применение ингибиторов натрий-водородного обмена для получения лекарственного средства для ингибирования обусловленных возрастом заболеваний

Формула изобретения

1. Применение ингибитора натрий-водородного обмена, выбранного из (4-изопропил-3-метансульфонил-бензоил)гуанидина, 2-метил-4-метан-сульфонил-5-метансульфонил-бензоил-гуанидина и их фармакологически приемлемых солей для получения лекарственного средства для ингибирования возникновения обусловленных возрастом заболеваний.

2. Применение ингибитора натрий-водородного обмена по п.1 для получения лекарственного средства для ингибирования возникновения обусловленных возрастом повреждений органов.

3. Применение ингибитора натрий-водородного обмена по пп.1 или 2 для получения лекарственного средства для продления жизни.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к применению ингибиторов клеточного натрий-водородного обмена в медицине и ветеринарии для ингибирования обусловленных возрастом нарушений функций и связанных с дисфункцией изменений органов тела и для предотвращения связанных с возрастом заболеваний и для продления жизни при сохранении улучшенного качества жизни.

Ингибиторы натрий-водородного обмена были охарактеризованы в последние годы в многочисленных предклинических исследованиях как вещества, которые при недостаточном кровоснабжении сердца способны эффективно защищать ткани сердца от гибели при угрозе острого начинающегося ишемического состояния. Защита тканей сердца при помощи ингибиторов натрий-водородного обмена включает в себя все проявления вызываемых недостаточным кровоснабжением повреждений, начиная с нарушений сердечного ритма - гиперконтрактуры сердечной мышцы и временной утраты функции - до отмирания ткани сердца и связанных с этим стойких повреждений.

Важный в острых ишемических состояниях механизм действия ингибиторов натрий-водородного обмена состоит в том, что они уменьшают усиленный поток ионов натрия, который возникает в ткани с острым недостаточным кровоснабжением посредством активирования натрий-водородного обмена, вследствие внутриклеточного подкисления. Благодаря этому ситуация перегрузки натрием ткани замедляется. Поскольку в ткани сердца транспорт ионов натрия и кальция связаны друг с другом, предотвращается тем самым опасная для жизни перегрузка клеток сердца кальцием.

Так же, как и для сердца, уже описана в цитируемых ниже патентных описаниях защита центральной нервной системы под влиянием ингибиторов натрий-водородного обмена, причем подобные активные вещества защищают центральную нервную систему аналогично защите сердца против острых ишемических состояний. Эти состояния вызываются острым недостаточным кровоснабжением и тем самым недостаточным снабжением питательными веществами, кислородом, минеральными веществами и т.д. Особенно выражены подобные ишемические повреждения центральной нервной системы при центральных инфарктах, таких как кровоизлияние в мозг (удар).

Таким образом, при нормальном здоровом кровоснабжении нельзя, естественно, ожидать наблюдения каких-либо защитных действий ингибиторов натрий-водородного обмена в отношении этих острых состояний, поскольку не возникает никаких остро начинающихся ишемических повреждений ткани сердца или центральной нервной системы.

Поэтому было неожиданным, что ингибиторы натрий-водородного обмена наряду с защитными эффектами в отношении острых ишемических состояний и последующих также острых нагрузочных реперфузионных состояний, имеют еще также терапевтически ценное воздействие в отношении заболеваний и нарушений всего организма млекопитающего, которые связаны с явлениями хронически протекающего процесса старения и наступают независимо от острых состояний недостаточного кровоснабжения и при нормальных, неишемических условиях. При этих патологических, запускаемых длительным периодом старения явлениях, таких как болезнь, истощение и смерть, которые могут стать доступными лечению ингибиторами натрий-водородного обмена, речь идет о заболеваниях и нарушениях, которые вызываются обусловленными возрастом изменениями жизненно необходимых органов и их функции и в стареющем организме приобретают возрастающее значение. На подобные обусловленные возрастом заболевания и нарушения органов и их функций воздействуют ингибиторы натрий-водородного обмена, такие как карипориды, посредством еще не выясненных по их механизму во всех деталях каскадов первично и вторично протекающих механизмов. Таким образом, продлевающее жизнь и защищающее от старения действие ингибиторов натрий-водородного обмена не могло ожидаться или предполагаться, совершенно независимо от того, что подобные ярко выраженные и сильные эффекты еще не были показаны ни с одним из известных в настоящее время классов биологически активных веществ. Правда, недавно сообщалось о продлевающем жизнь действии АСЕ-ингибиторов (ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента), в частности при лечении рамиприлом (Linz W, Jessen T, Becker RHA, Wiemer G. Long-term ACE inhibition doubles lifespan of hypertensive rats. Circulation. 1997; 96: 3164-3172). Однако это продлевающее жизнь действие относится только в отношении гипертензивных крыс или организмов, у которых вследствие их высокого кровяного давления ожидалась укороченная продолжительность жизни в сравнении с нормотензивными крысами или организмами (с нормальным кровяным давлением). Продлевающее жизнь действие АСЕ-ингибиторов относится также только к животным с высоким давлением и может в оптимальном случае достигать только продолжительности жизни организма с нормальным кровяным давлением. Поскольку действие АСЕ-ингибиторов по меньшей мере до существенной степени обусловлено их понижающим кровяное давление действием на индивидуумов с высоким давлением, отсутствие продлевающего жизнь действия АСЕ-ингибиторов на индивидуумов с нормальным кровяным давлением не было, следовательно, неожиданным.

