СПОСОБ СИНТЕЗА ГИДРОКСИТРИГЛИЦЕРИДОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ
METHOD FOR SYNTHESIS OF HYDROXY-TRIGLYCERIDES AND USES THEREOF FOR PREVENTION AND TREATMENT OF DISEASES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к соединению, способу получения указанного соединения и к применению указанного соединения для получения лекарственного средства для применения для предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания, типичная этиология которого основана на изменениях (любого происхождения) липидов клеточной мембраны или липидов, циркулирующих в крови или плазме, таких как, например, изменения в уровне, составе или структуре указанных липидов. То же справедливо и в отношении патологий, для которых регулирование структуры и состава липидов обращает патологическое состояние вспять. Кроме того, настоящее изобретение относится к соединению для применения для предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания.
Кроме того, настоящее изобретение относится к фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, содержащей указанное соединение, и к способу ее получения. Наконец, настоящее изобретение относится к способу предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания у человека или животного, который включает введение пациенту терапевтически эффективного количества указанного соединения или указанной фармацевтической и/или нутрицевтической композиции.
Таким образом, настоящее изобретение в связи с его широким спектром применения может в целом отнесено к области нутрициологии, медицины и фармакологии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Масла являются важными питательными веществами в рационе человека. В большинстве своем масла представляют собой триглицериды, образованные одной молекулой глицерина, которая на каждом атоме углерода несет один кислород, к которому присоединен ацильный фрагмент (вместо водородного радикала), при этом каждая молекула триглицерида несет три одинаковых или разных ацильных фрагмента, образующихся в результате этерификации каждой из трех гидроксильных групп глицерина одной карбоксильной группой жирной кислоты.
От 10% до приблизительно 80% энергетических потребностей человека покрываются жирами в общем и маслами в частности (Prentice, 1998). В ходе различных эпидемиологических исследований было показано, что определенные типы масел оказывают благоприятное воздействие на здоровье человека, тогда как другие отрицательно влияют на здоровье (Flickinger and Huth, 2004; West et al., 2005; Hunter et al., 2010; Lawrence, 2013; Michas et al., 2014). В частности, масла, богатые длинноцепочечными транс-мононенасыщенными или насыщенными жирными кислотами (например, пальмовое масло), отрицательно влияют на здоровье метаболических и сердечно-сосудистых систем (Stender and Dyerberg, 2004). С другой стороны, масла, богатые мононенасыщенными (например, оливковое масло) или полиненасыщенными (например, рыбий жир) жирными кислотами, положительно влияют на здоровье ( et al., 2013; Grosso et al., 2013; Berge et al., 2014; Mayneris-Perxachs et al., 2014; Michas et al., 2014; McDonald et al., 2014; Whayne, 2014; Gultekin et al., 2014). Более конкретно, в этих и других работах было показано, что продолжительное употребление оливкового масла, богатого ω-9 жирными кислотами, и/или рыбьего жира, богатого ω-3 жирными кислотами, снижает кровяное давление, предупреждает развитие диабета, атеросклероза, ожирения, воспаления, боли, болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных процессов, рака и различных дислипидемий наряду с другими заболеваниями ( et al., 2013; Shah, 2013; Kovisto et al., 2014 и предыдущие ссылки). В целом, употребление указанных масел, богатых триглицеридами (содержание триглицеридов в таких маслах составляет более 90%) оказывает значительное профилактическое воздействие на здоровье человека, однако их фармакологическая активность в отношении лечения заболеваний в целом очень ограничена. Например, для лечения рака не показано к применению ни оливковое масло, ни рыбий жир в связи с их сниженной эффективностью после того, как появилась опухоль. Молекулярные основы указанного положительного воздействия заложены в их способности осуществлять регуляцию циркулирующих липидов, а также состав и структуру клеточной мембраны ( et al., 2008). Однако, принимая во внимание, что масла используются как клеточное топливо, их терапевтическое воздействие не существенно и ограничено предотвращением различных заболеваний, а не их лечением.
Клеточные мембраны представляют собой структуры, которые определяют целостность клетки и содержащихся в них органелл. В мембранах или вблизи них протекает большинство биологических процессов, а их липиды не только играют конструктивную роль, но также регулируют активность важных процессов. Учитывая, что липидный состав мембраны зависит в значительной степени от поглощенных липидов, которые затем циркулируют по плазме крови пока не достигнут клеток-мишеней, употребление триглицеридов, богатых ненасыщенными или очень короткоцепочечными насыщенными жирными кислотами, регулирует липидный профиль плазмы и липидный состав мембран ( et al., 2003). Таким образом, употребление жиров частично обусловливает липидный состав мембран, что, как отмечалось ранее, влияет на клеточную функцию и, соответственно, на здоровье. Например, регулирование липидного состава мембраны также влияет на локализацию или функционирование важных белков, участвующих в контроле клеточной физиологии, таких как белок G или протеинкиназа С (PKC) ( et al., 1995; 1997; Yang et al; 2005;  et al., 2005). Эти и другие исследования показали значимость липидов в контроле важных клеточных функций. Фактически, целый ряд заболеваний человека, таких как, среди прочих, рак, сердечно-сосудистые патологии, нейродегенеративные процессы, ожирение, метаболические расстройства, воспаление, инфекционные заболевания и аутоиммунные заболевания, связаны с изменениями уровней или состава липидов, присутствующих в биологических мембранах, что свидетельствует, помимо прочего, о благоприятном воздействии, оказываемым лечением с помощью других жирных кислот, регулирующих состав и структуру мембранных липидов, которые можно использовать для обращения вспять указанных заболеваний (, 2006).
Различные исследования, проведенные в течение последних нескольких лет, указывают, что мембранные липиды играют значительно более важную роль, чем им отводили до этого времени ( et al., 2008). Одним из примеров указанной важной роли липидов являются рыбы, которые живут в реках с перепадами температуры, липиды которых претерпевают значительные изменения (изменения в составе и типе мембранных липидов), когда температура падает от 20°С (летом) до 4°С (зимой) (Buda et al. 1994). Эти исследования показывают, что изменения в мембранных липидах приводят к серии модификаций в функциях клетки, происходящих согласовано, с целью правильного поддержания клеточных функций в независимости от внешних факторов или патофизиологических процессов. В случае рыбы, живущей в водах с перепадами температуры, регулирование мембранных липидов позволяет поддерживать их функции в типах клетках, сильно различающихся по природе. По этой причине можно утверждать, что мембранные липиды могут определять правильность или неправильность функционирования многочисленных сигнальных механизмов и других клеточных функций у широкого ряда разнообразных клеток различных органов и тканей одного и того же животного.
Таким образом, изменения в составе и структуре мембран связаны с этиологией многочисленных патологий, и во многих случаях проявление определенного заболевания является следствием комбинаций этих изменений с другими изменениями, влияющими на определенные белки, которые взаимодействуют с мембраной или обнаруживаются в последовательности сигналов других белков, взаимодействующих с ними.
Следовательно, одно из преимуществ настоящего изобретения заключается в обеспечении соединения, способного регулировать состав мембраны или липидного профиля плазмы, а также в повышении стабильности указанного отрегулированного состава липидов мембраны или липидного профиля плазмы. Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в обеспечении соединения, способного эффективно и безопасно модифицировать определенные клеточные функции, предотвращая в результате возникновение определенного патологического процесса (или нескольких патологических процессов) и/или обращения их вспять после того, как они возникнут, основываясь на воздействии указанного соединения на клеточные мембраны. Другое преимущество настоящего изобретения заключается в обеспечении соединения для предотвращения и/или лечения заболеваний, типичная этиология которых основана на изменениях липидного профиля плазмы крови (изменения уровней циркулирующих в крови липидов, липидного метаболизма или состава), а также структуры и/или функции липидов, расположенных в клеточной мембране или имеющих измененный тип клеточной сигнализации вследствие указанных изменений указанных липидов, присутствующих в клеточной мембране. В частности, одна из проблем, решаемая с помощью настоящего изобретения, заключается в обеспечении соединений для предотвращения и лечения сердечно-сосудистых/метаболических заболеваний (например, высокого кровяного давления, атеросклероза, артериосклероза, инфарктов, приступов, аритмии, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии и других дислипидемий, ожирения, диабета, метаболического синдрома и т.д.), рака (рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкоза, глиомы и других опухолей мозга, рака поджелудочной железы, рака печени, мезотелиомы, опухоли мужских и женских гонад, рака головы и шеи, опухоли почек, меланомы и т.д.) и неврологических/воспалительных заболеваний (болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, болезни Гентингтона, бокового амиотрофического склероза, рассеянного склероза, повреждения позвоночника, болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых (APBD), депрессии, беспокойства, бессонницы, боли, шизофрении, неспецифического воспаления, очагового воспаления, включая увеит, ревматизм, воспалительные процессы, вызванные артритом, артрозом, старением и т.д.).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к соединению Формулы I:
где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, каждый из которых независимо друг от друга содержит алифатическую цепь, содержащую от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных связей, при этом указанное соединение выбрано из всех энантиомеров, диастерероизомеров, мезомерных соединений и E/Z-изомеров, возможных для Формулы I.
Настоящее изобретение также относится к способу получения соединения Формулы I, такого как описано в настоящем документе, при этом указанный способ включает три основных стадии:
А) образование 2-гидроксизащищенной жирной кислоты Формулы III из 2-гидроксижирной кислоты или натриевой соли 2-гидроксижирной кислоты
где R представляет собой углеводородный фрагмент, который содержит алифатическую цепь, содержащую от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных связей, и PG представляет собой защитную группу для гидроксильной группы;
В) образование триглицерида Формулы IV посредством реакции глицерина с по меньшей мере одной 2-гидроксизащищенной жирной кислотой Формулы III
где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, каждый из которых независимо друг от друга содержит алифатическую цепь, содержащую от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных связей, и PG представляет собой группу, обозначенную ранее, и
С) удаление защитной группы из триглицерида Формулы IV.
Дополнительно, настоящее изобретение относится к соединению Формулы I, описанному в настоящем документе, для применения для предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания, выбранного из: рака, метаболических/сердечно-сосудистых заболеваний и/или неврологических/воспалительных заболеваний. Аналогично, настоящее изобретение относится к применению по меньшей мере одного соединения Формулы I, такого как описано в настоящем документе, независимо или в комбинации с по меньшей мере одним другим соединением для получения лекарственного средства для применения для предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания, выбранного из: рака, метаболических/сердечно-сосудистых заболеваний и/или неврологических/воспалительных заболеваний.
Дополнительно, настоящее изобретение относится к фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, которая содержит
a) по меньшей мере одно соединение Формулы I, такое как описано в настоящем документе; и
b) по меньшей мере одно вспомогательное вещество. Настоящее изобретение также относится к способу получения указанной фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, который включает смешивание по меньшей мере одного соединения Формулы I, такого как описано в настоящем документе, и по меньшей мере одного вспомогательного вещества.
