[发明专利]Na,K‑ATP酶的α2亚型的选择性抑制剂和用于降低眼内压的用途

说明书

发明领域

本发明涉及地高辛(digoxin)和洋地黄毒苷(digitoxin)衍生物，其为Na,K-ATP酶的α2亚型的选择性抑制剂，并且其降低眼内压。本发明进一步涉及这些衍生物用于治疗与眼内压升高相关的病状，诸如青光眼，和/或作为强心剂的用途。

发明背景

青光眼是导致不可逆转的失明的疾病。眼内压(IOP)的控制是当前青光眼治疗的主体，并且通过局部或全身给予各种药物，诸如β-阻滞剂、前列腺素类似物、α2肾上腺素能受体激动剂、胆碱能激动剂和碳酸酐酶抑制剂来实现。如果药物能有效地透过角膜，局部途径是优选的，因为这使全身性副作用降到最低。尽管有可用的药物选择，但许多患者的IOP失控最终使手术干预成为必要。因此，青光眼药物治疗的新方法是非常需要的。

Na,K-ATP酶是睫状体上皮中房水产生的发动机(motor)，并且原则上，Na,K-ATP酶的抑制应抑制房水的产生，并控制IOP。IOP的控制是青光眼治疗的主体，但尽管有可用的药物选择，但药物治疗的新方法是非常需要的。以前，静脉注射地高辛，一种Na,K-泵的经典抑制剂，主要用于治疗充血性心力衰竭，由于这种作用而被考虑但由于全身毒性而被废弃(1,2)。

Na,K-ATP酶由α和β亚基(αβ)及附属FXYD调节亚基组成。存在α1亚基的四种亚型(α1-4)和β亚基的三种亚型(β1-3)，其以组织特异性方式表达。α1是常见的亚型，其在所有组织中维持Na和K梯度，而α2主要在肌肉和星形胶质细胞中表达，和α3主要在神经细胞中表达。人心脏表达α1(c.70%)及α2和α3亚型二者(c.30%)以及β1。眼中的睫状体上皮是由朝向血液的顶端色素细胞(PE)和朝向眼前房的基底外侧无色素(NPE)细胞组成的功能合胞体。

已知PE的主要Na,K-ATP酶亚型是α1β1，而NPE的主要Na,K-ATP酶亚型是α2β3(3)。因此，原则上，穿透完整眼睛并到达睫状体上皮的局部施用的α2选择性强心苷可有效地降低IOP，且如果它们穿透完整眼睛并到达睫状体上皮，它们可局部施用。局部施用的潜在优势可能是强心苷的典型的全身毒性作用应是最小的。

α2-选择性强心苷的另一种可能的应用可以是作为有效的强心剂，与已知的药物诸如地高辛相比，其具有降低的心脏毒性。洋地黄类药物诸如地高辛已用于治疗心力衰竭两百多年，但为具有多种副作用的危险药物。现有充分的证据表明α2的选择性抑制在增强心脏兴奋-收缩耦联和调解强心苷介导的正性肌力中特别有效(4)。α2(其为次要的亚型)的抑制可能不会引起细胞Ca超载(心脏毒性的标志)(5)。

先前已经研究了大量的已知强心苷的亚型选择性(6)，其使用表达Na,K-ATP酶亚型(α1β1、α2β1、α3β1)的酵母毕赤酵母(P.pastoris)和Na,K-ATP酶的纯化的清洁剂可溶性(detergent-soluble)亚型复合物(7-11)。相对于α1，在膜的³H-乌本苷(ouabain)置换测定中测量的洋地黄糖苷地高辛和洋地黄毒苷的解离常数K_D显示出对α2/α3的中度选择性(3-4倍)。相比之下，糖苷配基诸如地高辛配基(digoxigenin)和洋地黄毒苷配基(digitoxgenin)没有显示出亚型选择性。在用纯化的亚型蛋白复合物测量的Na,K-ATP酶活性抑制的测定中，与α1相比，地高辛和洋地黄毒苷显示出对α2低3-4倍的Ki值，α3更类似于α1。同样，没有任何测试的强心苷的糖苷配基显示出亚型选择性。对于具有一至四个洋地黄毒糖(digitoxose)部分的地高辛衍生物，发现最大的α2/α1选择性为具有三个洋地黄毒糖的糖的地高辛本身。与洋地黄糖苷相比，乌本苷的K_D显示出相对于α2有一些倾向于α1和针对所有三个亚型的Ki值类似。

基于这些研究，确定地高辛的糖部分可能决定亚型选择性，其通常与具有结合型乌本苷的Na,K-ATP酶的最新结构相一致(12-14)。乌本苷的不饱和内酯环和类固醇部分在α亚基的跨膜片段M1、M4、M5之间结合，其中亚型之间没有氨基酸差异。假定所有强心苷的糖苷配基类似地结合，其含意是在任何糖苷配基之间亚型不能区分，如实验所发现的。与此相反，糖在邻近胞外环处结合，在此处亚型之间存在一定数量的氨基酸差异。这些残基可能以亚型选择性方式与结合地高辛的糖相互作用。

对治疗与眼内压升高相关的眼部病状，诸如青光眼的新疗法，和对一方面是有效的，且另一方面证实可接受的安全性的新强心剂，存在未满足的需求。

发明概述