CN106458957A

CN106458957A - 新型细胞可渗透琥珀酸化合物

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Publication number: CN106458957A
Application number: CN201580021727.0A
Authority: CN
Inventors: 埃斯基尔·埃尔梅尔; 芒努斯·约阿基姆·汉松; 卡尔·亨里克·约翰内斯·埃宁格尔; 史蒂文·莫斯
Original assignee: Niu Wei Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Niu Wei Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-04-08
Also published as: LT3129016T; SI3129016T1; US11147789B2; BR112016023086A8; US12310940B2; JP2020100628A; HRP20181126T1; US20210401792A1; ES2953522T3; CY1120650T1; HK1255109A1; PL3129016T3; AU2015243346C1; CN106458957B; EA201692017A1; IL247904A0; DK3129016T3; EP3391941B1; RS57624B1; PT3391941T

Abstract

本发明提供了旨在增加线粒体中ATP‑生产的新型的细胞可渗透的琥珀酸和细胞可渗透的琥珀酸前体。在真核细胞中生产和利用的ATP的主要部分来源于线粒体氧化磷酸化，一种通过克雷布斯循环向其提供高能电子的过程。并非所有的克雷布斯循环中间体容易渗透通过所述细胞膜，其中之一就是琥珀酸。提供的新型的细胞可渗透的琥珀酸设想为容许通过细胞膜，并且因此细胞可渗透的琥珀酸可以用于增强线粒体ATP‑输出。

Description

新型细胞可渗透琥珀酸化合物

技术领域

本发明提供了旨在提高线粒体中ATP-生产的新型的细胞可渗透琥珀酸和细胞可渗透琥珀酸前体。真核细胞中生产和利用的ATP的主要部分来源于线粒体氧化磷酸化(通过克雷布斯循环(三羧酸循环，Krebs cycle)提供高能电子的过程)。并非所有的克雷布斯循环中间体都很容易渗透通过细胞膜，其中之一就是琥珀酸。提供的新型的细胞可渗透的琥珀酸据设想容许通过细胞膜并且由此细胞可渗透的琥珀酸能够用于增强线粒体ATP-产量。

此外，本发明也提供了细胞可渗透的琥珀酸或者除了细胞可渗透之外并且在细胞质基质中释放琥珀酸的琥珀酸的等价物，其能够通过由琥珀酸衍生物的化学水解或酶水解产生的水解产物潜在地向生物体提供另外的能量。

本发明还提供了制备具有适用于医药和/或化妆品的改善的特性的本发明化合物的方法。显而易见的是，本发明的化合物适用于预防或治疗线粒体相关疾病、维持正常线粒体功能、增强线粒体功能，即产生比正常情况下更多的ATP，或者修复线粒体呼吸系统中的缺陷。

背景技术

线粒体是真核细胞中的细胞器。它们产生绝大多数用作能量来源的三磷酸腺苷(ATP)的细胞供应。因此，线粒体对于能量生产、真核细胞生存和正常的细胞功能是不可或缺的。除了提供能量之外，线粒体还涉及许多其它过程，如细胞信号传导、细胞分化、细胞死亡以及细胞周期和细胞生长的控制。具体而言，线粒体是细胞凋亡的关键调节物，并且它们也以非细胞凋亡的细胞死亡，如坏死的多种形式发挥了重要作用。

近年来，已经发表了描述对多种疾病的线粒体贡献(mitochondrialcontribution)的许多论文。一些疾病可以由线粒体或核基因组中的突变或缺失引起，并且同时其他疾病可能由线粒体呼吸系统的主要或次要损伤或其它涉及线粒体功能障碍(mitochondrial dysfuction)的机制引起。目前还没有能够治愈线粒体疾病的可用的治疗。

鉴于保持或恢复正常线粒体功能或增强细胞能量生产(ATP)的已认知的重要性，需要开发具有以下特性的化合物：母体的细胞渗透性，能够释放胞内琥珀酸或琥珀酸前体的能力，母体化合物和释放产物产品的低毒性以及与给药至患者的一致的理化性能。

已经制备了琥珀酸化合物作为其它活性剂的药物前体，例如WO 2002/28345描述了琥珀酸双(2,2-二甲基丙酰氧基甲基)酯，琥珀酸二丁酰氧基甲基酯和琥珀酸双-(1-丁酰氧基乙基)酯。这些化合物作为递送甲醛的试剂制备出来，并且旨在用于当前化合物的不同医疗用途。

现有技术的化合物包括WO 9747584，其描述了一系列的多醇琥珀酸。

在本文中给出的例子中，Y是H或烷基基团。每个琥珀酸化合物包含多个通过一组结构C(Y)-C(Q)连接的琥珀酸部分，并且因此每个酯酸直接连接至含有乙基基团O-C-C形式的至少两个碳原子的部分。每个所公开的化合物包含不只一个琥珀酸部分，并且琥珀酸部分并未通过其中X是杂原子的类型O-C-X的部分保护。

各种琥珀酸化合物在本领域中是公知的。琥珀酸二乙酯，琥珀酸单甲酯和琥珀酸二甲基酯在以下例举的试验中表现为非活性的，并不属于本发明范围之内。

此外，US 5,871,755涉及琥珀酰胺的脱氢丙胺酸衍生物用于用作抗氧化应激的试剂以及用于美容目的。

发明内容

一种根据本发明的化合物由式(I)表示

或其药学上可接受的盐，其中A和B之间的虚线键表示可选键，使得之形成闭环结构，并且其中

Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，

A选自-SR、-OR和NHR，并且R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；并且R’选自以下式(II)至式(IX)：

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的并选自以下式(IV-VIII)

R₁和R₃独立地是不同的或相同的并选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基，

X选自O、NH、NR₆、S，

R₂选自Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、C(O)CH₃、C(O)CH₂C(O)CH₃、C(O)CH₂CH(OH)CH₃，

p是整数并为1或2

R₆选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、或式(II)或式(VIII)

X₅选自-H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、-C(＝O)XR₆、CONR₁R₃或是式

X₇选自R₁、-NR₁R₃，

R₉选自H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈

R₁₀选自O酰基、NH烷基、NH酰基或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈

X₆选自O、NR₈、NR₆R₈，其中R₆和R₈独立地是不同的或相同的并选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基，或式(II)或式(VIII)，

R₁₁和R₁₂独立地是不同的或相同的并选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X酰基，其中X是O、NR₆或S，

R_c和R_d独立地是不同的或相同的并选自CH₂X烷基、CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是不同的或相同的并选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基；

在R13和R14，或者R13和R15上的取代基可以经过桥接并且形成环系统以形成环烷基、杂环烷基、内酯或内酰胺。

R_f、R_g和R_h独立地是不同的或相同的并选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉，

烷基选自Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基，

酰基选自甲酰基、乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基、叔丁酰基、戊酰基、苯甲酰基、琥珀酰基。

酰基和/或烷基可以可选地被取代，以及

当A和B之间的虚线键存在时，根据式(I)的化合物是

其中X₄选自–COOH，-C(＝O)XR₆，

式(I)的化合物(及其任何药学上可接受的盐)在下文称之为“本发明的化合物”，“本发明化合物”或“本发明之化合物”。

特别关注的本发明的化合物是其中Z是-CH₂CH₂-并且A是-SR的那些化合物。

特别关注的本发明的化合物是那些化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是SR，并且B是OH或B是SR”’。

特别关注的本发明化合物是那些化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是SR，B是OH或B是SR”’，其中R”’是

特别关注的本发明化合物是那些化合物，其中Z是-CH₂CH₂-并且A是SR并且B是OH。

特别关注的本发明的化合物是那些化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是SR，B是OH或B是SR，其中R是

特别关注的本发明化合物是那些化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是NR，B是OH并且R是并且X是S。

优选地，并且关于式(II)，R₁和R₃的至少一个是-H，使得式II是：

优选地，并且关于式(VII)，p＝1且X₅是-H，使得式(VII)是

优选的是，并关于式(VII)，p＝1且X₅是COXR₆，使得式(VII)是

优选的是，并关于式(VII)，p＝1且X₅是CONR₁R₃，使得式(VII)是

根据式(I)的化合物可以是

其中X₄选自-COOH，-C(＝O)XR₆，

显而易见的是，根据本发明的化合物由式(IA)给出

或其药学上可接受的盐，其中

Z是-CH₂-CH₂-，

A选自-SR、-OR和NHR，并且R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；和

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的并选自一个或以下式：

R₁和R₃独立地是不同的或相同的并选自H、Me、Et、丙基、O-Me、O-Et、O-丙基，

X选自O、NH、S，

p是整数并为1，

R₆选自H、Me、Et，

X₅选自-H、Me、Et、-COOH、-C(＝O)XR₆、CONR₁R₃

X₇选自R₁、-NR₁R₃，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是不同的或相同的并选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基，其中烷基和酰基如本文之前所限定的。

特别关注的一种化合物由式(IA)给出

或其药学上可接受的盐，其中

Z是-CH₂-CH₂-，

A选自-SR、-OR和NHR，并且R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；以及

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的并选自以下式的一个或：

X选自O、NH、S，

p是整数并为1，

R₆选自H、Me、Et，

X₅选自-H、Me、Et、-COOH、-C(＝O)OR₆、CONR₁R₃，

X₇选自R₁、-NR₁R₃，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是不同的或相同的并选自H、Me、Et、-COOH。

以下化合物根据文献Moore et al.J.Biol.Chem.，1982，257，第10882-10892页是已知的

然而，本发明可以或不可以包括这些化合物用于治疗本文中讨论的线粒体相关疾病，或者用于制造用于/在本文中讨论的线粒体相关疾病治疗的药物。

根据本发明的具体化合物是：

一般化学方法

本领域技术人员将认识到，本发明化合物可以按照已知的方式，以各种途径制备。以下路径仅说明了一些可以用于合成式(I)的化合物的方法。本发明化合物可以通过以下起始：琥珀酸、单保护琥珀酸、单活化的甲基丙二酸、单保护甲基丙二酸或单-活化的甲基丙二酸。

保护基团包括，但不限于苄基和叔丁基。羰基的其它保护基团及其移除详细描述于‘Greene’s Protective Groups in Organic Synthesis’(Wuts和Greene，Wiley，2006)中。保护基团可以通过本领域内技术人员熟知的方法，包括在苄酯的多相催化剂存在下氢化，并用有机或无机酸，优选三氟乙酸或稀盐酸，对叔丁基酯进行处理并除去。

活化基团包括，但不限于混合的酸酐和酰氯。

因此，如果式(I)的化合物是对称的，则选择对称的起始原料。选择对称二羧酸，或选择双活化的二羧酸。优选所选择的化合物是琥珀酸或琥珀酰氯。

当式(I)的化合物是不对称的时，则所选择的起始材料是不对称的。这包括“酸保护的酸”、“酸活化的酸”和“受保护的酸-活化的酸”。优选地，这包括琥珀酸单苄基酯、琥珀酸单叔丁基酯、4-氯-4-氧代丁酸。

可替代地，对于式(I)的不对称化合物，选择对称的起始材料，优选琥珀酸，并采用较少衍生的起始原料。以下通用方法并不详尽，并且对于本领域技术人员并且言，将显并且易见的是，其它方法可以用于产生本发明化合物。方法可以一起或单独使用。

含有式(II)的式(I)的化合物可以通过使羧酸与合适的烷基卤化物(式(X))反应制备。例如

其中Hal表示卤素(例如F、Cl、Br或I)并且R1、R2和R3如式(II)中限定。反应可以方便地在溶剂，如二氯甲烷、丙酮、乙腈或N,N-二甲基甲酰胺中，用合适的碱，如三乙胺、二异丙基乙胺或碳酸铯，在一定温度，例如，-10至80℃的范围内，尤其是室温下进行实施。反应可以采用可选的添加剂，如碘化钠或四烷基卤化铵(例如，四丁基碘化铵)进行。

式X的化合物是可商购的，或者可以通过概述于Journal of the AmericanChemical Society，43，660-7；1921或Journal of medicinal chemistry(1992)，35(4)，687-94中的那些的文献方法很方便地制备。

含有式(VII)的式(I)的化合物可以通过将活化的羧酸与式XIV的化合物，可选地在活化物质存在下进行反应来制备。

其中X₅和R₁如式(VII)中限定的，并且X₇是Hal(Cl、F、Br)或混合酸酐。优选X₇＝Cl。反应可以方便地在溶剂，如二氯甲烷、丙酮、THF、乙腈或N,N-二甲基甲酰胺中，用合适的碱，如三乙胺、二异丙基乙胺或碳酸铯，在一定温度下，例如在-10至80℃的范围内，尤其是室温下进行。

含有式(VIII)的式(I)的化合物可以通过将活化的羧酸与式X的化合物IV，可选地在活化物质存在下反应来制备。

其中Hal表示卤素(例如F、Cl、Br或I)并且R₁₁、R₁₂和R_c和R_d如式(VIII)中限定。反应可以方便地在溶剂，如二氯甲烷、丙酮、乙腈或N,N-二甲基甲酰胺中用合适的碱，如三乙胺、二异丙基乙胺或碳酸铯在一定温度下，例如在-10至80℃的范围内，尤其是在80℃下进行。反应可以采用可选的添加剂，如碘化钠或四烷基卤化铵(例如，四丁基碘化铵)进行。

式X的化合物是可商购的，或者可以通过其中胺与酰氯反应的文献方法很方便地制备。含有式(IX)的式(I)的化合物可以通过组合以上描述的方法和通过本领域技术人员已知的其它方法进行制备。

本发明化合物的一般用途

本文中描述的化合物可以用于医药或化妆品，或者生产用于这种用途的组合物。该医药可以用于需要增强或恢复能量生产(ATP)的任何情况，如代谢性疾病的治疗，或治疗线粒体功能障碍的疾病或病症，治疗或抑制线粒体疾病(异常，disorder)。化合物可以用于刺激线粒体能量生产并用于恢复药物诱导的线粒体功能障碍，如，例如感音神经性耳聋或耳鸣(某些抗生素由于线粒体毒性的副作用)或乳酸性酸中毒(乳酸血症，lacticacidosis)。化合物可以用于治疗癌症、糖尿病、急性饥饿、内毒素血症、败血症(sepsis)、全身性炎性反应综合征，多器官功能障碍综合征和后续缺氧、缺血、中风、心肌梗死(心肌梗塞、myocardial infarction)、急性心绞痛(急性绞痛、acute angina)、急性肾损伤、冠状动脉闭塞(coronary occlusion)和心房颤动(atrial fibrillation)和避免或抵消再灌注损伤。并且，据设想本发明化合物可以有益于治疗男性不育症。

据设想本发明化合物将提供克雷布斯循环和可选的糖酵解路径的组分的细胞可渗透的前体。据设想，在进入细胞之后，酶促或化学水解将会可选地连同其它提供能量的物质，如乙酸和葡萄糖一起释放琥珀酸或甲基丙二酸(methylmalonate)。

本发明化合物可以用于增强或恢复线粒体中的能量生产。显而易见的是化合物可以用于医药或化妆品。化合物可以用于预防或治疗具有与线粒体功能障碍相关的组分和/或与能量(ATP)缺乏相关的组分的障碍或疾病。

能量生产的增强，例如与遭受线粒体缺陷，障碍或疾病的患者有关。线粒体疾病是由线粒体的功能障碍所致，线粒体是存在于身体中除了红血细胞之外的每个细胞的专门的腔室(specialized compartment)中。当线粒体功能降低时，每个细胞中产生的能量会降低并且细胞损伤或细胞死亡将随之而来。如果整个身体中重复这个过程则受试者的生命将会受到严重损害。

线粒体的疾病最经常出现于非常需求能量的器官，如视网膜、耳蜗、大脑、心脏、肝脏、骨骼肌、肾以及内分泌和呼吸系统。

线粒体疾病的症状可以包括运动肌失控(loss ofmotor control)、肌肉无力和疼痛、癫痫发作、视觉/听觉问题、心脏疾病、肝脏疾病、胃肠道障碍症、吞咽困难等。

线粒体疾病可能遗传或者可能是由于自发突变所致，这种自发突变会导致通常驻留于线粒体内的蛋白或RNA分子功能改变。

多种疾病已被发现涉及线粒体缺乏，如复合物I、II、III或IV缺乏或酶缺乏，如，例如丙酮酸脱氢酶缺乏症(pyruvate dehydrogenase deficiency)。然而，图像是复杂的，并且许多因素可能涉及疾病。

到现在为止，没有治愈性的治疗是可用的。唯一可用的治疗可以减轻症状，延缓疾病进展。因此，本发明人的本文中的发现是非常重要的，因为它们证实了琥珀酸的细胞可渗透化合物对线粒体中的能量生产的有益效应。

另外，与已知的琥珀酸药物前体(如，例如WO 97/47584中所提到的)相比，它们显示出治疗这些和相关疾病的改善的特性，包括更好的细胞渗透性、更长的血浆半衰期、降低的毒性、向线粒体增加的能量释放，以及改善的制剂配方(由于改善的性能包括提高的溶解度)。在一些情况下，化合物也是口服生物可利用的，这使得给药更容易。

因而本发明的化合物的有利特性可以包括以下的一种或多种：

-提高的细胞可渗透性

-更长的血浆半衰期

-降低的毒性

-提高的线粒体能量释放

-改善的制剂

-提高的溶解度

-提高的口服生物利用度

本发明提供了适用作药物，特别是治疗细胞的能量(ATP)-缺乏的本发明的化合物。

本发明的化合物可以用于治疗复合物I损伤，或治疗复合物自身的功能障碍，或者治疗限制向复合物I供给NADH的任何病症或疾病，例如克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至葡萄糖或其它复合物-I-相关底物的运输的功能障碍。

本发明还提供了治疗线粒体复合物I相关的障碍症的方法，该障碍症是例如，但不限于利氏综合征、莱伯氏遗传性视神经病变(LHON)、MELAS(线粒体脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作)和MERRF(碎红纤维肌阵挛性癫痫)其包括向需要其的受试者给予有效剂量的本发明的化合物。

本发明还提供了本发明的化合物用于生产治疗药物诱导的乳酸性酸中毒的医药的用途。

本发明的化合物还可以用于其中另外的能量生产将潜在地有利的任何情况，如，但不限于延长的手术和重症监护。

线粒体

线粒体是真核细胞中的细胞器，普遍称为细胞的“发电厂”。其主要的功能之一是氧化磷酸化。分子三磷酸腺苷(ATP)在细胞中起到能量“通货(currency)”或能量载体的功能，并且真核细胞通过线粒体实施的生物化学过程生成其大多数ATP。这些生物化学过程柠檬酸循环(三羧酸循环，或克雷布(Kreb)循环)，该循环由氧化的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)产生已还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)以及由氧化的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)产生还原的黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH2)，以及氧化磷酸化，在此期间NADH和FADH2氧化回NAD^<+>和FAD。

通过NAD的氧化释放的电子往返穿梭于称为呼吸链的一系列蛋白复合物(复合物I、复合物II、复合物III和复合物IV)。琥珀酸的氧化发生于复合物II(琥珀酸脱氢酶复合物)并且FAD是酶复合物琥珀酸脱氢酶(复合物II)中的辅基。呼吸复合物嵌入线粒体的内膜中。复合物IV，在链的末端上，将这些这些电子传递给氧，氧还原成水。随着这些电子来回移动于这些复合物中并且释放的能量用于产生横跨线粒体内膜的质子梯度，从而横跨内膜创建了电化学电位。另一种蛋白复合物，复合物V(其并不直接与复合物I、II、III和IV相关)，使用通过电化学梯度储存的能量将ADP转化为ATP。

糖酵解先于柠檬酸循环和氧化磷酸化，其中葡萄糖的分子分解成两分子的丙酮酸，并且每个葡萄糖分子净生成两分子的ATP。丙酮酸分子然后进入线粒体，其中它们经由氧化磷酸化完全氧化成CO₂和H₂O(整体过程称为有氧呼吸)。两个丙酮酸分子完全氧化成二氧化碳和水，除了通过将葡萄糖转化成两分子丙酮酸并且生成的2分子ATP之外，产生约至少28至29个ATP分子。如果氧气不可用，则丙酮酸分子并不进入线粒体中，而是在无氧呼吸的过程中转化成乳酸。

每个葡萄糖分子的总净产量因此为约至少30至31个ATP分子。ATP直接或间接地为细胞中几乎每个其它生化反应提供能量。因此，在有氧呼吸期间通过氧化磷酸化贡献的另外(约)至少28或29个ATP分子对细胞正常发挥功能是至关重要的。氧气缺乏会妨碍有氧呼吸，并会导致几乎所有需氧生物的最终死亡；少数生物体，如酵母，可以使用有氧或无氧呼吸任一种生存。

当生物中的细胞暂时缺氧时，会利用无氧呼吸直到氧再次可用或细胞死亡。在糖酵解期间产生的丙酮酸在无氧呼吸期间会转化成乳酸。乳酸的堆积据信会在激烈运动时段期间当氧气不能供给到肌肉细胞时导致肌肉疲劳。当氧气再次变得可用时，乳酸被转变回氧化磷酸化中使用的丙酮酸。

