本發(fā)明為醫(yī)藥領域，是關于一種苯酞類化合物用于制備提升血紅蛋白類血液代用品的氧氣輸送功能的藥物的用途。

背景技術：

血紅蛋白(hemoglobin，簡稱hb)為紅血球細胞中，用以攜帶、運送氧氣的蛋白質(zhì)，可以將氧氣自呼吸道及肺部等呼吸器官輸送并釋放至人體內(nèi)各器官及周邊細胞組織，使各器官及周邊細胞組織得以獲得足夠的氧氣，以維持各器官及周邊細胞組織的正常生理功能。

正常成人血紅蛋白(hba)系由α1、α2、β1及β2等四個次單元(subunit)所組成的四聚體α2β2，各次單元內(nèi)系藉由次單元內(nèi)氫鍵(intra-subunithydrogenbond)等分子間作用力，以穩(wěn)定各次單元的二級及三級結構(secondaryandtertiarystructures)，而各次單元的間另可以形成次單元間氫鍵(inter-subunithydrogenbond)，使前述四個次單元可以共同形成四級結構(quaternarystructure)。

血紅蛋白的四級結構存在高氧親合力的松弛態(tài)(relaxedform，r態(tài))及低氧親合力的緊張態(tài)(tensedform，t態(tài))兩種不同的構型，當血紅蛋白經(jīng)血液循環(huán)運送至肺部時，血紅蛋白可以與氧氣結合，進而攜帶氧氣并呈現(xiàn)r態(tài)，并隨著血液循環(huán)運送至各器官及周邊組織，并且受到各器官及周邊組織的ph、二氧化碳濃度、2,3-bpg濃度等異構因子的影響，使血紅蛋白釋放氧氣至各器官及周邊組織中并轉換為對氧氣親和力較低的t態(tài)。惟有當血紅蛋白各次單元的比例及在空間中的排列位向皆正確時，血紅蛋白方能精確無誤地在體內(nèi)正常行使其輸送氧氣的生物功能。一旦血紅蛋白的次單元的比例發(fā)生變化或其三級乃至四級結構發(fā)生變異時，將導致其攜氧功能的缺損以及血液疾病的發(fā)生。

2,3-二磷酸甘油酸(2,3-bisphosphorglycerate(2,3-bpg)或2,3-diphosphoglycerate(2,3-dpg)，以下用2,3-bpg)系血紅蛋白的內(nèi)源異構因子，為人體內(nèi)紅血球中除了負責攜帶及輸送氧氣的血紅蛋白以外最重要的物質(zhì)。2,3-bpg透過與hba的β1及β2兩個次單元間的作用精密地調(diào)控血紅蛋白的構型，使hba穩(wěn)定于對氧親和力較小的t態(tài)以降低血紅蛋白對氧的親合力，協(xié)助血紅蛋白將氧氣有效釋放至體內(nèi)各器官及組織細胞。

海洋性貧血(thalassemia)是一系列隱性遺傳的血液疾病，它是因為血色素中的血球蛋白鏈合成產(chǎn)生問題而引起的先天性病變，這類病患體內(nèi)存在的血紅素含量較低且是功能不全的。海洋性貧血又常被稱為地中海型性貧血。海洋性貧血的種類雖然很多，但是其中最重要的是α及β型海洋性貧血兩種。

「β型海洋性貧血」，是β血紅蛋白鏈合成的不足。罹患此血液疾病的患者在母體內(nèi)的胚胎時期及剛出生的嬰兒時期，由于體內(nèi)是以「胎兒血紅素f(fetalhemoglobin，hbf)」為主，因此剛出生后的嬰兒時期不會有明顯的疾病癥狀；但是漸漸地到了三到六個月大時，hbf大部份要由成人血紅素(hba)取代時，因為β血紅蛋白鏈合成不夠，因而無法合成足夠量的正常血紅蛋白hba，導致會有臉色蒼白、食欲不振、活力變差…等貧血的癥狀產(chǎn)生。這一類海洋性貧血兒童，因為身體內(nèi)不能制造足夠的β血紅蛋白鏈，癥狀嚴重者往往早夭，或者需經(jīng)由骨髓移植來挽救生命，而癥狀略輕者(中癥或輕癥)亦需要一輩子定期的輸血并長期接受藥物治療以維持正常生活。

