Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了重均分子量(Mw)約4.5～9kD的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖、含所述Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖的藥物組合物、它們的制備方法及其在制備預防或治療血栓性疾病的藥物中的應用。所述低聚糖胺聚糖具有式(I)所示結構，式(I)所含取代基同說明書定義。所述Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖及其藥物組合物具有強效因子Ⅹ酶抑制活性和HC-II依賴的抗凝血酶活性，可用于制備抗血栓藥物。
【專利說明】Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)藥【技術領域】，具體地，涉及重均分子量(Mw) 4.5~9kD的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖及其藥學上可接受的鹽，含所述Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖及其藥學上可接受的鹽的藥物組合物，F(xiàn)uc3S4S取代的低聚糖胺聚糖及其藥物組合物的制備方法及其在制備預防或治療血栓性疾病的藥物中的應用。
【背景技術】
[0002]巖藻糖化糖胺聚糖(Fucosylated Glycosaminoglycan, FGAG)是一類從棘皮動物體壁中獲得的帶有硫酸化巖藻糖側鏈取代的糖胺聚糖衍生物。不同棘皮動物來源及不用方法制備的FGAG在化學組成上既有共同點也存在差異。
[0003]不同來源的FGAG的共同點主要表現(xiàn)在組成單糖包括D-2-乙酰胺基_2_脫氧半乳糖(D-GalNAc)、D-葡萄糖醛酸(D-GlcUA)和L-巖藻糖(L-Fuc)以及它們的硫酸酯。其中，D-GlcUA和D-GalNAc通過β-(1_3)及β-(1_4)糖苷鍵交替連接形成糖胺聚糖的主鏈，而L-Fuc 則以側鏈形式連接于主鏈(Ricardo P.et al.，JBC, 1988，263(34): 18176 ；KenichiroY.et al., Tetrahedron Lett, 1992，33(34):4959)。
[0004]不同來源的FGAG在結構上的不同點主要包括L-Fuc的硫酸化程度及位置不同以及主鏈硫酸化程度及位置不同。目前見于報道的FGAG的巖藻糖側鏈的硫酸根取代大多比較復雜。例如，仿刺參(Stichopus japonicas)來源的FGAG主要含有三種類型的L-Fuc,即2，4- 二硫酸酯(Fuc2S4S)、4_ 二硫酸酯(Fuc4S)及 3，4- 二硫酸酯(Fuc3S4S)，且 Fuc2S4S約占L-Fuc總量的~60%，而其主鏈上的D-GalNAc主要為4，6- 二硫酸酯(GalNAc4S6S)(Kenichiro Y, et al.TetrahedronLett, 1992, 33:4959);玉足海參(Holothurialeucospilota) FGAG的L-Fuc類型不清楚，其主鏈上的D-GalNAc含4-硫酸酯基(GalNAc4S)(樊繪曾，等，藥學學報，1983, 18(3): 203);巴西產海參Ludwigothurea grisea的FGAG的L-Fuc中，F(xiàn)uc4S含量最高(~49%)，另含F(xiàn)uc2S4S (~20%)、-3S4S (~17%)及無硫酸酯基取代的 L-Fuc (FucOS)，其主鏈 D-GalNAc 類型包括 GalNAc6S (~53%)、-4S6S (~12%)和-4S (31%) (LuborB.et al.J.Biol.Chem.2007, 282:14984);梅花參(Thelenata ananas)FGAG 的 L-Fuc 類型包括 Fuc2S4S (~53%)、-4S (~22%)、-3S (~25%)，所含 D-GalNAc 主要為 GalNAc4S6S (~95%)及-6S (~5%) (WuM.