БИОДЕГРАДИРУЕМЫЕ АРГИНИНСОДЕРЖАЩИЕ ПОЛИМЕРЫ

Название	БИОДЕГРАДИРУЕМЫЕ АРГИНИНСОДЕРЖАЩИЕ ПОЛИМЕРЫ
Разработчик (Авторы)	Самуков Владимир Васильевич, Ярославцев Дмитрий Викторович, Артамонов Андрей Владимирович, Бекарев Андрей Александрович, Киншт Дмитрий Николаевич, Мадонов Павел Геннадьевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2549908
Дата регистрации	10.05.2015
Правообладатель	Общество с ограниченной ответственностью "Саентифик Фьючер Менеджмент"
Область применения (класс МПК)	C08G 73/02 (2006.01) A61K 31/198 (2006.01) A61K 47/30 (2006.01) A61K 47/48 (2006.01) A61K 31/155 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области биодеградируемых синтетических полимеров, а именно, к аргинин-содержащим биодеградируемым полимерам, способным осуществлять доставку природного L-аргинина в ткани человека и животных и через биологические мембраны.

Изобретение, в частности, относится

1) к полимерам общей формулы

где n - целое число >2;

NA имеет структуру:

AN имеет структуру:

при этом Z либо отсутствует, либо является остатком аминокислоты -NH-(CH2)i-СО-, где i - целое число от 1 до 5; D представляет собой линейный или разветвленный алкил C1-С5, либо бензил;

В представляет собой остаток алифатического диамина -NH-(CH2)k-NH-, где k - целое число от 2 до 6;

X и Y могут одновременно принимать значения:

Х=Н-В, Y=H;

X=Nα-(D-OCO)-L-аргинил-Z-B, Y=Nα-(D-OCO)-L-аргинил-Z;

X=R1-AN-B, Y=NA-R1,

где R1 есть карбоксамидоалкил вида H2NCO-CH2- или H2NCO-СН2СН2-,

2) к солям полимеров указанной общей формулы (1) с фармацевтически приемлемыми кислотами.

L-Аргинин - природная условно-незаменимая аминокислота, которая входит в состав белков и пептидов и является одним из ключевых метаболитов в процессах азотистого обмена в организме (орнитиновый цикл у позвоночных). Через промежуточное образование α-кетоглутарата L-аргинин включается в цикл трикарбоновьгх кислот и, тем самым, в основные анаболические (окислительное фосфорилирование) и метаболические (глюко-неогенез) процессы в клетке. Важнейшая и уникальная роль L-аргинина состоит в том, что он является единственным источником азота для биосинтеза оксида азота (NO) [Nelson D, Сох М. Lehninger Principles of Biochemistry, 5th Ed. WH Freeman, N.-Y., 2008].

Оксид азота - двухатомная молекула с высокой реакционной способностью. NO легко диффундирует в ткани, но обладает коротким временем жизни (t½=3-5 с), так как быстро инактивируется оксигемоглобином [Morris SM Jr, Billiar TR. New insights into the regulation of inducible nitric oxide synthesis. Am J Physiol. (1994) 266: E829-E839]. NO имеет важное значение в физиологии млекопитающих и отвечает за разнообразные функции, в том числе, за сосудистый тонус, состояние и функционирование эндотелия, активацию растворимой гуанилат-циклазы, нервную проводимость в центральной и периферической нервной системе, а также за цитотоксичность активированных макрофагов. Будучи идентифицирован как эндотелиальный фактор релаксации, оксид азота играет ключевую роль в сосудистой релаксации во всем организме и является антагонистом эндотелина-1, сильнейшего вазоконстриктора млекопитающих [Palmer RM, Ferrige AG, Moncada S. Nitric oxide release accounts for the biological activity of endothelium-derived relaxing factor. Nature (1987) 327: 524-526]. Функция NO заключается в активации растворимой гуанилат-циклазы, в результате происходит повышение внутриклеточного уровня цикло-ГМФ и активация циклоГМФ-зависимых протеинкиназ. Протеинкиназы, в свою очередь, обеспечивают сосудорасширительные эффекты и снижение тонуса кровеносных сосудов. К другим функциям NO можно отнести блокирование прилипания и агрегации тромбоцитов, ингибирование пролиферации клеток гладкомышечной ткани и прилипания лейкоцитов. Таким образом, оксид азота можно рассматривать как паракринный фактор широкого спектра действия, как ингибитор стеноза, рестеноза, сосудистого воспаления, пролиферации сосудистых клеток, тромбоза, атеросклероза и артериосклероза.