Дополнительно, настоящее изобретение относится к способу предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания у человека или животных, который включает введение пациенту терапевтически эффективного количества по меньшей мере одного соединения Формулы I, такого как описано в настоящей заявке, или по меньшей мере одной фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, такой описана в настоящем документе.
Последний вариант реализации настоящего изобретения представляет собой способ предотвращения и/или лечения пациента с по меньшей мере одним заболеванием, выбранным из: рака, метаболических/сердечно-сосудистых заболеваний и/или неврологических/воспалительных заболеваний, при этом по меньшей мере одно заболевание выбрано из:
a) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки и/или нейроэндокринного рака;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: высокого кровяного давления, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии, ожирения и/или диабета; и/или
c) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера и/или болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых, включающий введение указанному пациенту терапевтически эффективного количества или дозы по меньшей мере одного соединения Формулы I:
2
4
3
2
6
2
1
2
6
3
2
6
2
2
2
3
3
2
6
2
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
2
4
2
3
3
2
2
2
5
3
2
2
6
3
или по меньшей мере одной фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, содержащей по меньшей мере одно соединение Формулы I, где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, каждый из которых независимо друг от друга содержит, алифатическую цепь, содержащую от 5 до 22 атомов углевода и от 0 до 6 двойных цепей, предпочтительно, где R1, R2 и R3 выбраны из -(СН)-СН [TGM0], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM1], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM2], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [TGM3A], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM3G], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM4], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [TGM5] и -СН-(СН=СН-СН)-СН [TGM6] и R1=R2=R3.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1. Общий способ синтеза гидрокситриглицеридов, описанных в таблице 1): А. Этерификация 2-гидроксижирной кислоты (2-ОН-ЖК), защита ОН-группы и гидролиз сложного эфира с получением производного жирной кислоты Формулы III, где R, R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные остатки, каждый из которых независимо друг от друга содержит алифатическую цепь, содержащую от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных связей (как описано в настоящем документе), и OPG содержит атом кислорода (О), который связывается с (i) альфа-атомом углерода карбоксильной группы жирной кислоты, и с (ii) защитной группой (PG) для гидроксильной группы, где OPG предпочтительно представляет собой фрагмент, такой как описано в настоящем документе; В. Реакция производного жирной кислоты Формулы III с глицерином с переводом в форму соответствующего триглицерида, Формула IV; С. Удаление защиты триглицерида Формулы IV с получением триглицерида 2-гидроксижирной кислоты (Формула I).
Фигура 2. Противоопухолевая эффективность гидрокситриглицеридов A. TGM1; В. TGM2; С. TGM4; и D. TGM6, в отношении пролиферации клеток рака легкого человека (А549) in vitro: показано ингибирование роста опухолевых клеток молекулами TGM1, TGM2, TGM4 и TGM6, как функция концентрации (показана в рамках) и времени инкубации (0-72 часа). Количество клеток показано на оси ординат (Y), выраженное как процент % от количества необработанных клеток.
3
Фигура 3. Противоопухолевая эффективность, измеренная как конечный объем опухоли (мм), гидрокситриглицеридов TGM0, TGM1, TGM2, TGM3A, TGM3G, TGM4, TGM5 и TGM6 согласно настоящему изобретению в сравнении с природным триглицеридом, триолеином (ТО), на животной модели рака легкого человека (А549).
Фигура 4. Действие TGM1 (400 мг/кг, каждые 12 ч, перорально) на кровяное давление у крыс со спонтанной гипертензией (из линии крыс со спонтанной гипертензией, SHR), измеренное в виде систолического давления перед началом лечения (исходный уровень) и спустя 9 дней.
Фигура 5. Действие TGM1 (400 мг/кг, каждые 12 ч, перорально) на уровни глюкозы у крыс со спонтанной гипертензией (из линии крыс со спонтанной гипертензией, SHR), измеренное в виде уровня глюкозы в плазме крови перед началом лечения (исходный уровень) и спустя 9 дней.
α
β
β
α
α
II
II
Фигура 6. Действие гидрокситриглицеридов на мембранную структуру, определенное с помощью исследований дифракции рентгеновских лучей (малоугловое рассеивание рентгеновских лучей, SAXS) палмитоил-олеилфосфатидилэтаноламином А. в отсутствии; или в присутствии 5 мол. % В. TGM1; С. TGM2; D. TGM4; или Е. TGM6, где расстояние [d, (нм)] между липидными слоями измеряют как функцию температуры (°С): L= жидкая ламеллярная фаза; L= твердая ламеллярная фаза; L+L = переход от твердой ламеллярной фазы к жидкой ламеллярной фазе; L+H = переход от ламеллярной фазы к гексагональной фазе; H = гексагональная обратная фаза.
Фигура 7. Действие TGM6 против болезни Альцгеймера. А. Процент ошибок, совершенных по окончанию теста в радиальном лабиринте (в котором еду помещали в 4 из 8 рукавов устройства) здоровыми крысами (WT, дикий тип) и крысами с болезнью Альцгеймера [Tg, трансгенная крыса с 5 мутациями, которые появляются при семейной болезни Альцгеймера человека (tag)], которым давали плацебо (плацебо = вода) или гидрокситриглицерид TGM6 (в течение 3 месяцев в дозе 50 мг/кг ежедневно, перорально), зафиксированные как у молодых крыс (молодые, 3-хмесячного возраста), так и у старых крыс (старые, 10-месячного возраста) в ходе третьей недели опытов; В. Действие TGM6 на когнитивные характеристики и старение Drosophila melanogaster с генами болезни Альцгеймера человека, измеренное в тесте на геотаксис, выраженное в виде процента животных, которые забрались внутри стеклянной трубки выше метки, расположенной приблизительно в 15 см от основания трубки, за промежуток времени в 20 секунд, и в виде функции от возраста (дни).
Фигура 8. Накопление TGM1 во внутриклеточных пузырьках и мембранах. Использовали концентрации, равные 0, 150 мкМ и 300 мкМ, и измеряли проникновение в клеточные мембраны через 2 и 24 часа. На фигуре синим цветом показано обширное мечение ядра и маленькими красными точками показано расположение триглицеридов. Метка TGM1 красного цвета, расположенная ближе к ядру, отмеченному синим цветом (большое центральное пятно), соответствует внутриклеточным мембранам и пузырькам, тогда как красные отметки, расположенные дальше от ядра, соответствуют наличию триглицерида в плазматических мембранах.
Фигура 9. Деградация природного триглицерида триолеина и гидрокситриглицерида TGM1. На фигуре показана деградация природного (триолеина) и синтетического (TGM1) триглицерида, вызванная действием липопротеинлипазы на два соединения (выраженная в виде определенного процента), за время в минутах (ось X).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к новым молекулярным соединениям гидрокситриглицеридам. Гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению (также именуемые TGM, от словосочетания triglyceride mimetic (миметик триглицеридов), согласно настоящему изобретению) представляют собой соединения Формулы I:
где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты. Каждый из указанных углеводородных фрагментов независимо друг от друга содержит алифатическую цепь. Указанная алифатическая цепь содержит от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных связей. Таким образом, каждый из радикалов R1, R2 и R3 может быть одинаковым или различным углеводородным фрагментом, состоящим из углеводородной цепи из 5 до 22 атомов углерода и имеющим от 0 до 6 двойных связей.
В предпочтительном варианте реализации соединения Формулы I согласно настоящему изобретению каждый из указанных углеводородных фрагментов R1, R2 и R3 независимо друг от друга содержит, алифатическую цепь из 5 до 22 атомов углерода Формулы II:
где
а представляет собой целое число от 1 до 6;
b представляет собой целое число от 0 до 6; и
с представляет собой целое число от 0 до 6.
В другом предпочтительном варианте реализации соединения Формулы I согласно настоящему изобретению R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, при этом каждый которых независимо друг от друга состоит из алифатической цепи, содержащей от 5 до 20 атомов углерода, или от 10 до 22 атомов углерода, более предпочтительно от 12 до 20 атомов углерода, и еще более предпочтительно от 16 до 20 атомов углерода.
Аналогично, в другом предпочтительном варианте реализации соединения Формулы I согласно настоящему изобретению каждый из указанных углеводородных фрагментов R1, R2 и R3 независимо друг от друга содержит алифатическую цепь Формулы II, где а представляет собой целое число от 1 до 6, b представляет собой целое число от 1 до 6 и с представляет собой целое число, выбранное из 0, 3 и 6; более предпочтительно, где а представляет собой целое число от 1 до 6, b представляет собой целое число от 2 до 6 и с представляет собой целое число, выбранное из 0, 3 до 6; еще более предпочтительно, где а представляет собой целое число от 1 до 6, b представляет собой целое число от 2 до 6 и с представляет собой целое число, выбранное из 0 и 3. В другом варианте реализации соединения Формулы I согласно настоящему изобретению каждый из указанных углеводородных фрагментов R1, R2 и R3 независимо друг от друга содержит алифатическую цепь Формулы II, где а представляет собой целое число, выбранное из 1 и 2, b представляет собой целое число от 4 до 6 и с представляет собой целое число, выбранное из 0 и 3.
Таким образом, в одном из предпочтительных вариантов реализации настоящее изобретение относится к соединению Формулы I, где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, при этом каждый из указанных углеводородных фрагментов независимо друг от друга состоит из алифатической цепи из 12 до 22 атомов углерода Формулы II, где
а представляет собой целое число от 1 до 6;
b представляет собой целое число от 1 до 6; и
с представляет собой целое число, выбранное из 0, 3 до 6.
В другом предпочтительном варианте реализации настоящее изобретение относится к соединению Формулы I, где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, при этом каждый из указанных углеводородных фрагментов независимо друг от друга состоит из алифатической цепи, содержащей от 16 до 20 атомов углерода Формулы II, где
а представляет собой целое число от 1 до 6;
b представляет собой целое число от 1 до 6; и
с представляет собой целое число, выбранное из 0 и 3.
В другом предпочтительном варианте реализации настоящее изобретение относится к соединению Формулы I, где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, при этом каждый из указанных углеводородных фрагментов независимо друг от друга состоит из алифатической цепи, содержащей от 16 до 20 атомов углерода Формулы II, где
а представляет собой целое число от 1 до 2;
b представляет собой целое число от 4 до 6; и
с представляет собой целое число, выбранное из 0 и 3.
