当以乳清酸盐衍生物给药时降低甲氨蝶呤副作用和毒性的组合物和方法.pdf

本发明的领域涉及已知具有较差口服生物利用度且导致组织毒性的副作用的抗代谢药的化学结构改造，该结构改造通过制备它们的乳清酸盐衍生物而进行。更具体地，本发明涉及甲氨蝶呤和三甲曲沙的乳清酸盐衍生物，发现当前在使用时与各自甲氨蝶呤和三甲曲沙的形式相比，它们的乳清酸盐衍生物提高了口服生物利用度和清除。本发明提供了具有上式的甲氨蝶呤乳清酸盐。

1.  制备抗代谢药的乳清酸盐衍生物的方法，所述方法包括：
将碱溶剂与乳清酸混合，所述碱溶剂选自氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化铝；
混合并干燥所得碱的乳清酸盐的沉淀，和
使形成的碱的乳清酸盐与抗代谢药反应得到抗代谢药的乳清酸盐衍生物。

2.  根据权利要求1的方法，其中所述抗代谢药选自甲氨蝶呤和三甲曲沙。

3.  提高抗代谢药口服生物利用度的方法，该方法通过使用抗代谢药的乳清酸盐衍生物进行，其中所述抗代谢药选自甲氨蝶呤和三甲曲沙。

4.  提高抗代谢药清除的方法，该方法通过使用抗代谢药的乳清酸盐衍生物进行，其中所述抗代谢药选自甲氨蝶呤和三甲曲沙。

5.  具有下式的化合物：

当以乳清酸盐衍生物给药时降低甲氨蝶呤副作用和毒性的组合物和方法
其它申请的交叉参考
本申请为2006年6月7日提交的美国专利申请11/448,703的部分继续申请(Continuation-in-part)，将美国专利申请11/448,703全部引入本文作为参考。
1.发明领域
本发明涉及药物的乳清酸衍生物，且具体涉及将甲氨蝶呤转化为它们的乳清酸盐衍生物以提高生物利用度和药物清除，由此降低在癌症病人和非传染性、非瘤性炎性病症(如类风湿性关节炎、牛皮癣、全身性红斑狼疮和多发性硬化)中的毒性。
2.发明背景
本发明的领域涉及已知具有较差生物利用度，在非癌组织中引起毒性或不良药物反应的副作用的甲氨蝶呤和相关药物的化学结构改造(chemicalrestructuring)，所述结构改造通过制备它们的乳清酸盐衍生物而进行。更具体地，本发明涉及用作特征为快速细胞生长的非恶性病症中抗癌药物的叶酸(folate)拮抗剂、甲氨蝶呤、三甲曲沙和雷替曲塞的衍生物。
在Farber首先描述了在对急性白血病儿童使用叶酸拮抗剂氨蝶呤后的临床缓解的58年中，已经使用甲氨蝶呤治疗了数百万的同时患有恶性病和自身免疫疾病的患者。现在甲氨蝶呤是最广泛使用的缓解疾病的抗风湿性药物(DMARD)，其至少被500,000世界范围患有类风湿性关节炎的患者使用。在现在的组合用药中，与所有生物药物相比，甲氨蝶呤更多地用于患有类风湿性关节炎的患者。其为最经常报导的与其它DMARD组合使用的药物，其中证明了明确的附加治疗作用。口服给药低剂量的甲氨蝶呤已经用于治疗多发性硬化，具有最小的毒性。然而，当口服给药时，由于较差的口服生物利用度，甲氨蝶呤的血清水平不足。对于严重器官相关毒性的担心已经导致对于监测肝毒性的标准的发展，这使得医师不敢并限制了其早期使用。而且，甲氨蝶呤相关的肺疾病是最常见的与干咳相关的亚急性综合症，通常伴有呼吸困难和发热，对于该问题的认识已经导致在许多接受药物的患者中早期重视并避免永久性肺后遗症。在20世纪80年代以前许多胃肠道、骨髓和其它毒性大大限制了甲氨蝶呤的使用，该问题可以通过使用叶酸补充剂来避免，对于该事实的认识也已经给予临床医师和病人在使用该有效的抗代谢药时的安全性措施。
然而，对于与使用甲氨蝶呤相关的问题和复杂性的总体研究还比较少。许多医师对病人使用叶酸，而另一些医师使用甲氨蝶呤与多种其它药物，所述病人可能由于药物相互作用具有高风险的不良作用。与最大周剂量、用于老年人、监测血液测试、和什么时候“放弃”、和加入其它药物与甲氨蝶呤一起用药相关的想法和给药方式通常没有特别严格的科学支持。
