CN102869374A - 用神经毒素治疗睡眠障碍性呼吸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了神经毒素组合物及其用于治疗睡眠障碍性呼吸的方法。在本发明的一个实施方案中，公开了包括给予有此需要的哺乳动物治疗有效量的梭状芽孢杆菌神经毒素（CnT）或其轻链的治疗睡眠呼吸性障碍的方法。

Description

用神经毒素治疗睡眠障碍性呼吸
发明人：Ira Sanders,M.D.
要求优先权
本申请要求2009年11月9日提交的发明名称为"用神经毒素治疗睡眠障碍性呼吸（sleep disordered breathing）"的美国临时申请号US61/259,629的优先权，将该文献的公开内容完整引入本文参考。
发明背景
阻塞性睡眠呼吸暂停
上气道(UA)开放性依赖于咽扩张肌的活动。人是独特的，因为其上气道具有弯曲形状，即涉及人类语言进化的解剖改变。作为结果，人的UA比其他物种更柔软且在负压下更易于塌陷。觉醒时，人在其上气道肌肉中具有持续的紧张性（tone），它可保持通道开放。然而，在睡眠过程中，UA肌肉的紧张性和发生活动减少，且在易感个体中，这导致可能干扰呼吸的咽狭窄。
睡眠障碍性呼吸(SDB)是包括睡眠过程中各种呼吸问题的医学名称。SDB代表一系列严重性改变的障碍，且包括打鼾、上气道阻力综合征(UARS)、呼吸不足(<50%气流)和呼吸暂停(无气流)。SDB变成一种正式的医学病症，称作阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)，此时患者经历5次以上呼吸不足或呼吸暂停发作，在每1小时睡眠过程中持续10秒以上。在睡眠障碍性呼吸的上述描述范围内包括打鼾，因为它是SBD的常见症状。尽管常见配偶抱怨，但是打鼾不是医学病症。打鼾仅是上气道组织减震的声音。许多个体具有打鼾、但不伴随SDB。
OSA通过过夜的多道睡眠描记术(PSG)读数诊断，该读数确定多种呼吸、心血管和中枢神经系统参数。OSA的严重性根据每小时睡眠过程中呼吸暂停和呼吸不足次数确定且表示为呼吸暂停-呼吸不足指数(AHI)，也称作呼吸障碍指数(RDI)。美国睡眠医学会定义了OSA严重性的不同等级：轻度(AHI 5-15)；中度(AHI>15-30)；和重度(AHI>30)。
阻塞性睡眠呼吸暂停的病理生理学
睡眠具有4个非快速眼动(NREM)阶段和第5个快速眼动阶段(REM)。这些阶段的标志为进行性的较大肌松弛伴有达到REM过程中其最小值的UA肌肉活动。UA肌肉松弛使得UA狭窄并且减少气流，由此导致呼吸不足和呼吸暂停。这些减少的气流发作通常导致一定程度的睡眠过程中的唤醒。尽管患者未唤醒至完全有意识，但是睡眠模式被破坏且患者在清醒的数小时过程中显示睡意和疲劳征候。不满足呼吸暂停或呼吸不足标准的甚至大于正常吸气尝试可以导致睡眠紊乱。这种情况称作上气道阻力综合征(UARS)，即不展示出医学上显著性的呼吸不足、而导致嗜睡症的SDB形式。
上气道(UA)指鼻和口腔与喉之间空气充满的空间。合并OSA的风险因素的UA的形状和弹性可以导致UA塌陷(不过，其他机制可能有时促成)。软腭后区更倾向于塌陷，因为它是UA最狭窄的区域并且包含两个重叠的柔软结构软腭和舌。特别地，牵连OSA的软腭后区的关键结构是舌基底的弯曲部分。该结构在松弛时是高度适应性的且UA压力中的任何下降都会最大限度地影响UA的该部分。
OSA的普遍性和重要性
OSA的发生率在群体的4-20%。频繁引证的Wisconsin睡眠定群调查发现在年龄在30-60岁的人群中，28%的男性和9%的女性具有大于5的AHI。几乎全部研究都暗示大部分OSA患者(可能多达80%)未被诊断。因此，近期OSA发生率的增加主要反映现存OSA患者的诊断。