线粒体功能障碍导致了(contribute)各种疾病状态。一些线粒体疾病是由于线粒体基因组或核中的突变或缺失所致。如果细胞中的线粒体阈值比例是有缺陷的，并且如果组织内的这种细胞的阈比例具有有缺陷的线粒体，则可以导致组织或器官功能障碍的症状。实际上任何组织都可以受到影响，并且可能存在大量的各种症状，这取决于不同组织所涉及的程度。

本发明化合物的用途

本发明的化合物可以用于需要增强或恢复能量生产(ATP)的任何情况。实例是例如，在临床条件中，存在其中以下的各项的潜在的益处：提高的线粒体ATP-生产或以下线粒体功能的恢复，如药物诱导的线粒体功能障碍或乳酸性酸中毒的恢复，以及治疗癌症、糖尿病、急性饥饿、内毒素血症、败血症、听力视力敏锐降低、全身性炎性反应综合征和多器官功能障碍综合征。化合物在以下各项中也是有用的；缺氧、缺血、中风、心肌梗死、急性心绞痛、急性肾损伤、冠状动脉闭塞、心房颤动之后和在预防或限制再灌注损伤。

具体而言，本发明化合物可以用于医药中，显而易见的是用于治疗或预防线粒体-相关的病症，疾病或障碍，或者用于化妆品。

线粒体的功能障碍也描述为与以下各项相关：肾小管性酸中毒；运动神经元疾病；其他神经疾病；癫痫；遗传疾病；亨廷顿氏病；情绪障碍；精神分裂症；双相型障碍；年龄相关的疾病；脑血管意外；黄斑变性；糖尿病；和癌症。

本发明适用于线粒体相关的障碍症或疾病的化合物

根据本发明的化合物可以用于预防或治疗选自以下各项的线粒体-相关的疾病：

·阿尔佩斯病(进行性婴儿灰质营养不良)

·肌萎缩性脊髓侧索硬化(肌萎缩性侧索硬化，Amyotrophic lateralsclerosis)(ALS)

·自闭症

·巴特综合征(小儿致死心肌病)

·β-氧化缺陷

·生物能量代谢缺乏

·肉毒碱-酰基-肉毒碱缺乏

·肉毒碱缺乏

·肌酸缺乏综合征(脑肌酸缺乏综合征(CCDS)包括：胍乙酸甲基转移酶缺乏(GAMT缺乏)，L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶缺乏(AGAT缺乏)，和SLC6A8-相关的肌酸转运体(转运蛋白，transporter)缺乏(SLC6A8缺乏)。

·辅酶Q10缺乏

·复合物I缺陷(NADH脱氢酶(NADH-CoQ还原酶)缺乏)

·复合物II缺陷(琥珀酸脱氢酶缺乏)

·复合物III缺乏(泛醌-细胞色素c氧化还原酶缺乏)

·复合物IV缺乏/COX缺乏(由呼吸链的复合物IV缺乏所致的细胞色素c氧化酶缺乏)

·复合物V缺乏(ATP合酶缺乏)

·COX缺乏

·CPEO(慢性进行性眼外肌麻痹综合征)

·CPT I缺乏

·CPT II缺乏

·弗里德希共济失调(FRDA或FA)

·戊二酸尿症II型

·KSS(卡恩斯-塞尔综合征)

·乳酸性酸中毒

·LCAD(长链酰基-CoA脱氢酶缺乏)

·LCHAD

·利氏病(Leigh Disease)或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)

·LHON(莱伯氏遗传性视神经病变)

·拉夫特病(Luft disease)

·MCAD(中链酰基-CoA脱氢酶缺乏)

·MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)

·MERRF(肌阵挛性癫痫和破碎红纤维病)

·MIRAS(线粒体隐性遗传共济失调综合征)

·线粒体细胞病

·线粒体DNA耗竭

·线粒体脑病包括：脑肌病，脑脊髓病

·线粒体肌病

·MNGIE(肌神经胃肠紊乱与脑病)

·NARP(神经病、共济失调和色素性视网膜炎)

·与帕金森、阿尔兹海默或亨廷顿氏病相关的神经退行性疾病

·皮尔森综合征

·丙酮酸羧化酶缺乏

·丙酮酸脱氢酶缺乏

·POLG突变

·呼吸链缺乏

·SCAD(短链酰基-CoA脱氢酶缺乏)

·SCHAD(短链L-3-羟基酰基-CoA脱氢酶(SCHAD)缺乏，也称为3-羟基酰基CoA脱氢酶缺乏HADH)

·VLCAD(极长链酰基-CoA脱氢酶缺乏)

·糖尿病

·急性饥饿

·内毒素血症

·败血症

·全身炎症反应综合征(SIRS)

·多器官衰竭

参照来自联合线粒体疾病基金会网页(www.umdf.org)的信息，一些上述疾病在以下将进行更详细的讨论：

复合物I缺陷：在线粒体内部是沿着四反应链(配合物I-IV)携带电子导致能量产生的蛋白质组。这条链已知为电子传递链。第五组(复合物V)大量生产ATP。总之，电子传递链和ATP合酶就构成呼吸链，并且整个过程称为氧化磷酸化或OXPHOS。

复合物I，这个链中的第一个步骤，是线粒体异常的最常见位点，代表了多达三分之一的呼吸链缺陷。经常存在于出生或儿童早期，复合物I缺陷通常是渐进的神经退行性疾病，并造成各种临床症状，尤其是需要高能量水平的器官和组织，如脑、心脏、肝脏和骨骼肌肉。许多具体的线粒体障碍症已与复合物I缺陷相关，包括：莱伯氏遗传性视神经病变(LHON)、MELAS、MERRF和利氏综合征(LS)。MELAS代表(线粒体脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作)并且MERRF代表破碎红纤维肌阵挛性癫痫。

LHON的特征在于发生于平均27至34岁之间的失明；失明可以在双眼中同时，或依次(一只眼睛会发展失明，接着另一只眼睛平均在两个月后发展)发展。也可以发生其他症状，如心脏异常和神经系统并发症。

存在复合物I缺乏的主要的三种形式：

i)致命性婴儿多系统疾病—特征在于肌肉张力差、发育迟缓、心脏疾病、乳酸性酸中毒和呼吸衰竭。

ii)肌病(肌肉疾病)—童年或成年期开始，并且特特征在于虚弱或运动不耐受(锻炼不耐受，exercise intolerance)。

iii)线粒体脑肌病(脑和肌肉疾病)—开始在童年或成年并且涉及的可变症状组合包括：眼肌麻痹、色素性视网膜病(伴随视力丧失的视网膜颜色变化)、听力丧失、感觉神经病(涉及感觉器官的神经损伤)、癫痫、痴呆、共济失调(异常肌肉协调)和不自主运动。这种形式的复合物I缺陷可能导致利氏综合征和MELAS。

复合物I缺陷的大多数情况都是来自常染色体隐性遗传(都来自母亲和父亲的缺陷性核基因的组合)。不太频繁的是，这种病症是母系遗传的或偶发，并且遗传缺陷在线粒体DNA中。

治疗：如同所有线粒体疾病一样，目前还没有对复合物I缺陷的治愈之法。各种各样的治疗方法(可能有效或可能无效)可以包括如以下的这类代谢疗法：核黄素、硫胺素、生物素、辅酶Q10、肉毒碱和生酮饮食。对于婴幼儿多系统形式的疗法都没有成功。

复合物I患者的临床疗程和预后是高度可变的，并可以依赖于特定的遗传缺陷、发病年龄、所涉及的器官和其他因素。

复合物III缺陷：症状包括四种主要形式：

i)婴儿致命脑肌病、先天性乳酸性酸中毒、肌张力低下、发育不良姿态(dystrophic posturing)、癫痫发作和昏迷。肌肉组织中的破碎红纤维是常见的。

ii)后发的脑肌病(童年到成年)：虚弱、身材矮小、共济失调、痴呆、听力损失、感觉神经病变、色素性视网膜病变和锥体束征的各种组合。破碎红纤维是常见的。可能的乳酸性酸中毒。

iii)肌病，具有演变成固定虚弱的运动不耐受。破碎红纤维是常见的。可能的乳酸性酸中毒。

iv)小儿组织细胞样心肌病。

复合物IV缺乏/COX缺乏：症状包括两种主要形式：

1.脑肌病：通常生命的第6到12个月是正常的，并且随后表现出发育倒退、共济失调、乳酸性酸中毒、视神经萎缩、眼肌麻痹、眼球震颤、肌张力紊乱、锥体束征和呼吸困难。频繁发作。可能导致利氏综合征。

2.肌病：两种主要变型：

1.致命性幼儿肌病：可能出生后不久开始，并伴有肌张力低下、虚弱、乳酸性酸中毒、破碎红纤维、呼吸衰竭和肾脏问题。

2.良性幼儿肌病：可能出生后不久开始并伴有肌张力低下、虚弱、乳酸性酸中毒、破碎红纤维、呼吸困难，但(如果幼儿存活)接着会自发改善。

KSS(卡恩斯-塞尔综合征)：KSS是往往始于眼皮下垂(上睑下垂)的缓慢渐进多系统线粒体疾病。其它眼部肌肉最终会参与，导致眼球运动麻痹。视网膜变性通常会导致在昏暗的环境中很难看见。

KSS的特征在于三个主要特性：

·在20岁以前通常会发病，但在婴儿期或成年期都可能发生

·特定眼部肌肉麻痹(称为慢性进行性眼外肌麻痹-CPEO)

·视网膜的变性导致着色的(彩色的)材料的异常聚集(色素性视网膜病)。

此外，存在一种或多种以下病症：

·心脏电信号中断(心脏传导缺陷)

·升高的脑脊液蛋白

·动作不协调(共济失调)。

KSS患者也可能有听力损失、痴呆、肾功能障碍和肌肉无力这样的问题。包括生长发育迟缓、身材矮小，或糖尿病的内分泌异常也可能是显而易见的。

KSS是罕见的疾病。它通常是由线粒体的DNA(mtDNA)内(而不是细胞核中DNA内)的遗传物质的单个大缺失(损失)引起。这些缺失，其中有超过150种，通常自发产生。不太频繁的是，突变是由母亲遗传的。

如同所有线粒体疾病一样，目前对于KSS还没有治愈方法。

治疗基于所涉及的症状和器官的类型，并可以包括：辅酶Q10、糖尿病胰岛素、强心药和可以挽救生命的心脏起搏器。上睑下垂的手术干预可能会考虑，但应该由眼科外科中心的专家进行。

KSS是缓慢渐进性的，并且预后取决于严重程度而变化。死亡在第三或第四个十年是常见的并且可能是由于器官系统故障所致。

利氏病或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)：症状：癫痫发作、肌张力低下、易疲劳、眼球震颤、反射差、进食和吞咽困难、呼吸困难、运动功能不良、共济失调。

病因：丙酮酸脱氢酶缺乏、复合物I缺陷、复合物II缺陷、复合物IV/COX缺乏、NARP。

利氏疾病是渐进性神经代谢紊乱，一般在婴儿期或儿童期发作，常常在病毒感染之后，却也可以发生于青少年和成人中。关于MRI特征在于大脑，尤其是在中脑和脑干上可见坏死(死亡或濒死组织)病变。

孩子经常在出生时显示出正常，但通常在数月至两岁龄内开始表现出症状，但时间可能大大提前或迟后。初期症状可以包括基本技能，如吸吮、头控制、走路和说话丧失。这些可能会伴有其他问题，如易怒、食欲不振、呕吐和癫痫发作。可能会存在某些功能的急剧下降或暂时恢复的时期。最终，孩子也可能有心脏、肾脏、视力和呼吸并发症。

导致利氏疾病的是不只一种缺陷。这些包括丙酮酸脱氢酶(PDHC)缺乏和呼吸链酶缺陷—复合物I，II，IV和V。根据缺陷，遗传方式可能是X-连接的显性遗传(X染色体上的缺陷并且疾病通常只在男性中发生)、常染色体隐性遗传(遗传自父亲和母亲双方的基因)和母体遗传(仅由母亲遗传)。但也可能是根本不遗传的自发事件。

对于利氏疾病还没有治愈方法。治疗通常包括多种维生素和补剂疗法，经常以“鸡尾酒”式组合，并且仅仅部分有效。不同资源位点包括以下药物的可能用途：硫胺素、辅酶Q10、核黄素、生物素、肌酸、琥珀酸和艾地苯醌。实验药物，如二氯乙酸酯(DCA)也正在一些诊所中尝试。在一些情况下，特殊饮食可以定制，并且必须由代谢障碍症的资深营养师进行监测。

利氏疾病的预后较差。根据缺陷，个人通常从几岁至青少年中期的任意时期存活。诊断患有利氏样综合征或并未显示症状的人直到成年往往长寿。

MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)：症状：身材矮小、癫痫发作、有针对性的神经功能缺损的卒中样发作、经常性头痛、认知退化、疾病进展、破碎红纤维。

病因：线粒体DNA点突变：A3243G(最常见)

MELAS-线粒体肌病(肌肉无力)、脑病(脑和中枢神经系统疾病)、乳酸性酸中毒(无氧呼吸产物的累积)和卒中样发作(局部麻痹，部分视力减退，或其他神经系统异常)。

MELAS是2至15岁之间典型发病的渐进性神经变性病症，但它可能发生于婴儿期或者迟至成年。初期症状可能包括卒中样发作、癫痫、偏头痛和反复呕吐。

通常情况下，病人在幼年时期会显示正常，但身材矮小是常见的。较少见的是早期婴儿症状，可能包括发育迟缓、学习障碍或注意力缺陷障碍症。运动不耐受、肢体无力、听力丧失和糖尿病也可能先于卒中样发作。

卒中样发作，经常伴有癫痫发作是MELAS的标志性症状，并导致半身麻痹、视力丧失和局灶性神经功能缺损。这些发作的逐步累积效应往往会造成运动技能(讲话，运动和进食)丧失、感觉受损(视力减退和身体感觉损失)和心智损伤(痴呆症)的可变组合。MELAS患者还可能遭受其他症状，包括：肌肉无力、周围神经功能障碍、糖尿病、听力下降、心脏和肾脏问题以及消化异常。乳酸通常在血液、脑脊髓液或两者中高水平累积。

MELAS是母系遗传的，因为线粒体中的DNA有缺陷。至少有17种不同的突变可以引起MELAS。到目前为止，最普遍的是A3243G突变，这导致约80％的病例。

对于MELAS还没有治愈或特殊的治疗方法。虽然临床试验尚未证明其有效性，但是通用治疗方法可能包括诸如以下代谢疗法：辅酶Q10、肌酸、叶绿醌和其他维生素和补剂。可能需要药物，如抗癫痫药和胰岛素用于其它的症状管理。肌肉功能障碍的有些患者可能会受益于适度监督的训练。在特定情况下，这可能会开出处方的其他疗法，包括二氯乙酸酯(DCA)和甲萘醌，但是这些由于其具有有害副作用的潜在原因，常规并不使用。

MELAS预后较差。通常死亡年龄为10至35岁之间，但是一些患者可能活得更长。因为由于进行性痴呆和肌肉无力所致的全身消瘦，或来自其他受影响器官，如心脏或肾脏的并发症，死亡可能会到来。

MERRF是通常开始于童年的渐进多系统综合征，但也可能在成年后发作。进展速度相差很大。发病和症状的程度在受影响的兄弟姐妹之间可能是不同的。

MERRF的典型特征包括：

·肌阵挛(短暂、突然、颤搐性肌肉痉挛)—最典型特性症状

·癫痫发作

·共济失调(协调受损)

·破碎红纤维(在患有MERRF和其它线粒体障碍症的患者肌肉活检中观察到的特性微观异常)，其他症状可能包括：听力丧失、乳酸性酸中毒(升高的血液乳酸水平)、身材矮小、运动不耐受、痴呆、心脏缺陷、眼部异常和语言表达损伤。

虽然MERRF少数病例是偶发的，但大多数病例都是由于线粒体内突变所致的母系遗传的。最常见的MERRF突变是A8344G，其占病例80％以上。四个其他线粒体DNA突变据报道会引起MERRF。当母亲将其MERRF突变传递给她的所有后代时，有些可能永远也不会显示症状。

如同所有的线粒体病症一样，目前还没有对MERRF的治愈之法。治疗方法可能包括经常以“鸡尾酒”式组合的辅酶Q10、L-肉毒碱和多种维生素。癫痫发作的管理通常需要抗惊厥药物。对于其他症状控制的药物也可能是必要的。

对于MERRF的预后变化很大，这取决于发作年龄、症状的类型和严重程度、涉及的器官和其他因素。

线粒体DNA耗竭：症状包括三种主要形式：

1.先天性肌病：新生儿无力、需要辅助通气的肌张力低下、可能的肾功能障碍。严重乳酸性酸中毒。显著的破碎红纤维。由于呼吸衰竭的死亡通常在不到一岁就发生。

2.婴儿肌病：正常早期发展直到一岁之后，出现无力并迅速恶化，通常在几年内引起呼吸衰竭并且死亡。

3.肝病：肝脏肿大并且顽固性肝衰竭、肌病。严重乳酸性酸中毒。死亡在第一年内是很典型的。

弗里德希(Friedreich)共济失调

共济失调(FRDA或FA)是由蛋白质共济蛋白水平降低所致的常染色体隐性神经变性和退行性心脏疾病。共济蛋白对于线粒体呼吸链复合物中的铁-硫簇的组装是非常重要的。FRDA在美国的流行情况估计处于每22,000至29,000人中1人(参见，www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/001411.htm)至每50,000人中1人的范围。疾病引起自愿运动协调的渐进丧失(共济失调)和心脏并发症。症状典型地开始于童年，并且疾病随着患者年龄增长逐渐恶化，患者最终由于运动能力丧失而需要坐轮椅。

除了涉及遗传缺陷线粒体的先天性疾病，后天获得性线粒体功能障碍已经间接表明有助于疾病，尤其是与衰老相关的神经退行性疾病，像帕金森氏病、阿尔茨海默氏症和亨廷顿氏疾病。线粒体DNA中的体细胞突变发作随着年龄的增长呈指数上升，呼吸链活性降低普遍发现于中老年人中。线粒体功能障碍还参与兴奋性中毒(excitotoxicity)，神经元损伤，脑血管意外，如与癫痫发作、中风和缺血相关的意外。

含有本发明化合物的药物组合物

本发明还提供了连同一种或多种药用稀释剂或载体并且包含本发明化合物的药物组合物。

本发明的化合物或其配方制剂可以通过任何传统方法给予，例如但不限于其可以通过肠胃外，口服，局部(包括口腔、舌下或经皮)，经医疗器材(例如移植片固定模)，通过吸入或经由注射(皮下或肌肉内)进行给予。治疗可由单剂量或在一段时间内的多剂量构成。

治疗可以给予每天一次、每天两次、每天三次、每天四次等。治疗也可以通过连续给予，如，例如静脉内逐滴给予。

虽然对于本发明的化合物有可能单独给予，但优选将其作为药物制剂，与一种或多种可接受的载体一起提供。载体(多种)必须在与本发明的化合物相容并不会损害其接受者的意义上是“可接受的”。合适的载体的实例以下会更详细地描述。

制剂可以很方便地以单位剂量形式提供并可以通过制药领域内任何众所周知的方法制备。这种方法包括将一种或多种辅助成分构成的载体与活性成分(本发明的化合物)结合到一起的步骤。一般而言，制剂通过将液体载体或精细分割的固体载体或这两者与活性成分均匀和紧密地结合到一起进行制备，并且如果需要的话，随后成形为产品。

本发明的化合物通常以包含活性成分的药物制剂形式，可选地以非毒性有机或无机，酸或碱，加成盐的形式，以药学上可接受的剂型通过静脉内，口服或通过任何肠胃外途径给予。根据病症和要治疗的患者，以及给予途径，组合物可以以不同的剂量给予。

药物组合物必须在制造和储存条件下是稳定的；因此，优选应该防止微生物，如细菌和真菌的污染作用进行存储。载体可以是溶剂或含有，例如水、乙醇、多元醇(例如，甘油、丙二醇和液体聚乙二醇)、植物油及其合适的混合物的分散介质。

例如，本发明的化合物还可以口服，经口腔或经舌下以片剂、胶囊、珠粒、酏剂、溶液或悬浮液的形式给予，其可含有调味剂或着色剂，用于立即、缓释或受控制释放放的施用。

根据本发明适用于口服给予的制剂可以作为离散的单元，如胶囊、扁囊剂或片剂、每片含有预定量的活性成分；作为粉末或颗粒；作为溶液或含水液体中的悬浮液或非水性液体；或作为水包油液体乳剂或油包水液体乳剂提供。活性成分还可以作为丸剂、药糖剂或糊剂提供。

