3-羥基丁酸及其類似物在抗肺炎克雷伯菌感染中的應用的制作方法

本發明涉及生物醫藥，具體涉及3-羥基丁酸及其類似物在抗肺炎克雷伯菌感染中的應用。

背景技術：

1、肺炎克雷伯菌可分為經典肺炎克雷伯菌（ckp）、高毒力肺炎克雷伯菌（hvkp）或耐耐藥肺炎克雷伯菌（例如耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌（crkp）），ckp引起的感染治療常通過判斷病原體的敏感性、感染的嚴重程度、患者的整體健康狀況以及藥物的副作用選擇合適的抗生素；而hvkp常引起無法治療或難以治愈的感染；而耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌（crkp）菌株約占臨床耐碳青霉烯類腸桿菌科（cre）感染的90%。由于crkp菌株感染后疾病癥狀往往比ckp更嚴重、進展更快，且目前的抗菌藥物無法起到任何治療效果，crkp?菌株可能將在未來仍然保持高流行率。目前也已經報道了cr-hvkp菌株的出現，這種病原體同時表現出碳青霉烯類耐藥性和高毒力的特征，在宿主體內引起嚴重疾病，可能導致毀滅性的臨床結局。因此，開發新的干預策略和治療藥物對于改善肺炎克雷伯菌感染引起的疾病具有重大的臨床意義。

2、3-羥基丁酸（3hb或bhb），作為酮體代謝產物之一，廣泛應用于各種疾病的治療，例如抗酒精性脂肪肝、改善神經變性疾病、癲癇、糖尿病或心血管疾病。

3、另外，3-羥基丁酸還通過影響ampk等關鍵細胞信號傳導途徑，調節細胞的生存和死亡平衡，抑制細胞凋亡，促進細胞存活，但迄今為止未見有3-羥基丁酸在治療肺炎克雷伯菌感染方面的相關報道。

技術實現思路

1、為解決現有技術的問題，本發明提供了一種3-羥基丁酸及其類似物在抗crkp感染中的應用，實驗結果顯示，與1,3-丁二醇（1,3-丁二醇可在體內轉化為3hb）相比，3-羥基丁酸鹽可以有效緩解crkp引起的肺部感染，尤其是在治療肺炎、減少細胞凋亡、緩解氧化應激、緩解肺纖維化或緩解肺水腫方面。具體方案如下：

2、本發明的第一方面，提供了一種化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物在制備抗克雷伯菌屬感染的產品中的應用，所述的化合物如通式i所示；

3、

4、通式i。

5、其中，

6、r1為h、oh、直鏈或支鏈烷基、直鏈或支鏈烷氧基、環烷基、芳烷基、鹵素或芳基；優選為直鏈或支鏈c1-c4的烷基；更優選為甲基（ch3）、乙基（ch2ch3）或丙基（例如ch2ch2ch3）。

7、r2為h、直鏈或支鏈的烷基、環烷基、芳烷基或芳基。優選為h、直鏈或支鏈c1-c9的烷基；更優選為h、甲基（ch3）或乙基（ch2ch3）。

8、在本發明的一個具體實施方式中，所述r1為ch3且r2為ch3；或所述r1為ch3且r2為氫；或所述r1為ch3且r2為ch2ch3；或所述r1為ch2ch3且r2為h；或所述r1為ch2ch3且r2為ch3；或所述r1為ch2ch3且r2為ch2ch3；或所述r1為ch2ch2ch3且r2為h；或所述r1為ch2ch2ch3且r2為ch3；或所述r1為ch2ch2ch3且r2為ch2ch3。

9、在本發明的一個具體實施方式中，所述化合物包含如式ii所示化合物；

10、

11、式ii。

12、在本發明的一個具體實施方式中，所述化合物為3-羥基丁酸。應當理解的是，所述化合物可以是d型或l型的，也可以是d型和l型的混合物。

13、在本發明的一個具體實施方式中，所述的3-羥基丁酸為d型的。

14、在本發明的一個具體實施方式中，所述化合物可以為3-羥基丁酸甲酯、3-羥基丁酸乙酯、3-羥基己酸、3-羥基己酸甲酯、3-羥基己酸乙酯、3-羥基戊酸、3-羥基戊酸甲酯、3-羥基戊酸乙酯等等。

15、優選的，所述的藥學上可接受的鹽包括鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽或鈣鹽中的一種或兩種以上。

16、優選的，藥學上可接受的鹽的結構式如式iii所示。

17、

18、式iii。

19、其中，r3選自金屬離子（優選無毒金屬離子），例如鈉離子、鉀離子、鎂離子或鈣離子。其中，n根據金屬離子的價態確定。例如，當r3為鈉離子或鉀離子時，n為1；而當r3為鈣離子時，n為2。

