ЭФИРЫ N-АЛКИЛКАРБОНИЛАМИНОКИСЛОТ И N-АЛКИЛКАРБОНИЛАМИНОЛАКТОНЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
N-ALKYLCARBONYLAMINOACID ETHERS AND N-ALKYLCARBONYLAMINOLACTONS AND APPLICATION THEREOF

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка связана с:
предварительной заявкой на патент U.S. No. 60/667166, поданной 29 марта 2005 г;
предварительной заявкой на патент U.S. No. 60/683384, поданной 20 мая 2005 г;
предварительной заявкой на патент U.S. No. 60/702505, поданной 26 июля 2005 г;
предварительной заявкой на патент U.S. No. 11/203728, поданной 13 августа 2005 г; и
предварительной заявкой на патент U.S. No. 60/772374, поданной 09 февраля 2006 г;
содержание каждой из которых включено в настоящую заявку посредством ссылки во всей полноте.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к освежающим, успокаивающим и охлаждающим соединениям, которые оказывают влияние на сенсорные процессы. Более конкретно, данное изобретение относится к некоторым эфирам N-алкилкарбониламинокислот и N-алкилкарбониламинолактонам, составам и изделиям, содержащим указанные соединения, и способам лечения, например, способам снижения раздражения, зуда и кожных болей, раздражения слизистых оболочек полости рта и верхних дыхательных путей, например, способам лечения кашля и/или астмы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В этом разделе сделаны ссылки на ряд патентов и публикаций для более полного описания и раскрытия настоящего изобретения и уровня техники в области, к которой относится изобретение. Каждая из этих литературных ссылок включена в настоящее описание во всей полноте посредством ссылки, как если бы включение каждой отдельной ссылки было оговорено особо и индивидуально в этом разделе.
Следует понимать, что на протяжении всего описания изобретения, включая нижеследующие пункты формулы изобретения, если иное не предусмотрено контекстом, термин «содержать» и его производные, такие как «содержит» и «содержащий», означают включение указанного целого числа или этапа либо группы целых чисел или этапов в объем определения, а не исключение любого другого целого числа или этапа либо группы целых чисел или этапов из объема определения.
Необходимо отметить, что формы единственного числа, в том виде, в каком они употребляются в описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, включают в себя множество объектов ссылки, если иное не следует явным образом из контекста. Так, например, ссылка на понятие «фармацевтический носитель» включает смесь двух или более таких носителей, и т.п.
Диапазоны изменения величин в настоящем описании часто выражены как от «примерно» одной конкретной величины до «примерно» другой конкретной величины. Когда диапазоны изменения величин выражены таким образом, другой вариант реализации изобретения включает интервал от одной конкретной величины и/или до другой конкретной величины. Подобным образом, когда величины даны в виде приближенных значений с использованием предшествующего слова «примерно», следует понимать, что конкретная величина дает другой вариант реализации изобретения.
Ментол и вещества, подобные ментолу, применяются в средствах гигиены, производстве кондитерских изделий, пищевых продуктов и лекарственных препаратов, отпускаемых без рецепта, в качестве ингредиентов для придания свежести, охлаждения, вкуса, противораздражительного и обезболивающего воздействия на кожу и слизистые оболочки рта и верхних дыхательных путей. Однако использование ментола для облегчения сенсорного дискомфорта ограничено вследствие непродолжительности его действия и мультимодальности воздействия на сенсорные процессы, включая запах, резкий вкус и раздражение. Неприятное воздействие ментола может быть легко замечено, например, при нанесении мазей, содержащих ментол, в области около глаз. Пары ментола вызывают глазную боль и слезотечение. Аналогично, ментол может облегчать заложенность носа и устранять кашель, однако эффект, особенно в отношении кашля, является непродолжительным, а склонность слизистых оболочек к раздражению ограничивает применение более высоких доз.
Современные способы лечения поврежденных кожных покровов включают промывание холодной водой или компрессы, использование мазей, содержащих местные анестетики (например, Эмла) или обезболивающие нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП). В настоящее время для лечения кашля применяются декстрорфан, кодеин и ментол. Эти способы и соединения имеют умеренную эффективность и простоту применения.
Поэтому требуются соединения, подобные ментолу, обладающие освежающим, охлаждающим и успокаивающим действием на телесные покровы и, вместе с тем, лишенные недостатков в виде запаха, раздражающего действия и, что наиболее важно, малой продолжительности действия. Для лечения неприятных ощущений кожи, существенных с медицинской точки зрения, таких как зудящая экзема или продолжительный кашель и астматическая одышка, важно иметь соединения, действующие намного более продолжительное время, чем ментол.
Молекула ментола имеет три хиральных центра. Для ментола известны все восемь оптических изомеров. Ниже представлен наиболее часто встречающийся оптический изомер, который обозначают как (-)-ментол (или 1R-(1α-2β-5α)-5-метил-2-(1-метилэтил)циклогексанол).
Около тридцати лет назад группой ученых было синтезировано более 1200 соединений в попытке получить охлаждающие агенты с лучшими чем у ментола свойствами. Результаты их работы представлены в статье (Watson et al., "New compounds with the menthol cooling effect," J. Soc. Cosmet. Chem., 29: 185-200, 1978). В результате проведенного ими исследования на рынок были выпущены N-алкил-циклоалкил- и N-алкил-алкилкарбоксамиды под торговыми названиями WS-3 и WS-23, которые используются в качестве добавок при производстве кондитерских изделий, пищевых продуктов (например, конфет, жевательной резинки) и средств гигиены.
В патенте США No. 4178459 от 11 декабря 1979 Уотсон с соавторами описали охлаждающие свойства некоторых N-алкоксикарбонилалкил-замещенных п-ментанкарбоксамидов. Этиловый эфир производного аланина, изображенный ниже, представлен в таблице в графах 5 и 6. На представленной структуре не показана стереоизомерия ни ментанового, ни аланинового фрагментов.
К другим охлаждающим ментолоподобным соединениям, нашедшим коммерческое применение в качестве средств для нанесения на кожу и слизистые оболочки, относятся, например, ментиллактат (Фресколат ML) и ментоксипропандиол (Охлаждающий агент 10).
Современные представления об охлаждающих агентах, используемых для местного применения, отражены в обзоре М.Б.Эрмана ("Cooling agents and skin care applications," Cosmetics & Toiletries, 120:105-118, May 2005; "Progress in physiological cooling agents," Perfumer & Flavorist, 29:34-50, 2004) и Р.Jacobs и W.Johncock ("Some like it cool," Parfumerie und Kosmetik, 80:26-31, 1999).
Соединение этилового эфира глицина, представленное ниже, известно как WS-5 и показано на Фигуре F-11 на странице 42 обзорной статьи Эрмана, упомянутой выше. В этом соединении нет метильной или этильной групп в α-положении.
Данному соединению (WS-5) и его оптическим изомерам также посвящена публикация патента США No. 2005/0222256 А1 от 06 октября 2005 г.
Вместе с тем, в настоящий момент ни одно из соединений, известных из уровня техники, не обладает активностью или продолжительностью действия, позволяющей отнести его к лекарственным средствам, пригодным для лечения тяжелых кожных нарушений, таких как зудящая экзема, или заболеваний верхних дыхательных путей, таких как астма.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложены некоторые эфиры N-алкилкарбониламинокислот и некоторые N-алкилкарбониламинолактоны, как описано в настоящем изобретении.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен состав, содержащий такое соединение и средство доставки (например, для доставки соединения человеку).
В одном из вариантов реализации средство доставки является фармацевтически приемлемым носителем или разбавителем.
В одном из вариантов реализации средство доставки подходит для доставки указанного соединения к коже человека.
В одном из вариантов реализации средство доставки является салфеткой.
В одном из вариантов реализации средство доставки подходит для доставки соединения в ротовую полость и/или верхние дыхательные пути человека.
В одном из вариантов реализации соединение представлено в виде состава, содержащего от 1 до 10 мг указанного соединения, например, в виде таблетки.
В одном из вариантов реализации соединение представлено в виде состава, содержащего от 0.01 до 2% масс. или об. указанного соединения.
В одном из вариантов реализации состав дополнительно содержит многоатомный спирт.
В одном из вариантов реализации состав дополнительно содержит мукоадгезивный полимер.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способам лечения кожи, ротовой полости или верхних дыхательных путей человека, включающим:
осуществление контакта состава, содержащего такое соединение и средство доставки, с кожей, ротовой полостью или верхними дыхательными путями человека, и, таким образом, доставку эффективного количества соединения к коже или слизистым оболочкам человека.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способам лечения состояния, включающим:
осуществление контакта состава, включающего соединение по любому из пп.1-24 формулы изобретения, и средство доставки, с кожей, ротовой полостью или верхними дыхательными путями человека,
доставку, таким образом, терапевтически эффективного количества соединения для лечения (например, облегчения) этого состояния.
Другой аспект настоящего изобретения относится к такому соединению, предназначенному для использования в способе лечения организма человека или животного посредством терапии.
Другой аспект настоящего изобретения относится к использованию такого соединения в производстве лекарственного препарата, предназначенного для применения в способе лечения.
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение (например, облегчение) раздражения кожи, зуда и/или боли (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является терапевтически эффективным для облегчения раздражения кожи, зуда и/или боли).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение (например, облегчение) кашля и/или ощущения раздражения и/или непроходимости верхних дыхательных путей (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является терапевтически эффективным для облегчения кашля и/или ощущения раздражения и/или непроходимости верхних дыхательных путей).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение (например, облегчение) симптомов и признаков астмы, хронического обструктивного заболевания легких или другого заболевания верхних дыхательных путей (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является терапевтически эффективным для облегчения симптомов и признаков астмы, хронического обструктивного заболевания легких или другого заболевания верхних дыхательных путей).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение кашля (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является терапевтически эффективным для лечения кашля).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение астмы (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является терапевтически эффективным для лечения астмы).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается терапия, направленная на прекращение курения (например, при которой контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является эффективным при терапии, направленной на прекращение курения).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение, направленное на снижение распространения инфекционного микроорганизма в организме хозяина (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является эффективным для снижения распространения инфекционного микроорганизма в организме хозяина).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение, направленное на предупреждение кашля и передачи воздушно-капельным путем инфекционных микроорганизмов (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является эффективным для предупреждения кашля и передачи воздушно-капельным путем инфекционных микроорганизмов).
В одном из вариантов реализации под лечением подразумевается лечение, направленное на повышение внимания или на снижение тошноты, аппетита, усталости, жара или лихорадки (например, при котором контактирование обеспечивает доставку такого количества соединения, которое является эффективным для повышения внимания или для снижения тошноты, аппетита, усталости, жара или лихорадки).
Специалисту в данной области очевидно, что признаки и предпочтительные варианты реализации одного из аспектов изобретения относятся также и к другому аспекту изобретения.
Другие преимущества и аспекты изобретения раскрыты в нижеследующем подробном описании и прилагаемой формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фигура 1 представляет собой график зависимости интенсивности охлаждения от времени (часы) с момента нанесения для шести соединений: WS-3 (закрашенные кружки), (-)-ментол (незакрашенные кружки), WS-5 (закрашенные треугольники), D-Hsl (незакрашенные треугольники), D-Ala-OMe (закрашенные квадраты) и D-Ala-OEt (незакрашенные квадраты).
Фигура 2 - гистограмма, показывающая продолжительность охлаждения (часы) для восьми соединений (по порядку): D-Ala-OEt, D-Ala-OMe, D-Hsl, Sar-OEt, WS-5, WS-12, WS-3 и (-)-ментол.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обнаружен класс соединений, подходящих для использования в качестве активных компонентов в препаратах (например, фармацевтических), предназначенных для нанесения на кожу, губы и слизистые оболочки ротовой полости и верхних дыхательных путей.
Эти соединения подходят для использования, например, в качестве терапевтических агентов для снижения ощущения дискомфорта, такого как зуд и боль, а также в качестве добавок для пищевых продуктов, кондитерских изделий, косметики и средств гигиены.
Эти соединения обладают одним или более из нижеследующих свойств:
(i) освежающим, успокаивающим и охлаждающим действием на поверхность кожи, ротовой полости, и/или горла и, при патологических состояниях, противораздражительным, противозудным, противокашлевым и/или анти-ноцицептивным действием;
(ii) минимальным раздражающим действием на глаза при нанесении соединения на кожу лица в области около или вокруг глаз, например, при нанесении на кожу скул или кожу вокруг глаз (что также является хорошим показателем безопасности), например, при нанесении на кожу при концентрации 40 мМ или менее, что эквивалентно смеси с концентрацией 1% масс./об. для молекулы массой 250 дальтонов;
(iii) быстрым началом действия, составляющим менее 5 минут (например, от 0.5 до 5 минут), предпочтительно менее чем 3 минуты (например, от 0.5 до 3 минут), предпочтительно менее чем примерно 1 минута (например, от 0.5 до 1 минуты), например, при нанесении на кожу при концентрации 40 мМ или менее, что эквивалентно смеси с концентрацией 1% масс./об. для молекулы массой 250 дальтонов;
(iv) продолжительностью действия, превышающей 1 час, например, при нанесении на кожу при концентрации 40 мМ или менее, что эквивалентно смеси с концентрацией 1% масс./об., для молекулы с массой 250 дальтонов;
(v) их повторное нанесение не приводит к изменению чувствительности к последующей стимуляции; и
(vi) сильным ощущениям прохлады, облегчения раздражения и свежести, возникающим при попадании его в ротовую полость, противодействующим раздражающим стимулам во рту и верхних дыхательных путях, вызывающим кашель и хрип.
Эти соединения могут быть отнесены к эфирам или лактонам N-алкилкарбонил- и N-алкил-N-алкилкарбонил- D-, L-, или DL- аминокислот, или "NACE-соединениям".
В одном из вариантов реализации соединение выбрано из соединений формулы (1):
где:
1
R независимо представляет собой водород или метил;
2
1
2
R независимо представляет собой алкил C-С и
3
1
4
R независимо представляет собой алкил C-C.
