作用于SGLT的治疗2型糖尿病的药物Discovery-of-Tofogliflozin

DiscoveryofTofogliflozin,aNovelC‑ArylglucosidewithanO‑SpiroketalRingSystem,asaHighlySelectiveSodium

GlucoseCotransporter2(SGLT2)Inhibitor

fortheTreatmentofType2DiabetesOhtake,Y.;Sato,T.;Kobayashi,T.,etal.J.Med.Chem.2012,55,7828−7840杨欢欢2012.11.24目录一、研究背景

1、糖尿病的一些概述

2、钠-葡萄糖协同转运蛋白（SGLTs）

3、SGLT2抑制剂二、tofogliflozin的发现

1、体外细胞实验2、体内动物实验3、体内药动学实验三、结论一、研究背景糖尿病是一种慢性代谢性疾病，是影响人类生活的重大疾病之一。糖尿病主要分两类：

Ⅰ型糖尿病——胰岛β-细胞不能产生足够的胰岛素

（胰岛素绝对缺乏）Ⅱ型糖尿病——胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗（胰岛素相对缺乏）糖尿病患者中约有90%属于Ⅱ型糖尿病。1、糖尿病的一些概述糖尿病患者的主要表现为高血糖。持续的高血糖会导致许多并发症，如视网膜、肾脏、神经系统及微血管并发症等。目前，治疗Ⅱ型糖尿病的药物根据其作用机制主要分为三类：胰岛素分泌促进剂、胰岛素增敏剂和α-葡萄糖苷酶抑制剂。但是它们常具有不同程度的副作用，如低血糖、体重增加、心血管副作用等。因此，Ⅱ型糖尿病的药物治疗仍然是一个世界性难题,寻找和开发具有新型作用机制、毒副作用小的治疗药物,已成为学术界和工业界共同关注和期待解决的热点问题。2、钠-葡萄糖协同转运蛋白（SGLTs）肾脏中参与葡萄糖重吸收的两大类转运蛋白：钠-葡萄糖协同转运蛋白（SGLTs）和易化扩散的葡萄糖转运蛋白（GLUT）。

SGLT主要分布于肾小管上皮细胞管腔侧，小管液中葡萄糖通过SGLT主动运输进入细胞后，又能被上皮细胞基底膜侧的GLUT通过易化扩散至周围毛细血管网中，从而完成肾小管对葡萄糖的重吸收。SGLT1SGLT2组织分布小肠、肾脏、心和气管肾脏转移物质葡萄糖和半乳糖葡萄糖转运葡萄糖能力低高与葡萄糖亲和力高低作用膳食葡萄糖吸收肾葡萄糖重吸收肾葡萄糖重吸收SGLT1与SGLT2的比较：在SGLT家族中，SGLT1和SGLT2均在肾脏中表达，

SGLT2在葡萄糖的重吸收中占90%，起主要作用。研究表明，当SGLT1发生基因变异时，会产生严重的葡萄糖-半乳糖吸收障碍，进而产生严重的、甚至致命的腹泻。因此，若抑制SGLT1将会导致胃肠反应或其他副作用。而SGLT2是一类低亲和力、高容量性的转运体系，特定表达于肾小管S1段,是肾葡萄糖重吸收中的重要转运体，其功能异常可导致动物出现尿糖。因此,选择性的SGLT2抑制剂有望成为一类具有新型作用机制的抗糖尿病药物。人体血液中的葡萄糖可以自由地经肾小球滤过90%的葡萄糖在肾小管S1段经SGLT2重吸收10%的葡萄糖在肾小管S3段经SGLT1重吸收SGLT2抑制剂通过特异地抑制SGLT2的活性，阻止肾脏中葡萄糖的重吸收，使葡萄糖无法从尿液进入血液，而降低血糖。3、SGLT2抑制剂SGLT2抑制剂的优点：a.引起低血糖的风险比较低；b.部分SGLT2抑制剂能增加钠的排泄而降低血压；c.不刺激胰岛素的分泌，可以改善胰岛素的敏感性，保护胰岛β细胞；d.不会引起体重增加，还可能减轻体重。SGLT2抑制剂的副作用：增加尿量，增加生殖器霉菌感染以及泌尿道感染机会。O-芳基糖苷类C-芳基糖苷类C-萘基糖苷类（1）O-芳基糖苷类抑制剂Phlorizin（1）是从苹果树的根皮中分离得到的天然产物根皮苷，在动物实验中表现出降低空腹血糖、提高胰岛素敏感性的作用。但根皮苷最终没能大规模的应用，主要原因是：①体内根皮苷的O-糖苷键不稳定，能被乳糖根皮苷

水解酶水解，生物利用度低；②对SGLT1和SGLT2的选择性比较差，不良反应较大，严重时可导致大脑供糖不足和致死性腹泻。但其构效关系已经成为后续研究SGLT2抑制剂的基础。之后药物化学家们以根皮苷结构为基础，相继研发了一批具有选择性的O-芳基糖苷类SGLT抑制剂,如T-1095、sergliflozin（2）和remogliflozin（3）等,这些化合物由于具有较好的体外抑制活性和促进尿糖排出的作用而进入了临床研究,但是由于代谢稳定性和选择性的问题而终止开发。（2）C-芳基糖苷类抑制剂为了提高糖苷的化学稳定性和代谢稳定性,科研人员在O-芳基糖苷类SGLT2抑制剂的研究基础上,进一步设计了C-芳基糖苷类抑制剂。其中化合物dapagliflozin（4）目前已完成III期临床实验，2011年3月美国FDA已经接受了4的新药申请，如果进展顺利的话，将成为首个上市的SGLT2抑制剂类抗糖尿病药。Canagliflozin（5）正处于III期临床试验，在几个Ⅱ期临床研究中与对照组和其他抗糖尿病药物相比，均表现出良好的疗效和耐受性。二、tofogliflozin的发现1,2a,3,4,5and6inFigure13D药效团模型一个糖环两个芳香基团两个距离从CSD中找到了三个具有螺缩酮结构的化合物，c其中之一根据叠加模型去掉一些不必要的基团，加上一些必须基团。得到含有O-螺缩酮结构的C-芳香糖苷类化合物，其结构式如下：然后对这些化合物进行药理、药效、药物动力学等研究。1、体外细胞试验21o-r是R1都为乙基而中间苯环上的R2不同16a-n是R2都为H，而末端苯环上的R1不同IC50越小，表示对SGLT2的抑制能力越强,效果越好IC50越大，表示对SGLT1的抑制能力越弱，副作用越小根据体外细胞实验，得知16d、16f和16g对SGLT2均具有较高的抑制性（

IC50<5nM），并且具有较好的选择性（3000倍左右）。但是，已有研究表明16g会表现出较高的时间依赖性抑制。因此，最后选择16d和16f进行进一步的研究。2、动物体内实验对化合物16d和16f以口服给药的方式进行小鼠体内试验。肾葡萄糖排泄量用给药6个小时内的尿葡萄糖浓度与尿肌酐浓度的比值来表示16d与16f在3或10mg/kg的剂量时都有效地增加了肾葡萄糖排泄量分别单次口服16d和16f对肾葡萄糖排泄量的影响给药6个小时内的血糖曲线下面积给药6小时后测定的血糖浓度分别单次口服16d和16f对血糖水平的影响16d和16f都能够剂量依赖的降低血糖水平3、体内药动学实验16d的口服生物利用度明显高于16f证明16d肝代谢的比例较低，因此药物之间相互作用的风险