甘醇、0. 463% w/w的苯氧乙醇、50% w/w 的卡波姆分散体和11. 377% w/w的纯化水的B相；具有1. 3% w/w的三乙醇胺、0. 400% w/ w的乳酸、2. 000% w/w的乳酸钠溶液和4. 210% w/w的水的C相；具有1. 000% w/w的二氧化钛的D相；和具有1. 500% w/w的CoQlO 21%浓缩物的E相。在本发明的某些其他实施方中，提供了包含1. 5%的CoQlO乳膏的药物组合物。所述乳膏包含具有5. 000% w/w的辛酸/癸酸甘油三酯、2. 000% w/w的鲸蜡醇、1. 5% w/w的硬脂醇、4. 500% w/w的硬脂酸甘油酯和PEG-100硬脂酸酯的A相；具有2. 000% w/w的甘油、1. 750% w/w的丙烯、5. 000% w/w的乙氧基二甘醇、0. 463% w/w的苯氧乙醇、50% w/w 的卡波姆分散体和11. 377% w/w的纯水的B相；具有1. 3% w/w的三乙醇胺、0. 400% w/w 的乳酸、2. 000% w/w的乳酸钠溶液和4. 210% w/w的水的C相；具有1. 000% w/w的二氧化钛的D相；和具有1.500% w/w的CoQlO 21%浓缩物的E相。在某些实施方案中，卡波姆分散体包含水、苯氧乙醇和丙二醇。1.联合治疗在某些实施方案中，本发明的环境影响剂和/或其药物组合物可用于使用至少一种其他治疗剂的联合治疗，所述其他治疗剂可以是不同的环境影响剂和/或其药物组合物。所述环境影响剂和/或其药物组合物和其他治疗剂可累加地或更优选协同地作用。在一个实施方案中，将环境影响剂和/或其药物组合物与另一种治疗剂的施用同时施用。在另一个实施方案中，在施用另一种治疗剂之前或之后，施用化合物和/或其药物组合物。可与本发明的环境影响剂一起使用的治疗剂的实例包括但不限于糖尿病治疗剂、 糖尿病并发症治疗剂、抗高血脂药、降压药或抗高血压药、抗肥胖药、利尿药、化学治疗剂、 免疫治疗剂、免疫抑制剂等。用于治疗糖尿病的试剂的实例包括胰岛素制剂(例如，从牛或猪的胰腺提取的动物胰岛素制剂；使用微生物或方法通过基因工程合成的人胰岛素制剂)、胰岛素敏感性增强剂、其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物(例如，吡格列酮、曲格列酮、罗格列酮、 ^H-^lJ If (netoglitazone) > ElI-^J (balaglitazone) > jfeH-^lJ (rivoglitazone) > # 格列扎(tesaglitazar)、法格立他扎、CLX-0921、R-483、NIP-221、NIP-223、DRF-2189、 GW-7282TAK-559、T-131、RG-12525、LY-510929、LY-519818、BMS-298585、DRF-2725、 Gff-1536, GI-262570, KRP-297, TZD18 (Merck)、DRF-2655 等)、α -糖苷酶抑制剂(例如，伏格列波糖、阿卡波糖、米格列醇、乙格列酯等)、双胍类(例如，苯乙双胍、二甲双胍、丁福明等)或磺脲类(例如，甲苯磺丁脲、格列本脲、格列齐特、氯磺丙脲、妥拉磺脲、醋酸己脲、格列吡脲、格列美脲等)以及其他促进胰岛素分泌的试剂(例如，瑞格列奈、色那列奈、那格列奈、米格列奈、GLP-I等)、香树素激活剂(例如，普兰林肽等)、磷酸酪氨酸磷酸酶抑制剂 (例如，钒酸等)等。用于治疗糖尿病并发症的试剂的实例包括但不限于醛糖还原酶抑制剂(例如，托瑞司他、依帕司他、折那司他、唑泊司他、米那司他、法地司他(f idareatat)、SK-860、CT-112 等)、神经营养因子(例如，NGF，NT-3, BDNF等)、PKC抑制剂(例如，LY-333531等)、晚期糖基化终末产物(AGE)抑制剂(例如，ALT946、匹马吉定、吡哆胺(pyradoxamine)、苯甲酰甲基噻唑溴(phenacylthiazolium bromide) (ALT766)等)、活性氧猝灭剂(active oxygen quenching agent)(例如，硫辛酸或其衍生物，生物黄酮类包括黄酮类、异黄酮类、二氢黄酮 (flavonones)、原花青素、花青素、碧萝芷(pycnogenol)、叶黄素、番茄红素、维生素E、辅酶 Q等)、脑血管扩张剂(例如，泰必利、美西律等)。