，et al.Carbohydr.Polym.，2012，87 (I): 862)。此外，Isostichopus badionatus 的 FGAG 的 L-Fuc 主要是 Fuc_2S4S(~96%)，Holothuriavagabunda的FGAG的L-Fuc類型類似于巴西產海參，Stichopus tremulus的FGAG包括 Fuc3S4S(~53%)、-2S4S(~22%)和-4S (~25%) (Chen SG, et al.Carbohydr.Polym.，2011，83(2):688)。
[0005]多種海參來源的FGAG具有強效抗凝血活性(張佩文，中國藥理學與毒理學雜志，1988，2(2):98 ；Paulo AS.etal.，J.Biol.Chem.1996，271:23973)，但天然來源的 FGAG也具有誘導血小板聚集 的活性(Jiazeng L.et al, Thromb Haemos, 1988，54(3):435 ;單春文，中藥藥理與臨床，1989，5(3):33)和激活因子XII的表面激活活性(Roberto J.etal.Thromb Haemost.2010, 103:994)。對于刺參來源的FGAG，通過解聚所獲得的DHG可減弱血小板誘導聚集活性(Hideki N.etal.，Blood, 1995，85 (6): 1527)。
[0006]海參來源的FGAG的抗凝血活性的藥理學機制研究顯示，F(xiàn)GAG具有不同于肝素、硫酸皮膚素的機制特點，例如，F(xiàn)GAG為強效的F.Xase抑制劑，可抑制內源性因子X酶對因子X的激活；存在依賴ATIII和HCII的抗凝血酶活性；存在抑制凝血酶IIa反饋激活因子XIII的活性(Hideki N., 1995);存在因子XII激活活性(Roberto J.2010)。一般認為廣泛的藥理學機制與抗凝藥物的出血傾向副作用有關(Bauer, Hematology, 2006, (I):450),提高FGAG的藥理學作用靶點的選擇性有益于降低出血傾向。
[0007]改善天然來源的FGAG的藥理學作用靶點的選擇性的可選擇的途徑之一是對其進行化學結構修飾。例如，對天然FGAG進行過氧化解聚(歐洲專利公開EP0408770 ；KenichiroY, 1992)、脫硫酸化或羧基還原(Paulo AS etal., Thrombosis Research, 2001，102:167)、部分酸水解(Yutaka Kariya, Biochem.J., 2002, 132:335; Paulo AS etal., ThrombosisResearch, 2001, 102:167)等?，F(xiàn)有資料顯示，降低天然FGAG分子量可影響其藥理學作用特點，例如降低誘導血小板聚集的活性，減弱依賴ATIII及HC-1I依賴的抗凝血酶活性等(樊繪曾等，生物化學雜志，1993，9(2):146;馬西，中華血液學雜志，1990，11(5): 241 ;Paulo AS etal.，J.Biol.Chem.1996，271，23973 ; Hideki Nagaseetal.，Blood, 1995，85(6): 1527)。然而簡單解聚尚難獲得抗凝效價與靶點選擇性均較理想的抗凝活性產物。例如刺參FGAG重均分子量(Mw)低至約9kD時方能有效降低其血小板誘聚活性(樊繪曾等，生物化學雜志，1993，9 (2):146);而具有合適抗凝活性強度的解聚產物的 Mw 約為 12 ~15kDa (Nagase etal., Thromb Haemost, 1997, 77 (2): 399; KazuhisaM etal., Kidney Int.,2003, 63:1548;Sheehan etal., Blood, 2006, 107(10):3876 ;趙金華等.CN1017 24086A)。