神经保护多功能抗氧化剂及它们的单功能同型物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种本发明设及抗氧剂，尤其设及神经保护多功能抗氧化剂，其既可 W馨合金属（例如铁、铜或锋），又可W清除自由基。本发明还设及到神经保护多功能抗氧 化剂化合物的抗氧剂单功能的同型物。所述多功能化合物可W被口服，并能穿过血脑屏障， 因此所述多功能化合物单功能对多种神经疾病（例如，阿尔茨海默氏症、帕金森症、ALS(肌 萎缩性侧索硬化症）、创伤性脑损伤、眼疾病（例如，白内障、青光眼、年龄相关的黄斑变性 和其他视网膜变性））的治疗W及对于降低糖尿病并发症的发展有益。
【背景技术】
[0002] 氧化性损伤是神经退行性疾病的特征。氧化应激由活性氧分子（R0巧引起，R0S通 过氧化蛋白质、脂类双分子层和DNA的方式破坏细胞组分。运导致蛋白质构象的改变、酶活 性的降低、能破坏细胞膜和细胞器膜的脂类过氧化物的生成，W及DNA的改变，DNA的改变 可导致链断裂，DNA-蛋白质交联，化及因碱基修改带来的突变。R0S包括超氧阴离子化）、 径基自由基（· 0Η)、单线态氧（1〇2)，W及过氧化氨化2〇2)。由于分子氧（〇2)获得一个额外 的电子，因此超氧阴离子在线粒体中不断地形成。所产生的R0S中最具活性和破坏性的径 基自由基，主要由过氧化氨和诸如铁和铜的氧化还原活性过渡金属间的化nton反应形成。 虽然运些金属在此过程中被氧化，但是它们可W通过具有维生素C或其他的细胞还原剂的 "氧化还原周期"的过程返回到它们的活性状态（还原态）。在体内经由多步反应产生的过 氧化氨，可W转化为高活性和破坏性的径基自由基，或者也可W转化为水。该水是由如下过 程形成的：通过超氧化物歧化酶还原超氧化物自由基，并通过过氧化氨酶或谷脫甘肤过氧 化物酶还原为水。
[0003] 氧化应激随着年龄而增加，并且组织长期处于氧化应激会造成细胞损伤并最终导 致细胞死亡。在大脑海马体、黑质和尾状核W及在脊髓液中均已经观察到了R0S活性。大 脑内的神经组织尤其易受R0S的影响，原因在于其更高的新陈代谢率，高含量的易被过氧 化的脂肪酸，细胞内的高浓度的能催化化nton反应的过渡金属，低水平的抗氧化剂，W及 降低的组织再生能力。神经组织也具有大脑特有的氧化酶，例如可W产生过氧化氨的单胺 氧化酶。由活性小胶质细胞，巨隧细胞和促炎性T细胞诱导的神经炎反应也可W产生R0S。
[0004] 在大脑中，氧化还原活性金属铁（Fe)、铜（化）W及锋狂η)随着年龄的增长而累 积，并且运种累积与大脑新陈代谢的改变和淀粉样前体蛋白（ΑΡ巧表达的增加有关。淀粉 样β肤（Αβ)是阿尔茨海默氏病（AD)斑块中主要的促炎细胞因子，并且其与化、化和化 的结合促进了Αβ聚集成抗蛋白酶的、富含金属的沉淀析出物。在铜和铁的存在下，Αβ能 有效地产生反应性氧。在AD的发展过程中，会发生异常的生物金属动态平衡和金属蛋白反 应，并导致与氧化相关的神经退行性变。
[0005] 与年龄相关的化累积也会在AD和帕金森氏症（PD)中改变大脑中的化的代谢， 其与在大脑离子转运中乳转铁蛋白受体、黑素转铁蛋白、血浆铜蓝蛋白和二价阳离子转运 体的表达的变化有关。在诸如帕金森症患者的其他神经退行性疾病中解剖大脑的病理学侵 袭区域也已经观察到了化水平的升高，并且运些区域对应于更加严重的神经病理学变化。 化水平的变化也能通过对化进行干预来影响大脑。铜结合酶血浆铜蓝蛋白表示了化和 化代谢之间的联系，因为运种酶通过其亚铁氧化酶活性把化（II)转化为化（III)来调节 化的氧化还原态。如铜蓝蛋白缺乏症中所见，当化不能在蛋白质合成的速率下恰当地与蛋 白质结合时，血浆铜蓝蛋白会被很快地降解，其中在铜蓝蛋白缺乏症中化止血改变与化在 神经胶质和神经元中显著积累同时发生。在AD患者中，血浆铜蓝蛋白的神经元诱导的减少 可能导致氧化还原活性的铁在神经元中积累。