抗高血脂剂包括例如基于他汀类的化合物，其为胆固醇合成抑制剂(例如，普伐他汀、辛伐他汀、洛伐他汀、阿托伐他汀、氟伐他汀、罗舒伐他汀(rosuvastatin)等)、角鲨烯合成酶抑制剂或具有降甘油三酯效应的贝特类化合物(fibrate compound)(例如， 非诺贝特、吉非罗齐(gemfibrozil)、苯扎贝特、氯贝特(clofibrate)、安妥明丙醇二酯 (sinfibrate)、克利贝特等)。降压药包括例如血管紧张素转化酶抑制剂(例如，卡托普利、依那普利、地拉普禾|J、贝那普利、西拉普利、依那普利、依那普利拉(enalaprilat)、福辛普利、赖诺普利、莫昔普利、培哚普利、喹那普利、雷米普利、群多普利等)或血管紧张素II拮抗剂(例如，氯沙坦、坎地沙坦西酯、奥美沙坦酯、依普罗沙坦、缬沙坦、替米沙坦、厄贝沙坦、他索沙坦、泊米沙坦、利匹沙坦，福拉沙坦等)。抗肥胖药包括例如中心抗肥胖症(central antiobesity agent)(例如，右芬氟拉明、芬氟拉明、芬特明(phentermine)、西布曲明、安非拉酮、右旋苯丙胺(dexamphetamine)、 马吲哚、苯丙醇胺、氯苄雷司等)、胃肠脂肪酶抑制剂(例如，奥利司他等)、β_3激活剂(例如，CL-316243、SR-58611-A、UL-TG-307、SB-226552、AJ-9677、BMS-196085 等)、基于肽的食欲抑制剂(P印tide-based appetite-suppressing agent)(例如，瘦素、CNTF 等)、胆囊收缩素激动剂(例如，林替曲特、FPL-15849等)等。利尿药包括例如黄嘌呤衍生物(例如，可可碱水杨酸钠、可可碱水杨酸钙等)、噻嗪类制剂(例如，乙噻嗪、环戊噻嗪、三氯噻嗪、氢氯噻嗪、氢氟噻嗪、 bentylhydrochlorothiazide、戊氟噻嗪、泊利噻嗪、甲氯噻嗪等)、抗醛固酮制剂(例如，螺内酯、氨苯蝶啶等)、脱羧酶抑制剂(例如，乙酰唑胺等)、氯苯磺酰胺制剂(例如，氯噻酮、 美夫西特、吲达帕胺等)、阿佐塞米、异山梨醇(isosorbide)、依他尼酸、吡咯他尼、布美他尼、呋塞米等。化学治疗剂包括例如烷化剂(例如，环磷酰胺、异环磷酰胺等)，代谢拮抗剂(例如，甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶等)、抗癌抗生素(例如，丝裂霉素、阿霉素(adriamycin)等)、植物来源的抗癌剂(例如，长春新碱、长春地辛、泰素等)，顺钼、卡钼、依托泊苷等。在这些物质当中，5-氟尿嘧啶衍生物例如氟铁龙和neofurtulon是优选的。
免疫治疗剂包括例如微生物或细菌成分(例如，胞壁酰二肽(muramyl dip印tide derivative)、溶链菌制剂(picibanil)等)、具有免疫增强活性的多糖(例如，香菇多糖、 裂裥多糖(Sizofilan)、云芝多糖K等)、通过基因工程技术获得的细胞因子(例如，干扰素、白细胞介素(IL)等)、集落刺激因子(例如，粒细胞集落刺激因子、促血红细胞生长素 (erythropoetin)等)等，在这些物质当中，最优选的是IL-1、IL-2、IL-12等。免疫抑制剂包括例如钙依赖磷酸酶/亲免蛋白(immunophilin)调节剂例如环孢菌素(山地明(Sandimmune)、金格福(Gengraf)、Neoral)、他克莫司(Prograf, FK506)、 ASM 981、西罗莫司(RAPA、雷帕霉素、雷帕鸣(Rapamune))或其衍生物SDZ-RAD、糖皮质激素类(泼尼松、泼尼松龙、甲泼尼龙、地塞米松等)、嘌呤合成抑制剂(麦考酚酸吗乙酯 (mycophenolate mofetil)、MMF, CellCept(R)、硫唑嘌呤、环磷酰胺)、白细胞介素拮抗剂 (巴利昔单抗、达利珠单抗(daclizumab)、脱氧精胍菌素(deoxyspergualin))、淋巴细胞消耗剂例如抗胸腺细胞球蛋白(Thymoglobuli、抗淋巴细胞球蛋白(Lymphoglobuline))、抗 CD3 抗体(0KT3)等。