2
4
3
2
6
2
1
2
6
3
2
6
2
2
2
3
3
2
6
2
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
2
4
2
3
3
2
2
2
5
3
2
2
6
3
2
6
2
2
2
3
3
2
6
2
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
2
4
2
3
3
2
2
2
5
3
2
2
6
3
В другом предпочтительном варианте реализации соединения Формулы I согласно настоящему изобретению каждый из радикалов R1, R2 и R3 независимо друг от друга выбран из (СН)-СН, (CH)-(CH=CH-CH)-(CH)-CH, (СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-CH, (СН)-(СН=СН-СН)-СН, (СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН, (СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН, (СН)-(СН=СН-СН)-СН и СН-(СН=СН-СН)-СН, более предпочтительно из (СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН, (СН)-(СН=СН-СН)-СН, (СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН, (СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН, (СН)-(СН=СН-СН)-СН и СН-(СН=СН-СН)-СН.
В настоящем изобретении перечислены различные TGM Формулы I, описанные на основе количества двойных связей ацильного фрагмента. Таким образом, когда все углеводородные фрагменты R1, R2 и R3 имеют одинаковое количество двойных связей, TGM обозначается как TGMX, где X обозначает количество двойных связей в ацильном фрагменте. В этом смысле один TGM со всеми углеводородными фрагментами R1, R2 и R3 без двойных связей, будет обозначаться как TGM0, с 1 двойной связью во всех углеводородных фрагментах будет обозначаться как TGM1, с двумя двойными связями во всех углеводородных фрагментах будет обозначаться как TGM2 и так далее. Также комбинации углеводородных фрагментов с различным количеством двойных связей можно обозначить с использованием двух или трех чисел для обозначения количества и типа (но не положения) различных цепей, которые могут быть у TGM. Например, TGM, имеющий два ацильных фрагмента с 1 двойной связью и один ацильный фрагмент с 4 двойными связями, будет обозначаться как TGM114. Аналогично, TGM, имеющий один ацильный фрагмент с 1 двойной связью, другой ацильный фрагмент с 4 двойными связями и третий углеводородный фрагмент с 6 двойными связями, будет обозначаться как TGM146. Число каждой цепи пропорционально стехиометрии, конкретно отношению, каждой 2-гидроксижирной кислоты, используемой в способе синтеза. Таким образом, учитывая, что номенклатура не предоставляет информацию в отношении положения (R1, R2, R3) каждой цепи, обозначение TGM114 также охватывает TGM141 и TGM411. В случае, когда TGM должен иметь только 2 разных ацильных фрагмента и его стехиометрия должна быть 1:1, TGM будет обозначаться 2 числами в виде TGMXY, где X и Y обозначают количество двойных связей у каждого ацильного фрагмента (например, TGM12). Аналогично, когда углеводородные фрагменты R1, R2 и R3 имеют стехиометрию 1:1:1 и по меньшей мере один из ацильных фрагментов отличается от других, TGM обозначается в виде TGMXYZ, где X, Y и Z обозначают количество двойных связей у каждого ацильного фрагмента. В этом смысле, нужно отметить, что радикалы R1, R2 и R3 могут состоять из одинаковой или разной углеводородной молекулы, содержащей от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных связей, и, учитывая способность молекулы к ротации в мембране, не важно, находится ли углеводородный фрагмент в одной позиции (например, R1) или другой (например, R3).
2
4
3
2
6
2
1
2
6
3
2
6
2
2
2
3
3
2
6
2
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
2
4
2
3
3
2
2
2
5
3
2
2
6
3
2
6
2
1
2
6
3
2
6
2
2
2
3
3
2
6
2
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
2
4
2
3
3
2
2
2
5
3
2
2
6
3
2
6
2
2
2
3
3
2
6
2
3
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
2
4
2
3
3
2
2
2
5
3
2
2
6
3
В конкретном примере осуществления настоящего изобретения радикалы R1, R2 и R3 можно заменить углеводородными фрагментами, перечисленными в таблице 1. Таким образом, в указанном предпочтительном варианте реализации соединения Формулы I согласно настоящему изобретению R1=R2=R3, где R1, R2 и R3 выбраны из -(СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксигептаноил)глицерин, TGM0], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксиоктадека-9'-еноил)глицерин, TGM1], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксиоктадека-9',12'-диеноил)глицерин, TGM2], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксиоктадека-9',12',15'-триеноил)глицерин, TGM3A], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксиоктадека-6',9',12'-триеноил)глицерин, TGM3G], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксиэйкоса-5',8',11',14'-тетраеноил)глицерин, TGM4], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксиэйкоса-5',8',11',14',17'-пентаеноил)глицерин, TGM5] и -СН-(СН=СН-СН)-СН [1,2,3-три(2'-гидроксидокоса-4',7',10',13',16',19'-гексаеноил)глицерин, TGM6]. Таким образом, в указанном варианте реализации соединение Формулы I согласно настоящему изобретению содержит углеводородные фрагменты R1, R2 и R3, выбранные из соединений Формулы II, где а равно 4, b равно 0 и с равно 0 (TGM0), а равно 6, b равно 1 и с равно 6 (TGM1), а равно 6, b равно 2 и с равно 3 (TGM2), а равно 6, b равно 3 и с равно 0 (TGM3A), а равно 3, b равно 3 и с равно 3 (TGM3G), а равно 2, b равно 4 и с равно 3 (TGM4), а равно 2, b равно 5 и с равно 0 (TGM5), а равно 1, b равно 6 и с равно 0 (TGM6). В одном из предпочтительных вариантов реализации соединения Формулы I согласно настоящему изобретению R1=R2=R3, где R1, R2 и R3 предпочтительно выбраны из -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM1], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM2], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [TGM3A], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM3G], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM4], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [TGM5] и -СН-(СН=СН-СН)-СН [TGM6] или из -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM2], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [TGM3A], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM3G], -(СН)-(СН=СН-СН)-(СН)-СН [TGM4], -(СН)-(СН=СН-СН)-СН [TGM5] и -СН-(СН=СН-СН)-СН [TGM6].
В качестве примера и рассматривая полную структуру одной из молекул согласно настоящему изобретению, TGM1 будет характеризоваться замещением фрагментов R1, R2 и R3 молекулой, указанной в таблице 1 Формулы I, показанной выше. Следовательно, полная структура TGM1 будет следующей:
Также соединение Формулы I согласно настоящему изобретению включает все стереоизомеры указанного соединения. Другими словами, соединение согласно настоящему изобретению включает все изомеры, которые имеют одну и ту же молекулярную формулу и одну и ту же последовательность связанных атомов, с одними и теми же связями между их атомами, как в Формуле I, но которые отличаются трехмерной ориентацией атомов в пространстве в связи с тем, что указанное соединение содержит стереоцентр на месте каждого из трех атомов углерода, с которыми связана гидроксильная группа, и необязательно по меньшей мере одну двойную связь. Таким образом, соединение Формулы I согласно настоящему изобретению включает также все энантиомеры, диастерероизомеры, мезомерные соединения и E/Z-изомеры, возможные на основе Формулы I. Предпочтительно, в примере соединения согласно настоящему изобретению каждый из трех гидроксиацильных фрагментов каждого соединения согласно настоящему изобретению, может подобным образом быть (R) и (S)-изомерами.
Настоящее изобретение также относится к способу получения (способу синтеза) соединения Формулы I, такой как общий способ, описанный выше (ср. Фигура 1). Указанный способ включает три следующих основных стадии: А) образование 2-гидроксизащищенной жирной кислоты Формулы III из 2-гидрокси-жирной кислоты или натриевой соли 2-гидрокси-жирной кислоты (ср. Фигура 1А)
где R представляет собой углеводородный фрагмент, который содержит алифатическую цепь, содержащую от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных цепей, и PG представляет собой защитную группу для гидроксильной группы; В) образование триглицерида Формулы IV посредством реакции глицерина с по меньшей мере одной 2-гидрокси-защищенной жирной кислотой Формулы III (ср. Фигура 1В);
где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, которые содержат, каждый и независимо друг от друга, алифатическую цепь, содержащую от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных цепей, и PG представляет собой группу, описанную выше; и С) удаление защиты триглицерида Формулы IV (ср. Фигура 1С). В одном предпочтительном вариантов реализации OPG содержит атом кислорода (О), который связан с (i) альфа-атомом углерода карбоксильного фрагмента жирной кислоты, и с (ii) защитной группой (PG) гидроксильной группы, где предпочтительно OPG выбран из фрагмента силилового эфира, фрагмента алкилового эфира, фрагмента алкоксиметилового эфира, фрагмента метилтиометилового эфира, фрагмента алкилового сложного эфира, фрагмента метоксиалкилового сложного эфира, фрагмента галогеналкилового сложного эфира, фрагмента бензилового сложного эфира, фрагмента оксоалкилового сложного эфира, фрагмента сложного эфира угольной кислоты или ацетального фрагмента. Стадия А) необязательно включает первую стадию i) образование 2-гидроксижирной кислоты из натриевой соли 2-гидроксижирной кислоты и три последующих стадии ii) этерификацию кислотной группы 2-гидроксижирной кислоты, предпочтительно спиртом, с получением соответствующего сложного эфира 2-гидроксижирной кислоты; iii) защиту гидроксильной группы в положении 2 сложного эфира 2-гидроксижирной кислоты с получением сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты; и iv) гидролиз сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты с получением 2-OPG-жирной кислоты, где OPG содержит один атом кислорода (О), который связан с (i) альфа-атомом углерода карбоксильной группы жирной кислоты или с эфирной группой карбоксильной кислоты в составе жирной кислоты и с (ii) одной защитной группой (PG) для гидроксильной группы, при этом предпочтительно OPG выбрано из фрагмента силилового эфира, фрагмента алкилового эфира, фрагмента алкоксиметилового эфира, фрагмента метилтиометилового эфира, фрагмента алкилового сложного эфира, фрагмента метоксиалкилового сложного эфира, фрагмента галогеналкилового сложного эфира, фрагмента бензилового сложного эфира, фрагмента оксоалкилового сложного эфира, фрагмента сложного эфира угольной кислоты или ацетального фрагмента. Альтернативно стадия А) включает реакцию альфа-атома углерода жирной кислоты или натриевой соли жирной кислоты с получением 2-OPG-жирной кислоты. В качестве другого альтернативного варианта стадия А) необязательно включает первую стадию i) образования жирной кислоты из натриевой соли жирной кислоты и три последующих стадии ii) этерификацию кислотной группы жирной кислоты с получением соответствующего сложного эфира жирной кислоты; iii) реакцию альфа-атома углерода сложного эфира жирной кислоты с получением сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты; и iv) гидролиз сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты с получением 2-OPG-жирной кислоты, при этом стадия iii) необязательно включает а) гидролиз 2-OPG-группы сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты с получением сложного эфира 2-гидроксижирной кислоты и b) защиту гидроксильной группы в положении 2 сложного эфира 2-гидроксижирной кислоты с получением другого сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты. В качестве другого альтернативного варианта стадия А) включает необязательно первую стадию i) образования жирной кислоты из натриевой соли жирной кислоты и четыре последующих стадии ii) этерификацию кислотной группы жирной кислоты с получением соответствующего сложного эфира жирной кислоты; iii) гидроксилирование альфа-атома углерода сложного эфира жирной кислоты с получением сложного эфира 2-гидроксижирной кислоты; iv) защиту гидроксильной группы в положении 2 сложного эфира 2-гидроксижирной кислоты с получением сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты; и v) гидролиз сложного эфира 2-OPG-жирной кислоты с получением 2-OPG-жирной кислоты, при этом OPG-группа представляет собой группу, определенную как упоминалась выше.