本发明化合物适用于口服给予的溶液或悬浮液也可以含有赋形剂，例如N,N-二甲基乙酰胺，分散剂，例如聚山梨醇酯80，表面活性剂和增溶剂，例如聚乙二醇，Phosal50PG(其由磷脂酰胆碱、大豆脂肪酸、乙醇、单/二甘油酯、丙二醇和抗坏血酸棕榈酸酯构成)。根据本发明的制剂也可以是以乳液的形式，其中根据式(I)的化合物可以存在于水性油乳液中。油可以是任何油样物质，如，例如大豆油或红花油、中链三甘油酯(MCT油)如，例如椰子油、棕榈油等或其组合。

片剂可含有赋形剂，如微晶纤维素、乳糖(例如，乳糖一水合物或无水乳糖)、柠檬酸钠、碳酸钙、磷酸氢钙(二碱式磷酸钙，dibasic calcium phosphate)和甘氨酸、丁基化羟基甲苯(E321)、交联聚维酮、羟丙甲纤维素、崩解剂，如淀粉(优选玉米、马铃薯或木薯淀粉)、淀粉羟乙酸钠、交联羧甲基纤维素钠和某些复杂硅酸盐，以及成粒粘合剂，如聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟基-丙基纤维素(HPC)、聚乙二醇8000、蔗糖、明胶和阿拉伯树胶。此外，还可以包括润滑剂，如硬脂酸镁、硬脂酸、山嵛酸甘油酯和滑石。

片剂可以通过压制或模塑成型，可选地与一种或多种辅助成分一起进行制备。压制片剂可以通过将自由流动的形式，如粉末或颗粒的活性成分，可选地与以下各项在合适的机器中压制而制备：粘合剂(例如，聚维酮、明胶、羟丙基甲基纤维素)，润滑剂，惰性稀释剂来制备剂，防腐剂，崩解剂(例如，淀粉羟乙酸钠、交联聚维酮、交联羧甲基纤维素钠)，表面活性或分散剂混合。模塑成型片剂可以通过在合适的机器中将用惰性液体稀释剂润湿的粉末化化合物的混合物模塑成型进行制备。片剂可以可选地进行包被或刻写，并且可以使用，例如按照各种比例的羟丙基甲基纤维素以提供所需的释放曲线进行配制，使得提供其中活性成分的缓释或控制释放。

相似类型的固体组合物也可以用作明胶胶囊中的填充剂。在这方面优选的赋形剂包括乳糖、淀粉、纤维素、奶糖或高分子量聚乙二醇。对于水性悬浮液和/或酏剂，本发明化合物可与各种甜味剂或调味剂、着色物质或染料组合，与乳化剂和/或悬浮剂以及与稀释剂如水、乙醇、丙二醇和甘油，及其组合进行组合。

合适在口中局部给予的制剂包括在调味基质(通常蔗糖和阿拉伯胶或黄蓍胶(tragacanth)中)包含活性成分的锭剂；在惰性基质(如明胶和甘油，或蔗糖和阿拉伯胶)中包含活性成分的软锭剂；和在合适的液体载体中包含活性成分的漱口水。

适于局部给予的药物组合物可以配制成软膏剂、霜剂、悬浮剂、洗剂、粉末、溶液、糊剂、凝胶剂、浸渍敷料、喷雾剂、气雾剂或油类、经皮装置、粉剂等。这些组合物可以通过包含活性剂的常规的制备方法进行制备。因此，它们也可以包含相容性的常规载体和添加剂，如防腐剂、辅助药物渗透的溶剂，在霜剂中的润肤剂或用于洗剂的软膏剂和乙醇或油醇。这样的载体可以作为组合物的约1％至约98％存在。更通常的是它们会构成组合物的高达80％。仅作为说明，乳膏或软膏通过混合足量的亲水物质和水制备，含有约5wt％-10wt％的化合物，以足够的量生产具有所需稠度的奶油或软膏(cream)。

适于经皮给予的药物组合物表现为倾向于与接受者的表皮保持长时间紧密接触的离散贴剂提供。例如，活性剂可以通过离子电渗从贴剂递送。

对于外部组织，例如口和皮肤的施用，组合物优选作为局部软膏或乳膏施用。当配制成软膏剂时，活性剂可以与石蜡或水混溶性软膏基质一起使用。

可替代地，活性剂可以与水包油霜剂基质或油包水基质一起配制成乳膏。

对于肠胃外给予，流体单位剂量形式利用活性成分和无菌载体，例如，但不限于水、醇、多元醇、甘油和植物油，优选水进行制备。活性成分，根据所用的载体和浓度，可以将在载体中呈胶体状，悬浮或溶解于载体中。在制备溶液时，活性成分可以溶解于注射用水中，并在无菌过滤之后填充到合适的小药瓶或安瓿瓶中并密封。

有利的是，试剂，如局部麻醉剂、防腐剂和缓冲剂可以溶解于载体中。为了增强稳定性，组合物可以在填充到小瓶中之前进行冷冻并在真空下除去水。然后将冻干粉末密封于小瓶中，并可以提供一瓶附带的注射用水以便在使用之前重构液体。

适合用于可注射使用的本发明的药物组合物包括无菌水溶液或分散体。此外，组合物可以以无菌粉末的形式用于临时配制该无菌可注射溶液或分散液。在所有情况下，最终可注射形式必须是无菌的，并且必须是容易注射的有效流体。

肠胃外悬浮液可以基本上按照相同的方式制备成溶液，所不同之处在于将活性成分悬浮于而不是溶解于载体中，并且灭菌不能通过过滤完成。活性成分可以通过在悬浮于无菌载体之前，暴露于环氧乙烷进行灭菌。有利的是，表面活性剂或润湿剂包含于组合物中并且有助于活性成分均匀分布。

应该理解的是，除了尤其是以上提及的成分之外，本发明的制剂考虑到所关注的制剂类型并且可以包括本领域内的其它常规试剂，例如合适于口服给予的那些可以包含调味剂。本领域内技术人员将知道如何选择合适的配方及如何制备(参见例如，雷明顿药物科学(Remington’s Pharmaceutical Sciences)18版或更高版本)。本领域的技术人员也将知道如何选择合适的给予途径和剂量。

本领域的技术人员应该认识到，本发明化合物的最佳量和各个剂量的间隔通过待治疗的病症的特性和程度，给予的形式、途径和部位，以及待治疗的具体受试者的年龄和状态确定，并且医师将最终确定要使用的合适剂量。该剂量可以适当频繁重复使用。如果副作用会产生，则剂量的量和/或频率可以根据正常临床实践进行改变或减少。

除非上下文另有要求，本文提及的所有％值是％w/w。

本发明的化合物都可以在生物基质中转化并且释放琥珀酸、琥珀酰基辅酶A或其标准形式。它们可以进行如下。

在R’、R”或R”’是式(II)的化合物的情况下，包括R₂的酰基基团可以通过合适的酶，优选酯酶裂解。这会释放可以自发转化成羰基、亚胺基或硫代羰基和游离羧酸的羟甲基酯、氨甲基酯或巯甲基酯。举例而言，在式(I)中在A是OR’并且R’是式(II)的情况下，B是H并且Z是-CH₂CH₂-。

当B是-SR”'时释放硫醇基。这被认为是特别有利的，因为硫醇基团具有还原性的特性。许多疾病具有有害的氧化应力组分，这可能会导致细胞结构和细胞功能损伤。因此，可以充当抗氧化剂和自由基清除剂或减少氧反应活性物质的组分的释放，预计会提供医疗或化妆品用途的另外受益。

在R’、R”或R”’是式(V)的化合物的情况下，基团R₁₀上的取代基可以通过合适的酶的作用或经由体内化学水解并去除。举例而言，在式(I)中，在A是OR’并且R’是式(V)，以及B是H并且Z是-CH₂CH₂-的情况下，X是O并且R8是H，R9是Me并且R10是O-乙酰基。

在R’、R”或R”’是式(VII)的化合物的情况下，基团可以通过合适的酶的作用或经由体内化学水解去除并释放琥珀酸。举例而言，在式(I)中，在A是SR并且R是式(VII)，以及B是OH并且Z是-CH₂CH₂-的情况下，X₅是CO₂H并且R₁是Et：

另外对于式VII的化合物，主体本身可以直接选取进入克雷布斯循环中并且代替琥珀酰基-CoA。

在式(I)是的情况下，根据以下图解方案并且当X₄是-COOH时，化合物可以水解并且提供化合物。

本发明的其它方面

本发明还提供了如本文此前限定的式(I)的化合物或其药用形式以及一种或多种独立选自以下的试剂的组合(例如，用于治疗线粒体功能障)：

·醌衍生物，例如，泛醌、艾地苯醌、MitoQ

·维生素，例如生育酚、生育三烯酚和水溶性维生素E(Trolox)(维生素E)、抗坏血酸酯(C)、硫胺(B1)、核黄素(B2)、烟酰胺(B3)、甲萘醌(K3)、

·除维生素之外的抗氧化剂，例如TPP-化合物(MitoQ)、SK-化合物、表儿茶素、儿茶素、硫辛酸、尿酸、褪黑素

·二氯乙酸酯

·亚甲蓝

·1-精氨酸

·司徒-席勒(Szeto-Schiller)肽

·肌酸

·苯并二氮卓(benzodiazepine)

·PGC-1α的调控剂

·生酮饮食

本发明一个其它方面是本文中公开的任何化合物可以连同任何其它化合物，如，例如碳酸氢钠(作为丸剂(例如1mEq/kg)接着连续灌注)作为本文公开的化合物的与医药一起进行给予。

由于线粒体氧化磷酸化的复合物I-相关的损伤所致的乳酸性酸中毒或药物诱导的副作用

本发明还涉及预防或治疗乳酸性酸中毒和线粒体-相关的药物诱导的副作用。具体而言，根据本发明的化合物适用于预防或治疗在复合物I处或其上游线粒体-相关的药物诱导副作用，或另外表示为，根据本发明，本发明提供了预防或治疗药物诱导的对复合物I的直接抑制，或者预防或治疗限制向复合物I供给NADH的任何药物诱导的副作用(如，但不限于，对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它复合物I相关的底物的运输或水平的药物的影响)。

药物诱导的线粒体毒性可能是所需治疗效果的部分(例如，癌症药物诱导的线粒体毒性)，但在大多数情况下，药物诱导的线粒体毒性是不期望的作用。线粒体毒性可以显著提高糖酵解并且弥补细胞通过氧化磷酸化所致的线粒体ATP形成的损失。这可以导致乳酸血浆水平增加，其如果过度增加就会导致乳酸性酸中毒，这可以是致命的。A型乳酸性酸中毒主要与组织缺氧有关，而B型有氧乳酸性酸中毒与药物、毒素或全身性疾病，如肝脏疾病、糖尿病、癌症和代谢先天性障碍(例如，线粒体遗传缺陷)有关。

许多已知的药物物质负面影响线粒体呼吸(例如，抗精神病药物、局部麻醉剂和抗糖尿病)并且，因此需要确定或开发可以用于规避或减轻通过使用这类药物物质引起的线粒体负面影响的方法。

本发明提供了适用于预防或治疗乳酸性酸中毒和线粒体-相关的药物诱导的副作用的化合物。具体而言，琥珀酸药物前体适用于预防或治疗复合物I处或其上游线粒体-相关的药物诱导副作用，或者另外表示的话，本发明提供了用于预防或治疗药物诱导的对复合物I的直接抑制或治疗或预防限制向复合物I供给NADH的任何药物诱导的副作用(如，但不限于对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它复合物I相关的底物的运输或水平的药物的影响)的琥珀酸药物前体。

如上提及的，增加的乳酸血浆水平常常会在用可能具有线粒体-相关副作用的药物治疗的患者中观察到。本发明基于以下实验结果，该结果示出了二甲双胍(用于2型糖尿病的一线治疗，并且与作为罕见副作用的乳酸性酸中毒相关)以时间-和剂量-依赖性方式，在二甲双胍中毒相关的浓度下，在复合物I处抑制人外周血细胞的线粒体功能。二甲双胍进一步导致乳酸生产通过完整血小板随时间显著增加。使用根据本发明的化合物，会显著降低二甲双胍-暴露的完整血小板中的乳酸生产。外源性施加的琥珀酸(底物本身)并没有降低二甲双胍诱导的乳酸生产。

在另一项研究中，在几个小时内就在鱼藤酮抑制的血小板(即，复合物I功能受损的病症)中观察到乳酸生产。使用根据本发明的化合物(但不是琥珀酸)会缓解完整的人血小板的鱼藤酮诱导的乳酸生产。在人成纤维细胞和人心脏肌纤维中重复呼吸计实验，并证实了血细胞中观察到的结果。

因此，本发明提供了适用于预防或治疗乳酸性酸中毒的根据式(I)的化合物。然而，因为本文中所报道的结果是基于涉及复合物I的直接抑制或与复合物I上或其上游的缺陷有关的乳酸性酸中毒，则可以设想的是根据本发明的化合物适合用于预防或治疗在复合物I处或其上游的线粒体-相关的药物诱导副作用。根据本发明的化合物也将抵消破坏复合物I上游的代谢的药物副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它复合物I相关底物的水平的药物的作用)。

可以预期的是根据本发明的化合物还可以用于工业应用中，例如体外降低或抑制乳酸的形成，或者提高商业或工业细胞系的ATP-可用性。实例包括在细胞培养物中，在器官保存中的用途等。

根据本发明的化合物适用于治疗或预防药物诱导的线粒体-相关的副作用，或者在治疗中增加或恢复能量(ATP)的细胞水平。具体而言，它们适用于治疗或预防直接或间接的药物诱导的复合物I线粒体-相关的副作用。具体而言，它们适用于治疗或预防乳酸性酸中毒，如药物物质引起的乳酸性酸中毒。

本发明还涉及式(I)的化合物和药物物质的组合，该药物物质可能会诱导线粒体-相关的副作用，特别是通过药物物质直接或间接损伤复合物I所致的副作用。这种组合可以用作预防性地预防线粒体-相关的副作用或，在副作用出现的情况下，缓解和/或治疗线粒体-相关的副作用。

可以设想的是本文以下的将会有效治疗或预防药物诱导的副作用，具体而言是涉及复合物I的直接或间接抑制的副作用。

已知会产生复合物I中产生缺陷、障碍或损伤和/或已知具有乳酸性酸中毒作为副作用的药物物质有：

镇痛药，包括对乙酰氨基酚、辣椒素

抗心绞痛药，包括胺碘酮、冠心宁

抗生素，包括利奈唑胺、曲伐沙星、庆大霉素

抗癌症药物，包括包括丝裂霉素C的醌类、阿霉素

抗惊厥药，包括丙戊酸

抗糖尿病，包括二甲双胍、苯乙双胍、丁基双胍、曲格列酮和罗格列酮、吡格列酮

抗乙型肝炎药，包括非阿尿苷(fialuridine)

抗组胺药

抗帕金森药，包括托卡朋(tolcapone)

抗精神病药，利培酮，

抗精神分裂症药，佐替平，氯氮平

防腐药，季铵化合物(QAC)

抗结核药，包括异烟肼

贝特类药物，包括安妥明、环丙贝特、辛伐他汀

催眠药，包括异丙酚

免疫抑制疾病改性抗风湿药物(DMARD)、来氟米特

局部麻醉药，包括布比卡因、双氯芬酸、消炎痛和利多卡因

肌肉松弛药，包括丹曲洛林

神经松弛药，包括抗精神病药神经松弛药，比如氯丙嗪、氟非那嗪和氟哌啶醇

NRTI(核苷逆转录酶抑制剂)，包括依法韦仑、替诺福韦、恩曲他滨、齐多夫定、拉米夫定、利匹韦林(rilpivirine)、阿巴卡韦、去羟肌苷

NSAID，包括尼美舒利(nimesulfide)、甲芬那酸(甲灭酸，mefenamic acid)、舒林酸

巴比妥酸。

已知具有乳酸性酸中毒的副作用的其它药物物质包括β2-激动剂、肾上腺素、茶碱或其它除草剂。酒精和可卡因可以也会导致乳酸性酸中毒。

此外，可以设想的是本发明化合物即使它不涉及复合物I缺陷也可以有效地治疗或预防乳酸性酸中毒。

药物和本发明化合物的组合

本发明还涉及适用于治疗和/或预防选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用的药物诱导副作用的药物物质和本发明的化合物的组合，其中

i)药物物质适用于治疗药物物质对症的疾病以及

ii)本发明的化合物适用于预防或缓解经由药物物质诱导或可诱导的副作用，其中副作用选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用。

这种药物物质与本发明任何化合物的任何组合都在本发明的范围内。因此，基于本文的公开内容，本领域的技术人员应该理解的是，本发明的要点是发现了本发明化合物避免或降低本文中副作用的有价值的特性。因此，根据本发明的公开内容，显而易见的是本发明化合物与具有或潜在地具有本文中的副作用的任何药物物质组合并且可以进入细胞并递送琥珀酸和其它可能的活性部分的潜在用途。

本发明进一步涉及

i)一种包含药物物质和本发明的化合物的组合物，其中药物物质具有选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用的潜在的药物诱导的副作用，

ii)一种如以上在i)中描述的组合物，其中本发明的化合物适用于预防或缓解通过药物物质诱导或可诱导的副作用，其中副作用选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用。

组合物可以是是两种独立的包装的形式：

第一包装，包含药物物质或含有药物物质组合物以及

第二包装，包含本发明的化合物或含有本发明化合物的组合物。组合物也可以是既包含药物物质又包含本发明的化合物的单一组合物。

在组合物包含两种独立包装的情况下，药物物质和本发明的化合物可以通过不同给予途径给予(例如，药物物质经由口服给予并且本发明的化合物通过非肠道或粘膜给予)和/或它们可以基本上同时给予或药物物质可以在本发明的化合物之前给予，或反之亦然。

试剂盒

本发明还提供了一种试剂盒，包含

i)含有药物物质的第一容器，该药物物质具有选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用的潜在的药物诱导的副作用以及

ii)含有本发明化合物的第二容器，化合物具有预防或缓解通过药物物质诱导或可诱导的副作用的潜力，其中副作用选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用。

治疗/预防副作用的方法

本发明还涉及用于治疗遭受选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用的药物诱导副作用的受试者的方法，该方法包括向受试者给予有效剂量的本发明的化合物，并且涉及在受试者预防或缓解选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用的药物诱导副作用的方法，该受试者患有所用药物物质治疗的疾病，药物物质潜在地诱导选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍副作用的副作用，方法包括在用药物物质治疗之前、期间或之后向受试者给予有效剂量的本发明化合物。

二甲双胍

二甲双胍是属于双胍类的抗糖尿病药。它是2型糖尿病(占美国约90％的糖尿病病例)的一线治疗药物。抗糖尿病作用原因在与降低肝葡萄糖生产，通过提高外周组织中的葡萄糖摄取并降低在肠道内葡萄糖的摄取，提高胰岛素的生物效应，但确切的作用机制尚未完全阐明。尽管其具有优于其他抗糖尿病药的优点，但它已经涉及乳酸性酸中毒(LA)作为副作用的较少见的病例)。LA定义为增加的阴离子缺口(anion gap)，超过5mM的动脉血乳酸水平且pH≤7.35。虽然二甲双胍相关的LA的确切发病机理还没有完全揭示，但已经间接证明会抑制糖原异生并且导致糖原异生前体，如丙氨酸、丙酮酸和乳酸的积累。然而，其它有人提出药物干扰的线粒体功能对于主要的治疗性的葡萄糖-降低效应以及对于二甲双胍相关的LA发展都是关键因素。由于线粒体抑制，细胞将部分从好氧代谢转变成厌氧代谢，促进糖酵解并且导致乳酸水平升高。苯乙双胍，是与二甲双胍是同一类药物的另一种抗糖尿病药，在大多数国家中由于高发LA(每10000个治疗-年4个病例)已经从市场上撤回。相比之下，二甲双胍的LA发病率是苯乙双胍的十分之一，并且它因此被认为是相当安全的治疗药物。二甲双胍相关的LA主要在患有影响心血管系统、肝或肾的另外的诱因性病症的患者中观察到。在这些病症下，身体的药物清除受损，如果未即时检测到，则会导致二甲双胍的血液浓度升高。因为由于2型糖尿病的发病率越来越高，使用二甲双胍预期会上升，则关于二甲双胍诱导的线粒体毒性和LA的研究就成为了当前紧迫的问题。关于二甲双胍的线粒体毒性的研究报告了不一致的结果。Kane等(Kane et al.(2010))没有检测到二甲双胍体内在大鼠骨骼肌中对基础呼吸和最大呼吸能力的抑制作用，并且也未在二甲双胍治疗的2型糖尿病患者的肌肉活检中检测到。相对而言，其他人已经描述了二甲双胍和苯乙双胍在动物组织中对线粒体及其与LA相关的毒性效应。关于人体组织，特别是体外或体内的数据很少。关于二甲双胍和LA的大多数人类数据，由于获得人体组织样本很难并且都是基于回顾性研究的。然而，Protti等(2010)报道了具有双胍相关的LA的患者中全身性氧耗降低而并且Protti等(Protti et al.(2012b))和Larsen等(2012)都描述了响应分别在人体骨骼肌和血小板中≤10mM的二甲双胍暴露的体外线粒体功能障碍。Protti等(2012b)进一步报道了人体血小板中响应1mM二甲双胍暴露的乳酸释放增加。虽然二甲双胍在治疗条件下的这种浓度下未发现，但已证明中毒期间血液中接近这些水平并且相比于血浆，已知会在胃肠道、肾脏、肝脏、唾液腺、肺、脾和肌肉中累积7至10倍。