20、在本發明的一個具體實施方式中，化合物的藥學上可接受的鹽包括3-羥基丁酸鹽（例如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽或鈣鹽）、3-羥基己酸鹽（例如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽或鈣鹽）或3-羥基戊酸鹽（例如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽或鈣鹽）。

21、在本發明的一個具體實施方式中，所述的化合物藥學上可接受的鹽為3-羥基丁酸鈉，優選的，所述3-羥基丁酸鈉的結構如式iv所示。

22、

23、式iv。

24、在本發明的一個具體實施方式中，所述的化合物藥學上可接受的鹽為3-羥基丁酸鉀，優選的，所述3-羥基丁酸鈉的結構如式v所示。

25、

26、式v。

27、在本發明的一個具體實施方式中，所述的化合物藥學上可接受的鹽為3-羥基丁酸鈣，優選的，所述3-羥基丁酸鈉的結構如式vi所示。

28、

29、式vi。

30、所述化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物可以通過購買、發酵或通過pha分解。優選的，所述pha分解可以為將pha進行水解或醇解。

31、優選的，化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物通過緩解氧化應激抗克雷伯菌屬感染。

32、優選的，所述的抗克雷伯菌屬感染包括治療和/或預防克雷伯菌屬的肺部感染。

33、優選的，所述的抗克雷伯菌屬感染包括治療肺炎、減少細胞凋亡、緩解氧化應激、緩解肺纖維化或緩解肺水腫中的一種或兩種以上。

34、優選的，所述的抗克雷伯菌屬感染還包括減少炎性細胞浸潤，優選減少血液（例如全血、血漿）中的炎性細胞浸潤，所述的炎性細胞優選包含中性粒細胞，進一步優選還包含淋巴細胞或單核細胞中的一種或兩種以上。

35、優選的，所述的抗克雷伯菌屬感染還包括降低肺濕干重比或降低蛋白（例如炎癥過程中釋放的細胞因子、酶或其他分子）含量。

36、優選的，所述的減少細胞凋亡包括降低細胞死亡（凋亡）相關基因/蛋白，例如半胱天冬酶-3（caspase-3）。

37、優選的，所述的緩解氧化應激包括降低nadph氧化酶的表達，例如降低nox-2的表達。

38、優選的，所述的抗克雷伯菌屬感染包括降低炎癥因子表達。優選降低肺中（例如肺組織、肺泡）的炎癥因子表達。在本發明的一個具體實施方式中，所述的炎性因子包括tnf-α、il-1β或il-6中的一種或兩種。

39、優選的，所述的克雷伯菌屬包括肺炎克雷伯氏菌（ klebsiella?pneumoniae，kp）。

40、優選的，所述肺炎克雷伯氏菌（ klebsiella?pneumoniae，kp）包括經典肺炎克雷伯菌（ckp）、高毒力肺炎克雷伯菌（hvkp）或耐藥肺炎克雷伯菌中任一種或兩種以上。

41、在本發明的一個具體實施方式中，所述肺炎克雷伯氏菌為高毒力且耐藥的肺炎克雷伯菌。

42、優選的，所述的耐藥包括對碳青霉烯類、氨基糖苷類、頭孢菌素類（例如第三代頭孢菌素類）、氟喹諾酮類、青霉素類、磺胺類、四環素類或甲氧芐啶中的一種或兩種以上具有耐藥性。

43、優選的，所述的肺炎克雷伯氏菌為高毒力且耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌（cr-hvkp）。

44、優選的，所述的產品包括食品、藥物或保健品。

45、本發明的第二方面，提供了一種3-羥基丁酸或其類似物在制備抗克雷伯菌屬感染的產品中的應用。

46、優選的，3-羥基丁酸或其類似物通過緩解氧化應激抗克雷伯菌屬感染。

47、優選的，所述3-羥基丁酸或其類似物可以為3-羥基丁酸、3-羥基丁酸鹽（例如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽或鈣鹽）、3-羥基丁酸甲酯、3-羥基丁酸乙酯、3-羥基己酸、3-羥基己酸鹽（例如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽或鈣鹽）、3-羥基己酸甲酯、3-羥基己酸乙酯、3-羥基戊酸、3-羥基戊酸鹽（例如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽或鈣鹽）、3-羥基戊酸甲酯或3-羥基戊酸乙酯中的一種或兩種以上。

48、所述3-羥基丁酸或其類似物可以通過購買、發酵或通過pha分解。優選的，所述pha分解可以為將pha進行水解或醇解。

49、本發明的第三方面，提供了一種抗克雷伯菌屬感染的食品、藥物或保健品，所述的食品、藥物或保健品包含化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物，所述的化合物如通式i所示。