鐮刀型紅血球疾病是指由鐮刀型血紅蛋白(hbs)所導致的一類遺傳性疾病的總稱。在其眾多的類型里，紅血球皆因失常的鐮刀型血紅蛋白的聚合而改變形狀，以致于失去了攜帶氧氣的能力。這個過程會傷害紅血球的細胞膜，并使其阻塞在血管內(nèi)。如此使得其下游的組織無法得到氧氣，因而會導致局部缺血和梗塞。這是一種慢性疾病，患者一般都生活得很好，但不時會有周期性的疼痛。患者的平均壽命因此被縮減至約四十歲。這種疾病在瘧疾曾經(jīng)或還是很普遍的地區(qū)很普遍，特別常見于撒哈拉以南的非洲人口，加勒比，印度，中東和地中海周圍尤其是在希臘和意大利。但無論如何，鐮刀型紅血球疾病可能發(fā)生在任何膚色和任何人種身上。

β型海洋性貧血癥及鐮刀型貧血癥雖為常見的血液疾病，然而迄今并無積極治療的方法。罹患這類疾病的患者往往需仰賴輸血，再服用去鐵劑，以降低因輸血過多所可能導致的副作用，如鐵中毒。另一方面，長期輸血亦有其缺點，包括血液來源可能短缺、血液保存期限(shell-life)有限、甚至有時因輸血不慎可能帶來致命的傳染病。

因此，利用可代替正常血紅蛋白行使其輸送及釋放氧氣的生物功能的血液替代品已成為近年來被認為可用以治療這類血液疾病的新興療法。例如，β型海洋性貧血癥及鐮刀型貧血癥已被建議可以透過體內(nèi)誘導再活化或增加hbf的量來達到改善(blood,111,421-429(2008)、blood,118,19-27(2011))。

目前，血液替代品有三種類型：全氟化碳(perfluorocarbons，pfcs)交聯(lián)型血液替代品、血紅蛋白類血液替代品(hemoglobins)、及干細胞基因重組型血液替代品。其中，血紅蛋白類血液替代品由于結構與正常血紅蛋白較相近，是目前被討論最廣泛的一類血液代用品。

一般血紅蛋白類血液替代品系建議以變異血紅蛋白(hbvariants)及重組血紅蛋白(recombinanthb，rhb)用于當作血液代用品來取代正常血紅蛋白的攜氧及釋氧功能。其中胚胎血紅蛋白又是被討論最廣泛的一種血紅蛋白類血液替代品。然而，就如同正常的氧氣輸送系統(tǒng)包括了正常血紅蛋白本身以及協(xié)助調(diào)控釋氧的異構調(diào)控子2,3-bpg，一個健全的仿生氧氣輸送系統(tǒng)須具備一個主要的氧氣輸送實體及一個有效的異位調(diào)控子(allostericmodulator)輔助調(diào)節(jié)該氧氣輸送實體。

然而，被建議用作血紅蛋白類血液替代品的變異血紅蛋白或重組血紅蛋白，其結構雖與正常成人血紅蛋白相似，卻存有細微卻關鍵的差異，導致其攜氧及釋氧功能依然無法達到與正常成人血紅蛋白完全相同。以胚胎血紅蛋白(hbf)為例，其結構為α2γ2。原本在正常血紅蛋白(hba)β次單元上與2,3-bpg作用的重要活性位點，βhis143在胚胎血紅蛋白的γ次單元上被γser143取代，導致胚胎血紅蛋白與2,3-bpg無法正常作用，并因而使得2,3-bpg無法對胚胎血紅蛋白正常發(fā)揮其異構調(diào)控的功能，并導致胚胎血紅蛋白對氧親和力過高而使其釋氧率較成人血紅蛋白低(如圖1)。由于變異血紅蛋白及重組血紅蛋白通常是β次單元上的結構發(fā)生變異，使得原本透過與兩個β次單元作用得2,3-bpg無法正常行使調(diào)控這類血液代用品的對氧親和力的功能，也因此使這類血液代用品無法真正有效達到取代正常血紅蛋白功能的目的。

