谷氨酰胺酰基环化酶抑制剂及其在治疗多种疾病中的用途的制作方法

本发明涉及有机化合物的化学、药理学和医学，并且涉及治疗与免疫系统细胞的异常活性相关的疾病，特别是治疗肺、呼吸道和腹部疾病。本发明还涉及通过使用有效抑制酶谷氨酰胺酰基环化酶的化合物来治疗辐射病和疼痛综合征以及其他疾病，谷氨酰胺酰基环化酶特别涉及趋化因子的翻译后修饰和免疫系统细胞的趋化性。

背景技术：

1、免疫系统细胞随着一些内源和外源物质(化学引诱物)的浓度梯度的趋化性或定向运动是免疫系统的功能细胞的主要成分之一。免疫系统细胞的过度流入通常导致免疫系统细胞的过度活性和周围器官和组织的损伤。在分子水平上理解与趋化性过程相关的参与者和过程可以产生治疗和预防与免疫系统细胞的异常活性相关的许多疾病的新的有效方法。

2、ccl家族的趋化因子(ccl2、ccl7、ccl8、ccl13)是ccr2受体的配体，是哺乳动物中单核细胞和巨噬细胞的趋化性的最有效因子(biochem j.2012年3月1日；442(2):403-12)。ccl家族的趋化因子是激活嗜中性粒细胞和单核细胞所需的重要细胞因子类别，并且吸引这些细胞参与到炎性部位中。然而，高浓度的趋化因子通常导致免疫系统细胞的过度流入。免疫系统细胞的异常活性可能导致周围器官和组织的严重损伤。例如，在某些情况下，脂质氧化产物可能活化血管内皮细胞(内膜)，其导致ccl2的分离，巨噬细胞的参与，其继而分泌炎性标志物，引起动脉壁的损伤和动脉粥样硬化的发生(mol cell.1998年8月；2(2):275-81；nature.1998年8月27日；394(6696):894-7)。在辐射诱导的呼吸道组织损伤的情况下可以观察到类似的致病图：肺和呼吸道的上皮细胞的损伤和活化导致ccl2的分离，其继而导致免疫细胞和循环肿瘤细胞外渗到肺和呼吸道中(antioxid redox signal.2018年4月2日.doi：10.1089/ars.2017.7458)。

3、ccl家族的趋化因子在由ccr2+、cd14+和cd16lo单核细胞的异常活性介导的多种自身免疫和变应性病症(类风湿性关节炎、多发性硬化)的病理生理学中的作用是已知的。此外，ccl家族的趋化因子(特别是ccl2)参与肥胖、代谢综合征、慢性疼痛、纤维化、非酒精性脂肪性肝病和一些形式的癌症的发病机制。

4、通过抑制ccl介导的趋化性来抑制免疫系统细胞的异常活性对治疗一系列疾病例如急性肺损伤、支气管哮喘、支气管炎、慢性阻塞性肺病、克罗恩病、糖尿病肾病等可能有很大需求。

5、例如，在糖尿病肾病的情况下，高浓度葡萄糖的影响导致由肾小管细胞分泌的ccl2的提高，其继而导致单核细胞的迁移(kidney int.2006年1月；69(1):73-80)。肾组织中单核细胞浓度的提高及其成熟为巨噬细胞导致与大量趋化因子和损伤周围肾细胞的活性氧形式的分离相关的异常应答的发生(mediators inflamm.2012；2012:146154)。肾组织的损伤导致免疫系统细胞的异常活性的发生和维持以及肾组织的进一步破坏，而通过低分子拮抗剂阻断ccl2/ccr2的相互作用降低了病理强度(nephrol dial transplant.2013年7月；28(7):1700-10)。类似过程是非酒精性脂肪性肝病的发病机制的特征：肝细胞中脂肪酸的积累导致nf-κb信号通路的激活和诱导抗炎性细胞因子(例如il-6和ccl2)释放的炎性反应的发生。抗炎性细胞因子的释放导致单核细胞迁移至炎症部位，以及与大量趋化因子和损伤周围细胞的活性氧形式的分离相关的异常应答的发生(int j exp pathol.2013年6月；94(3):217–225)。