食品和药物管理局在1960年批准低剂量的甲氨蝶呤用于治疗牛皮癣，且在1988年批准治疗类风湿性关节炎。现在，甲氨蝶呤在世界范围被风湿病学家给药，且已经证明是非常有效的、快速起效的、二线(second-line)抗风湿药，具有最好的功效-毒性比。然而，停止甲氨蝶呤的主要原因不是无效而是毒性。由于其明确的和长期持续的功效，现在进行了许多努力以研究对策来降低或预防其毒性。在大约30％的类风湿性关节炎患者中，毒性导致停止甲氨蝶呤治疗。因此，本发明提供了2种减小甲氨蝶呤毒性的方案：1)通过提高甲氨蝶呤的生物利用度且由此降低甲氨蝶呤的有效剂量，和2)通过提高甲氨蝶呤的清除率。
副作用-甲氨蝶呤的副作用十分普遍。严重程度不同，但大多数副作用是轻度的，可逆的，且能够保守治疗。副作用，例如恶心，转氨酶的改变，和口炎(somatitis)经常发生，且是剂量依赖性的；其它，例如肺炎和肝细胞改变不是。然而，对于30％患有类风湿性关节炎的患者，在1年内毒性导致停止甲氨蝶呤治疗。对于毒性仅有一些决定因素是已知的，例如年龄增加和较差的肾功能。另一个重要问题是虽然副作用的风险在头6个月中可能稍高，但对于所有种类的不良作用的风险是永久的，暗示需要长期监测。至少部分甲氨蝶呤副作用似乎直接与其叶酸拮抗作用和其抑制细胞生长作用相关，尤其是在高更新的组织中。甲氨蝶呤的使用剂量为5mg/周至15mg/周，且最大剂量为25-30mg/周。甲氨蝶呤的低生物利用度解释了这些结果。因此，本发明提供了提高甲氨蝶呤生物利用度的方法，该方法为通过将其转化为乳清酸盐形式并由此降低其毒性。
由于甲氨蝶呤在治疗中的作用，许多研究者已经修饰了甲氨蝶呤的结构，试图合成更有效的衍生物。Carey L.Chan提出的美国专利5,698,556，和Masahiko Mihara提出的美国专利5,958,928。甲氨蝶呤通过还原型叶酸(reduced folate)载体(其也运输自然存在的还原型叶酸)进入细胞。甲氨蝶呤外流(efflux)通过与内流(influx)不同的机理进行，且外流是能量依赖性的。已经识别了多药耐药性相关蛋白(Multi-drug resistance-associated proteins)，其运输甲氨蝶呤、叶酸和5-CHO-FH4到细胞外。抑制多药耐药性蛋白导致细胞内甲氨蝶呤的明显聚集。本发明提供了提高甲氨蝶呤外流和清除的方法，该方法通过将其转化为乳清酸盐形式并提高其清除。本发明的基本目的是寻找更有效的和毒性更低的药物。上述参考文献的相关主题具体地并入本文作为参考。
3.发明简述
本发明通过提供甲氨蝶呤或三甲曲沙的乳清酸盐衍生物的组合物克服了现有技术中固有的缺点，与非衍生形式的药物相比，本发明的组合物表现出提高的生物利用度和肾清除。
本发明的领域涉及当前使用的已知副作用为导致组织毒性的药物的化学结构改造，所述结构改造通过制备它们的乳清酸盐衍生物而进行。更具体地，本发明涉及甲氨蝶呤的乳清酸盐衍生物，其用作抗癌药或缓解疾病的抗风湿性药物(disease modifying antirheumatic drug)。
根据本领域的现状，本发明人已经设计了叶酸拮抗剂的乳清酸盐衍生物，例如甲氨蝶呤乳清酸盐和三甲曲沙乳清酸盐，在其中含有的化学有机部分提高了它们的生物利用度和肾清除。
本发明还具体提供了从甲氨蝶呤、乳清酸和氢氧化钠(或任何其它碱，如氢氧化钾、或氢氧化铝)起始制备甲氨蝶呤乳清酸盐和相关衍生物的方法。该方法包括：a)使氢氧化钠与乳清酸反应，提取乳清酸钠，且使提取的乳清酸钠与甲氨蝶呤反应形成甲氨蝶呤钠乳清酸盐(sodium methotrexate orotate)。
本发明的另一个目的是当以甲氨蝶呤乳清酸盐向人和其它哺乳动物给药时，提高甲氨蝶呤的生物利用度。
本发明另一个目的是当甲氨蝶呤以乳清酸盐形式给药时降低多药耐药性。
本发明还能用于当以乳清酸盐给药时降低甲氨蝶呤和三甲曲沙的毒性。
本发明还能用于当以乳清酸盐给药通过提取器官(organs of extraction)时提高甲氨蝶呤或三甲曲沙的首过清除。
本发明还能够用于当以乳清酸盐给药甲氨蝶呤或三甲曲沙时降低药物相互作用和副作用。