[0006] 将目标对准与神经退行性变有关的氧化性途径可能产生疗效。已经报道了如下减 少R0S的自由基清除性抗氧化剂：天然产物（姜黄素、稱黑激素、白襲芦醇、银杏叶提取物、 绿茶、维生素ca-肉毒碱、维生素E及大麻素），W及硫辛酸衍生物，辅酶Q(Mito曲类似物， 和"硫醇-传递"谷脫甘肤模拟物。但是，运些化合物的大部分穿过血脑屏障度BB)的能力 尚未得到证实。
[0007] R0S也可通过使用生物金属衰减化合物减少。甲横酸去铁胺（去铁敏）可结合化、 化、和化并降低AD进展。但是，甲横酸去铁胺不具有口服活性并没有显著地穿过BBB。一 种更强亲脂性馨合剂DdP109已被报告当施用给转基因小鼠时减少聚集的不可溶Αβ的水 平并增加其可溶形式。具有口服活性的金属藝合剂氯舰径哇（ΡΒΤ1)，其调节芬顿反应，减 少脑中化摄入，解聚氧化还原金属-诱导的Aβ聚集，并延迟纤维生长，表现出在动物和多 个临床试验中的效力。口服ΡΒΤ2也通过干扰与ΑΡ-金属络合物相关的氧化还原活性减少 Αβ聚集和毒性。ΡΒΤ2显著地降低脑中Αβ浓度并快速地逆转认知缺陷，如阶段IIa临床 试验所证实，其中AD患者在两个神经屯、理测试中改善。运些结果支持运个前提：金属-蛋 白相互作用的衰减为一种用于治疗性介入的有前景的策略。
[0008] 在外伤性脑损伤灯BI)或出血性中风期间铁可从血红蛋白中释放出来。游离亚铁 离子的增加可导致氧化损害。因为儿童未成熟脑由于某些抗氧化剂分子的不充分表达而导 致对氧化应激具有沉默反应，W及儿童发育中的脑不太能够解毒游离铁，所有他们特别容 易遭受TBI诱导的出血和细胞死亡。TBI也引起其中产生R0S的急性炎症反应。抗炎剂、抗 氧化剂、和铁馨合剂甲横酸去铁胺已被建议用于治疗在成人和儿科TBI中观察到的加重的 炎症，氧化应激和游离铁离子的存在。
[0009] 与年龄相关的黄斑变性（AMD)危险因素，例如吸烟，表明了AMD与氧化应激有关。 氧化应激在AMD中的作用通过AREDS试验结果支持，其发现抗氧化剂和锋通过降低R0S减 小AMD进展的风险，W及氧化应激-诱导的内皮功能障碍。患有AMD的患者具有较高视网 膜水平的脂质过氧化物，其存在于玻璃痛中。视网膜由于视网膜功能所需的其高水平的氧 而导致容易遭受氧化应激。并且，外核层（0MJ中视杆细胞和视锥细胞的膜包含高百分比 的易脂质过氧化的多不饱和脂肪酸。因为入射光集中在黄斑上，所W黄斑区特别容易遭受 R0S。因为光氧化产生R0S，所W入射光是氧化应激的恒定来源。R0S也通过视网膜色素上 皮细胞（R阳）细胞吞隧和脂褐质的光敏活性产生。使RPE细胞暴露于R0S导致细胞调亡和 早衰。
[0010] Ap沉积也存在于AMD中。玻璃痛，一种邻近RPE形成的AMD的生物标记物，其包含 A0，其存在与局部炎症事件相关。作为AD斑的主要促炎性组分，视网膜Αβ与导致视网膜 变性和AMD的RPE功能障碍相关。在RPE中，Αβ积累也影响血管内皮生长因子（VEG巧与 色素上皮衍生因子（P邸巧之间的平衡。
[0011] 多种动物模型表现出与氧化应激、铁调节异常、和芬顿化学相关的AMD-样视网膜 变化。运些包括暴露于香烟烟雾的巧7BL/6小鼠、缺乏S0D1的小鼠、缺乏血浆铜蓝蛋白（Cp) 和其同系物膜铁转运辅助蛋白的剔除小鼠值K0)、和RCS小鼠。将铁直接地引入眼中也导致 视网膜变性。
