技术领域
本发明涉及2型糖尿病的治疗的药物领域。更具体地讲,本发明涉及对 2型糖尿病有治疗作用的一类含苯磺酰肼结构的GPR119激动剂、其制备方法, 以及在制药上的用途。
背景技术
糖尿病日益严重地威胁着人类的健康。在当今美国,大约有1600万人 正在忍受着糖尿病带来的痛苦。一型糖尿病也被称为胰岛素依赖型糖尿病,属于 自身免疫性疾病。它是由于能产生胰岛素的胰腺胰岛β细胞被自身免疫系统破坏 而引起的,目前世界上对此病并没有治愈方法,因此患者必须接受胰岛素注射治 疗。倘若不注射胰岛素,细胞将无法吸收葡萄糖获取能量。一型糖尿病的相关症 状通常出现于儿童期及青少年期。由于病程通常较急,病症明显,会促使患者主 动寻求医疗手段的帮助。二型糖尿病也被称为非胰岛素依赖型糖尿病,表现为患 者缺乏足够的能力控制自身血糖水平。二型糖尿病其是由胰岛素分泌不足或者胰 岛素抵抗(指身体组织不能恰当地对体内分泌的胰岛素作出响应)引起的,也就 是说二型糖尿病患者要么是自身分泌的胰岛素不够多,要么是不能有效地使用自 身分泌的胰岛素。很多因素都可以导致胰岛素抵抗的出现和发展,包括遗传、肥 胖、高龄和长期高血糖等。尽管二型糖尿病可能出现在各个年龄段,但普遍发生 在成年人身上,所以有时它也被叫做成年型糖尿病。然而值得注意的是,近年来 二型糖尿病的发病率在儿童群体中攀升。
在糖尿病患者身上,血液和尿液里葡萄糖的含量升高,导致多尿、口渴、 饥饿,以及脂肪和蛋白质代谢等一系列问题。如果不加以诊治,糖尿病会引起失 明、坏疽,乃至肾衰竭和心脏病等各种危及生命的并发症。
二型糖尿病患者大约占糖尿病患者总数的90%-95%。在当今西方社会, 约有6%的成年人患有二型糖尿病,在美国每年导致193,000人的死亡,在所有死 亡原因中居第七位。在世界范围内,超过1.5亿人受到2型糖尿病的困扰,而这一 数字预计在2025年翻番。尽管某些人是因为遗传的因素而易患糖尿病,目前病例 的攀升主要是由久坐的生活方式、高热量饮食,以及发达国家中普遍的肥胖所导 致。大概80%的二型糖尿病患者是显著超重的。现在患上此病的年轻人正日益增 多。目前二型糖尿病在国际上已经被公认为在21世纪对人类健康的重大威胁之 一。
目前,人们对二型糖尿病有程度不同的治疗方案。最基本的方案是饮食 和锻炼的结合,在此基础上也可以配合药物治疗。目前治疗糖尿病的所用的药物, 除了胰岛素外,具体来说还有以下几种:胰岛素促分泌剂,譬如磺酰脲类药物, 它能提高胰腺β-细胞分泌胰岛素的量;降血糖药,譬如metformin,它能降低肝脏 产出葡萄糖的量;过氧化物酶增殖体活化受体-γ(PPAR-γ)激动剂,譬如格列酮 类药物,它能增强胰岛素的作用;还有α-糖苷酶抑制剂,它能阻碍肠内葡萄糖 的产出。然而,现有的治疗药物还有一些不足的方面,包括低血糖的副作用,体 重增加,耐药性的出现,胃肠道问题,以及水肿。大概49%的二型糖尿病患者需 要口服药物治疗,大概40%的患者需要注射胰岛素并可能同时使用口服药物,然 后大概10%的患者会只使用饮食和锻炼来控制病情。
为了能将新的更有效的疗法推向市场,目前有几个领域的研究正在进 行。其方向主要包括:减少肝糖的过量生产,增强胰岛素向细胞传递吸收葡萄糖 信号的通路,增加受葡萄糖促进的肝脏β-细胞的胰岛素分泌,以及力图解决肥胖 及伴随的脂肪代谢与积累方面的问题。