OSA的主要风险因素在于肥胖、性别(男女比率约为3:1)和年龄(在老年人群中的发生率增加)。由于老龄人群中肥胖的普遍性逐步增长，所以可能的情况是OSA的发生率快速增加。
睡意(嗜睡症)是OSA的最值得注意的症状且减少的气流事件通常导致睡眠过程中一定程度的唤醒。尽管患者未唤醒至完全有意识，但是正常睡眠模式被破坏且患者在清醒的数小时过程中显示睡意和疲劳征候。认为这种情况是工业事故和交通事故的主要原因。国家运输安全委员会(National Transportation Safety Board)评估每年有100,000个交通事故，导致1500死亡率，其直接归因于OSA。
更重要的是，OSA可以导致致虚弱的医学障碍、甚至死亡。OSA与心肌梗死、脑血管意外和慢性高血压相关。流行病学研究显示睡眠呼吸暂停增加了不依赖于人口学特征(即年龄、性别和种族)的心血管疾病的风险或心脏血管的风险标志物(即吸烟、酒精、肥胖、糖尿病、血脂异常、心房颤动和高血压)。已经发现患有严重OSA的患者具有低于健康受试者10-年的存活率。对OSA的有效治疗通过降低肺动脉高压和全身性高血压、减轻心律失常和减少致命性和非致命性心肌梗死和中风显著改善了心血管后果。已经证实OSA治疗将血压降低了多达10mm Hg，由此将冠心病事件的风险降低了37%并且将中风的风险降低了56%。目前的证据还指出日间嗜睡和机动车交通工具事故减少。有效的OSA治疗还降低了死亡率并且改善了存活率。
死亡的未治疗的OSA是嗜睡症、抑郁症、酸反流、高血压、心力衰竭、心房颤动、心肌梗死、大脑血管意外、代谢综合征、交通事故和工业事故的主要贡献者。
OSA的最新治疗方法
OSA显然是主要的公共健康问题。目前涉及在行为疗法到口腔/牙科装置到外科手术的疗法已经不充足。
连续气道正压通气(CPAP)装置已经基本上改善并且保留了成年人SDB的有效疗法形式。然而，它们是繁锁的并且仅受到患者中度的可接受性。其他手段例如口腔器械和上气道手术对轻度以上至中度SBD具有相对有限的成功率。因此，目前的疗法形式需要改善且需要研发新的疗法。
(1)非手术性OSA治疗
连续气道正压通气
在大部分国家中OSA的标准治疗是连续气道正压通气(CPAP)。连续气道正压通气(CPAP)是OSA治疗的主要依据并且在美国每年被大约3百万患者使用。CPAP需要加压空气以每夜在睡眠的同时通过鼻部泵送，以作为气道的肺支架起作用。在大部分患者中，有效地校正了AHI并且逆转了与OSA相关的睡意。
尽管有效，但是理解CPAP对患者而言不舒适且使配偶分开，通常导致难于与疗法依从。据估计50-80%的患者拒绝或不顺应CPAP疗法并且风险涉及医学后果。
口腔器械
大部分口腔器械(OA)具有下颌徙前术类型。将患者的牙齿与装置锚定并且相对于上颌骨向前推进下颌骨。当舌头与下颌骨配对时，它也向前运动，从而增加了上气道直径。此外，咽侧壁拉伸和紧固，也附加到咽空隙中。
口腔器械显示OSA的症状改善，特别是在具有轻度OSA的患者中的的症状改善。比较OA与假对照组的充分受控、交叉研究显示睡意改善和AHI评分中的5点改善，但氧去饱和作用未改变。然而，大部分试验仅研究了轻度至中度的睡眠呼吸暂停。
(2)OSA的外科手术
外科手术用于治疗少部分OSA患者治疗。与CPAP相比，所有外科手术具有的效力较低且风险远高。外科手术包括软腭手术(例如腭刚性连接(palatal stiffening)和悬雍垂腭咽成形术)、舌减容术(例如正中线舌截除术和射频消融)、气道扩张术(airway expansaion procedures)(例如颏舌肌前移术、舌骨肌切开悬挂术和两上颌前移术)和气道旁路(例如气管切开术)。