本发明的另一个目的是提供组合物，其使用甲氨蝶呤钠乳清酸盐治疗人肿瘤，且特别是原发性或转移性肿瘤，造血细胞增殖疾病(proliferativehematopoietic disorders)和白血病，且通过降低药物在非癌组织(其为对药物毒性易感的靶点)中的水平而降低药物的毒性副作用，与给药甲氨蝶呤相比，药物在非癌组织中的水平降低了10％-100％。
本发明的优选实施方案包括甲氨蝶呤乳清酸盐的组合物，其用于治疗包括类风湿性关节炎、牛皮癣、多发性硬化和其它疾病的炎性疾病。
4.附图简述
图1表明甲氨蝶呤乳清酸盐的结构
图2表明甲氨蝶呤乳清酸盐的合成
图3为表明甲氨蝶呤乳清酸盐的质谱
图4为表明甲氨蝶呤乳清酸盐的NMR
图5表明SC Du-145前列腺肿瘤对于用甲氨蝶呤或甲氨蝶呤乳清酸盐治疗的响应。
5.发明详述
用于治疗癌症病人的药物治疗可能损伤大量的器官和器官系统。其中最经常损伤的是快速细胞更新的组织，如造血系统、胃肠道和泌尿生殖道。一些药物本身是有毒的，但当它们与其它药物组合使用时它们的毒性被加强，组合可能比单个成分的毒性之和更毒。因为需要实现最佳的药物抗肿瘤作用而保持终末器官的毒性在可接受的水平，对于使用毒性药物治疗的患者的评价必须被个体化。
本发明的一个目的是降低药物造成的初始肝损伤的程度和发生，这通过当给予化疗由此降低自由基的释放时，降低药物在肝中的水平，预防药物在肝组织中的聚集和/或确保药物更快地离开肝组织而实现。
在大多数制药公司中，现在许多技术如组合化学、纳米技术、快速类似物合成、自动合成开放液相色谱质谱(automated synthesis open access liquidchromatography mass spectrometry)和高速自动高效液相色谱影响着药物化学，它们的主要作用是缩短合成操作的周期时间。对于构建新发现的先导分子(lead molecule)最困难的性质之一是所需的药物代谢动力学分布，尤其是对于口服给药的化合物。″最有经验的药物化学家更喜欢在本身具有良好药物代谢动力学性质(虽然对于靶受体具有较差的功效)的结构系列中开始，然后提高对于靶点的功效，而不愿意向另一个方向努力″，″Organic Chemistry inDrug Discovery，Drug Discovery″，Science 303：1810-1813(2004)。
使用乳清酸盐形式的甲氨蝶呤提高甲氨蝶呤的口服生物利用度。
本发明大体上涉及增加从胃肠道吸收较差的药物的口服生物利用度，且涉及经口服给药这些药物改善患者治疗的方法。尤其是，本发明涉及较差吸收的甲氨蝶呤或三甲曲沙，且将它们转化为乳清酸盐以增强药物的口服生物利用度。由此，药物的乳清酸盐可以以较低剂量给药以提供较高剂量的功效，同时以较低剂量降低药物的毒性作用。而且，药物的乳清酸盐具有更好的清除，即增加药物没有被首过代谢的部分，由此降低肝毒性的可能。因此，尤其有用的药物乳清酸盐的制剂能够使用较低剂量提供快速作用和持续的作用，且降低由于连续给药产生的药物相互作用和副作用。本发明提供了合成具有可电离中心的水不溶性药物的乳清酸盐的方法，该方法用于提高药物的口服生物利用度和功效。
药物通过口服途径的吸收是制药工业中着重研究的课题，因为良好的生物利用度意味着药物能够通过口达到体循环。口服吸收受药物性质和胃肠道生理的影响，包括药物从剂型中的溶出，药物与水环境和膜的作用方式，通过膜的渗透，和通过首过器官(如肠、肝和肺)的不可逆去除。一些表现出低溶解度的药物呈现了较差的生物利用度或不规则的吸收，不规则的程度受多种因素的影响，如剂量水平、患者的饮食状况和药物的理化性质。
由于大的表面积，药物吸收大多发生在小肠，这是因为绒毛和微绒毛使吸收面积增加。十二指肠和空肠具有最大的表面积，因为与回肠相比这些区域具有最高浓度的绒毛和微绒毛。肠循环是独特的，因为肠是调节物质流到肝的前组织或后组织。肠静脉血构成供给到肝的血液的约75％。因此，对于被肠高清除的药物，肝、肾或肺对于药物代谢的作用将降低。相反，对于被肠较差提取的药物，该物质能够达到下一个器官，肝和肺负责去除。因此，药物进入肠的浓度和肠流量改变药物递送速率，且影响肠内的比例，和经肝首过代谢的清除。