Ментильная группа (т.е. 5-метил-2-(1-метилэтил)циклогекс-1 -ил-группа) имеет ту же стереохимию, что и (-)-ментол.
1
3
α-атом углерода, расположенный между -NR-группой и -С(=O)OR группой, имеет ту же стереохимию, что и D-аланин. Она также известна как R-конфигурация, в соответствии с номенклатурной системой Кана-Ингольда-Прелога (Cahn-lngold-Prelog). За исключением глицина, все α-аминокислоты имеют хиральный центр в виде α-атома углерода. Хотя в составе некоторых антибиотиков и клеточных мембран микроорганизмов обнаружены аминокислоты в D-конфигурации, в белках аминокислоты практически всегда находятся в L (или S) конфигурации.
1
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой водород.
1
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой метил.
2
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой метил.
2
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой этил.
3
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой метил, этил, н-пропил, изо-пропил, н-бутил, изо-бутил, втор-бутил или трет-бутил.
3
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой метил или этил.
3
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой метил.
3
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой этил.
Настоящее изобретение включает любую возможную комбинацию вариантов реализации, описанных выше, как если бы все эти комбинации были перечислены по-отдельности.
2
Комбинация R и D-конфигурации обладает более сильным и продолжительным действием, а также создает избирательный эффект освежающей прохлады, не вызывая раздражение тканей.
1
2
3
В предпочтительном варианте реализации R представляет собой водород, R - метил и R - метил или этил (образуя соответствующий метиловый эфир или метилэтиловый эфир производных D-аланина).
<img file="00000005.tif" he="21" wi="29" img-content="undefined" img-format="tif" />
D-аланин (R)-2-амино-пропионовая кислота
<img file="00000006.tif" he="21" wi="32" img-content="undefined" img-format="tif" />
метиловый эфир D-аланина метиловый эфир (R)-2-амино-пропионовой кислоты
<img file="00000007.tif" he="21" wi="38" img-content="undefined" img-format="tif" />
этиловый эфир D-аланина этиловый эфир (R)-2-амино-пропионовой кислоты
Примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
Метиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000008.tif" he="35" wi="52" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
Этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексил карбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000009.tif" he="35" wi="58" img-content="undefined" img-format="tif" />
3
н-пропиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000010.tif" he="35" wi="64" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
Изопропиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000011.tif" he="35" wi="58" img-content="undefined" img-format="tif" />
5
н-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000012.tif" he="31" wi="63" img-content="undefined" img-format="tif" />
6
втор-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000013.tif" he="35" wi="64" img-content="undefined" img-format="tif" />
7
Изобутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000014.tif" he="35" wi="64" img-content="undefined" img-format="tif" />
8
трет-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты
<img file="00000015.tif" he="35" wi="58" img-content="undefined" img-format="tif" />
Дополнительные примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
Метиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
2
Этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
3
н-пропиловыйэфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
4
Изопропиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
5
н-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
6
втор-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
7
Изобутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
8
трет-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-пропионовой кислоты
Дополнительные примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
Метиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
2
Этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
3
н-пропиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
4
Изопропиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
5
н-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
6
втор-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
7
Изобутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
8
трет-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-бутановой кислоты
Дополнительные примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
Метиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
2
Этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
3
н-пропиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
4
Изопропиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
5
н-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
6
втор-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
7
Изобутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
8
трет-бутиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-метил-амино]-бутановой кислоты
В одном из вариантов реализации соединение выбирают из группы соединений формулы (2):
где:
n независимо представляет собой 1, 2, или 3; и
1
R независимо представляет собой водород или метил.
Кроме того, ментильная группа (т.е. 5-метил-2-(1-метилэтил)циклогекс-1-ил-группа) имеет ту же стереохимию, что и (-)-ментол.
В одном из вариантов реализации n независимо представляет собой 1.
В одном из вариантов реализации n независимо представляет собой 2.
В одном варианте реализации n независимо представляет собой 3.
1
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой водород.
1
В одном из вариантов реализации R независимо представляет собой метил.
В одном из вариантов реализации α-атом углерода находится в (R)-конфигурации.
В одном из вариантов реализации α-атом углерода находится в (S)-конфигурации
Настоящее изобретение включает любую возможную комбинацию вариантов реализации, описанных выше, как если бы все эти комбинации были перечислены по-отдельности.
2
3
2
n
Соединения формулы (2) схожи с соединениями формулы (1), за исключением того, что группы R и R в Формуле (1) образуют совместно алкиленовую цепь (например, -(СН)-), а совместно с атомами, к которым они присоединены, образуют пяти-, шести- или семичленный лактонный цикл.
Для соединений формулы (2) α-атом углерода может быть независимо в D-конфигурации аминокислоты (т.е. (R)-конфигурации) или L-конфигурации аминокислоты (т.е. (S)-конфигурации). Оба энантиомера и их смеси (например, рацемические) примерно равносильны по биологическому действию (см. ниже). Хиральный центр лактона таков, что могут отсутствовать существенные энергетические барьеры при образовании любой из активных конфигураций. Следовательно, рацемическая смесь лактона также может быть полезной.
Гомосерин (Hse) может циклизоваться с образованием пятичленного лактонного цикла (γ-лактонный цикл), называемого лактоном гомосерина (Hsl). Соответственно, соединения формулы (2), где n представляет собой 1, в настоящем изобретении называются D-Hsl, L-Hsl и DL-Hsl-аналогами.
Примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
((S)-2-оксо-тетрагидрофуран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
<img file="00000017.tif" he="37" wi="44" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
((R)-2-оксо-тетрагидрофуран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
<img file="00000018.tif" he="37" wi="44" img-content="undefined" img-format="tif" />
3
(2-оксо-тетрагидрофуран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
<img file="00000019.tif" he="37" wi="44" img-content="undefined" img-format="tif" />
Дополнительные примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
Метил-((S)-2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
2
Метил-((R)-2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
3
Метил-(2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
Дополнительные примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
((S)-2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
2
((R)-2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
3
(2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
4
Метил-((S)-2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
5
Метил-((R)-2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
6
Метил-(2-оксо-тетрагидропиран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
Дополнительные примеры некоторых предпочтительных соединений включают нижеследующие:
1
((S)-2-оксо-тетрагидрооксепан-3-ил)-амид изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты (1R,2S,5R)-2-
2
((R)-2-оксо-тетрагидрооксепан-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
3
(2-оксо-тетрагидрооксепан-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
4
Метил-((S)-2-оксо-тетрагидрооксепан-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
5
Метил-((R)-2-оксо-тетрагидрооксепан-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
6
Метил-(2-оксо-тетрагидрооксепан-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты
В одном из вариантов реализации соединение находится в по существу очищенной форме и/или форме, по существу свободной от примесей.
В одном из вариантов реализации по существу очищенная форма составляет по меньшей мере 50% масс., например, по меньшей мере 60% масс., например, по меньшей мере 70% масс., например, по меньшей мере 80% масс., например, по меньшей мере 90% масс., например, по меньшей мере 95% масс., например, по меньшей мере 97% масс., например, по меньшей мере 98% масс., например, по меньшей мере 99% масс.
Если иное не указано отдельно, термин «по существу очищенная форма» относится к соединению в любой из стереоизомерных или энантиомерных форм. Например, в одном из вариантов реализации термин «по существу очищенная форма» относится к смеси стереоизомеров, т.е. форма является очищенной в отношении других соединений. В одном из варианов реализации термин «по существу очищенная форма» относится к одному из стереоизомеров, например, оптически чистому стереоизомеру. В одном из вариантов реализации термин «по существу очищенная форма» относится к смеси энантиомеров. В одном из вариантов реализации термин «по существу очищенная форма» относится к эквимолярной смеси энантиомеров (т.е. к рацемической смеси, рацемату). В одном из вариантов реализации термин «по существу очищенная форма» относится к одному из энантиомеров, например, оптически чистому энантиомеру.
В одном из вариантов реализации примеси составляют не более 50% масс., например, не более 40% масс., например, не более 30% масс., например, не более 20% масс., например, не более 10% масс., например, не более 5% масс., например, не более 3% масс., например, не более 2% масс., например, не более 1% масс.
Если иное не указано отдельно, термин «примеси» относится к остальным соединениям, то есть ко всем соединениям, кроме стереоизомеров или энантиомеров. В одном из вариантов реализации термин «примеси» относится к остальным соединениям и остальным стереоизомерам. В одном из вариантов реализации термин «примеси» относится к остальным соединениям и другому энантиомеру.
В одном из вариантов реализации по существу очищенная форма является по меньшей мере на 60% оптически чистой (т.е. 60% соединения в пересчете на мольное содержание составляет целевой стереоизомер или энантиомер, а 40% составляет побочный стереоизомер или энантиомер), например, по меньшей мере на 70% оптически чистой, например по меньшей мере на 80% оптически чистой, например, по меньшей мере на 90% оптически чистой, например, по меньшей мере на 95% оптически чистой, например, по меньшей мере на 97% оптически чистой, например, по меньшей мере на 98% оптически чистой, например, по меньшей мере на 99% оптически чистой.
Предпочтительными среди этих NACE-соединений являются NACE-соединения "длительного действия", которые при нанесении на кожу или слизистые оболочки создают ощущение свежести, облегчения раздражения и прохлады, не вызывая раздражения кожи, и вызывают минимальное раздражение глаз, и продолжительность действия которых на коже длится более 1 часа при применении их в концентрации 40 мМ или менее, а продолжительность действия на выстилках ротовой полости и верхних дыхательных путей длится более 30 минут. (Концентрация в 40 мМ соответствует 1% масс./об., или 10 мг/100 мл для соединения с молекулярным весом в 250 дальтонов).
NACE-соединения длительного действия отличаются от других эфиров N-алкилкарбонил-аминокислот (например, WS-5 и WS-31; см. Таблицу 2) и N-алкилзамещенных карбоксамидов (например, WS-3, WS-12, WS-23; см. Таблицу 5, где WS-23 является N-2,3-триметил-2-изопропилбутанамидом), которые, как известно, обладают охлаждающими свойствами и два из которых (WS-3 and WS-23) находят коммерческое применение при производстве пищевых продуктов, кондитерских изделий и средств гигиены.
Как показано в примерах, WS-3, WS-5, WS-12, WS-23 и WS-31 имеют небольшую продолжительность действия (менее 1 часа) при концентрации 40 мМ или замедленное наступление действия (более 5 минут). Кроме того, некоторые из этих соединений не вызывают существенного охлаждения, а скорее вызывают такие кожные ощущения, как пощипывание, жжение и раздражение - эффекты, схожие с результатом воздействия (-)-ментола, соединения с мультимодальным действием на сенсорные процессы. Следует отметить, что (-)-ментол является одним из восьми стереоизомеров ментола; он обладает наиболее сильным охлаждающим действием и является единственным стереоизомером ментола, нашедшим коммерческое применение.
Предпочтительные NACE-соединения длительного действия, напротив, обеспечивают совершенный охлаждающий эффект в сочетании с быстрым наступлением действия, длительным действием и минимальным раздражением кожи или глаз, чего не было известно ранее.
Более того, введение метильной группы в этиловый эфир N-п-ментанкарбонилглицина (WS-5) как при атоме азота, так и при α-атоме углерода повышает длительность действия по меньшей мере на 50%.
Более того, эффективность, продолжительность и селективность (отсутствие раздражения) воздействия возрастают для производного аланина, имеющего α-атом углерода в D-конфигурации.
Кроме того, циклизация α-атома углерода аминокислоты с замыканием на алкильной группе эфира с образованием 5-членного γ-лактонного цикла приводит к образованию соединений с требуемой биологической активностью.
Благодаря своему пролонгированному действию эти соединения, составы и изделия могут применяться в терапевтических целях, например, для снижения дискомфорта, связанного с патофизиологическими проявлениями повреждения и воспаления кожных покровов и поверхности верхних отделов пищеварительного тракта и верхних дыхательных путей.
Данные соединения могут применяться на коже или в ротовой полости с целью противодействия раздражению, зуду и боли в терапевтических случаях, когда требуется продолжительное облегчение сенсорного дискомфорта, таких как, например, сильная зудящая экзема и сильный продолжительный кашель и хрипы.
Данные соединения подавляют ощущение зуда, боли и дискомфорта, возникающие в коже и слизистых оболочках ротовой полости и верхних дыхательных путей и, таким образом, могут применяться для подавления сенсорных нарушений в этих тканях.
Данные соединения (например, в виде таблетки или жидкости со стандартными дозами до 10 мг) характеризуются быстрым наступлением действия (менее 1 минуты), облегчают боль в горле, и обладают сильным противокашлевым действием, продолжающимся в течение нескольких часов без раздражения рта или дыхательных путей.
Эти соединения не имеют запаха, не вызывают боли или жжения кожи лица или во рту.
Эти соединения могут применяться самостоятельно и/или в составах, дополнительно содержащих средство доставки, например, средство доставки для доставки соединения к коже. В одном из вариантов реализации соединение наносят на салфетку, приспособленную для доставки или имеющую подходящую по своей структуре для доставки к коже дерматологически эффективного количества указанного соединения.
Пролонгирование действия позволяет использовать варианты реализации NACE-соединений длительного действия в терапевтических случаях, когда дискомфорт кожи или слизистых оболочек продолжается по меньшей мере один день, например, после фотодинамической или лазерной хирургии кожи лица, дерматита кожи лица или даже после сильных укусов насекомых.
В настоящее время не существует местных обезболивающих препаратов, одобренных к применению в этом качестве, для терапевтического облегчения кожного дискомфорта, хотя потребность в таких соединениях существует. Сильнодействующие производные D-Ala и Hsl, среди прочего обладающие селективным охлаждающим и освежающим действием, расширяют ассортимент агентов, которые могут применяться в ротовой полости и верхних дыхательных путях и могут быть введены в состав лекарственных препаратов, таких как противокашлевые и противоастматические составы.