在本文报道的研究，目的是利用呼吸测量法评价二甲双胍和苯乙双胍在人血细胞中的线粒体毒性。苯乙双胍包括在内是为了比较这两种类似结构的药物的活性并研究人患者中描述的线粒体毒性和LA发病率之间的关系。为了研究膜可渗透性和这些双胍类药物毒性的特异性靶标，应用测试药物毒性的模型时都使用了完整且渗透的血细胞并按序添加呼吸复合物-特异性的底物和抑制剂。

其他方面由所附权利要求显现。所有的细节及详情经过适当修正也适用于这些方面。

定义

在本文中使用的冠词“一”和“一个”是指一个或不只一个(即至少一个)该冠词的语法对象。举例而言，“类似物”是指一个类似物或一个以上的类似物。

如本文中所用的术语“细胞可渗透的琥珀酸”、“本发明的化合物”、“细胞可渗透的琥珀酸衍生物”和“细胞可渗透的琥珀酸前体”可以互换使用，并都是指式(I)的化合物。

正如本文中所用的术语“生物利用度”是指药物或其它物质给予后在生物活性的位点被吸收或变得可利用的程度或比率。这个属性取决于许多因素，包括化合物的溶解度、在肠道中的吸收速率、蛋白结合的程度和代谢等。在本文中将会介绍对于本领域内技术人员熟悉的生物利用度的各种测试(也参见Trepanier et al，1998，Gallant-Haidner etal，2000)。

正如本文中所用的与呼吸链复合物I的使用相关的术语“损伤”、抑制”、“缺陷”是指给定的药物物质对复合物I或对复合物I上游的线粒体代谢具有负面影响，这可能涵盖任何限制NADH向复合物I供给的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它复合物I-相关的底物的运输或水平的药物的作用。如本文中，受试者中过量的乳酸通常表示对包括复合物I的有氧呼吸的负面影响。

正如本文所用，与呼吸链复合物I的功能相关使用的术语“副作用”可以是与乳酸性酸中毒相关的副作用或它可以是与以下特质药物器官毒性相关的副作用，例如肝毒性、神经毒性、心脏毒性、肾毒性和肌肉毒性，包括，但不限于，例如眼肌麻痹、肌病、神经性听力损伤、癫痫、中风、中风样事件、共济失调、上睑下垂、认知损伤、意识状态改变、神经性疼痛、多神经疾病、神经性肠胃问题(胃食管反流、便秘、肠假性梗阻)、近端肾小管功能障碍、心脏传导缺陷(心脏传导阻滞)、心肌病、低血糖、糖原异生缺陷、非酒精性肝功能衰竭、视神经疾病、视力丧失、糖尿病和胰腺外分泌功能衰竭、疲劳、包括间歇空气饥饿的呼吸问题相关。

如本文中关于术语“副作用”所用的术语“药物诱导的”应该在广义上进行理解。因此，它不仅包括药物物质，并且包括可能导致乳酸有害存在的其他物质。实例有除草剂、毒蘑菇、浆果等。

本发明化合物的药学上可接受的盐包括由药用无机或有机酸或碱形成的常规盐，以及季铵酸加成盐。合适的酸盐的更具体的实例包括以下的的盐：盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、高氯酸、富马酸、乙酸、丙酸、琥珀酸、乙醇酸、甲酸、乳酸、马来酸、酒石酸、柠檬酸、棕榈酸、丙二酸、羟基马来酸、苯乙酸、谷氨酸、苯甲酸、水杨酸、富马酸、甲苯磺酸、甲磺酸、萘-2-磺酸、苯磺酸羟基萘甲酸、氢碘酸、苹果酸、脂肪酸(steroic)、鞣酸等。其它酸如草酸，尽管本身不是药用的，可以作为获得本发明化合物及其药学上可接受的盐的中间体用于制备这些盐。合适的碱盐更具体的实例包括钠、锂、钾、镁、铝、钙、锌、N,N'-二苄基乙二胺、氯普鲁卡因、胆碱、二乙醇胺、乙二胺、N-甲基葡糖胺和普鲁卡因的盐。

正如本文所用的术语“烷基”是指仅由sp3碳原子构成并且完全用氢原子饱和的任何直链或支链的链，如，例如-C_nH_2n+1直链烷基，其中n可以处于1至10的范围内，如，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基或癸基。如本文所用的烷基可以进一步被取代。

正如本文所用的术语“环烷基”是指具有结构通式-C_nH_2n-1的环状/环结构的碳链(其中n处于3至10之间)，如，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基、双环[3.2.1]辛基、螺[4,5]癸基、降蒎基(norpinyl)、降冰片、降胩基(norcapryl)、金刚烷基等。

正如本文所用的术语“烯烃”是指至少两个碳原子通过双键连接的碳和氢原子构成的直链或支链的链，如，例如具有2至10个碳原子和至少一个双键的C_2-10烯基不饱和烃链。C_2-6烯基基团包括，但不限于乙烯基，1-丙烯基、烯丙基、异丙烯基、正丁烯基、正戊烯、正己烯基等。

在本文中的术语“C_1-10烷氧基”是指单独或组合使用的基团-O-C_-1-6烷基，其中C_1-10烷基是如上定义。直链烷氧基的实例是甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基和己氧基。支链烷氧基的实例是异丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、异戊氧基和异己氧基。环状烷氧基的实例是环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基和环己氧基。

如本文所用的术语“C_3-7杂环烷基”表示完全饱和的杂环基团，如，在环中独立地含有一个或多个选自氮、氧和硫的杂原子的环状烃。杂环的实例包括，但不限于，吡咯烷(1-吡咯烷、2-吡咯烷、3-吡咯烷、4-吡咯烷、5-吡咯烷)、吡唑烷(1-吡唑烷、2-吡唑烷、3-吡唑烷、4-吡唑烷、5-吡唑烷)、咪唑烷(1-咪唑烷、2-咪唑烷、3-咪唑烷、4-咪唑烷、5-咪唑烷)、噻唑烷(2-噻唑烷、3-噻唑烷、4-噻唑烷、5-噻唑烷)、哌啶(1-哌啶、2-哌啶、3-哌啶、4-哌啶、5-哌啶、6-哌啶)、哌嗪(1-哌嗪、2-哌嗪、3-哌嗪、4-哌嗪、5-哌嗪、6-哌嗪)、吗啉(2-吗啉、3-吗啉、4-吗啉、5-吗啉、6-吗啉)、硫代吗啉(2-硫代吗啉、3-硫代吗啉、4-硫代吗啉、5-硫代吗啉、6-硫代吗啉)、1,2-氧硫杂环戊烷(3-(1,2-氧硫杂环戊烷)、4-(1,2-氧硫杂环戊烷)、5-(1,2-氧硫杂环戊烷))、1,3-二氧戊环(2-(1,3-二氧戊环)、3-(1,3-二氧戊环)、4-(1,3-二氧戊环))、四氢吡喃(2-四氢吡喃、3-四氢吡喃、4-四氢吡喃、5-四氢吡喃、6-四氢吡喃)、六氢哒嗪(pyradizine)(1-(六氢哒嗪)、2-(六氢哒嗪)、3-(六氢哒嗪)、4-(六氢哒嗪)、5-(六氢哒嗪)、6-(六氢哒嗪))。

如本文所用的术语“C_1-10烷基-C_3-10环烷基”是指具有碳原子数的，通过如上定义的烷基基团连接的，如上定义的环烷基基团。

如本文所用的术语“C_1-10烷基-C_3-7杂环烷基”是指具有指定碳原子数的，通过如上定义的烷基基团连接的如上定义的杂环烷基团。

如本文所用的术语“芳基”旨在包括碳环芳族环系统。芳基也旨在包括以下列举的碳环系统的部分氢化衍生物。

如本文所用的术语“杂芳基”包括含有一个或多个选自氮、氧和硫的杂原子的杂环不饱和环系统，如呋喃基、噻吩基、吡咯基，并也旨在包括以下列举的杂环系统的部分氢化衍生物。

如本文所用的术语“芳基”和“杂芳基”是指可以是可选地未取代的或单-、二-或三-取代的芳基或杂芳基。“芳基”和“杂芳基”的实例包括，但不限于苯基、联苯基、茚基、萘基(1-萘基、2-萘基)、N-羟基四唑基、N-羟基三唑基、N-羟基咪唑基、蒽基(1-蒽基、2-蒽基、3-蒽基)、菲基、芴基、并环戊二烯基、薁基(azulenyl)、亚联苯基、噻吩基(1-噻吩基、2-噻吩基)、呋喃基(furyl)(1-呋喃基、2-呋喃基)、呋喃基(furanyl)、噻吩基、异噁唑基、异噻唑、1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑基、吡喃基、哒嗪基、吡嗪基、1,2,3-三嗪基、1,2,4-三嗪基、1,3,5-三嗪基、1,2,3-噁二唑基、1,2,4-噁二唑基、1,2,5-噁二唑基、1,3,4-噁二唑基、1,2,3-噻二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,2,5-噻二唑基、1,3,4-噻二唑基、四唑基、噻二嗪基、吲哚基(indolyl)、异吲哚基、苯并呋喃基、苯并噻吩基(硫杂茚基(thianaphthenyl))、吲哚基、噁二唑基、异噁唑基、喹唑啉基、芴基、呫吨基、异茚满基(isoindanyl)、二苯甲基、吖啶基、苯并异噁唑基、嘌呤基、喹唑啉基、喹嗪基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、萘啶基、喋啶基(phteridinyl)、氮杂卓基、二氮杂卓基、吡咯基(2-吡咯基)、吡唑基(3-吡唑基)、5-噻吩-2-基-2H-吡唑-3-基、咪唑基(1-咪唑基、2-咪唑基、4-咪唑基、5-咪唑基)、三唑基(1,2,3-三唑-1-基、1,2,3-三唑-2-基、1,2,3-三唑-4-基、1,2,4-三唑-3-基)、噁唑基(2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基)、噻唑基(2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基)、吡啶基(2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基)、嘧啶基(2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-嘧啶基、6-嘧啶基)、吡嗪基、哒嗪基(3-哒嗪基、4-哒嗪基、5-哒嗪基)、异喹啉基(1-异喹啉基、3-异喹啉基、4-异喹啉基、5-异喹啉基、6-异喹啉基、7-异喹啉基、8-异喹啉基)、喹啉基(2-喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基)、苯并[b]呋喃基(2-苯并[b]呋喃基、3-苯并[b]呋喃基、4-苯并[b]呋喃基、5-苯并[b]呋喃基、6-苯并[b]呋喃基、7-苯并[b]呋喃基)、2,3-二氢-苯并[b]呋喃基(2-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、3-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、4-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、5-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、6-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、7-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基))、苯并[b]噻吩基(2-苯并[b]噻吩基、3-苯并[b]噻吩基、4-苯并[b]噻吩基、5-苯并[b]噻吩基、6-苯并[b]噻吩基、7-苯并[b]噻吩基)、2,3-二氢-苯并[b]噻吩基(2-(2,3-二氢-苯并[b]噻吩基)、3-(2,3-二氢-苯并[b]噻吩基)、4-(2,3-二氢-苯并[b]噻吩基)、5-(2,3-二氢-苯并[b]噻吩基)、6-(2,3-二氢-苯并[b]噻吩基)、7-(2,3-二氢-苯并[b]噻吩基))、吲哚基(1-吲哚基、2-吲哚基、3-吲哚基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基)、吲唑基(1-吲唑基、2-吲唑基、3-吲唑基、4-吲唑基、5-吲唑基、6-吲唑基、7-吲唑基)、苯并咪唑基(1-苯并咪唑基、2-苯并咪唑基、4-苯并咪唑基、5-苯并咪唑基、6-苯并咪唑基、7-苯并咪唑基、8-苯并咪唑基)、苯并噁唑基(1-苯并噁唑基、2-苯并噁唑基)、苯并噻唑基(1-苯并噻唑基、2-苯并噻唑基、4-苯并噻唑基、5-苯并噻唑基、6-苯并噻唑基、7-苯并噻唑基)、咔唑基(1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基)。非限制性的部分氢化衍生物的例子是1,2,3,4-四氢萘基、1,4-二氢萘基、吡咯啉基、吡唑啉基、二氢吲哚基、噁唑烷基、噁唑啉基、氧氮杂卓基(oxazepinyl)等。

正如本文中所用的术语“酰基”是指羰基基团–C(＝O)R，其中R基团是以上定义的任何基团。具体实例是甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、庚酰基、辛酰基、壬酰基、癸酰基、苯甲酰基等。

应用于任何基团的“可选取代的”是指基团(如果需要)可以用一个或多个可以是相同或不同的取代基取代。“可选取代的烷基”既包括“烷基”又包括“取代的烷基”。

“取代的”和“可选取代的”部分的合适取代基的实例包括卤代基(氟-、氯-、溴-或碘-)，C_1-6烷基、C_3-6环烷基、羟基、C_1-6烷氧基、氰基、氨基、硝基、C_1-6烷基氨基、C_2-6烯基氨基、二-C_1-6烷基氨基、C_1-6酰基氨基、二-C_1-6酰基氨基、C_1-6芳基、C_1-6芳基氨基、C_1-6芳基氨基(aroylamino)、苄氨基、C_1-6芳基酰胺基、羧基、C_1-6烷氧基羰基或(C_1-6芳基)(C_1-10烷氧基)羰基、氨基甲酰基、单-C_1-6氨甲酰基，二-C_1-6氨甲酰基或烃基部分本身是被卤素、氰基、羟基、C_1-2烷氧基、氨基、硝基、氨甲酰基、羧基或C_1-2烷氧基羰基取代的任何上述基团。在含有氧原子的基团，如羟基和烷氧基中，氧原子可以用硫代替并且构成基团，如巯基(SH)和硫代烷基(S-烷基)。可选的取代基因此包括，如S-甲基的基团。在硫代烷基基团中，硫原子可以被进一步氧化并且构成亚砜或砜，并且由此可选的取代基因此包括，如S(O)-烷基和S(O)₂-烷基的基团。

取代可以采取双键的形式，并可以包括杂原子。因此，羰基(C＝O)代替CH₂的烷基基团，可以当作取代的烷基基团。

因而，取代的基团包括，例如CFH₂、CF₂H、CF₃、CH₂NH₂、CH₂OH、CH₂CN、CH₂SCH₃、CH₂OCH₃、OMe、OEt、Me、Et、-OCH₂O-、CO₂Me、C(O)Me、i-Pr、SCF₃、SO₂Me、NMe₂、CONH₂、CONMe₂等。在芳基基团的情况下，取代可以是来自芳基环上的相邻碳原子的环的形式，例如环缩醛，如O-CH₂-O的形式。

附图说明

本发明在以下附图中进行图示说明：

图1在复合物I受抑制的细胞中线粒体能量生产功能增强的试验的示意图。用于评价根据本发明的化合物的方案。在分析测定中，完整细胞中的线粒体功能采用呼吸复合物I抑制剂鱼藤酮进行抑制。候选药物在质膜的透化(permeabilization)之前和之后与内源性(非细胞可渗透的)底物进行对比并且评价生物能的增强或抑制作用。

图2完整细胞中线粒体能量生产功能的增强和抑制的试验的示意图。评价根据本发明的化合物的效能的方案。在分析测定中，线粒体活性通过采用质子载体FCCP对线粒体解偶联并且进行刺激。候选药物经过滴定并获得最大的汇集(复合物I-和复合物II-衍生的)呼吸(convergent respiration)的水平。加入鱼藤酮后，获得复合物II-依赖性刺激。加入复合物III-抑制剂抗霉素并且评价非线粒体耗氧量。

图3在暴露于线粒体复合物I抑制剂的细胞中，分析防止乳酸累积的示意图。用于评价根据本发明的化合物的效能的方案。在试验中，完整细胞中的线粒体功能采用呼吸复合物I抑制剂鱼藤酮进行抑制。随着细胞转换至糖酵解，乳酸在培养基中发生累积。将候选药物与内源性(非细胞可渗透的)底物对比，乳酸积累速率下降表明线粒体ATP生产恢复。

图4猪中急性代谢危象(metabolic model)模型中的乳酸累积图。。

猪中急性代谢危象模型中的乳酸累积。在动物模型中，线粒体功能通过灌注呼吸复合物I抑制剂鱼藤酮进行抑制。随着细胞转换至糖酵解，乳酸在体内开始累积。验证了对指定输注速率的鱼藤酮和载体处理的动物的平均动脉乳酸浓度。候选药物在鱼藤酮处理的动物中进行评价，乳酸累积速率降低表明线粒体ATP生产恢复。

图5二甲双胍对在透化的人外周血单核细胞(PBMC)和血小板中的线粒体呼吸的影响。(a)通过按序添加指定的呼吸复合物-特异性底物和抑制剂评价的二甲双胍-(1mM，黑色迹线)或载体-处理的(H₂O，灰色迹线)的透化的PBMC的同时测得的O₂耗量的代表性迹线图。迹线的稳定阶段，由于腔室的复氧(reoxygenation)导致的波动和复合物IV底物给予都已经删除(虚线)。迹线下的盒子指定了用于给定的底物、复合物I(CI)、复合物II(CII)或两者(CI+Ⅱ)的氧化期间呼吸的呼吸复合物，以及方案的指定部分下的呼吸状态。对于PBMCs(b)和血小板(c)对于对照物(H₂O)，在三种不同的呼吸状态和底物组合下的呼吸速率进行图示说明，并指示由复合物I底物(OXPHOS_CI)支撑的二甲双胍:氧化磷酸化容量的浓度，滴定质子载体FCCP之后通过电子转运系统(ETS_CII)的复合物II-依赖性最大通量和复合物IV(CⅣ)容量。这些值描述为平均值±SEM表示。*＝P<0.05，**＝P<0.01并且***＝P<0.001，使用了采用霍尔姆-斯达克多重比较方法的单因素方差分析，n＝5。OXPHOS＝氧化磷酸化。ETS＝电子传递系统。ROX＝残余氧浓度。

图6在氧化磷酸化期间通过透化的人血小板中的复合物I-连接的底物(OXPHOS_CI)支持的二甲双胍和苯乙双胍，对线粒体呼吸容量表现出的毒性的剂量-响应对比。呼吸速率表示为平均值±SEM并应用标准的非线性曲线拟合，并且获得二甲双胍和苯乙双胍的半最大抑制浓度(IC₅₀)值。*＝P<0.05，**＝P<0.01和***＝P<0.001，使用了采用霍尔姆-斯达克多重比较方法的单因素方差分析对比于对照物，n＝5。

图7二甲双胍对完整人血小板中线粒体呼吸的时间-和剂量-依赖性影响。(a)在指定浓度的二甲双胍或载体(H₂O)的60分钟培养期间监测血小板的常规呼吸，即细胞采用其内源性底物供应和ATP需求的呼吸，随后(b)通过滴定质子载体FCCP并且确定通过完整细胞的电子转运系统(ETS)的最大通量推导最大呼吸容量。数据表示为平均值±SEM，n＝5。*＝P<0.05，**＝P<0.01和***＝P<0.001，采用霍尔姆-斯达克事后检验使用单因素方差分析(b)和双向方差分析(a)。

图8二甲双胍和苯乙双胍对完整人血小板悬浮液中的乳酸生产和pH值的影响。血小板用二甲双胍(10mM，1mM)，苯乙双胍(0.5mM)，复合物I抑制剂鱼藤酮(2μM)或载体(DMSO，对照物)任意之一培养于含葡萄糖(10mM)的磷酸盐缓冲盐水中长达8h。(a)每2h测定乳酸水平(n＝5)和(b)每4h测定pH值(n＝4)。数据表示为平均值±SEM。*＝P<0.05，**＝P<0.01和***＝P<0.001，采用霍尔姆-斯达克事后检验使用双向方差分析(ANOVA)。

图9培养于含10mM葡萄糖的PBS中的人完整血小板(200×10⁶/mL)。(A)用10mM二甲双胍培养的细胞用琥珀酸或NV118按照250μM每30分钟连续添加进行处理。在时间0h时加入NV118之前，细胞只用二甲双胍或载体培养1h并且建立相等的初始乳酸水平(数据未显示)。乳酸浓度每30分钟取样。(B)乳酸生产采用非线性拟合回归计算并计算时间乳酸曲线的95％置信区间。用二甲双胍培养的细胞具有比对照物显著更高的乳酸生产，并且琥珀酸的加入并没有改变这一点。当向用二甲双胍培养的细胞中加入NV118时乳酸生产显著降低。(C)通过鱼藤酮诱导的乳酸生产可以类似地通过重复添加NV118并且减弱。