技術實現(xiàn)要素：

故本發(fā)明的主要目的為提供一種苯酞類化合物用于制備提升血紅蛋白類血液代用品的氧氣輸送功能的藥物的用途，其中該苯酞類化合物具有提升血紅蛋白血液代用品的釋氧率的功效，其中該血紅蛋白為胚胎血紅蛋白。該苯酞類化合物用于替代/協(xié)助2,3-二磷酸甘油酸，扮演2,3-二磷酸甘油酸代用物的角色，協(xié)助血紅蛋白類血液代用品提升釋放氧氣至組織細胞的能力，使細胞含氧量維持在正常范圍。該苯酞類化合物系為任何包含苯酞官能基分子結構特征的化合物，如圖12所示，圈起處為苯酞官能基分子結構，其特征為一內(nèi)環(huán)的氧原子及相鄰的酮。

在一較佳實施例中，苯酞類化合物具有可抑制帶氧血紅蛋白轉變?yōu)樗沙趹B(tài)(relaxedform)的能力，使帶氧的血紅蛋白穩(wěn)定處于對氧親和力小使氧氣容易釋放的緊張態(tài)(tensedform)(圖2)。

本發(fā)明的苯酞類化合物不僅可以替代2,3-bpg調(diào)控血紅蛋白的構型變化及對氧親和力，也可以與2,3-bpg協(xié)同作用于血紅蛋白，而具有加乘的功效(如圖2)。

在一較佳實施例中，該苯酞類化合物系與胚胎血紅蛋白血液代用品作為一仿生氧氣輸送系統(tǒng)，一同投與一對象，用以治療血液疾病，其中胚胎血紅蛋白血液代用品系取代正常血紅蛋白作為氧氣輸送實體，而該苯酞類化合物系取代或補充2,3-bpg作為異位調(diào)控子輔助調(diào)節(jié)胚胎血紅蛋白行使生物功能。

血紅蛋白對氧親和力的高低，常用p50表示。p50是使血紅蛋白的氧飽和度達到50％時所需的氧分壓。正常成人p50約為3.59kpa(27mmhg)。血液pco2升高、ph降低或紅細胞內(nèi)2,3-bpg含量增加，都可使血紅蛋白氧親和力降低，使氧合平衡曲線右移，p50增大(如圖3)；反之，當血紅蛋白對氧親和力升高，會引發(fā)氧合平衡曲線左移，p50變小。正常狀況下，人類一般細胞的po2(氧分壓)大約為9.9-19mmhg(j.cell.mol.med.,15,1239-1253(2011))，但透過氧合平衡曲線(圖4)了解到在12mm的2,3-bpg協(xié)助下，即使在同樣的氧分壓的下一般細胞氧飽和度可從大約80％降至35％，也就是釋氧率從20％提升至65％。

在一較佳實施例中，苯酞類化合物可以有效地降低血紅蛋白的氧親和力，且越高濃度的苯酞類化合物，其p50越高，對氧親和力越低(如圖5)。

在另一實施例中，沒有苯酞類化合物存在的下，需要約4mm的2,3-bpg使血紅蛋白的p50達到18.8mmhg；而給予苯酞類化合物后，僅需約0.6-1.2mm的2,3-bpg即可達到接近或更高的p50(如圖6)。

在另一實施例中，如圖7所示，于po2＝20mmhg/1.2mm的2,3-bpg情況下，氧飽和度約為60％，但給予了額外的苯酞類化合物后，氧飽和度降至約47％，也就是說釋氧率從40％提升至53％。因此可以證實苯酞類化合物可以與2,3-bpg協(xié)同作用，共同促使血紅蛋白更容易釋出氧氣。

在另一實施例中，如圖8所示，苯酞類化合物不僅可以用于補足2,3-bpg對于胚胎血紅蛋白血液代用品降低的調(diào)控能力，且苯酞類化合物對于調(diào)控胚胎血紅蛋白對氧親和力的能力更優(yōu)于2,3-bpg。圖8系比較純胚胎血紅蛋白的p50與添加2,3-bpg或苯酞類化合物后hbf的p50的增加幅度。由圖8可清楚發(fā)現(xiàn)z-丁烯基苯酞(橘色)及z-藳本內(nèi)酯(紫色)較2,3-bpg(灰色)對hbf有更優(yōu)越的對氧親和力調(diào)控能力。