GPR119是一个特别的靶点,它是G蛋白偶联受体里rhodopsin家族中的 一员。除了被称作“GPR119”外,它还有其它标识,包括但不限于RUP3,Snorf25, 19AJ,AXOR 20和PS1。GPR119主要表达于胰腺组织中的胰岛β细胞和PP细胞, 以及肠道L细胞(分泌GLP-1)和K细胞[分泌葡萄糖依赖性促胰岛素多肽(GIP)]。科 学实验已经证实,激动GPR119能提高细胞内环磷酸腺苷(cAMP)浓度,激发细胞 内的刺激-分泌偶联,从而增加葡萄糖依赖性的GLP-1和胰岛素的分泌。参见T. Soga et al.,Biochemical and Biophysical Research Communications,2005,326, 744-751,里面一些有关于GPR119的文献。最近也有科学报道,GPR119激动剂 可减少人肠道L细胞的凋亡。
在二型糖尿病患者身上里,尽管GLP-1的分泌量减少了,GLP-1对于β- 细胞的活性依然保持,因此最近有很多针对GLP-1的研究。这些研究表明了 GLP-1除了能刺激机体葡萄糖依赖性地分泌胰岛素外,还有别的降血糖机制, 这包括但不限于:抑制餐后胰高血糖激素的分泌,降低吸收营养到血液中的速率, 以及通过减少食量来帮助控制体重。研究结果表明,提高GLP-1分泌量的疗法 能够适用于各种症状和失调,包括但不限于代谢紊乱、胃肠道紊乱、炎症、心理 疾病、抑郁,以及神经精神疾病包括但不限于糖尿病(一型和二型)、代谢综合 症、肥胖、食欲不振/过旺、消瘦、紧张、易怒、心肌缺血/再灌注损伤、老年 痴呆症,以及其他中枢神经系统的疾病。
然而,由于GLP-1会迅速地被蛋白酶DPP-IV降解,外源性GLP-1在临 床治疗上的应用受到很大限制。据文献报导,有几种用来治疗二型糖尿病的 GLP-1的类似物正处于开发阶段,它们都是经过修饰的多肽,比人自身分泌的 GLP-1有更长的半衰期而活性类似。其中以BYETTA为商品名销售的药物是这 类新药中第一个被FDA批准上市的。然而,这些类似物需要通过注射使用,这 当然不及一个口服的能增加GLP-1分泌的药物更令人满意。市面上确有口服的 DPP-IV抑制剂,它能减少GLP-1的降解从而提高GLP-1水平,譬如以JANUVIA 为商品名投放到市场的sitagliptin。不过倘若有一个药物能同时作用于L-细胞和β- 细胞,促进GLP-1和胰岛素的内源性分泌,对二型糖尿病的治疗会有更多益处, 更有前途。
本发明发现了一类GPR119的激动剂,它通过提高GIP,GLP-1和胰岛素 的水平,从而在一定程度上提高机体对葡萄糖的处理能力。不仅如此,研究表明 GPR119激动剂,例如本发明中的分子,能非葡萄糖依赖性地促进肠促胰岛素的 分泌。多肽GIP和GLP-1都是肠促胰岛素,在过去的20年中,有大量的论文报导 GIP和GLP-1具有多种多样的生理作用。例如见Perry,T.et al.,Curr.Alzheimer Res., 2005,377-385。当人体摄入营养物质后,肠内分泌细胞K和L细胞会分别分泌GIP 和GLP-1。尽管控制GLP-1分泌的机制尚不清楚,进餐后短时间内GLP-1水平的 迅速上升也许可以归因于GIP所参与的激素刺激的神经传导,而一段时间后 GLP-1水平的持续上升也许是由小肠末梢和结肠里的营养物质对L-细胞的直接 活化引起的。GIP和GLP-1是强效的促进剂,能增强身体对升高的血糖作出的反 应,提高胰岛素的分泌。然而,在二型糖尿病患者身上显示出,尽管GLP-1促 胰岛素分泌的作用依然保持,GIP的促胰岛素分泌作用下降。令人不解的是, 二型糖尿病患者对一次多量注入的GIP依然有良好的反应,只是对持续少量注 入的方式失去敏感度(Meier et al.,Diabetes,2004,53,S220-S224),故此GIP活性下 降的确切原因目前尚不清楚。最近的研究还表明,给ob/ob小鼠持续施用一种长 效的GIP的脂肪酸衍生物14天,有助于其维持葡萄糖的体内平衡(Irwin N.et al.J. Med.Chem.,49,1047-1054)。