此外，还可将已在动物模型或在临床阶段确立其恶病质改善效应的试剂例如环加氧酶抑制剂(例如，吲哚美辛等)[Cancer Research,第49卷，第5935-5939页，1989]、孕酮衍生物(例如，醋酸甲地孕酮)[Journal of Clinical Oncology，第12卷，第213-225 页，1994]、糖留类(例如，地塞米松等)、基于甲氧氯普胺的试剂、基于四氢大麻酚的试剂、 促进脂质代谢的试剂(例如，二十碳五烯酸等)[British Journal of Cancer，第68卷，第 314-318页，1993]、生长激素、IGF-I、抗TNF-α的抗体拮抗剂、LIF、IL-6和制癌蛋白M与根据本发明的化合物协同使用。本发明通过下列实施例进一步举例说明，所述实施例不应当解释为限制。在整个本申请中引用的所有参考资料和公布的专利和专利申请的内容通过引用并入本文。发明实施例现概述本发明，通过参考下列实施例其将变得更容易理解，所述实施例仅用于本发明的某些方面和实施方案的举例说明，而无意限制本发明，因为本领域技术人员能够根据上文中的教导和下列实施例认识到，可使用其他测定法、细胞类型、试剂、构建体或数据分析法(全都无限制)而不背离所述的本发明的范围。本申请中任何地方参考的任何专利、专利申请、专利公布或科学论文的内容通过引用整体并入本文。在适当的情况下及除非另有所指，否则本发明的实施将使用细胞生物学、细胞培养、分子生物学、转基因生物学、微生物学、病毒学、重组DNA和免疫学的常规技术，所述技术在本领域技术人员的能力范围内。此类技术描述于文献中。参见，例如，Molecular Cloning :A Laboratory Manual，第 3 片反，由 Sambrook 禾口 Russell(Cold Spring Harbor Laboratory Press :2001)编著；论文，Methods In Enzymology (Academic Press， Inc.，N. Y.) ；Using Antibodies，第 2 片反，由 Harlow 禾口 Lane 编著，Cold Spring Harbor Press，New York，1999 ；Current Protocols in Cell Biology,由 Bonifacino，Dasso， Lippincott-Schwartz, Harford 禾口 Yamada 编著，John Wiley and Sons，Inc.，New York， 1999;以及 PCR Protocols，由 Bartlett 等人编著，Humana Press，2003。实施例1 :CoQ10被鉴定为MIM
为了将CoQlO评估为潜在MIM，向一组细胞系(包括癌细胞系和正常对照细胞系) 中外源加入以氧化形式存在的CoQIO，然后评估诱导的组中每一个细胞系的细胞微环境特征谱的变化。评估细胞形态学/生理学以及细胞组成(包括mRNA和蛋白质水平)的变化， 并且比较患病细胞相对于正常细胞的所述变化。这些实验的结果将CoQIO，特别是CoQlO的氧化形式鉴定为MIM。在第一组实验中，通过检查细胞对CoQlO的敏感性和细胞凋亡反应来评估细胞形态学/生理学的变化。用不同水平的辅酶QlO处理一组皮肤细胞系，包括对照细胞系(解质细胞和黑素细胞的原代培养物)和几个皮肤癌细胞系(SK-MEL-28，非转移性皮肤黑素瘤；SK-MEL-2，转移性皮肤黑素瘤；或SCC，鳞状细胞癌；I^Ca2，胰腺癌细胞系；或 HEP-G2，肝癌细胞系)。这些实验的结果显示癌细胞系展示了与对照细胞系相比较改变的剂量依赖性反应，只在癌细胞中诱导了细胞凋亡和细胞死亡。示例性实验详细地描述于下面的实施例3中。然后使用测定评估用CoQlO处理后的细胞的组成的变化。