在另一實施例中，如圖9所示，z-丁烯基苯酞(圖中以but表示)可有效幫助胚胎血紅蛋白hbf的氧合平衡曲線向右移,顯示在2,3-bpg對hbf調(diào)控能力較弱的情形下，z-丁烯基苯酞可協(xié)助使hbf達到與正常血紅蛋白相當?shù)尼屟跄芰Α?/p>

在另一實施例中，如圖10所示，z-藳本內(nèi)酯(圖中以lig表示)可有效幫助胚胎血紅蛋白hbf的氧合平衡曲線向右移，顯示在2,3-bpg對hbf調(diào)控能力較弱的情形下,z-藳本內(nèi)酯可協(xié)助使hbf達到與正常血紅蛋白相當?shù)尼屟跄芰Α?/p>

故本發(fā)明用途為利用苯酞類化合物制備的藥物協(xié)同/替代2,3-bpg作為異構調(diào)控子來提升其hb的釋氧率，提高氧氣傳送效率，進而改善血紅蛋白類血液代用品的釋氧率，以提高氧氣輸送效率，幫助其更容易釋放氧氣的各器官及組織細胞中的用途，進而可提升該血液代用品用于治療鐮刀型貧血癥或地中海型貧血等血液疾病的能力。

附圖說明

圖1為胚胎血紅蛋白(藍色曲線)及成人血紅蛋白(橘色曲線)的氧合平衡曲線以及對應的p50值；曲線代表意義由左至右分別為胚胎血紅蛋白(hbf)及成人血紅蛋白(hba)。

圖2為苯酞化合物與2,3-bpg的加乘作用程度圖；a：z-藳本內(nèi)酯；b：洋川芎內(nèi)酯i。

圖3為在不同的2,3-bpg濃度(0.2-12mm)之下，血紅蛋白的氧合平衡曲線；曲線代表意義由左至右分別為純血紅蛋白(purehb)，做為控制組、0.6mm2,3-bpg、1.2mm2,3-bpg、4.0mm2,3-bpg、8.0mm2,3-bpg、及12.0mm2,3-bpg。

圖4顯示在不同濃度的2,3-bpg之下血紅蛋白的氧合曲線以及對應到人類腦部組織、一般細胞、及肺泡在不同生理氧分壓條件下其血氧飽和分率受2,3-bpg調(diào)控改變情形；曲線代表意義由左至右分別為純血紅蛋白(purehb)，做為控制組、0.6mm2,3-bpg、1.2mm2,3-bpg、4.0mm2,3-bpg、8.0mm2,3-bpg、及12.0mm2,3-bpg。

圖5顯示血紅蛋白的p50隨著不同的苯酞化合物的濃度提升而上升，代表血紅蛋白的對氧親和力下降，釋氧率上升。

圖6顯示在較低的2,3-bpg濃度的狀況下，添加不同苯酞類化合物可使血紅蛋白達到正常的p50。

圖7顯示苯酞類化合物可以協(xié)助2,3-bpg使血紅蛋白釋氧率提升、血氧飽和分率下降；曲線代表意義由左至右分別為純血紅蛋白(purehb)，做為控制組、1.2mm2,3-bpg、1.2mm2,3-bpg及1.2mm苯酞類化合物、1.2mm2,3-bpg及4.0mm苯酞類化合物。

圖8為不同濃度的2,3-bpg及苯酞類化合物對胚胎血紅蛋白hbf提升p50的能力比較圖。

圖9顯示z-丁烯基苯酞(圖中以but表示)對hbf的氧合平衡曲線向右移的效應；a：曲線代表意義由左至右分別為純胚胎血紅蛋白(purehbf)，做為控制組、hbf加上0.6mm2,3-bpg、hbf加上0.6mm2,3-bpg及0.6mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上0.6mm2,3-bpg及1.2mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上0.6mm2,3-bpg及4.0mm的z-丁烯基苯酞；b：曲線代表意義由左至右分別為純胚胎血紅蛋白(purehbf)，做為控制組、hbf加上2.5mm2,3-bpg、hbf加上2.5mm2,3-bpg及0.6mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上2.5mm2,3-bpg及1.2mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上2.5mm2,3-bpg及4.0mm的z-丁烯基苯酞。

