诺孕酯作为TRPC3、TRPC6和TRPC7离子通道选择性抑制剂的用途

摘要

TRPC离子通道是在人体组织中广泛表达的非选择性通道。这些通道参与许多生理学功能，并且是被公认的用于新药研发的推定目标。有需要对细胞及以外的TRPC离子通道获得更好的理解。本发明提供一种由于对TRPC亚家族的差异抑制，能够研究TRPC离子通道的药理学工具化合物。在本发明中，诺孕酯显示选择性抑制TRPC3，TRPC6和TRPC7。

说明书

发明领域

本发明涉及诺孕酯作为TRPC3/6/7离子通道亚家族成员的选择性抑制剂的用途，其能够药理学区分所述亚家族成员和其他TRPC亚家族成员。本发明还涉及诺孕酯在细胞模型、组织或动物模型中鉴定、表征和调节TRPC离子通道的用途。

发明背景

TRPC通道是在人体组织中广泛表达的非特异性阳离子通道(Montell2005)。它们首次在果蝇(Drosophila)TRP的哺乳动物同源物中被发现(Wes等，1995，Zhu等，1995)。被称为TRPC1-7的7个蛋白构成典型的(或经典的)最接近原型果蝇TRP的TRP亚家族(30-40％同一性，Okuhara等，2007)。

基于氨基酸序列同源性、组织分布和功能相似性，TRPC可以细分成四组(Clapham等，2001；Montell，2001)。作为TRPC家族中独特的部分，TRPC1和TRPC2本身各构成一个亚家族，而TRPC4和-5则合并，就像TRPC3、-6和-7一样。密切相关的TRPC3、TRPC6和TRPC7通道有着共同的活化机制，二酰甘油已被确定为其内源性配体(DAG)(Hofmann等，1999；Okada等，1999)。

根据世界卫生组织，在2005年全球有30％的死亡是由各种心血管疾病引起的。因此，对能预防和治疗心血管疾病的新药物有巨大的医疗需求。TRPC通道被认为是包括心肌病、血管重塑、高血压和高内皮通透性等一些心血管病变的新药开发的重要的药理学靶点(Dietrich等，2007)。

但迄今为止，还存在许多关于其天然组成和活化机制、生理功能及其在病理生理和疾病中的作用等悬而未决的问题。由于它们广泛而且部分重叠的分布、潜在的杂多聚化、相似的电生理特性、缺乏明确追踪这些通道的化合物工具，原位鉴定天然TRPC通道是复杂的(Moran等，2004)。

已知TRPC有机抑制剂如2-氨基乙氧基二苯基硼酸(2-APB)(Xu等，2005)，SKF 96365(Boulay等，1997；Zhu等，1998)和BTP2(He等，2005)，以及无机阻断剂如Gd³⁺和La³⁺都没有足够有效性和特异性(Li等，2004)。

在转基因小鼠中的研究已经证明对解开某些TRPC可能的生理学功能有重要价值(Freichel等，2001)。但是这些模型系统不能为7个哺乳动物TRPC通道中的每一个存在，到目前为止，其生成和分析是消耗时间和成本的，并且它们也有局限性，因为它们容易受到密切相关通道的补偿效应(Dietrich等，2005c)。

因此，本发明的目的是开发一种新的药理学工具，能够在TRPC亚家族之间和内部有所区分。从而能够阐明在生理和病理生理条件下不同通道的作用。

根据本发明，这是通过用诺孕酯选择性抑制TRPC3、TRPC6和TRPC7实现的。因而，诺孕酯能够药理学区分属于不同TRPC亚家族的通道。此外，诺孕酯不会干扰在许多细胞中介导TRPC通道活化的普通G蛋白偶联受体、Gq、磷脂酶Cβ通路。这些特性使得诺孕酯成为鉴定和调节TRPC3、TRPC6和TRPC7的优选工具。

发明概述

本发明的一个主题是针对诺孕酯作为TRPC离子通道的选择性抑制剂的用途。通过诺孕酯被选择性抑制的TRPC离子通道优选为TRPC3、TRPC6或TRPC7。诺孕酯可用于在体外和体内选择性抑制TRPC离子通道。

