專利名稱：用于增強(qiáng)向細(xì)胞釋放氧的方法和組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改善向組織和器官，如皮膚釋放氧的方法。還公開了該方法的治療用途。
背景技術(shù)：
和現(xiàn)有技術(shù)皮膚在防止受環(huán)境的損害中起著多種作用。在環(huán)境中暴露導(dǎo)致皮膚的漸進(jìn)性變質(zhì)，起初是美容性變質(zhì)，但到后期可導(dǎo)致疾病例如光化性角化病和皮膚癌。在下文中，雖然特別討論了皮膚，但應(yīng)該理解，這些論述適用于全身的器官和組織。
皮膚以及其它組織和器官的健康取決于向細(xì)胞的組成部分供應(yīng)必需的營養(yǎng)素，尤其是氧，以及有效除去廢物如二氧化碳和其它代謝終產(chǎn)物。氧的最佳供應(yīng)是為了支持代謝途徑，特別是支持導(dǎo)致抵抗皮膚變質(zhì)的細(xì)胞機(jī)理的需要。
通過血液循環(huán)向皮膚釋放氧與向大多數(shù)其它器官的釋放相比，是遠(yuǎn)距離的。此外，皮膚最上的存活層即“表皮”沒有血管。因而皮膚的最上層處于不能接受足夠氧的危險狀態(tài)。
皮膚是一種復(fù)雜的器官系統(tǒng)，由多層構(gòu)成。最上層或“角質(zhì)層”由主要從表皮角質(zhì)細(xì)胞的終末分化得到的非活物質(zhì)組成，它對下面的皮膚成分提供一層保護(hù)性屏障。表皮包含多種類型的細(xì)胞，但角質(zhì)細(xì)胞是主要細(xì)胞種類。皮膚成纖維細(xì)胞深入基質(zhì)內(nèi)部，所述基質(zhì)由膠原、彈性蛋白、蛋白多糖和其它細(xì)胞外基質(zhì)分子組成。毛細(xì)血管存在于真皮中，而表皮沒有血管。
隨著年齡的增加，皮膚外表出現(xiàn)漸進(jìn)的變質(zhì)。起初的變化是失去光滑的皮膚紋理并出現(xiàn)老年斑，隨后彈性發(fā)生變化，這種變化導(dǎo)致皮膚皺紋的出現(xiàn)。出現(xiàn)這些變化的年齡和從一個階段發(fā)展到下一個階段的速率在不同的人中差異很大。正常的衰老過程中，表皮和真皮都變薄，同時細(xì)胞數(shù)量減少和結(jié)締組織喪失，導(dǎo)致細(xì)小皺紋的出現(xiàn)。日光的紫外線(UV)輻射引起光致變質(zhì)，這種變質(zhì)加速皮膚衰退。與在防曬皮膚中觀察到的變薄相比，光致變質(zhì)的皮膚具有增厚和粗糙的外觀，同時皮膚組織的深處出現(xiàn)的褶皺增多。光致變質(zhì)還引起后期的皮膚變質(zhì)，包括衰老引起的惡性變質(zhì)前期的光化性角化病，和皮膚癌。
現(xiàn)在，有令人信服的證據(jù)表明，氧化應(yīng)激反應(yīng)(被定義為活性氧物種(ROS)的異常累積)參與皮膚變質(zhì)的病理生理學(xué)過程。ROS包括超氧化物、羥基、過氧化氫、單態(tài)氧、一氧化氮、過亞硝酸、和次氯酸鹽。參見，例如Simonian等，Ann.Rev.Pharmacol.Toxicol.3683-106(1996)。在正常的能量代謝過程中，所有細(xì)胞都通過暴露于環(huán)境和/或免疫監(jiān)控而與ROS接觸。雖然ROS參與正常細(xì)胞信號傳輸途徑，但氧化應(yīng)激反應(yīng)期間ROS的增加破壞了信號傳輸途徑，由于細(xì)胞凋亡或壞死常導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，ROS可能與細(xì)胞數(shù)量隨時間而丟失有關(guān)，即使是在防曬皮膚中也觀察到。
在陽光的紫外線下暴露是皮膚氧化應(yīng)激反應(yīng)的主要來源。皮膚中受到ROS破壞的兩個主要目標(biāo)是DNA和蛋白質(zhì)。DNA破壞是特別令人關(guān)注的，因為未修復(fù)的破壞可導(dǎo)致皮膚細(xì)胞的損失并導(dǎo)致那些幸免于基因毒性應(yīng)激的細(xì)胞功能的改變。