Характерные структурные особенности молекул, которые обеспечивают требуемые свойства в виде повышенной активности и наличия освежающего охлаждения при отсутствии раздражения являются непредвиденными и неизвестны из уровня техники.
Термин «лечение» в том смысле, в котором он употребляется в настоящем изобретении в контексте терапии состояния, в общем случае относится к лечению и терапии, при которых достигается некоторый желаемый терапевтический эффект, например, замедление прогрессирования и включает уменьшение скорости прогрессирования, остановку прогрессирования, облегчение симптомов состояния, улучшение состояния и излечение состояния. В понятие «лечение» также входит лечение как профилактическая мера (т.е. профилактика). Например, лечение пациентов, у которых еще не развилось состояние, но которые входят в категорию риска развития состояния, также обозначается термином «лечение».
Термин «эффективное количество», в том смысле, в котором он употребляется в настоящем изобретении, относится к такому количеству активного соединения или материала, состава или лекарственной формы, содержащей активное соединение, которое является эффективным для достижения некоторого желательного терапевтического эффекта, соизмеримого с целесообразным соотношением польза/риск при назначении в соответствии с выбранным режимом лечения.
Фармакология и механизмы действия эфиров и лактонов N-алкилкарбонил- и N-алкил-N-алкилкарбониламинокислот
Считается, что вредные импульсы передаются от кожи с помощью безмиелиновых нервных волокон группы С и тонких миелиновых нервных волокон группы А-дельта. С функциональной точки зрения, эти волокна также называют полимодальными, и они могут содержать в пределах одной группы нейропептиды, такие как пептид, ассоциированный с кальцитониновым геном, и вещество Р, или в другой группе - фосфатазы и сайты связывания для изолектина В4. Эти сенсорные волокна также содержат различные рецепторы, в том числе рецептор TRP (transient potential receptor) - семейство рецепторов, которые отвечают за термочувствительность и боль. Афферентные сигналы, инициирующие кашель, поступают от детекторов на поверхности трахеи и гортани и передаются через гортанную ветвь блуждающего нерва. Эти волокна группы А-дельта образованы нейронами нодозного ганглия и содержат быстроадаптирующиеся рецепторы. Чувствительность к раздражителям, вызывающим кашель, отдельно усиливается посредством волокон группы С с помощью протонов, воспаления и антагонистов ваниллоидного рецептора TRPV1, таких как капсаицин, однако к настоящему моменту не существует точного описания детектора и трансдуцера волокон группы С (см., например, Canning et al. J.Physiol. 557:643-548, 2004).
Существует множество состояний, вызывающих дискомфорт кожи и слизистых оболочек рта и верхних дыхательных путей, - дискомфортов, которые облегчаются с помощью охлаждения (см. ниже). Охлаждение кожи лица и слизистых оболочек регистрируется множеством первичных сенсорных афферентов, имеющих рецепторы на нервных окончаниях. Такие сенсорные волокна дают ритмичный непрерывный разряд при нормальных температурах, который возрастает в ответ на снижение температуры кожи (последовательное снижение от 33 до 23°С) и подавляется нагревом. Динамическая информация распространяется вдоль аксонов в виде последовательных пиков со скоростью примерно от 20 до 40 импульсов/с к центральным нейронам, что у людей приводит к ощущению холода. Этот тип ощущения схож с восприятием кожей лица воздуха или воды с температурой от 15 до 22°С. Первичные афференты кожи лица оканчиваются поверхностным слоем каудального ядра тройничного нерва, где ими представлено более 95% термоцептивного входного сигнала (см., например, Hutchinson et al., J.Neurophysiol., 77:3252-3266, 1997). Сигналы охлаждения от носоглотки и ротовой части глотки передаются через языкоглоточный нерв.
Входные сигналы температурной детекции от лица и губ чрезвачайно важны для моделирования поведения, поскольку эта поверхность плотно иннервирована, как показано на диаграммах модели восприятия человека в учебниках по психологии. Этот факт полностью подтверждается, если мы обратим внимание, что температура легко меняется от ощущений на нашем лице, но в гораздо меньшей степени от восприятия другими частями тела. Три ветви тройничного нерва - глазная, верхнечелюстная и нижнечелюстная - посылают афферентную информацию о восприятии температуры от кожных покровов лица, головы, волосистой части кожи головы, губ, глоточных перепонок и дорсальной поверхности языка к поверхности ядра ствола головного мозга. Эти термоцептивные области тройничного нерва динамично отвечают на перепад температур поверхности и ингибируются под воздействием тепла. Импульсы от рецепторов холода доминируют в термовосприятии лицевой области, в то время как регистрация тепла не является тонически активной.
Сигналы охлаждения, поступающие от ротовой полости, имеют более сложный характер, поскольку точная идентификация сигнала может осложняться действием различных факторов (секреции слюны, вкусовых импульсов, передаваемых лицевым и языкоглоточным нервами), которые отличаются от входных сигналов от тройничного нерва. Сенсорные сигналы от ротовой полости, трахеи и глотки поступают от детекторов на нервных окончаниях ветвей тройничного нерва, язычного нерва, подъязычного нерва и верхнего гортанного нерва блуждающего нерва.
Точные механизмы, лежащие в основе благоприятного действия освежающей прохлады на сенсорный дискомфорт, до конца не изучены, хотя этот эффект используется в обычной практике. Ощущения могут быть «спутанными», когда химическое соединение действует более чем на одну сенсорную модальность. Это особенно справедливо для (-)-ментола. известного также как L-ментол, (1R)-ментол и (1R,2S,5R)-ментол. (-)-Ментол широко используется в качестве охлаждающего агента, однако вместе с тем он обладает мультимодальным действием на сенсорные процессы. Например, в верхних дыхательных путях и ротовой полости (-)-ментол может вызывать соматические ощущения (прохладу, раздражение, пощипывание), обонятельное ощущение (мятный запах) и вкусовое ощущение (горечь). В качестве противораздражительного средства (-)-ментол может снижать раздражение щечно-глоточной и глоточной перепонок (например, сильная мятная карамель или зубная паста) и оказывать обезболивающие действие на мышцы (например, мазь BenGay). Мультимодальности могут дополнительно накладываться друг на друга с образованием сложных ощущений раздражения (жжение, покалывание), особенно в области вокруг глаз, температурных эффектов (охлаждение, нагрев) и тактильных эффектов (зуд, покалывание, щекотка, онемение). В носу и ротовой полости преобладающим способом регистрации действия (-)-ментола является обоняние (см. например, Nagata et al., J. Exptl. Psychol., 31:101-109, 2005).
До сих пор неясно, передается ли антиноцицептивное действие (-)-ментола на периферические структуры, такие как ноцицепторы, непосредственно или же косвенным образом - через активацию холодовых рецепторов на холодовых нервных окончаниях. В последнем случае подавление ноцицепции происходит через центральные «ворота» поступающих вредных и раздражающих импульсов. Полагают, что периферический рецептор, воспринимающий прохладу (-)-ментола, представляет собой белок, называемый TRP-M8. Вместе с тем, было обнаружено, что активность соединений, активирующих TRP-M8, не соотносится с охлаждающим эффектом (см. например, A.K-.Vogt-Eisele, D.Вига, Н.Matt, and E.T.Wei. N-Alkylcarboxamide Cooling Agents: Activities on Skin and Cells with TRPM8 and TRPA1 Receptors. 3rd Annual Workshop on the Study of Itch, September 25 to 27, 2005 in Heidelberg, Germany. Acta Dermato-Venereological 85: pg.468, 2005). Более того, TRP-M8 активируется под действием горчичного масла и агента, вызывающего острый вкус васаби. Таким образом, соединения, представленные в настоящем изобретении, не следует рассматривать как действующие исключительно через рецепторы TRP-M8.
Мультимодальное действие (-)-ментола и родственных агентов на сенсорные процессы используется в составах, применяемых в пищевых продуктах, кондитерских товарах, ароматизаторах, жевательных резинках, губных помадах и других изделиях, помещаемых в рот, напитках, табачных изделиях, средствах гигиены, фармацевтических составах, отпускаемых без рецепта, для лечения назальных симптомов и признаков болезни дыхательных путей, дистресса желудочно-кишечного тракта, а также в качестве противораздражительного средства для облегчения дискомфорта кожи, мышц и слизистых оболочек ротовой полости и горла. Хотя препараты ментола, такие как кондитерские изделия, оказывают возбуждающее действие на центральную нервную систему, композиции с ментолом не могут быть нанесены на кожу лица в эффективных для возбуждения концентрациях, поскольку это вызывает раздражение глаз (жжение, слезоотделение и боль).
Таким образом, представляется целесообразным найти агент, который не вызывает раздражения поверхности глаз и может быть нанесен на кожу лица для возбуждающего эффекта. Кроме того, такой агент может быть нанесен на кожу вокруг глаз для освежения и снижения раздражения кожи, зуда и боли.
К косметическим ментолоподобным охлаждающим соединениям, нашедшим коммерческое применение для местного нанесения на кожу, главным образом, относятся ментиллактат (Фресколат ML), ментонглицеринацеталь (Фресколат MGA) и ментоксипропандиол (Охлаждающий агент 10). Эти агенты при нанесении на кожу лица действуют не более 30 минут. Два других агента, WS-3 и WS-23, преимущественно применяются в кондитерских изделиях, жевательных резинках и средствах гигиены (ополаскивателях полости рта, лосьонах после бритья, шампунях, дезодорантах и зубных пастах). Последний обзор информации по охлаждающим агентам, используемым для нанесения на кожу, был сделан М.Б.Эрманом (Cooling agents and skin care applications. Cosmetics & Toiletries 120:105-118, May 2005; Progress in physiological cooling agents. Perfumer & Flavorist 29:34-50, 2004) and by P.Jacobs and W.Johncock (Some like it cool. Parfumerie und Kosmetik 80:26-31,1999).
Ни один из агентов этой группы не удовлетворяет критериям терапевтического применения на коже, поскольку (а) в фармацевтическом препарате, как правило, должен быть только один действующий компонент и (б) ни один из известных к настоящему моменту охлаждающих агентов не имеет достаточной продолжительности действия для того, чтобы являться терапевтически полезным.
Для того, чтобы излечить дискомфорт кожи, соединение должно оказывать действие на протяжении по меньшей мере часа и, предпочтительно, дольше, иначе пациент будет вынужден повторно наносить лекарственное средство для достижения облегчения. Для обеспечения противораздражающего и противокашлевого действия в дыхательных путях идеальный агент должен обладать быстрым наступлением действия, успокаивающим эффектом и способностью облегчать дискомфорт в течение продолжительного времени, например, нескольких часов.
Нетехническое описание концепции изобретения
Сигналы холода и тепла, поступающие в мозг (см. выше Hutchinson et al.), были переведены в аудиосигналы с помощью отводящих электродов. Нейроны «холода» создают звук частого легкого постукивания, как звук капель дождя, падающих на крышу. Эти нейроны тонически активны при комнатной температуре. Дальнейшее охлаждение, например, при помещении кубиков льда вблизи воспринимающей поверхности, усиливает громкость и частоту звука постукивания до шума сильного дождя, но не до шума ливня или потока разрядов. Наоборот, нейроны «тепла/боли» безмолвны до тех пор, пока источник тепла не нагреет кожу до примерно 43.3°С. После этого данные нейроны разряжаются с гулом, напоминающим шум высоких волн или прилива. Постукивание нейронов холода и гул нейронов тепла являются модально специфическими и не возникают при надавливании или прикосновении. Считается, что NACE-соединения длительного действия, предложенные в настоящем изобретении, настраивает трансмиссию «холодных»нейронов таким образом, что мозг воспринимает окружающую температуру в пределах примерно от 15 до 18°С. Активация этих нейронов подобна включению в жарком помещении мощного кондиционера воздуха. Эту сенсорную полосу нормальный субъект воспринимает как бодрящее, освежающее действие и прохладу. В настоящем описании данное состояние обозначено как «совершенная прохлада». При патологических состояниях наличие NACE-соединений и совершенной прохлады блокирует проникновение вредных сигналов в спинной и/или головной мозг. Таким образом, достигается успокаивающее ноцицептивное (противораздражающее, противозудное и противокашлевое) действие с терапевтическим эффектом.
Автор настоящего изобретения обнаружил молекулы с сильной и длительной активацией ощущения совершенной прохлады. Эти молекулы качественно и количественно не похожи на (-)-ментол и WS-3, которые действуют менее 20 минут. В некоторых случаях зуда и кашля было также замечено, что NACE-соединения оказывают длительное антиноцицептивное действие в то время как ощущение совершенной прохлады уже не воспринимается на сознательном уровне, и что многократное применение NACE-соединений способно приглушить и погасить ноцицепцию. Эти результаты позволяют предположить, что ощущение совершенной прохлады может дополнительно регулировать и ослаблять гибкость процессов ноцицепции.
NACE-соединения длительного действия активны при однократной дозе от 1 до 10 мг и концентрации 10 мг/мл или менее при местном применении на поверхности тела. Под «местным» нанесением подразумевается нанесение на поверхности тела, контактирующие с воздухом, к которым относятся кожа лица, веки, губы, верхние и нижние дыхательные пути, вход и выход желудочно-кишечного тракта, а именно ротовая полость и прямая кишка.
NACE-соединения длительного действия также обладают быстрым наступлением действия (от примерно 0.5 до примерно 3 минут) по сравнению с другими соединениями (см. например, Фигуры 1 и 2 и Примеры). Наступление и прекращение действия этих соединений было впервые обнаружено при их тестировании на коже лица субъектов и впоследствии при помещении их в ротовую полость.