圖10顯示z-藳本內(nèi)酯(圖中以lig表示)對hbf的氧合平衡曲線向右移的效應；a：曲線代表意義由左至右分別為純胚胎血紅蛋白(purehbf)，做為控制組、hbf加上0.6mm2,3-bpg、hbf加上0.6mm2,3-bpg及0.6mm的z-藳本內(nèi)酯、hbf加上0.6mm2,3-bpg及1.2mm的z-藳本內(nèi)酯、hbf加上0.6mm2,3-bpg及4.0mm的z-藳本內(nèi)酯；b：曲線代表意義由左至右分別為純胚胎血紅蛋白(purehbf)，做為控制組、hbf加上2.5mm2,3-bpg、hbf加上2.5mm2,3-bpg及0.6mm的z-藳本內(nèi)酯、hbf加上2.5mm2,3-bpg及1.2mm的z-藳本內(nèi)酯、hbf加上2.5mm2,3-bpg及4.0mm的z-藳本內(nèi)酯。

圖11a至11l為12種苯酞類化合物的結構式；11a：z-丁烯基苯酞；11b：z-藳本內(nèi)酯；11c：洋川芎內(nèi)酯a；11d：洋川芎內(nèi)酯h；11e：洋川芎內(nèi)酯i；11f：洋川芎內(nèi)酯f；11g：e-丁烯基苯酞；11h：e-藳本內(nèi)酯；11i：3-丁基苯酞；11j：3-丁烯基-4羫基苯酞；11k：6,7-二羫基藳本內(nèi)酯；11l：6,7-環(huán)氧藳本內(nèi)酯。

圖12為苯酞化合物官能基分子結構示意圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術內(nèi)容、特征、及優(yōu)點，特舉以下實施例并配合圖式詳細說明，但以下實施例并非用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明所述的苯酞類化合物，系為任何包含苯酞分子結構特征(圖12)的化合物，如，z-丁烯基苯酞(z-butylidenephthalide)(圖11a)、z-藳本內(nèi)酯(z-ligustilide)(圖11b)、洋川芎內(nèi)酯a(senkyunolidea)(圖11c)、洋川芎內(nèi)酯h(senkyunolideh)(圖11d)、洋川芎內(nèi)酯i(senkyunolidei)(圖11e)、洋川芎內(nèi)酯f(senkyunolidef)(圖11f)、e-丁烯基苯酞(e-butylidenephthalide)(圖11g)、e-藳本內(nèi)酯(e-ligustilide)(圖11h)、3-丁基苯酞(3-butylphthalide)(圖11i)、3-丁烯基-4羫基苯酞(3-butylidene-4-hydrophthalide)(圖11j)、6,7-二羫基藳本內(nèi)酯(6,7-dihydroxyligustilide)(圖11k)、及6,7-環(huán)氧藳本內(nèi)酯(6,7-epoxyligustilide)(圖11l)。

血紅蛋白與氧親和力高低，常用p50表示。p50是使氧飽和度達到50％時所需的氧分壓。正常成人p50約為3.59kpa(27mmhg)。血液pco2升高、ph降低或紅細胞內(nèi)2,3-bpg含量增加，都可使血紅蛋白氧親和力降低，使氧合平衡曲線右移，p50增大(如圖3)；反的，當血紅蛋白對氧親和力升高，會引發(fā)氧合平衡曲線左移，p50變小。在一較佳實施例中，苯酞類化合物可以有效地降低血紅蛋白的氧親和力，且越高濃度的苯酞類化合物，其p50越高，對氧親和力越低(如圖4)。

在另一實施例中，沒有苯酞類化合物存在之下，需要約4mm的2,3-bpg使血紅蛋白的p50達到18.8mmhg；而給予苯酞類化合物后，僅需約0.6-1.2mm的2,3-bpg即可達到接近或更高的p50(如圖5)。