图10培养于含有10mM葡萄糖的PBS中的人完整血小板(200×10⁶/mL)。(A)用10mM二甲双胍培养的细胞用琥珀酸或NV189按照250μM每30分钟连续添加进行处理。在时间0h时加入NV189之前，细胞只用二甲双胍或载体培养1h并且建立相等的初始乳酸水平(数据未显示)。乳酸浓度每30分钟取样。(B)乳酸生产采用非线性拟合回归计算并计算时间乳酸曲线的95％置信区间。用二甲双胍培养的细胞具有比对照物显著更高的乳酸生产，并且琥珀酸的加入并没有改变这一点。当向用二甲双胍培养的细胞中加入NV189时乳酸生产显著降低。(C)通过鱼藤酮诱导的乳酸生产可以类似地通过重复添加NV189并且减弱。当也加入抗霉素时，NV189对复合物2的影响通过抗霉素对复合物III的抑制作用并且消除。

图11培养于含有10mM葡萄糖的PBS中的人完整血小板(200×10⁶/mL)。(A)用10mM二甲双胍培养的细胞用琥珀酸或NV241按照250μM每30分钟连续添加进行处理。在时间0h时加入NV241之前，细胞只用二甲双胍或载体培养1h并且建立相等的初始乳酸水平(数据未显示)。乳酸浓度每30分钟取样。(B)乳酸生产采用非线性拟合回归计算并计算时间乳酸曲线的95％置信区间。用二甲双胍培养的细胞具有比对照物显著更高的乳酸生产，并且琥珀酸的加入并没有改变这一点。当向用二甲双胍培养的细胞中加入NV241时乳酸生产显著降低。(C)通过鱼藤酮诱导的乳酸生产可以类似地通过重复添加NV241并且减弱。

图12培养于含有10mM葡萄糖的PBS中的血小板(200×10⁶/mL)，乳酸浓度每30分钟采样。(A)在3h培养期间，监测用鱼藤酮(2μM)或其载体处理的细胞在培养基中乳酸浓度随时间的变化。另外，细胞用鱼藤酮连同NV189一起进行培养并监测具有鱼藤酮、NV189和复合物III抑制剂抗霉素(1μg/mL)的细胞。在时间0h，加入NV189之前，细胞只用二甲双胍或载体培养1h并且建立相等的初始乳酸水平(数据未显示)。鱼藤酮增加了细胞的乳酸生产，但这通过用NV189(按照250μM每30分钟连续增加)共培养，使得之回归正常(相同的曲线斜率)。当抗霉素也存在时，NV189在复合物II水平下不能发挥作用，并且乳酸生产再次增大到仅鱼藤酮存在时的相同水平。(B)与采用鱼藤酮一样乳酸生产的类似速度可以通过采用浓度10mM的二甲双胍培养并且诱发。

具体实施方式

实验

一般生物学方法

本领域技术人员使用本领域技术人员已知的体内和体外方法，包括，但不限于以下和在Gallant-Haidner et al，2000和Trepanier et al，1998中及其参考文献中描述的那些，将可以确定本发明的化合物的药代动力学和生物利用度。化合物的生物利用度由很多因素决定(例如，水溶性、细胞膜可渗透性、蛋白质结合程度以及代谢和稳定性)，其每个因素可以通过在本文的实施例中描述的体外试验进行测定，本领域技术人员应该理解的是，一种或多种这些因素的改善将导致化合物的生物利用度的改善。另外，本发明化合物的生物利用度可以使用如下更详细描述的，或在本文实施例中的体内方法进行测定。

为了测定体内生物利用度，化合物可以都经腹膜内(i.p.)或静脉内(i.v.)以及口服(p.o.)给予测试的动物(例如，小鼠或大鼠)并定期采集血样并测定药物的血浆浓度如何随时间变化。血浆浓度随时间变化的时间过程可以用于计算化合物的绝对生物利用度作为使用标准模型的百分数。典型方案的实例如下进行描述。

例如，小鼠或大鼠采用1或3mg/kg的本发明化合物i.v.或1、5或10mg/kg的本发明化合物p.o.进行剂量计量。血样按照5min、15min、1h、4h和24h的时间间隔进行采集，并且本发明化合物在样品中的浓度经由LCMS-MS测定。随后血浆或全血浓度的时间过程可以用于推导关键参数，如血浆或血液浓度-时间曲线之下的面积(AUC–其与达到全身循环的原形药物(未改变的药物)总量直接成正比)，最大(峰值)血浆或血液药物浓度，最大血浆或血中药物浓度出现时的时间(峰值时间)，用于精确测定生物利用度的其它因素包括：化合物的终末半衰期、总机体清除率、分布的稳态量和F％。然后，这些参数通过非房室(non-compartmental)或房室方法进行分析并且获得计算的生物利用度百分比，对于这种类型的方法的实例参见Gallant-Haidner et al，2000和Trepanier et al，1998，及其中的参考文献。

本发明的化合物的效能可以使用以下描述的一种或多种方法进行测试。

I.评价完整细胞中线粒体能量生产功能的增强和抑制的试验

高分辨率呼吸测量法(respirometry)—A-通用方法

线粒体呼吸的测量在高分辨率测氧描记器(oxygraph)(测氧描记器-2K，奥罗波若仪器，因斯布鲁克，奥地利(Oxygraph-2k,Oroboros Instruments,Innsbruck,Austria))，37℃恒温进行实施。分离的人血小板、白血细胞、成纤维细胞、人心肌纤维或含活线粒体的其他细胞类型按照足以在培养基中产生氧耗量≥10pmol O₂s^-1mL^-1的浓度悬浮于2mL玻璃室中。

高分辨率呼吸测量法-B(乳酸研究中使用)

实时呼吸测量(respirometric measurement)使用高分辨率测氧描记器(测氧描记器-2K，奥罗波若仪器，因斯布鲁克，奥地利)进行实施。测量期间的实验条件如下：37℃，2mL活性药室容积和750rmp搅拌器速度。O₂的药室浓度在实验期间随着药室的复氧适当保持于200至20μM之间(et al.，2013a)。对于数据记录，使用DatLab软件4和5版(Oroboros仪器，因斯布鲁克，奥地利)。设置、每日校准和仪器背景校正根据制造商说明书进行实施。在含0.5mM EGTA、3mM MgCl₂、60mM K-乳糖酸盐，20mM牛磺酸，10mM KH₂PO₄、20mMHEPES、110mM蔗糖和1g/L牛血清白蛋白(MiR05)的缓冲液，或者包含葡萄糖(5mM)和EGTA(5mM)的磷酸盐缓冲液(PBS)的任一种中进行呼吸测量，如对应的部分中所示。对于两种介质的氧溶解度因子(0.92)校正呼吸值(Pesta and Gnaiger，2012)。完整人血小板的乳酸生产在含有10mM葡萄糖的PBS中测定。所有测量都按照200×10⁶个细胞/mL的血小板浓度或5×10⁶个细胞/mL的PBMC浓度进行实施。

化合物的评价

利用完整细胞中的4种典型评价方案

(1)在具有受抑制的呼吸复合物I的细胞中线粒体能量生产功能增强的试验

将细胞置于含有110mM蔗糖、20mM HEPES、20mM牛磺酸、60mM K-乳糖酸盐、3mM氯化镁、10mM KH₂PO₄、0.5mM EGTA、1g/L BSApH7.1的缓冲液中。在具有内源性底物的基线呼吸(baseline respiration)建立后，复合物I用2μM鱼藤酮抑制。溶解于DMSO中的化合物在10μM至10mM的终浓度范围内进行滴定。接着，细胞膜用毛地黄皂苷(1mg/L×10⁶plt)透化并且使得胞外释放能量的底物或细胞不可渗透的能量底物进入。在稳定呼吸后，加入10mM琥珀酸作为对照物，使得可以进行复合物I下游的呼吸。在呼吸稳定之后，实验通过加入终浓度1μg/mL的抗霉素终止，并测定任何残留的非线粒体耗氧量。所描述方案中的呼吸率增加除非细胞解偶联(即，质子泄漏并且无ATP生产)都通过氧化磷酸化并且紧紧偶联至ATP合成。在解偶联程度对应于加入寡霉素之后的呼吸速率的方案3中，通过加入ATP合酶抑制剂寡霉素(1至2μg mL^-1)测试解偶联。

(2)完整细胞中线粒体能量生产功能的增强和抑制的试验

在第二方案中，使用了如上的相同缓冲液。在基础呼吸建立后，线粒体解偶联剂FCCP以21nM的浓度加入以提高代谢需求。溶解于DMSO中的化合物在几个步骤中从10μM滴定至10mM终浓度，以便评价呼吸增强和/或抑制的浓度范围。实验通过加入2μM鱼藤酮以抑制复合物I(揭示该呼吸复合物的下游的剩余底物利用率)以及1μg/mL复合物III抑制剂抗霉素以测定非线粒体耗氧量。

(3)评价完整细胞中解偶联的试验

在第三方案中，使用了如上的相同缓冲液。在基础呼吸建立后，加入1mM溶解于DMSO中的化合物。随后，加入ATP-合酶-抑制剂寡霉素。呼吸的降低是偶联到ATP合成的氧耗量多少的测量。没有或只有轻微降低表明化合物在内部线粒体膜上诱导了质子泄漏。然后滴定解偶联剂FCCP以诱发最大解偶联呼吸。然后加入鱼藤酮(2μM)抑制复合物I，揭示这种呼吸复合物下游的剩余底物利用率。实验通过加入1μg/mL复合物III抑制剂抗霉素被终止以测定非线粒体耗氧量。

(4)人血浆中具有被抑制的呼吸复合物I的细胞中的线粒体能量产生功能增强的试验

完整的人血细胞培养于来自同一捐献者的血浆中。在具有内源性底物的基线呼吸建立后，复合物I用2μM鱼藤酮抑制。溶解于DMSO中的化合物在10μM至10mM终浓度的范围内滴定。实验通过加入终浓度1μg/L的抗霉素终止并测定任何残余非线粒体氧耗量。

呼吸试验中所需化合物的特性

理想化合物在完整的细胞中，在描述的方案中以低浓度刺激呼吸，并不会对在方案1中的透化，或方案2的内源性呼吸之后的琥珀酸刺激的呼吸产生抑制性影响。最大刺激作用和抑制作用之间的浓度跨度应该尽可能宽。在用线粒体毒素在复合物III处或其下游抑制呼吸后，呼吸应该停止。请参考图1和以下列表。

化合物的所需特性：

·低药物浓度下达到最大值

·a基本大于a'

·a接近b'

·c接近c'

·d接近d'

对细胞膜不可渗透的化合物在试验中识别为：

·a接近a′

由候选药物诱导的非线粒体氧耗量在以下条件成立时识别为：

·d大于d′

II.在暴露于线粒体复合物I抑制剂的细胞中，防止乳酸累积的试验

采用复合物I抑制药物二甲双胍(10mM)，苯乙双胍(0.5mM)或鱼藤酮(2μM)中的任意一种，将完整的人血小板、白血细胞、成纤维细胞或含有活线粒体的其它类型的细胞在含有10mM葡萄糖的磷酸盐缓冲液中培养8h。通过这些化合物对经由氧化磷酸化的线粒体ATP生产的抑制作用，增加了通过糖酵解导致的乳酸累积。乳酸水平使用乳酸Pro^TM 2血乳酸测试仪(爱科莱，美艾利尔，利丁厄市，瑞典(Arkray，AlereAB，Sweden))或类似测量类型每2小时(或更频繁，例如每30分钟)进行测定。培养在37℃下进行。pH在培养开始时，在4h之后和8h之后(或更频繁)使用标准pH计，例如PHM210(辐射计，哥本哈根，丹麦)(Radiometer，Copenhagen，Denmark)进行测定。候选药物从开始或在30至60min之后按照范围为10μM至5mM的浓度加入到试验中。将乳酸累积的预防与仅仅采用化合物载体，通常是DMSO的平行实验进行比较。为了评价候选药物的特异性，候选药物还应该与呼吸的下游抑制剂，如1μg/mL的复合物III抑制剂抗霉素组合进行测试，这应该消除候选药物的影响并恢复乳酸生产。因此，使用抗霉素也是针对候选药物对试验中细胞乳酸生产能力的过度影响的对照物(参见，例如图9，10和11)。

数据分析

使用Graph Pad PRISM软件(GraphPad软件6.03版，拉荷雅，加利福尼亚，美国)进行统计分析。所有的呼吸、乳酸和pH数据都表示为平均值±SEM。比率绘制成个体和平均值。单因素方差分析用于三个或多个组(药物浓度)的单因素比较并且双向混合模型方差分析用于三个或多个组的双因素比较(时间和药物/治疗的浓度)。补偿多重比较的事后比较测试根据霍尔姆-斯达克(Holm-Sidak)进行实施。相关性表达为r²和P-值。应用标准非线性曲线拟合计算半最大抑制浓度(IC₅₀)值。结果对于P<0.05认为具有统计学显著性。

在细胞乳酸累积实验中所需化合物的特性

(1)理想化合物可以防止由复合物I抑制诱导的乳酸累积，即乳酸累积达到非复合物I-抑制细胞中的相似速率。(2)乳酸累积的预防由下游呼吸抑制剂，如抗霉素消除。

III.猪中的急性代谢危象模型中防止乳酸累积和生能抑制的试验

领先候选药物(lead drug candidate)将在代谢危象(由复合物I处线粒体功能障碍导致)的体内模型的概念验证中进行测试。模型模拟了在线粒体复合物I上具有遗传突变的儿童中出现的严重的病症，或者在临床上使用药物，如二甲双胍治疗或服药过量的患者中出现的严重的病症，其中二甲双胍累积于细胞和组织中时会抑制复合物I。

在研究中使用了雌性长白猪。它们经过麻醉，选取进行手术，其中放置导管进行输液和监测活动。代谢危象通过按照0.25mg/kg/h的速率输注线粒体复合物I抑制剂鱼藤酮3h，接着按照0.5mg/kg/h输注1h进行诱导(载体由25％NMP/4％聚山梨醇酯80/71％水构成)。心血管参数，如动脉血压通过在股动脉中放置的导管连续测量。测量心排血量(CO)并通过热稀释法(thermo-dilution)每15分钟记录，并且每15分钟记录肺动脉压(PA，收缩压和舒张压)、中央静脉压(CVP)和SvO₂，并且肺动脉楔压(PCWP)由Swan-Ganz导管每30分钟测定。间接量热，例如通过Quark RMR ICU选项(Cosmed，罗马，意大利)设备实施。在由股动脉和Swan-Ganz导管收集的动脉和静脉血中都测定血液气体和电解质，并使用ABL725血液气体分析仪(辐射计医疗Aps，布朗薛治，丹麦(Radiometer Medical Aps,Denmark))分析。分析包括pH、BE、血红蛋白、HCO₃、pO₂、pCO₂、K⁺、Na⁺、葡萄糖和乳酸。

所需化合物在代谢危象的体内模型的概念验证中的特性

理想的化合物应该降低具有由复合物I抑制诱导的代谢性危机的猪中的乳酸积累和pH降低。复合物I抑制之后的能量消耗减少应该减弱。化合物不应该引起由血液和血液动力学分析测定的任何明显负面影响。

代谢组学方法

白血细胞或血小板通过标准方法收集并悬浮于MiR05，这种含有110mM蔗糖、20mMHEPES、20mM牛磺酸、60mM K-乳糖酸、3mM MgCl₂、10mM KH₂PO₄、0.5mM EGTA、1g/L BSA、有或无5mM葡萄糖的pH 7.1的缓冲液中。样品在37℃的恒定温度下采用搅拌培养于高分辨率测氧描记器(测氧描记器-2K，奥罗波若仪器，因斯布鲁克，奥地利(Oxygraph-2k,OroborosInstruments,Innsbruck,Austria))中。

在10分钟后加入DMSO中的鱼藤酮(2μM)并继续培养。在再过5min之后加入在DMSO中的测试化合物，可选地，之后再加入测试化合物并再经过一段时间培养。实时测量在培养期间O₂消耗量。

在培养结束时，细胞通过离心收集并在5％甘露醇溶液中洗涤并萃取到甲醇中。加入含有内标的水溶液并将所得溶液在具有过滤器的合适的微离心管中通过离心处理。

将所得滤液在真空下干燥之后根据Ooga et al(2011)和Ohashi et al(2008)的方法进行CE-MS分析以量化各种初级代谢产物。

具体而言对于本发明化合物的影响，评价TCA循环和糖酵解中的代谢物水平。

Ooga et al，Metabolomic anatomy of an animal model revealinghomeostatic imbalances in dyslipidaemia，Molecular Biosystems，2011，7，1217-1223

Ohashi et al，Molecular Biosystems，2008，4，135-147

物料

除非另外指出，以下实施例中所用的所有试剂都获自商业来源。

实施例

实施例1

琥珀酰氯(0.1mol)和三乙胺(0.4mol)溶解于DCM中并加入半胱氨酸。反应室温下搅拌。反应加入到稀盐酸水溶液中并随后用水和盐水洗涤。有机层用硫酸镁干燥并在真空中还原。目标化合物用硅胶色谱进行纯化。

实施例2 S,S-二(2-丙酰胺基乙基)丁烷双(硫代酯)(NV038，01-038)的合成

向半胱胺盐酸盐(5.0g，44mmol)在CH₃OH(50mL)中的溶液加入Et₃N(4.4g，44mmol)，接着加入(Boc)₂O(10.5g，48.4mmol)，并在室温下搅拌混合物1小时。反应混合物在真空中浓缩。所得到的残渣溶解于CH₂Cl₂中，用2M HCl水溶液和盐水洗涤，经Na₂SO₄干燥，过滤并蒸发得到作为无色油的叔丁基-2-巯乙基氨甲酸酯，其无需经进一步纯化直接用于下一步骤。

将叔丁基2-巯基乙基氨甲酸酯(9.8g，55.0mmol)和Et₃N(5.6g，55.0mmol)溶解于CH₂Cl₂(100mL)中，混合物冷却至0℃，逐滴加入琥珀酰氯(2.1g，13.8mmol)。然后室温搅拌混合物2小时。反应混合物经过浓缩并且残余物通过柱色谱(石油醚/EtOAc＝1/10至1/1)进行纯化。S,S-双(2-(叔丁氧基羰基氨基)乙基)丁烷双(硫代酯)作为白色固体获得。

将S,S-双(2-(叔丁氧基羰基氨基)乙基)丁烷双(硫代酯)(2.0g，4.58mmol)和TFA(10mL)在CH₂Cl₂(10mL)中的混合物室温下搅拌4小时。反应混合物经过浓缩并且获得作为黄色油的S,S-双(2-氨基乙基)丁烷双(硫代酯)，其不经进一步纯化并且直接用于下一步骤。

将S,S-双(2-氨基乙基)丁烷双(硫代酯)(1.1g，4.58mmol)和Et₃N(1.4g，13.74mmol)溶解于CH₂Cl₂(15mL)中，混合物冷却至0℃，逐滴加入丙酰氯(0.9g，10.07mmol)。随后将混合物在室温下搅拌3h。浓缩反应混合物并且残余物通过准备的TLC(CH₂Cl₂/MeOH＝15/1)进行纯化。S,S-双(2-丙酰胺基乙基)丁烷双(硫代酯)作为白色固体获得。

实施例3(R)-4-(2-羧基-2-丙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酸的合成(NV-041，01-041)

L-半胱氨酸

向L-半胱氨酸(2.00g，16.5mmol)在THF/H₂O(8mL/2mL)中的混合物中加入NaOAc(2.70g，33.0mmol)。混合物室温下搅拌20min。反应冷却至5℃之后逐滴加入丙酸酐(2.30g，17.6mmol)。反应混合物室温下搅拌过夜并随后加热回流4h。反应混合物经过冷却并通过加入4N HCl酸化至pH 5。获得的溶液减压下蒸发以除去THF。残余物通过制备型HPLC(prep-HPLC)(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以获得1.00g作为无色油的(R)-3-巯基-2-丙酰胺基丙酸。

将(R)-3-巯基-2-丙酰胺基丙酸(1.00g，5.65mmol)、琥珀酸酐(565mg，5.65mmol)和Et₃N(572mg，5.65mmol)在10mL THF中的溶液加热回流过夜。反应混合物浓缩并且残余物通过制备型-HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以获得作为无色油的(R)-4-(2-羧基-2-丙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酸。

实施例4

步骤1

将三乙胺(0.24mol)加入到N-乙酰基半胱胺(0.2mol)在DCM中的溶液中。逐滴加入4-氯-4-氧丁酸(0.1mol)，并在室温下搅拌反应混合物。混合物加入到稀盐酸水溶液中并用乙酸乙酯萃取，并随后用水和盐水洗涤。有机层经硫酸镁干燥并且在真空中还原。

步骤2

将步骤3的产物(0.1mol)(乙酸1-溴乙基酯(0.1mol)和碳酸铯(0.12mol))悬浮于DMF中并在60℃惰性气氛下搅拌。悬浮液容许冷却至室温并加入乙酸乙酯并连续用稀盐酸水溶液和水洗涤。有机物经硫酸镁干燥并在真空中还原。残余物通过柱色谱进行纯化。