Не удалось также наблюдать в случае АСЕ-ингибиторов никакого сравнимого по масштабу ингибирующего действия на обусловленные возрастом повреждения органов или индуцируемое процессом старения возникновение рака.

Заболеваниями, которые связаны с обусловленной возрастом нарушением функции, являются, например, недостаточные ответная реакция и способность кровеносных сосудов реагировать на реакции сокращения и релаксации. Это обусловленное возрастом снижение способности сосудов реагировать на сжимающие и релактирующие раздражения, которые являются эссенциальным процессом системы сердечного кровообращения и тем самым жизни и здоровья, может значительно повышаться или снижаться ингибиторами натрий-водородного обмена. Одной из важных функций и мерой для поддержания способности сосудов реагировать является блокада или замедление обусловленной возрастом прогрессирующей эндотелиальной дисфункции, которая может быть очень существенно повышена ингибиторами натрий-водородного обмена.

Примером следующего признака, характеризующего процесс старения, является снижение сократимости сердца и снижение адаптации сердца к запрашиваемой насосной мощности сердца. Эта уменьшенная функциональная способность сердца, как следствие процессов старения, связана во многих случаях с дисфункцией сердца, которая обусловлена, среди прочего, включением соединительной ткани в ткань сердца. Это включение соединительной ткани отличается увеличением веса сердца, увеличением сердца и ограниченной функцией сердца. Удивительно, что подобное изменение такого органа, как сердце, может быть почти полностью блокировано.

В то время как известные из уровня техники патенты и заявки предлагали лечение различных, уже начавшихся форм раковых заболеваний, исключительно неожиданным было, что не только уже начавшееся раковое заболевание может быть излечено ингибированием пролиферации, но что обусловленная возрастом частота возникновения раковых заболеваний может быть предотвращена и очень существенно замедлена ингибиторами натрий-водородного обмена. Особенно достоин внимания тот факт, что возникающие в связи со старением заболевания всех органов, а не только определенные формы рака, обнаруживаются как подавленные или существенно замедленные.

Установлено не только превышающее статистическую нормальную величину значительное, смещенное по времени замедление наступления обусловленных возрастом заболеваний всех исследованных органов, в том числе сердца, сосудов, печени и т.д., а также очень существенная задержка старческих раковых заболеваний. Кроме того, происходит также неожиданно продление жизни в масштабе, которое до сих пор не могло быть достигнуто лекарственными средствами никакой другой группы или какими-либо природными веществами.

Согласно изобретению для ингибирования возникновения обусловленных возрастом заболеваний предлагается применять ингибитор натрий-водородного обмена, выбранный из (4-изопропил-3-метансульфонил-бензоил)гуанидина, 2-метил-4-метан-сульфонил-5-метансульфонил-бензоил-гуанидина и их фармакологически приемлемых солей, особенно метансульфоновой кислоты.

Наиболее предпочтительно (4-изопропил-3-метансульфонил-бензоил)гуанидин, или 2-метил-4-метан-сульфонил-5-метансульфонил-бензоил-гуанидин, а также их фармакологически приемлемые соли применяются для получения лекарственного средства для ингибирования возникновения обусловленных возрастом повреждений органов.

Согласно изобретению ингибиторы натрий-водородного обмена, выбранные из (4-изопропил-3-метансульфонил-бензоил)гуанидина, 2-метил-4-метан-сульфонил-5-метансульфонил-бензоил-гуанидина и их фармакологически приемлемых солей, особенно солей метансульфоновой кислоты, применяются также для получения лекарственного средства для продления жизни.