本文中″药物生物利用度″被定义为经时间的药物全身可用的量。本发明通过将药物转化为乳清酸盐增加了药物的药物生物利用度。这可以通过改变药物的亲水和亲脂性使得药物良好地渗透过膜且血液流注速度成为吸收的总体限速步骤而实现，或通过抑制药物在肠道中的生物转化和/或通过抑制肠道中主动反向运输系统(active back transpart system)(其降低药物通过肠道膜进入血流的净运输)而实现。在每种情况中，产生提高的药物生物利用度的组合物为药物的乳清酸盐。由于一些尚不清楚的原因，发现水不溶性药物转化为乳清酸盐提供了提高向有治疗需要的哺乳动物口服给药足量药物的生物利用度的方法，使得乳清酸盐药物的随时间整合的全身浓度(integratedsystemic concentrations over time)大于没有转化为乳清酸盐的药物。
随时间的整合的全身浓度的改变通过曲线下面积(AUC)或C_max表示，这两个参数都是本领域已知的。AUC是曲线下面积的测定，该曲线图示以药物的血清或血浆浓度为纵坐标(Y-轴)，以时间为横坐标(X-轴)。通常，AUC的值表示随时间的药物浓度，单位为质量-时间/体积。当检测药物的乳清酸盐的功效时，给予的活性药物的量和形式在以乳清酸盐作为药物的给药和以药物本身给药中应该相同。
本发明提供了一些方法，其中组合物提供了增加的生物利用度，以AUC检测，药物的乳清酸盐相对于药物给药增加了至少25％。本发明也提供了一些方法，其中组合物提供了增加的生物利用度，以AUC检测，药物的乳清酸盐相对于药物给药增加了至少50％。本发明还提供了一些方法，其中所述组合物提供了增加的生物利用度，以AUC检测，药物的乳清酸盐相对于药物给药增加了至少100％。
本发明提供了组合物，其增加了生物利用度，以Cmax检测，药物的乳清酸盐相对于药物给药增加了至少50％。本发明也提供了组合物，其增加了生物利用度，以Cmax检测，药物的乳清酸盐相对于药物给药增加了至少100％。本发明还提供了所述组合物，其提供了增加的生物利用度，以Cmax检测，药物的乳清酸盐相对于药物给药增加了至少200％。使用标准生化药物检测技术测量全身药物浓度(Simmons等人，Anal Lett.39：2009-2021(1997)。
作为乳清酸盐衍生物使用的药物的特性
本文使用的词语″药物″被定义为用于治疗或预防疾病的化学品。药物包括合成和天然存在的有生物效应的物质，以及认定的药物，例如列于″ThePhysician desk Reference，″第56版，第101-133页(或更新的版本)中的那些。这些参考在此引入作为参考。术语″药物″还包括具有未发现或可用的指示性质的化合物。本发明可以使用包括带电、不带电、亲水、两性离子或疏水种类，以及这些物理特性的任何组合的药物。疏水药物被定义为其非离子化的形式在脂质或脂肪中比在水中溶解度大的药物。优选类型的疏水药物是那些在辛醇中比在水中溶解度大的药物。
来自许多类型化合物的化合物或药物可以转化为乳清酸盐衍生物，并以乳清酸盐衍生物口服给药。化合物或药物可以为例如，但不限于下述种类：N-乙酰苯胺、放线菌素D、阿霉素、氨吖啶、氨基咪唑、氨基喹啉、N-酰苯胺、蒽环类抗生素、抗雌激素(antestrogen)、苯并氮杂类、二苯甲基化合物、苯并二氮杂(bezodiazpine)、苯并呋喃、大麻素、头孢菌素、顺铂、秋水仙碱、环肽、环磷酰胺、柔红霉素、二苯并氮杂、洋地黄糖苷、二氢吡啶、多柔比星、鬼臼乙叉甙(epiphodophyllotoxin)、表柔比星、ergeline、麦角生物碱、依托泊苷、5-氟尿嘧啶、伊达比星、异环磷酰胺(ifosamide)、咪唑、白介素-2、干扰素α异喹啉、大环内酯、美法仑、甲氨蝶呤、丝裂霉素-C、米托蒽醌、萘、氮芥、阿片样物质、噁嗪(oxazune)、噁唑、紫杉醇、吩噻嗪、苯烷基胺、苯基哌啶、哌嗪、哌啶、多环芳香烃、吡啶、吡啶、嘧啶、吡咯烷、吡咯烷酮、喹唑啉、喹啉、奎宁、萝芙木生物碱、视黄醇、水杨酸盐、甾体、均二苯乙烯、砜、磺酰脲、他莫昔芬、泰素、泰索帝、THP-阿霉素、曲妥单抗、三唑、托品烷、长春碱、长春新碱或长春花生物碱。