水解側鏈巖藻糖以及部分去硫酸化都可以致FGAG抗凝血活性顯著降低乃至消失，羧基還原對抗凝活性影響相對較小，但出血傾向仍然顯著且對血小板活性的影響未知(Paulo AS etal., Br J.Haematol., 1998, 101:647; Paulo ASetal., ThrombRes.2001, 102:167)。
[0008]本發(fā)明人在海參來源的FGAG的抗凝活性構效關系研究中，對FGAG解聚方法進行了系統(tǒng)研究，例如建立了過渡金屬離子催化的過氧化解聚法、β_消除解聚方法、脫酰脫氨基解聚方法等(趙金華等，CN101735336B;CN103145868A;CN103214591A)。前者可以提高解聚反應的效率和反應過程的可控性；后兩者可以獲得具有特殊的還原性或非還原性末端糖基，顯著提高產物質量的可控性。此外，本發(fā)明人對FGAG所含結構片段及化學基團(如D-β-GlcUA所含羧基，D-β-GalNAc所含乙酰氨基等)的結構修飾方法及其結構修飾產物的構效關系進行了較為系統(tǒng)研究(劉吉開等，CN102558389A;趙金華等，CN102247401A;Zhao L.et al.CarbohydrPolym.2013, (98):1514;Lian ff.etal.BBA, 2013，1830:4681)。但是，除了非選擇性脫除硫酸酯基外，這些結構修飾方法均不能改變FGAG主鏈及側鏈的硫酸酯化程度及位置。也就是說，F(xiàn)GAG主側鏈硫酸化形式仍然取決于其天然來源。
[0009]如前文所述，不同物種來源的FGAG的主側鏈硫酸化形式可以存在較大區(qū)別。本發(fā)明人前期工作已發(fā)現(xiàn)梅花參FGAG具有較弱的激活血小板活性的優(yōu)勢特點(趙金華等，CN101724086A;Wuet al.Food Chem.2010 (122) 716)。但是，梅花參 FGAG 所含側鏈L-Fuc 的硫酸酯基取代形式較復雜(Mingyi W.，2010; Zhao L.，2013; Lian W.，2013)，其解聚產物的結構確證、產物化學結構均一性分析等質量分析相關的技術難度較大。文獻報道
1.badionatus 來源的 FGAG 的側鏈 L-Fuc 主要是 Fuc2S4S(~96%) (Chen SG, 2011)，此為FGAG類化合物結構研究提供了便利條件，由于Fuc2S4S結構與FGAG的f.XII激活活性相關(Roberto J.2010)，這無疑限制了側鏈以Fuc2S4S為主的FGAG的應用價值。
[0010]糙海參(Holothuria scabra)多糖見于報道，但其研究僅限于總多糖制備工藝與活性的初步研究(沈鳴等.中國海洋藥物，2003, 91 (I):1)、酸性粘多糖的初步理化性質分析(陳健等.食品與發(fā)酵工業(yè)，2006, 32 (10): 123)及提取工藝探討(鄭艾初等.現(xiàn)代食品科技，2007，23(5):65)。本發(fā)明人在對一系列海參來源的FGAG進行系統(tǒng)研究中發(fā)現(xiàn)，糙海參多糖不僅包括FGAG,還包括幾種結構和聚合度不同的酸性巖藻聚糖(Fucan sulfate)以及類似糖原結構的中性多糖。由于數(shù)種酸性巖藻聚糖及中性多糖具有與FGAG近似的分子量，因此，現(xiàn)有文獻方法獲得的多糖類成分應當并非純凈的糙海參FGAG。