Такое своеобразное действие ингибиторов натрий-водородного обмена позволяет наряду с применением отдельного ингибитора комбинировать такие ингибиторы с другими геронтологически применяемыми мероприятиями, веществами и природными веществами, в основе которых лежит другой механизм действия. Подобные применяемые в геронтологической терапии классы активных веществ включают в себя, в частности, витамины и обладающие антиоксидантным действием вещества. Поскольку существует корреляция между катионной нагрузкой или усвоением пищи и процессом старения, можно использовать комбинацию с диетическими мероприятиями, например со снижающими аппетит средствами. Может также предлагаться комбинация с понижающими кровяное давление лекарственными средствами, такими как АСЕ-ингибиторы, антагонисты рецептора ангиотензина, диуретические средства, Са⁺²-антагонисты и т.д., или со средствами, нормализующими обмен, такими как средства, понижающие холестерин.

Исследования

Исследовали влияние лечения в течение всей жизни молодых нормотензивных крыс Wistar-Kyoto (WKY-крыс) ингибитором натрий-водородного обмена карипоридом.

Кроме первичной конечной точки, продолжительности жизни, исследовали или измеряли суррогатные параметры, такие как, например, гипертрофию левого желудочка, функцию сердца, обмен веществ и эндотелиальную функцию. Сверх того, исследовали гистоморфологически органы, такие как сердце, почки, скелетные мышцы и глаза.

Методы и результаты

Девяносто WKY-крыс в возрасте только одного месяца рандомизировали на две группы обработанных плацебо (n=45) и обработанных карипоридом (n=45) крыс. Карипорид предоставляли через корм (0,3% содержание активного вещества).

Карипорид представляет собой соединение нижеследующей формулы

(см. патент США 5292755)

Суррогатные параметры определяли спустя 30 месяцев, во временной точке, к которой уже умерли приблизительно 80% группы плацебо.

Продолжающееся всю жизнь лечение карипоридом удлиняло жизнь животных с 30 месяцев до 39 месяцев. Это увеличение продолжительности жизни коррелировало с задержанным появлением обусловленного возрастом рака. Вызываемая возрастом гипертрофия сердца, которая возникала в получавшей плацебо группе, предотвращалась карипоридом. Значимо улучшенная функция сердца достигалась использованием карипорида в сравнении с плацебо. Вызываемая возрастом эндотелиальная дисфункция также значительно улучшалась ингибитором натрий-водородного обмена. Вызываемые возрастом морфологические изменения органов, такие как включение соединительной ткани в стареющую сердечную мышцу, вызываемые возрастом тубуло-интерстициальные повреждения почки, мышечная дистрофия и атрофия сетчатки драматически уменьшались или полностью предотвращались карипоридом.

Результат

Продолжающееся всю жизнь предоставление нормотензивным WKY-крысам ингибитора натрий-водородного обмена - карипорида увеличивало продолжительность жизни животных с 30 до 39 месяцев. Это увеличение продолжительности жизни коррелировало с предотвращением вызываемых возрастом гипертрофии левого желудочка, сердечной и васкулярной дисфункции и вызываемых возрастом изменений жизненно важных органов. Сверх того, значительно замедлялось появление всех форм возрастных раковых заболеваний.

Методы

Животные

Самцов WKY-крыс заказывали из Mollegrad Denmark. Животных (по 3 на клетку) содержали при стандартизованных условиях в отношении температуры, влажности воздуха и света. Крысы имели свободный доступ к стандартному корму (Altromin Maintenance 1320, содержание натрия 0,2%) и получали питьевую воду ad libitum. Все эксперименты проводили при соблюдении закона и в согласии с немецким законом о защите животных.

Схема исследования

Девяносто WKY-крыс в возрасте одного месяца рандомизировали на две группы с 45 животными в каждой группе. После рандомизации крыс снабжали плацебо через питьевую воду или карипоридом с кормом, причем 0,3% доля в корме обеспечивала полную блокаду натрий-водородного обмена в течение 24 часов.

В интервале 3 месяцев определяли вес тела и проводили измерения кровяного давления с использованием метода плетизмографии хвоста. Смерть регистрировали после ее наступления.

Предварительный анализ

Временной точкой предварительного (интеримарного) анализа была точка, когда 80% получавших плацебо животных умирали, что происходило спустя 30 месяцев. 10 животных каждой группы произвольно выбирали и подвергали наркозу (гексобарбитол, 80 мг/кг внутрибрюшинно). После этого брали пробы крови, а также препарировали грудные аорты и препарировали сердца и подвергали биохимическому и/или функциональному испытанию (Linz et al., 1997).