在化学治疗给药的急性期和被治好的具有亚临床组织损伤的癌症患者中观察到化学治疗药物的″副作用″或″毒性″或″不良药物反应″。对于可能是非常严重的、致残性的和不可逆的药物相关组织副作用有更高的认识。临床医师必须意识到化学治疗药物的可能的组织/器官并发症，且其中在开始治疗前适当地进行基线组织检查。
通过向提取(extraction)器官灌注血液进行药物的“清除”。“提取(extraction)”指向器官供给的药物不可逆的去除(排泄)或改变成为不同的化学形式(代谢)的比例。因此清除率(CL)计算为通过器官的血流和器官提取的药物的比例的乘积(product)。
药物的清除通常地从肝脏和肾开始，并且认为只有游离和非蛋白结合的药物可清除。对于肝清除，通过正弦载波系统(sinusoidal carrier systems)增加亲脂类药物通过肝细胞膜的脂质核心的被动扩散，特别是分子量超过400的电离的分子(阴离子和阳离子)。同样，在小管表面的其它转运体转运药物或它们的代谢物进入胆汁。此系统有两个分离的过程，肝摄取和胆汁排泄(billiary excretion)。使用容易通过膜的小分子的亲脂性药物，肝摄取不是主要的因素，但是使用较大分子量的化合物(大于500)和那些包含大量H-键的药物，肝摄取可成为主要的清除过程，即使其后发生代谢。
本发明提供了增加药物的乳清酸盐衍生物从非癌或正常组织中清除的方法，经药理学研究测定，相对于药物(pharmaceutiacla agent)给药，给药该药物的乳清酸盐衍生物使清除至少增加25％。本发明还提供了增加药物的乳清酸盐衍生物从非癌或正常组织中清除的方法，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐衍生物使清除至少增加50％。本发明还提供了增加药物的乳清酸盐衍生物从非癌或正常组织中清除的方法，经药理学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐衍生物使清除至少增加100％。
本发明提供了增加药物的乳清酸盐衍生物从非癌或正常组织中清除的组合物，经药理学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐衍生物使清除至少增加50％。本发明还提供了增加药物的乳清酸盐从非癌或正常组织中清除的组合物，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐衍生物使清除至少增加100％。本发明还提供了增加药物的乳清酸盐衍生物从非癌组织或正常组织中清除的组合物，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐衍生物使清除至少增加100％。
吸收或流出通过被动扩散、主动运输或辅助运输(facilitated activetransport)三种方法之一进行。被动扩散仅仅是经过粘膜屏障的分子的通过，直至膜两边的分子浓度达到渗透平衡。在主动运输中，分子主动泵过粘膜。在辅助运输中，需要载体(通常为蛋白质)将分子运输穿过膜用于吸收。
口服给药的药物″生物利用度″是指药物或代谢产物的活性部分进入体循环，由此达到作用位点的程度或比例。药物的理化性质决定其吸收能力，但是部分取决于其设计和制备的剂型的性质可以在很大程度上影响药物生物利用度。给定药物的制剂间生物利用度的差异具有临床显著性。药物产品中等效的概念在做出临床决定中是重要的。
″化学等效物(Chemical equivalence)″是指含有相同含量的相同化合物的药物产品，且其符合当前官方标准。然而，药物产品中的非活性成分可以改变。
″生物等效物(Bioequivalence)″是指当向同一个人以相同剂量方案给药时导致药物在血和组织中浓度相同的化学等效物。