Оксид азота синтезируется в клетках из L-аргинина как субстрата при действии ферментов, принадлежащих к семейству NO-синтаз (nitric oxide synthase; NOS). При этом из L-аргинина при участии молекулярного кислорода и NADP-H образуется L-цитруллин и NO. Существует несколько изоформ NOS: эндотелиальная NO-синтаза (eNOS), макрофагальная (индуцибельная) NO-синтаза (iNOS) и нейрональная NO-синтаза (nNOS). Несмотря на наименование, eNOS обнаруживается не только в эндотелиальной ткани сосудов, но и в эпителиальных тканях, в том числе в бронхиальных клетках, и в нейронах головного мозга. С другой стороны, iNOS проявляется не только в макрофагах, но и в гепатоцитах, хондроцитах, клетках эндотелия и фибробластах, в частности, в условиях повреждения эндотелия или как реакция на травму [см., например: Thippeswamy Т, McKay JS, Quinn JP, Morris R. Nitric oxide, a biological double-faced janus--is this good or bad? Histol Histopathol. 2006; 21 (4): 445-58].

Изоформы NOS также классифицируются как конститутивные (eNOS и nNOS) или индуцибельные (iNOS). Конститутивные NO-синтазы (cNOS) постоянно присутствуют в клетках и активны при достаточных концентрациях внутриклеточного кальция, производя некоторый базовый уровень оксида азота в тканях [Yamada М., J Cereb Blood Flow Metab. (2000); 20 (4): 709-17]. iNOS, напротив, не зависит от кальция и в норме в клетках отсутствует, но ее экспрессия может быть индуцирована липополисахаридами и некоторыми цитокинами. iNOS способна производить пиковые уровни NO, намного превышающие физиологические базовые уровни, генерируемые cNOS. При ограниченной доступности исходного L-аргинина это может приводить к токсическим эффектам и повреждению тканей. Индукция iNOS может блокироваться глюкокортикоидами и некоторыми цитокинами [Geller DA, Nussler АК, DiSilvio М, Lowenstein О, Sharpiro RA, Wang SC, et at. Cytokines, endotoxin, and glucocorticoids regulate the expression of inducible nitric oxide synthase in hepatocytes. Proc Natl Acad Sci USA (1993); 90: 522-526].

Генерация физиологического базового уровня NO при действии cNOS, особенно eNOS, является важнейшим фактором гомеостаза практически всех тканей организма. Постоянный синтез NO поддерживает, в частности, целостность и функциональную активность сосудистого эндотелия, обеспечивает адекватное регулирование кровяного давления и тонуса сосудов, препятствует развитию атеросклероза, артериосклероза, тромбоза, ишемии, рестенозов, гиперлипидемии.

Конститутивный биосинтез NO регулируется рядом разнонаправленных факторов, в том числе: а) функциональным состоянием eNOS (внутриклеточная локализация фермента, наличие кофакторов - NADP-H, тетрагидробиоптерина); б) уровнем внутриклеточного кальция; в) концентрацией субстрата - L-аргинина; г) концентрациями эндогенных ингибиторов eNOS - асимметричного N,N-диметиларгинина (ADMA) и N-монометиларгинина (NMMA); д) активностью конкурирующего фермента - аргиназы, расщепляющей L-аргинин на L-орнитин и мочевину [Braam В., Verhaar МС. Understanding eNOS for Pharmacological Modulation of Endothelial Function: A Translational View. Curr Pharm Des (2007), 13: 1727-1740].