[0011]多糖類化學結構分析具有較高的技術難度，本發(fā)明人在綜合采用糖化學分析、酶法分析、特殊衍生物制備及其波譜解析技術研究糙海參FGAG的化學結構過程中發(fā)現(xiàn)，糙海參FGAG具有非常特殊的化學結構特征，即其所含側鏈L-Fuc主要是a -L_Fuc3S4S (占其全部側鏈取代基的75%以上)。NMR譜圖及精細化學結構分析顯示，糙海參FGAG的重復結構單元較刺參、巴西產海參L.grisea、梅花參等前文所述多種海參來源的FGAG的重復結構單元更為規(guī)則。顯然，這種化學結構的規(guī)則性有利于實現(xiàn)其潛在的應用價值。
[0012]另一方面，多種類型的聚陰離子物質具有f.XII激活(表面激活)活性，如聚磷酸、RNA片段、細菌內毒素、過硫酸軟骨素等(Mackmanet al., J ThrombHaemost.2010, 8(5):865)。鑒于資料顯示,側鏈巖藻糖硫酸酯化程度較高的Fuc2S4S結構與FGAG激活f.XII的活性相關(Roberto J.，2010)，側鏈L-Fuc上的硫酸酯基的負電荷載量自然成為關注FGAG激活f.XII活性的關鍵性結構特征。然而，本發(fā)明人在大量的比較試驗研究中進一步驚奇發(fā)現(xiàn)，盡管糙海參FGAG主側鏈均具有較高的負電荷載量(其主鏈中的β -D-GalNAc主要為4，6- 二硫酸酯基取代，75%以上的側鏈a -L-Fuc存在3，4- 二硫酸酯基取代)，但其原型和解聚產物的f.XII激活活性卻在所見海參來源的FGAG中最弱。
[0013]采用本發(fā)明人已建立的技術(趙金華等，CN101735336A;CN103145868A;CN103214591A)制備糙海參FGAG解聚衍生物，本發(fā)明人進一步驚奇發(fā)現(xiàn)，相對于其他多種海參來源的FGAG解聚產物，糙海參FGAG解聚產物可在更低分子量(Mw約4.5~9kD)時保持強效抗凝活性，例如，可在Mw約5_8kD時呈現(xiàn)最強的f.Xase抑制活性，在Mw約5kD時呈現(xiàn)最強的HCII依賴的抗凝血酶活性。隨后，本發(fā)明人從格皮氏海參(P.graeffei)提取純化了側鏈主要為L-Fuc3S4S的結構近似的FGAG類化合物。采用前文所述本發(fā)明人建立的技術方法獲得解聚產物后，其解聚產物具有近似糙海參FGAG解聚產物的抗凝活性以及不影響f.XII及血小板的活性特征。
[0014]側鏈L-Fuc的硫酸酯化方式而非簡單的電荷負載量顯著影響著FGAG及其衍生物的藥理藥效學活性特征。側鏈主要為L-Fuc3S4S的FGAG解聚產物具有更為規(guī)則的重復結構單元，并且具有更為優(yōu)勢的抗凝藥理學作用特征。
[0015]血栓性疾病目前仍然是人類主要的致死性病因，抗凝血藥物在血栓性疾病的預防和臨床治療中具有重要作用。肝素類藥物是主要的臨床用藥，但存在嚴重出血傾向的缺陷，一般認為其出血傾向與其較廣泛的凝血因子影響以及共同途徑凝血抑制相關，而f.Xase抑制和HCII依賴的抗f.1Ia活性機制可能有利于降低抗凝活性成分的出血傾向。
[0016]糙海參和格皮氏海參等海參來源的側鏈主要為L-Fuc3S4S的低聚糖胺聚糖可具有強效抗凝活性，其抗凝機制主要為f.Xase抑制和HCII依賴的抗f.1Ia活性；而側鏈主要為L-Fuc3S4S的低聚糖胺聚糖具有更為規(guī)則的重復結構單元和具有更為優(yōu)勢的抗凝藥理學作用特征，因此具有重要的預防和臨床治療血栓性疾病的應用潛力。

【發(fā)明內容】

[0017]本發(fā)明首先提供一種Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽，所述Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物是具有式(I)所示結構的低聚同系糖胺聚糖類化合物的混合物，
[0018]
【權利要求】
1.一種Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽,所述Fuc3S4S是指3，4-二硫酸酯化-L-巖藻糖-1-基，所述取代的低聚糖胺聚糖混合物是具有式(I)所示結構的低聚同系糖胺聚糖類化合物的混合物，