特别的，诺孕酯对TRPC3/6/7亚家族成员的有效力至少是对TRPC4/5亚家族成员的4倍(图1和2)。诺孕酯对TRPC3/6/7亚家族成员与对TRPC4/5亚家族成员相比4倍的有效力是通过荧光测量、并且基于10μM诺孕酯计算出的抑制作用测定的。

这些荧光测量通过全细胞形态中膜片钳记录的方法进行例示性验证(图3)。

作为一种TRPC3，TRPC6和TRPC7的选择性抑制剂，诺孕酯可用作一种药理学工具，能够表征属于不同TRPC亚家族的通道，区分TRPC3/6/7亚家族成员和其他TRPC离子通道亚家族成员(图1，2和3)。

作为这样一种抑制剂，诺孕酯可进一步用作一种开发和验证测定法的工具化合物，以测量有关离子通道的活性。这种测定法的一个实例如图1所示。

本发明的另一个主题是针对在生理和病生理条件下，诺孕酯对TRPC3/6/7亚家族成员和TRPC4/5亚家族成员各自进行通道功能的示差分析的用途。这个可以像实施例中描述的那样做到。该分析可以在细胞、组织或动物中进行。动物可为啮齿动物，优选为小鼠或大鼠。

根据优选的实施方案，诺孕酯对天然TRPC的调节能够使用A7r5细胞系进行研究，其中A7r5细胞系是用于研究内源性表达的TRPC离子通道的验证模型系统。实施例和图4中给出了这种优选测定系统的进一步详情。

本发明的另一个主题是针对测定诺孕酯对TRPC通道活性影响的方法，优选TRPC离子通道为TRPC3，TRPC6和TRPC7。

一般来说，表达TRPC离子通道的细胞与诺孕酯相接触，并且测量或检测诺孕酯对TRPC离子通道活性的影响。

本发明的另一个主题是针对鉴定TRPC离子通道调节剂的方法，优选TRPC离子通道为TRPC3、TRPC6和TRPC7。

一般来说，表达TRPC离子通道的细胞与测试化合物相接触，并且测量或检测测试化合物对TRPC离子通道活性的影响。

在优选的实施方案中，上述方法中使用的细胞为荧光细胞。

根据本发明优选的细胞为MDCK，HEK 293，HEK 293T，BHK，COS，NIH3T3，Swiss3T3或CHO细胞，特别是HEK293细胞。

TRPC通道的活性能够通过例如膜片钳技术、全细胞电流、放射性标记离子流，或特别是荧光(例如使用电压敏感染料或离子敏感染料)，测量或检测离子流特别是Ca²⁺离子流的变化来进行测量或检测(Vestergarrd-Bogind等(1988)，J.Membrane Biol.，88：67-75；Daniel等(1991)J.Pharmacol.Meth.25：185-193；Hoevinsky等(1994)J.Membrane Biol.，137：59-70；Ackerman等(1997)，New Engl.J.Med.，336：1575-1595；Hamil等(1981)，Pflugers.Archiv.，391：185)。

TRPC离子通道活性测定的一个实例为包含以下步骤的测定法：

(a)接触表达TRPC离子通道的荧光细胞；

(b)在荧光细胞接触带有调节剂或测试化合物之前、同时或之后，使用通道活化剂刺激Ca²⁺内流，并且

(c)测量或检测荧光变化。

本发明的另一个主题是针对描述诺孕酯对TRPC通道的选择性的方法，包含评估诺孕酯抑制TRPC通道活性的能力，以及比较诺孕酯在不同TRPC亚家族之间和内部的抑制效力。

本发明的另一个主题是针对诺孕酯在制备治疗心血管疾病、冠心病、动脉粥样硬化、晚期肾衰竭、神经疾病、慢性疼痛、急性疼痛或炎性疾病的药物中的用途。

诺孕酯可用使用一种或多种可药用载体或助剂配制。可药用载体或助剂为例如生理缓冲溶液如氯化钠溶液，脱矿水，稳定剂如蛋白酶或核酸酶抑制剂，或螯合剂如EDTA。

本发明的另一个主题是针对治疗心血管疾病、冠心病、动脉粥样硬化、晚期肾衰竭、神经疾病、慢性疼痛、急性疼痛或炎性疾病的方法，包括对患者给药治疗有效量的包含诺孕酯的组合物。

