Войти
Антагонисты нейрокинина 1 (NK 1) (-питанты) представляют собой новый класс лекарств, обладающих уникальными антидепрессивными, анксиолитическими и противорвотными свойствами. Антагонисты NK-1 повышают эффективность антагонистов 5-HT3 для предотвращения тошноты и рвоты. Открытие антагонистов рецептора нейрокинина 1 (NK1 ) стало поворотным моментом в предотвращении тошноты и рвоты, связанных с раком химиотерапия.
Примером препарата этого класса является апрепитант. рвота, вызванная химиотерапией, по-видимому, состоит из острой и отсроченной фаз. До сих пор острая фаза рвоты реагировала на 5-HT 3 антагонисты, тогда как отсроченную фазу по-прежнему трудно контролировать. Открытие и разработка антагонистов рецептора NK 1 вызвали противорвотный эффект как в острой, так и особенно в отсроченной фазе рвоты. Казопитант, нетупитант и ролапитант - некоторые новички в этой группе. Ролапитант имеет значительно более длительный период полувыведения - 160 часов и был одобрен FDA США в 2015 году.
Первым зарегистрированным клиническим применением антагонистов рецепторов NK 1 было лечение связанной с рвотой с раком химиотерапия.
В 1931 году фон Эйлер и Гаддум открыли вещество P (SP) в головном мозге и кишечнике лошади. Вещество проявляло сильное сосудорасширяющее действие и сократительную активность на кишечник кролика. Были приложены огромные усилия для очистки этого вещества от различных тканей млекопитающих, но 30 лет исследований не увенчались успехом. Пептиды не млекопитающих, которые вызывают такие же сосудорасширяющие и сократительные эффекты, что и SP, были обнаружены Erspamer в начале 1960-х годов. Эти пептиды имели общую С-концевую последовательность и были сгруппированы вместе как тахикинины. В 1971 г. Чангу удалось очистить SP из кишечника лошади и идентифицировать его аминокислотную последовательность; Затем SP был классифицирован как тахикинин млекопитающих. Позже выяснилось, что SP был нейропептидом, который был распространен в центральной и периферической нервной системе. В середине 1980-х годов были обнаружены дополнительные тахикинины нейрокинин A (NKA) и нейрокинин B (NKB) млекопитающих. Это привело к дальнейшим исследованиям, результатом которых стало выделение генов, кодирующих тахикинины млекопитающих, и, в конечном итоге, открытие трех различных рецепторов тахикининов. В 1984 году было принято решение, что рецепторы тахикинина следует называть рецептором тахикинина NK 1, рецептором тахикинина NK 2 и рецептором тахикинина NK 3.
Биологические Исследование, которое выявило многие функции тахикининов, вызвало интерес к разработке антагонистов рецепторов нейрокинина . В 1980-х годах несколько антагонистов пептида, полученных из SP, были первыми антагонистами рецептора NK 1. Однако эти соединения, как и большинство пептидных соединений, имели проблемы с селективностью, эффективностью, растворимостью и биодоступностью. По этой причине фармацевтические компании сосредоточились на разработке непептидных антагонистов рецепторов NK 1, и в 1991 году три разные компании показали свои первые результаты. С тех пор непептидные антагонисты рецептора NK 1 были тщательно исследованы, и появилось много патентов. Предлагая эту концепцию в начале 1990-х годов, в 1998 году Kramer и др. Представили клинические данные об эффективности и безопасности MK-869 (апрепитанта) у пациентов с большим депрессивным расстройством. В 2003 г. первый антагонист рецептора NK 1, апрепитант (Emend), получил маркетинговое одобрение от США. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA).
Тахикинины представляют собой семейство нейропептидов, которые имеют одинаковые гидрофобные С-концевой участок с аминокислотной последовательностью Phe -X- Gly - Leu - Met -NH 2, где X представляет собой гидрофобный остаток, который является либо ароматическим, либо бета-разветвленным алифатическим. Область N-конца варьируется у разных тахикининов. Термин тахикинин происходит от быстрого начала действия, вызванного пептидами в гладких мышцах. SP - наиболее изученный и эффективный представитель семейства тахикининов. Это ундекапептид с аминокислотной последовательностью Arg - Pro - Lys - Pro - Gln - Gln - Phe - Phe - Gly - Leu - Met -NH 2. SP связывается со всеми тремя рецепторами тахикинина, но наиболее сильно он связывается с рецептором NK 1.