Определение биологической активности эфиров и лактонов N-алкилкарбонил- и N-алкил-N-алкилкарбонил-аминокислот
50
Психические явления, такие как освежение, успокоение, охлаждение, раздражение, зуд и боль не могут быть выражены вербально животными (животные не могут сказать «холодно», «ай!» или «чешется»). Следовательно, сенсорные эффекты химических соединений на животных следует интерпретировать по косвенным данным. В качестве модели сенсорных процессов может быть использован рецепторный анализ, основанный на использовании клеток, трансфицированных генами белков, связанных с термочувствительностью (например, TRP-M8, TRP-A1, TRP-V1). Рецепторный анализ обеспечивает количественную информацию. Вместе с тем, этот анализ не дает информации о наступлении и прекращении действия или о качестве ощущений, вызываемых соединениями у человека. Более того, активность, измеренная с помощью средней эффективной концентрации (EC) в рецепторном анализе, может не коррелировать с антиноцицептивным или охлаждающим действиям. Таким образом, наиболее полную информацию о фармакологических свойствах химических соединений получают в ходе прямых испытаниях на людях.
Watson и др. (Патент US No. 4,178,459) исследовал свойства N-замещенных п-ментан-карбоксамидов на добровольцах, помещая на дорсальную поверхность языка испытуемого субъекта фильтровальную бумагу (1×1 см), пропитанную известным количеством соединения. Через 30 секунд субъекта просили сообщить о наличии или отсутствии охлаждающего эффекта. Эти данные были представлены как «пороговая величина, мкг» и отнесены к пороговому количеству исследуемого соединения, вызывающему ощущение прохлады у группы добровольцев при нанесении на язык. Среднее значение пороговой величины для (-)-ментола у 6 добровольцев составило 0.25 мкг, однако наблюдалось 100-кратное различие в индивидуальной чувствительности. Как упоминалось выше, «холодные» сигналы, поступающие от дорсальной поверхности языка, могут смешиваться за счет вкусовой, обонятельной и других состаляющих, равно как и из-за разбавления слюной.
Было установлено, что при поиске лекарственного средства, пригодного для местного применения, сначала лучше всего исследовать освежающие, охлажадающие и сенсорные свойства NACE-соединений длительного действия путем суспендирования или растворения исследуемого соединения в мази (как правило, Аквафор, которая на 41% состоит из вазелина, а остальная часть приходится на минеральное масло, церезин и ланолиновый спирт) и однократного нанесения мази (от 40 до 70 мг) на поверхность кожи с помощью пластиковой палочки. Достоверной областью для местного нанесения является кожа над верхней губой (над красной каймой губ), подносовый желобок, боковая часть подносового желобка до носогубных складок и нижняя часть ноздрей (в точке соединения носовой перегородки и верхней губы). Известно, что эта область плотно иннервирована холодовыми рецепторами, уступая лишь поверхности глазного яблока и аногениталий. Вторая область располагается на скуловом бугре или ниже (скула). Кожа над скулой толще, чем над губами, и потому имеет большую пороговую величину активации. В обоих этих местоположениях ощущения пощипывания, прохлады и холода на коже и могут быть исследованы и оценены по времени наступления действия и интесивности.
Интенсивность субъективного кожного восприятия оценивается как 0, 1, 2 или 3, где 0 соответствует отсутствие изменений; 1 - слабое ощущение прохлады, холода или покалывания; 2 - отчетливый сигнал прохлады, холода или пощипывания; и 3 - сильное охлаждение или холод. Интервалы регистрации ощущений составляют от 5 до 10 минут до получения двух нулевых значений подряд. Результаты (представленные на Фигурах 1 и 2) представляют собой усредненное значение из 4-6 независимых опытов для одного испытуемого. Данные представлены в виде точек графика с помощью SigmaPlot (Systat Software, Point Richmond CA), а для анализа и статистической обработки полученных результатов использовалась гладкая отрицательная показательная функция отрицательного экспоненциально взвешенного сглаживания. Исследования, подтверждающие охлаждающее действие NACE-соединений длительного действия, были проведены на 2-4 испытуемых, но некоторые из них не были оценены количественно вследствие большого числа оцениваемых химических соединений.
За наступление действия лекарства принято время достижения 2 единиц интенсивности ощущения прохлады, а прекращением действия считается время, за которое интенсивность ощущения прохлады падает ниже 2, предварительно достигнув значение, превышающее 2 единицы. Продолжительность охлаждающего действия определяется как время прекращения действия минус время наступления действия. Неактивное соединение определяется как соединение, интенсивность охлаждающего действия которого не достигает 2 единиц в течение 5 минут после нанесения. Качество ощущения отмечается, например, как чистая освежающая прохлада или как ощущение, сопровождаемое раздражением (жжением). Качество ощущения не оценивается по интенсивности.
Мазь также наносят на кожу вокруг глаз (на верхнее и нижнее веки и на кожу вблизи бокового угла глазной щели) для исследования раздражающего действия около глаз, при этом испытуемого спрашивали, есть раздражение или нет. Интенсивность ощущения глаз не оценивается.
Сенсорная информация, описанная выше, не может быть получена в рецепторном анализе. Поэтому для местного агента наиболее надежные результаты в первую очередь получают путем прямых испытаний на коже. Следующим объектом исследования являются рецепторы ротовой полости и верхних дыхательных путей. Вкусовые пороговые величины сложно оценить количественно на языке из-за динамического жидкостного состояния в ротовой полости и наличия вкусовых и адаптационных факторов, которые оказывают влияние на термочувствительность на языке. Ротовая полость крайне высокие и низкие температуры, которые неприемлемы для кожи. Например, горячие напитки, такие как кофе, переносятся во рту при таких температурах, которые считаются болезненными и обжигающими на коже. Кроме того, напитки со льдом могут быть освежающими во рту, но кусочек льда на коже быстро вызывает неприятные ощущения.
Установлено, что наиболее эффективным методом испытания действия соединения в ротовой полости является помещение от 1 до 5 мг образца на дорсальную поверхность языка, на 2/3 от кончика и на серединной линии. Добровольца просят закрыть рот и держать соединение во рту в течение по меньшей мере 10 секунд, не проглатывая. Затем регистрируют описания ощущения с пятиминутными интервалами.
Качественные аспекты интенсивности ощущений прохлады и холода.
Статические и динамические температуры кожи приводят к ощущениям, которые качественно отличаются. Нормальная температура кожи составляет от 32 до 34°С, и когда на кожу наносят воду, она считается чуть теплой при температуре от 27 до 32°С; прохладной при температуре между 18 и 27°С, холодной - при температуре от 13 до 18°С, и очень холодной - при температуре ниже 13°С. Критический интервал комнатных температур для ощущения прохлады и холода составляет от 18 до 22°С. Например, у легко одетого неподвижного человека будет часто возникать желание включить термостат, когда комнатная температура опускается на один-два градуса ниже 20°С (68°F). В игорных заведениях температуру воздуха намеренно держат на уровне от 18 до 20°С, чтобы вызвать возбуждение, повысить активность и активизировать игорную деятельность. На открытом воздухе вдыхание прохладного воздуха с температурой от 15 до 21°С оказывает освежающее, укрепляющее и бодрящее действие, и эмоциональная реакция может быть позитивной и приносящей радость. Однако, при температуре окружающей среды или кожи 15°С (55°F) или ниже ощущение холода становится мучительным, вызывает чувство отвращения и сопровождается аффектом - то есть, человек считает эти ощущения холода неприятными, пытается сменить обстановку и может стать злым, враждебным или раздражительным, если не удается избежать холода.
NACE-соединения длительного действия, описанные в настоящем изобретении, являются полезными в качестве местных агентов для облегчения дискомфорта кожи и оказывают на поврежденную кожу действие, подобное действию холодной проточной воды. «Номинальная» температура внешней поверхности кожи, имитируемая охлажадающим агентом, лежит в интервале от 15 до 22°С, Действие также может быть имитировано при наложении на лицо полотенца, смоченного водой комнатной температуры. Ощущение прохлады от влажного полотенца будет быстро рассеиваться (данный эффект называется адаптацией), даже если охлаждающий стимул все еще находится на коже. С другой стороны, в случае нанесения на кожу лица химического агента данный стимул присутствует более постоянно. К точным физиологическим ощущениям, которые должны копироваться с помощью соединений согласно настоящему изобретению, относятся ощущения свежести, успокаивающей прохлады, с минимальным ощущением раздражения или жжения или их отсутствием и отсутствием чрезмерного холода.
Как показано в Примерах, предпочтительные NACE-соединения длительного действия, испытанные при концентрации 40 мМ, создающие ощущение прохлады на коже лица, обладают быстрым наступлением действия (менее 5 минут) и медленным прекращением действия (более 1 часа). Напротив, различные соединения похожей структуры были либо неактивны, либо имели короткую продолжительность действия, как показывают сравнительные данные на Фигурах 1 и 2 и в Примерах.
Продолжительное время действия некоторых предпочтительных NACE-соединений было непредвиденным и удивительным. Было установлено, что некоторые из NACE-соединений, особенно производное D-аминокислоты аланина и аналогов Hsl, оказывают охлаждающее действие на протяжении нескольких часов, что является поразительным и непредвиденным эффектом.
На языке среднего испытуемого действие NACE-соединения может вызывать первоначальное щекотание от 1 до 3 секунд, затем может быть отмечено наступление ощущения сильной и освежающей прохлады. Как правило, при дозе NACE-соединения, такого как аналоги D-Ala-OMe или D-Ala-OEt, от 1 до 2 мг ощущение прохлады длилось на протяжении примерно 30 минут. Неожиданно у добровольцев с кашлем или раздражающими стимулами, берущими начало в горле, наступало быстрое (в течение 1 минуты) ослабление сенсорного дискомфорта и прекращение кашля. Также удивительным и неожиданным было то, что продолжительность противокашлевого действия составляла по меньшей мере несколько часов, и что эффект наблюдался, даже когда ощущения прохлады были минимальными или отсутствовали вовсе. Это успокаивающее действие на ротовую часть глотки и горло было особенно благотворным для двух добровольцев-астматиков, у которых был частый кашель, стеснение в груди и одышка.
Взаимосвязь структура - активность соединений, создающих ощущение совершенной прохлады.
Идея получения химического агента, способного обеспечивать продолжительный освежающий, успокаивающий и охлаждающий эффект с минимальным раздражением или жжением, предполагает наличие определенной взаимосвязи молекулы с рецептором на нервных окончаниях. Активность и селективность действия химических агонистов на рецепторы являются основными понятиями действия лекарств. Кандидатом в холодовые рецепторы, имеющим большие шансы на успех, является TRP-M8, потому что он присутствует в сенсорных нейронах, реагирует на изменение температуры и действие охлаждающих агентов, таких как ицилин и ментол. Вместе с тем, N-п-метоксифенил-п-ментан-карбоксамид (WS-12) оказывает более сильное действие на TRP-M8, чем WS-5 (Gly Et Ester), и тем не менее, WS-12 обладает меньшим охлаждающим действием и более медленным наступлением действия, чем WS-5. Это наблюдение показывает, что сила действия на рецептор ТRР-М8 не является определяющей для достижения ощущения совершенной прохлады (см. также ранее Vogt-Eisele et al.). Неожиданно для одиннадцати соединений, как показано в Таблице 5, также не существует корреляции между силой охлаждающего действия на языке и продолжительностью охлаждения на коже лица.
+
Представляется вероятным, что для обеспечения ощущения совершенной прохлады NACE-соединения длительного действия воздействуют более чем на один тип рецепторов. На сенсорных нейронах присутствует большое число рецепторов, связанных с вредными импульсами (TRPA1, TRP-ваниллоидные рецепторы, пептидные рецепторы, такие как рецепторы для вещества Р и брадикинина, гистаминовые рецепторы и К-каналы). Некоторые из них, например TRP-V1, имеют сайты связывания активации (на внутриклеточных трансмембранных петлях 2-3 рецептора), которые схожи с активным сайтом связывания TRP-M8. До тех пор, пока отсутствуют представления о вредных рецепторах, которые вызывают тепло, жар, раздражение, зуд и боль, не может быть разрешен вопрос о селективности действия на рецептор NACE-соединений длительного действия.
Доступ и месторасположение молекулы агониста в рецепторе является важными характеристиками для действия лекарства. Ключевым фармакокинетическим фактором распределения лекарства и доставки на кожу является коэффициент распределения октанол/вода. Так, логарифм коэффициента распределения октанол/вода (log P) в пределах от 2.0 до 4.0 считается идеальным для активации холодовых рецепторов кожи. Однако, в Примерах log P для Sar Et-эфира, NACE-соединения длительного действия, является таким же, как для аналогов, не являющихся NACE-соединениями, таких как WS-11, при отсутствии эквивалентной "совершенной прохлады" для WS-11. Sar Et-эфир имеет продолжительность действия, в пять раз превышающую этот показатель для WS-11, однако в испытаниях по определению пороговой величины на языке он в 2.7 раз менее активен, чем WS-11.
Анализ взаимосвязи структура - активность, проведенный в настоящем исследовании, показывает, что наличие в молекуле N-замещенных п-ментан-карбоксамидов одной эфирной группы, предпочтительно метильной или этильной эфирной группы, обеспечивает желаемую биологическую активность, но само по себе не является достаточным для длительного охлаждения (>1 часа). Присутствие дополнительных полярных групп в структуре эфира аминокислоты, например, гидроксильных, алкокси и/или диэфирных групп, таких как Ser или Glu(OMe), снижают активность. Замещение водорода аминогруппы на метильную группу с образованием N-метил-глицина (Sar Et-эфир) увеличивает продолжительность действия. Введение N-алкил-заместителей оказывает действие на соотношение цис-транс-изомеров по амидной связи, снижает относительную энергию цис-изомера и также может препятствовать действию ферментов (например, амидаз), которые расщепляют амидную связь. Кроме того, полученные результаты показывают, что активность является длительной, если α-атом углерода глицина имеет один или два алкильных заместителя (2-амино-н-пропановая или 2-амино-н-бутановая кислоты), например, образуя производное эфира аланина. К тому же, если пространственная ориентация α-атома углерода аланина является D-конфигурацией вместо L-конфигурации, или если α-атом углерода участвует в образовании цикла с эфирной группой, образуя лактонный цикл, то активность, продолжительность и селективность предпочтительных сенсорных эффектов увеличиваются.
Преимущества алкилирования α-атома углерода в D-конфигурации и циклизация α-атома углерода с замыканием на алкилэфире с образованием лактона, как важные факторы для длительного ощущения освежающей прохлады (при отсутствии раздражения), являются новыми наблюдениями.