В альтернативном варианте реализации способа получения (способа синтеза) соединения Формулы I, указанный способ необязательно включает первую стадию i) образования жирной кислоты из натриевой соли жирной кислоты и три последующих стадии А1) образования три(ацил)глицерина посредством реакции глицерина с указанной жирной кислотой; В2) реакцию альфа-атома углерода каждого фрагмента жирной кислоты с получением три(2-гидроксизащищенная группа-ацил)глицерина; и С) удаление защиты с получением три(2-гидроксиацил)глицерина (ср. Фигура 1С). В одном из предпочтительных вариантов реализации указанный способ необязательно включает первую стадию i) образования жирной кислоты из натриевой соли жирной кислоты и три последующих стадии А2) образования три(ацил)глицерина посредством реакции глицерина с указанной жирной кислотой; В2) гидроксилирование альфа-атома углерода каждого фрагмента жирной кислоты с получением три(2-гидроксиацил)глицерина. В указанных вариантах реализации стадии А1) и А2) предпочтительно включают реакцию глицерина с 2-гидрокси-защищенной жирной кислотой от по меньшей мере одного типа до трех типов.
Более того, в настоящем изобретении доказано, как гидрокситриглицериды можно с успехом применять для предотвращения возникновения определенных заболеваний или обращать их вспять после того, как они возникли. В частности, настоящее изобретение относится к соединению Формулы I такому как описано выше, для применения в качестве пищи и/или лекарственного средства, предпочтительно для лечения и/или предотвращения по меньшей мере одного заболевания или патологий, объединенных этиологией, связанной с изменением липидного профиля плазмы или структуры или функции мембранных липидов. Указанное заболевание или патология, объединенные указанной типичной этиологией, предотвращение или лечение которых проводят посредством применения гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению, представляет собой рак, метаболическое/сердечно-сосудистое заболевание и/или неврологическое/воспалительное заболевание.
Таким образом, настоящее изобретение относится к соединению Формулы I такому как описано выше, для применения для предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания, выбранного из: рака, метаболических/сердечно-сосудистых заболеваний и/или неврологических/воспалительных заболеваний. Аналогично, настоящее изобретение также относится к применению по меньшей мере одного соединения Формулы I согласно такому как описано выше, независимо или в комбинации с по меньшей мере одним другим соединением для получения лекарственного средства для применения для предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания, выбранного из: рака, метаболических/сердечно-сосудистых заболеваний и/или неврологических/воспалительных заболеваний. Указанное применение по меньшей мере одного соединения Формулы I может быть независимым или в комбинации с по меньшей мере одним другим соединением.
Указанные заболевания или патологии, объединенные указанной типичной этиологией, и предотвращение или лечение которых проводят посредством применения гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению, представляют собой предпочтительно, например:
- Сердечно-сосудистые/метаболические заболевания: гипертензия, атеросклероз, артериосклероз, инфаркты, приступы, аритмии, гипертриглицеридемия, гиперхолестеринемия и другие дислипидемии, диабет, ожирение, метаболический синдром и т.д.
- Рак: рак легкого, рак молочной железы, рак предстательной железы, лейкоз, глиомы и другие опухоли мозга, рак поджелудочной железы, рак печени, мезотелиомы, опухоли мужских и женских гонад, рак головы и шеи, опухоли почек, меланомы и т.д.
- Неврологические/воспалительные заболевания: болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона, боковой амиотрофический склероз, рассеянный склероз, повреждение позвоночника, болезнь с полиглюкозановыми тельцами у взрослых (APBD), депрессия, беспокойство, бессонница, боль, шизофрения, неспецифическое воспаление, очаговое воспаление, включая увеит, ревматизм, воспалительные процессы, вызванные артритом, артрозом, старением и т.д.
Таким образом, в одном из предпочтительных вариантов реализации соединения Формулы I, описанного выше, и/или применения соединения Формулы I, описанного выше, по меньшей мере одно заболевание выбрано из:
a) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом и/или других опухолей мозга, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки, нейроэндокринного рака, мезотелиом, опухолей мужских и/или женских гонад, рака головы и/или шеи, опухолей почек и/или меланомы;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: гипертензии, атеросклероза, артериосклероза, инфарктов, приступов, аритмий, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии и/или других дислипидемий, ожирения, диабета и/или метаболического синдрома; и/или
c) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, болезни Гентингтона, бокового амиотрофического склероза, рассеянного склероза, повреждения позвоночника, болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых, депрессии, беспокойства, боли, шизофрении, бессонницы, неспецифического воспаления и/или очагового воспаления, включая увеит, ревматизм, воспалительные процессы, вызванные артритом, артрозом и/или старением.
В одном из наиболее предпочтительных вариантов реализации соединения Формулы I, описанного выше, и/или применения соединения Формулы I, описанного выше, по меньшей мере одно заболевание выбрано из:
a) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки и/или нейроэндокринного рака;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: гипертензии, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии, ожирения и/или диабета; и/или
c) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера и/или болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых.
Таким образом, настоящее изобретение относится к соединению Формулы I с радикалами R1, R2 и R3, которые могут быть одинаковыми или разными и содержат углеводородные фрагменты, содержащие от 5 до 22 атомов углерода и от 0 до 6 двойных связей, для применения независимо или в комбинации с другими соединениями в качестве лекарственного средства для предотвращения и лечения сердечно-сосудистых заболеваний и ожирения, рака, нейродегенеративных заболеваний, психических расстройств и метаболических заболеваний у человека и животных.
Вместе с этим, в одном из наиболее предпочтительных вариантов реализации настоящее изобретение относится к соединению Формулы I, где R1, R2 и R3 представляют собой углеводородные фрагменты, при этом каждый из указанных углеводородных фрагментов независимо друг от друга состоит из одной алифатической цепи Формулы II, содержащей от 16 до 22 атомов углерода, где
а представляет собой целое число от 1 до 6;
b представляет собой целое число от 1 до 6; и
с представляет собой целое число, выбранное из 0, 3 и 6,
для применения для предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания, при этом указанное заболевание выбрано из:
а) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки и/или нейроэндокринного рака;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: гипертензии, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии, ожирения и/или диабета; и/или
c) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера и/или болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых.
Широкий спектр терапевтических применений гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению, позволяет предположить в общей форме, что указанные липиды придают мембранам специфические структурные свойства способствующие поддержанию нормальной активности процессов, протекающих в и рядом с указанными мембранами в клетках. Говоря иначе, гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению можно эффективно применять для предотвращения и/или лечения любого заболевания, этиология которого связана либо с изменениями уровней, состава, структуры или любого другого вида молекулярной или надмолекулярной характеристики липидов биологических мембран или с измененной регуляцией клеточной сигнализации в результате указанных изменений в указанных липидах, присутствующих в биологических мембранах. Аналогично, действие указанных гидрокситриглицеридов связано с уровнями циркулирующих в плазме крови липидов и липидным метаболизмом. В итоге, гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению способны регулировать положительным образом (предотвращать и/или исправлять) изменения, связанные с липидами организма.
Широкий спектр терапевтических применений гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению (ср. Примеры 2-4 и Фигуры 2-5 и 7), подтвержден разнообразными явлениями. Во-первых, употребление растительных и животных масел с натуральными триглицеридами может положительно или отрицательно влиять на здоровье, оказывая влияние на множество факторов. Например, употребление оливкового масла (богатого триглицеридами с высоким содержанием мононенасыщенных ацильных фрагментов) положительно сказывается на состоянии здоровья сердечно-сосудистой системы ( et al., 2003), предохраняет от ожирения ( et al., 2012), от дислипидемий (Kimura et al., 2013), предотвращает развитие диабета (Perona et al., 2007), снижает риск возникновения рака (Barone et al., 2014) и т.д. При употреблении определенного типа природного триглицерида (не гидроксилированнного), он распределяется по организму и служит источником регуляции видов липидов клеточных мембран всех органов. По этой причине как конкретные природные масла, так и гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению проникают во все клетки и встраиваются в клеточные мембраны (ср. Фигура 8), оказывая положительное воздействие на различные типы патологий.
Во-вторых, изменения в уровне липидов, происходящие в результате определенных физиологических или патологических процессов (таких как акклиматизация к холодной погоде у пойкилотермных рыб), влияют практически на все клетки организма (Buda et al., 1994). Этот результат указывает на то, что существует координированное воздействие липидов во всех клетках организма и что модификации в липидах регулируют все клетки в одинаковом направлении независимо от того с положительными или отрицательными эффектами. Наконец, триглицериды можно запасать или расщеплять с получением энергии. Фактически, данные молекулы являются особым топливом для клетки, таким образом прямое использование немодифицированных масел оказывает незначительное влияние на здоровье. В этом смысле различные ферменты, такие как липопротеинлипаза, способны метаболизировать триглицериды, освобождая жирные кислоты, которые будут метаболизированы посредством β-окисления. Однако блокировка их расщепления с помощью структурных модификаций, таких как те, что показаны в настоящем изобретении (гидроксилирование), создает возможность пролонгированного существования данных молекул, как в сыворотке крови, так и в мембранах, тем самым позволяя им оказывать терапевтическое действие (ср. Фигуры 8 и 9). Также ацильные фрагменты, источником которых служит деградация (медленная: Фигура 9) гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению, не могут быть метаболизированы с помощью β-окисления, а метаболизируются посредством намного более медленного процесса α-окисления (Foulon et al., 2005). По этой причине, гидрокситриглицериды, применяемые в настоящем изобретении, оказывают широкий спектр положительных эффектов на здоровье в целом, а также служат для предотвращения и лечения патологий, указанных выше, без видимых побочных (вторичных) эффектов. Таким образом, гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению представляют собой природные триглицериды, модифицированные с целью замедления их метаболизма, повышения времени их нахождения в организме и посредством этого усиления их терапевтического действия. Указанный замедленный метаболизм можно подтвердить экспериментально (Фигура 9).