发明详述

本发明内容中的术语″TRPC离子通道″或″TRPC″是指可通透Ca²⁺的非选择性阳离子通道。它是指下面瞬时受体电位典型离子通道列表中的任何一个：TRPC1，TRPC2，TRPC3，TRPC4，TRPC5，TRPC6和TRPC7。特别优选是TRPC3，TRPC6和/或TRPC7。

这种TRPC离子通道可以来源于任何脊椎动物，并且特别是哺乳动物类(例如狗、马、牛、小鼠、大鼠、犬、兔、鸡、类人猿、人或其他)。TRPC能够从这种脊椎动物生物体的组织探测剂中分离，或是通过能够表达TRPC蛋白质的重组生物材料的方法制造。

这个术语可以指天然多肽、多态变异体、突变体，以及种间同系物。

“诺孕酯”也被称为其化学名称D-17β-乙酰氧基-B-乙基-17α乙炔基-雌-4-烯-3-酮肟(D-17.beta.-acetoxy-B-ethyl-17.alpha.ethinyl-gon-4-en-3-one oxime)。其为一种孕激素，是自然产生的女性性激素孕酮的合成形式。诺孕酯在现有技术中用于激素避孕药的组合物。

在本发明中，诺孕酯用作TRPC3，TRPC6和TRPC7的选择性抑制剂。

本发明内容中的术语“选择性抑制剂”是指抑制剂例如诺孕酯在抑制一个或多个TRPC家族成员时比对一个或多个其他成员具有更高效率的效力。在一个优选实施方案中，诺孕酯对TRPC3/6/7亚家族比对TRPC4/5亚家族更有效。在一个更优选的实施方案中，诺孕酯对TRPC3/6/7亚家族的有效力至少是对TRPC4/5亚家族的4倍。

术语“药理学工具”是指其功能特性能够研究药物如何与活生物体相互作用、以产生目的功能的变化的化合物，从而能够研究新药物组合物，以及性质、相互作用、毒理学、治疗、医疗医用和抗病能力。而且，该术语指可用于新药开发时表征潜在靶标的化合物，例如表征它们的天然组分、活化机制、生理功能以及在病理生理和疾病中的作用。

术语“示差分析”是指在相同的条件下，能够表征TRPC3/6/7亚家族成员和TRPC4/5亚家族成员之间的通道功能差异的一种分析。

根据优选的实施方案，分别表达TRPC6离子通道和TRPC5离子通道的细胞在两个平行的实验中与诺孕酯相接触，并且测量或检测诺孕酯对各自TRPC离子通道活性的影响，能够在相同的条件下比较各自通道的功能。

术语″TRPC离子通道调节剂″是指TRPC通道的调节分子，特别是一种抑制或活化分子(″抑制剂″或″活化剂″)，特别是一种根据本发明方法可鉴定的TRPC通道的抑制剂。

抑制剂通常为一种化合物，像上文详细优选描述的那样，例如结合、部分或全部阻断活性、降低、防止、延迟活化、灭活、减敏或下调至少一种TRPC通道的活性或表达。

活化剂通常为一种化合物，像上文详细优选描述的那样，例如增加、打开、活化、促进、增强活化、敏化、激动或上调至少一种TRPC通道的活性或表达。

这种调节剂包括TRPC通道的基因改造版本，优选TRPC通道的失活突变体，以及自然存在或合成的配体、拮抗剂、激动剂、肽类、环肽、核酸、抗体、反义分子、核酶、有机小分子等。

TRPC活化剂的例子为二酰甘油，特别是1-油酰基-2乙酰基-sn-甘油(OAG)；Gq偶联的受体激动剂，例如苯肾上腺素，特别是胰蛋白酶；刺激受体酪氨酸激酶的激动剂例如表皮生长因子(EGF)；或二酰甘油生成酶例如磷脂酶或其活化剂。

存在测试化合物时对TRPC离子通道活性调节的测量的实例如下：

一般情况下，提供表达TRPC通道的细胞。这种细胞能够使用本领域技术人员所知的基因方法产生。在进行TRPC通道的诱导表达之后，通常将细胞放入例如微孔板之中并生长。通常细胞在多孔板底部生长并固定。然后，常规清洗这些细胞并加入适合的加样缓冲液中的染料，优选荧光染料例如fluo4am。在移除加样缓冲液之后，将细胞与测试化合物或调节剂(特别是上述生物化学的或化学的测试化合物，例如以化学化合物库的形式)一同孵育。Ca²⁺测量能够通过使用例如荧光成像读板仪(FLIPR)进行。为了刺激通过TRPC通道的Ca²⁺内流，通常应用通道活化剂例如OAG。

