NO317136B1 - Antikonvulsivt virkende derivater til bruk ved behandling av amyotrofisk lateral sklerose (ALS) - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anvendelsen av anticonvulsivt virkende derivater for fremstilling av medikamenter som kan benyttes ved behandling av amyotrofisk lateralsklerose (ALS).

Forbindelser med formel (I):

er strukturelt nye anti-epileptiske forbindelser som er sterkt effektive anticonvulsiva i dyreforsøk (B.E. Maryanoff, S.O. Nortey, J.F. Gardocki, R.P. Shank and S.P. Dodg-

son, "J. Med. Chem. 30", side 880-887,1987; B.E. Maryanoff, M.J. Costanzo, R.P. Shank, JJ. Schupsky, M.E. Ortegon og J.L. Vaught, "Bioorganisk & Medicinal Che-mistry Letters 3", side 2653-2656,1993; D.F. McComsey og B.E. Maryanoff, "J. Org. Chem. 1995"). Disse forbindelser er dekket av tre US patenter: nr. 4,513,006,

5,384,327 og 5,498,629. En avdisse forbindelser, 2,3:4,5-bis-0-(l-metyletyliden)-B-D-fruktopyranosesulfamat, kjent som topiramat, er ved kliniske forsøk i forbindelse med human epilepsi påvist å være effektiv som adjunktiv terapi eller som monoterapi ved behandling av enkle og komplekse partielle slag, og sekundært generaliserte slag, (E. Faught, BJ. Wilder, R.E. Ramsey, R.A. Reife, L.D. Kramer, G.W. Pledger, R.M. Karimetal., "Epilepsia 36 (S4)", 33,1995; S.K. Sachdeo, R.C. Sachdeo, R.A. Reife,

P. Lim og G. Pledger, "Epilepsia 36 (S4), 33,1995), og markedsføres i dag for behandling av enkel og kompleks partiell slag-epilepsi med eller uten sekundært generaliserte slag, i Storbritannia, Finland, De Forente Stater og Sverige, og søknader om regulatorisk godkjennelse er inngitt i tallrike land over hele verden.

Forbindelser med formel I blir til å begynne med funnet å ha anticonvulsiv aktivitet ved den tradisjonelle maksimal elektrosjokk-slag (MES)-test i mus (R.P. Shank, J.F. Gardocki, J.L. Vaught, C.B. Davis, J.J. Schupsky, R.B. Raffa, S.P. Dodgson, S.O. Nortey og B.E. Maryanoff, "Epilepsia 3 5 450-460", 1994). Etterfølgende studier viste at forbindelser med formel I også var sterkt effektiv ved MES-tester i rotter. I den senere tid er topiramat funnet effektivt å blokkere slag i flere gnagermodeller over epilepsi (J. Nakamura, S. Tamura, T. Kanda, A. Ishxi, K. Isjijara, T. Serikawa, J. Yamada og M. Sasa, "Eur. J. Pharmacol. 254", 83-89, 1994), og i en dyremodell på initiert epilepsi (A. Wauquier og S. Zhou, "Epilepsy Res. 24", 73-77,1996, i trykk).

Nylige prekliniske studier på topiramat har avdekket tidligere ikke-erkjente, farmakolo-giske egenskaper, som antyder at topiramat vil være effektiv ved behandling av enkelte andre nevrologiske forstyrrelser. En av disse er amyotrofisk lateral sklerose.

I henhold til dette er det funnet at forbindelser med den følgende formel (ty-

der X er O eller CH2, og R|, R2, R3, R» og R5 er som angitt nedenfor, er brukbare ved behandling av akutt amyotrofisk lateralsklerose (ALS).

Sulfamatene ifølge oppfinnelsen har følgende formel (I):

der

X er CH2 eller oksygen;

Ri er hydrogen eller Ci-4-alkyl; og

R2, R3, R4 og R5 uavhengig er hydrogen eller Cio-alkyl og, når X er CH2, kan R4 og R5 være alkengrupper forenet under dannelse av en benzenring og, når X er oksygen, kan R2 og R3 og/eller R4 og R5 sammen være en metylendioksygruppe med den følgen-de formel (H):

der

Ré og R7 er like eller forskjellige og er hydrogen, Ci-3-alkyl eller Ci_3-alkyl forenet under dannelse av en cyklopentyl- eller cykloheksylring.