发明内容
本发明的一个目的在于提供治疗睡眠呼吸障碍（sleep breathingdisorder）的方法，包括对有此需要的哺乳动物给予治疗有效量的梭状芽孢杆菌神经毒素(CnT)或其轻链。
在一些实施方案中，将CnT或其轻链给予哺乳动物的鼻、鼻腔、窦、口腔、咽（pharynx）、喉（larynx）、气管或支气管。
在其他实施方案中，睡眠呼吸障碍选自上气道阻力综合征、呼吸不足、中枢性睡眠呼吸暂停和阻塞性睡眠呼吸暂停。
在一些实施方案中，CnT或其轻链的给药剂量约为.01-10,000单位。在其他实施方案中，CnT或其轻链的给药剂量约为.1-1,000单位。在其他实施方案中，CnT或其轻链的给药剂量约为1-100单位。
在一些实施方案中，CnT或其轻链包含至少一种肉毒毒素血清型A、B、C、D、E、F或G。在其他实施方案中，CnT或其轻链包含破伤风毒素。在一些实施方案中，通过添加或取代至少1个氨基酸修饰CnT或其轻链。
在一些实施方案中，通过局部给予CnT或其轻链。在其他实施方案中，通过注射给予CnT或其轻链。在其他实施方案中，通过快速注射（jet injection）或针头注射（needle injection）给予CnT或其轻链。在其他实施方案中，通过雾化喷雾剂（aerosolized spray）给予CnT或其轻链。
在一些实施方案中，使用缓释递送方法给予CnT或其轻链。在一些实施方案中，缓释递送方法包括用贮库注射剂（depot injection）注射哺乳动物、局部给予CnT或其轻链或在生物吸收性载体中给予CnT或其轻链。
在一些实施方案中，将CnT或其轻链施用于呼吸或口腔粘膜。在其他实施方案中，通过呼吸或口腔粘膜给予CnT或其轻链。在其他实施方案中，将CnT或其轻链给予蝶腭骨神经节。
在一些实施方案中，将CnT的轻链给予哺乳动物。
本发明的另一个目的在于提供治疗睡眠呼吸障碍症状的方法，包括对有此需要的哺乳动物给予治疗有效量的梭状芽孢杆菌神经毒素(CnT)或其轻链。在一些实施方案中，所述的症状是打鼾。
气道被分成上气道(UA)和下气道(LA)。UA在鼻孔开始(皮肤和粘膜)，然后包括鼻腔和鼻旁窦(上颌骨、额、筛骨和蝶骨)、咽(鼻咽、腭咽（velopharynx）、口咽和下咽)和声带水平上的喉。口腔从唇延伸至咽的前缘。LA包括低于声带的喉、气管、支气管(主支气管至末端细支气管)和腺泡。就本说明书的目的而言，高于声带的喉部分被视为UA的部分，而低于声带的部分被视为LA。
发明详述
令人意外地发现，将梭状芽孢杆菌神经毒素(CnT)(肉毒菌毒素和破伤风毒素)施用于口腔和呼吸粘膜或周围肌肉和神经结构可以改善睡眠障碍性呼吸。值得注意地，要求这些毒素的给药不导致肌无力。不受特定理论约束，显然CnT影响维持气道扩张的反射，由此抵抗睡眠过程中上呼吸道肌紧张性减小。这可以通过直接对气道粘膜中的周围感觉结构的直接效应起作用或通过毒素逆向转运后的中枢效应起作用。感觉元件存在于粘膜和粘膜下层中。在前鼻腔、后鼻腔和鼻咽以及会厌的粘膜中发现特别高浓度的粘膜受体，然而，在遍及呼吸道和胃肠道中发现感觉元件。在粘膜下、甚至在气道结构周围的结缔组织中发现一些感觉元件，例如气管与食道之间和遍及肺存在感觉神经。最终，神经节(例如蝶腭神经节)是外周神经元集中的结构。
将梭状芽孢杆菌神经毒素(CnT)定义为肉毒菌毒素血清型A、B、C、D、E、F、G和破伤风毒素。CnT还包括所有这些毒素的修饰或取代形式，它们对SNARE蛋白质具有相同的阻断效应。它们包括天然产生的毒素的至少1个氨基酸的任意取代或修饰。还包括具有除去或取代结合结构域和/或易位结构域的毒素。还包括递药方法，包括脂质体、蛋白质转导结构域、阳离子蛋白、酸性溶液和大量其他本领域公知的方法。如果通过胞内由脂质体、蛋白转导蛋白、阳离子蛋白、电离子透入疗法或其他本领域公知的方法递送，则还包括这些毒素的轻链。