6、ccl家族的成员(ccl2、ccl7、ccl8、ccl13)、分形趋化因子以及一系列其他激素和分泌蛋白含有焦谷氨酸残基(pe)，其作用是保护免于被氨肽酶降解(chem immunol.1999；72:42-56；biochemistry.1999年10月5日；38(40):13013-25)。n-末端残基的焦谷氨酸化由酶谷氨酰胺酰基环化酶(qpct或qc)催化(j biol chem.2003年12月12日；278(50)：49773-9；j mol biol.2008年6月20日；379(5):966-80)。谷氨酰胺酰基环化酶具有广泛的底物特异性，并参与一系列肽分子的翻译后修饰。已经在谷氨酰胺酰基环化酶的底物特异性的研究中显示，无论多肽链长度如何，酶都可以催化不同底物的焦谷氨酸化(febs lett.2004年4月9日；563(1-3):191-6，j biol chem.2011年4月8日；286(14):12439-49)。

7、在实验研究中已经显示，谷氨酰胺酰基环化酶的抑制导致非焦谷氨酸形式的ccl2、ccl7、ccl8和ccl13趋化因子(biochem.j.(2012)442,403–412)和分形趋化因子(biosci rep.2017年8月23日；37(4))的化学引诱物活性的急剧降低。因此，显然谷氨酰胺酰基环化酶抑制剂可用于多种疾病的治疗，特别是肺和呼吸道疾病，例如支气管哮喘、急性和慢性支气管炎、咽炎、肺气肿、鼻炎、鼻窦炎和慢性阻塞性肺病。这些疾病的发病机制与过度的细胞因子产生相关，特别是单核细胞趋化引诱物蛋白ccl2和ccl7(am j respir cellmol biol.2014年1月；50(1):144-57)和分形趋化因子(expert opin ther targets.2010年2月；14(2):207-19)，其为谷氨酰胺酰基环化酶底物(biosci rep.2017年8月23日；37(4).pii:bsr20170712；embo mol med.2011年9月；3(9):545-58)。已经显示，使用抗体中和ccl2和ccl7显著地降低白细胞、单核细胞和嗜中性粒细胞向实验动物的呼吸道的流入(amj respir cell mol biol.2014年1月；50(1):144-57)。

8、细菌脂多糖、脂磷壁酸或其他刺激物对呼吸器官系统的黏膜的影响导致由支气管平滑肌细胞分泌ccl2的提高(am j physiol lung cell mol physiol.2012年4月15日；302(8):l785-92)和支气管肺泡灌洗液中ccl2浓度的增长(mol immunol.2011年7月；48(12-13):1468-76)。ccl2浓度的提高继而导致嗜酸性粒细胞、单核细胞和嗜碱性粒细胞的迁移以及与更多量趋化因子(tnfα、il-1、il-6、il-4)和损伤支气管和呼吸器官周围细胞的活性氧形式的分离相关的异常应答的发生(immunobiology.2016年2月；221(2):182-7；int jbiol sci.2012；8(9):1281-90；mol immunol.2013年11月；56(1-2):57-63)。支气管的损伤导致免疫系统细胞的异常活性的发生和维持以及呼吸器官组织的进一步破坏。根据变应性哮喘的体内模型，通过低分子量拮抗剂阻断ccl2/ccr2的相互作用已显示出显著的效力(int arch allergy immunol.2015；166(1):52-62)。

9、值得注意的是，ccl2介导的嗜中性粒细胞炎症的发生和与致热细胞因子(il-1、tnfα、il-6)的释放相关的异常应答的发生导致体温的提高和发热的发生(j infectdis.1999年3月；179suppl 2:s294-304；front biosci.2004年5月1日；9:1433-49.)。

10、除了发热和体温升高之外，疼痛综合征也是多种疾病的极为常见的症状。显然，与提高数目的损害周围组织的活性氧形式的释放相关的异常应答的强度的降低本身应当导致疼痛综合征的强度降低。然而，在最近的研究中，已显示出分形趋化因子在慢性疼痛的发病机制中的关键作用(jneurochem.2017年5月；141(4):520-531)。