使用实时PCR阵列法在mRNA水平上分析基因表达的变化。在下面的实施例6和9-13中详细描述了示例性实验。在互补实验中，通过使用抗体微阵列法、双向凝胶电泳，然后使用质谱表征法进行的蛋白质鉴定，以及通过western印迹分析法来在蛋白质水平上分析基因表达的变化。示例性实验分别在下面详细地描述于实施例4、7和8中。这些测定的结果显示在被检查的细胞系中mRNA和蛋白质水平上的基因表达的变化因CoQlO的氧化形式的加入而被诱导。发现被 CoQlO处理调节的基因集簇在几个细胞途径中，包括细胞凋亡、癌生物学和细胞生长、糖酵解和代谢、分子运输和细胞信号转导。进行实验以确认CoQlO进入细胞并且测定存在于细胞中的CoQlO的水平和形式。 具体地，通过分析来自用CoQlO处理的细胞的富集线粒体的制剂来测定存在于线粒体中的辅酶QlO的水平以及CoQlO的形式(即氧化的或还原的)。对于外源QlO的添加，存在于线粒体中的辅酶QlO的水平被确认以时间和剂量依赖性的方式增加。在令人惊讶和意外的结果中，CoQlO经确定主要以氧化形式存在于线粒体中。此外，通过使用2-D凝胶电泳和利用质谱表征的蛋白质鉴定来分析来自富集线粒体的样品的蛋白质的水平的变化。这些实验的结果显示在检查的时间过程中线粒体中的CoQlO的氧化形式的水平与许多细胞变化相关， 如由与代谢和细胞凋亡途径相关的特定蛋白质的mRNA和蛋白质水平的调节所证明的。示例性实验详细地描述于下面实施例5中。由本申请人描述的结果将内源分子CoQIO，具体地CoQlO的氧化形式鉴定为MIM。 例如，所述结果将CoQlO鉴定为MIM，因为观察到CoQlO在mRNA和蛋白质水平上都诱导基因表达的变化。所述结果将CoQlO鉴定为具有多维特征，因为CoQlO诱导了疾病状态(例如，癌症)相对于正常(例如，非癌)状态的细胞形态学/生理学和细胞组成(例如，mRNA 和蛋白质水平上的基因表达的差异变化)的差异变化。此外，所述结果将CoQlO鉴定为具有多维特征，因为CoQlO能够进入细胞，从而展示治疗和载体效应。实施例2 用于鉴定代谢障碍的疾病相关进程和生物标志的方法根据其中用目的分子处理细胞系的基于细胞的测定，利用mRNA阵列、蛋白质抗体阵列和2D凝胶电泳评估处理的细胞对未处理的细胞的差异。利用途径分析(Ingenuity IPA软件)和已知文献的综述从系统生物学角度评估受MIM或表观代谢转变剂调节的通过比较样品分析鉴定的蛋白质。将被鉴定为潜在治疗剂或生物标记靶的蛋白质经历确认测定例如Wfestern印迹分析、siRNA敲低或重组蛋白质产生和表达法。用于实施例3-8的材料和方法辅酶QlO原液如下制备500 μ M辅酶QlO (5%异丙醇于细胞生长培养基中)。每一次都新配制 IOmL 500 μ M辅酶QlO原液。分子量863. 34(0. 0005mol/L) (0. 010L) (863. 34g/mol) = 0. 004317g为了制备IOmL 500 μ M原液，称取4. 32mg辅酶QlO置于15mLfalcon管中，加入 500yL异丙醇。在50-60°C水浴中温热溶液，同时涡旋以完全溶解。向该溶液中加入9.5mL 培养基(在其中培养细胞的相同培养基)。细胞培养 细胞获自美国典型培养物保藏中心或Gibco。将细胞培养在补充有5 %胎牛血清、 0. 25ug/mL两性霉素，100ug/mL链霉素和IOOUmL-I青霉素的DMEM/F-12培养基中。将细胞在37°C下维持在95%空气和5% CO2的大气中。辅酶QlO处理和总蛋白质分离在接触QlO之前使细胞生长至85%的汇合。利用QlO将补充的培养基条件化至 50和100微摩尔浓度。以一式三份用对照、50 μ M QlO和100 μ M QlO处理培养瓶。在4、 8、12和M小时后从处理的培养瓶和对照培养瓶分离蛋白质。为了分离蛋白质，用5mL pH 为7. 4的冰冷PBS洗涤细胞3次。随后将细胞刮入3mL PBS中，通过离心沉淀，重悬浮于pH 7. 4的裂解缓冲液(80mM TRIS-HC1,1% SDS，具有蛋白酶和磷酸酶抑制剂)中。