实施例5

步骤1

将三乙胺(0.24mol)加入到N-乙酰基半胱胺(0.2mol)在DCM中的溶液中。逐滴加入4-氯-4-氧丁酸(0.1mol)，并在室温下搅拌反应混合物。混合物加入到稀盐酸水溶液中并用乙酸乙酯萃取，并随后用水和盐水洗涤。有机层经硫酸镁干燥并在真空中还原。

步骤2

将二甲胺(0.1mol)和三乙胺(0.1mol)稀释于二氯甲烷中，溶液冷却至0℃并加入在DCM中的2-氯丙酰氯(0.1mol)并且溶液容许回温至室温并保持在惰性气氛下搅拌。溶液用水洗涤。有机物合并并真空除去挥发物。残余物通过硅胶色谱进行纯化。

步骤3

将2-氯-N，N-二甲基-丙酰胺(0.1mol)，步骤1的产物(0.1mol)，碳酸铯(0.1mol)和碘化钠(0.01mol)悬浮于DMF中并且悬浮液在80℃惰性气氛下搅拌。悬浮液冷却至室温，用乙酸乙酯稀释并用水洗涤。有机物在真空中还原。残余物通过硅胶色谱法进行纯化以产出目标化合物。

实施例6-4-氧-4-(2-丙酰胺基乙基硫基)丁酸的合成(NV114，01-114)

将丙酸酐(11.7g，89.7mmol)和KOH水溶液(8M，维持pH＝8)逐滴加入到半胱胺盐酸盐(3.40g，30.0mmol)在24mL水中的搅拌溶液中。混合物通过加入2N HCl中和并在室温搅拌1h。溶液经过冰浴冷却并缓慢加入固体KOH(6.00g，105mmol)。混合物在室温下搅拌50min。用NaCl饱和并用6N HCl中和，混合物用CH₂Cl₂(4×30mL)萃取。合并的CH₂Cl₂萃取物经过干燥(Na₂SO₄)并在真空中浓缩以获得作为无色油的N-(2-巯基乙基)丙酰胺，其无需进一步纯化并直接用于下一步骤。

将N-(2-巯基乙基)丙酰胺(2.00g，15.0mmol)，琥珀酸酐(1.50g，15.0mmol)和Et₃N(1.50g，15.0mmol)在20mL THF中的溶液加热回流过夜。反应混合物经过浓缩并且将残余物通过制备型-HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化并且获得作为无色油的4-氧-4-(2-丙酰胺基乙基硫基)丁酸。

实施例7-4-(2-乙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酸的合成(NV108，01-108)

将乙酸酐(8.48mL，90.0mmol)和KOH水溶液(8M，维持pH＝8)逐滴加入至半胱胺盐酸盐(3.40g，30.0mmol)在24mL水中的搅拌溶液中。随后采用加入2N HCl将pH调节至7。混合物在室温下搅拌1h，并随后将溶液冰浴冷却。向上述溶液中缓慢加入固体KOH(6.0g，105mmol)，并且将获得的混合物在室温下搅拌50min。在用NaCl饱和并用6N HCl中和之后，混合物用CH₂Cl₂(4×30mL)萃取。合并的CH₂Cl₂萃取物经过干燥(Na₂SO₄)并真空浓缩以获得作为无色油的N-(2-巯基乙基)乙酰胺，其无需进一步纯化并且直接用于下一步骤。

将N-(2-巯基乙基)乙酰胺(1.50g，12.7mmol)，琥珀酸酐(1.3g，12.7mmol)和Et₃N(1.3g，12.7mmol)在20mL THF中的溶液加热回流过夜。反应混合物经过浓缩并将残余物通过制备型HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化并且获得作为无色油的4-(2-乙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酸。

实施例8-(R)-3-(4-((R)-2-羧基-2-丙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酰基硫基)-2-丙酰胺基丙酸的合成(NV099，01-099)

向N-羟基琥珀酰亚胺(3.00g，26.1mmol)和Et₃N(3.20g，31.3mmol)在CH₂Cl₂(60mL)中的混合物中逐滴加入琥珀酰氯(2.00g，13.0mmol)。混合物室温下搅拌3h后用水(60mL)稀释。获得的悬浮液经过过滤，用水和CH₂Cl₂洗涤。收集滤饼并干燥以获得作为灰色固体的双(2,5-二氧吡咯烷-1-基)琥珀酸。

将N-(2-巯基乙基)丙酰胺(400mg，2.26mmol)，双(2,5-二氧吡咯烷-1-基)琥珀酸(353mg，1.13mmol)和TEA(286mg，2.83mmol)在3.0mL CH₃C中的混合物室温下搅拌2h。澄清的反应溶液直接通过制备型-HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以获得作为无色油的(R)-3-(4-((R)-2-羧基-2-丙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酰基硫基)-2-丙酰胺基丙酸。

实施例9-(R)-4-(1-羧基-2-(丙酰基硫基)乙基氨基)-4-氧丁酸的合成(NV122，01-122)

向(R)-3-巯基-2-丙酰胺基丙酸(1.00g，8.25mmol)和丙酸(1.0mL)在CHCl₃(10mL)中的混合物中逐滴加入丙酸酐(1.13g，8.67mmol)。反应混合物加热回流过夜。反应混合物经过冷却并加入琥珀酸酐(1.00g，9.99mmol)。混合物回流过夜之后减压浓缩。残余物通过制备型-HPLC(用洗脱H₂O(0.05％TFA)和CH3CN)进行纯化以产出作为灰白色固体的(R)-4-(1-羧基-2-(丙酰基硫基)乙基氨基)-4-氧丁酸。

实施例10-4-(1-乙酰胺基-2-甲基丙烷-2-基硫基)-4-氧丁酸的合成(NV188，01-188)

向半胱胺盐酸盐(2.00g，14.1mmol)在15mL水中的搅拌溶液中逐滴加入乙酸酐(4.30g，42.4mmol)和KOH水溶液(8M，维持pH＝8)。混合物随后通过加入2N HCl中和并在室温下搅拌1h。向冰浴冷却的溶液中缓慢加入固体KOH(2.80g，49.4mmol)并且将混合物在室温下搅拌50min。在用NaCl饱和以及用6N HCl中和之后，混合物用CH₂Cl₂萃取两次。合并的CH₂Cl₂萃取物经过干燥(Na₂SO₄)并真空浓缩以产出作为白色固体的N-(2-巯基-2-甲基丙基)乙酰胺，其无需进一步纯化并且直接用于下一步骤。

将N-(2-巯基-2-甲基丙基)乙酰胺(400mg，2.72mmol)，琥珀酸酐(326mg，3.26mmol)和Et₃N(330mg，3.26mmol)在6mL THF中的溶液加热过夜。反应混合物经过浓缩并且残余物通过制备型-HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以产出作为黄色油的4-(1-乙酰胺基-2-甲基丙烷-2-基硫基)-4-氧丁酸。

实施例11-S，S-双((R)-3-(二乙基氨基)-3-氧-2-丙酰胺基丙基)丁烷双(硫代酯)的合成(NV185，01-185)

在0℃下向(R)-3-巯基-2-丙酰胺基丙酸(5.00g，28.0mmol)在DMF(50mL)中的溶液加入三苯基氯甲烷(8.70g，31.0mmol)。混合物在0℃下搅拌30min并随后回温至室温过夜。混合物用水处理并用EtOAc萃取两次。合并的有机层用盐水洗涤，用Na₂SO₄干燥并在减压下浓缩。残余物通过硅胶柱色谱(CH₂Cl₂/MeOH＝80/1至50/1)进行纯化并且获得作为白色固体的(R)-2-丙酰胺基-3-(三苯甲基硫基)丙酸。

在室温下向(R)-2-丙酰胺基-3-(三苯甲基硫基)丙酸(1.7g，4.0mmol)在CH₂Cl₂(50mL)中的搅拌溶液中加入DCC(1.7g，8.0mmol)和HOBT(0.50g.4.0mmol)。混合物在室温下搅拌1h并随后加入二乙胺(0.80g，8.0mmol)。混合物室温下搅拌过夜。混合物用水洗涤，用Na₂SO₄干燥并在减压下浓缩以获得粗产物，其通过硅胶柱色谱(EtOAc/石油醚＝1/6至1/1)进行纯化以产出作为黄色油的(R)-N,N-二乙基-3-巯基-2-丙酰胺基丙酰胺。

在0℃下向(R)-N,N-二乙基-3-巯基-2-丙酰胺基丙酰胺(400mg，0.800mmol)在CH₂Cl₂(10mL)中的溶液中加入TFA(1mL)和i-Pr₃SiH(253mg，1.60mmol)。混合物回温至室温并搅拌2h。溶液减压下蒸发。残余物通过制备型-HPLC(用H₂O(0.5％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以产出作为黄色油的(R)-N,N-二乙基-3-巯基-2-丙酰胺基丙酰胺。

将(R)-N，N-二乙基-3-巯基-2-丙酰胺基丙酰胺(150mg，0.600mmol)，Et₃N(242mg，2.40mmol)和双(2，5-二氧吡咯烷-1-基)琥珀酸(94mg，0.30mmol)在CH₃CN(100mL)中的混合物在室温下搅拌过夜。混合物在减压下蒸发。残余物通过制备型HPLC(用H₂O(0.5％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以获得作为黄色固体的S，S-双((R)-3-(二乙基氨基)-3-氧-2-丙酰胺基丙基)丁烷双(硫代酯)(36％收率)。

实施例12-4-(2-(2-(二乙基氨基)-2-氧乙氧基)乙基硫基)-4-氧丁酸的合成(NV193，01-193)。

在0℃下向2-溴乙酰溴(4.00g，20.0mmol)和DIPEA(2.60g，20mmol)在CH₂Cl₂(50mL)中的溶液中逐滴加入二乙胺(1.60g，20.0mmol)混合物0℃下搅拌30min。溶液减压下蒸发以除去CH₂Cl₂。残余物通过硅胶柱色谱(EtOAc/石油醚＝1/5至1/2)进行纯化以产出作为黄色油的2-溴-N，N-二乙基乙酰胺。

将2-巯基乙醇(2.50g，32.0mmol)，三苯基氯甲烷(10.7g，38.4mmol)在100mL THF中的溶液加热回流过夜。反应混合物经过浓缩并且残余物通过硅胶柱色谱(EtOAc/石油醚＝1/5至1/1)进行纯化以产出作为白色固体的2-(2，2，2-三苯基乙基硫基)乙醇。

在0℃下向2-(2，2，2-三苯基乙基硫基)乙醇(3.50g，10.9mmol)在THF(30mL)中的溶液中按比例加入NaH(0.500g，13.0mmol，60％在油中)。反应混合物在0℃下搅拌1h。随后逐滴加入2-溴-N，N-二乙基乙酰胺(2.1g，10.9mmol)在THF(5mL)中的溶液。获得的混合物在2h内回温至室温。混合物用水骤冷并用EtOAc萃取两次。合并的有机层用盐水洗涤，用Na₂SO₄干燥并在减压下浓缩。残余物通过硅胶柱色谱(EtOAc/石油醚＝1/5至1/2)进行纯化以产出作为白色固体的N，N-二乙基-2-(2-(三苯甲基硫基)乙氧基)乙酰胺。

向N，N-二乙基-2-(2-(三苯甲基硫基)乙氧基)乙酰胺(2.70g，6.30mmol)在CH₂Cl₂(20mL)中的溶液中0℃下加入TFA(2mL)和i-Pr₃SiH(2.00g，12.6mmol)。混合物回温至室温并搅拌2h。溶液减压下蒸发并且除去CH₂Cl₂。残余物通过硅胶柱色谱法(EtOAc/石油醚＝1/5至1/1)进行纯化以产出作为无色油的N，N-二乙基-2-(2-巯基乙氧基)乙酰胺。

将N，N-二乙基-2-(2-巯基乙氧基)乙酰胺(356mg，1.90mmol)，琥珀酸酐(200mg，2.10mmol)和Et₃N(300mg，2.90mmol)在10mL THF中的溶液中搅拌回流过夜。反应混合物真空浓缩并且残余物通过制备型HPLC(用H₂O(0.5％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以产出作为无色油的4-(2-(2-(二乙基氨基)-2-氧乙氧基)乙基硫基)-4-氧丁酸。

实施例13-(R)-甲基3-(4-((R)-3-甲氧基-3-氧-2-丙酰胺基丙基硫基)-4-氧丁酰基硫基)-2-丙酰胺基丙烷酸甲酯的合成(NV205，01-205)

将(R)-3-(4-((R)-2-羧基-2-丙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酰基硫基)-2-丙酰胺基丙酸(300mg，0.69mmol)，CH₃I(293mg，2.06mmol)和K₂CO₃(475mg，3.44mmol)在4.0mL DMF中的混合物在室温下搅拌过夜。反应混合物经过过滤并且滤液直接通过制备型-HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以产出作为灰白色固体的(R)-甲基3-(4-((R)-3-甲氧基-3-氧-2-丙酰胺基丙基硫基)-4-氧丁酰基硫基)-2-丙酰胺基丙酸甲酯。

实施例14-NV189的合成

将N-(2-巯基-2-甲基丙基)乙酰胺(400mg，2.72mmol)，二(2，5-二氧吡咯烷-1-基)琥珀酸(339mg，1.09mmol)和Et₃N(550mg，5.44mmol)在6mL CH₃CN中的混合物室温下搅拌过夜。反应混合物浓缩并且残余物通过制备型-HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以产出作为灰白色固体的NV189。

实施例15-S，S-双(2-(2-(二乙基氨基)-2-氧乙氧基)乙基)丁烷双(硫代酯)的合成(NV195，01-195)

向N，N-二乙基-2-(2-巯基乙氧基)乙酰胺(438mg，2.3mmol)在CH₃CN(10mL)中的溶液中加入双(2，5-二氧吡咯烷-1-基)琥珀酸(374mg，1.2mmol)和Et₃N(232mg，2.3mmol)。混合物在室温下搅拌过夜。反应混合物真空浓缩并且残余物通过制备型-HPLC(用H₂O(0.5％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以产出作为无色油的S，S-双(2-(2-(二乙基氨基)-2-氧乙氧基)乙基)丁烷双(硫代酯)。

实施例16-NV206的合成

将(R)-3-(4-((R)-2-羧基-2-丙酰胺基乙基硫基)-4-氧丁酰基硫基)-2-丙酰胺基丙酸(400mg，0.916mmol)，CH₃I(156mg，1.1mmol)和K₂CO₃(190mg，1.37mmol)在4mL DMF中的混合物在室温下搅拌6h。反应混合物经过过滤并且滤液直接通过制备型-HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)进行纯化以产出作为无色胶的NV206。

实施例17

生物实验的结果

在以下表中给出的化合物进行标题I(评价完整细胞中线粒体能量生产功能的增强和抑制的试验)中提及的试验(1)至(4)。下表中结果表明所有测试的化合物都具有合适的特性。重要的是，所有的化合物对CII-关联的呼吸都表现出根据筛选方案1和4所见的特异性影响，以及由试验2中所见的汇聚的作用(收敛作用，convergent effect)，并且CI-底物可供利用。

来自筛选方案1至4的结果

实施例1至16中列出的化合物编号

图注：汇聚(常规)—由化合物在筛选试验3中描述的条件下诱导的线粒体耗氧量增加；汇聚(FCCP)—由化合物在筛选试验2中描述的条件(解偶联条件)下诱导的线粒体耗氧量增加；汇聚(血浆)—正如筛选试验4中，化合物在具有人体血浆中培养的受抑制的复合物I的细胞中诱导的线粒体耗氧量增加；CII—正如筛选试验1中，化合物在具有受抑制复合物I的细胞中诱导的线粒体耗氧量增加；解偶联—如筛选试验3中，在加入寡霉素之后的耗氧量水平。每个参数中的响应按照效能增加顺序分级为+、++或+++。括号[()]表示中间体作用，即(+++)处于++和+++之间。毒性—正如筛选试验2中，化合物滴定期间观察到氧耗量降低时的最低浓度。

实施例18-20

二甲双胍的研究

在二甲双胍的研究中，使用了以下化合物(并且其也如图中所指)。化合物描述于WO 2014/053857中。

样品采集和制备

研究获准于瑞典隆德大学(Lund University)地区伦理审查委员会(regionalethical review board)(伦理审查委员会许可证号2013/181)进行实施。根据临床标准程序在获得书面知情同意之后，18名健康成年人(男11，女7)的静脉血抽取于K₂EDTA管(含EDTA二钾盐的BDBrand Tube，BD，普利茅斯，英国(Plymouth，UK))中。为了分离血小板，全血在室温(RT)下以500g离心(Multifuge 1 S-R Heraeus，赛默飞科技，沃尔瑟姆，美国(Thermo Fisher Scientifics，Waltham，USA))持续10分钟。富含血小板的血浆收集到15mL离心管(Falcon tube)中，并在室温下以4600g离心8min。获得的丸粒再悬浮于1至2mL的供体自身血浆中。用Ficol梯度(Ficol gradient)离心分离PBMC(Boyum，1968)。在血小板分离后剩余的血液用等体积的生理盐水洗涤，并在3mL Lymphoprep^TM上铺层。在RT(室温)下以800g离心30min后，收集PBMC层，并用生理盐水洗涤。在RT下以250g离心10min之后将PBMC的丸粒再悬浮于两部分生理盐水和一部分捐献者自身血浆中。使用自动血细胞计数器(Swelab Alfa，布尔医疗设备有限公司，斯德哥尔摩，瑞典(Boule Medical AB，Stockholm，Sweden))对PBMC和血小板都进行细胞计数。

实施例18-19中报告的研究目的

二甲双胍通过特异性线粒体复合物I抑制诱导外周血单核细胞和血小板中的乳酸生产

二甲双胍是较少与副作用乳酸性酸中毒相关的广泛使用的抗糖尿病药物，这种乳酸性酸中毒已经有人认为与药物诱导的线粒体功能障碍有关。使用呼吸测量法，在以下实施例1-2中报告的研究目的是评价二甲双胍相对于苯乙双胍对人体血细胞的线粒体毒性，该苯乙双胍是在大多数国家由于高发乳酸性酸中毒而撤回的双胍类似物。

实施例20中所报告研究的目的

目的是研究琥珀酸药物前体减轻或规避二甲双胍和苯乙双胍的不良作用的能力。

实施例18A

二甲双胍和苯乙双胍对透化的人体血小板中的线粒体呼吸的影响

为了研究双胍毒性的特异性靶标，应用的方案使用了毛地黄皂苷透化的血细胞以及在MiR05介质中按顺序添加呼吸复合物-特异性的底物和抑制剂。在常规呼吸(即具有其内生底物供给和ATP需求的细胞的呼吸)稳定之后，加入二甲双胍、苯乙双胍或其载体(双去离子水)。应用的药物宽的浓度范围为：0.1、0.5、1和10mM二甲双胍和25、100和500μM苯乙双胍。在37℃用药物培养10min后，血小板用毛地黄皂苷按照先前确定的最优的毛地黄皂苷浓度(1μg 10^-6血小板)进行透化并且诱导最大细胞膜渗透并且不破坏线粒体功能使得可以测定最大呼吸容量(et al.，2013a)。为了评价复合物I依赖性的氧化磷酸化能力(OXPHOS_CI)，按顺序加入首先，NADH-连接的底物丙酮酸和苹果酸(5mM)，随后ADP(1mM)，并且最后另外的复合物I底物谷氨酸(5mM)。随后，提供FADH₂-连接的底物琥珀酸(10mM)以测定汇聚的复合物I-和II-依赖性的OXPHOS能力(OXPHOS_CI+II)。LEAK_I+II状态，一种耗氧量补偿跨线粒体膜的质子返通量(back-flux)的呼吸状态(Gnaiger，2008)，通过加入ATP-合酶抑制剂寡霉素(1μg mL^-1)进行评价。凭借通过复合物I和II的汇聚的输入支持的最大解偶联呼吸电子转运系统的能力(ETS_CI+II)通过随后用质子载体羰基-氰化物对-(三氟甲氧基)苯腙(FCCP)滴定并且进行评价。加入复合物I抑制剂鱼藤酮(2μM)揭示复合物II-依赖性的最大解偶联呼吸作用(ETS_CII)。随后提供复合物III抑制剂抗霉素(1μg mL^-1)揭示残余氧消耗(ROX)，最后，加入人工复合物IV底物N,N,N’,N’-四甲基-对苯二胺二盐酸盐(TMPD，0.5mM)并提供复合物IV抑制剂叠氮化钠(10mM)分别测定复合物Ⅳ活性和化学背景。复合物IV活性通过从TMPD值减去叠氮化钠值进行计算。除了复合物IV活性之外，在稳定状态下测定测量所有呼吸状态并对ROX进行校正。复合物IV活性在ROX测定之后，而不是在稳定状态下进行测定。外部线粒体膜的完整性在载体、100mM二甲双胍或500μM苯乙双胍存在下，通过在OXPHOS_CI+II期间加入细胞色素c(8μM)进行检测。