″治疗等效物(Therapeutic equivalence)″是指当向同一个人以相同剂量方案给药时提供基本上相同的治疗效果或毒性的药物产品。认为生物等效的产品是治疗等效的。有时不同的生物利用度可以得到治疗等效，例如当治疗指数很宽时(最大耐受剂量与最小有效剂量的比例)。
″吸收″率是重要的，因为即使当药物完全被吸收时，也可能其吸收太慢而不能足够迅速地产生治疗的血液浓度，或太快使得每次给药后实现治疗水平的高药物浓度产生毒性。
通过向提取(extraction)器官灌注血液进行药物的“清除(Clearance)”。“提取(extraction)”指向器官供给的药物不可逆的去除(排泄)或改变成为不同的化学形式(代谢)的比例。因此清除率(CL)计算为通过器官的血流和器官提取的药物的比例的乘积(product)。图2图示说明肝和肾清除的相互影响。
药物的清除通常地从肝脏和肾开始，并且认为只有游离和非蛋白结合的药物可清除。对于肝清除，通过正弦载波系统增加亲脂类药物通过肝细胞膜的脂质核心的被动扩散，特别是分子量超过400的电离的分子(阴离子和阳离子)。同样，在小管表面的其它转运体转运药物或它们的代谢物进入胆汁。此系统有两个分离的过程，肝摄取和胆汁排泄。使用容易通过膜的小分子的亲脂性药物，肝摄取不是主要的因素，但是使用较大分子量的化合物(大于500)和那些包含大量H-键的药物，肝摄取可成为主要的清除过程，即使其后发生代谢。
本发明提供了增加甲氨蝶呤的乳清酸盐清除的方法，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐使清除至少增加25％。本发明还提供了增加甲氨蝶呤的乳清酸盐清除的方法，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐使清除至少增加50％。本发明还提供了增加甲氨蝶呤的乳清酸盐衍生物清除的方法，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐使清除至少增加100％。
本发明提供了增加甲氨蝶呤的乳清酸盐清除的组合物，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐使清除至少增加50％。本发明也提供了增加甲氨蝶呤的乳清酸盐清除的组合物，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐使清除至少增加100％。本发明还提供了增加药物的乳清酸盐清除的组合物，经药物代谢动力学研究测定，相对于药物给药，给药该药物的乳清酸盐使清除至少增加200％。
低生物利用度的原因
当药物迅速溶解并快速通过肠膜时，吸收趋于完全，但是口服给药的药物吸收不总是完全的。到达腔静脉前，药物必须沿胃肠道向下移动，并通过肠壁和肝(药物代谢的通常位点)。因此药物在体循环中被检测之前，药物在首过代谢过程中被代谢。由于大量的首过代谢，许多药物具有低口服生物利用度。
低生物利用度在水溶性差，缓慢吸收的药物的口服剂型中最常见。缓慢或不完全的吸收与快速和完全的吸收相比可受到更多的因素影响生物利用度。即，缓慢或不完全的吸收导致不同的治疗响应。在胃肠道中的缓慢吸收也导致增加的急性和延迟期化学治疗产生的恶心和呕吐。
在胃肠道中时间不足是低生物利用度的常见原因。吸收的药物暴露于整个胃肠道不超过1-2天，且暴露于小肠仅2-4小时。如果药物不能快速溶解或不能渗透通过上皮膜(例如，如果药物高度电离和极性)，那么在吸收位点的时间可能是不充足的。在这些情况中，生物利用度变化很大且较低。年龄、性别、活动、遗传表型、应激(stress)、疾病或以前的胃肠手术可影响药物的生物利用度。
与吸收竞争的反应可降低生物利用度。这些反应包括复合物形成、胃酸或消化酶的水解、在肠壁中的结合、其它药物的吸收和腔内微生物群的代谢。