雖然衰老期間皮膚的某些變化是不可避免的，但發(fā)生在早期的許多皮膚變質(zhì)是可以避免的。皮膚細(xì)胞具有許多防止和修復(fù)由ROS引起的DNA和蛋白質(zhì)破壞的保護(hù)性機(jī)制。例如，許多細(xì)胞內(nèi)分子，包括谷胱甘肽和抗氧劑維生素C和E，在它們可與細(xì)胞大分子反應(yīng)之前，在清除ROS中起著關(guān)鍵作用。實際上，抗氧劑維生素已被用于防止皮膚變質(zhì)，因為它們是許多皮膚乳膏的組成成分。另外，細(xì)胞具有維持基因完整性的復(fù)雜機(jī)制。本發(fā)明特別注意到，越來越多的證據(jù)表明，微量營養(yǎng)素在器官和組織包括皮膚受到例如由ROS引發(fā)的基因毒性應(yīng)激影響時參與了維持基因完整性的DNA修復(fù)機(jī)制。
氧的釋放對于適當(dāng)維持細(xì)胞能量代謝途徑是十分重要的，由此對于解決本發(fā)明討論的問題也是十分重要的。人們需要一種可用于改善向組織或器官如皮膚釋放氧的方法。因此，本發(fā)明的一個目的是改善向組織和器官如皮膚釋放氧的方法。本發(fā)明的另一方面是提供用于實現(xiàn)該目標(biāo)的組合物。本發(fā)明的再一方面是通過應(yīng)用本發(fā)明的方法和組合物治療那些需要改善氧合作用的疾病。
由下面公開的內(nèi)容可以看到本發(fā)明的目的是如何實現(xiàn)的。
附圖概述附

圖1表示皮膚的截面，并結(jié)合說明本發(fā)明的釋放體系。
附圖2描繪了通過使用經(jīng)皮氧檢測器本發(fā)明獲得的數(shù)據(jù)。
附圖3顯示了使用經(jīng)皮氧檢測器的另一個實驗的結(jié)果。
附圖4顯示將煙酸酯轉(zhuǎn)化為煙酸以改善皮膚氧合作用的實驗數(shù)據(jù)。
優(yōu)選實施方案詳述本文描述的發(fā)明包括為增強(qiáng)氧向組織和器官例如皮膚釋放而設(shè)計的各種制劑。該制劑要配制成能使這些成分向某一層例如皮膚的角質(zhì)層快速分配，使之以持續(xù)釋放的方式并以引起毛細(xì)血管舒張的濃度，將一種或多種活性物質(zhì)緩慢釋放到某一層例如表皮中。毛細(xì)血管舒張的結(jié)果是血流增加，由此增加真皮中氧的張力，因此，涉及皮膚時，支持表皮成纖維細(xì)胞和表皮角質(zhì)細(xì)胞中的能量代謝，而當(dāng)涉及其它組織和/或器官時，支持其它相似類型的細(xì)胞。
角質(zhì)層的高度親脂性使得從供體有效分配進(jìn)入角質(zhì)層中所需的氧增加劑須是親脂的，所述供體可以是皮膚乳膏或乳液。這需要制備明顯親脂的物質(zhì)，例如下面詳細(xì)描述的那些。從角質(zhì)層擴(kuò)散進(jìn)入表皮也要求物質(zhì)應(yīng)具有足夠的親脂性，以從乳膏或乳液中快速地分配進(jìn)入角質(zhì)層。本發(fā)明列舉煙酸酯?？芍苽錈熕狨サ挠H脂性衍生物，它們在從角質(zhì)層擴(kuò)散進(jìn)入表皮后轉(zhuǎn)化為活性的煙酸酯；但是，也可使用其它物質(zhì)。物質(zhì)的親脂性應(yīng)使其可配制在皮膚乳膏或乳液中并且酯鍵在這些制劑中對于含水條件下的化學(xué)水解是非常穩(wěn)定的。
下面的實驗更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但不應(yīng)以任何方式構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
實施例1按照本發(fā)明引作參考的1999年12月1日提交的系列申請09/452,617的方法合成煙酸酯。簡要地說，是在氮氣氛下，將煙酰氯與三乙胺(TEA)、二甲基氨基吡啶(DMAP)和不同的鏈烷醇混合。通過硅膠柱色譜分離合成得到的酯，為進(jìn)一步純化，使用標(biāo)準(zhǔn)方法將其轉(zhuǎn)化為HCl鹽。通過薄層色譜和1H-NMR證實純度。
