新型治疗肠易激综合征及其他外周神经系统疾病的方法：外周限制性GABA-A受体正向别构调节剂

《ACS Medicinal Chemistry Letters》：Novel Treatment of Irritable Bowel Syndrome (IBS) and Other Disorders of the Peripheral Nervous System Using Peripherally Restricted Positive Allosteric Modulators of GABA-A Receptor

　　

本专利申请涉及由式1表示的6,9-二氢-5H-咪唑并[1,2-a][1,4]二氮杂?衍生物（或其N-氧化物）。这些化合物是一种或多种GABA-A受体的外周限制性正向别构调节剂（positive allosteric modulators, PAMs）。它们选择性靶向外周神经系统和身体器官，且基本不穿透血脑屏障（blood–brain barrier, BBB）。因此，它们可用于治疗肠易激综合征（irritable bowel syndrome, IBS）及其他相关外周疾病，包括但不限于功能性腹痛、慢性特发性腹泻、内脏痛综合征、炎症性肠病、胆汁酸吸收不良及药物诱导的胃肠动力障碍。

一、研究背景与 unmet need

肠易激综合征（Irritable Bowel Syndrome, IBS）是一种功能性胃肠疾病，以间歇性衰弱性腹痛伴排便习惯改变为特征，且不存在已知的结构性或炎症性病因。该病在多数发达国家影响约6%–20%的人群，显著降低患者生活质量，并造成每年数十亿美元的社会经济负担。根据主导排便模式，IBS患者临床分为腹泻型（IBS-D）、便秘型（IBS-C）和混合型（IBS-M）三类。目前仅有鲁比前列酮（lubiprostone）和利那洛肽（linaclotide）获批用于IBS-C的症状缓解，但两者均为促分泌剂（secretagogues），通过向肠道内大量主动转运水和盐起到局部泻药作用，鲁比前列酮常引起恶心和一过性呼吸困难，利那洛肽则导致频繁腹痛、胀气和腹胀。治疗IBS-D的获批药物如艾卢多林（eluxadoline）仅提供症状缓解，对腹痛无明确改善作用，且存在严重胰腺炎风险。

关于IBS的发病机制，尽管尚不完全清楚，但外在（脊髓）和内在（肠壁）神经元的高兴奋性被广泛认为是慢性内脏高敏感和胃肠动力异常的主要驱动因素。临床研究显示，IBS患者在基线和餐后均表现出较健康对照者更高的结肠肌电活动。因此，抑制这种外周神经元兴奋性被认为是治疗IBS的合理治疗靶点。

历史上，多数针对IBS的药物治疗策略集中于黏膜5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）信号通路，但已获批的5-HT受体调节剂疗效有限且伴有严重系统性不良反应。例如，阿洛司琼（alosetron，IBS-D的5-HT₃受体拮抗剂）因危及生命的缺血性结肠炎和严重便秘而被限制使用；替加色罗（tegaserod，IBS-C的5-HT₄受体激动剂）则因心肌梗死和卒中心血管缺血事件而从市场撤回。

作为5-羟色胺能通路的替代方案，抑制性神经递质γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid, GABA）受到广泛关注。激活神经元GABA受体可诱导细胞超极化并稳定神经元兴奋性。GABA能神经元及离子型（GABA-A）和代谢型（GABA-B）受体在肠神经系统（enteric nervous system, ENS）——常被称为人体“第二大脑”——中丰富表达并介导不同功能效应。临床前模型虽显示GABA-B受体激动剂可减轻内脏痛并松弛肠平滑肌，但其临床开发因易穿透血脑屏障（blood–brain barrier, BBB）而导致严重中枢神经系统（central nervous system, CNS）不良反应（如深度镇静、头晕、矛盾性胃肠停滞）而被终止。传统透脑GABA-A调节剂（如地西泮等经典苯二氮?类）同样因镇静、认知障碍和身体依赖风险而临床应用受限。