В нормальных физиологических условиях, при достаточном поступлении эндогенного и экзогенного L-аргинина, все эти факторы сбалансированы и обеспечивают адекватный уровень биосинтеза оксида азота. При этом внутриклеточная концентрация субстрата существенно превышает значение Km (константы Михаэлиса) для eNOS, поэтому на базовый уровень синтеза NO кратковременные колебания внеклеточных концентраций L-аргинина влияют незначительно [Pollock JS, Forstermann U, Mitchell JA, Warner TD, Schmidt HH, Nakane M, et al. Purification and characterization of particulate endothelium-derived relaxing factor synthase from cultured and Native bovine aortic endothelial cells. Proc Natl Acad Sci USA (1991); 88: 10480-10484; Harrison, DG. Cellular and molecular mechanisms of endothelial cell dysfunction J. Clin. Invest. (1997) 100: 2153-2157].

Однако, в некоторых условиях локальные внутриклеточные концентрации L-аргинина оказываются недостаточными и становятся скорость-лимитирующим фактором для биосинтеза NO. Такими условиями могут быть локальные воспаления; повышенные уровни ингибитора eNOS ADMA в тканях и плазме крови; повышенная экспрессия и активность аргиназы; действие индукторов iNOS, например, интерлейкина-1 и липополисахаридов [Wu G, Morris SM Jr. Arginine metabolism: nitric oxide and beyond. Biochem J. (1998) 336: 1-17]. Сдвиг внутриклеточного окислительно-восстановительного баланса (окислительный стресс) и повышение продукции супероксид-аниона и других активных форм кислорода (АФК) даже при относительно высоких уровнях L-аргинина может приводить к значительному снижению биодоступности NO, так как АФК окисляют NO в цитотоксичный пероксинитрит и инактивируют NO-синтазу [Higashi Y, Noma K, Yoshizumi М, Kihara Y. Endothelial function and oxidative stress in cardiovascular diseases. Circ J. (2009); 73 (3): 411-8].

Дефицит продукции NO является одной из основных причин нарушения функции и повреждения эндотелия кровеносных сосудов и патофизиологическим фактором различных метаболических расстройств и связанных с ними сердечно-сосудистых заболеваний - атеросклероза, артериосклероза, тромбоза, ишемии, гиперлипидемии. Расстройство эндотелий-зависимой релаксации сосудов также связано с такими заболеваниями, как почечная недостаточность, сердечная недостаточность, легочная гипертензия, с рестенозами, явлениями ишемии/реперфузии различной природы [Vane JR, Anggard ЕЕ, Botting RM. Regulatory functions of the vascular endothelium. N Engl J Med (1990); 323: 27-36].

Таким образом, желательно иметь возможность увеличить эффективные концентрации оксида азота в клетках, тканях, органах, чтобы обеспечить адекватную релаксацию, расширение кровеносных сосудов, васкуляризацию, оксигенацию тканей и другие физиологические процессы, опосредованные NO, и располагать для этого соответствующими лекарственными средствами. Известными средствами для этой цели являются доноры NO, такие как тринитрат глицерина, изосорбиддинитрат, тетранитрат пентаэритрита и др., широко применяемые как системно, так и локально. Однако, серьезными недостатками доноров NO являются: трудность локального применения из-за высокой проникающей способности органических нитратов в тканях, развитие толерантности к нитратам, а также значительный риск вызвать тяжелую системную гипотензию практически при любом способе введения препаратов [Horowitz JD. Nitrovasodilators. In: Contemporary Cardiology, vol.4: Nitric Oxide and the Cardiovascular System, J. Loscalzo and J. Vita, Eds. Humana Press Inc., Totowa, NJ, 2000, pp.383-409].