[0012] 与AMD-联系的视网膜变化相关的祀向氧化途径显示出治疗潜能。AREDS抗氧化剂 制剂将AMD进展到晚期的风险降低25%。抗氧化剂也减少培养的RPE细胞中的氧化应激。 将牛黑素体或稱黑激素加入无色素的牛RPE中也减少RPE细胞的光敏氧化和铁-介导的氧 化。抗氧化剂N-叔下基径胺（化BHA)当加入铁超载的人RPE中时减小R0S并保持G甜水 平。同样地，利用水杨醒异烟碱基腺（SIH)的治疗保护RPE细胞免遭芬顿生成的径基。抗 氧化剂搬皮素也保护R阳免遭过氧化氨诱导的氧化应激。自由基清除剂，例如N-乙酷半脫 氨酸、二甲基硫脈、银杏提取物、苯基-N-叔下基硝酬、WR-77913、TempolH，W及依达拉奉， 阻止光-诱导的视网膜变性。利用铁馨合剂去铁酬减少在DK0小鼠中的视网膜变性。多功 能抗氧化剂JHX-4的施用也通过减少神经视网膜中氧化应激的生物标记物、视网膜ERG模 式的保存、W及感光层的保存保护小鼠免受光诱导的视网膜损伤。
[0013] 除AMD夕F，与铁相关的氧化损伤在视网膜变性例如色素性视网膜炎中发挥作用。 锋-甲横酸去铁胺被认为衰减色素性视网膜炎的rdlO小鼠模型的视网膜变性。
[0014]mRNA的增长W及铁调节蛋白转铁蛋白、血浆铜蓝蛋白和铁蛋白的蛋白质水平的增 长出现于青光眼中。通过诱发溶酶体膜透化作用和将蛋白组织酶D释放到细胞溶胶中，R0S 会导致小梁网（TM)细胞的死亡。通过馨合来减少运种细胞死亡。溶酶体会降解细胞器、长 寿命蛋白质W及细胞外与膜结合的材料。由于溶酶体能分解含铁的被内吞和自吞的材料， 因此溶酶体内可W积累大量浓度的不稳定铁。运可W导致通过芬顿反应来产生溶酶体径基 自由基。铁馨合剂的神经保护通过馨合氧化还原-活性铁来防止芬顿反应中径基自由基的 形成。铁馨合剂也可W上调或稳定缺氧诱导因子-la(HIF-la)。HIF-la的稳定性通过铁依 赖的氧传感酶和使HIF-la降解的HIF脯氨酸-4-径化酶（P皿）来控制。HIF-la存在于青 光眼视网膜中并已经证实与RGC的死亡有关。HIF系统是用于神经保护的新兴目标，因为 它促进地IF-la的稳定并增加HIF-1相关的存活基因的转录。铁馨合剂似乎通过抑制祀向 HI"F-1信号途径的P皿和最终活化HIF-1依赖的神经保护基因来提供神经保护。
[0015] 与氧化应激和R0S相关的白内障包括与老化、电离福射和UV福射、玻璃体外科手 术导致的增长的氧张力W及烟草烟雾有关的那些白内障。在许多运些白内障中，由于化和 化也随着老化和暴露于烟草烟雾而积累于晶状体中，因此芬顿反应会有助于R0S。在AD病 人中，通过作为电子致密沉积物积累于核上/深层皮质晶状体纤维细胞的细胞质中，Aβ沉 积也会导致白内障。Αβ沉积物类似地发生在Αβ转基因小鼠中，其中可W通过馨合作用降 低Αβ沉积物。
[0016] 在白内障中，已经广泛地使用抗氧剂来减少实验动物形成白内障。在小鼠中临床 和实验上观察到馨合作用减少了Αβ沉积。馨合作用也减少了β-地中海贫血病人和暴露 于烟草烟雾中的大鼠的白内障。
[0017] 细胞暴露于离子福射可W要么通过福射与祀向大分子的直接相互作用，要么间接 通过由水福射分解产生R0S来改变原子结构。此外，氧化损伤可W通过氧化还原-调节的 胞间机制从祀向细胞向相邻的非祀向的旁邻细胞扩散。福射也可w通过储存在铁蛋白内的 铁的光还原作用开始释放铁。
[0018] 化、Fe、ΜηW及化的馨合作用促进了需要从福射性损伤恢复的组织修复过程，包 括致死剂量照射的小鼠和大鼠的存活。铁馨合剂也可W帮助防止光老化。对Long-Evans 大鼠（给予15Gy的整个头部的伽玛照射）给予多功能抗氧剂JHX-4,显著延迟了白内障的 形成，另外部分地缓解了由对福射的明显的唾腺反应引起的体重减轻。
[0019] 氧化应激也是糖尿病和糖尿病并发症的主要引发因素之一，并且血红素铁