由此可见,GPR119激动剂具有应用在治疗糖尿病和相关联症状上的价 值,尤其是对于二型糖尿病,肥胖,葡萄糖耐受不良,胰岛素抵抗,代谢综合征 X,高血脂,血胆脂醇过多,以及动脉硬化症。
本发明公开了一类含苯磺酰肼结构的葡萄糖激酶活化剂,这些化合物可 用于制备治疗2型糖尿病的药物。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有通式I的良好活性的GPR119激动剂。
本发明的另一个目的是提供制备具有通式I的化合物的方法。
本发明的再一个目的是提供含有通式I的化合物作为有效成分在治疗2 型糖尿病方面的应用。
现结合本发明的目的对本发明内容进行具体描述。
本发明具有通式I的化合物具有下述结构式:
其中,R选自H,C1-C3的烷基,C3-C6环烷基。
优选通式I的化合物具有以下结构,
本发明所述通式I化合物通过以下路线合成:
化合物II和化合物III在发生加成反应,生成化合物IV;化合物IV与 化合物V发生加成反应,生成I;其中,R的定义如前所述。
本发明所述通式I化合物具有GPR119的激动作用,可作为有效成分用 于制备2型糖尿病的治疗药物。本发明所述通式I化合物的活性是通过受体结合 试验来验证的。
本发明的通式I化合物在相当宽的剂量范围内是有效的。例如每天服用 的剂量约在1mg-1000mg/人范围内,分为一次或数次给药。实际服用本发明通 式I化合物的剂量可由医生根据有关的情况来决定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。需要说明的是,下述实施例 仅是用于说明,而并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的教导所做 出的各种变化均应在本申请权利要求所要求的保护范围之内。
实施例1化合物I-1的合成
A.化合物IV-1的合成
化合物II-11.47g(10mmol)和化合物III 4.80g(30mmol)溶于20mL干 燥的THF中,升温回流3小时,TLC发现反应完成。反应混合物倾倒入100mL 冰水中,使用50mL×3的CH2Cl2萃取,合并萃取相,用盐水洗涤,无水硫酸钠 干燥。抽滤除去干燥剂,滤液在旋转蒸发仪上蒸干,得到的残余物使用柱层析纯 化,得到化合物IV-1,白色固体,ESI-MS,m/z=308([M+H]+)。
B.化合物I-1的合成
化合物IV-10.61g(2mmol)和化合物V-10.34g(2mmol)溶于10mL干燥 的THF中,升温回流3小时,TLC发现反应完成。反应混合物倾倒入100mL 冰水中,使用50mL×3的CH2Cl2萃取,合并萃取相,用盐水洗涤,无水硫酸钠 干燥。抽滤除去干燥剂,滤液在旋转蒸发仪上蒸干,得到的残余物使用柱层析纯 化,得到化合物I-1,白色固体,ESI-MS,m/z=480([M+H]+)。
实施例2化合物I-2的合成
A.化合物IV-2的合成