Ri er særlig hydrogen eller Cn-alkyl som metyl, etyl og isopropyl. Alkyl inkluderer i foreliggende søknad rett og forgrenet alkyl. Alkylgruppen i R2, R3, R4. Rs> Re og R7 har 1-3 karbonatomer og inkluderer metyl, etyl, isopropyl og n-propyl.

En særlig gruppe forbindelser med formel (I) er de der X er oksygen og både R3 og R3 og R4 og R5 sammen er metylendioksygrupper med formel (H), hvori Re og R7 begge er hydrogen, begge er alkyl eller kombinert under dannelse av en spiro-cyklopentyl- eller -cykloheksylring, særlig der Re og R7 begge er alkyl som metyl. En andre gruppe forbindelser er de der X er CH2 og R4 og R5 er forenet under dannelse av en benzenring. En tredje gruppe forbindelser med formel (I) er de der både R2 og R3 er hydrogen.

Forbindelsene med formel (I) kan syntetiseres ved følgende metoder:

(a) Omsetning av en alkohol med formel RCH2OH med et klorsulfamat med formelen CIS02NH2 eller CISO2NHR1 i nærvær av en base som kalium-a-butoksyd eller natriumhydrid, ved en temperatur rundt -20 til +25°C og i et oppløsningsmiddel som toluen, THF eller dimetylformamid, der R er en del med den følgende formel (III): (b) Omsetning av en alkohol med formel RCH2OH med sulfurylklorid med formelen SO2CI2 i nærvær av en base som trietylamin eller pyridin, ved en temperatur rundt - 40 til +25°C, i et oppløsningsmiddel som dietyleter eller metylenklorid, for derved å gi et klorsulfat med formelen RCH20S02C1.

Klorsulfatet med formelen RCH2OSO2CI kan så omsettes med et amin med formelen R]NH2 ved en temperatur rundt 40 til 25°C i et oppløsningsmiddel som metylenklorid eller acetonitril, for derved å gi en forbindelse med formel (f). Omsetningsbetingelsene for (b) er også beskrevet av T. Tsuchiya et al. i "Tet. Letters, No. 36", sidene 3365 til 3368 (1978).

(c) Omsetning av klorsulfat RCH2OSOCI med et metallazid som natriumazid i et oppløsningsmiddel som metylenklorid eller acetonitril, gir et azidosulfat med formelen RCH2OSO2N3 som beskrevet av M. Hedayatullah i 'Tet. Lett.", side 2455-2458

(1975). Azidosulfatet reduseres så til en forbindelse med formel (I) der R] er hydrogen, ved katalytisk hydrogenering, for eksempel med et edelmetall og H2 eller ved oppvar-ming med kobbermetall i et oppløsningsmiddel som metanol.

Utgangsmaterialene med formel RCH2OH kan oppnås kommersielt eller som er kjent i teknikken. For eksempel kan utgangsstoffer med formel RCH2OH, der både R2 og R3 og R4 og R5 er identiske og har formel (H), oppnås ved fremgangsmåten som beskrevet av R.F. Brady i "Carbohydrate Research, Vol. 14", side 35-40 (1970) eller ved omsetning av trimetylsilylenoleteren av et ReCOR7-keton eller -aldehyd med fruktose ved en temperatur rundt 25°C i et oppløsningsmiddel som et halogenkarbon, for eksempel metylenklorid, i nærvær av en protisk syre som saltsyre eller en Lewis-syre som sink-klorid. Trimetylsilylenol-eterreaksjonen er beskrevet av G.L. Larson et al. i "J. Org. Chem. Vol. 38, No. 22", side 3935 (1973).

Videre kan karboksylsyrene og aldehydene med formlene RCOOH og RCHO reduseres til forbindelser med formelen RCH2OH ved standard reduksjonsteknikker, for eksempel omsetning med litiumaluminiumhydrid, natriumborhydrid eller boran-THF-kompleks i et inert oppløsningsmiddel som diglym, THF eller toluen, ved en temperatur rundt 0 til 100°C, for eksempel som beskrevet av H.O. House i "Modem Synthetic Reactions", 2. utgave, sider 45-155 (1972).