В качестве средства для повышения уровня оксида азота в организме описано применение мономерного L-аргинина. В отличие от органических нитратов, поступающий извне L-аргинин способен генерировать NO, лишь проникая в клетку и вовлекаясь в метаболический путь с участием NO-синтаз. Основным недостатком экзогенного L-аргинина является его весьма малая биодоступность. Показано, что L-аргинин при пероральном и внутривенном введении нормализует функции эндотелия, обладает вазодилатирующим эффектом, препятствует развитию атеросклероза, рестеноза и тромбоза, улучшает коронарный кровоток, оказывает благоприятное действие на функциональное состояние скелетной мускулатуры. Однако такие эффекты достигались при продолжительном пероральном или внутривенном введении L-аргинина в дозах от 0,1 до 1 г/кг [Maxwell AJ, Cooke JP. L-Arginine: Its Role in Cardiovascular Therapy. In: Contemporary Cardiology, vol. 4: Nitric Oxide and the Cardiovascular System, J. Loscalzo and J. Vita, Eds. Humana Press Inc., Totowa, NJ, 2000, pp.547-585; Boger RH. L-Arginine therapy in cardiovascular pathologies: beneficial or dangerous? Curr Opin Clin Nutr Metab Care. (2008); 11 (1): 55-61]. Описано также использование L-аргинина в высоких концентрациях (до 20% по массе) в составе композиций для топического применения: с целью заживления ран [US 20030091601 Use of topical arginine to enhance wound healing; WO 2010100063 Topical pharmaceutical composition comprising an antiseptic and arginine for wound healing]; для лечения глаукомы [US 5364884 Arginine compounds as ocular hypotensive agents], геморроидальных болей [US 5595753 Topical formulations and methods for treating hemorrhoidal pain and sphincter and smooth muscle spasm in the gastrointestinal tract; US 6159944 Method for treating painful conditions of the anal region and compositions therefor; US 6627632 Compositions and methods for the treatment of anorectal disorders; US 6833139 Composition and method for the treatment of anorectal disorders], сексуальной дисфункции [US 7128930 Compositions and methods for treating sexual dysfunction; US 7214390 Topical compositions for enhancing sexual responsiveness]; в качестве лечебно-косметических средств [ЕР 1676570 Topical pharmaceutical compositions comprising L-arginine and uses thereof; US 6716436 Cosmetic composition for slimming containing L-arginine, an L-arginine analogue, or one of their derivatives, for topical application; US 20080045909 Topical Delivery of a Nitric Oxide Donor to Improve and Skin Appearance; US 20100261794 Composition for topical use to achieve a rapid and intense lifting effect].....

Формула изобретения

Полимер общей формулы
,
где n - целое число >2;
NA имеет структуру:
,
AN имеет структуру:
,
при этом Z либо отсутствует, либо является остатком аминокислоты -NH-(CH2)i-СО-, где i - целое число от 1 до 5;
D представляет собой линейный или разветвленный алкил C1-C5 либо бензил;
B представляет собой остаток алифатического диамина -NH-(CH2)k-NH-, где k - целое число от 2 до 6;
X и Y могут одновременно принимать значения:
Х=H-B, Y=H;
X=Nα-(D-OCO)-L-аргинил-Z-B, Y=Nα-(D-OCO)-L-аргинил-Z;
X=R1-AN-B, Y=NA-R1,
где R1 есть карбоксамидоалкил вида H2NCO-CH2- или H2NCO-СН2СН2-, и его соли с фармацевтически приемлемыми кислотами.

Изобретение "БИОДЕГРАДИРУЕМЫЕ АРГИНИНСОДЕРЖАЩИЕ ПОЛИМЕРЫ" (Самуков Владимир Васильевич, Ярославцев Дмитрий Викторович, Артамонов Андрей Владимирович, Бекарев Андрей Александрович, Киншт Дмитрий Николаевич, Мадонов Павел Геннадьевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога