作用于SGLT的治療2型糖尿病的藥物Discovery-of-Tofogliflozin

DiscoveryofTofogliflozin,aNovelC?ArylglucosidewithanO?SpiroketalRingSystem,asaHighlySelectiveSodium

GlucoseCotransporter2(SGLT2)Inhibitor

fortheTreatmentofType2DiabetesOhtake,Y.;Sato,T.;Kobayashi,T.,etal.J.Med.Chem.2012,55,7828?7840楊歡歡2012.11.24目錄一、研究背景

1、糖尿病的一些概述

2、鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白（SGLTs）

3、SGLT2抑制劑二、tofogliflozin的發(fā)現(xiàn)

1、體外細胞實驗2、體內(nèi)動物實驗3、體內(nèi)藥動學實驗三、結(jié)論一、研究背景糖尿病是一種慢性代謝性疾病，是影響人類生活的重大疾病之一。糖尿病主要分兩類：

Ⅰ型糖尿病——胰島β-細胞不能產(chǎn)生足夠的胰島素

（胰島素絕對缺乏）Ⅱ型糖尿病——胰島素分泌不足或胰島素抵抗（胰島素相對缺乏）糖尿病患者中約有90%屬于Ⅱ型糖尿病。1、糖尿病的一些概述糖尿病患者的主要表現(xiàn)為高血糖。持續(xù)的高血糖會導致許多并發(fā)癥，如視網(wǎng)膜、腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)及微血管并發(fā)癥等。目前，治療Ⅱ型糖尿病的藥物根據(jù)其作用機制主要分為三類：胰島素分泌促進劑、胰島素增敏劑和α-葡萄糖苷酶抑制劑。但是它們常具有不同程度的副作用，如低血糖、體重增加、心血管副作用等。因此，Ⅱ型糖尿病的藥物治療仍然是一個世界性難題,尋找和開發(fā)具有新型作用機制、毒副作用小的治療藥物,已成為學術界和工業(yè)界共同關注和期待解決的熱點問題。2、鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白（SGLTs）腎臟中參與葡萄糖重吸收的兩大類轉(zhuǎn)運蛋白：鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白（SGLTs）和易化擴散的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（GLUT）。

SGLT主要分布于腎小管上皮細胞管腔側(cè)，小管液中葡萄糖通過SGLT主動運輸進入細胞后，又能被上皮細胞基底膜側(cè)的GLUT通過易化擴散至周圍毛細血管網(wǎng)中，從而完成腎小管對葡萄糖的重吸收。SGLT1SGLT2組織分布小腸、腎臟、心和氣管腎臟轉(zhuǎn)移物質(zhì)葡萄糖和半乳糖葡萄糖轉(zhuǎn)運葡萄糖能力低高與葡萄糖親和力高低作用膳食葡萄糖吸收腎葡萄糖重吸收腎葡萄糖重吸收SGLT1與SGLT2的比較：在SGLT家族中，SGLT1和SGLT2均在腎臟中表達，

SGLT2在葡萄糖的重吸收中占90%，起主要作用。研究表明，當SGLT1發(fā)生基因變異時，會產(chǎn)生嚴重的葡萄糖-半乳糖吸收障礙，進而產(chǎn)生嚴重的、甚至致命的腹瀉。因此，若抑制SGLT1將會導致胃腸反應或其他副作用。而SGLT2是一類低親和力、高容量性的轉(zhuǎn)運體系，特定表達于腎小管S1段,是腎葡萄糖重吸收中的重要轉(zhuǎn)運體，其功能異?？蓪е聞游锍霈F(xiàn)尿糖。因此,選擇性的SGLT2抑制劑有望成為一類具有新型作用機制的抗糖尿病藥物。人體血液中的葡萄糖可以自由地經(jīng)腎小球濾過90%的葡萄糖在腎小管S1段經(jīng)SGLT2重吸收10%的葡萄糖在腎小管S3段經(jīng)SGLT1重吸收SGLT2抑制劑通過特異地抑制SGLT2的活性，阻止腎臟中葡萄糖的重吸收，使葡萄糖無法從尿液進入血液，而降低血糖。3、SGLT2抑制劑SGLT2抑制劑的優(yōu)點：a.引起低血糖的風險比較低；b.部分SGLT2抑制劑能增加鈉的排泄而降低血壓；c.不刺激胰島素的分泌，可以改善胰島素的敏感性，保護胰島β細胞；d.不會引起體重增加，還可能減輕體重。SGLT2抑制劑的副作用：增加尿量，增加生殖器霉菌感染以及泌尿道感染機會。O-芳基糖苷類C-芳基糖苷類C-萘基糖苷類（1）O-芳基糖苷類抑制劑Phlorizin（1）是從蘋果樹的根皮中分離得到的天然產(chǎn)物根皮苷，在動物實驗中表現(xiàn)出降低空腹血糖、提高胰島素敏感性的作用。但根皮苷最終沒能大規(guī)模的應用，主要原因是：①體內(nèi)根皮苷的O-糖苷鍵不穩(wěn)定，能被乳糖根皮苷