2.如權利要求1所述的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽，其特征在于所述混合物是具有式(VII)所示結構的低聚同系糖胺聚糖化合物的混合物，
3.如權利要求1所述的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽，其特征在于所述混合物是具有式(VIII)所示結構的低聚同系糖胺聚糖化合物的混合物，
4.如權利要求1所述Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽，其特征在于所述混合物是具有式(IX)所示結構的低聚同系糖胺聚糖化合物的混合物，

5.如權利要求1~4之任一項所述的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽，其特征在于所述低聚糖胺聚糖混合物由海參來源的Fuc3S4S取代的糖胺聚糖經化學解聚制備而得，其中，所述Fuc3S4S取代的糖胺聚糖具有如下特征:單糖組成包括摩爾比在1: (1±0.3): (I±0.3)范圍內的D-葡萄糖醛酸、D-乙酰氨基半乳糖和L-巖藻糖；以摩爾比計，其所含a -L-巖藻糖基中，3，4- 二硫酸酯化-a -L-巖藻糖基所占比例不低于.75%。
6.如權利要求5所述的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽，其特征在于所述海參來源的Fuc3S4S取代的糖胺聚糖從新鮮或干燥的糙海參Holothuriascabra或格皮氏海參Pearsonothuriagraeffei體壁和或內臟經提取純化獲得。
7.如權利要求1~6之任一項所述的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽，其特征在于所述的藥學上可接受的鹽是Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物的鈉鹽、鉀鹽或鈣鹽。
8.權利要求1~7之任一項所述的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽的制備方法，包括如下步驟: 步驟一:從新鮮或干燥的糙海參H.scabra或格皮氏海參P.graeffei中提取、純化獲得含F(xiàn)uc3S4S取代的糖胺聚糖的多糖組分； 所述含F(xiàn)uc3S4S取代的糖胺聚糖的多糖組分是指多糖組分具有均一性分子量，即主要組分在凝膠色譜柱上呈單一多糖色譜峰，且多分散系數(shù)(roi)在I~1.5之間；以質量百分比計，F(xiàn)uc3S4S取代的糖胺聚糖在多糖組分中的含量不低于80% ； 所述Fuc3S4S取代的糖胺聚糖是指一種巖藻糖化糖胺聚糖，其組成單糖包括摩爾比在1: (1±0.3): (1±0.3)范圍內的D-葡萄糖醛酸、D-乙酰氨基半乳糖和L-巖藻糖；并且，以摩爾比計，其所含a -L-巖藻糖基中，3，4- 二硫酸酯化-α -L-巖藻糖基所占比例不低于75% ； 步驟二:將“步驟一”所得多糖組分中的Fuc3S4S取代的糖胺聚糖解聚至重均分子量(Mw) 4.5kD~9kD的低聚同系糖胺聚糖混合物,所述解聚方法任選自: 方法1、β -消除解聚法，所述方法包括通過季銨鹽化和酯化反應將“步驟一”所得多糖組分中的糖胺聚糖中的10%~50%己糖醛酸轉化為己糖醛酸羧酸酯；繼而在非水溶劑中，堿處理所得糖胺聚糖羧酸酯，使之發(fā)生β_消除反應，由此獲得目標分子量范圍內的、非還原端為4-脫氧-threo-己-4-烯吡喃糖醛酸基的解聚產物； 方法2、脫酰脫氨基解聚法，所述方法包括在有或無硫酸肼存在下，肼處理“步驟一”所得多糖組分，使其所含F(xiàn)uc3S4S取代的糖胺聚糖中的10%~35%的D-乙酰氨基半乳糖發(fā)生脫乙酰化反應，繼而以亞硝酸處理所得部分脫乙?