除所示的之外，实施例中所述的CnT剂量是使用Allergan Inc.(Irvine,CA)制备的A型肉毒毒素
Figure BDA00001776238400081
的那些剂量。肉毒毒素效力的单位测量值是当注入其腹膜时杀死50%小鼠的量。尽管可以预计来自不同肉毒毒素产品的单位的临床效力相同，但是本领域众所周知，其效力在注入人时不同。对目前商购的产品已知与
Figure BDA00001776238400082
的生物等价比且可以在不进行过度实验的情况下测定。来自Ipsen LTD的Dysport(Bath,England)具有1/3的
Figure BDA00001776238400083
的生物等效性/单位。Myobloc(B型肉毒毒素),Solstice Neuroscience,(Malvern,PA)具有1/40的
Figure BDA00001776238400084
的生物等效性。
通常将CnT注入约1cm2的小面积并且较大区域的治疗需要多次注射。本文指定的和实施例中的剂量指整个治疗所需的范围。剂量可以在例如约.01-约10,000单位、优选约.1-约1,000单位或约1-约100单位的范围，但不限于此。
剂量的主要改变可以因局部应用肉毒毒素导致，因为毒素的百分比无法完全透入粘膜或皮肤并且通常大部分毒素在施用后被擦去且透入的实际毒素低至1%。上述剂量范围中涉及的毒素的量由此指的是体内透入的实际毒素且并非表面上施用的总剂量。对局部药物而言已知这种实际剂量，因为它始终得到研究并且在FDA批准的方法中定量。
例如、但不限于，可以施用控释方法例如延迟释放、缓释或延迟的缓释给予约.01-约10,000单位/平方厘米的剂量。缓释方法可以包括、但不限于缓慢释放贮库注射剂、局部制剂或生物吸收性载体(例如泊洛沙姆(poloxymer))，其中毒素释放得到延迟或在延长时间期限内释放，这取决于所用缓释技术的模式，所述的时间期限可以在例如1秒、1分钟、1天、1个月、3个月、6个月等的范围。
可以通过注射(包括、但不限于压力快速注射（pressure jetinjection）或针头注射)、雾化喷雾剂、以生物吸收性载体的方式或通过本领域公知的其他方法局部施用CnT。
实施例
实施例1
50岁男性被诊断为轻度睡眠呼吸暂停，反映AHI是10。
通过窦开放(口)进入左上颌窦注射1000单位在1cc泊洛沙姆载体中的CnT。泊洛沙姆在上颌骨腔内固化并且在4天内溶解。在1个月时进行的随访睡眠研究显示AHI改善至4，尤其是睡眠呼吸暂停被治愈。
或者，可以给上颌窦注射在.5cc泊洛沙姆载体中500单位的剂量。
本实施例示例通过给窦腔施用CnT治疗睡眠呼吸暂停的方法。本实施例还示例提供CnT缓释的载体的应用。
实施例2
具有日间嗜睡的25岁男性进行睡眠测试并且发现具有的AHI为4。将他诊断为UARS。为了治疗这种病症，ENT医师麻醉口腔。然后使用间接喉镜和弯曲的喉治疗用仪器，将50单位的在.5cc生理盐水中的CnT注入会厌粘膜。在会厌舌侧上观察到可见的水疱。观察患者并发症后，将其送回家。在2周内，患者注意到通过Epworth睡眠评分法(ESS)等级评定为9反映出的其日间嗜睡的显著改善。
本实施例示例CnT粘膜下层注入位于会厌软骨的深部压力感受器。
实施例3