实施例18B

二甲双胍对透化的人外周血单核细胞中的线粒体呼吸和完整的人血小板中的线粒体呼吸的影响

为了分析透化的PBMC响应二甲双胍(0.1，1和10mM)的呼吸，使用了与透化的血小板相同的方案，但是毛地黄皂苷浓度调节至6μg 10^-6PBMC(et al.，2013b)。

结果

使用复合物I底物的呼吸在透化的人PBMC和血小板中都受到二甲双胍剂量依赖性抑制(图1)。OXPHOS_CI能力相比于对照物随着二甲双胍浓度升高而降低，在10mM下几乎完全抑制(在PBMC中-81.47％，P<0.001并且在血小板中-92.04％，P<0.001)，导致对于PBMC的IC₅₀为0.45mM而对于血小板的IC₅₀为1.2mM。使用复合物I和复合物II二者-连接的底物的呼吸能力，OXPHOS_CI+II和EtS_CI+II下降，这类似于OXPHOS_CI被二甲双胍降低，正如载体处理的和1mM二甲双胍处理的透化的PBMC的同时测量的O₂消耗量的代表性迹线所示(图5a)。相对而言，ETS_CII能力和复合物IV活性在二甲双胍存在下相对于对照物在这两种的任一种细胞类型中并没有显著变化(图5b，c)并且LEAK_I+II呼吸也没有变化(氧消耗补偿跨线粒体膜的质子返通量的呼吸状态，传统上指示分离的线粒体中的状态4，数据未显示)。二甲双胍诱导的复合物I的线粒体抑制看起来通过冲洗和透化细胞分别对于药物的胞外和胞内去除并非是可逆的。尽管复合物I抑制的损伤严重程度通过去除而减弱(可能归因于药物的较短暴露时间)，但血小板并没有恢复到与对照物相当的常规和最大线粒体功能(数据未显示)。苯乙双胍同样抑制OXPHOS_CI(图6)，OXPHOS_CI+II和EtS_CI+II，但不抑制ETS_CII或者特异于复合物IV呼吸(数据未示出)。苯乙双胍证明在透化的血小板中对OXPHOS_CI的抑制比二甲双胍强效20倍(IC₅₀分别为0.058mM和1.2mM)(图2)。二甲双胍和苯乙双胍在给予细胞色素c之后并不诱导呼吸增加并且因此没有破坏外部线粒体膜的完整性。

在MiR05介质中的常规呼吸稳定之后，加入载体(双去离子水)或1、10和100mM二甲双胍。常规呼吸在37℃下经过60min之后加入ATP-合酶抑制剂寡霉素(1μg mL^-1)，以评价LEAK呼吸。内源性底物(ETS)支持的最大解偶联呼吸电子转运系统的容量通过FCCP滴定达到。呼吸依次通过复合物I抑制剂鱼藤酮(2μM)，复合物III抑制剂抗霉素(1μg mL^-1)和复合物IV抑制剂叠氮化钠(10mM)阻断，并且评价ROX，所有呼吸值都对其进行校正。在另外的实验中，全血在具有不同的二甲双胍浓度(0.1、0.5和1mM)的K₂EDTA管中培养于一段18h的时间之后才进行血小板分离和呼吸分析。

结果

在完整的人血小板中，二甲双胍按照剂量-和时间-依赖的方式降低常规呼吸(图7a)。当暴露于二甲双胍或载体时，血小板表现出常规呼吸随时间的连续降低。在60分钟后，常规呼吸相比于加入后的第一次测量在对照物中降低了-14.1％(P<0.05)，在1mM二甲双胍下降低了-17.27％(P<0.01)，在10mM二甲双胍下降低了-28.61％(P<0.001)，并且在100mM二甲双胍下降低了-81.78％(P<0.001)。100mM的二甲双胍在15min的暴露之后相比于对照物显著降低了常规呼吸(-39.77％，P<0.01)。在60分钟培养之后血小板的最大解偶联呼吸(质子载体-滴定的ETS容量)显著受到10mM(-23.86％，P<0.05)和100mM(-56.86％，P<0.001)二甲双胍抑制(图3b)。完整细胞中的LEAK呼吸并未受到二甲双胍培养的显著改变(数据未示出)。当全血按照1mM二甲双胍浓度培养18h时完整人血小板的常规呼吸降低了30.49％(P<0.05)。

实施例19

二甲双胍和苯乙双胍对完整的人血小板的乳酸生产和pH的影响

血小板用二甲双胍(1mM，10mM)，苯乙双胍(0.5mM)，鱼藤酮(2μM)或对于鱼藤酮的载体(DMSO)任一种培养8h。乳酸水平每隔2小时使用乳酸Pro^TM2血乳酸测试仪(爱科莱，美艾利尔公司，利丁厄市，瑞典(Arkray，AlereAB，Sweden))进行测定(n＝5)((Tanneret al.，2010)。在37℃以750rpm的搅拌器速度进行培养，并在培养开始时，4h之后和8h之后使用PHM210标准pH计(辐射计，哥本哈根，丹麦(Radiometer，Copenhagen，Denmark))测定pH(n＝4)。

结果

响应于人血小板与二甲双胍和苯乙双胍的孵育，乳酸生产按照时间-和剂量-依赖性方式增长(图8a)。相比于对照物，二甲双胍-(1和10mM)、苯乙双胍-(0.5mM)和鱼藤酮-(2μM)处理的血小板在8小时处理内都产生了显著更多的乳酸。对于1mM二甲双胍，在8小时内乳酸从0.30±0.1增加至3.34±0.2，并且对于10mM二甲双胍，乳酸从0.22±0.1增加至5.76±0.7mM。在两组中，对于1mM和10mM，二甲双胍相应的pH分别从7.4±0.01下降到7.16±0.03和7.00±0.041。苯乙双胍处理的血小板(0.5mM)产生了与10mM二甲双胍-处理的样品相似水平的乳酸。对于所有治疗组，乳酸水平增加与pH值降低相关。二甲双胍-处理的完整血小板中增加的乳酸水平也与二甲双胍处理的透化血小板中所见的绝对OXPHOS_CI呼吸值降低相关(r²＝0.60，P<0.001)。一组有限的实验进一步证明完整PBMC也表明，一旦暴露于10mM二甲双胍，乳酸释放就会增加(数据未显示)。

实施例18-19结果的讨论

这项研究证明二甲双胍对线粒体的非可逆毒性作用，以与二甲双胍中毒的临床条件相关的浓度，对人血小板和PBMC中的复合物I特异。在血小板中，我们进一步证明了降低的复合物I呼吸和增加的乳酸生产之间的相关性。我们对于二甲双胍观察的线粒体毒性在完整细胞中随着时间发展而变化。苯乙双胍，这种结构上相关的化合物，由于通过在显著更低的浓度下的复合物I特异性作用导致的高发的LA、诱导的乳酸释放以及在血小板中的pH值降低现在已经撤回。

在本研究中，使用应用高分辨率呼吸测量法的模型而评价人血小板的集成线粒体功能，我们已经证明二甲双胍和苯乙双胍二者的线粒体毒性都是特异于呼吸复合物I并且类似的特异性抑制作用也存在于PBMC中。透化的PBMC的复合物I呼吸对二甲双胍比透化的血小板更敏感2.6倍。然而，由于二甲双胍的时间依赖性毒性(见下文)，IC₅₀可能被低估，并且如果在更长暴露时间之后测定可能会更低。这些发现进一步证明，二甲双胍的线粒体毒性并不限于特定组织，正如他人先前的证明，并且是对亚细胞水平的一般化影响。由(Protti et al.，2012a，Protti et al.，2012b)报道的血小板中的所述二甲双胍诱导的复合物IV抑制在本研究中并未被证实或在通过Dykens et al.(2008)的使用分离的牛线粒体的早期研究中并未被证实。此外，二甲双胍和苯乙双胍并未通过内或外线粒体膜的任何非特异性可渗透性变化诱导呼吸抑制，因为在所述药物存在下，在加入细胞色素c之后，不存在解偶联或刺激响应的证据。高分辨率呼吸测量法是一种高灵敏度的方法，并允许在皮摩尔范围内的氧气测量。当体外应用于人血细胞时，它允许评价完整细胞中的所述完全整合状态的呼吸，并允许对透化细胞中完整线粒体的外源供给以及底物控制。这与以下形成对照，例如，由Dykens et al.(2008)和Owen et al.(2000)提出的酶促分光光度测定，其主要用于二甲双胍线粒体毒性的研究。这些分析测定法测量所述单个复合物的独立的非整合的功能，并且因此是不太生理性的，这可能导致我们研究结果之间的差异。

研究的结果证实二甲双胍在中毒相关的浓度下8至18h之后，导致在完整血小板悬浮液中显著的呼吸抑制、乳酸增加和pH降低。线粒体呼吸的时间依赖性抑制，结合在互换胞外缓冲液以及通过透化细胞稀释可溶性二甲双胍的胞内含量之后的缺乏逆转表明，线粒体内积累是药物诱导的线粒体功能障碍相关LA的发展的关键因素，这已经有人(Chan et al.，2005，Lalau，2010)提出。

苯乙双胍的线粒体毒性，例如对于HepG2细胞、肝癌细胞系和大鼠和牛的分离线粒体，先前已经证明。在本文中，我们也是用人血细胞证实了特异性的线粒体毒性。相比于二甲双胍，苯乙双胍对人血小板具有更强的线粒体毒性效力(IC₅₀分别为1.220mM和0.058mM)。苯乙双胍和二甲双胍在临床剂量上表现出10至15倍差异并且在治疗血浆浓度上表现出3至10倍差异。在本研究中，我们观察到在抑制复合物I的潜力上苯乙双胍和二甲双胍之间具有20倍的差异。如果转化于患者，关于临床剂量计量的线粒体毒性的这种差异可以潜在地解释苯乙双胍记录的苯乙双胍相关LA的较高发生率。

二甲双胍的标准治疗性血浆浓度处于0.6至6.0mM的范围内，而毒性浓度位于60μM至1mM之间。在非自愿二甲双胍中毒的病例报告中，在血液透析之前，报告了超过2mM的二甲双胍血清水平(Al-Abri et al.，2013)。组织分布研究进一步证实稳态下的二甲双胍浓度在血浆/血清中比在其它器官中更低。据证明，相比于血浆水平，在胃肠道中可以累积7至10倍更高的浓度，并且在肾、肝、唾液腺、肺、脾和肌肉中尽管略低但仍能累积显著更高的含量。在二甲双胍的清除受损，如影响心血管系统、肝脏或肾脏的素因性病症的情况下，可以最终达到毒性水平。因此本研究中观察到的二甲双胍的毒性浓度(1mM)与二甲双胍中毒的患者血液中发现的浓度相当。虽然二甲双胍对血细胞有毒，正如本研究中所示，血小板和PBMC不可能都是LA发展的主要贡献者。由于二甲双胍在其他器官中蓄积并且另外这些器官都是更加代谢活性的，则增加的乳酸生产很可能首先在其它组织中出现。我们的研究结果因此有力佐证了他人已经提出的结论(Brunmair et al.，2004，Protti et al.，2012b， Dykens et al.，2008)，即全身线粒体抑制是二甲双胍诱导的LA的原因。

基于早期的研究和目前的研究结果，耐人寻味的是对二甲双胍的抗糖尿病作用可能涉及有氧呼吸的抑制的可能性的猜测。在二甲双胍治疗的糖尿病患者中肝葡萄糖水平的降低和小肠中血液葡萄糖摄取的降低可能是由于局部复合物I抑制所致。复合物I抑制会导致ATP生产降低，AMP含量增加，酶AMP-活化的蛋白激酶(AMPK)激活和通过糖酵解增加的葡萄糖周转加速，以试图补偿ATP生产降低。

到现在为止，对二甲双胍相关的LA的治疗措施包括血液透析和血液过滤以除去毒素，对酸中毒进行校正和增加肾血流量。

实施例20

用细胞可渗透的琥珀酸药物前体对二甲双胍-诱导乳酸生产增加的干预

在完整人血小板中，用新开发和合成的细胞可渗透的琥珀酸药物前体干预二甲双胍诱导的乳酸生产的增加在含10mM葡萄糖的PBS中进行。血小板暴露于单独的鱼藤酮(2μM)、鱼藤酮(2μM)和抗霉素(1μg/mL，仅对于用NV 189处理的细胞)，或10mM二甲双胍并在60分钟后按照250mM的浓度/30min加入载体(DMSO，对照物)，任一细胞可渗透的琥珀酸药物前体(NV118、NV189和NV241)或琥珀酸。随着实验开始，每隔30分钟测定乳酸水平。此外，在首次加入载体(DMSO、对照物)，不同的细胞可渗透的琥珀酸药物前体(NV118、NV189、NV241)或琥珀酸之前和实验结束时测定pH。乳酸生产的速率采用非线性拟合以乳酸-时间曲线斜率的95％置信区间(CI)进行计算(图9、10、11和12)。

关于实施例20的结果都基于本文中描述的试验。

血小板中由于鱼藤酮和二甲双胍培养所致的乳酸生产通过加入细胞可渗透的琥珀酸药物前体而减弱

用2mM鱼藤酮培养的血小板中的乳酸生产速率为0.86mmol乳酸(200×10⁶trc·h^-1)(95％置信区间[CI]0.76-0,96)，其通过NV118(0.25mmol[95％CI0.18-0.33])、NV189(0.42mmol[95％CI 0.34-0.51])和NV241(0.34mmol[95％CI0.17-0.52])而减弱，这与并未接收鱼藤酮(0.35[95％CI0.14-0.55])的细胞并无显著不同(图9、10和11)。除了鱼藤酮和NV189之外用抗霉素培养的细胞具有与鱼藤酮处理的细胞相当的乳酸生产(0.89mmol[0.81-0.97])，证明了细胞可渗透的琥珀酸药物前体的特异性线粒体影响作用(图10)。

用10mM二甲双胍培养的细胞，相比于载体(水)处理细胞中0.22mmol(95％CI0.14-0.30)的乳酸产生速率，以0.86mmol(200·10⁹trc·h)^-1(95％CI 0.69-1.04)产生乳酸(图12)。用三种琥珀酸药物前体任一种进行共培养，会减弱二甲双胍的作用，导致对于NV118的0.43mmol生产(95％CI0.33-0.54)(图9)，对于NV189的0.55mmol(95％CI0.44-0.65)(图10)和对于NV241的0.43mmol(95％CI0.31-0-54)(图11)。

本申请中参考的所有参考文献，包括专利和专利申请，都以尽可能最全的程度结合于本文中作为参考。

在整个说明书和随后的权利要求中，除非上下文另外要求，词语“包括”和变体，如“包含”和“含有”，将应该理解为暗示包括整数、步骤、整数组或步骤组，并且并不排除任何其他整数、步骤、整数组或步骤组。

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根据本发明的化合物所属的化合物类型和具体实施方式的一般性描述

化合物的类型可以通过以下式(IB)，

或其药学上可接受的盐进行定义，其中A和B之间的虚线键表示可选的键，使得之形成闭环结构，其中

Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)、-O、S，

A和B独立地是不同的或相同的并选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH，条件是A和B不能都是H，

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的,并选自以下式(IIB)至(IXB)：

R₁＝H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基或任何以下式(a)至(f)

在优选的结构中，R₁＝H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂X-酰基、F、CH₂COOH。

X＝O、NH、NR₆、S

R₂＝Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-C(O)CH₃、-C(O)CH₂C(O)CH₃、-C(O)CH₂CH(OH)CH₃，

R₃＝R₁，即是如R₁提及的相同或不同的基团。

X₁＝CR’₃R’₃、NR₄

n＝1至4，

p＝1至2

X₂＝OR₅、NR₁R’₂

R’₃＝H、Me、Et、F

R₄＝H、Me、Et、i-Pr

R₅＝乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苄基羰基

R’₂＝H.HX₃、酰基、乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苄基羰基

X₃＝F、Cl、Br和I

R₆＝H，或烷基，如，例如Me、Et、n-丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基或乙酰基，如，例如酰基、丙酰基、苯甲酰基，或式(IIB)、式(IIBI)或式(VIIIB)

X₅＝-H、-COOH、-C(＝O)XR₆，

X₅也可以是CONR₁R₃。

R₉＝H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈

R₁₀＝O酰基、NH烷基、NH酰基或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈

X₆＝O、NR₈

R₈＝H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基或式(IIB)

R₁₁和R₁₂独立地是H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S

R_c和R_d独立地是CH₂X烷基、CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S

Rf、Rg和Rh独立地选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉

其中烷基是例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基或癸基以及酰基是，例如甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基等，并且其中酰基和烷基可以可选地被取代，

A和B之间的虚线键表示可选键并且形成式(I)的环状结构并且条件是当这种环状键存在时，根据式(I)的化合物选自

其中X₄选自-COOH、-C(＝O)XR₆、

并且其中R_x和R_y独立地选自R₁、R₂、R₆或R’、R”或R”’，条件是R_x和R_y不能都是-H。

在优选的方面，R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的，并选自以下式(IIB)、(VB)、(VIIB)或(VIIIB)：

优选的是，并且关于式(IIB)，R₁和R₃中至少一个是-H，使得式II是：

优选的是，并且关于式(VII)，p为1或2，优选p为1并且X₅是-H，使得式(VIIB)是

优选的是，并且关于式(IXB)，R_f、R_g、R_h中至少之一是-H或烷基，其中烷基如本文中定义。此外，关于式(IXB)还优选的是Rf、Rg、Rh中至少一个是-CH₂X酰基，并且酰基如本文中定义。

以上提及的所述类型的有意义的子类涉及式(I)的化合物

或其药学上可接受的盐。A和B之间的所述虚线键表示可选的键，使得形成闭环结构。

在式(IC)中，Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，

A选自-SR、-OR和NHR，并且其中R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；R’选自以下所述式(IIC)至(IXC)：

优选的是，R’选自以下所述式(IIC)、(VC)至(IXC)：

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的，并选自以下式(IVC-VIIIC)：

R₁＝H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基或任何式(a)-(f)

优选的是，R₁＝H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基，

X＝O、NH、NR₆、S

R₂＝Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、C(O)CH₃、C(O)CH₂C(O)CH₃、C(O)CH₂CH(OH)CH₃、

R₃＝R₁，即可以是如R₁下定义的相同或不同的基团，

X₁＝CR’₃R’₃、NR₄

n＝1-4，

p＝1-2，

X₂＝OR₅、NR₁R’₂、

R’₃＝H、Me、Et、F、

R₄＝H、Me、Et、i-Pr

R₅＝乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苄基羰基

X₃＝F、Cl、Br和I

R₆＝H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基或式(IIC)、式(IIIC)或式(VIIIC)

X₅＝-H、-COOH、-C(＝O)XR₆、

X₅也可以是CONR₁R₃

R₉＝H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈

R₁₀＝O酰基、NH烷基、NH酰基或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈

X₆＝O、NR₈

R₈＝H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基或式(IIC)、式(IIIC)或式(VIIIC)

R_c和R_d独立地是CH₂X烷基、CH₂X酰基、其中X＝O、NR₆或S

R_f、R_g和R_h独立地选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉

烷基是，例如Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基以及酰基是，例如甲酰基、乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基、叔丁酰基、戊酰基、苯甲酰基等，并且其中所述酰基和烷基可以可选地被取代以及

当A和B之间的所述虚线键存在时，根据式(I)的所述化合物是

其中X₄选自–COOH、-C(＝O)XR₆，

优选的是，并且关于式(IIC)，R₁和R₃中至少之一是-H，使得式II是：

优选的是，并且关于式(VIIC)，p为1或2，优选p为1并且X₅是-H，使得式(VIIC)是

优选的是，并且关于式(IXC)，R_f、R_g、R_h中至少之一是-H或烷基，并且烷基如本文中定义。并且，关于式(IXC)也优选的是R_f、R_g、R_h中至少之一是-CH₂X酰基，并且酰基如本文中定义。

根据式(IC)的有意义的化合物是：

其中X₄选自–COOH、-C(＝O)XR₆、

其中R₁和X₅如本文中定义。优选X₅是-H。

其中R₆、X₅和R₁如本文中定义。优选X₅是-H。

其中X₅和R₁如本文中定义。

优选X₅是-H。

特定实施方式：

1.一种根据式(I)的化合物

或其药学上可接受的盐，其中A和B之间的所述虚线键表示可选的键，使之形成闭环结构，并且其中

Z选自–CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，

A选自-SR、-OR和NHR并且R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；和R’选自以下所述式(II)至(IX)：

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的，并选自以下式(IV-VIII)

X＝O、NH、NR₆、S

R₃＝R₁、即与R₁之下提及的基团不同或相同

X₁＝CR’₃R’₃、NR₄

n＝1-4

p＝1-2

X₂＝OR₅、NR₁R’₂

R’₃＝H、Me、Et、F

R₄＝H、Me、Et、i-Pr

R₅＝乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苄基羰基

X₃＝F、Cl、Br和I

R₆＝H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基或式(II)、式(III)或式(VIII)