从血浆浓度-时间数据评估生物利用度通常涉及测定最大峰浓度、达到血浆药物最大峰浓度的时间、和血浆浓度时间曲线下面积(AUC)。血浆药物浓度随吸收程度而增加。当药物消除速率等于吸收速率时达到峰值。AUC是对于生物利用度最可靠的检测。其与达到体循环的未变化的药物的总量成正比例。
如果药物产品的血浆水平曲线是基本上相同的(essentially superimposable)，那么可以认为它们在程度(extent)和吸收的速率上是生物等效的。具有相似的AUC，但不同形状的血浆水平曲线的药物产品在程度上是等价的，但它们的吸收速率-时间分布不同。
吸收通过被动扩散、主动运输或辅助运输三种方法之一进行。被动扩散仅仅是经过粘膜屏障的分子的通过，直至膜两边的分子浓度达到渗透平衡。在主动运输中，分子主动泵过粘膜层。在辅助运输中，需要载体(通常为蛋白质)将分子运输穿过膜用以吸收。
甲氨蝶呤
甲氨蝶呤已知的通用名为甲氨蝶呤，NSC-740，且其商品名为：MEXATE，FOLEX，RHEUMATREX。其可以为片剂、散剂和溶液剂型。在100的瓶中甲氨蝶呤钠片含有2.5mg甲氨蝶呤。冻干不含防腐剂的注射用甲氨蝶呤钠，可在20mg，50mg和1g小瓶中以粉末形式获得。其可以用任何无菌不含防腐剂的流体(preservative free fluid)(如水或0.9％盐水)重构。防腐剂保护的注射用甲氨蝶呤钠，可以以25mg/mL在2mL(50mg)和10mL(250mg)瓶中获得。
本发明提供了对于每种制剂等价剂量的乳清酸盐形式的甲氨蝶呤钠，且视需要的进一步剂量。甲氨蝶呤乳清酸盐可以通过口服、静脉、动脉或鞘内给药。
通过转化为乳清酸盐衍生物而降低药物副作用的方法。
以常规浓度，甲氨蝶呤通过叶酸转运体的辅助运输进入细胞。在更高的浓度，其通过被动扩散进入细胞。甲氨蝶呤的口服吸收是迅速的但是较差和不可预测的，且随剂量增加和食物的存在而降低。甲氨蝶呤在身体组织中分布广泛，且大约50％与血浆蛋白(protens)结合。已经表明甲氨蝶呤从血浆中的消除与年龄和剂量相关，半衰期为0.75-2.0小时，且β半衰期为3.5-10.0小时，且γ半衰期为27小时。大部分甲氨蝶呤(50％-80％)于头12小时在尿中未改变的被消除。甲氨蝶呤的清除与肌酐的清除近似，且因此对于肾损伤患者应该小心使用。与使用甲氨蝶呤相关的一些缺点和困难已经被本发明解决，本发明通过将甲氨蝶呤钠结构改造为甲氨蝶呤钠乳清酸盐而解决上述问题。
本发明描述了甲氨蝶呤乳清酸盐和增加胃肠道吸收较差的药物口服生物利用度的方法，该方法通过将所述药物转化为乳清酸盐而进行。本发明描述了与药物本身的形式相比当以乳清酸盐衍生物给药时增加了甲氨蝶呤的清除，由此降低了在给药时和在治愈原发癌症性或疾病后长期的甲氨蝶呤的毒性潜能。因此，药物的乳清酸盐衍生物的尤其有用的制剂可以使用较低剂量提供快速起效和持续作用，且降低药物相互作用和副作用。所有引用的参考在此全部引入。
乳清酸，一种游离的嘧啶，其在尿苷酸(UPP)(主要的嘧啶核酸)的合成中是重要的。嘧啶在细胞调节和代谢中发挥重要作用。它们是DNA/RNA生物合成的底物，是一些氨基酸生物合成的调节剂，并且是磷脂、糖脂、糖和多糖的生物合成的辅助因子。经典的新生嘧啶生物合成的通路以UMP的合成结束。Biochemistry，Lubert Stryer编，W.H.Freeman&Co NY，第4版，739-762(1995)。也有报道称5-氟尿嘧啶对肝脏是有毒性的，如通过在大鼠正常肝脏组织中酸可溶部分、RNA和DNA中的结合而测定。给予乳清酸降低了肝脏和肠RNA中的结合，因此表明给予乳清酸降低5-FU诱导的肝毒性。El Hag IA等人，In vivo 1：309-312(1987)。本发明提供了经历分解(dissolution)以释放作为带电荷分子和游离乳清酸的药物的药物乳清酸盐衍生物，其降低药物诱导的肝脏、心脏或其它组织毒性。
本发明提供了增加药物乳清酸盐衍生物功效的方法和组合物，其中通过甲氨蝶呤的生物利用度和清除的改善而检测，其中已知所述药物引起毒性或可能由于药物在组织中的累积引起长期毒性。
6.实施例
实施例1.