化合物II-21.61g(10mmol)和化合物III 4.80g(30mmol)溶于20mL干 燥的THF中,升温回流3小时,TLC发现反应完成。反应混合物倾倒入100mL 冰水中,使用50mL×3的CH2Cl2萃取,合并萃取相,用盐水洗涤,无水硫酸钠 干燥。抽滤除去干燥剂,滤液在旋转蒸发仪上蒸干,得到的残余物使用柱层析纯 化,得到化合物IV-2,白色固体,ESI-MS,m/z=322([M+H]+)。
B.化合物I-2的合成
化合物IV-20.64g(2mmol)和化合物V-10.34g(2mmol)溶于10mL干燥 的THF中,升温回流3小时,TLC发现反应完成。反应混合物倾倒入100mL 冰水中,使用50mL×3的CH2Cl2萃取,合并萃取相,用盐水洗涤,无水硫酸钠 干燥。抽滤除去干燥剂,滤液在旋转蒸发仪上蒸干,得到的残余物使用柱层析纯 化,得到化合物I-2,白色固体,ESI-MS,m/z=494([M+H]+)。
实施例3-4
参照实施例1、2的方法,合成了下表所列化合物。
实施例5化合物体外对GPR119的激动实验
将编码FLAG附加表位、人GPR119的前198个氨基酸和小鼠受体的C 末端137个氨基酸的3个拷贝的人-小鼠嵌合GPR119表达构建体克隆至四环素 可诱导载体pcDNA5/FRT/TO(Invitrogen#V6520-20)中,其包含耐潮霉素的标记 物。通过将此构建体稳定整合至表达四环素抑制子的特异性宿主细胞系 Flp-In-T-Rex-HEK293(Invitrogen)的基因组中,实现精密控制的受体表达。一旦 产生稳定的耐潮霉素的细胞系,将细胞在37℃维持于加湿的5%CO2气氛和培 养基中。该培养基由补充有2mM L-谷氨酰胺、10%胎牛血清、200μg/ml潮霉素 B和15μg/ml稻瘟素(blasticidin)的达尔伯克改良伊格尔培养基(Dulbecco’s modified Eagle’s medium)(DMEM,Invitrogen)组成。
在进行cAMP累积测定48小时之前,将稳定表达嵌合人/小鼠GPR119 构建体的细胞以4×103细胞/孔的密度接种至384孔聚-D-赖氨酸涂布的固体白板 (BD第35-6661号)中,并使其于37℃在加湿的5%CO2气氛和补充有1μg/ml四 环素的培养基中生长以诱发受体表达。在测定当天,移除培养基并于37℃在加 湿5%CO2气氛和20μl/孔测定缓冲液(具有Ca2+和Mg2+的磷酸盐缓冲盐水、12mM 葡萄糖、0.1mM异丁基-甲基-黄嘌呤、0.1%不含脂肪酸的牛血清白蛋白)中将细 胞孵育50min,该测定缓冲液具有期望浓度的从溶解在二甲亚砜(DMSO)中的浓 缩储液添加的化合物以在测定中得到1%DMSO的最终浓度。使用CisBio均相时 间分辨荧光(HTRF)测定试剂盒,遵循制造商的规程测量cAMP累积。简而言之, 向每个孔中各自添加10μlcAMP-HTRF荧光检测试剂,且将样品于室温孵育 40min。在320nm激发荧光且在665nm和620nm使用Envision仪器(Perkin Elmer) 测量。计算665/620的荧光比并通过从cAMP标准曲线内插将其转化为每一孔中 的cAMP的纳摩尔浓度。采用Excel/XLfit软件(Microsoft和IDBS)利用四参数对 数曲线拟合方程计算浓度-应答曲线和EC50。
测试结果见下表。
化合物 EC50(nM) 实施例1化合物 20.9 实施例2化合物 7.7 实施例3化合物 9.3 实施例4化合物 18.4
从上表结果可以看出,本发明的化合物是很好的GPR119激动剂,可用 于制备治疗2性糖尿病的药物。