50、優選的，所述的化合物包含如式ii-vi任一所示的化合物。

51、優選的，所述的食品包含食品領域可接受的輔料。

52、優選的，所述的藥物包含藥學上可接受的輔料。

53、優選的，所述的保健品包含保健品領域可接受的輔料。

54、應當理解的是，本技術中所述的“食品領域可接受的”、“藥學上可接受的”或“保健品領域可接受的”是指既不顯著刺激生物體也不抑制所施用的產品的活性成分的生物學活性及特性。

55、本技術中所述的食品領域可接受的輔料、藥學上可接受的輔料、保健品領域可接受的輔料包含本領域常規的輔料，例如稀釋劑、賦形劑、填充劑、粘合劑、濕潤劑、崩解劑、吸收促進劑、表面活性劑、吸附載體、潤滑劑、助懸劑、潤濕劑、色素、矯味劑或溶劑中的一種或兩種以上。

56、優選的，所述的藥物可以采用任何合適的給藥途徑，例如通過物理或化學介導的方法導入機體或是被其他物質混合或包裹后導入機體，例如胃腸道給藥（例如口服或直腸給藥）或非胃腸道給藥（例如，靜脈注射、肌內注射、皮下注射、皮內注射、氣管內滴注、滴鼻、滴眼、鞘內注射、透皮注射、黏膜組織給藥、噴射給藥、吸收給藥（例如皮膚吸收）、霧化給藥、滲透給藥）。

57、優選的，所述的藥物可以為任何合適的劑型，優選包括片劑、丸劑、粉劑、顆粒劑、膠囊劑、錠劑、糖漿劑、液體、溶液劑、滴劑、散劑、乳劑、微乳劑、混懸劑、注射劑、噴霧劑、氣霧劑、粉霧劑、洗劑、軟膏劑、硬膏劑、糊劑、貼劑、滴眼劑、滴鼻劑、栓劑、泡騰片、滴丸劑或凝膠劑等等。

58、優選的，本發明所述的各種劑型可以按照藥學領域的常規生產方法制備。

59、優選的，所述的食品、藥物或保健品含有重量比或體積比為0.01-99.5%（例如0.01%、0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%或99.5%）的通式i所示化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物。

60、根據具體實施方式的需要，所述的藥物可以單獨使用，或與其他能夠抗克雷伯菌屬感染或治療肺部疾病或其他并發癥的藥物聯合使用，或治療其他疾病的藥物聯合使用。

61、優選的，所述的藥物可以為人用藥或獸用藥。

62、本發明的第四方面，提供了一種抗克雷伯菌屬感染的方法，所述的方法包括向有需要的受試者施用有效量的通式i所示的化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物，或，上述的食品、藥物或保健品，或上述3-羥基丁酸或其類似物。

63、優選的，所述的抗克雷伯菌屬感染包括治療和/或預防克雷伯菌屬的肺部感染。

64、所述的有效量取決于諸多因素，包括患者的年齡、體重、性別、健康狀況、營養狀況、服用時間、代謝速率、病癥的嚴重程度等。

65、優選的，通式i所示的化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物，或，上述的藥物，或上述3-羥基丁酸或其類似物可以采用任何合適的給藥途徑，例如通過物理或化學介導的方法導入機體或是被其他物質混合或包裹后導入機體，例如胃腸道給藥（例如口服或直腸給藥）或非胃腸道給藥（例如，靜脈注射、肌內注射、皮下注射、皮內注射、氣管內滴注、滴鼻、滴眼、鞘內注射、透皮注射、黏膜組織給藥、噴射給藥、吸收給藥（例如皮膚吸收）、霧化給藥、滲透給藥）。

66、優選的，所述的有效量為1-300?mg/kg/天，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、50、100、200、250或300?mg/kg/天。

67、優選的，施用于非人動物（例如小鼠）的有效量為20-300mg/kg/天，優選50-200mg/kg/天，例如20、30、40、50、100、150、200、250或300mg/kg/天。

68、優選的，依照體表面積折算，參考實驗小鼠實驗劑量與人的等效劑量比值為9.1，施用于人的有效量為2.2-32.9?mg/kg/天，優選5-25?mg/kg/天，例如2.2、3、4、5、5.4、5.5、10、10.9、11、15、16、16.5、17、20、21、21.9、22、23、24、25、26、27、28、29、30或32.9mg/kg/天。

69、本發明的第五方面，提供了一種化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物在制備治療和/或預防由感染克雷伯菌屬引起的肺炎、肺纖維化或肺水腫的藥物中的應用。

70、優選的，化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物通過緩解氧化應激治療和/或預防由感染克雷伯菌屬引起的肺炎、肺纖維化或肺水腫。

71、優選的，所述的克雷伯菌屬包括肺炎克雷伯氏菌（ klebsiella?pneumoniae，kp）。

72、優選的，所述肺炎克雷伯氏菌（ klebsiella?pneumoniae，kp）為經典肺炎克雷伯菌（ckp）、高毒力肺炎克雷伯菌（hvkp）或耐藥肺炎克雷伯菌中任一種或兩種以上。