使用BCA法定量蛋白质浓度。细胞系繁殖下面所列的细胞系，建立每一个细胞系的细胞库。大规模产生用于不同测定的细胞，收获材料以进行分析。一般而言，当不需要细胞特异性培养基来维持细胞系时，用于细胞生长的培养基是具有5%血清的DMEMF-12。在破裂之前通常使细胞生长至75-80% 汇合(清楚的间隔)，将其用于细胞测定，进行标准操作方法。建立用于实验的下列细胞系SK-MEL-28 (非转移性皮肤黑素瘤)SK-MEL-2 (转移性皮肤黑素瘤)HEKa (角质细胞，皮肤对照)HEMa (黑素细胞，皮肤对照)nFIB (新生成纤维细胞)
HEP-G2 (肝癌)[SBH 细胞系]SkBr-3 (Her2过表达的乳腺癌)MCF-7 (乳腺癌，P53 突变)PC-3 (前列腺癌)[SBH细胞系]SkBr-3 (人乳腺腺癌)NCI-ES-0808SCC (鳞状细胞癌)PaCa-2NIH-3T3
细胞培养 细胞获自美国典型培养物保藏中心或Gibco。将细胞培养在补充有5 %胎牛血清、 0. 25ug/mL两性霉素、100ug/mL链霉素和IOOUmL-I青霉素的DMEM/F-12培养基中。将细胞在37°C下维持在95%空气和5% CO2的大气中。在具有Glutamaxanvitrogen，Carlsbad CA)的补充有5% FBS、两性霉素和青霉素/链霉素的DMEM/F12中培养和维持皮肤恶性黑素瘤SK-MEU8细胞。将细胞于37°C、5% CO2下进行培养。另外的细胞系和生长条件的细节概述于下表中。表1.就对QlO的敏感性分析的细胞系
权利要求
1.一种用于治疗哺乳动物的代谢障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法， 所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂 (env-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的患病细胞中选择性引发朝向标准化的线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变。
2.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂在哺乳动物的正常细胞中基本上不引发朝向线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变。
3.权利要求1所述的方法，其中所述哺乳动物为人(或非人哺乳动物)。
4.权利要求1所述的方法，其中所述代谢障碍对利用辅酶QlO或其代谢产物或其类似物的治疗易起反应或敏感。
5.权利要求1所述的方法，其中所述代谢障碍的特征在于导致改变的基因调控和/或蛋白质间相互作用的失调的线粒体氧化磷酸化功能，所述失调促成或原因性地导致代谢疾病。
6.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂包括(a)苯醌或至少一种促进苯醌环的生物合成的分子，和(b)至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子。
7.权利要求6所述的方法，其中所述至少一种促进苯醌环的生物合成的分子包括 L-苯丙氨酸、DL-苯丙氨酸、D-苯丙氨酸、L-酪氨酸、D L-酪氨酸、D-酪氨酸、4-羟基-苯丙酮酸酯、3-甲氧基-4-羟基扁桃酸酯(香草扁桃酸酯或VMA)、香草酸、吡哆素或泛醇。
8.权利要求6所述的方法，其中所述至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子包括乙酸苯酯、4-羟基-苯甲酸酯、甲羟戊酸、乙酰甘氨酸、乙酰-CoA或法呢基。
9.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂包括(a)L-苯丙氨酸、L-酪氨酸和4-羟基苯丙酮酸的一种或多种；和(b)4-羟基苯甲酸酯、乙酸苯酯和苯醌的一种或多种。