Испытание функции на выделенных сердцах

Сердца насыщали кислородом (95% O₂, 5% СO₂) в соответствии с описанным Лангердорфом методом, перфузировали нециркулирующим раствором Кребса-Гензеляйта следующего состава, ммоль/л: NaCl 118; КСl 4,7; CaCl₂ 2,5; MgSO₄ 1,6; NаНСО₃ 24,9; КН₂РO₄ 1,2; глюкоза 5,5; Na-пируват 2,0; с перфузионным давлением 60 мм рт.ст. Измеряли давление левого желудочка и частоту сердечных сокращений через баллонный катетер. Коронарный кровоток определяли с использованием электромагнитной проточной измерительной головки. После промывной фазы 5 минут брали 1 мл коронарного эффлюента для измерения концентраций лактата, а также активности лактатдегидрогеназы и креатинкиназы. После этого определяли вес всего сердца и вес левого и правого желудочков. Левый желудочек фиксировали в 10%-ном нейтральном забуференном растворе формалина и заливали в парафин для исследований с использованием светового микроскопа.

Функция сосудов в изолированных кольцах грудной аорты

Аорту помещали в Tyrode-раствор и освобождали от окружающих жировых тканей. Затем нарезали сегменты 2 мм в виде колец и давали им стечь в бане для органов с регулируемой температурой (37С) (10 мл) с Tyrode-раствором (состав, моль/л): NaCl 136,9; NaHCO₃ 11,9; КСl 2,7; CaCl₂ 0,5; MgCl₂ 2,0; NaHPO₄ 0,4; глюкоза 5,5; рН 7,4) и с 95% O₂/5% СO₂. Каждое кольцо фиксировали вертикально между двумя точно изготовленными стальными зажимами. Верхний зажим был связан с элементом, воспринимающим усилие. Силовой сигнал воспринимался посредством соединенного с компьютером анализатора биосигналов. Кольца аорты навешивали при пассивном тонусе 4,9 мН. После привыкания в течение 1 часа кольца сокращали хлоридом калия (20 ммоль/л). После достижения плато в баню добавляли ацетилхолин в увеличивающихся концентрациях 10^-8, 10^-7, 10^-6 и 10^-5 моль/л, что вызывало зависимую от эндотелия релаксацию.

Статистический анализ

Все данные представлены в виде средних величин ± стандартное отклонение. Данные, касающиеся выживания, анализировали согласно Каплану-Мейеру с последующим логарифмическим ранговым критерием Кокса-Мантеля. Кроме того, применяли дисперсионный анализ с последующим критерием Стьюдента-Ньюмена-Келса. Нулевые гипотезы отклоняли при p<0,05.Вес тела увеличивался с 72±3 г (возраст 1 месяц) до 517±10 г (возраст 30 месяцев) у обработанных плацебо животных и до 519±20 г у обработанных карипоридом животных. У обработанных плацебо WKY-крыс оставалось систолическое кровяное давление 119±4 мм рт.ст. (средняя величина всех животных в возрасте 1 месяца) почти неизмененным до возраста 30 месяцев, 120±3 мм рт.ст. ингибирование натрий-водородного обмена карипоридом не приводило к значимому изменению кровяного давления у WKY-крыс (121±2 мм рт.ст.).

Кумулятивные проценты выживаемости

Получавшие плацебо WKY-крысы начинали умирать спустя 19 месяцев и умерли все после 30 месяцев продолжительности опыта. В противоположность этому предоставление карипорида продлило максимальную продолжительность жизни до 39 месяцев, что соответствует удлинению жизни на 30% (таблица 1).

Предварительный анализ исследования спустя 30 месяцев

Вес правого и левого желудочков сердца был значимо уменьшенным обработкой карипоридом (таблица 2).

Вес почек обеих групп с 332±6 мг/100 мг веса тела не обнаружил значительного различия между группами, тогда как вес селезенок получавших карипорид животных находился значительно ниже получавшей плацебо группы WKY-крыс (303±12 против 255±13 мг/100 г веса тела; p<0,05).Сердца получавших карипорид WKY-крыс продемонстрировали значительное увеличение левожелудочкового давления и левожелудочковой силы сокращения (dP/dt_max) по сравнению с сердцами получавших плацебо WKY-крыс. При этом частота сердечных сокращений была неизмененной, в то время как скорость коронарного кровотока в получавшей карипорид группе была значительно более высокой, чем в получавших плацебо крысах (таблица 3).