甲氨蝶呤钠乳清酸盐(sodium methotrexate orotate)的化学合成
图2表明甲氨蝶呤钠乳清酸盐的合成。乳清酸(1.74g)用氢氧化钠(0.45g)的水(100mL)溶液处理。将混合物温热，搅拌1小时，然后在冰箱中存储过夜。将乙醇(etanol)(30mL)加入到溶液中，并通过过滤收集沉淀得到无色固体状的乳清酸钠，将其在真空中干燥过夜并用于下一步骤(1.51g)。
将上述步骤制得的乳清酸钠(0.43G)和甲氨蝶呤(1.000g，1当量)混悬于水(60mL)中，并于50℃氩气氛中搅拌4小时。将溶液在冰箱中冷却过夜，然后通过过滤收集沉淀。固体在真空中干燥24小时得到无色固体状的甲氨蝶呤钠乳清酸盐(J-1220-10-I，1.27g)。质谱(图3)和核磁共振(图4)表明结构为甲氨蝶呤钠乳清酸盐。
实施例2
SC DU-145前列腺肿瘤对于用甲氨蝶呤和甲氨蝶呤乳清酸盐治疗的响应
实验的目的是评估甲氨蝶呤(MTX)和其乳清酸盐衍生物(MTX乳清酸盐)对雄性无胸腺NCr-nw/nu小鼠中皮下(SC)植入DU＝145人前列腺肿瘤异种移植物的抗肿瘤功效。
药物制剂-2.7mg/mL的MTX溶液(Sigma-Aldrich，在第15和19天使用目录号M9929，批号114Kl 572，且在第19、23和35天使用目录号A6770，批号21H0324)，其在每个治疗当天用2％碳酸氢钠的注射用水(WFI)溶液新鲜配制。2.7mg/mL的溶液用碳酸氢钠的注射用水溶液稀释至1.8和1.2mg/mL。
如实施例1所述，从MTX(批号114K1572)合成MTX乳清酸盐(批号J1220-B-I)。将4.25mg/mL的MTX乳清酸盐溶液，每个治疗当天用2％碳酸氢盐的注射用水溶液新鲜配制为2.83和1.89mg/mL。对照组用2％碳酸氢钠的注射用水溶液处理。向小鼠给药两种化合物和溶媒，给药量通过下述方法计算，在每个治疗当天精确称重个体动物的体重，且注射体积为0.1mL/10g体重。
将每组10只小鼠的7组小鼠进行腹膜内注射(ip)，每4天1次，共注射3次(q4dx3，第15，19，23和35天)，如下：组1使用2％碳酸氢钠溶液，组2、3和4分别使用27、18和12mg/kg/剂(dose)的MTX。组5、6和7分别用剂量为42.5、28.3和18.9mg/kg/剂的MTX乳清酸盐治疗(基于MTX的MW＝454.4，MTX乳清酸盐的MW＝714.7).
测量肿瘤且使用式LxW²/2＝mm³确定体积；且假定1mm³＝1mg而计算重量。研究在植入肿瘤后的第47天结束。
结果：
肿瘤重量-以27、18和12mg/kg/剂的剂量给药MTX对于肿瘤抑制没有影响。以等价剂量42.5、28.3和18.9mg/kg/剂腹膜内给药MTX乳清酸盐在2个低剂量没有影响，但在最高剂量较小抑制皮下植入到雄性NCr-nu/nu小鼠中的DU-145前列腺肿瘤异种移植物的生长。与腹膜内注射给药MTX相比，腹膜内注射给药MTX乳清酸盐对于肿瘤生长没有显著差异。然而最高剂量的MTX乳清酸盐相对于MTX表现出较小益处(图1)。
实施例3
甲氨蝶呤和甲氨蝶呤乳清酸盐的药物代谢动力学分析
在大鼠中进行药物代谢动力学研究以测定甲氨蝶呤的PK特性和口服生物利用度，并将其与甲氨蝶呤乳清酸盐相比。该实验在雄性Spagrue-Dawley大鼠中进行。该化合物通过静脉内给药(IV；甲氨蝶呤为10mg/kg；甲氨蝶呤乳清酸盐为15.7mg/kg；溶媒为1％NaHCO₃的0.9％盐水溶液：1mL/kg)或通过灌胃给药(PO；甲氨蝶呤：100mg/kg；甲氨蝶呤乳清酸盐：157mg/kg；溶媒为1％NaHCO₃的0.9％盐水溶液)，且在特定时间测定血浆中化合物的血浆水平。通过计算PO对IV的化合物浓度的曲线下面积的比例(如通常实验一样估算无穷大)，可确定口服生物利用度百分比。当然对于IV对PO给药的不同剂量的归一化进行考虑以确定口服生物利用度。
结果
对于IV和PO治疗的甲氨蝶呤和甲氨蝶呤乳清酸盐的药物代谢动力学特性总结于表1和2中。对于IV和PO的甲氨蝶呤盐和甲氨蝶呤，示出血浆水平(均值+SEM)对时间的图像。
甲氨蝶呤和甲氨蝶呤盐的IV药物代谢动力学特性非常相似，消除半衰期几乎相同。甲氨蝶呤乳清酸盐确实具有更高的表观分布容积和血浆清除率，使其具有稍低的曲线下面积(AUC)。当口服给药时，以高剂量给药(100mg/kg)的甲氨蝶呤表现出较差的(6％)口服生物利用度，且出现多个峰值和谷值，并且存在多方式的分布(disposition)(Goodman and Gilman，ThePharmacological Basis of Therapeutics，Ed 10，2001)。甲氨蝶呤在血浆中残留时间延长，且消除半衰期变化很大。甲氨蝶呤乳清酸盐的口服生物利用度是甲氨蝶呤的2倍。
甲氨蝶呤乳清酸盐似乎比甲氨蝶呤稍慢进入血浆，但其消除半衰期更短。总之，其口服药物代谢动力学特性与甲氨蝶呤非常相似。
表1