抑制剂的预期影响是例如荧光增加的减少。活化剂是会导致例如活化剂诱发荧光的进一步增加，或诱导例如不依赖活化剂的荧光增强。

此后，适合的调节剂，特别是抑制剂能够被分析和/或分离。优选使用技术人员所知或可商用的高通量分析进行化学化合物库的筛选。

术语“表达TRPC的细胞”是指内源表达目的离子通道的细胞或重组细胞。

该细胞通常为哺乳动物细胞，例如人细胞、小鼠细胞、大鼠细胞、中国仓鼠细胞等。已发现方便使用的细胞包括MDCK，HEK 293，HEK 293T，BHK，COS，NIH3T3，Swiss3T3和CHO细胞，优选HEK293细胞。

这里所用的术语“组织”，是指组织制品的任何类型，或组织或器官的一部分(例如脑、肝、脾、肾、心脏、血管、肌肉、皮肤等，也指任何类型的体液例如血液、唾液、淋巴液、滑液等)，优选如果来源于脊椎动物，更优选来源于哺乳动物例如人。组织样品能够通过公知的技术获得，例如取血、组织穿刺或外科技术。

用于测量中染料的例子为Di-4-ANEPPS(吡啶4-(2(6-(二丁基氨基)-2-萘基)乙烯基)-1-(3-磺丙基)氢氧化物)，CC-2-DMPE(1，2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺三乙铵)，DiSBAC2(双-(1，2-二巴比妥酸)-三次甲基氧烯洛尔)，DisBAC3((双-(1，3-二巴比妥酸)-三次甲基氧烯洛尔)，SBFI-AM(1，3-苯二羧酸，4，4′-[1，4，10-三氧杂-7，13-二氮杂环十五烷-7，13-双(5-甲氧基-6，12-苯并呋喃基)]双-(四-[(乙酰氧基)甲基]酯))，fluo3am(1-[2-胺-5-(2，7-二氯-6-羟基-3-氧-9-夹氧杂蒽基)苯氧基]-2-(2′-胺-5<1>-甲基苯氧基)乙基-N，N，N′，N′-四乙酸)，fluo4am(1-[2-氨-5-(2，7-二氯-6-羟基-4-氧-9-夹氧杂蒽基)苯氧基]-2-(2′-氨-5′-甲基苯氧基)乙基-N，N，N′，N′-四乙酸)，或fura2am(1-t2-(5′-羧基噁唑基-2′-基)-6-氨苯并呋喃-5-氧)-2-(2′-氨-5<1>-甲基-苯氧基)-乙基-N，N，N′，N′-四乙酸)。

术语“描述”是指通过功能和结构的分类、效力、特异性、选择性和作用机制，对化合物例如诺孕酯的表征。在本发明中，其特别是指诺孕酯对TRPC离子通道抑制作用的选择性研究。

术语“药物”是指包含治疗有效量诺孕酯和一种或多种可药用载体或助剂的组合物。

该药物能以任何传统方式全身或局部给药。这可以例如通过口服剂型例如片剂或胶囊的方法，通过粘膜例如鼻腔或口腔的方法，皮肤下植入的储库式制剂，通过包含根据本发明药物的注射、输注或凝胶的方法。如果适当，为了治疗上述某种特殊疾病，还可以脂质体复合物的形式局部(topically and locally)给药。

该药物也可以注射剂或输液的形式给药。如果只是相对少量的溶液或悬浮液，例如大约1至20ml，一般使用注射液对身体给药。如果是较大量的溶液或悬浮液，例如1升或更多，一般使用输液给药。但是，在相对大量的给药时，根据本发明的配方应该在临近给药前稀释到获得至少大约等渗溶液的浓度。等渗溶液的一个例子是0.9％强度的氯化钠溶液。在输液的情况下，稀释可通过例如使用无菌水进行，而给药可通过例如所谓的旁路进行。