Также было установлено, что, хотя предпочтительной циклоалкильной группой является п-ментан, где циклоалкил представляет собой 2-изопропил-5-метилциклогексил, другие циклические структуры, такие как алкил-замещенные циклопентил, циклогептил и циклооктил или алкил-замещенные бициклогептил и бициклооктил, также эффективны. Более того, циклооктильный фрагмент может быть замещен алифатической группой с разветвленной цепью, такой как в структуре WS-23, при этом склонность к охлаждающему действию сохраняется.
Данная взаимосвязь структура - активность позволяет определить нижеследующий класс соединений со свойством совершенной прохлады; это, главным образом, соединения, описываемые Формулой (3), а также соли и сольваты этих соединений:
где
1
7
каждый из R и R' независимо представляет собой алкил C-С; и
1
5
R'' независимо представляет собой водород или алкил C-C;
при условии, что:
(1) R, R' и R'' вместе содержат по меньшей мере 5 углеродных атомов, предпочтительно от 7 до 13 углеродных атомов; и
(2) если R'' представляет собой водород, то: R должен содержать по меньшей мере 2 атома углерода и R' должен содержать по меньшей мере 3 атома углерода, и, по меньшей мере один из R и R' должен представлять собой разветвленную алкильную группу (предпочтительно с разветвлением в α- или β-положении по отношению к группе C-CO-N); и
(3) если R'' представляет собой водород, то предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из R и R'' представлял собой изопропил или втор-бутил;
или:
R и R' вместе с углеродом, к которому они присоединены, образуют алкилзамещенную циклоалкильную группу, выбранную из следующих:цикпопентил, циклогептил, циклооктил, [3.1.1]бициклогептан, [2.2.1]бициклогептан, и [2.2.2]бициклооктан, и дополнительно содержат ненасыщенный этиленовый фрагмент (предпочтительно ментильную группу, обнаруженную в (-)-ментоле);
и
1
5
R'' представляет собой водород или линейный или разветвленный алкил C-C; при условии, что:
(i) алкил-замещенное циклоалкильное кольцо содержит в совокупности от 7 до 14 углеродных атомов (и предпочтительно в совокупности от 8 до 12 углеродных); и
1
5
(ii) алкил-замещенное циклоалкильное кольцо содержит от 1 до 3 линейных или разветвленных алкильных заместителей C-C; и
1
5
(iii) если R'' представляет собой водород, то: в позиции 2 или 3 циклоалкильного кольца (предпочтительно в позиции 2) содержится линейный или разветвленный алкильный заместитель C-C (предпочтительно указанный алкильный заместитель разветвлен в α- или β-положении по отношению к кольцу) (предпочтительно вышеупомянутый алкильный заместитель представляет собой изопропил или втор-бутил);
и где:
1
R представляет собой водород или метил;
2
2
2
2
2
2
1
2
Y представляет собой двухвалентную алкилиденовую группу, выбранную из -CHR-, -CHCHR-, и -CHRCH-, где R представляет собой водород или алкил C-С; и
3
1
4
R представляет собой линейный или разветвленный алкил C-C; при условии, что:
2
3
(а) дополнительно, R и R, вместе с атомами, к которым они присоединены, могут образовывать 5-, 6- или 7-членный лактонный цикл; и
1
3
(б) дополнительно, R и R, вместе с атомами, к которым они присоединены, могут образовывать 5-, 6- или 7-членный насыщенный 3'-оксо-1',4'азокса-цикл; и
1
2
1
2
(в) дополнительно, R и R, вместе с атомами, к которым они присоединены, могут замыкаться с образованием 5-, 6-, или 7- насыщенного азотсодержащего гетероцикла с алкоксикарбонильным заместителем в положении 2' или 3' и дополнительно могут содержать в качестве заместителей одну или более алкильную группу C-C.
Эти соединения (т.е. выбранные из соединений Формулы (3), солей и сольватов этих соединений) также могут быть использованы в способах, описанных в настоящем изобретении, и, в частности, в способах предотвращения кашля и передачи воздушно-капельным путем инфекционных микроорганизмов, а также в способах снижения распространения инфекционных микроорганизмов в организме хозяина.
Применение NACE-соединений длительного действия на лице и других поверхностях
В предпочтительном применении одно или более NACE-соединений длительного действия наносятся местно для терапевтического облегчения раздражения, зуда и/или боли в воспаленной коже и/или воспаленных тканях ротовой полости и/или верхних дыхательных путей.
Другие предполагаемые применения включают длительное освежение кожи лица, а также придание бодрости и активности.
Рассматриваемые способы нетерапевтического применения включают применение в качестве компонентов пищевых продуктов (например, в составе жевательных резинок, ополаскивателей полости рта, противогингивитных продуктов, зубных паст), косметики, губных помад, ароматизаторов, табачных добавок, кондитерских изделий или средств гигиены.
Под термином «местно» подразумевается нанесение на поверхности тела, контактирующие с воздухом, к которым относится кожа, поверхность глаз, губы, верхние (нос) и нижние дыхательные пути, а также вход и выход желудочно-кишечного тракта, т.е. ротовая полость и прямая кишка. Особенно предпочтительными областями для нанесения являются поверхностные ткани лица и головы, иннервированные тройничным нервом, к которым относятся кожа, волосистая часть кожи головы и выстилки глазницы, губ, носа и рта. Другой предпочтительной областью являются нервные окончания языкоглоточного нерва в носоглотке и ротоглотке.
Под термином «пероральный прием» подразумевается доставка активного компонента в виде твердого, жидкого вещества или аэрозоля, в ротовую полость, предпочтительно в составе средства доставки.
Фармацевтический состав для местных применений NACE-соединения длительного действия предпочтительно составлен таким образом, чтобы он обладал быстрым наступлением действия и медленным прекращением действия.
Предпочтительно соединение не вызывает жжения или раздражения при нанесении на лицо вблизи глаз и дает больше освежающей прохлады, чем холода.
Некоторые из вариантов применения могут быть дополнительно классифицированы как:
Терапевтическое: NACE-соединение длительного действия может, например, использоваться в качестве местного анальгетика при нанесении на воспаленную кожу или как противозудный препарат. Оно также может приниматься перорально в качестве противокашлевого или противораздражительного препарата для лечения астмы.
Противораздражительное: NACE-соединение длительного действия может входить в состав продукта для ухода за кожей, содержащего раздражающие соединения, такие как ретиноиды или α-, или ω- жирные кислоты.
Возбуждающее: В случае нормальных, здоровых людей NACE-соединения длительного действия могут применяться для обеспечения свежести и бодрости, для сопротивления усталости и реабилитации после теплового удара, при раздражении в области носа и глаз и затруднениях дыхания. Благодаря наличию освежающих свойств, они могут применяться для усиления внимания и бдительности. Они могут быть полезны для спортсменов, тренирующихся в условиях повышенной температуры окружающей среды, например, бейсболистов в Аризоне во время весенних тренировок или футболистов в Испании или Южной Америке.
Очищающее: NACE-соединение продолжительного действия может быть включено в состав салфетки для снятия макияжа, особенно туши с области вокруг глаз.
Пища и продукты личной гигиены: для придания ощущения свежести NACE-соединение длительного действия может быть включено в состав пищевых продуктов (например, жевательных резинок, зубных паст), косметики, губных помад, ароматизаторов, кондитерских изделий, табака, напитков или средств гигиены.
Предполагаются терапевтические применения одного или более NACE-соединений длительного действия в виде салфетки, лосьона, крема, мази или пероральных составов или ингаляций, включающие возможность применения:
(а) для облегчения раздражения, зуда и/или боли, вызванных различными формами дерматита (атопического, контактного и раздражающего),
(б) при болях обгоревшей, травмированной или раздраженной кожи (например, после лазерных операций), а также при болях, связанных с хирургической обработкой раны,
(в) при зуде и дискомфорте, связанных с инфекциями кожи, укусами насекомых, солнечными ожогами, фотодинамическим лечением кожи (например, актинического кератоза, базальной клеточной карциномы),
(г) при зуде из-за ксероза,
(д) при воспалении слизистых оболочек и стоматите, например, при язве или химиотерапии опухолей, при воспалении губ или зуде на губах при простом герпесе и гингивите,
(е) при анальном зуде, геморроидальном дискомфорте, боли при трещинах заднего прохода, боли или зуде при свище прямой кишки, боли при иссечении геморроидальных узлов, воспалении промежности, воспалении кожи аногениталий и дискомфорте из-за различных местных причин, таких как недержание, опрелости, воспаление промежности,
(ж) при зуде и боли женских половых органов (например, при кандидозе или зуде и боли неизвестного происхождения, таких как вульварный вестибулит или вульводиния), при диспареунии, аногенитальных инфекциях, включая бородавки и заболевания, передающиеся половым путем, вирусные инфекции кожи (главным образом в случае пациентов с ослабленным иммунитетом),
(з) при ноздревом и назальном дискомфорте или дискомфорте верхних дыхательных путей при затруднении дыхания, например, при рините, астме, бронхите, эмфиземе и хронических обструктивных заболеваниях легких, одышке, синдроме ночного апноэ и храпе, и
(и) при конъюнктивите, раздражении глазной поверхности, боли при роговичных царапинах и болях, связанных с хирургией.
Поскольку сенсорные процессы также оказывают значительное влияние в полых внутренних органах, NACE-соединения длительного действия могут доставляться перорально, или ингаляционно, или в составе капсул для системной или местной доставки в желудочно-кишечный тракт, мочевой пузырь и дыхательные пути. В случае желудочно-кишечного тракта NACE-соединение длительного действия может использоваться для облегчения изжоги, желудочных болей и дискомфорта вследствие раздражения кишок и воспалительных кишечных заболеваний. Предпочтительным способом доставки в нижний отдел желудочно-кишеченого тракта могут быть капсулы, покрытые энтеросолюбильной оболочкой. Альтернативно, NACE-соединение длительного действия, такое как аналог Sar Et-эфира, существующий в виде масла при температуре тела, может быть доставлен к поверхности пищеварительного тракта при помощи устройства контролируемого высвобождения, такого как осмотический мини-насос. Пероральный фармацевтический состав с NACE-соединением длительного действия может применяться для устранения дискомфорта в мочевом пузыре при интерстициальном цистите и для облегчения симптомов сверхактивного пузыря. NACE-соединение длительного действия, вдыхаемое в верхние дыхательные пути или доставляемое в составе аэрозоля или спрея, может имитировать (-)-ментол и облегчать застойные явления, расслаблять гладкую мускулатуру бронхов и симптоматически облегчать ощущения удушья при одышке.
Применение NACE-соединений длительного действия в антивовозрастных аппликациях
С возрастом люди испытывают потребность в терапевтических процедурах, которые позволили бы им справиться со старением кожи. С возрастом появляются морщины, изменяются цвет, развитие и текстура кожи. При таких состояниях кожи различные карбоновые кислоты, например, гидроксикислоты и ретиноивая кислота, применяются местно. Эти агенты действуют за счет отшелушивания верхних слоев кожи. Другим методом омоложения стареющей кожи является приложение механической, химической, фотодинамической или лазерной (температурной) энергии. Такое очищение поверхности кожи приводит к кожным ранам и ассоциированному кожному дискомфорту. NACE-соединения длительного действия могут применяться для облегчения дискомфорта при повреждении кожи из-за антивозрастных процедур и терапии.
С возрастом кожа утрачивает способность удерживать достаточное количество влаги. Это состояние, известное как ксероз пожилого возраста, проявляется как зудящая, сухая и потрескавшаяся кожа с отторжением и шелушением. В некоторых случаях ксероз похож на потрескавшийся фарфор. Кожа трескается из-за потери воды и, если глубже, разрушения капилляров и по причине кровоточивости. Зуд приводит к царапинам и шершавости, состояниям, которые обостряют патологические процессы и вызывают кожное состояние, называемое лихенификацией. Фактором, вызывающим ксероз, является холодная сухая погода, например, зимой или при кондиционировании воздуха. При исследовании, проведенном в частных лечебницах, ксероз и экзема были диагностированы в 29% и 37% случаев пациентов, соответственно. Терапия включает частое нанесение увлажняющих средств и стероидных мазей, но в качестве вспомогательного средства для облегчения дискомфорта кожи возможно использование NACE-составов длительного действия, доставляемых в составе мазей. Таким образом можно лечить схожие нарушения кожи, наблюдаемые при простом ихтиозе и псориазе.
Применение NACE-соединений длительного действия при кашле, раздражении и обструкции верхних дыхательных путей
Ощущение стимулов, инициирующих кашель, и физический акт кашля представляют ответ организма на раздражение и обструкцию верхних дыхательных путей. Причины раздражения и обструкции верхних дыхательных путей многофакторны и в случае острого кашля включают бактериальные или вирусные инфекции верхних дыхательных путей, носоглоточные выделения, аллергии, воспаление дыхательных путей загрязнителями воздуха, фарингит, ларингит, и, в случае хронического кашля, такие состояния как астма, хроническое обструктивное заболевания легких, желудочно-пищеводный рефлюкс, рак легких, пневмония, ночное апноэ, храп, отек легких, застойная сердечная недостаточность и одышка. Установлено, что NACE-соединения регулируют и устраняют сигналы раздражения и обструкции верхних дыхательных путей и, таким образом, уменьшают ощущения стимулов, вызывающих дискомфорт в горле, например, при фарингите (боль в горле) и ларингите (хрипота и потеря голоса). Таким образом притупляется желание кашлять и снижается частота кашля. Вместе с тем, это не влияет на ощущение обструкции дыхательных путей, и для ее устранения может быть вызван намеренный кашель.