水解酶水解，生物利用度低；②對SGLT1和SGLT2的選擇性比較差，不良反應較大，嚴重時可導致大腦供糖不足和致死性腹瀉。但其構效關系已經(jīng)成為后續(xù)研究SGLT2抑制劑的基礎。之后藥物化學家們以根皮苷結(jié)構為基礎，相繼研發(fā)了一批具有選擇性的O-芳基糖苷類SGLT抑制劑,如T-1095、sergliflozin（2）和remogliflozin（3）等,這些化合物由于具有較好的體外抑制活性和促進尿糖排出的作用而進入了臨床研究,但是由于代謝穩(wěn)定性和選擇性的問題而終止開發(fā)。（2）C-芳基糖苷類抑制劑為了提高糖苷的化學穩(wěn)定性和代謝穩(wěn)定性,科研人員在O-芳基糖苷類SGLT2抑制劑的研究基礎上,進一步設計了C-芳基糖苷類抑制劑。其中化合物dapagliflozin（4）目前已完成III期臨床實驗，2011年3月美國FDA已經(jīng)接受了4的新藥申請，如果進展順利的話，將成為首個上市的SGLT2抑制劑類抗糖尿病藥。Canagliflozin（5）正處于III期臨床試驗，在幾個Ⅱ期臨床研究中與對照組和其他抗糖尿病藥物相比，均表現(xiàn)出良好的療效和耐受性。二、tofogliflozin的發(fā)現(xiàn)1,2a,3,4,5and6inFigure13D藥效團模型一個糖環(huán)兩個芳香基團兩個距離從CSD中找到了三個具有螺縮酮結(jié)構的化合物，c其中之一根據(jù)疊加模型去掉一些不必要的基團，加上一些必須基團。得到含有O-螺縮酮結(jié)構的C-芳香糖苷類化合物，其結(jié)構式如下：然后對這些化合物進行藥理、藥效、藥物動力學等研究。1、體外細胞試驗21o-r是R1都為乙基而中間苯環(huán)上的R2不同16a-n是R2都為H，而末端苯環(huán)上的R1不同IC50越小，表示對SGLT2的抑制能力越強,效果越好IC50越大，表示對SGLT1的抑制能力越弱，副作用越小根據(jù)體外細胞實驗，得知16d、16f和16g對SGLT2均具有較高的抑制性（

IC50<5nM），并且具有較好的選擇性（3000倍左右）。但是，已有研究表明16g會表現(xiàn)出較高的時間依賴性抑制。因此，最后選擇16d和16f進行進一步的研究。2、動物體內(nèi)實驗對化合物16d和16f以口服給藥的方式進行小鼠體內(nèi)試驗。腎葡萄糖排泄量用給藥6個小時內(nèi)的尿葡萄糖濃度與尿肌酐濃度的比值來表示16d與16f在3或10mg/kg的劑量時都有效地增加了腎葡萄糖排泄量分別單次口服16d和16f對腎葡萄糖排泄量的影響給藥6個小時內(nèi)的血糖曲線下面積給藥6小時后測定的血糖濃度分別單次口服16d和16f對血糖水平的影響16d和16f都能夠劑量依賴的降低血糖水平3、體內(nèi)藥動學實驗16d的口服生物利用度明顯高于16f證明16d肝代謝的比例較低，因此藥物之間相互作用的風險