73、在本發明的一個具體實施方式中，所述肺炎克雷伯氏菌為高毒力且耐藥肺炎克雷伯菌。

74、優選的，所述的耐藥包括對碳青霉烯類、氨基糖苷類、頭孢菌素類（例如第三代頭孢菌素類）、氟喹諾酮類、青霉素類、磺胺類、四環素類或甲氧芐啶中的一種或兩種以上具有耐藥性。

75、優選的，所述的肺炎克雷伯氏菌為高毒力且耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌（cr-hvkp）。

76、本發明的第六方面，提供了一種治療和/或預防由感染克雷伯菌屬引起的肺炎、肺纖維化或肺水腫的方法，所述的方法包括向有需要的受試者施用有效量的通式i所示的化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物，或，上述的食品、藥物或保健品，或上述3-羥基丁酸或其類似物。

77、本發明的第七方面，提供了一種緩解炎癥或降低炎性因子表達的方法，所述的方法包括向有需要的受試者施用有效量的通式i所示的化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物，或，上述的食品、藥物或保健品，或上述3-羥基丁酸或其類似物。

78、本技術的有益效果：

79、1、目前對于肺炎克雷伯菌，特別是crkp和cr-hvkp菌株，由于其對碳青霉烯類抗生素的抗藥性，現有技術沒有治療針對其感染的有效藥物，本技術創造性的發現3-羥基丁酸或其類似物能夠緩解肺炎克雷伯菌感染引起的肺炎、肺纖維化或肺水腫，具有臨床應用價值。

80、2、本技術通過直接施用3-羥基丁酸或其藥學上可接受的鹽，能夠有效緩解肺炎克雷伯菌感染，但本技術發現，在體內可以轉化為3-羥基丁酸的3-羥基丁酸類似物，例如1，3-丁二醇，并沒有緩解肺炎克雷伯菌感染的效果。

81、3、3-羥基丁酸或其類似物通過減少細胞凋亡（通過降低凋亡相關基因/蛋白（例如 caspase-3）的表達），以及緩解感染造成的氧化應激（通過降低nadph氧化酶（例如 nox-2）來調節活性氧生成）保護肺泡細胞免受損害，來抗肺炎克雷伯菌感染。還通過調節代謝途徑和信號傳導，發揮抗炎、抗氧化、抗凋亡等多重作用，從而有效緩解肺炎克雷伯菌感染的病理進程。

82、4、3-羥基丁酸或其類似物容易被人體吸收，安全劑量高，沒有顯著的毒副作用，能夠長期使用。

83、本發明所述的“方法”可以為治療目的，也可以為非治療目的。

84、本發明所述的“包括”為開放式的描述，含有所描述的指定成分或步驟，以及不會實質上影響的其他指定成分或步驟。

85、本發明所述的“和/或”包含該術語所連接的項目的所有組合，應視為各個組合已經單獨地在本技術中列出。例如“a和/或b”包含了“a”、“a和b”以及“b”。

86、本發明所述的“治療”為表示在疾病已開始發展后減緩、中斷、阻止、控制、停止、減輕、或逆轉一種體征、癥狀、失調、病癥、或疾病的進展或嚴重性，但不一定涉及所有疾病相關體征、癥狀、病癥、或失調的完全消除。

87、本發明所述的“預防”是指通過施用本發明所述的產品（例如所述的食品、藥物或保健品，或，通式i所示的化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物）來抑制癥狀或者延緩特定癥狀進展的所有行為。

88、本發明所述的“有效量”是指在以單個或多個劑量給與至患者之后提供所希望的治療或預防的本發明所述產品（例如所述的食品、藥物或保健品，或，通式i所示的化合物或其藥學上可接受的鹽、水合物或溶劑化物）的量或劑量。

89、本發明所述的“受試者”可以為人或非人動物（例如非人哺乳動物），所述的非人哺乳動物可以為野生動物、動物園動物、經濟動物、寵物、實驗動物等等。優選的，所述的非人哺乳動物包括但不限于豬、牛、羊、馬、驢、狐、貂、豺、駱駝、狗、貓、兔、鼠（例如大鼠、小鼠、倉鼠、沙鼠、龍貓、松鼠）或猴等等。

90、本發明所述的?“水合物”為含有水的化合物，其中水可以以配位鍵與其他部分相連，也可以是以共價鍵相結合。

91、本發明所述的“溶劑化物”是指本發明的化合物與一種或多種溶劑分子的物理結合。該物理結合包括各種程度的離子和共價鍵合，例如氫鍵合。在某些情況下，溶劑化物可被分離出來，例如當一個或多個溶劑分子摻入到結晶固體的晶格中。溶劑化物包括溶液相和可分離的溶劑化物。代表性的溶劑化物包括乙醇化物或甲醇化物等等。