Описание действий NACE-соединения длительного действия при кашле может быть классифицировано как "противодействуещее кашлю", а не "подавляющее кашель", потому что способность пациента кашлять не подавляется. Вместо этого NACE-соединение снимает ощущение раздражения, которое инициирует непроизвольный кашель. Действия NACE-соединения качественно более мощные, проникающие, освежающие и охлаждающие, чем ментоловых драже, содержащих 10 мг (-)-ментола - максимальное содержание для обычных препаратов, отпускаемых без рецепта. Наиболее вероятной областью действия NACE-соединения являются сенсорные нервные окончания языкоглоточного нерва в ротоглотке. Затем афферентные импульсы, поступающие к стволу головного мозга, регулируют или отменяют раздражающие импульсы кашля, поступающие от афферентов гортанной ветви блуждающего нерва. Итоговый эффект заключается в том, что кашлевые импульсы больше не воспринимаются как раздражение и не вызывают кашлевой рефлекс. Другими возможными механизмами действия NACE-соединений на верхние дыхательные пути является прямое расслабление гладкой мускулатуры бронхов и/или снижение гиперреактивности дыхательных путей или повышенной реакции на медиаторы воспаления.
Когда NACE-соединение длительного действия применяется при астме или хронических обструктивных заболеваниях легких, оно может быть введено в сочетании с агонистом β-адренорецептора, например, формотеролом, или противовоспалительным глюкокортикостероидом, например, бетаметазоном, или антагонистом мускаринового рецептора, например, ипратропиумом или тиотропиумом.
Применение NACE-соединений длительного действия для ограничения передачи вируса в условиях эпидемии гриппа
Способы контролирования эпидемии гриппа ограничены такими стратегиями, как вакцины, изоляция инфицированных лиц (карантин) и применение ингибиторов нейраминидазы. Вирусы передаются от зараженного хозяина при отхаркивании крупных частиц, капель, а также материалов, размеры которых позволяют их вдохнуть. Чихание не является характерным симптомом гриппа, однако при гриппе часто бывает кашель. Боль в горле и кашель часто начинаются через 3 дня после инфицирования, и кашель может продолжаться на протяжении 3 недель.
На количественной модели оценки риска инфицирования вдыхаемыми патогенами Nicas et al. (J. Occupational and Environmental Hygiene 2:143-154) показали, что возможность заражения патогенами, передаваемыми по воздуху, напрямую коррелирует с частотой кашля. Установлено, что один человек, находящийся в замкнутом пространстве в течение 4.5 часов, может заразить гриппом 72% окружающих (М.В.Gregg. The epidemiology of influenza in humans, Ann. N.Y.Acad. Sciences, 353:45-53, 1980). Этот нездоровый человек, по описанию, имел «сухой, металлический кашель».
Применение сильнодействующих NACE-соединений в качестве препаратов для подавления кашля, чтобы снизить рассеивание вируса и передачу эпидемии гриппа, является новой идеей. Это может быть особенно полезно для защиты медицинских работников, лечащих инфицированных пациентов. Подавление кашля может рассматриваться как общий метод ограничения вирусных инфекций, которые могут наблюдаться, например, в школах, больницах или других людных местах. Этот способ ограничения передачи и распространения инфекции также может применяться по отношению к патогенным респираторным вирусам, например респираторно-синцитиальному вирусу, риновирусу и коронавирусам.
Применение NACE-соединений длительного действия для терапии, направленной на отказ от курения
Торговые марки ментолсодержащих сигарет составляют порядка 25% от общего количества продаваемых в США сигарет. В некоторых странах, например, на Филиппинах, эта величина может достигать 60%. На территории США 69% афро-американцев и 22% белокожих курят ментолсодержащие сигареты. Этническое различие в предпочтении ментола приписывается тщательно продуманному сбыту сигарет субпопуляциям с идеей, что ментолсодержащие сигареты: (а) здоровые и целебные, (б) прохладные, очищающие, оживляющие, свежие и освежающие, (в) ассоциируются с молодостью, глупостью и весельем, и (г) этнически особенные.
Одна из задач фармацевтических способов терапии при отказе от курения - доставить ощущения, вызываемые сигаретой, неингаляционным путем, чтобы, таким образом, избежать токсических эффектов смолы и монооксида углерода, содержащихся в сигаретном дыме. Соединения, описанные в настоящем изобретении, могут заменять ощущения ментола ментолсодержащих сигарет путем создания длительного ощущения свежести в ротовой полости и верхних дыхательных путях. Кроме того, соединения данного изобретения могут быть объединены с никотином, лобелином, или другими агонистами никотинового рецептора с образованием продукта, призванного снизить жесткий вкус никотина и, в то же время, имитировать эффекты охлаждения и основного стимуляционного эффекта ментолсодержащей сигареты. Способами доставки могут быть таблетка, жевательная резинка, спрей, аэрозоль, сироп, жидкость, ополаскиватель для рта, пленка или леденец, созданные как для охлаждения слизистых рта и ротоглотки, так и всасывания никотина во рту.
Применение NACE-соединений длительного действия при тошноте, затрудненном глотании и чувстве дискомфорта
К настоящему моменту известно, что некоторые приправы со специфическими вкусами могут подавлять приступы тошноты, затрудненное глотание, булимию и недомогания при различных заболеваниях. Например, напитки или леденцы со вкусом имбиря в некоторых случаях могут противостоять тошноте при морской болезни. NACE-соединения также могут применяться в этих случаях и для подавления аппетита.
Применение NACE-соединений длительного действия при тепловой нагрузке и повышенной температуре тела
Тепловое напряжение определяется как любая комбинация работы, воздушного потока, влажности, температуры воздуха, теплового излучения или внутренних условий организма, которые приводят к такому состоянию, что организм напрягается, чтобы приспособиться к температуре. Когда вырабатывание тепла преобладает над его отводом, происходит повышение температуры тела, при этом температура во рту или в прямой кишке и в ушах повышается выше 37.8°С и 38.3°С, соответственно. Когда напряжение превышает способность организма адаптироваться к температуре, тепловое напряжение может снижать работоспособность, моральное состояние, умственную активность, повысить риск аварий и привести к заболеваниям, связанным с перегревом. Установлено, что пероральные дозы NACE-соединений, как правило, превышающие 5 мг, будут давать ощущения прохлады в верхнем отделе грудной клетки. Эти эффекты могут быть вызваны температурными сенсорами в верхнем отделе пищеварительного тракта. Таким образом, доставка NACE-соединений в организм и к терморецепторам для охлаждения может рассматриваться как способ преодоления и облегчения затруднений при повышенной температуре тела и тепловом напряжении.
Доставка к объекту и преимущества эфиров N-алкилкарбониламинокислот
В местных и пероральных фармацевтических составах NACE-соединение продолжительного действия может быть комбинировано с основой, которая может быть инертной или содержать другие активные компоненты.
К подходящим составам, например, относятся такие композиции, как жидкости, аэрозоли, порошки, пасты, лосьоны, линименты, кремы и мази, и косметические средства. В качестве подходящих могут использоваться разнообразные основы в зависимости от конкретного активного компонента, например, твердые, жидкие основы, эмульсии, пены и гели. К типичным основам относятся масла и жиры, например, жидкие нефтепродукты, многоатомные спирты, стеараты кальция или магния, эфиры жирных кислот, высшие спирты и силиконовые масла; тонко измельченные твердые вещества, например, крахмал или тальк; низкокипящие углеводороды; камеди и природные или синтетические смолы.
К подходящим составам для ротовой полости и горла, например, относятся жидкости, порошки, таблетки, пленки или пасты. Таблетки (которые также называют пастилками от кашля, пастилками или лепешками) являются лекарственной формой, применяемой для лечения тканей ротовой полости и горла. Типичная таблетка содержит по существу инертную основу, носитель или разбавитель. Лекарственный препарат распределяется в этом носителе. Таблетка растворяется в ротовой полости, высвобождая лекарственный препарат, чтобы он мог вступать в контакт с тканями рта и глотки. Типичные разбавитель, носитель или основа могут обозначаться термином «многоатомный спирт», который может быть истолкован как следующие соединения: ксилитол, маннитол, сорбит, мальтитол, изомальтитол, мальтотриитол, лактитол и β-связанный глюкопиранозидо-сорбитол. Для скрытия любых вкусов могут быть добавлены вкусовые вещества, такие как заменители сахара, аспартам, сукралоза или алитам. Смесь гранулируется в равномерно распределенную смесь, в которую могут добавляться диспергаторы, антислеживающие и опудривающие вещества; затем смесь прессуют в таблетки для перорального приема. Альтернативно, активный компонент может входить в состав жевательной резинки. Эти способы знакомы специалистам в данной области техники и описаны, например, в патенте US No. 5,322,694 (David Sixsmith, Pharmaceutical Lozenges) и патенте US No. 5,846,557 (Eisenstadt et al. Chewing gum containing cough suppressing agent).
Продолжительность действия активного препарата может быть дополнительно увеличена и ограничена областью его действия (например, ротоглоткой) за счет введения мукоадгезивного или биоадгезивного агента. К ним, например, относятся мукоадгезивы или биоадгезивы, описанные в патенте US No. 6,638,521 (D.J.Dobrozsi: Oral liquid mucoadhesive compositions) и патенте US No. 6,562,363 (J.Mantelle et al., Bioadhesive compositions and methods for topical administration of active agents). К типичным адгезивным молекулам относятся полимеры сахаров, спиртов, винилпирролидона, целлюлозы и т.п. Растворение твердых активных компонентов в ротовой полости иногда может быть осложнено разжевыванием или проглатыванием таблетки, или уровнем слюноотделения, поэтому жидкий состав для доставки может быть предпочтительным. NACE-соединения легко растворимы (иногда после нагревания) в водных растворах, содержащих многоатомные спирты, циклодекстрины, сахара и т.п. К этим жидкостям после стерилизующей фильтрации могут быть добавлены консерванты, вкусовые вещества, растворители, после чего жидкости разливают в упаковочную тару коллекторного типа (например, пластиковая упаковка с капельницей в крышке) или в коммерчески доступную упаковку для однократной дозы. Например, Unicep Corporation в Sandpoint, Idaho, USA, выполняет упаковку однократных доз объемом от 0.3 до 0.5 мл по заказу. Идеальным вариантом однократной дозы для этих объемов доставки было бы от 2 до 20 мг/мл NACE-соединения. Альтернативно, NACE-соединение может быть доставлено с распылителем, опрыскивателем для рта или ручным насосом, как у бронхоингалятора, который хорошо известен специалистам в определенной области техники.
На практике NACE-соединения длительного действия могут наноситься на кожу с помощью салфетки, которая имеет строение, подходящее для доставки NACE-соединения на кожу. Таким образом, для контакта с салфеткой желаемое NACE-соединение суспендируют, растворяют и/или диспергируют. Подходящие салфетки представляют собой подушечки из тканого или нетканого материала, обычно в диспенсере. Протирание кожи салфеткой или подушечкой обеспечивает доставку к коже дерматологически активного компонента(ов), что означает, что кожа в значительной степени пропитана лекарственным средством. На салфетку также могут быть нанесены другие лекарства, лечебно-косметические средства, растительные лекарственные средства, препараты традиционной медицины и активные косметические компоненты, подходящие для местного применения на людях.
Считается, что NACE-соединение длительного действия может входить в состав салфетки для лечения стареющей кожи: для лечения дискомфортов от угревой сыпи, солнечного ожога, повышенной температуры тела, гипертермии, грибковых инфекций, дрожжевых инфекций, розовых угрей, фотоповреждений кожи; для снижения дискомфортов, связанных с лечением гиперпигментации кожи, экземы, аллергического или контактного дерматита, себорейного дерматита, воспаления слизистой оболочки, эритемы или псориаза; и для объединения с другими дерматологическими агентами, такими как карбоновые кислоты, антибиотики, кератолитические агенты или их комбинация. Для достижения пролонгированного ощущения совершенной прохлады, NACE-соединение длительного действия может быть объединено с ицилином, охлаждающим агентом, действующим в области, отличной от области действия ментола. Предпочтительно, составы готовят с синтетическими соединениями, которые по стандартным аналитическим тестам гомогенности показывают не менее 95-99% чистоты.
Способность NACE-соединение длительного действия обеспечивать охлаждающее и освежающее действие салфетки без ощущения жжения или раздражения (особенно в области глаз) является достижением в современной технологии охлаждающих агентов. Известные к настоящему моменту салфетки часто содержат SD спирт (особым образом денатурированный спирт, как правило, этанол, изопропиловый спирт или метанол), который является растворителем или охлаждающим агентом. Спирт создает ощущение охлаждения при удалении тепла при испарении. Недостаток использования низших спиртов в таких составах состоит в том, что спирт иссушает ткани и вызывает раздражение. Когда такая салфетка применяется вблизи глазного яблока, пары спирта раздражают поверхность глаза. Подобным образом, ментол, камфара, эвкалиптол и другие компоненты салфеток, добавляемые для придания аромата и охлаждения, также раздражают кожу и глаза.
В одном из вариантов реализации NACE-соединение длительного действия доставляется с помощью салфетки, которая, например, при применении на лице будет главным образом обладать преимуществом в противодействии усталости и повышать бодрость и внимание; например, чтобы бороться с усталостью от длительного вождения автомобиля или работы в условиях повышенной температуры окружающей среды.
Краткое изложение результатов испытаний биологической активности
Основные результаты экспериментов, проведенных на коже, кратко изложены в Таблице 1. Полезные свойства NACE-соединений длительного действия имеют большую продолжительность действия при отсутствии значительного раздражения глаз.
Таблица 1
Итоговое сравнение уникальных свойств NACE-соединений продолжительного действия с другими соединениями
Класс химического соединения
Охлаждение на языке
Охлаждение на коже лица
Проба "совершенная" прохлада
Раздражительность глаз
Действие >1 часа при 40 мМ
NACE-соединения продолжительно го действия
да
да
да
нет
да
не-NACE-карбоксамиды
да
варьируется
нет
да
нет
(-)-ментол
да
да
нет
да
нет
SD спирт
нет
да
да
да
нет
Химический синтез
Синтез эфиров N-алкилкарбониламинокислот
Синтез NACE-соединений может быть осуществлен с помощью реакции свободного амина с хлоридом подходящей кислоты, как правило, в присутствии подходящего акцептора хлороводорода, которым может быть избыток свободного амина или другого основания, например, триэтиламина.