Широкий спектр терапевтических применений гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению, позволяет предположить в общей форме, что указанные липиды придают мембранам специфические структурные свойства, способствующие поддержанию нормальной активности процессов, протекающих в и рядом с указанными мембранами в клетках. Фактически, механизм действия этих молекул (на основе регуляции состава и структуры биологических мембран) отличается от механизма большинства лекарственных средств, применяемых для лечения патологий человека (в большинстве случаев на основе взаимодействия с белками или с нуклеиновыми кислотами). По этой причине указанные соединения подходят для применения в комбинированной терапии, при которой применяют одно из соединений согласно настоящему изобретению вместе с по меньшей мере другой молекулой (действующее вещество и/или вспомогательное вещество), которая может оказаться намного более эффективной, чем монотерапия только одним из соединений.
Гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению вводят независимо или входят в состав фармацевтических или нутрицевтических композиций, в которых они находятся в комбинации со вспомогательными веществами. Таким образом, настоящее изобретение относится к фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, которая содержит а) по меньшей мере одно соединение Формулы I по любому из пп. 1-8 формулы изобретения; и b) по меньшей мере одно вспомогательное вещество. Вместе с этим, настоящее изобретение относится к способу получения фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, как описанная выше, который включает смешивание а) по меньшей мере одного соединения Формулы I, описанного выше; и b) по меньшей мере одного вспомогательного вещества.
Указанное вспомогательное вещество может быть выбрано из связывающих веществ, наполнителей, разрыхлителей, агентов, способствующих скольжению, покрывающих агентов, подсластителей, ароматизаторов, красителей, носителей, антиоксидантов, уплотнителей, стабилизаторов и т.д. и их комбинации. Аналогично, гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению могут входить в состав фармацевтических или нутрицевтических композиций в сочетании с другими действующими веществами. В одном из предпочтительных вариантов реализации фармацевтическая и/или нутрицевтическая композиция согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере два разных соединения Формулы I, описанной в настоящем документе. Для целей настоящего изобретения термин «нутрицевтический» определяется как соединение, которое периодически принимается внутрь во время приемов пищи или представляет собой дополнение к приемам пищи и, в таких случаях, служит для предотвращения или обращения вспять заболеваний, этиология которых связана с изменениями в липидах клеточной мембраны.
d) Наконец, настоящее изобретение относится к способу предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания у человека и животных, типичная этиология которого связана со структурными и/или функциональными изменениями липидов, расположенных в клеточных мембранах, или циркулирующих в плазме крови, который включает введение пациенту терапевтически эффективного количества по меньшей мере одного соединения Формулы I согласно настоящему изобретению, такого как описано выше. Дополнительно, настоящее изобретение относится к способу предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания у человека и животных, который включает введение пациенту терапевтически эффективного количества по меньшей мере одного соединения Формулы I согласно настоящему изобретению такого как описано выше, или по меньшей мере одной фармацевтической и/или нутрицевтической композиции, такой как описана выше. В одном из предпочтительных вариантов реализации указанного способа по меньшей мере одно заболевание выбрано из раковых заболеваний, метаболических/сердечно-сосудистых патологий и/или неврологических/воспалительных патологий, более предпочтительно указанное заболевание выбрано из:
a) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом и/или других опухолей мозга, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки, нейроэндокринного рака, мезотелиом, опухолей мужских и/или женских гонад, рака головы и/или шеи, опухолей почек и/или меланомы;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: гипертензии, атеросклероза, артериосклероза, инфарктов, приступов, аритмий, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии и/или других дислипидемий, ожирения, диабета и/или метаболического синдрома; и/или
c) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, болезни Гентингтона, бокового амиотрофического склероза, рассеянного склероза, повреждения позвоночника, болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых, депрессии, беспокойства, боли, шизофрении, бессонницы, неспецифического воспаления и/или очагового воспаления, включая увеит, ревматизм, воспалительные процессы, вызванные артритом, артрозом и/или старением. В одном еще более преимущественном варианте реализации указанное заболевание выбрано из:
a) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки и/или нейроэндокринного рака;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: гипертензии, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии, ожирения и/или диабета; и/или
с) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера и/или болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых.
Для целей настоящего изобретения термин «терапевтически эффективное количество» понимается количество, которое необходимо для обращения вспять заболевания или предотвращения заболевания без демонстрации нежелательных побочных эффектов или, если оказывает их, то они являются допустимыми на основе критериев, установленных регуляторными органами в фармацевтической области (фактически, это означает, что оказываемая польза превышает наносимый вред; например, случаи тошноты будут допустимы для больного раком с тяжелым прогнозом).
Введение гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению можно осуществлять любым путем, например, энтерально (через пищеварительную систему), перорально (посредством пилюль, капсул, гранул, эмульсий, таблеток или сиропов), ректально (посредством суппозиториев или клизм), местно (посредством кремов или пластырей), посредством ингаляций, парентерального введения, посредством внутривенной (в/в) инъекции, внутримышечной инъекции или подкожной инъекции, в форме, указанной выше, или в виде любого другого вида фармацевтически приемлемой формы и т.д. Также возможно вводить масла, описанные в настоящем изобретении, перорально, интраперитонеально, внутривенно, подкожно или местно без возникновения очевидных побочных эффектов при введении в нутрицевтических или фармацевтических дозах.
Стоит отдельно отметить, что композиция, состоящая из гидрокситриглицерида согласно настоящему изобретению и другого действующего вещества, является эффективной для предотвращения и лечения симптомов, перечисленных выше. Другими словами, в одном из предпочтительных вариантов реализации способа предотвращения и/или лечения по меньшей мере одного заболевания у человека или животных, который включает введение пациенту терапевтически эффективного количества по меньшей мере одного соединения Формулы I или по меньшей мере одной фармацевтической и/или нутрицевтической композиции такой как описана выше, указанное по меньшей мере одно заболевание выбрано из раковых заболеваний, метаболических/сердечно-сосудистых патологий и/или неврологических/воспалительных патологий. Более предпочтительно, указанное по меньшей мере одно заболевание выбрано из:
а) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом и/или других опухолей мозга, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки, нейроэндокринного рака, мезотелиом, опухолей мужских и/или женских гонад, рака головы и/или шеи, опухолей почек и/или меланомы;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: гипертензии, атеросклероза, артериосклероза, инфарктов, приступов, аритмий, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии и/или других дислипидемий, ожирения, диабета и/или метаболического синдрома; и/или
c) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, болезни Гентингтона, бокового амиотрофического склероза, рассеянного склероза, повреждения позвоночника, болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых, депрессии, беспокойства, боли, шизофрении, бессонницы, неспецифического воспаления и/или очагового воспаления, включая увеит, ревматизм, воспалительные процессы, вызванные артритом, артрозом и/или старением.
В одном из наиболее предпочтительных вариантов реализации указанное по меньшей мере одно заболевание выбрано из:
a) рака, выбранного в свою очередь из: рака легкого, рака молочной железы, рака предстательной железы, лейкозов, глиом, рака поджелудочной железы, рака печени, рака шейки матки и/или нейроэндокринного рака;
b) метаболического/сердечно-сосудистого заболевания, выбранного в свою очередь из: гипертензии, гипертриглицеридемии, гиперхолестеринемии, ожирения и/или диабета; и/или
c) неврологического/воспалительного заболевания, выбранного в свою очередь из: болезни Альцгеймера и/или болезни с полиглюкозановыми тельцами у взрослых.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Способ синтеза 2-гидрокситриглицеридов на примере образования 2-гидрокситриглицерида TGM1.
2
6
2
7
3
2
3
А) Образование 2-гидроксиоктадекановой кислоты с гидроксильной группой альфа-атома углерода, защищенной с помощью защитной группой MOM (2-метоксиметилоксооктадекановая кислота, Формула III на Фигуре 1А, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН и OPG=-ОСНОСН).
i) Образование кислоты
В реактор с механическим перемешиванием загружают натриевую соль 2-гидроксиоктадекановой кислоты, метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) и хлористоводородную кислоту 3М (HCl). Перемешивают до получения прозрачного раствора. После того, как получен прозрачный раствор, останавливают перемешивание и разделяют фазы. Органическую фазу концентрируют под вакуумом (выход 99%) с получением неочищенной 2-гидроксиоктадекановой кислоты.
ii) Этерификация
2
6
2
7
3
2
4
2
3
Неочищенную 2-гидроксиоктадекановую кислоту [2-ОН-ЖК на Фигуре 1А, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН] растворяют в растворе метанола (МеОН в серной кислоте, HSO) и нагревают до 60°C. Реакцию останавливают с помощью нейтрализации карбонатом натрия (NaCO). Полученный неочищенный продукт экстрагируют с помощью МТБЭ, концентрируют под вакуумом и получают сложный метиловый эфир 2-гидроксиоктадекановой кислоты (выход 96%).
iii) Защита ОН-группы
3
Загружают в реактор сложный метиловый эфир 2-гидроксиоктадекановой кислоты и растворяют в толуоле. Добавляют к полученному раствору хлорметилметиловый эфир (ХММЭ) и п-толуолсульфоновую кислоту (ПТСК). Реакционную смесь перемешивают в течение 60 мин и нейтрализуют насыщенным раствором бикарбоната натрия (NaHCO). Получают сложный метиловый эфир 2-метоксиметилоксиоктадекановой кислоты.
iv) Гидролиз
2
6
2
7
3
2
3
В реактор загружают сложный метиловый эфир 2-метоксиметилоксиоктадекановой кислоты и растворяют в тетрагидрофуране (ТГФ). Добавляют к полученному раствору водный раствор гидроксида калия (KOH. Раствор нагревают до 40°C в течение 1 часа. Реакцию останавливают с помощью HCl (3 М) и экстрагируют, после этого концентрируют органическую фазу под вакуумом. Получают 2-метоксиметилоксиоктадекановую кислоту [Формула III на Фигуре 1А, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН и OPG=-OCHOCH] (выход 99%).
2
6
2
7
3
2
3
В. Образование три(2-метоксиметилоксиоктадекаеноил)глицерина [Формула IV на Фигуре 1В, где R=цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН и OPG=-OCHOCH].
2
2
6
2
7
3
2
3
2
2
2
2
2
2
3
4
4
2
6
2
7
3
2
3
В реактор с капельной воронкой, термометром и в условиях инертной атмосферы (с N), добавляют 2-метоксиметилоксиоктадекановую кислоту [Формула III на Фигуре 1А, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН и OPG=-OCHOCH], глицерин и 4-диметиламинопиридин (ДМАП). Растворяют все компоненты в дихлорметане (CHCl) и охлаждают до 5°C. После охлаждения раствора с помощью капельной воронки добавляют раствор N,N'-дициклогексилкарбодиимида (ДЦК) в CHCl. Реакционную смесь нагревают с обратным холодильником (40°C) в течение 2-3 дней. Реакционную смесь фильтруют через целитный фильтрующий слой и промывают твердые вещества CHCl. Профильтрованную жидкость промывают насыщенным раствором NaHCO, насыщенным раствором NHCl и насыщенным раствором NaCl. Органическую фазу осушают над сульфатом магния (MgSO), фильтруют и концентрируют под вакуумом. Получают неочищенный продукт, который содержит приблизительно 69% триглицерида три(2-метоксиметилоксиоктадекаеноил)глицерина [Формула IV на Фигуре 1В, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН и OPG=-OCHOCH]. Неочищенный продукт очищают с помощью флэш-хроматографии на колонке с получением указанного соединения с 90% чистотой.