X₅＝-H、-COOH、-C(＝O)XR₆、

R₉＝H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈

R₁₀＝O-酰基、NH-烷基、NH-酰基或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈

X₆＝O、NR₈

R₈＝H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基或式(II)、式(III)或式(VIII)

R_c和R_d独立地是CH₂X烷基、CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S

R_f、R_g和R_h独立地选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉

烷基是，例如Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基且并

且酰基是，例如甲酰基、乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基、叔丁

酰基、戊酰基、苯甲酰基等，并且其中所述酰基或烷基可以可选地被

取代，以及

当A和B之间的所述虚线键存在时，根据式(I)的所述化合物是

其中X₄选自-COOH、-C(＝O)XR₆、

并且另外的条件是所述化合物不是任何以下化合物

2.根据实施方式1所述的化合物，其中式(II)是使得R₁和R₃中至少一个是-H，以使得式II是：

3.根据实施方式1所述的化合物，其中式(III)是使得R₄是-H，并且式(III)是

并且X₁是NH。

4.根据实施方式1所述的化合物，其中式(VII)是使得p＝2并且X₅是-H并且式(VII)是

5.根据实施方式1所述的化合物，其中式(IX)是使得R_f、R_g、R_h中至少一个是-H或烷基，并且烷基如本文中定义。

6.根据实施方式1或5所述的化合物，其中式(IX)是使得Rf、Rg、Rh中至少一个是-CH₂X酰基，其中酰基如本文中定义。

7.根据实施方式1-6中任一项所述的化合物，其中式(I)是

其中X₄选自–COOH、-C(＝O)XR₆、

8.根据实施方式1-6中任一项所述的化合物，其中式(I)是

其中X₅和R₁如根据权利要求1中定义，并且其中X₅优选是-H。

9.根据实施方式1-6中任一项所述的化合物，其中式(I)是

其中X₅和R₁如实施方式1中定义，并且其中X₅优选是-H。

10.根据实施方式1-6中任一项所述的化合物，其中式(I)是

其中X₅、R₁和R₆如实施方式1中定义并且其中X₅优选是-H。

11.根据实施方式1-10中任一项所述的化合物，用于医药用途。

12.根据实施方式1-10中任一项所述的化合物，用于化妆品用途。

13.根据实施方式1-10中任一项所述的化合物，用于在以下各项的用途：治疗或预防代谢性疾病，或者治疗线粒体功能障碍的疾病，或与线粒体功能障碍相关的疾病，治疗或抑制线粒体异常，刺激线粒体能量生产，治疗癌症和后续缺氧、缺血、中风、心肌梗死、急性心绞痛、急性肾损伤、冠状动脉闭塞和心房颤动，或者避免或抵消再灌注损伤。

14.用于根据实施方式11所述的根据用于用途的化合物，其中所述医疗用途是预防或治疗药物诱导的线粒体副作用。

15.用于根据实施方式14所述的用于用途的化合物，其中药物诱导的线粒体副作用的所述预防涉及与复合物I的药物相互作用，如，例如二甲双胍-复合物I相互作用。

16.根据实施方式13所述的化合物，其中线粒体功能障碍的疾病涉及，例如线粒体缺乏，如复合物I、II、III或IV缺乏或酶缺乏，如例如丙酮酸脱氢酶缺乏。

17.根据实施方式13-16中任一项所述的用于用途的化合物，其中所述线粒体功能障碍的疾病或与线粒体功能障碍相关的疾病选自以下各项：阿尔佩斯病(进行性婴儿灰质营养不良、肌萎缩性脊髓侧索硬化(ALS)，自闭症，巴特综合征(小儿致死心肌病)，β-氧化缺陷，生物能量代谢缺乏症，肉毒碱-酰基-肉毒碱缺乏症，肉毒碱缺乏症，肌酸缺乏综合征(脑肌酸缺乏综合征(CCDS)包括：胍乙酸甲基转移酶缺乏症(GAMT缺乏症)，L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶缺乏(AGAT缺乏症)和SLC6A8-相关的肌酸转运体缺乏症(SLC6A8缺乏症)，辅酶Q10缺乏症，复合物I缺乏症(NADH脱氢酶(NADH-CoQ还原酶缺乏症)，复合物II缺乏症(琥珀酸脱氢酶缺乏症)，复合物III缺乏症(辅酶Q-细胞色素c氧化还原酶缺乏症)，复合物IV缺乏症/COX缺乏症(由呼吸链的复合物IV缺乏所致细胞色素c氧化酶缺乏症)，复合物V缺乏症(ATP合酶缺乏)，COX缺乏症，CPEO(慢性进行性眼外肌麻痹综合征)，CPT I缺陷，CPT II缺陷，弗里德希共济失调(FRDA或FA)，戊二酸尿症II型，KSS(卡恩斯-塞尔综合征)，乳酸性酸中毒，LCAD(长链酰基-CoA脱氢酶缺乏症)，LCHAD，利氏病或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)，LHON(莱伯氏遗传性视神经病变)，拉夫特病，MCAD(中链酰基-CoA脱氢酶缺乏)，MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)，MERRF(肌阵挛性癫痫和破碎红纤维病)，MIRAS(线粒体隐性遗传共济失调综合征)，线粒体细胞病，线粒体DNA耗竭，包括、脑肌病和脑脊髓病、线粒体肌病、MNGIE(肌神经胃肠紊乱与脑病，NARP(神经病、共济失调和色素性视网膜炎)的线粒体脑病，与帕金森、阿尔兹海默或亨廷顿氏病相关的神经退行性疾病，皮尔森综合征，丙酮酸羧化酶缺乏症，丙酮酸脱氢酶缺乏症，POLG突变，呼吸链缺陷，SCAD(短链酰基-CoA脱氢酶缺乏)，SCHAD，VLCAD(极长链酰基-CoA脱氢酶缺乏)。

18.根据实施方式17所述的用于用途的化合物，其中所述线粒体功能障碍或与线粒体功能障碍相关的疾病归因于复合物I功能障碍并选自利氏综合征、莱伯氏遗传性视神经病变(LHON)、MELAS(线粒体脑肌病，乳酸性酸中毒和卒中样发作)和MERRF(破碎红纤维肌阵挛性癫痫)。

19.一种含有如根据实施方式1至10中任一项定义的式(I)的化合物和一种或多种药学上或化妆上可接受的赋形剂的组合物。

20.一种治疗遭受如实施方式16至18中任一项中定义的线粒体功能障碍的疾病或者与线粒体功能障碍相关的疾病的受试者的方法，所述方法包括向所述受试者给予有效剂量的如实施方式19中定义的组合物。

21.根据实施方式20所述的方法，其中所述组合物通过肠胃外，口服，局部(包括口腔，舌下或经皮)，经医疗器材(例如，移植片固定模)，通过吸入或经由注射(皮下或肌肉内)进行给予。

22.根据实施方式20至21中任一项所述的方法，其中根据需要，所述组合物作为单剂量给予，或在一段时间内作为多剂量给予，如例如每天一次，每天两次或每天3至5次。

23.根据实施方式1至10中任一项所述的化合物，用于治疗或预防乳酸性酸中毒的用途。

24.根据实施方式1-10中任一项所述的化合物，用于治疗或预防选自乳酸性酸中毒和与复合物I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用的药物诱导副作用的用途。

25.根据实施方式1-10中任一项所述的化合物，用于治疗或预防选自乳酸性酸中毒和与复合物I上游的有氧代谢中与缺乏、抑制或功能障碍相关的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I的供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和影响葡萄糖水平或其它复合物I-相关的底物的药物的影响)的药物诱导副作用的用途。

26.一种药物物质和根据实施方式1-10中任一项所述的化合物的组合，用于治疗和/或预防选自以下的药物诱导副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺乏、抑制或功能障碍的副作用以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中缺陷、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制NADH向复合物I的所述供给的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和影响葡萄糖水平或其它复合物-I-相关的底物的药物的作用)，其中

i)所述药物物质适用于治疗所述药物物质对症的疾病和

ii)所述琥珀酸药物前体适用于预防或缓解通过所述药物物质诱导或可诱导的所述副作用，其中所述副作用选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用。

27.一种包含药物物质和根据实施方式1至10中任一项所述的化合物的组合物，其中所述药物物质具有选自以下的潜在药物诱导副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中的缺乏、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它复合物-I-相关的底物的水平的药物的作用)。

28.一种试剂盒，包含

i)含有药物物质的第一容器，所述药物物质具有选自以下的潜在药物诱导副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中的缺乏、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物水平的药物的作用)以及

ii)含有根据实施方式1至10中任一项所述的化合物的第二容器，所述化合物具有预防或缓解通过所述药物物质诱导或可诱导的所述副作用的潜力，其中所述副作用选自以下各项：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中的缺乏、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制NADH向复合物I的所述供给的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物的水平的药物的作用)。

29.一种用于治疗遭受选自以下各项的药物诱导副作用的受试者的方法：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中的缺乏、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物水平的药物的作用)，所述方法包括向所述受试者给予有效剂量的根据实施方式1至10中任一项所述的化合物。

30.一种用于在受试者中预防或缓解选自以下各项的药物诱导的副作用的方法：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中的缺乏、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物水平的药物的作用)，所述受试者遭受利用药物物质治疗的疾病，所述药物物质会潜在地诱导选自自以下各项的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢，如在克雷布斯循环的脱氢酶，丙酮酸脱氢酶和脂肪酸代谢中的缺乏、抑制或功能障碍副作用的副作用，所述方法包括向所述受试者给予有效剂量的根据实施方式1至10中任一项所述的化合物。

31.根据实施方式29至30中任一项所述的方法，其中所述药物物质是抗糖尿病物质。

32.根据实施方式29至31中任一项所述的方法，其中所述抗糖尿病物质是二甲双胍。

33.根据实施方式1-10中任一项所述的化合物，用于治疗绝对或相对的细胞能量缺乏的用途。

Claims

1.一种根据本发明由式(I)表示的化合物或其药学上可接受的盐

其中A和B之间的虚线键表示可选的键使得形成闭环结构，并且其中

Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，

A选自-SR、-OR和NHR，并且R是

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的，并且选自以下式(IV-VIII)

R₁和R₃独立地是不同的或相同的，并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基，

X选自O、NH、NR₆、S，

p是整数并为1或2

R₆选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基，或式(II)或式(VIII)

X₅选自-H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、-C(＝O)XR₆、CONR₁R₃，或者是式

X₇选自R₁、-NR₁R₃，

R₉选自H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈

R₁₀选自O酰基、NH烷基、NH酰基或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈

X₆选自O、NR₈、NR₆R₈，其中R₆和R₈独立地是不同的或相同的并且选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基，或式(II)，或式(VIII)，

R₁₁和R₁₂独立地是不同的或相同的，并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X酰基，其中X是O、NR₆或S，

R_c和R_d独立地是不同的或相同的，并且选自CH₂X烷基，CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是不同的或相同的，并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基；

在R13和R14，或者R13和R15上的取代基可以桥接以形成环系统，

R_f、R_g和R_h独立地是不同的或相同的，并且选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉，

烷基选自Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基，

酰基选自甲酰基、乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基、叔丁酰基、戊酰基、苯甲酰基，

酰基和/或烷基可以可选地取代，以及

当A和B之间的所述虚线键存在时，根据式(I)的所述化合物是

其中X₄选自–COOH、-C(＝O)XR₆、

条件是所述化合物不是

或

2.根据权利要求1所述的具有式(IA)的化合物或其药学上可接受的盐，

其中其，其中

Z是-CH₂-CH₂-，

A选自-SR、-OR和NHR，并且R是

B选自-O-R’，-NHR”，-SR”’或-OH；并且

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的，并且选自以下式的一个或：

R₁和R₃独立地是不同的或相同的，并且选自H、Me、Et、丙基、O-Me、O-Et、O-丙基，

X选自O、NH、S，

p是整数并且为1，

R₆选自H、Me、Et，

X₅选自-H、Me、Et、-COOH、-C(＝O)XR₆、CONR₁R₃

X₇选自R₁、-NR₁R₃，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是不同的或相同的，并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基，其中烷基和酰基如本文前面所限定的。

3.根据权利要求1或2所述的具有式(IA)的化合物或其药学上可接受的盐，

其中

Z是-CH₂-CH₂-，

A选自-SR、-OR和NHR，并且R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；和

R’、R”和R”’独立地是不同的或相同的，并且选自以下式的一个：

X选自O、NH、S，

p是整数并且为1，

R₆选自H、Me、Et，

X₅选自-H、Me、Et、-COOH、-C(＝O)OR₆、CONR₁R₃，

X₇选自R₁、-NR₁R₃，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是不同的或相同的，并且选自H、Me、Et、-COOH。

4.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-并且A是-SR。

5.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是-SR，并且B是OH或SR”’。

6.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是-SR，B是OH或SR”’，其中R”’是

7.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，并且A是SR及B是OH。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是SR，B是OH或SR”’，其中R”’是

9.根据权利要求1-3中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，A是NR，B是OH并且R是

且X是S。

10.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中R和/或R”’是

并且p＝1且X₅是-H，使得式(VII)是

11.根据权利要求1-9中任一项所述的化合物，其中R和/或R”’是

并且p＝1且X₅是COXR₆，使得式(VII)是

12.根据权利要求1-9中任一项所述的化合物，其中R和/或R”’是

并且p＝1且X₅是CONR₁R₃，使得式(VII)是

13.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中所述化合物选自：

14.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于医疗用途。

15.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于化妆品用途。

16.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于以下各项的用途：治疗或预防代谢性疾病，或者治疗线粒体功能障碍的疾病或与线粒体功能障碍相关的疾病，治疗或抑制线粒体异常，刺激线粒体能量生产，治疗癌症及后续缺氧、缺血、中风、心肌梗死、急性心绞痛、急性肾损伤、冠状动脉闭塞和心房颤动，或者避免或抵消再灌注损伤。

17.根据权利要求14所述的根据用于用途的化合物，其中所述医疗用途是预防或治疗药物诱导的线粒体副作用。

18.根据权利要求17所述的用于用途的化合物，其中药物诱导的线粒体副作用预防或涉及与复合物I的药物相互作用，如，例如二甲双胍-复合物I相互作用。

19.根据权利要求16所述的化合物，其中线粒体功能障碍的疾病或与线粒体功能障碍相关的疾病涉及，例如线粒体缺乏，如复合物I、II、III或IV缺乏，或者酶缺乏，如，例如丙酮酸脱氢酶缺乏症。

20.根据权利要求16-19中任一项所述的用于用途的化合物，其中线粒体功能障碍的疾病或者与线粒体功能障碍相关的疾病选自以下各项：阿尔佩斯病(进行性婴儿灰质营养不良、肌萎缩性脊髓侧索硬化(ALS)，自闭症，巴特综合征(小儿致死心肌病)，β-氧化缺陷，生物能量代谢缺乏症，肉毒碱-酰基-肉毒碱缺乏症，肉毒碱缺乏症，肌酸缺乏综合征(脑肌酸缺乏综合征(CCDS)包括：胍乙酸甲基转移酶缺乏症(GAMT缺乏症)、L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶缺乏症(AGAT缺乏症)和SLC6A8-相关的肌酸转运体缺乏症(SLC6A8缺乏症)，辅酶Q10缺乏复合物I缺乏症(NADH脱氢酶(NADH-CoQ还原酶缺乏症)，复合物II缺乏症(琥珀酸脱氢酶缺乏症)，复合物III缺乏症(泛醌-细胞色素c氧化还原酶缺乏症)，复合物IV缺乏症/COX缺乏症(由呼吸链的复合物IV缺乏所致的细胞色素c氧化酶缺乏)，复合物V缺乏症(ATP合酶缺乏)，COX缺乏，CPEO(慢性进行性眼外肌麻痹综合征)，CPT I缺乏症，CPT II缺乏症，弗里德希共济失调(FRDA或FA)，戊二酸尿症II型，KSS(卡恩斯-塞尔综合征)，乳酸性酸中毒，LCAD(长链酰基-CoA脱氢酶缺乏症)，LCHAD，利氏病或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)，LHON(莱伯氏遗传性视神经病变)，拉夫特病，MCAD(中链酰基-CoA脱氢酶缺乏)，MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)，MERRF(肌阵挛性癫痫和破碎红纤维病)，MIRAS(线粒体隐性遗传共济失调综合征)，线粒体细胞病，线粒体DNA耗竭，线粒体脑病，包括：脑肌病和脑脊髓病，线粒体肌病，MNGIE(肌神经胃肠紊乱与脑病，NARP(神经病变、共济失调和色素性视网膜炎)，与帕金森、阿尔兹海默或亨廷顿氏病相关的神经退行性疾病，皮尔森综合征，丙酮酸羧化酶缺乏症，丙酮酸脱氢酶缺乏症，POLG突变，呼吸链缺陷，SCAD(短链酰基-CoA脱氢酶缺乏)，SCHAD，VLCAD(极长链酰基-CoA脱氢酶缺陷症)。

21.根据权利要求20所述的用于用途的化合物，其中线粒体功能障碍或与线粒体功能障碍相关的疾病归因于复合物I功能障碍，并且选自利氏综合征、莱伯氏遗传性视神经病变(LHON)、MELAS(线粒体脑肌病、乳酸性酸中毒，和卒中样发作)和MERRF(破碎红纤维肌阵挛性癫痫)。

22.一种包含根据权利要求1-13中任一项限定的式(I)的化合物以及一种或多种药学上或化妆上可接受的赋形剂的组合物。

23.一种治疗遭受根据权利要求19-21中任一项中限定的线粒体功能障碍的疾病或者与线粒体功能障碍相关的疾病的受试者的方法，所述方法包括向所述受试者给予有效量的根据权利要求22所限定的组合物。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述组合物经肠胃外，口服，局部(包括口腔，舌下或经皮)，经医疗器材(例如，移植片固定模)，通过吸入，或者经由注射(皮下或肌肉内)进行给予。

25.根据权利要求23-24中任一项所述的方法，其中根据需要，所述组合物作为单剂量给予，或者在一段时间内作为多剂量给予，如，例如每天一次，每天两次或每天3-5次。

26.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗或预防乳酸性酸中毒的用途。

27.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗或预防选自乳酸性酸中毒和与复合物I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用的药物诱导的副作用的用途。

28.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗或预防选自以下的药物诱导的副作用的用途：乳酸性酸中毒和与复合物I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和影响葡萄糖水平或其它复合物I-相关的底物的药物的作用)。

29.一种药物物质和根据权利要求1-13中任一项所述的化合物的组合，用于治疗和/或预防选自以下的药物诱导的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用，以及iii)与复合物I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和影响葡萄糖水平或其它复合物-I-相关的底物的药物的作用)，其中

i)所述药物物质用于治疗所述药物物质对症的疾病，和

ii)琥珀酸药物前体用于预防或缓解通过所述药物物质诱导或可诱导的所述副作用，其中所述副作用选自乳酸性酸中毒和涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用。

30.一种包含药物物质和根据权利要求1-13中任一项所述的化合物的组合物，其中所述药物物质具有选自以下的潜在的药物诱导的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用，以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它复合物-I-相关的底物的水平的药物的作用)。

31.一种试剂盒，包含

i)含有药物物质的第一容器，所述药物物质具有选自以下的潜在的药物诱导的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)和涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用，以及iii)涉及复合物I上游的有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物水平的药物的作用)，以及

ii)含有根据权利要求1-13中任一项所述的化合物的第二容器，所述化合物具有预防或缓解通过所述药物物质诱导或可诱导的所述副作用的潜力，其中所述副作用选自以下各项：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用，以及iii)涉及复合物I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物的水平的药物的作用)。

32.一种用于治疗遭受选自以下各项的药物诱导的副作用的受试者的方法：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用，以及iii)涉及复合物I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物的水平的药物的作用，所述方法包括向所述受试者给予有效剂量的根据权利要求1-13中任一项所述的化合物。

33.一种用于在受试者中预防或缓解选自以下各项的药物诱导的副作用的方法：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用，以及iii)涉及复合物I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍的副作用(复合物I的间接抑制，这将涵盖任何限制向复合物I供给NADH的药物作用，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至影响葡萄糖或其它底物的水平的药物的作用)，所述受试者遭受利用药物物质治疗的疾病，所述药物物质潜在地诱导选自以下各项的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)涉及复合物I缺陷、抑制或功能障碍的副作用，以及iii)涉及在复合物I上游的有氧代谢，如克雷布斯循环的脱氢酶，丙酮酸脱氢酶和脂肪酸代谢中的缺陷、抑制或功能障碍的副作用，所述方法包括向所述受试者给予有效量的根据权利要求1-13中任一项所述的化合物。

34.根据权利要求32-33中任一项所述的方法，其中所述药物物质是抗糖尿病物质。

35.根据权利要求32-34中任一项所述的方法，其中所述药物物质是抗糖尿病物质，其是二甲双胍。

36.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗绝对或相对的细胞能量缺乏的用途。