Рецептор тахикинина NK 1, часто называемый NK 1 рецептор является членом семейства 1 (родопсин -подобных) рецепторов, связанных с G-белком, и связывается с Gαqбелком. Рецептор NK 1 состоит из 407 аминокислотных остатков и имеет молекулярную массу , равную 58000. Рецептор NK 1, как и другие рецепторы тахикинина, состоит из семи гидрофобных трансмембранных (TM) доменов с тремя внеклеточными и тремя внутриклеточными петель, амино-конец и цитоплазматический карбокси-конец. Петли имеют функциональные сайты, включая две аминокислоты цистеина для дисульфидного мостика, Asp - Arg - Tyr, который отвечает за ассоциацию с аррестином и Lys / Arg - Lys / Arg -XX - Lys / Arg, который взаимодействует с G-белками.
Рис. 3. Разработка MK-869 / апрепитанта 
Рис. 1. CP-96345 
Рис. 2. CP-99994 В 1991 г. три разные группы исследовали различные антагонисты рецептора NK 1 путем скрининга химических коллекций. Eastman Kodak и Sterling Winthrop обнаружили серию стероидных антагонистов рецепторов тахикинина NK 1, которые давали некоторые соединения, но не обладали достаточным сродством к NK 1 рецептора, несмотря на проведенные исследования зависимости структура-активность (SAR). Эта серия оказалась очень токсичной. Несмотря на то, что многие производные стероидных соединений были синтезированы, биологическая активность не была улучшена.
Rhône-Poulenc обнаружил соединение RP-67580, которое имеет высокий сродство к рецептору NK 1 у крыс и мышей, но не у людей. Исследования SAR, которые были выполнены с целью улучшения селективности в отношении рецептора NK 1 человека, привели к разработке соединения, названного RPR-100893. Это соединение показало хорошую активность in vivo и на моделях боли и было разработано до фазы II для лечения мигрени, но затем было прекращено, как и в случае с другими антагонистами рецептора NK 1, которые были протестированы для тех же
Третья компания, Pfizer, обнаружила структуру бензиламино хинуклидина, которая получила название CP-96345 (рисунок 1). CP-96345 имеет довольно простую структуру, состоящую из жесткого хинуклидинового каркаса, содержащего основной атом азота, бензгидрильную составляющую и о-метоксибензиламиновую группу. Это соединение показало высокое сродство к рецептору NK 1, но оно также взаимодействовало с сайтами связывания Са. Считалось, что сильно основной азот хинуклидина в соединении ответственен за это связывание с Са, которое вызывает ряд системных эффектов, не связанных с блокированием рецептора NK 1. По этой причине, а также для упрощения структуры было выполнено алкилирование по этому сайту для получения аналогов.
Соединение CP-99994 было синтезировано путем замены кольца хинуклидина на кольцо пиперидина и бензгидрильный фрагмент на бензильная группа (фиг.2). CP-99994 имел высокое сродство к рецептору NK 1 человека, и он начал большое количество исследований структура-активность, каждое из которых было направлено на определение структурных требований для высокоаффинного взаимодействия с NK 1 рецептора, а также для того, чтобы сделать молекулу еще проще и улучшить ее химико-физические и фармакологические свойства. CP-99994 уменьшил зубную боль у людей и вошел во II фазу клинических испытаний; они были прекращены из-за плохой биодоступности. Компания Pfizer исследовала несколько других родственных антагонистов рецептора NK 1. CJ-11974, также называемый эзлопитантом, был близким аналогом CP-96345, который имел изопропильную группу в метоксибензильном кольце. Он был разработан до фазы II клинических испытаний для лечения рвоты, вызванной химиотерапией, прежде чем разработка была прекращена. CP-122721 был аналогом CP-99994, который имел трифторметоксигруппу в о-метоксибензильном кольце. Он вошел в фазу II испытаний для лечения депрессии, рвоты и воспалительных заболеваний, но о дальнейших разработках не сообщалось.