10.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂(a)抑制Bcl-2表达和/或促进半胱天冬酶-3表达；和/或，(b)抑制细胞增殖。
11.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂是多维细胞内分子(MIM)。
12.权利要求11所述的方法，其中所述MIM选自α酮戊二酸盐/α酮戊二酸、苹果酸盐/苹果酸、琥珀酸盐/琥珀酸、葡糖胺、腺苷、腺苷二磷酸、葡糖苷酸/葡糖醛酸、烟酸、烟酸二核苷酸、丙氨酸/苯丙氨酸、吡哆素、硫胺或黄素腺嘌呤二核苷酸。
13.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂是表观代谢转变剂(印i-shifter)。
14.权利要求13所述的方法，其中所述表观代谢转变剂选自转醛醇酶、转酮醇酶、琥珀酰CoA合酶、丙酮酸羧化酶或核黄素。
15.权利要求13所述的方法，其中所述表观代谢转变剂是辅酶Q10。
16.权利要求1所述的方法，其中所述待治疗的人的组织中的环境影响剂的浓度与代表健康或正常状态的人组织的对照标准的环境影响剂的浓度不同。
17.权利要求1所述的方法，其中所述给人施用的所述环境影响剂的形式与在人的全身性循环中发现的主要形式不同。
18.权利要求1所述的方法，其中所述足以治疗人的代谢障碍的量上调或下调线粒体氧化磷酸化。
19.权利要求18所述的方法，其中所述足以治疗人的代谢障碍的量调节葡萄糖的无氧使用和/或乳酸盐生物合成。
20.权利要求1所述的方法，其中所述治疗通过环境影响剂与HNF4α的相互作用发生。
21.权利要求1所述的方法，其中所述治疗通过环境影响剂与转醛醇酶的相互作用发生。
22.权利要求1所述的方法，其中所述代谢障碍选自糖尿病、肥胖症、糖尿病前期、代谢综合征以及代谢障碍的任何关键因素。
23.权利要求22所述的方法，其中所述代谢障碍是糖尿病，并且所述环境影响剂影响 β细胞功能、胰岛素代谢和/或胰高血糖素沉积。
24.权利要求22所述的方法，其中所述代谢障碍是肥胖症，并且所述环境影响剂影响线粒体中的β细胞氧化、脂肪细胞大小的减小和/或皮质醇水平的控制。
25.权利要求22所述的方法，其中所述代谢障碍是心血管疾病，并且所述环境影响剂影响血管中膜的平滑肌细胞增殖的减少、脂质过氧化作用、凝血烷_ax2合成、TNFa、 IL-1B、血小板聚集、一氧化氮(NO)产量的减少、斑块沉积和/或标准化的血糖控制。
26.权利要求22所述的方法，其中代谢障碍的所述关键因素选自空腹葡萄糖受损、葡萄糖耐量受损、增加的腰围、增加的内脏脂肪含量、增加的空腹血浆葡萄糖、增加的空腹血浆甘油三酯、降低的空腹高密度脂蛋白水平、增加的血压、胰岛素抵抗、高胰岛素血症、心血管疾病、动脉硬化、冠状动脉病、周围血管疾病、脑血管病、充血性心力衰竭、升高的血浆去甲肾上腺素、升高的心血管相关炎症因子、促成血管内皮功能障碍的升高的血浆因子、高脂蛋白血症、动脉硬化或动脉粥样硬化、摄食过度、高血糖症、高脂血症和血压升高或高血压、 升高的血浆餐后甘油三酯或游离脂肪酸水平、增强的细胞氧化性应激或其血浆指标、增加的循环高凝状态、肝脏脂肪变性、肝脏脂肪变性、肾病，包括肾衰竭和肾功能不全。
27.权利要求1所述的方法，还包括施用另外的治疗剂。
28.权利要求27所述的方法，其中所述另外的治疗剂选自糖尿病治疗剂、糖尿病并发症治疗剂、抗高血脂药、降压药或抗高血压药、抗肥胖药、利尿药、化学治疗剂、免疫治疗剂、 免疫抑制剂等。
29.一种用于在需要治疗代谢障碍的哺乳动物的患病细胞中选择性增加线粒体氧化磷酸化的方法，所述方法包括给所述哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂的药物组合物，从而在所述哺乳动物的患病细胞中选择性增加线粒体氧化磷酸化。
30.权利要求四所述的方法，其还包括上调选自表2-4和表6- 以及表63-68中所列的具有正倍数改变的分子的一个或多个基因的表达；和/或下调选自表2-4和表6- 以及表63-68的具有负倍数变化的分子的一个或多个基因的表达。