Forbindelsene med formel (I) kan også fremstilles ved den prosess som er beskrevet i US 4,513,006, hvortil det henvises når det gjelder detaljer.

Forbindelsene med formel (I) inkluderer de forskjellige individuelle isomerer såvel som racemater derav, for eksempel de forskjellige a- og 13-bindinger, det vil si over og under papirplanet, for R2, R3, R4 og R5, i den 6-leddede ring. Fortrinnsvis er oksygenatomene i metylen-dioksygruppen (n) bundet på samme side av den 6-leddede ring.

Aktiviteten for forbindelsene med formel (I) ved behandling av amyotrofisk lateralsklerose (ALS) skyldes studier som antyder at topiramat utøver en antagonistisk effekt på

AMPA/kainat-subtypen av glutamatreseptorer (se R.W. Johnson, Pharmaceutical Research Institute, Intemal Research Report, Document DD Accesstion No. A500,960; J.W. Gibbs III, S. Sombati, R.J. Delorenzo og D.A. Coulter, Epilepsia 37, i trykk, 1996), og at ALS er en kronisk, nevrodegenerativ forstyrrelse der reguleringen av glutamat forringes (J.D. Rothstein, M. van Kammen, A.I. Levey, L.J. Martin og R.W. Kunci, Annals Neurology 38, 73-84). Glutamat anvendes som den vesentlige eksitatoriske neurotransmitter i CNS. Denne funksjon betjenes av en fysiologisk prosess, der glutamatmolekyler lagres i vesikler i synaptiske terminaler av neuroner. Disse moleky-ler frigis til den synaptiske kløft når et virkningspotensial depolariserer det synaptiske membran, hvoretter de aktiverer spesifikke reseptorer i det postsynaptiske membran av mål-neuroner. Deretter fjernes molekylene fra den synaptiske kløft av protein "trans-portører", i membranene av den synaptiske terminal av det presynaptiske neuron og de omgivende glialceller (astrocytter). Ved ALS synes aktiviteten for disse transportpro-teiner å være unormalt lav, noe som i sin tur kan forårsake en unormal økning i konsentrasjonen av glutamat i den synaptiske kløft. Dette kan i sin tur forårsake eksessiv aktivering av glutamatreseptorer som, hvis den er tilstrekkelig, kan indusere neuronal celle-død (J.D. Rothstein, "Pathogenesis and Therapy of Amyotrophic Lateral Sclerosis", utgitt ved G. Serratrice og T. Munsat, Advances in Neurology 68, 7-20, Lippincott-Raven-utgave, Philadelphia, 1995).

Studier har vist at topiramat antagoniserer den neuronale eksitatoriske aktivitet kainat, en analog av glutamat, som selektivt aktiverer enkelte subtyper av glutamatreseptorer (J.W. Gibbs ni, S. Sombati, R.J. Delorenzo og D.A. Coulter, Epilepsia 37, i trykk, 1996; R.W. Johnson, Pharmaceutical Research Institute, Internal Research Report, Document ID Accesstion No. A500.960 og 398533:1). I disse studier ble primær-kulturer som var anriket på neuroner avledet fra hippocampus i fetale rotter dyrket in vitro i 14-21 dager under betingelser som tillot dem å nå en høy densitet og utvikle tallrike synaptiske kontakter. Perforerte helcelle patch-clamp-prosedyrer ble benyttet for å studere elektriske egenskaper for de neuronale membraner. I denne prosedyre ble den elektriske kontakt mellom den noterende elektrode og det intracellulære fluid oppnådd ved bruk av amfotericin B for å danne porer i cellemembranen. Dette gjør at celle-membran-potensialet eller strømflyten gjennom cellemembranen kan noteres nøyaktig. Kainat, topiramat og andre testforbindelser ble mikroperfusert på neuronene ved bruk av en flerløps konsentrasjonsklamp-pipette av teflon. Topiramat (oppløst i DMSO ved 1M og så fortynnet i mediet i hvilket neuronene var inkubert) ble tilført i konsentrasjoner.på 0.01, 0.1, 1, 10 eller 100, og kainat ble tilført i konsentrasjoner på 0.1 eller 1 mM.