這些化合物的Poct/w值按照本發(fā)明引用的Harnisch等，J.Chromatog.282315-332(1983)的方法進(jìn)行測定。該文獻(xiàn)還描述了下述“l(fā)ogP”值的測定。
實施例2該實施例詳細(xì)描述了為測定煙酸烷基酯的血管舒張作用而設(shè)計的兩組實驗的第一組。通過將上面提及的烷基酯以0.1％-1.0％的濃度混合到皮膚乳液中制備一些制劑。將該乳液局部應(yīng)用到志愿者前臂的前表面皮膚上。通過觀察應(yīng)用部位的是否發(fā)紅肉眼觀察血管舒張。測定血管舒張的開始和持續(xù)時間。
測試的酯的結(jié)果示于下表1。該表包括試驗化合物的親脂性，是指依照上述引用的Harnisch等文獻(xiàn)中的logP值以及肉眼觀察的結(jié)果。
可以看出，短鏈烷基酯，即烷基鏈中具有8個碳原子或者更少的碳原子的酯在低至0.1％的濃度下就產(chǎn)生血管舒張作用，而C9和C10烷基酯的1.0％的制劑才產(chǎn)生血管舒張作用。較長鏈的酯，即C12或更長鏈的那些酯在兩種濃度下均不產(chǎn)生血管舒張作用。
再次通過肉眼測定C2、C6和C8烷基酯，測定血管舒張的開始和持續(xù)時間。結(jié)果示于表2。注意C9和C11化合物的logP值是由實驗測定的其它化合物的值的曲線獲得的。C8化合物提供了最長時間的作用。因此logP值小于6.0的煙酸酯是優(yōu)選的。最優(yōu)選的是logP值為約4.5-約5.5的酯。
表1煙酸酯的性質(zhì)烷基碳鏈長度 LogP值*血管舒張0.1％ 1.0％1碳 0.84 有 有2碳 1.3 有 有4碳 2.4 有 有6碳 3.5 有 有8碳 4.8 有 有9碳 5.0*無 有10碳 5.8 無 有
11碳6.0*無 輕微的12碳6.6 無 無13碳7.5 無 無14碳7.6 無 無15碳8.3 無 無16碳9.2 無 無18碳9.7 無 無表2選擇的煙酸酯的血管舒張性質(zhì)煙酸酯 0.1％濃度的血管舒張作用開始時間持續(xù)時間煙酸乙酯 5-10分鐘30-45分鐘煙酸己酯 10-15分鐘 60-90分鐘煙酸辛酯 10-20分鐘 240-360分鐘實施例3表1中報告的實驗揭示了在局部應(yīng)用后產(chǎn)生持久血管舒張作用的化合物；但是，它們沒有表示血管舒張作用是否是釋放到皮膚組織中的氧增加伴隨的。為檢測該物質(zhì)，使用經(jīng)皮氧檢測器直接測定應(yīng)用上面討論的辛酯的皮膚的氧含量。對皮膚應(yīng)用1％的辛酯制劑30分鐘。該30分鐘的時間后，用肥皂和水洗凈皮膚，用酒精棉簽擦拭并將一滴去離子水加到該傳感器表面，然后使其接觸志愿者前臂的前表面。連續(xù)記錄經(jīng)皮的值并儲存于該儀器。檢測器測定相對氧含量，因為檢測器的操作溫度影響角質(zhì)層的氧滲透性。例如參見本發(fā)明引作參考的Martin，Resp.Care 35577-589(1990)。每4小時間隔，或者當(dāng)傳感器溫度改變時，校準(zhǔn)該傳感器。
一組實驗的結(jié)果示于附圖2。在40℃下操作檢測器。給出對照品和本發(fā)明制劑的值。
首先，較高的值表示在應(yīng)用檢測器的時間，探頭中空氣的氧的張力，然后快速降低至非常低的值，證明了十分低的皮膚氧含量。隨后是升高和平坦，這歸因于在40℃簡單操作檢測器的影響。該描繪結(jié)果顯示，應(yīng)用煙酸酯的結(jié)果是皮膚氧的持續(xù)增加。比較對照和試驗化合物的結(jié)果，表明被釋放到毛細(xì)血管的氧的量明顯增加了。