В 1993 году Merck начал проводить SAR-исследования антагонистов рецептора NK 1 на основе как CP-96345, так и CP-99994. L-733,060 представляет собой одно из соединений, разработанных на основе CP-99994. Он содержит 3,5-бистрифторметил бензиловый эфир пиперидин вместо 2-метокси бензиламина фрагмента соединения CP-99994. Для улучшения пероральной биодоступности азот пиперидина был функционализирован, чтобы уменьшить его основную природу. Группа, которая дала наилучшие эффекты на основность, была 3-оксо-1,2,4-триазол-5-ильной группой, и она дала такие соединения, как L-741671 и L-742694. Было обнаружено, что ядро морфолина, которое было введено в L-742694, усиливает аффинность связывания NK 1. Это ядро сохранилось в дальнейших модификациях. Чтобы предотвратить возможную метаболическую дезактивацию, несколько уточнений, таких как метилирование по C-альфа бензильного кольца и фторирование по фенильному кольцу были введены. Эти изменения привели к образованию соединения MK-869, которое показало высокое сродство к рецептору NK 1 и высокую пероральную активность (фиг. 3). MK-869 также называется апрепитантом, и его изучали при боли, мигрени, рвоте и психических расстройствах. Эти исследования привели к созданию одобренного FDA препарата Emend для лечения тошноты и рвоты, вызванного химиотерапией, который доступен для перорального применения. Водорастворимое фосфорильное пролекарство для внутривенного применения, называемое фосапрепитантом, также доступно и продается как Ivemend. Апрепитант также считается эффективным при лечении депрессии. Он вошел в фазу III испытаний до того, как разработка по этому показанию была прекращена.
Рис. 4. GR-205171 
Рис. 5. LY-303870 / ланэпитант 
Рис. 6. TAK- 637 Многие соединения были описаны различными фармацевтическими компаниями, помимо соединений, которые привели к открытию апрепитанта. GR-205171 (рис. 4) был разработан Glaxo и основан на CP-99994. GR-205171 имеет тетразольное кольцо в положении 4 бензильного кольца CP-99994, которое предназначено для увеличения пероральной биодоступности и улучшения фармакокинетических свойств. Он был разработан до фазы II клинических испытаний для лечения послеоперационной тошноты и рвоты, мигрени и укачивания. Он показал хорошие результаты при рвоте, но разработка была прекращена.
LY-303870, или ланэпитант (фиг.5), представляет собой N-ацетилированный восстановленный амид L-триптофан, открытый Эли Лилли. Он прошел фазу IIa клинических испытаний для лечения боли при остеоартрите, но не показал значительных эффектов. Eli Lilly провела некоторые исследования его структуры и разработала некоторые соединения, которые не вошли в клинические испытания.
Исходя из общей гипотезы о сайте связывания пептидных G-белковых рецепторов, Такеда обнаружил ряд N-бензилкарбоксиамидов в 1995 году. Одно из этих соединений, TAK-637 (рис. 6), прошло II фазу клинических испытаний при недержании мочи, депрессии и синдроме раздраженного кишечника, но разработка была прекращена. Есть еще другие соединения, которые исследовались в прошлом и даже прошли клинические испытания, и исследования продолжаются, несмотря на отсутствие успеха в клинических испытаниях.
Существует более одного связывания лиганда домена рецептора NK 1 для непептидных антагонистов, и эти связывающие домены можно найти в различных местах. Основной сайт связывания лиганда находится в гидрофобном ядре между петлями и внешними сегментами трансмембранных доменов 3-7 (TM3-TM7). В связывании участвуют несколько остатков, таких как Gln 165 (TM4), His 197 (TM5), His265 (TM6) и Tyr 287 (TM7). многих непептидных антагонистов рецепторов NK 1. Было заявлено, что замена His197 на Ala снижает аффинность связывания СР-96345 с рецептором NK 1. His197 взаимодействует с фрагментом бензгидрила CP-96345. Эксперименты показали, что замена Val 116 (TM3) и Ile 290 (TM7) снижает аффинность связывания CP-96345. Данные указывают на то, что эти остатки, вероятно, не взаимодействуют с антагонистами, а скорее косвенно влияют на общую конформацию сайта связывания антагониста. Остаток Gln 165 (TM4) также оказался значимым для связывания нескольких непептидных антагонистов, возможно, посредством образования водородной связи. Phe 268 и Tyr 287 были предложены в качестве возможных точек контакта для связывающих доменов как агонистов, так и антагонистов.