11、谷氨酰胺酰基环化酶抑制剂可用于治疗多种自身免疫病，特别是类风湿性关节炎和银屑病。分形趋化因子是参与自身免疫病发生的关键促炎介质之一。分形趋化因子与其独特受体(cx3cr1)之间的相互作用诱导细胞黏附、趋化性和细胞存活(mol interv.2010年10月；10(5):263-70)。在患有类风湿性关节炎(pa)(mod rheumatol.2017年5月；27(3):392-397)和银屑病(ann clin lab sci.2015秋季；45(5):556-61)的患者中分形趋化因子水平提高，并且与疾病的活性相关。分形趋化因子在患有类风湿性关节炎的患者滑膜组织中的成纤维细胞样滑膜细胞和内皮细胞上表达。在银屑病的情况下，在真皮乳头和抗原呈递细胞中观察到高水平的分形趋化因子产生(br j dermatol.2001年6月；144(6):1105-13)。分形趋化因子的表达通过肿瘤-α坏死因子和干扰素-γ来增强，并且在类风湿性关节炎的情况下促进单核细胞、t细胞和破骨细胞前体向滑膜组织的迁移(mod rheumatol.2017年5月；27(3):392-397)。真皮乳头中分形趋化因子的表达提高可能解释了在银屑病的情况下t细胞在这些部位的迁移和累积(br jdermatol.2001年6月；144(6)：1105-13)。分形趋化因子还诱导由巨噬细胞、t细胞和成纤维细胞样滑膜细胞形成炎性介质。此外，分形趋化因子促进血管生成和破骨细胞生成。在胶原蛋白诱导的关节炎模型中，抗分形趋化因子抗体的使用允许显著地减轻病理过程(mod rheumatol.2017年5月；27(3):392-397)。

12、基于最近的研究结果，可以断定ccl介导的趋化性的抑制是治疗辐射病的新的有前景的治疗方法(antioxid redox signal.2018年4月2日.doi:10.1089/ars.2017.7458，int j radiat biol.2015年6月；91(6):510-8)。已在动物模型中显示，由于ccl介导的信号通路的抑制，可以有效地降低血管的辐射诱导的功能障碍的强度。使用降低了ccl2受体基因计数的动物以及在使用所述受体的拮抗剂的情况下，阻止了辐射诱导的形态学改变和内皮细胞的破坏，并防止了紧接辐射之后的呼吸道炎症的发生(antioxid redoxsignal.2018年4月2日.doi:10.1089/ars.2017.7458)。此外，ccl介导的信号通路的抑制允许显著地降低辐射诱导的肺纤维化的强度，辐射诱导的肺纤维化是辐射的主要“延迟”副作用之一。

13、因此，基于文献数据，可以得出结论，针对抑制谷氨酰胺酰基环化酶的策略是治疗自身免疫病、肥胖、肺、呼吸道和腹腔疾病、辐射病以及疼痛综合征的可能方法。

14、目前已知的谷氨酰胺酰基环化酶抑制剂包括硫脂(wo 2017/046256)、黄酮类衍生物(bioorg med chem.2016年5月15日；24(10):2280-6)、吡啶衍生物(us2015/0291632)和描述于最近研究中的一些小分子(j med chem.2017年3月23日；60(6):2573-2590；wo2014/193974、us 2015/0291557)。作为本发明目标的化合物的最接近的类似物示出在probiodrug aktiengesellschaft的出版物中(j biol chem.2003年12月12日；278(50):49773-9)。该研究描述了基于咪唑衍生物的谷氨酰胺酰基环化酶抑制剂。然而，在由probiodrug aktiengesellschaft公司公开的化合物的结构中，咪唑包含通过咪唑环的一个氮原子的脂族取代基。脂族取代基的引入降低了化合物的代谢稳定性。此外，脂族取代基的引入提高了化合物的疏水性并促进了化合物通过血脑屏障的渗透，这对于抑制免疫系统细胞的异常活性显然是不需要的并且可能潜在地引起副作用。

15、迄今为止，没有可用于治疗与免疫系统细胞的异常活性相关的疾病之作为谷氨酰胺酰基环化酶抑制剂的药物，因此仍然需要基于谷氨酰胺酰基环化酶抑制剂的新的有效药物的开发和实际应用。

技术实现思路

1、本发明涉及有效抑制谷氨酰胺酰基环化酶的化合物在治疗呼吸道和腹腔疾病、辐射病和多种疼痛综合征，以及与免疫系统细胞的异常活性相关的其他疾病中的用途。