在接下來的實驗中，在38℃操作檢測器，并使用合并的經(jīng)皮氧和CO2檢測器測定O2和CO2。附圖3顯示了這些結(jié)果。對照以虛線表示。結(jié)果顯示，作為應(yīng)用煙酸酯的結(jié)果，皮膚氧含量持續(xù)增加，而CO2含量降低了。后者的結(jié)果表示局部應(yīng)用還促進(jìn)代謝產(chǎn)物的除去。雖然皮膚氧與CO2測定的結(jié)果與表1中報告的觀察到的血管舒張是一致的，但僅觀察到血管舒張不一定表示釋放到皮膚組織中的氧增加了；但附圖2和3中公開的結(jié)果證明，應(yīng)用煙酸酯既增加皮膚血流，還促進(jìn)氧釋放到皮膚中。
實施例4Sugibayashi等，J.Controlled Release 62201-208(1999)的早期研究顯示，至于皮膚，角質(zhì)層中基本上或根本沒有酯酶活性，表皮具有最高的酯酶活性，而真皮相對于表皮具有較低活性。因此，為產(chǎn)生氧合作用，進(jìn)行測定酯是否需要轉(zhuǎn)化為其它分子的實驗。為獲得皮膚氧合作用，煙酸酯需要轉(zhuǎn)化為煙酸的實驗示于附圖4。使用0.1％煙酸辛基酯乳液及包含煙酸辛基酯(0.1％)和0.1％苯甲酸丁酯的乳液進(jìn)行平行實驗。與logP值為4.8的辛基酯相比，苯甲酸丁酯的logP值為3.5，暗示了它可較快地分配到表皮中。在非活性酯，即苯甲酸丁酯的存在下，阻止氧含量的增加，證明了煙酸酯需轉(zhuǎn)化為煙酸。這也顯示出，非活性輔助酯可用于調(diào)節(jié)氧合作用。
以與上述相同的方式或者使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)測定氧含量。
前面的實施例描述本發(fā)明，它們涉及向細(xì)胞的增加氧釋放的方法和組合物。簡要地說，這需要使用擴(kuò)張劑化合物的衍生物，其中衍生物具有改善擴(kuò)張劑化合物滲透性的結(jié)構(gòu)。在煙酸的情況下，酯是優(yōu)選的?？墒褂玫氖枪逃械孽ッ傅孜锏娜魏熙?，它們均是本發(fā)明的一部分。特別優(yōu)選的是煙酸的辛基酯。特別優(yōu)選的是上述的logP值小于約6.0的酯，更優(yōu)選為約4.5-約5.5的酯。
使用煙酸的酯化的、醇類似物也是本發(fā)明的一部分，其中的酯基包含6-12個碳原子，優(yōu)選8-10個，并且更優(yōu)選8個碳原子。這類分子也以煙酸酯作用的方式進(jìn)行作用。煙酸的醇類似物引起血管舒張，并且酯衍生物以與上述酯相同的方式產(chǎn)生作用。
本發(fā)明使用的“衍生物”是指任意化學(xué)修飾的基本的血管舒張化合物，所述修飾導(dǎo)致具有上述滲透性的分子成為logP值小于約6.0的分子?；衔锢缢岬孽ズ痛减ナ沁@類分子的實例，但并不僅限于這類化合物。
活性成分可以以任何本領(lǐng)域公知的標(biāo)準(zhǔn)的、局部制劑形式使用，例如乳膏、乳液、軟膏、香膏、棒狀制劑、香波、洗劑、栓劑等。制劑中活性組分的量是不同的。但其濃度優(yōu)選為約0.05％-約5.0％重量。最優(yōu)選的是，制劑中的酯濃度為約0.1％重量-約1.0％重量。
這些制劑可用于治療那些需要改善或促進(jìn)氧合作用的疾病。這類疾病是本領(lǐng)域普通專業(yè)技術(shù)人員眾所周知的。
上述增強(qiáng)的氧合作用增強(qiáng)了器官內(nèi)的其它過程。因此，本發(fā)明的另一方面是上述制劑與例如營養(yǎng)素、微量營養(yǎng)素、藥物和其它促進(jìn)氧釋放的物質(zhì)聯(lián)合使用將會改善該附加物質(zhì)的功效。其中特別令人感興趣的是logP在上述范圍內(nèi)的化合物和制劑，例如煙酸酯。如何測定logP值是本領(lǐng)域所熟悉的，例如引證文獻(xiàn)，如上述的Hamisch等的文獻(xiàn)中所示的方法，在此無需贅述。同樣，本發(fā)明描述了一種方法，該方法向本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員展示了如何測定具體化合物，如煙酸酯是否增強(qiáng)和/或改善氧合作用的方法。本發(fā)明描述了煙酸的烷基酯；但也可使用其它物質(zhì)，包括其它的煙酸酯，只要它們符合本發(fā)明指出的標(biāo)準(zhǔn)即可。