Реакция обычно проходит в подходящем органическом растворителе, но в зависимости от реакционной способности хлорида кислоты также может быть проведена в системе вода/органический растворитель; в последнем случае подходящим основанием является бикарбонат натрия.
Синтез начинается с реакции карбонилхлорида с соответствующим производным эфира аминокислоты. Хлорид кислоты, или карбонилхлорид, может быть получен многими способами, известными в этой области техники. В качестве примера (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексил-карбонилхлорид получают из (-)-ментола следующим образом: сначала проводят реакцию с хлоридом цинка в соляной кислоте с образованием 2-изопропил-5-метилциклогексил-хлорида; затем получают реактив Гриньяра и карбоксилируют с образованием 2-изопропил-5-метилциклогексил-карбоновой кислоты; и заключительная реакция с тионилхлоридом дает карбонилхлорид.
Во избежание затруднений при очистке NACE-соединения целесообразно, чтобы применяемый в получении хлорида кислоты тионилхлорид был предварительно дважды перегнан. Кроме того, в зависимости от реакционной способности NACE-соединения, может быть целесообразным проведение реакции при небольшом избытке хлорида кислоты или при повышенной температуре с тем, чтобы в конечном продукте не оставались следовые количества свободного амина.
Такие способы регулирования хода реакции для облегчения превращения и/или во избежание образования определенных примесей хорошо известны специалистам в этой области техники.
Из коммерческих источников, таких как Sigma-Aldrich Corp., St.Louis, МО, USA, могут быть получены многие эфиры замещенных аминокислот. Например, этиловый эфир саркозина, этиловый эфир β-аланина, R- или S-амино-бутиролактон и метиловый эфир L- или D-аланина представлены в каталоге Aldrich за 2003-2004 гг. Предшественник, этиловый эфир D-аланина, имеется в наличии в Indofine Chemicals, Co., Hillsborough, NJ. Хлорид кислоты реагирует с подходящим эфиром аминокислоты с образованием NACE-соединения.
Синтез 2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил-L-Hsl (также известного как (S)-(2-оксо-тетрагидрофуран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-6-метил-циклогексилкарбоновой кислоты):
Гидрохлорид (S)-α-амино-γ-бутиролактона, полученный от Aldrich Chemical Co., в количестве 500 мг растворили в 18 мл диэтилового эфира и 1.5 мл бидистилированной воды. Добавили каталитическое количество диаминопиримидина. Затем прикапали 0.68 мл п-ментоилхлорида и добавили 1.02 мл триэтиламина. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение ночи. Выпавший осадок растворили в этилацетате, промыли бидистилированной водой и осушили над сульфатом натрия. Органическую фазу упарили под вакуумом с образованием конечного продукта, который кристаллизовался при комнатной температуре. Предполагаемую молекулярную массу подтвердили методом масс-спектрометрии, а спектр поглощения методом ядерного магнитного резонанса.
Синтез метилового эфира 2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил-D-Ala (также известного как метиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты):
Гидрохлорид метилового эфира D-Ala, полученный от Aldrich Chemical Co., в количестве 1.0 г растворили в 28 мл диэтилового эфира и 1 мл бидистилированной воды и охладили до 0°С. Добавили каталитическое количество диаминопиримидина. Затем прикапали 1.62 мл п-ментоилхлорида и добавили 2 мл триэтиламина. После перемешивания реакционной смеси при комнатной температуре в течение ночи образовались комки белого осадка. Осадок растворили в этилацетате, промыли бидистилированной водой и осушили над сульфатом натрия. Органическую фазу упарили под вакуумом с образованием 2 г конечного продукта, который кристаллизовался при комнатной температуре. Ожидаемую молекулярную массу подтвердили методом масс-спектрометрии, а спектр поглощения - методом ядерного магнитного резонанса.
Синтез этилового эфира 2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил-D-Ala (также известного как этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты):
3
3
2
4
2
Гидрохлорид этилового эфира D-Ala был получен по заказу от Indofine Chemical Со. К перемешиваемой суспензии HCl·H-D-Ala-OEt (11.6 г; 71.6 ммоль) в 100 мл сухого EtOAc добавили 21.14 мл (143.2 ммоль) EtN и охладили реакционную смесь до 0°С. Затем добавили 13.2 г (65.14 ммоль) п-ментоилхлорида и перемешивали раствор в течение 1 часа при 0°С и дополнительные 2 часа при комнатной температуре. Реакционную смесь разбавили этилацетатом до 300 мл, промыли 1 н. HCl, 5% NaHCO, и водой, после чего осушили (NaSO). Растворитель удалили, и остаток кристаллизовали из смеси EtO - гексан. Чистота полученного продукта, установленная методом ВЭЖХ, составила около 93%. Для дополнительной очистки продукт растворили в 100 мл изопропилового спирта и добавили 100 мл дистиллированной воды, выпарили изопропиловый спирт, отфильтровали и высушили под вакуумом осадок. Чистота конечного продукта, установленная методом ВЭЖХ, составила более 96%. Выход составил 14.2 г (76%). Температура плавления 99-103°С.
Порядок проведения испытаний биологической активности
NACE-соединения длительного действия чаще всего при комнатной температуре представляют собой кристаллические твердые вещества, за исключением производного Sar Et-эфира, которое при комнатной температуре представляет собой маслянистую жидкость.
Для испытания биологической активности на коже примерно 30 мг соединения перемешивали и растворяли в 3 г теплой жидкой мази Аквафор с образованием 40 мМ (~1% масс./об.) мази. Точное количество было подобрано таким образом, чтобы молярный эквивалент составил примерно от 35 до 40 мМ. От 40 до 70 мг охлажденной твердой мази помещали на кончик пластиковой палочки и наносили на кожу тестируемых субъектов над верхней губой, на подносовой желобок, вверх к носогубной складке и отмечали продолжительность ощущения охлаждения.
Интенсивность субъективных кожных ощущений оценивалась как 0, 1, 2 или 3, где: 0 - отсутствие изменений; 1 - слабое ощущение прохлады, холода или покалывания; 2 - отчетливый сигнал прохлады, холода или покалывания; и 3 - сильное охлаждение или холод. Интервалы регистрации ощущений составляли от 5 до 10 минут до получения двух нулевых значений подряд. Результаты (показанные на Фигурах 1 и 2) представляют усредненное значение из 4-6 независимых опытов для одного испытуемого. Данные представлены в виде точек графика при использовании SigmaPlot (Systat Software, Point Richmond CA); для анализа и статистической обработки полученных результатов применялась функция отрицательного экспоненциально взвешенного сглаживания.
Для тестов на раздражительность вблизи глаз мазь наносили на кожу вокруг глаз (верхнее и нижнее веки и на кожу вблизи бокового угла глазной впадины) и спрашивали испытуемого, есть ли ощущение раздражения или нет. Интенсивность глазных ощущений не оценивалась, но отмечалась, как «присутствует» или «отсутствует».
За наступление действия лекарства бралось время достижения 2 единиц интенсивности ощущения прохлады, а за прекращение действия - время, при котором интенсивность ощущения прохлады опускалась ниже 2, предварительно достигнув значений, превышающих 2 единицы. Продолжительность охлаждающего действия определяли как время прекращения действия минус время наступления действия. Неактивное соединение определяли как соединение, интенсивность охлаждающего действия которого не превышает 2 единиц после его нанесения. Качество ощущения отмечали, как чистая освежающая прохлада или как ощущение, сопровождаемое раздражением (жжение). Качество ощущения по интенсивности не оценивали.
Исследование 1
Было синтезировано и испытано большое число соединений, результаты испытаний представлены на Фигурах 1 и 2. Исследуемые соединения наносили по отдельности на кожу над верхней губой в дозе от 40 до 70 мг в 1% (масс./об.) мази.
Продолжительность охлаждающего действия некоторых известных агентов, например, (-)-ментола, WS-3 и WS-5 на Фигуре 1 составляет 0.3, 0.3 и 0.5 часа соответственно и является сравнительно недолгой по сравнению с NACE-соединениями, особенно по сравнению с аналогами D-Hsl, D-Ala-OMe и D-Ala-OEt, обеспечивающими 1.3, 1.9 и 2.4 часов охлаждения, соответственно.
На Фигуре 2 представлены особенности химической структуры, оказывающие влияние на продолжительность действия. Так, WS-12, эффективный при испытаниях на рецепторе TRP-M8, не оказывает длительного действия на коже. Наличие метильной группы при N-азоте Sar-OEt повышает активность. Подобным образом, лактонный цикл в D-Hsl, дополнительный атом углерода при α-атоме углерода и D-конфигурация D-Ala-OMe и D-Ala-OEt значительно повышают продолжительность действия.
В Таблице 2 и Таблице 3 представлены дополнительные данные. В Таблице 2 и Таблице 3 NACE-соединения длительного действия, обладающие освежающей прохладой без раздражения глаз или кожи обозначены (*). Аналоги D-Ala и Hsl представляются особенно полезными.
Таблица 2
<img file="00000021.tif" he="35" wi="106" img-content="undefined" img-format="tif" />
Соединения
R<sub>1</sub>
Y
R<sub>3</sub>
Продолжительность действияНачало-Конец (минуты)
Gly Ме-эфир (WS-31)
H
-CH<sub>2</sub>-
Me
5-25=20
Gly Et-эфир (WS-5) (*)
H
-CH<sub>2</sub>-
Et
4-37=33
Sar Et-эфир (*)
Me
-CH<sub>2</sub>-
Et
2-65=63
L-Ala Et-эфир
H
-СН(СН<sub>3</sub>)-
Et
8-52=44
L-Ala Me-эфир
H
-СН(СН<sub>3</sub>)-
Me
1-80=79
D-Ala Me-эфир (*)
H
-СН(СН<sub>3</sub>)-
Me
1-115=114
D-Ala Et-эфир (*)
H
-СН(СН<sub>3</sub>)-
Et
1-143=142
β-Ala Et-эфир
H
-СН<sub>2</sub>-СН<sub>2</sub>-
Et
3-90=87
Таблица 3
<img file="00000022.tif" he="36" wi="96" img-content="undefined" img-format="tif" />
Соединения
R<sub>1</sub>
n
Продолжительность действияНачало-Конец (минуты)
D-Hsl (*)
H
1
2-80*=78
L-Hsl (*)
H
1
2-87*=85
рацемический Hsl (*)
H
1
2-86*=84
(*) обозначает соединения, обладающие освежающей прохладой при отсутствии раздражения глаз или кожи после нанесения на кожу лица или область вокруг глаз; "совершенная прохлада".(Gly = глицин; Sar = саркозин; Ala = аланин; Hsl = гомосерин-лактон (или α-амино-бутиро-γ-лактон))
В Таблице 4 и Таблице 5 представлены примеры соединений, которые были неактивны в испытаниях на коже верхней губы при 40 мМ. (Ser = серин; Glu = глутаминовая кислота; Lys = лизин; Tyr = тирозин; Val = валин; Leu = лейцин.)
Таблица 4
<img file="00000023.tif" he="35" wi="106" img-content="undefined" img-format="tif" />
Соединения
R<sub>1</sub>
R<sub>2</sub>
R<sub>3</sub>
Продолжительность действия Начало-Конец (минуты)
Ser Et-эфир
-Н
-СН<sub>2</sub>-ОН
Et
неактивно
Glu(OMe) Ме-эфир
-Н
-(СН<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-С(=O)-ОМе
Me
неактивно
Lys(Z) t-Bu-эфир
-Н
-(CH<sub>2</sub>)<sub>4</sub>-NH-C(=O)-O-СН<sub>2</sub>-С<sub>6</sub>Н<sub>5</sub>
t-Bu
неактивно
Tyr Ме-эфир
-Н
-СН<sub>2</sub>-С<sub>6</sub>Н<sub>4</sub>-4'-ОН
Me
неактивно
L-Val Ме-эфир
-Н
-СН-(СН<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
Me
неактивно
D-Val Ме-эфир
-Н
-СН-(СН<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
Me
неактивно
Leu Ме-эфир
-Н
-(СН<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-СН-(СН<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
Me
неактивно
Таблица 5
Соединение
Структура
Продолжительность действияНачало-Конец (минуты)
Pro Me-эфир
<img file="00000024.tif" he="37" wi="50" img-content="undefined" img-format="tif" />
неактивно
короткое
В Таблице 6 представлены примеры соединений N-алкил- или арил-циклоалкил-карбоксамидов, которые давали  охлаждающее действие в испытаниях на коже верхней губы при концентрации 40 мМ.
Таблица 6
<img file="00000025.tif" he="35" wi="78" img-content="undefined" img-format="tif" />
Соединение
Q
Продолжительность действияНачало-Конец (минуты)
WS-3
этил -СН<sub>2</sub>СН<sub>3</sub>
5-23=18
WS-10
изопропил -СН(СН<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
6-25=19
WS-34
втор-бутил -СН(СН<sub>3</sub>)СН<sub>2</sub>СН<sub>3</sub>
инертно
WS-14
трет-бутил -С(СН<sub>3</sub>)<sub>3</sub>
15-23=8
WS-11
1',1'-диметил-2'-гидроксиэтил -С(СН<sub>3</sub>)<sub>2</sub>СН<sub>2</sub>OH
8-18=10
WS-12
4'-метоксифенил-С<sub>6</sub>Н<sub>5</sub>-4'-ОМе
13-38=25
CPS-309
2',4'-диметоксифенил -C<sub>5</sub>H<sub>4</sub>-2',4'-di-OMe
13-50=37
CPS-306
4'-этоксифенил -С<sub>6</sub>Н<sub>5</sub>-4'-OEt
инертно
CPS-310
4'-н-пропоксифенил -С<sub>6</sub>Н<sub>5</sub>-4'-n-OPr
инертно
CPS-308
4'-н-бутоксифенил -С<sub>6</sub>Н<sub>5</sub>-4'-n-OBu
инертно
Исследование 2
Физические свойства и пороговые величины охлаждения на языке для различных соединений
Для большого числа соединений были определены коэффициенты распределения октанол/вода (выраженные в единицах log P), которые представлены в Таблице 7 вместе с пороговой величиной охлаждения на языке при 40 мМ. Из этих данных следует, что между охлаждением на языке и продолжительностью охлаждения нет корреляции. Более длительная продолжительность действия не соотносится строго с величинами log P.