60岁的男性被诊断为中度OSA，具有的AHI为25。他的临床医师通过将50单位注入鼻咽粘膜治疗患者。首先，临床医师用1%的去氧肾上腺素喷雾剂解除鼻充血。然后用1%利多卡因喷雾剂麻醉鼻粘膜。然后临床医师通过鼻孔导入2.7mm精密0度内窥镜至鼻腔后部。然后将25单位的CnT注入各下鼻甲的后端。医师观察并发症，然后将其送回家。在1个月时重复PSG显示AHI改善至14。
实施例4
或者，可以用局部可溶解于纤维素中的CnT(Surgicel,J&J,Somerset,NJ)治疗实施例3中相同的患者。使100单位的生理盐水溶液吸附在1cm纤维素片上(可能的大小范围在1-20cm)。麻醉和解除鼻腔充血后，使纤维素片包敷在鼻前孔、鼻腔或鼻咽粘膜上。可以使CnT吸附在粘膜上24小时，如果仍然存在，则可以排除其余的薄片。
实施例5
或者，通过经腭鞘管注射将25单位的CnT双侧给予蝶腭神经节治疗实施例3中所述的相同患者。或者，可以通过局部施用50单位的CnT至覆盖鼻腔一侧或两侧上的神经节的后鼻腔壁将CnT给予蝶腭神经节。
实施例6
或者，通过吸入10单位的在雾化生理盐水中的CnT治疗实施例3中所述的相同患者。雾化颗粒具有适合于沉积在气管和上支气管中的大小且不能到达肺泡，其中它们可以全身吸收。在1个月时重复PSG显示AHI改善至12，没有副作用的证据。患者进行雾化CnT的重复治疗，1个月后重复PSG显示正常的AHI。
本发明在范围上不限于实施例中公开的具体实施方案和在功能上在本发明范围内等效的任意实施方案，这些实施例意欲作为本发明几个方面的示例。实际上，除本文所示和所述的那些外，本发明的不同变型对本领域技术人员而言是显而易见的且意欲属于待批权利要求的范围。

Claims (21)

1.治疗睡眠呼吸障碍的方法，包括对有此需要的哺乳动物给予治疗有效量的梭状芽孢杆菌神经毒素(CnT)或其轻链。
2.权利要求1的方法，其中对哺乳动物的鼻、鼻腔、窦、口腔、咽、喉、气管或支气管给予CnT或其轻链。
3.权利要求1的方法，其中睡眠呼吸障碍选自上气道阻力综合征、呼吸不足、呼吸暂停、中枢性睡眠呼吸暂停和阻塞性睡眠呼吸暂停。
4.权利要求1的方法，其中CnT或其轻链的给药剂量约为.01-10,000单位。
5.权利要求1的方法，其中CnT或其轻链的给药剂量约为.1-1,000单位。
6.权利要求1的方法，其中CnT或其轻链的给药剂量约为1-100单位。
7.权利要求1的方法，其中CnT或其轻链包含至少一种肉毒毒素血清型A、B、C、D、E、F或G。
8.权利要求1的方法，其中通过添加或取代至少1个氨基酸修饰CnT或其轻链。
9.权利要求1的方法，其中CnT或其轻链包含破伤风毒素。
10.权利要求1的方法，其中局部给予CnT或其轻链。
11.权利要求1的方法，其中通过注射给予CnT或其轻链。
12.权利要求11的方法，其中注射是压力快速注射或针头注射。
13.权利要求1的方法，其中通过雾化喷雾剂给予CnT或其轻链。
14.权利要求1的方法，其中使用缓释递送方法给予CnT或其轻链。
15.权利要求11的方法，其中缓释递送方法包括用贮库注射剂注射哺乳动物、局部给予CnT或其轻链或在生物吸收性载体中给予CnT或其轻链。
16.权利要求1的方法，其中将CnT或其轻链施用于呼吸或口腔粘膜。
17.权利要求1的方法，其中将CnT或其轻链通过呼吸道粘膜或口腔粘膜给予。
18.权利要求1的方法，其中将CnT或其轻链给予蝶腭骨神经节。
19.权利要求1的方法，其中将CnT的轻链给予哺乳动物。
20.治疗睡眠呼吸障碍症状的方法，包括对有此需要的哺乳动物给予治疗有效量的梭状芽孢杆菌神经毒素(CnT)或其轻链。
21.权利要求21的方法，其中所述症状是打鼾。
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