В сердцах нормотензивных WKY-крыс продолжительное предоставление карипорида приводило к уменьшению активностей цитозольных ферментов (креатинкиназы, лактатдегидрогеназы), а также к пониженному высвобождению лактата в коронарный эффлюент. Это неожиданное открытие явно показывает ухудшенное состояние обмена веществ стареющих крыс без карипорида (таблица 3).

Изолированная грудная аорта

Исследовали зависимую от эндотелия релаксацию после предварительного сокращения хлоридом кальция полосок аорты. При этом полоски аорты 30-месячных получавших плацебо WKY-крыс показали обусловленное возрастом ухудшение зависимой от эндотелия релаксации.

Релаксация была значительно улучшена у 30-месячных получавших карипорид WKY-крыс (таблица 4).

Гистоморфологические результаты

Карипорид стремительно уменьшал типичные вызываемые возрастом гистоморфологические изменения органов, такие как включения соединительной ткани в сердечную мышцу, мышечная дистрофия, тубуло-интерстициальные повреждения почки и атрофия сетчатки. Кроме того, не определялись никакие изменения печени этих крыс по сравнению с контрольными животными.

Обобщение результатов

Вышеприведенные результаты показали, что превентивная терапия 1-блокатором натрий-водородного обмена, в частности карипоридом, позволяет подавить возникновение наиболее частых обусловленных старением причин смерти и обусловленных возрастом повреждений органов.

Для применений в соответствии с данным изобретением пригодны ингибиторы натрий-водородного обмена, выбранные из (4-изопропил-3-метансульфонил-бензоил)гуанидина, 2-метил-4-метансульфонил-5-метансульфонил-бензоил-гуанидина, а также их фармакологически приемлемый солей.

Карипорид, химическое название (4-изопропил-3-метан-сульфонил-бензоил)гуанидин и его соли известны из патента US 5292755, в котором описаны бензоилгуанидины формулы I

где

R(1) или R(2) обозначает

R(6)-S(O)_n- или R(7)R(8)N-O₂S-;

и один из других заместителей R(1) или R(2) обозначает

Н, F, Cl, Br, (C₁-C₄)-алкил, (C₁-C₄)-алкокси или фенокси, который является незамещенным или замещен 1-3 заместителями, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, метила и метокси;

или, по обстоятельствам, другой заместитель R(1) или R(2) обозначает

R(6)-S(O)_n- или R(7)R(8)N-;

n равно 0, 1 или 2;

R(6) обозначает (C₁-С₆)-алкил, (C₅-C₇)-циклоалкил, циклопентилметил, циклогексилметил или фенил, который является незамещенным или замещен 1-3 заместителями, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, метила и метокси;

R(7) и R(8) являются одинаковыми или различными и обозначают Н или (C₁-С₆)-алкил;

или

R(7) обозначает фенил-(СН₂)_m;

m равно 1-4;

или

R(7) обозначает фенил, который является незамещенным или замещен 1-2 заместителями, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, метила и метокси;

или

R(7) и R(8) обозначают вместе прямую или разветвленную (С₄-С₇)-цепь, причем эта цепь может быть дополнительно прервана О, S или NR(9);

R(9) обозначает Н или метил;

или

R(7) и R(8) обозначают вместе с атомом азота, с которым они связаны, дигидроиндольную, тетрагидрохинолиновую или тетрагидроизохинолиновую систему;

R(3), R(4) и R(5) обозначают независимо друг от друга Н или (C₁-C₂)-алкил,

или

R(3) и R(4) обозначают вместе (С₂-С₄)-алкиленовую цепь;

или

R(4) и R(5) обозначают вместе (С₄-С₇)-алкиленовую цепь; а также их фармацевтически приемлемые соли.

2-Метил-4-метансульфонил-5-метансульфонил-бензоил-гуанидин и его соли известны из патентов ЕР 758644 - DE 19529612, раскрывающих соединения формулы

где А обозначает C_1-4-алкил, галоген, (не)замещенный фенил;

R1 обозначает А, СF₃, CH₂F, CHF₂, С₂F₅;

R2 обозначает Н, А, циклоалкил, (не)замещенный фенил, (не)замещенный гетероцикл.

Наиболее предпочтительным согласно изобретению является применение карипорида, а также его соли метансульфоновой кислоты.