I et initialsett av forsøk ble den antagonistiske virkning av topiramat på kainat-evokerte strømmer bestemt som en funksjon av membran-potensiale. I forsøk der kainat-induserte membranstrømmer ble notert ved spenningsklampede potensialer i området - 60 mV til +60 mV i 20 mV inkrementer, ble størrelsesordenen av topiramatets antagonistiske effekt funnet å synke etter hvert som membranen ble depolarisert. Således var topiramat mest effektivt ved membranpotensialer nær hviletilstanden.

Tidsforløpet av topiramatets antagonistiske aktivitet ble evaluert i et andre sett forsøk. Kainat ble pulset inn i badfluidet i 3 sekunder i 1 minutts intervaller, og etter at det først var opprettet en basislinje for den kainat-evokerte strøm ble topiramat tilført konstant, i et tidsrom fra noen minutter til 20 minutter. En partialblokk av den kainat-evokerte strøm var åpenbar innen 1 minutt etter at topiramat var tilført, men selv ved en met-ningskonsentrasjon ble den kainat-evokerte strøm redusert med kun 20-40 %. Denne effekt ble lett reversert hvis topiramat ble trukket bort (vasket ut) i løpet av 5 min. Hvis imidlertid topiramat ble tilført konstant i mer enn 10 min., øket størrelsesordenen for den antagonistiske effekt på de kainat-induserte cellemembranstrømmer markert, og når topiramat ble trukket av, forble den kainat-evokerte strøm undertrykket. Konsentra-sjons-responskurvene ble generert for begge faser av topiramatets blokkerende effekt. EC50 var ca. 1 mikromolar for hver fase. Imidlertid var konsentrasjonen som var nød-vendig for en maksimal respons rundt 0.1 mM for den første fase (fase I blokk) men kun rundt 0010 mM for den andre (fase II blokk).

På grunn av de gode tegn på at den funksjonelle tilstand for glutamatreseptorer delvis reguleres av protein-kinaser og -fosfataser (L.Y. Wang, F.A. Taverna, X.P. Huang, J.F. MacDonald og D.R. Hampson, Science 259, 1173-1175, 1993), kan fase II-blokkeringseffekten forklares ved defosforylering av de kainataktiverte reseptorer. Ba-sert på beviset at cAMP-avhengig proteinkinase (PKa) modulerer kainat-aktiverte reseptorer (L.Y. Wang, F.A. Taverna, X.P. Huang, J.F. MacDonald og D.R. Hampson, Science 259, 1173-1175,1993) ble det foretatt et sett forsøk for å bestemme hvorvidt cykliske dibutyryl-AMP ville kunne gjenopprette den eksitatoriske aktivitet av kainat etter topiramatets fase II blokk, det vil si å bringe den "irreversible" effekt til reverse-ring. Disse forsøk viste at cyklisk dibutyryl-AMP partialt eller totalt gjenopprettet den kainat- revokerte strøm. I et annet sett forsøk ble den ikke spesifikke fosfatase inhibitor okadainsyre tilført 1 mikromolar mengde før og under tilføring av topiramat, for å bestemme hvorvidt inhibering av defosfoirleringen av de kainat-aktive reseptorer ville forhindre fase II blokkingseffekten på topiramat. Okadainsyre hadde liten virkning på kainat-evokert strøm før tilførsel av topiramat, og påvirket ikke den opprinnelige antagonistiske virkning av topiramat (fase I blokk); som ventet ble imidlertid fase II blok-ken forhindret. Disse resultater antyder at topiramat direkte eller indirekte inhiberer evnen for et protein-kinase (PKA) til å fosforylere kainat-aktiverbare reseptorer, som over tid skifter reseptorer til en defosforylert tilstand, hvori de desensitiseres (ikke kan aktiveres).