2
6
2
7
3
С. Удаление защиты с получением три(2-гидроксиоктадекаеноил)глицерина [Формула I на Фигуре 1С, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН]).
2
6
2
7
3
2
3
2
4
2
6
2
7
3
Триглицерид три(2-метоксиметилоксиоктадекаеноил)глицерин [Формула IV на Фигуре 1В, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН и OPG=-OCHOCH] растворяют в ацетоне и воде и добавляют пара-толуолсульфонат пиридиния (ПТСП). Нагревают смесь с обратным холодильником в течение 12 ч. Реакцию останавливают, выпаривая ацетон и экстрагируя с помощью МТБЭ и НО. Органическую фазу промывают 3 раза водой. Органическую фазу осушают над MgSO, фильтруют и концентрируют под вакуумом. Получают гидрокситриглицерид три(2-гидроксиоктадекаеноил)глицерин [Формула I на Фигуре 1С, где R = цис-изомер -(СН)-СН=СН-(СН)-СН, = TGM1, см. таблицу 1] (90% чистота). Общий выход процесса составил 70%.
Точно такую же процедуру применяли с натриевыми солями других 2-гидроксижирных кислот, содержащих другие ацильные радикалы, перечисленные выше, с получением различных TGM, перечисленных в таблице 1.
Пример 2. Применение гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению для предотвращения и/или лечения рака.
Для изучения возможности применения гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению для предотвращения и лечения опухолевых процессов, использовали две модели: in vitro и in vivo.
А) Модель in vitro
2
С одной стороны, использовали клетки человека с различными видами рака. Клетки инкубировали при температуре 37°C и в атмосфере 5% СО на культуральной среде RPMI1640 или модифицированной по способу Дульбекко среде Игла (DMEM) с бычьей фетальной сывороткой (10%) и другими добавками и в присутствии или отсутствии триглицеридов согласно настоящему изобретению при различных концентрациях в течение 72 часов. Можно было наблюдать, что гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению обладают высокой эффективностью в отношении роста опухолевых клеток человека, но не влияют на рост нормальных неопухолевых клеток (фибробласты человека, MRC5). Таким образом, молекулы согласно настоящему изобретению показали эффективность в отношении остановки роста рака легкого, церебральной глиомы, нейробластомы (центральная нервная система), рака молочной железы, рака предстательной железы, рака поджелудочной железы, лейкозов (лимфом и миелом), рака шейки матки, рака толстой кишки и рака печени, однако они не проявили заметной активности в отношении неопухолевых клеток (MRC5) (Фигура 2 и Таблица 2).
а
50
Ингибирование роста клеток соответствует значениям концентрации IC(микромолярная концентрация), которая снижает число клеток до 50% после 72 часов инкубации.
н/о: не определено.
50
50
В частности, на фигуре 2 показано, что ингибирование роста клеток рака легкого человека (А549) молекулами (A) TGM1, (В) TGM2, (С) TGM4 и (D) TGM6, зависит от концентрации и времени инкубации. Аналогичные эксперименты проводили с остальными TGM согласно настоящему изобретению для различных типов опухолевых клеток (см. Таблицу 2). В указанной таблице 2 показаны значения IC для каждого из гидрокситриглицеридов, ингибирующих рост клеток различных типов рака. Значение IC представляет собой концентрацию, которая снижает количество опухолевых клеток наполовину. Как можно понять из таблицы, гидрокситриглицериды (TGM) способны значительно ингибировать рост опухолевых клеток. Напротив, природные триглицериды, такие как триолеин (основной триглицерид оливкового масла), слабо ингибирует рост опухолевых клеток или не ингибирует совсем.
Данные результаты объясняют тот факт, что оливковое масло и другие природные масла способны предотвращать развитие определенных типов опухолей, однако не обладают терапевтическим действием после того, как рак развился. Напротив, гидрокситриглицериды обладают высокой противоопухолевой эффективностью, которая продемонстрирована этими и другими результатами, показанными далее. Как в случае природного триглицерида (триолеина), так и в случае гидрокситриглицеридов не наблюдается значимое ингибирующее действие на рост нормальных неопухолевых клеток (клеток MRC-5). Эти данные объясняют отсутствие токсичности у всех указанных молекул в терапевтических дозах.
В) Модель in vivo
6
3
Следует отдельно отметить, что для подтверждения противоопухолевой эффективности гидрокситриглицеридов in vivo, использовали бестимусных иммуносупрессированных крыс {[Crl:Nu(Ico)-Fox1] Nu/Nu}, которым имплантировали клетки немелкоклеточного рака легких человека с помощью инъекции (5×10 клеток А549 на животное). Первый раз размер опухолей измеряли спустя 10 дней после имплантации опухолевых клеток человека после того, как опухоли становились видимыми. С этого момента животные получали плацебо (вода: контроль), или 400 мг/кг (перорально, раз в день) триолеина (ТО), или различные гидрокситриглицериды, указанные выше (Таблица 1), и мониторинг объема опухолей проводили в течение 28 дней. На фигуре 3 показан конечный объем опухоли (мм), измеренный с помощью цифрового штангельциркуля с нониусом. Объем опухолей рассчитывали с использованием следующего уравнения:
2
м=w×l/2
где v - объем опухоли, w - ее ширина и l - ее длина. Во всех группах было по 8 животных. Как можно понять из фигуры 3, ингибирование роста опухоли, оказываемое природным триглицеридом, триолеином, является незначительным, тогда как противоопухолевое действие гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению крайне заметно и является значимым (Р<0,01): во всех случаях можно было наблюдать, что молекулы согласно настоящему изобретению снижали объем опухолей, не убивая животных, таким образом демонстрируя свою эффективность для лечения рака. Кроме индуцирования значительного снижения опухолей, данные молекулы можно вводить перорально, и они не обладают сопутствующей токсичностью в терапевтических дозах, так как они не оказывают токсическое действие на неопухолевые клетки или на подопытных животных. Данные результаты, показанные на фигурах 2 и 3 и в таблице 2, четко указывают, что гидрокситриглицериды являются эффективными для лечения и предотвращения различных типов рака посредством нутрицевтического и фармацевтического подходов.
Пример 3. Применение гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению для предотвращения и/или лечения метаболических и сердечно-сосудистых патологий.
Метаболические и сердечно-сосудистые патологии тесно связаны друг с другом. Переедание, которое характерно для нашего общества, не только является причиной проблем ожирения и лишнего веса. Оно также связано с возникновением диабета, дислипидемии, гипертензии, инфарктов, артериосклероза, приступов и т.д. Все эти патологии повышают риск преждевременной смерти и даже могут вызывать смерть. В этом смысле, определенные природные масла показывают определенную эффективность в борьбе с этим типом патологий, однако их сила ограничена. Напротив, молекулы согласно настоящему изобретению обладают значительным воздействием, против развития этого типа патологий. Для изучения воздействия соединений согласно настоящему изобретению для предотвращения и лечения метаболических и сердечно-сосудистых заболеваний использовали крыс с гипертензией (линия SHR, крысы со спонтанной гипертензией). У этих крыс наблюдается ожирение, высокое кровяное давление, дислипидемия (гиперхолестеринемия и гипертриглицеридемия), диабет, метаболический синдром и другие проблемы со здоровьем.
А) Действие соединений согласно настоящему изобретению на кровяное давление.
Крысы с гипертензией линии SHR (крысы со спонтанной гипертензией) весом примерно 300 грамм получали TGM1 в течение 9 дней (400 мг/кг, каждые 12 ч, перорально). Систолическое давление измеряли до начала лечения (исходный уровень) и спустя 9 дней. У этих животных с метаболической/сердечно-сосудистой патологией данное лечение с помощью TGM1 приводило к снижению кровяного давления приблизительно на 25 мм рт.ст., тогда как 14-дневное лечение дозой 600 мг/кг TGM1 индуцировала еще более сильное снижение систолического кровяного давления до 37 мм рт.ст. в случае TGM1 и до 52 мм рт.ст. в случае TGM6 (Фигура 4 и Таблица 3). Данное гипотензивное действие четко указывает, на то, что молекулы согласно настоящему изобретению имеют высокий потенциал для предотвращения и лечения сердечнососудистых патологий, и что гидрокситриглицериды (TGM) согласно настоящему изобретению можно применять для предотвращения и лечения гипертензии на нутрицевтическом и фармацевтическом уровне.
а
Изменение систолического кровяного давления (СД) у крыс с гипертензией (SHR) в начале лечения (исходный уровень) и после 14 дней лечения дозой 600 мг/кг (каждые 12 часов, перорально). Среднее базальное значение систолического давления у этих животных составляло 216 мм рт.ст.
В) Действие соединений согласно настоящему изобретению на уровни глюкозы.
В то же время проводили исследование эффективности гидрокситриглицеридов в отношении контроля высоких уровней гликемии у крыс линии SHR, и, таким образом, в отношении предотвращения или лечения диабета. Крысы с гипертензией (SHR) весом примерно 300 грамм получали TGM1 в течение 9 дней (400 мг/кг, каждые 12 ч, перорально). Измеряли уровень глюкозы в плазме крови перед началом лечения (исходный уровень) и спустя 9 дней. Во всех случаях измерения плазмы крови проводились у крыс, которых держали голодными в течение 12 часов. Таким образом, после 9 дней лечения уровни глюкозы в крови снизились до более 25% в случае молекул согласно настоящему изобретению (Фигура 5 и Таблица 4).
а
Изменение уровней глюкозы с начала лечения (исходный уровень) и спустя 9 дней лечения дозой 400 мг/кг (каждые 12 часов, перорально).
Таким образом, показано, что у крыс линии SHR уровни глюкозы в крови выше, чему у нормальных крыс, и это диабетическое состояние можно регулировать с помощью гидрокситриглицеридов (TGM), описанных в настоящем изобретении. Данные результаты четко демонстрируют, что TGM согласно настоящему изобретению способны регулировать гликемический индекс, нормализуя высокие значения глюкозы в крови. Благодаря чему данные результаты показывают, что гидрокситриглицериды являются эффективными для предотвращения и лечения диабета посредством нутрицевтического и фармацевтического подходов.
С) Действие соединений согласно настоящему изобретению на уровни холестерина и липидов.