；a物，使發(fā)生脫氨基反應并解聚，獲得目標分子量范圍內的、還原性末端為2，5-脫水塔羅糖基的低聚同系糖胺聚糖混合物； 方法3、過氧化解聚法，所述方法包括在銅離子存在下，采用終濃度3%~10%的H2O2處理“步驟一”所得多糖組分，獲得目標分子量范圍內的低聚同系糖胺聚糖混合物； 通過方法I~3之任一方法制備的解聚產物均任選進行羧基還原反應和/或末端還原處理，將己糖醛酸還原成相應的己糖和/或將其還原性末端的D-2-乙酰氨基-2-脫氧-半乳糖基和/或2，5-脫水塔羅糖基轉化為其相應的糖醇、糖胺或N取代的糖胺。所述解聚產物及羧基和/或末端還原的解聚產物均任選采用沉淀法、離子交換層析、凝膠過濾層析、透析法和/或超濾法純化，并通過減壓干燥和/或冷凍干燥法獲得Fuc3S4S取代的低聚同系糖胺聚糖混合物的固形物。
9.權利要求8所述Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽的制備方法，其特征在于，所述制備方法中，采用“步驟二”所述“方法I”的β -消除法解聚“步驟一”所得含F(xiàn)uc3S4S取代的糖胺聚糖的多糖組分，其所述酯化反應步驟是將“步驟一”所得多糖組分中的Fuc3S4S取代的糖胺聚糖轉化為其季銨鹽后，在非質子化溶劑系統(tǒng)中與鹵代烴或鹵代芳烴反應獲得酯化程度約10%~50%的所述糖胺聚糖的羧酸酯化產物；其“ β -消除反應”步驟中，所述非水溶劑任選自乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、CH2C12、CHCl3或者它們的混合溶劑，所述堿性試劑任選自Na0H、K0H、Cl-C4醇鈉、乙二胺、三正丁胺、4- 二甲氨基吡啶或者它們的混合物。
10.權利要求8所述FUC3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物及其藥學上可接受的鹽的制備方法，其特征在于，所述制備方法中，采用“步驟二”所述“方法2”的脫酰脫氨基法解聚“步驟一”所得含F(xiàn)uc3S4S取代的糖胺聚糖的多糖組分，“方法2”所述肼處理步驟是將所述糖胺聚糖混合物溶解于無水肼或水合肼溶液中，在有或無硫酸肼存在下反應；所述亞硝酸處理是在冰浴至室溫條件下將部分脫乙?；a物加入pH2~5亞硝酸溶液中反應5min~60min,調溶液至堿性終止反應。
11.一種含有權利要求1至7之任一項所述的Fuc3S4S取代的低聚糖胺聚糖混合物或其藥學上可接受的鹽的藥物組合物，其特征在于，所述藥物組合物含有有效抗凝血劑量的所述低聚糖胺聚糖混合物或其藥學上可接受的鹽以及藥用賦形劑。
12.權利要求11所述的藥物組合物，其特征在于，所述藥物組合物的劑型為注射用水溶液或注射用凍干粉針劑。
13.權利要求11和12所述的藥物組合物，其特征在于，所述藥物組合物所含的藥用輔料為藥學上可接受的氯化鈉、磷酸緩沖鹽。
14.權利要求1至7之任一項所述的低聚糖胺聚糖混合物或其藥學上可接受的鹽在制備血栓性疾病的治療或預防藥物中的應用，所述血栓性疾病為靜脈血栓形成、動脈血栓形成、缺血性心臟病、缺血性腦血管病。
15.權利要求11 至13之任一項所述的藥物組合物在制備血栓性疾病的治療或預防藥物中的應用，所述血栓性疾病為靜脈血栓形成、動脈血栓形成、缺血性心臟病、缺血性腦血管病。
【文檔編號】A61K31/726GK103788222SQ201410007855
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權日:2014年1月8日
【發(fā)明者】趙金華, 何金星, 吳明一, 劉峙汶, 高娜, 趙龍巖, 李姿, 盧鋒, 徐麗, 肖創(chuàng), 楊蓮, 陳鈞, 周路坦, 彭文烈, 劉吉開 申請人:中國科學院昆明植物研究所, 云南恩典科技產業(yè)發(fā)展有限公司