Uansett mekanismen ved hvilken topiramat antagoniserer virkningen av kainat på glutamatreseptorer, ville denne antagonistiske virkning redusere graden av reseptor-aktivering. I patologiske tilstander der det er en eksessiv aktivering av glutamat-reseptorer, slik det skjer ved ALS, vil en medikamentindusert induksjon i aktiveringen av glutamat-reseptorer redusere neuronal celledød.

For behandling av amyotrofisk lateralsklerose (ALS) kan en forbindelse med formel I benyttes i en daglig dosering i området rundt 100 til 800 mg, vanligvis i to oppdelte do-ser, for et gjennomsnittlig voksent menneske. En enhetsdose vil inneholde rundt 25 til 200 mg aktiv bestanddel.

For å fremstille de farmasøytiske preparater ifølge oppfinnelsen, blir en eller flere sul-famat-forbindelser med formel (I) blandet grundig med en farmasøytisk bærer i henhold til konvensjonelle farmasøytisk galleniske teknikker, der bæreren kan ha et vidt antall former, avhengig av den preparatform man ønsker for administrering, for eksempelt oralt, ved suppositorier eller parenteralt. Ved fremstilling av preparatene i oral dose-ringsform kan et hvilket som helst av de vanlige farmasøytiske media benyttes. For flytende oral-preparater som suspensjoner, eliksirer og oppløsninger benyttes således egnede bærere og additiver inkludert vann, glykoler, oljer, alkoholer, smaksmidler, pre-serverings-midler, fargestoffer og lignende; for faste, orale preparater som pulvere, kapsler og tabletter benyttes egnede bærere og additiver inkludert stivelser, sukkere, diluenter, granulerings-, smøre-, binde- og disintegreirngs-midler og lignende. På grunn av den enkle administrering representerer tabletter og kapsler den mest fordelaktige orale enhetsdoseform, i hvilket tilfelle det benyttes faste, farmasøytiske bærere. Hvis øns-kelig kan tablettene sukkerbelegges eller belegges enterisk ved hjelp av standard-teknikker. Suppositorier kan fremstilles, i hvilket tilfelle kakaosmør benyttes som bærer. For parenteralia vil bæreren vanligvis omfatte sterilt vann, selv om andre bestanddeler kan benyttes for å understøtte oppløselighet eller preservering. Injiserbare suspensjoner kan også fremstilles, i hvilket tilfelle det kan benyttes egnede flytende bærere,

suspensjonsmidler og lignende. Topiramat er i dag tilgjengelig for oral administrering i runde tabletter inneholdende 25 mg, 100 mg eller 200 mg aktiv bestanddel. Tablettene

inneholder de følgende inaktive bestanddeler: vandig laktose, pregelatinisert stivelse, mikrokrystallinsk cellulose, natriumstivelses glykolat, magnesiumstearat, renset vann, carnaubavoks, hydroksypropyl-metylcellulose, titandioksyd, polyetylenglykol, syntetisk jernoksyd og polysorbat 80.

De farmasøytiske preparater som her beskrives vil per enhetsdose, for eksempel tablett, kapsel, pulver-injeksjon, teskje eller suppositorier og lignende, inneholde fira rundt SO til rundt 200 mg aktiv bestanddel.

Claims (4)

1. Anvendelse av forbindelser med formel I: der X er CH2 eller oksygen; Ri er hydrogen eller Ci-4-alkyl; og R2, R3, R4 og R5 uavhengig er hydrogen eller Ci-3-alkyl og, når X er CH2, kan R4 og R5 være alkengrupper forenet under dannelse av en benzenring og, når X er oksygen, kan R2 og R3 og/eller R4 og R5 sammen være en metylendioksygruppe med den følgen-de formel (II): der Ré og R7 er like eller forskjellige og er hydrogen, d-3-alkyl eller Ci-3-alkyl forenet under dannelse av en cyklopentyl- eller cykloheksylring, for fremstilling av medikamenter for behandling av amyotrofisk lateralsklerose (ALS).

2. Anvendelse ifølge krav 1 av topiramat.

3. Anvendelse ifølge krav 1 og 2 av den aktive forbindelse i en mengde av rundt 100 til rundt 800 mg per dag.

4. Anvendelse ifølge krav 3 av den aktive forbindelse i en mengde av rundt 25 til rundt 200 mg per enhetsdose.