Также крысы линии SHR использовали для изучения эффективности гидрокситриглицеридов для предотвращения и лечения дислипидемий. С одной стороны, лечение с использованием различных пероральных доз и в течение различных периодов времени приводит к снижению уровней общего холестерина и его фракций в плазме крови у подопытных животных (Таблицы 5 и 6). Эти снижения были заметными и значимыми, возвращая значения концентрации холестерина в плазме крови к тем значениям, что обнаруживают у животных без метаболических/сердечно-сосудистых расстройств. Эти результаты указывают на то, что молекулы согласно настоящему изобретению подходят для применения для предотвращения и лечения гиперхолестеринемии.
а
Значения концентрации общего холестерина и форм липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) и липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в плазме крови у контрольных крыс линии SHR и у крыс, которым давали TGM в течение 14 дней (600 мг/кг, каждые 12 ч, перорально).
а
Уровни холестерина в плазме крови контрольных крыс линии SHR и крыс, которым давали TGM в течение 6 дней (400 мг/кг, перорально).
Аналогично, лечение посредством перорального введения гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению снижало уровни триглицеридов в плазме крови крыс линии SHR (Таблица 7). Данные результаты показывают, что молекулы согласно настоящему изобретению подходят для применения для предотвращения и лечения гипертриглицеридемии. Также вместе с действием гидрокситриглицеридов на уровни холестерина, показанным выше, данные результаты показывают, что молекулы согласно настоящему изобретению могут подходят для применения для предотвращения и лечения дислипидемий в целом.
а
Изменение уровней триглицеридов (ТГ) в плазме крови контрольных крыс линии SHR и крыс, которым давали TGM в течение 6 дней (400 мг/кг, перорально).
D) Действие соединений согласно настоящему изобретению на массу тела.
Наконец, гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению индуцируют снижение массы тела крыс линии SHR после двух недель лечения посредством перорального введения (Таблица 8). Указанные результаты показывают, что молекулы согласно настоящему изобретению подходят для применения для предотвращения и лечения ожирения и лишнего веса.
а
Изменение массы тела (граммы) контрольных крыс линии SHR и крыс, которым давали TGM, в течение 14 дней после введения плацебо (контроль) или гидрокситриглицеридов (600 мг/кг, каждые 12 ч, перорально). Средняя исходная масса животных составляла 342 грамма.
Метаболический синдром представляет собой заболевание, характеризующееся одновременным проявлением различных метаболических и сердечно-сосудистых патологических состояний, которые включают ожирение, гипертензию, гиперхолестеринемию, гипертриглицеридемию, диабет и т.д. (Kaur, 2014). В настоящее время возможности лечения метаболического синдрома ограничены, так как для каждого из симптомов, которые демонстрирует пациент, обычно применяют лекарственное средство. Эффективность, продемонстрированная гидрокситриглицеридами согласно настоящему изобретению, в отношении снижения массы тела, высокого кровяного давления, уровней глюкозы, холестерина и триглицеридов показывает, что молекулы согласно настоящему изобретению могут служить ценными инструментами для предотвращения и лечения метаболического синдрома.
Набор проблем со здоровьем, появляющихся у крыс линии SHR и других линий крыс, показывает, что метаболические и сердечно-сосудистые патологии связаны между собой. В настоящий момент, каждый симптом лечится по отдельности, т.е. пациенты, которые обладают метаболическими и сердечно-сосудистыми патологиями, получают большое количество лекарственных средств, которые могут поставить под угрозу здоровье их печени. Гидрокситриглицериды продемонстрировали эффективность в борьбе против всех исследованных сердечно-сосудистых метаболических расстройств. По этой причине можно сделать вывод, что молекулы согласно настоящему изобретению являются эффективными в отношении предотвращения и лечения заболеваний метаболической и сердечно-сосудистой природы, таких как, например, гипертензия, атеросклероз, артериосклероз, инфаркты, приступы, аритмии, гипертриглицеридемия, гиперхолестеринемия и другие дислипидемии, ожирение, диабет, метаболический синдром и т.д., посредством фармацевтического и нутрицевтического подходов.
Пример 4. Применение гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению для предотвращения и/или лечения нейродегенеративных патологий.
Нейродегенеративные патологии включают различные типы расстройств, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона, различные типы деменции, различные типы склероза, болезнь с полиглюкозановыми тельцами у взрослых (APBD), невропатическая боль, повреждение позвоночника, старение и т.д. Многочисленные неврологические заболевания склонны вызывать воспаление и, наоборот, воспаления вызывают неврологические проблемы различного типа, главным образом боль. Общеизвестным является тот факт, что определенные нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, служат источником воспалительных процессов, и даже было показано, что это заболевание частично вызвано воспалительными процессами (Krstic and Knuesel, 2013; Liu and Chan, 2014). В большинстве случаев нейродегенеративных процессов были обнаружены изменения уровней мембранных липидов (Mielke and Lyketsos, 2010). Гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению способны восполнять липидный баланс в мембранах нейронов и посредством этого способствовать предотвращению и лечению данных патологий.
А) Действие соединений согласно настоящему изобретению на активность гликоген-ветвящего фермента 1 (GBE1).
Можно было наблюдать, что молекулы согласно настоящему изобретению способны регулировать активность гликоген-ветвящего фермента 1 (GBE1) и его присоединение к мембранам (Таблица 9). Изменения в данном ферменте приводят к нейродегенеративному процессу, известному как APBD (Kakhlon et al., 2013). Было описано, что модификация тирозина в положении 329 данного фермента (Y329S) вызывает снижение активности GBE1. Это приводит к более низкой степени ветвления гликогена, который преципитирует с образованием глюкозных телец, которые мешают клеточной активности (Kakhlon et al., 2013). Это вызывает проблемы в функционировании определенных органов, проблемам с двигательной активностью и в некоторых случаях к снижению когнитивных способностей. Авторы настоящего изобретения смогли подтвердить, что гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению способны регулировать присоединение нативного GBE1 (дикий тип, wt) и с вариантом Y329S к мембранам и увеличивать активность формы Y329S, которая является очень низкой в нормальных условиях (Таблица 9). По этой причине молекулы согласно настоящему изобретению являются эффективными в отношении предотвращения и лечения заболевания с полиглюкозановыми тельцами, APBD.
а
Активность очищенного фермента (нмоль/мин⋅нг чистого белка) в присутствии фосфатидилхолиновых (PC) мембран с TGM согласно настоящему изобретению (20 мол. %). Активность немутантного фермента (GBE1) принимается за 100% (0,76 нмоль/мин⋅нг белка).
В) Действие соединений согласно настоящему изобретению на болезнь Альцгеймера у крыс.
Болезнь Альцгеймера представляет собой нейродегенеративную патологию, которая вызывает снижение когнитивных способностей у пациентов и постепенную потерю качества их жизни. Это заболевание имеет высокие социальные и клинические затраты, также косвенно влияя на родственников больного. Частота возникновения заболевания удваивается каждые 4-5 лет, начиная с 60-летнего возраста, затрагивая приблизительно одну треть людей старше 80. Согласно проведенным наблюдениям, в мозге больных болезнью Альцгеймера присутствуют изменения липидов, которые влияют на уровни фосфатидилэтаноламина и ненасыщенных жирных кислот (Guan et al., 1999). Также нейродегенеративные процессы связаны с воспалительным процессом в мозге, который ускоряет смерть нейронов (Hoozemans et al., 2011).
Для изучения болезни Альцгеймера использовали модель трансгенной крысы с 5 мутациями, которые обнаруживаются при семейной болезни Альцгеймера человека (обозначаемые как Tag и в виде аббревиатуры как Tg). Данная модель Альцгеймера является болезнью очень тяжелой степени, и у животных наблюдается когнитивное расстройство уже в возрасте 2 месяцев. Для осуществления данного эксперимента использовали как молодых крыс (3-месячного возраста), так и старых крыс (10-месячного возраста), которых лечили в течение 3 месяцев гидрокситриглицеридами согласно настоящему изобретению (50 мг/кг в день, перорально). Крыс держали на низкокалорийной диете, так чтобы они были голодными и выполняли тест в радиальном лабиринте, в котором еду клали в 4 из 8 рукавов устройства (асимметрично), подсчитывая количество совершенных ошибок, пока упражнение не было завершено. Количество ошибок, совершенных крысами в ходе первой недели тестов, принималось за 100%.
В этом смысле лечение гидрокситриглицеридами позволяет нормализовать липиды нейрональных мембран и снизить нейровоспаление (связанное с появлением сенильных бляшек), что приводит к восстановлению когнитивных характеристик у трансгенных крыс с болезнью Альцгеймера человека, возникшей в результате наличия 5 мутаций, характерных для семейной формы болезни Альцгеймера человека. У данных животных гидрокситриглицериды согласно настоящему изобретению привели к улучшениям когнитивных характеристик как у молодых животных с ранней болезнью Альцгеймера, так у старых крыс с прогрессирующим патологическим состоянием (Фигура 7 и Таблица 10). Например, как можно понять из Фигуры 7А, TGM6 не только значительно улучшил когнитивные результаты упражнения у молодых и старых крыс, но также вызвал улучшения его выполнения с течением времени (снижения числа ошибок ниже 100%). Аналогично остальные TGM также вызвали значительные улучшения выполнения когнитивного теста (Таблица 11), что означает, что восстановление когнитивных способностей с некоторыми из этих молекул было полным, на что указывают значения когнитивных характеристик схожие со значениями здоровых животных (100%).
а
Ошибки, сделанные в радиальном лабиринте крысами с Tag (с болезнью Альцгеймера) перед завершением упражнения. В каждой тестовой группе было по 8 животных, и указаны проценты. Значение 100% соответствует здоровым животным без болезни Альцгеймера.
Контрольным животным давали плацебо (физ. раствор), а остальным - 50 мг/кг (перорально) указанного соединения ежедневно.
С) Действие соединений согласно настоящему изобретению на когнитивные характеристики и выживаемость мух Drosophila melanogaster, имеющих гены болезни Альцгеймера.
c155
Для исследования действия гидрокситриглицеридов (TGM) на когнитивные характеристики и старение использовали другую модель болезни Альцгеймера на основе мух Drosophila melanogaster с генетическими изменениями, соответствующими болезни Альцгеймера человека. Использованные мухи были первым поколением (F1) от скрещивания мух UAS-Aβ человека-Tau 2N4R (линия 33771) с мухами elav-GAL4 (линия 8760). Данная модель, сверхэкспрессирующая два белка, типичные для болезни Альцгеймера, дополняет модель, описанную выше, и очень удобна, так как продолжительность жизни этих животных составляет приблизительно 1 месяц и можно добавлять соединения в еду личинок, чтобы увидеть их профилактическое действие на протяжении всей их жизни. Также это позволяет наблюдать за воздействием на старение и на предполагаемую продолжительность жизни этих животных (выживаемость в течение времени).