31.权利要求四所述的方法，其还包括调节一个或多个基因的表达，所述基因选自 HNF4-a 、Bcl-xl、Bcl-xS、BNIP-2、Bcl-2、Birc6、Bcl-2-Lll、XIAP、20BRAF、Bax、c-Jun、Bmf、 PUMA、cMyc、转醛醇酶1、COQl、C0Q3、C0Q6、异戊烯转移酶、4-羟基苯甲酸酯、中性粒细胞胞质因子2、一氧化氮合酶2A、超氧化物歧化酶2、VDAC、Bax通道、ANT、细胞色素C、复合物1、复合物II、复合物III、复合物IV、Foxo 3a、DJ-l、IDH-l、CptlC和钙调蛋白激酶II。
32.权利要求四-31中任一项所述的方法，其中所述代谢障碍选自糖尿病、肥胖症、糖尿病前期、代谢综合征以及代谢障碍的任何关键因素。
33.权利要求四-31中任一项所述的方法，其中所述代谢障碍的关键因素选自空腹葡萄糖受损、葡萄糖耐量受损、增加的腰围、增加的内脏脂肪含量、增加的空腹血浆葡萄糖、增加的空腹血浆甘油三酯、降低的空腹高密度脂蛋白水平、增加的血压、胰岛素抵抗、高胰岛素血症、心血管疾病、动脉硬化、冠状动脉病、周围血管疾病、脑血管病、充血性心力衰竭、升高的血浆去甲肾上腺素、升高的心血管相关炎症因子、促成血管内皮功能障碍的升高的血浆因子、高脂蛋白血症、动脉硬化或动脉粥样硬化、摄食过度、高血糖症、高脂血症和血压升高或高血压、升高的血浆餐后甘油三酯或游离脂肪酸水平、增强的细胞氧化性应激或其血浆指标、增加的循环高凝状态、肝脏脂肪变性、肝脏脂肪变性、肾病，包括肾衰竭和肾功能不全。
34.权利要求四-33中任一项所述的方法，其还包括施用另外的治疗剂。
35.权利要求34所述的方法，其中所述另外的治疗剂选自糖尿病治疗剂、糖尿病并发症治疗剂、抗高血脂药、降压药或抗高血压药、抗肥胖药、利尿药、化学治疗剂、免疫治疗剂、 免疫抑制剂等。
36.一种鉴定在治疗代谢障碍中是有效的试剂的方法，所述方法包括(1)选择环境影响剂；(2)鉴定能够转变细胞的代谢状态的环境影响剂；和(3)确定所述环境影响剂在治疗代谢障碍中是否有效；从而鉴定在治疗代谢障碍中是有效的试剂。
37.权利要求36所述的方法，其中通过测量mRNA表达、蛋白质表达、脂质或代谢产物浓度、生物能分子的水平、细胞能量、线粒体功能和线粒体数量的任一个或多个的改变，环境影响剂被鉴定为能够转变细胞的代谢状态。
38.权利要求36所述的方法，其中在治疗代谢障碍中是有效的环境影响剂能够降低患者的葡萄糖水平或脂质水平。
39.一种包含根据权利要求36-39中任一项所述的方法鉴定的试剂的组合物。
40.一种包括权利要求39所述的组合物的试剂盒。
41.一种降低患者的葡萄糖水平的方法，包括给所述患者施用有效量的权利要求39所述组合物。
42.一种降低患者的脂质水平的方法，包括给所述患者施用有效量的权利要求39所述组合物。
43.一种用于治疗哺乳动物的辅酶QlO反应性障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂(env-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的患病细胞中选择性引发朝向在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的糖酵解和线粒体氧化磷酸化的水平的细胞代谢能转变。
44.权利要求43所述的方法，其中所述辅酶QlO反应性障碍是代谢障碍。
全文摘要
描述了使用表观代谢转变剂、多维细胞内分子或环境影响剂治疗人的代谢障碍的方法和制剂。
文档编号A61K31/19GK102481271SQ201080031435
公开日2012年5月30日 申请日期2010年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者J·P·麦科克, N·R·纳莱恩, R·萨兰加拉简 申请人:博格生物系统有限责任公司