下图和实施例能够解释本发明，但不限制发明范围。

实施例

1.FLIPR测量

TRPC3/6

TRPC3和TRPC6被油酰基-2-乙酰基-sn-甘油(OAG)(一种膜渗透二酰甘油类似物)直接活化。在使用30μM诺孕酯预孵育的细胞中，TRPC3-和TRPC6-介导的Ca²⁺内流在应用30μMOAG后大幅降低了(图1A，C)。诺孕酯对TRPC3的IC₅₀是2.8±0.4μM(n＝2，图1B)。诺孕酯对TRPC6有相似的活性，IC₅₀为5.2±0.4μM(n＝4，图1D)。

TRPC4/5

在进行这些实验时，没有已知的TRPC4和TRPC5的直接生理刺激物。因此，两个通道都必须间接刺激，例如通过应用胰蛋白酶，一种蛋白酶激活受体(PAR)刺激蛋白酶。胰蛋白酶可以活化所有已知的4个PAR亚型，并且其中三个亚型(PAR₁，PAR₂和PAR₃)的mRNA被证明是HEK293细胞内源性的(Kawabata等，1999)。PAR是G蛋白偶联的，它们的活化导致内质网(ER)中的钙存储被消耗。这个所谓磷脂酰肌醇(PI)反应独立于通道的存在，但是因此导致了存储控制型通道例如TRPC4和TRPC5的活化。

测量诺孕酯在这种情况下对两个通道的作用的基本前提是排除PAR对这种潜在通道抑制剂的拮抗作用。所以，将从内质网中释放出的钙与未诱导的用30μM诺孕酯或仅缓冲液预孵育(10分钟)的TRPC5HEK293FITR细胞相比较。在用30μM诺孕酯处理过的细胞中，钙库释放的动力学和数量与未处理的细胞相比没有改变。因此，诺孕酯不是PAR拮抗剂，并且通过PAR刺激的TRPC4和TRPC5活化是适合测量诺孕酯的通道抑制性的。

30μM诺孕酯对TRPC4和TRPC5只有小的抑制作用(图2A，C)。在TRPC4(n＝2，图2B)和TRPC5(n＝4，图2D)上都测得IC₅₀＞30μM。

总之，这些FLIPR测量显示，当使用微摩尔级的浓度时，诺孕酯既抑制TRPC3/6/7亚家族也抑制TRPC4/5亚家族的通道。诺孕酯对TRPC3/6/7亚家族比对TRPC4/5亚家族更有效。因此，选择诺孕酯进行进一步的实验以测定其区分能力。

2.膜片钳记录

2.1.诺孕酯对重组同聚TRPC5和TRPC6通道的示差作用

验证在细胞群的荧光测量实验中监测的诺孕酯对TRPC6-和TRPC5-介导的Ca²⁺-内流的抑制作用，并将其与单个细胞的全细胞膜片钳记录比较。使用同样的刺激物间接刺激通道，以更好地比较诺孕酯的作用。通过膜片吸液管在细胞内施用的四氟化铝(AlF₄^-)通过模仿GTP活化G-蛋白(Sternweis & Gilman，1982；Bigay等，1985)。随后TRPC通道被刺激并且介导非特异性阳离子电流(图3A，B)。

将10μM诺孕酯应用到活化的TRPC6通道时，测量到的静息膜电位的89.9±3.1％(n＝15)电流被阻断。这种抑制作用是可逆的，因为在洗去诺孕酯后电流幅度增加(图3A)。10μM镧(La³⁺)的相邻阻断完全并且可逆，因而用于背景(泄漏)计算。

相比之下，应用10μM诺孕酯刺激TRPC5通道对电流有较小的影响，25.9±5.7％(n＝20)被阻断。既然这些通道能够用微摩尔浓度的La³⁺加强，(Jung等，2003)，转而使用表征为TRPC5阻断剂的2-氨基乙氧二苯基硼酸(2-APB)(Xu等，2005)。背景通过应用能完全并且可逆阻断通道的10μM2-APB计算。

到目前为止，所有的诺孕酯的影响都是对HEK293细胞异源表达的同聚体通道进行的。众所周知，TRPC通道在生理条件下是杂多聚化(Schaefer的综述，2005)。考虑到这些杂多聚体有众多可能的化学计量组成，通常开始对TRPC通道的药理学检查是在人工模型中。但是更有趣的是测试诺孕酯是否也抑制天然的TRPC通道。