本發(fā)明的其它特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是清楚的，在此也無需進(jìn)行描述。
使用的術(shù)語和表達(dá)法是用來說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，并且使用這類術(shù)語和表達(dá)法或其部分，并不旨在排除所示和所述的任何等同特征，應(yīng)該清楚，它們在本發(fā)明范圍內(nèi)是可進(jìn)行各種修飾的。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)向組織釋放氧的方法，包括對所述組織應(yīng)用一種組合物，該組合物包含血管舒張有效量的血管舒張劑化合物的衍生物，其中所述衍生物的logP值小于約6.0。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述衍生物的logP值為約4.5-約5.5。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述衍生物是酯。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述衍生物是醇酯。
5.權(quán)利要求3的方法，其中所述酯的烷基鏈包含約1-約12個碳原子。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述烷基鏈包含約6-約12個碳原子。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述烷基鏈包含約8-約10個碳原子。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述衍生物是煙酸辛基酯。
9.權(quán)利要求4的方法，其中所述酯的烷基鏈包含約6-約12個碳原子。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述酯的烷基鏈包含約8-約10個碳原子。
11.權(quán)利要求4的方法，其中所述衍生物是煙酸的醇酯。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述衍生物以占所述組合物重量的約0.05％-約5.0％的量存在。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述衍生物以占所述組合物重量的約0.1％-約1.0％的量存在。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述組合物是乳膏、乳液、軟膏、香膏、棒狀制劑、香波、洗劑或栓劑形式的。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述組合物包含不具有血管舒張作用的化合物的酯。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述酯是苯甲酸丁酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于改進(jìn)向細(xì)胞輸送氧的組合物和方法。該組合物需要某種化合物的至少一種衍生物。所選擇的該衍生物具有的logP值約為6.0。優(yōu)選的化合物是煙酸酯。
文檔編號A61K9/02GK1431900SQ01810264
公開日2003年7月23日 申請日期2001年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月14日
發(fā)明者伊萊恩·L·雅各布森, 邁倫·K·雅各布森, 杰伯·卡塞姆, 金玄泰, 金文善 申請人:尼亞戴恩公司, 肯塔基大學(xué)研究基金會