В этом смысле, у животных с болезнью Альцгеймера человека (F1) наблюдается большее снижение когнитивных способностей по сравнению с линией мух "Oregon", представляющих здоровый контроль. Для оценки влияния гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению каждый из TGM (100 мкМ) добавляли в еду, потребляемую этими животными. Можно было наблюдать одинаковое положительное действие в тесте на геотаксис (карабканье) (Фигура 7В и Таблица 11). В данном тесте изучали поведенческую двигательную активность у 25 мух, которым давали плацебо или один из TGM. В данном исследовании мух вводили в стеклянный цилиндр с входом, закрытым губкой, так чтобы мог проникать воздух. Мух помещали на дно (низ) трубки путем резкого удара об стол и ограничивали их поведение периодом в 20 секунд. После того, как это время заканчивалось, подсчитывали количество мух, которые прошли (пересекли) отметку в 15 см от низа (тест на геотаксис). Как правило, более 90% здоровых молодых мух пересекали линию за 20 секунд. Однако с возрастом или вследствие болезни Альцгеймера поведенческая двигательная активность (процент мух, которые пересекли линию) снижалась по сравнению с нормальными мухами. В данном случае лечение гидрокситриглицеридами согласно настоящему изобретению помогало избежать этого снижения когнитивных способностей, связанного с болезнью Альцгеймера, приводя к тому, что когнитивные способности больных мух были схожими со способностями здоровых мух. В частности, лечение с помощью TGM6 индуцировало восстановление когнитивных характеристик, приводя к тому, что тест на карабканье был практически неотличимым от такового, наблюдаемого у здоровых мух (Фигура 7В). Это положительное воздействие на когнитивные характеристики у мух также было продемонстрировано другими TGM (Таблица 11). Фактически, в контрольной группе с болезнью Альцгеймера ни одна из мух не пересекла линию, начиная с 23-дневного возраста. В этом смысле различные гидрокситриглицериды индуцировали заметные улучшения показателей теста на геотаксис с повышениями значений когнитивных способностей, которые достигали до 36 дней, на 50% больше продолжительности жизни мух с болезнью Альцгеймера (Таблица 11).
а
Возраст (дни), при котором животные демонстрировали нулевой результат теста на геотаксис (ни одна муха не прошла линию, отмеченную на трубке).
b
Возраст (дни), при котором все животные в группе умерли.
Эти результаты показывают, что соединения согласно настоящему изобретению являются эффективными в отношении предотвращения и лечения отрицательного воздействия старения в целом и болезни Альцгеймера в частности. Следует отдельно отметить, что выживаемость мух D. melanogaster с болезнью Альцгеймера составила в среднем 28 дней. Лечение гидрокситриглицеридами согласно настоящему изобретению вызвало увеличение продолжительности жизни до 45 дней, другими словами, более 50% относительно контрольных животных. Данные результаты показывают, что уменьшение нейродегенеративных процессов вызывает заметное увеличение продолжительности жизни животных, на основании чего можно считать, что молекулы согласно настоящему изобретению являются эффективными в отношении лечения физиологического и патологического старения. Таким образом, данные результаты демонстрируют, что соединения согласно настоящему изобретению являются эффективными в отношении предотвращения и лечения неврологических проблем в целом и болезни Альцгеймера в частности.
Пример 5. Действие гидрокситриглицеридов согласно настоящему изобретению на структуру мембраны.
II
H
Данный эксперимент показывает биофизические свойства мембраны без TGM или с TGM с помощью исследования дифракции рентгеновских лучей (малоугловое рассеивание рентгеновских лучей, SAXS) палмитоил-олеилфосфатидилэтаноламином в отсутствии или присутствии 5 мол. % TGM1, TGM2, TGM4 или TGM6 (Фигура 6). Как можно понять, присутствие TGM индуцирует очень значимое снижение латерального поверхностного натяжения, которое очевидным образом следует из снижения значения температуры перехода ламеллярной фазы в гексагональную фазу (L-a-H), что в свою очередь указывает на повышение неламеллярных тенденций: Таблица 12). Данный эффект имеет важное влияние на функционирования мембраны, так как данная структура дает возможность заякоривания определенных мембранных белков, необходимых для клеточной сигнализации. По этой причине можно сказать, что TGM обладают положительным действием на клеточную сигнализацию, потому что позволяют осуществлять распространение клеточных сигналов, которые теряются в связи с широким рядом разнообразных заболеваний. Данный эффект, продемонстрированный на структуре мембраны, частично объясняет, почему определенные масла, такие как оливковое масло или рыбий жир, обладают важными положительными качествами для предотвращения различных заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые/метаболические заболевания и неврологические/нейродегенеративные заболевания. На фигуре 6 и в таблице 12 ясно показано, что все TGM обладают схожим действием, хотя с небольшими нюансами в каждом случае. Воздействие на переход твердая фаза-жидкость (Тm) и переход ламеллярной фазы в гексагональную фазу (T) измеряли у мембран из палмитоил-олеилфосфатидилэтаноламина (POPE) с помощью дифракции рентгеновских лучей в отсутствии (контроль POPE) или в присутствии 1 мол. % каждого из указанных TGM.
Однако в настоящем изобретении была продемонстрирована эффективность гидрокситриглицеридов, которые успешно применяли для предотвращения и/или лечения заболеваний, типичная этиология которых основана на изменениях липидного профиля плазмы крови, а также на структуре и/или функциях липидов, расположенных в клеточной мембране. Вследствие этого, вмешательства в структуру и функции биологических мембран посредством молекул, охватываемых настоящим изобретением, могут эффективно модифицировать определенные клеточные функции, в результате предотвращая и/или обращая вспять определенный патологический процесс.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. V., Polimeno, L., Pesetti, В., Di Leo, A., Francavilla, A. (2014) Carcinogenesis, in press.
2. Berge, K., Musa-Veloso, K., Harwood, M., Hoem, N., Burri, L. (2014) Nutr. Res. 34, 126-133.
3. Buda, C., Dey, I., Balogh, N., Norvath, L.I., Maderspach, K., Juhasz, M., Leo, Y.K., Farkas, T. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 8234-8238.
4. , P.V., Sastre, M., , J.A. (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92, 7595-7599.
5. , P.V., , J.M., Alemany, R., Perona, J.S., Ruiz-Gutierrez, V. (2003) Hypertension 41, 176-182.
6. , P.V.,, J.M., , F.M., Kinnunen, P.K.J., Vigh, L.,, , A.M., Busquets, X., , I, , G. (2008) J. Cell. Mol. Med. 12, 829-875.
7. , C., Samieri, С, , В., Barberger-Gateau, P. (2013) Proc. Nutr. Soc. 72, 140-152.
8. Foulon, V., Sniekers, M., Huysmans, E., Asselberghs, S., Mahieu, V., Mannaerts, G.P., et al. (2005) J. Biol. Chem. 280, 9802-9812
9. Grosso, G., Buscemi, S., Galvano, F., Mistretta, A., Marventano, S., La Vela, V., Drago, F., Gangi, S., Basile, F., Biondi, A. (2013) BMC Surg. 13 Suppl 2, S14.
10. Guan, Z., Wang, Y., Cairns, N.J., Lantos, P.L., Dallner, G., Sindelar, P.J. (1999) J. Neuropathol. Exp. Neurol. 58, 740-747.
11. Gultekin, G., Sahin, H., Inanc, N., Uyanik, F., Ok, E. (2014) Раk. J. Med. Sci. 30, 299-304.
12. Hoozemans, J.J.M., Veerhuis, R., Rozemuller, J.M., Eikelenboom P. (2011) CNS Neurol. Disord. Drug Targets 10, 364-373.
13. Hunter, J.E., Shang, J., Kris-Etherton, P.M. (2010) Am. J. Clin. Nutr. 91, 46-63.
14. Kakhlon, O., Glickstein, H., Feinstein, N., Liu, Y., Baba, O., Terashima, Т., Akman, H.O., Dimauro, S., Lossos, A. (2013) J. Neurochem. 127, 101-113.
15. Kaur, J. (2014) Cardiol. Res. Pract. 2014, 943162.
16. Kimura, R., Takahashi, N., Lin, S., Goto, Т., Murota, K., Nakata, R., mInoue, H., Kawada, T. (2013) J. Lipid Res. 54, 3258-3268.
17. Kovisto, H. et al. (2014) J. Nutr. Biochem. 25, 157-169.
18. Krstic, D., Knuesel, I. (2013) Nat. Rev. Neurol. 9, 25-34.
19. Lawrence, G.D. (2013) Adv. Nutr. 4, 294-302.
20. Liu, L., Chan, C. (2014) Ageing Res. Rev. 15C, 6-15.
21. , J., , О., Casas, J., , F., Alemany, R., Prades, J., Nagy, Т., Baamonde, C., Kasprzyk, P.G., , S., Saus, C. , P.V. (2005) Mol. Pharmacol. 67, 531-541.
22. Mayneris-Perxachs J., et al. (2014) PLoS One 9, e85202.
23. McDonald, C., Bauer, J., Capra, S., Coll, J. (2014) BMC Cancer 14, 264.
24. Michas, G., Micha, R., Zampelas, A. (2014) Atherosclerosis 234, 320-328.
25. Mielke, M.M., Lyketsos, C.G. (2010) Neuromolecular Med 12, 331-340.
26. , J.L., Moreno-Franco, В., Ribas-Barba, L., Serra-Majem, L. (2012) Eur. J. Clin. Nutr. 66, 795-798.
a
27. Perona, J.S., , O., , J.M., Montero, E.,, P.V., Ruiz-Gutierrez, V. (2007) J. Gerontol. Biol. Sci. 62, 256-263.
28. Prentice, A.M. (1998) Am. J. Clin. Nutr. 67 (suppl), 535S-541S.
29. Shah, R. (2013) J. Am. Med. Dir. Assoc. 14, 398-402.
30. Singhal, A., Lanigan, J., Storry, C., Low, S., Birbara, Т., Lucas, A., Deanfield, J. (2013) J. Am. Heart Assoc. 2, e000283.
31. West, S.G., Hecker, K.D., Mustad, V.A., Nicholson, S., Schoemer, S.L., Wagner, P., Hinderliter, A.L., Ulbrecht, J., Ruey, P., Kris-Etherton, P.M. (2005) Diabetologia 48, 113-122.
32. Whayne, T.F. Jr. (2014) Curr. Cardiol. Rep. 16, 491.
33. Yang, Q., Alemany, R., Casas, J., Kitajka, K., Lanier, S.M., , P.V. (2005) Mol. Pharmacol. 68, 210-217.
34. Zevenbergen, H., de Bree, A., Zeelenberg, M., Laitinen, K., van Dujin, G., , E. (2009) Ann. Nutr. Metab. 54 Suppl, 15-24.