在另一實施例中，如圖6所示，于po2＝20mmhg/1.2mm的2,3-bpg情況下，氧飽和度約為60％，但給予了額外的苯酞類化合物后，氧飽和度降至約47％，也就是說釋氧率從40％提升至53％。因此可以證實苯酞類化合物可以協(xié)助2,3-bpg使血紅蛋白釋出氧氣。

正常狀況下，人類腦部的po2(氧分壓)大約為33.8±2.6mmhg(j.cell.mol.med.,15,1239-1253(2011))，但透過氧合平衡曲線(圖7)了解到若給予不同量的2,3-bpg后，在同樣的氧分壓之下腦部的氧飽和度從大約90％降至70％，也就是釋氧率從10％提升至30％。一般細胞的釋氧率也從大約20％提升至約65％左右。

在一實施例中，該苯酞類化合物更可以與能夠穩(wěn)定帶氧血紅蛋白呈于對氧親和力低的t態(tài)的他種化合物共同使用，進而降低血紅蛋白類血液代用品的對氧親和力以提升其釋氧率。

苯酞類化合物系透過調(diào)節(jié)血紅蛋白的α1/α2接口(而非β1/β2)，來補足因2,3-bpg減量/缺乏而導致的氧親和力調(diào)節(jié)功能缺損。且在一較佳實施例中，比較純胚胎血紅蛋白的p50與添加2,3-bpg或苯酞化合物后p50的增加幅度，可清楚發(fā)現(xiàn)z-丁烯基苯酞及z-藳本內(nèi)酯比2,3-bpg對hbf有更優(yōu)越的對氧親和力調(diào)控能力(圖8)。

在一實施例中，z-丁烯基苯酞可有效幫助hbf的氧合平衡曲線向右移，顯示在2,3-bpg對hbf調(diào)控能力不足的情形下，z-丁烯基苯酞可協(xié)助使hbf達到與正常血紅蛋白相當?shù)尼屟跄芰Γ⑶襷-丁烯基苯酞的濃度越高，氧合平衡曲線右移得更多，代表hbf的釋氧率更高(圖9)。

在另一實施例中，z-藳本內(nèi)酯可有效幫助hbf的氧合平衡曲線向右移，顯示在2,3-bpg對hbf調(diào)控能力不足的情形下，z-藳本內(nèi)酯可協(xié)助使hbf達到與正常血紅蛋白相當?shù)尼屟跄芰?，并且z-丁烯基苯酞的濃度越高，氧合平衡曲線右移得更多，代表hbf的釋氧率更高(圖10)。

在另一較佳實施例中，該苯酞類化合物系連同一血液代用品投予一對象，投予方式包含：口服、注射、及加入該血液代用品中。

在一實施例中，該苯酞類化合物更可以與能夠穩(wěn)定血紅蛋白類血液代用品呈于t態(tài)并有效降低血紅蛋白對氧親和力的他種化合物共同使用，進而提升血紅蛋白的釋氧效率。

在另一實施例中，額外將2,3-bpg與該苯酞類化合物連同血紅蛋白類血液代用品投予一對象，投予方式包含：口服、注射、及將2,3-bpg與該苯酞類化合物加入該血液代用品之中。

綜合上述，本發(fā)明的苯酞類化合物的用途，系提供一種苯酞類化合物用于制備提升血紅蛋白類血液代用品的氧氣輸送功能的藥物的用途，其中該苯酞類化合物具有提升血紅蛋白類血液代用品的釋氧率的功效，其中該血紅蛋白類血液代用品可以為胚胎血紅蛋白或其它具有兩個α次單元的變異血紅蛋白或重組血紅蛋白。該苯酞類化合物系用于替代/協(xié)助2,3-二磷酸甘油酸，扮演2,3-二磷酸甘油酸代用物的角色，協(xié)助血紅蛋白類血液代用品提升釋放氧氣至器官及周邊組織細胞的能力，使細胞含氧量維持在正常范圍。

雖然本發(fā)明已利用上述較佳實施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者在不脫離本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發(fā)明所保護的技術范疇，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。