2.2诺孕酯对天然异聚体TRPC6/7通道的作用

A7r5细胞系(来源于大鼠胸主动脉平滑肌细胞)是一个用来研究内源性TRPC通道的模型系统(Jung等，2002；Soboloff等，2005)。这些通道能够间接的被Arg⁸-加压素(AVP)所刺激，AVP是一种血管收缩肽，在这些细胞内活化内源性加压素V1A受体(Thibonnier等，1991)。在进行全细胞膜片钳记录之前，钙显像实验中显示诺孕酯一般不抑制V1受体(图4)。

使用100nM AVP刺激的非选择性阳离子电流灌流A7r5细胞，该电流具有TRPC通道生物物理标志(图5)。经双矫正的I-V关系和那些外源表达TRPC6同聚体所显示的是相似的(图3A)。当将10μM诺孕酯用于AVP刺激的A7r5细胞时，测量到的静息膜电位的89.9±3.1％(n＝15)电流被阻断，并且这种作用是可逆的(图5)。

附图说明

图1：

(A，C)在加入fluo-4诱导的TRPC3HEK293细胞(A)和TRPC6HEK293细胞(C)中，细胞内Ca²⁺浓度随时间的变化([Ca²⁺]_i)。在使用30μM诺孕酯(NG)预孵育的细胞中，TRPC-介导的Ca²⁺内流在应用30μM OAG后大幅降低。

测量在96孔板中使用FLIPR(Molecular Devices，Sunnyvale，CA，USA)进行。

(B，D)诺孕酯对TRPC3(B)和TRPC6(D)的IC₅₀值的测定。数据以每孔45,000个细胞的2孔(B)和4孔(D)的平均值表示。

图2：

在加入fluo-4诱导的TRPC4 HEK293细胞(A)和TRPC5 HEK293细胞(C)中，细胞内Ca²⁺浓度随时间的变化([Ca²⁺]_i)。在使用30μM诺孕酯(NG)预孵育的细胞中，TRPC-介导的Ca²⁺内流在应用200nM胰蛋白酶后轻微降低。

测量在96孔板中使用FLIPR(Molecular Devices，Sunnyvale，CA，USA)进行。

(B，D)诺孕酯对TRPC4(B)和TRPC5(D)的IC₅₀值的测定。数据以每孔47,000个细胞的2孔(B)和4孔(D)的平均值表示。

图3：

10μM诺孕酯(NG)对全细胞电流的作用，其中全细胞电流由AlF₄^-灌注至诱导的TRPC6-(A)和TRPC5HEK 293(B)细胞中诱发。全细胞电流在-70mV(左图)时记录，并且显示相应的电流-电压(I-V)关系(右图)。为了背景校正，通道使用10μM La³⁺(A)或10μM2-APB(B)完全阻断。在电压从-100到+80mV的上升过程中获得曲线。

(C)诺孕酯对TRPC5-和TRPC6-介导电流的影响的统计分析。10μM诺孕酯抑制TRPC5介导电流的25.9±5.7％(n＝20)，TRPC6介导电流的89.9±3.1％(n ＝15)(P＜0.001，Wilcoxon检验，双侧).

图4：

负载fura-2的A7r5细胞的[Ca²⁺]_i随时间的变化。在应用100nM AVP刺激V1受体之前，细胞在无钙标准细胞外溶液(1mM EGTA)中使用或不使用(对照)10μM诺孕酯(NG)预孵育5分钟。数据以33细胞(对照)和36细胞(10μM诺孕酯)的平均值表示。

测量使用标准成像装置(TILL Photonics，Germany)进行。

图5：

10μM诺孕酯(NG)对全细胞电流的作用，其中全细胞电流在标准细胞外溶液(200μM[Ca²⁺]₀)中，由A7r5细胞上的100nM AVP诱发。全细胞电流在-60mV(左图)时记录，并且显示相应的I-V关系(右图)。在电压从-100到+80mV的上升过程中获得曲线。在整个实验过程中，L-型电压门控Ca²⁺通道被5μM尼莫地平(ND)阻断。