Значимость His265 была подтверждена в связывании антагонистов с NK 1 рецептор. His265 благоприятно взаимодействует с 3,5-бис-трифторметилфенильной группой (группа TFMP) аналога CP-96345. Тем не менее, было продемонстрировано, что Ala-замена His265 не влияет на аффинность связывания CP-96345.
Некоторые другие остатки, которые, как считается, участвуют в связывании непептидных антагонистов с NK 1 рецептором являются Ser 169, Glu 193, Lys 194, Phe 264, Phe 267, Pro 271 и Tyr 272. Каждый структурный класс непептидных антагонистов рецептора NK 1, по-видимому, взаимодействует со специфическим набором остатков в общем связывающем кармане.
Существует по крайней мере три основных элемента, которые важны для взаимодействия лиганда с рецептором NK 1. Во-первых, взаимодействие ионно-парного сайта с азотом-мостиком; во-вторых, взаимодействие дополнительного сайта связывания с бензгидрильной группой; и, в-третьих, специфическое взаимодействие сайта с боковой цепью (2-метоксибензил) амино. Исследования показали, что соединения с кольцом пиперидина обладают селективностью в отношении рецептора NK 1 по сравнению с NK 2, NK 3, опиоидом и 5- HT рецепторы. Путем добавления N-гетероарил-2-фенил-3- (бензилокси) группы к пиперидину получают селективный антагонист рецептора NK 1. Исследования также показали, что двугранный угол между группами на C-2 и C-3 в CP-99994 является критическим для активности антагонистов рецептора NK 1. Считается, что основной азот-мостик взаимодействует с рецептором NK 1, опосредуя его распознавание через сайт ионной пары. Было обнаружено, что основные атомы азота в пиридо [3,4-b] пиридине действительно имеют якорную функцию в фосфолипидном компоненте клеточной мембраны.
При разработке MK-869 было обнаружено это что 3,5-дизамещение бензильного кольца в эфирном ряду давало большую эффективность, чем 2-метокси замещение в более ранних бензиламинных структурах. Также было обнаружено, что группа TFMP оказалась особенно важной и считается, что она увеличивает активность in vivo и улучшает метаболизм. Другие группы, такие как орто-метоксифенильная группа, могут быть важны в определенных случаях, но считается, что они играют большую роль в предварительной организации лиганда посредством внутримолекулярной водородной связи, а не через прямое взаимодействие с остатком сайта связывания. Наличие внутримолекулярного прямого π – π взаимодействия между двумя ароматическими кольцами является общей чертой антагонистов высокоаффинных рецепторов NK 1. Эта особенность считается важной для стабилизации биоактивной конформации. Это взаимодействие может быть усилено с помощью конформационно-ограниченной системы, такой как восьмичленное кольцо, введенное в нафтиридиновое кольцо.
Рис. 7. T-2328 Вызванная химиотерапией рвота является серьезной проблемой при лечении рака. С этой целью изучается новое соединение, Т-2328 (фигура 7), непептидный антагонист семейства тахикининов NK 1. Т-2328 вводится внутривенно и лечит как острую, так и отсроченную рвоту. Предлагается оказывать свое противорвотное действие посредством воздействия на рецепторы NK 1 мозга. Т-2328 очень мощный; константа ингибирования имеет субнаномолярный диапазон и в 16 раз ниже, чем у апрепитанта. Ингибирование является высокоселективным в отношении рецепторов NK 1.
Рецепторы NK2 и NK3 также являются мишенями для новых классов лекарств, а также демонстрируют выраженные антидепрессивные и анксиолитические эффекты. Исследования показали, что константа ингибирования (Ki) для рецепторов NK 2 была в>10000 раз выше, а для рецепторов NK 3>в 1000 раз выше, чем для НК 1 рецепторы. Аффинность также была намного ниже для рецепторов NK 2 и NK 3. С момента открытия тахикининов было показано, что они обладают биологической активностью в ряде патологических и физиологических систем. Тем не менее, терапевтический потенциал антагонистов тахикинина до конца не изучен.