上述血清素调节剂、系统性GABA-B激动剂以及其他透脑化合物的临床挫折，凸显了对更安全、无镇静作用且外周靶向治疗的迫切未满足需求。经典GABA-A受体正向别构调节剂（positive allosteric modulators, PAMs）的治疗应用历来局限于焦虑、失眠和癫痫等CNS疾病，尚未应用于IBS治疗。本专利申请所述发明通过引入式1的新化合物来解决这一未满足需求，这些化合物作为GABA-A受体的外周限制性PAMs，不同于直接激动剂或中枢调节剂，因其基本不穿透血脑屏障，仅在中枢神经系统以外增强天然GABA活性。通过将活性限制于外周器官和ENS，实现神经元过度激活的局部抑制，有望为IBS提供高效靶向治疗同时避免CNS介导的不良反应。此外，发明人指出这些化合物可能具有更广泛的治疗用途，包括但不限于功能性腹痛、慢性特发性腹泻、内脏痛综合征、炎症性肠病、胆汁酸吸收不良及药物诱导的胃肠动力障碍。该论文发表于《ACS Medicinal Chemistry Letters》特刊“Allosteric Modulators in Drug Discovery”。

二、关键技术与方法

研究者主要通过以下关键技术方法开展研究：（1）设计并合成了56个式1化合物实例，涵盖6,9-二氢-5H-咪唑并[1,2-a][1,4]二氮杂?衍生物及其N-氧化物；（2）采用稳定转染GABA-A（α3β2γ2）亚型GABA激活通道的细胞，结合次最大浓度GABA，测定化合物的调节效应，以半最大效应浓度（EC₅₀）和最大效能（E_max）评价其体外活性；（3）对代表性化合物进行了全肠道转运时间、远端结肠转运时间、粪便组成、IBS小鼠模型疼痛敏感性等体内药效学评估；（4）通过脑和血浆水平测定及GABA-A结合实验评估化合物的外周限制性特征（即血脑屏障穿透性）。专利申请人为The Johns Hopkins University和Lieber Institute, Inc.，优先权申请号为US 63/370,325。

三、研究结果

化合物结构与合成：研究者描述了式1化合物的56个实施例的结构及合成方法，并从中选取了若干代表性化合物。这些化合物均为6,9-二氢-5H-咪唑并[1,2-a][1,4]二氮杂?衍生物或其N-氧化物，结构上具备外周限制性特征。

体外生物学评价：使用稳定转染GABA-A（α3β2γ2）亚型GABA激活通道的细胞，在次最大GABA浓度下检测化合物的调节效应。数据显示，代表性化合物表现出浓度依赖性的正向别构调节活性，其EC₅₀分布于不同效价区间，E_max相对于特定对照基线呈不同程度增强，表明化合物能够有效增强GABA介导的受体功能。

体内药效学评价：研究者对化合物进行了多种功能性实验评估，包括全肠道转运时间、远端结肠转运时间、粪便组成、IBS小鼠模型疼痛敏感性等，以验证其对胃肠运动和内脏痛的治疗潜力。尽管这些实验在专利中仅作一般性描述而未给出具体数据，但其设计涵盖IBS核心症状的病理生理维度。

外周限制性评估：通过脑和血浆水平测定以及GABA-A结合实验，印证了化合物在外周与中枢之间的分布差异，支持其不显著穿透血脑屏障的设计目标，从而在理论上可避免苯二氮?类CNS不良反应。

专利保护范围：权利要求1–66为通式化合物的一般物质组合物权利要求；权利要求67–68保护式1化合物的具体实例；权利要求69–73保护正向调节GABA-A受体及其治疗相关疾病的方法。

四、讨论与结论

讨论部分强调，IBS的病理生理核心涉及ENS中神经元兴奋性异常升高，而现有治疗药物（促分泌剂、5-HT调节剂、透脑GABA调节剂）均因疗效不足、严重不良反应或CNS穿透而受限。本研究开发的外周限制性GABA-A PAMs提供了一种全新策略：通过将调节活性限制在BBB以外，选择性增强ENS和外周器官中内源性GABA的抑制作用，在不产生中枢镇静等副作用的前提下抑制外周神经元过度激活。发明人还指出此类化合物可能拓展至功能性腹痛、慢性特发性腹泻、内脏痛综合征、炎症性肠病、胆汁酸吸收不良和药物诱导的胃肠动力障碍等更广泛的外周疾病。

研究结论：本专利申请所述式1化合物是GABA-A受体的外周限制性正向别构调节剂，能够选择性地靶向外周神经系统和器官而不显著穿透血脑屏障，为肠易激综合征及其他外周神经系统相关疾病提供了一种潜在的高效、非镇静性、外周靶向的治疗方案。