Вновь, D-Ala Ме-эфир и аналоги Hsl представляют особенный интерес вследствие отсутствия существенного раздражения кожи или глаз.
Исследование 3
Метиловый эфир 2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил-D-аланина растворили в теплом растворе 10% пропиленгликоля / 90% дистиллированной воды с образованием концентрации 0.1 или 0.5% (масс/об.) (1 или 5 мг/мл). От шести до семи миллилитров полученных растворов помещали на бумажную салфетку (Luncheon Napkins, Kirkland Signature brand from Costco, Inc.) с помощью пипетки. Салфетки были однослойными с размерами 30.4×29.5 см. Затем каждая салфетка была герметично упакована в пластиковый конверт (Foodsaver by Tilia). В двух независимых случаях эти салфетки были отправлены в Лос-Анджелес, Калифорния, США, где температура воздуха превышала 332°С (90°F), и применялись для вытирания лица во время игры в гольф. Были получены ощущения приятной прохлады, длившиеся около 10 минут для салфеток с концентрацией 0.1% и около 60 минут для салфеток с концентрацией 0.5%. Ни при одной из концентраций не отмечали раздражения глаз.
Исследование 4
1%-ый препарат метилового эфира 2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил-D-аланина в мази Аквафор был нанесен двусторонне на область глазницы четырех волонтеров. В течение одной минуты наблюдалось наступление охлаждения, которое продолжалось, в среднем, 30 минут. Раздражения глаз не отмечалось. Неожиданно, все четыре волонтера отметили повышение бдительности, способность фокусировать взгляд и видеть более четко. Эффект повышения бдительности длился около часа. Этот эксперимент был проведен повторно вечером спустя три дня на тех же волонтерах, чья деятельность связана с работой у монитора компьютера на протяжении целого дня. Вновь было отмечено, что нанесение мази на область вокруг глаз снимает усталость, усиливает зрительную активность и увеличивает объем внимания и фокус. Также отмечены ощущения свежести и улучшения настроения. Для сравнения, тесты в тех же условиях с другими карбоксамидами WS-3, WS-23, WS-11 и WS-14 показали, что они дают значительное раздражение кожи и глаз, не повышают прохладу кожи и не доставляют удовлетворительной свежести.
Исследование 5
Двадцатилетняя женщина проходила курс лечения угревого дерматита препаратом Тазорак (местный гель с тазаротеном). После применения этого препарата в течение нескольких дней она пожаловалась на красноту, зуд и неприятные ощущения жжения на коже в местах нанесения препарата. Затем на зоны раздражения нанесли 1.5%-ный препарат метилового эфира 2-изопропил-6-метил-циклогексилкарбонил-D-аланина в мази Аквафор. В течение 5 минут отмечалось наступление ощущений охлаждения, которые продолжались, в среднем, около 30 минут. Дискомфорт от раздраженной кожи уменьшался в течение пяти минут, и пациентка отмечала улучшение самочувствия.
Исследование 6
Показатели безопасности активных компонентов
Большинство предпочтительных соединений Формулы (1) могут рассматриваться как состоящие из трех компонентов: (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексил-карбонильная функция; D-аланин; и алкил-эфир.
Первый компонент входит в состав WS-3, охлаждающего агента, общепризнанного безопасным (GRAS) и разрешенным к применению в косметике, туалетных принадлежностях и кондитерских изделиях. WS-3 коммерчески выпускается Qaroma, Baytown, Texas, USA с чистотой 99.5+%, а также Millennium Specialty Chemicals с чистотой 99-100%. В Ассоцоации производителей ароматизаторов и экстрактов The Flavor and Extract Manufacturer Association (FEMA), для WS-3 код GRAS составляет 3455 и его показатель безопасности полностью документально зафиксирован.
14
Второй компонент, D-аланин, входит в состав синтетических заменителей сахара аспартама и алитама, следовательно, считается безопасным. D-аланин является компонентом клеточных стенок бактерий, но не найден в организме человека. D-аланин, меченый изотопом С, в ходе метаболизма у крыс превращается в диоксид углерода и воду.
Алкил-эфирная группа аминокислоты может быть гидролизована до спирта, который затем распадается на диоксид углерода и воду. Таким образом, алкил-эфиры не обладают потенциалом токсичности. Поэтому эти молекулы имеют хороший показатель безопасности.
Исследование 7
Сравнение D- и L-соединений
L-гомосерин-лактон, (S)-(2-оксо-тетрагидрофуран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексил-карбоновой кислоты (аналог соединений Формулы (2)), имеет некоторые сходства с семейством молекул N-ацилгомосерин-лактона, выделяемых грамотрицательными бактериями. Эти регуляторные молекулы межклеточной сигнальной системы реализуют один из нескольких механизмов, по которым бактерии взаимодействуют друг с другом. Несмотря на то, что структура аналога L-гомосерин-лактона для выполнения регуляторной функции не отвечает требованиям строгого соответствия, вероятно, его токсические свойства будут тщательно изучены для фармацевтического применения.
D-гомосерин-лактон не обладает активностью регуляторных молекул, однако исходные материалы для его получения, вероятно, дорогостоящие для производства конечного продукта в больших масштабах. Таким образом, соединение D-гомосерин-лактона, (R)-(2-оксо-тетрагидрофуран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метилциклогексил-карбоновой кислоты (аналог соединений Формулы (2)), может применяться в качестве ингибитора кашля, но оно более дорогостоящее, чем соединения Формулы (1).
Соединения Формулы (1) и (2) представляют собой при комнатной температуре кристаллические вещества белого цвета. Эти соединения исследовались как индивидуальные соединения или в смеси 1:1 с порошкообразным или гранулированным сахаром. Исследуемые соединения в количестве от 1 до 5 мг наносились на центральную точку дорсальной поверхности языка с помощью металлической лопатки или пластикового аппликатора. Добровольцу предписывали держать закрытым рот с исследуемым соединением на языке, позволять жидкостям во рту смешиваться с исследуемым соединением и продвигать его вглубь рта (в ротоглотку). Затем регистрировали наличие и продолжительность индивидуального восприятия во рту.
На здоровых людях исследовали эффекты соединений метилового и этилового эфира D-Ala, соответствующих Формуле (1) (метиловый или этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты)). Исследовали три дозы 1, 2 или 4 мг на одно нанесение и сравнили с такой же дозой аналога метилового или этилового эфира L-Ala (метиловый или этиловый эфир (S)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты)). В дозах 2 или 4 мг все соединения давали приятные и сильные ощущения прохлады на языке, распространяющиеся к задней стенке глотки и длящиеся около 30 минут и более. Наступление действия, как правило, происходило в течение 30 секунд нанесения.
D-аналоги были, несомненно, более активными, чем их L-эквивалент. При более высоких дозах также наблюдались ощущения охлаждения в груди, наиболее вероятно, вследствие активации рецепторов в пищеводе и распространения таких ощущений в грудную клетку. В условиях холодной окружающей среды это конкретное ощущение может вызывать отрицательную реакцию. Поэтому, может быть полезным смешивание активного компонента с адгезивной молекулой, чтобы локализовать действие лекарства во рту.
На основании анализа охлаждение - продолжительность ответа (площадь под кривой) D-аналоги были, по меньшей мере, в три раза более сильными и освежающими, чем L-аналоги. Ментол, исследованный в тех же условиях, главным образом оказывает действие в носоглотке и в меньшей степени в ротовой полости. Действие ментола было краткосрочным, порядка 8-12 минут. Все аналоги обладали слабогорьким вкусом, схожим со вкусом (-)-ментола.
D-, L-, и аналоги рацемического Hsl, соответствующие Формуле (2) ((R/S)-(2-оксо-тетрагидрофуран-3-ил)-амид (1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбоновой кислоты) были исследованы в дозе 2 мг. Эти соединения также давали сильное и пролонгированное охлаждение у задней стенки глотки. Эти соединения имели приятный и ароматный эфироподобный вкус.
В тех же условиях исследования WS-5 и аналог этилового эфира саркозина, не имеющие пространственной конфигурации D-Ala, также обладали охлаждающими свойствами, однако продолжительность действия составляла менее 10 минут, и наблюдалось некоторое сенсорное раздражение.
Исследование 8
Двое мужчин 60 лет, заядлые курильщики, потребляющие от 3 до 5 сигарет в день, часто страдали от приступов сухого и отрывистого кашля. Ночью наблюдались случаи бессонницы, характеризующиеся затрудненным дыханием, повышенным давлением в груди и глотке, и последующее пробуждение от ощущения удушья. В течение дня наблюдались частые и стойкие ощущения щекотания и раздражения у задней стенки глотки, вызывавшие кашель.
В 20 опытах, по 10 опытов на волонтера, два мг порошка этилового эфира D-Ala, соответствующего Формуле (1) (этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты), с чистотой 95%+, помещали на центральную точку дорсальной поверхности языка этих двух волонтеров. В течение 1 минуты после нанесения оба сообщили об облегчении желания кашлять. Отмечались ощущения сильной прохлады у задней стенки глотки, длившиеся около 30 минут. Применение таких же количеств порошкообразного сахара было неэффективным, но плацебо легко отличали от активного соединения по отсутствию ощущений прохлады.
После нанесения исследуемого соединения раздражение и зуд у задней стенки глотки (импульсы кашля) отсутствовали около 4-5 часов, и было отмечено, что волонтеры не кашляли на протяжении 6-8 часов. Неожиданно, после 4 применений одним волонтером и после 6 применений другим, с периодом 2 дня, было отмечено, что желание кашлять исчезло, по меньшей мере, на 5 дней, несмотря на продолжившееся курение сигар. Это навело на мысль, что исследуемое соединение может обладать механизмами подавления рецепторов кашля и постоянно увеличивающейся пороговой величиной для импульсов кашля. Этот терапевтический эффект наблюдали, когда испытуемое соединение прекращало вызывать ощущения охлаждения в ротоглотке.
Исследование 9
61-летняя женщина с приступами астмы в анамнезе на протяжении 31 года была волонтером при исследовании одного из соединений, соответствующих Формуле (1). У нее наблюдалась повышенная чувствительность к табачному дыму, пыли, пыльце, запахам, материалам со сниженным содержанием шерсти (пух/шерсть), средствам для уборки дома, домашним животным и внезапным изменениям температуры, что проявлялось резким кашлем, слизистыми выделениями, хрипом, приступами удушья и одышкой. В ходе исследования для наблюдаемых состояний она принимала следующие препараты: теофилин, Аллегра, Адваир, Интал и Сингуляр. В пяти опытах при активном кашле она помещала один или два мг порошка этилового эфира D-Ala, соответствующего Формуле (1) (этиловый эфир (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты), с чистотой 95%+, на центральную точку дорсальной поверхности языка. Она отмечала ощущения успокоения и прохлады во рту и глотке со слабым привкусом, схожим с эвкалиптовым маслом. Через 3-5 минут кашель прекращался и дыхание восстанавливалось. Она не чувствовала скопления слизи или других побочных эффектов. В трех опытах, когда соединение наносилось на ночь, она спала на протяжении всей ночи, не пробуждаясь от кашля. Ее муж заметил, что за 30 лет брака, это был первый случай, когда препарат оказался эффективным. Она отметила, что в присутствии химического соединения раздражительные импульсы кашля исчезают, однако она чувствует механическое скопление секретов в дыхательных путях и при необходимости может произвольно откашляться от этих выделений. Она продолжает принимать исследуемые соединения для регулирования астмы, сообщив об этом своему врачу и получив его согласие. Неожиданно приступы астматического кашля в любом проявлении не возвращались к ней на протяжении месяца. Этот эффект наводит на мысль, что один из патофизиологических признаков астмы, гиперчувствительность дыхательных путей, может быть преодолен путем такого лечения.
Исследование 10
74-летний мужчина страдал астмой взрослых на протяжении 20 лет. Инициаторами приступов были табачный дым, пыль и изменения температуры. Он принимал Форадил (формотерола фумарат) и Асманекс (мометазона фуроат) дважды в день для контролирования астмы и наблюдал за функцией легких с помощью переносного прибора для измерения пиковой объемной скорости выдоха. Ежедневно он наблюдал случаи как мокрого, так и сухого кашля. В 5 опытах, когда он чувствовал раздражение глотки и желание кашлять, применение от 1 до 3 мг этилового эфира (R)-2-[((1R,2S,5R)-2-изопропил-5-метил-циклогексилкарбонил)-амино]-пропионовой кислоты давало быстрое облегчение и было названо успокаивающим и убирающим «сдавленность» в груди. Показатель пиковой объемной скорости выдоха был улучшен с 320 л/мин до 370 л/мин. В 3 случаях, когда исследуемое соединение принимали во время приступов мокрого кашля, не наблюдалось значительного действия, и волонтер сообщал, что он откашлял принятое соединение. Индивидуальная реакция на NACE-соединение продолжительного действия была определенно благоприятной. Доброволец отметил, что лучшим временем для принятия NACE-соединения было после вдыхания кристаллического Форадила, потому что вдыхаемый препарат раздражал горло. Ментоловые таблетки были неэффективны в облегчении дискомфорта дыхательных путей, потому что они имели противораздражающее действие средней силы, а сахарный наполнитель таблеток перебивал аппетит.
Вышеизложенное описывает принципы, предпочтительные варианты реализации и способы действия настоящего изобретения. Тем не менее, настоящее изобретение не должно истолковываться как ограниченное только данными способами реализации. Напротив, вышеописанные варианты реализации должны рассматриваться в большей степени как пояснительные, нежели ограничивающие, и следует признать, что специалистами, сведущими в определенной области техники, могут быть внесены изменения в эти варианты реализации, не выходя за пределы настоящего изобретения.