CN1829522A

CN1829522A - 基于氙和一氧化二氮的可吸入性气体药物

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Publication number: CN1829522A
Application number: CNA2004800215351A
Authority: CN
Inventors: J·阿布瑞尼; M·勒迈尔
Original assignee: Air Liquide Sante International SA
Current assignee: Air Liquide Sante International SA
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: US20090252816A1; CN1829522B; FR2858233B1; JP2007500174A; AU2004260859B2; EP1651243A2; US20070053992A1; AU2004260859A1; CA2533499A1; WO2005011711A2; WO2005011711A3; FR2858233A1

Abstract

本发明涉及包含氙气和一氧化二氮气，以及有利地包含氧的气体混合物用于制造预防或治疗人类神经中毒的可吸入性药物全部或部分的用途。本发明的氙/一氧化二氮混合物作用于一种或多种脑受体以降低多巴胺、谷氨酸、5－羟色胺、牛磺酸、GABA、去甲肾上腺素和/或任何其它神经递质的释放和/或效应。混合物中氙的体积比在5和45％之间且一氧化二氮的体积比在10和50％之间，剩余物优选为氧。

Description

基于氙和一氧化二氮的可吸入性气体药物

本发明涉及包含氙和一氧化二氮(N₂O)的气体混合物用于制造可吸入性药物全部或部分的用途，其中所述药物用于治疗或预防具有神经毒性效应(即神经中毒)特别是药物或其它成瘾性物质的神经毒性效应的病理学。

在与成瘾性药物例如苯异丙胺的神经毒性效应有关的病理学中，认为黑质纹状体和中脑边缘来源的多巴胺能神经传递参与这些药物的精神兴奋性和神经毒性效应是可以接受的。

然而，Del Arco等Neuropharmacology，38：943，1999的最新研究已经表明苯异丙胺的异化作用(facilitating effect)不限于多巴胺能神经传递。

因此，在纹状体-伏隔核复合体中，苯异丙胺不仅诱导多巴胺释放的增加而且还诱导5-羟色胺、牛磺酸、γ-氨基丁酸(GABA)和谷氨酸释放的增加。

已经特别有利地证实：在注射苯异丙胺后，谷氨酸转运蛋白的特异性抑制使得过兴奋降低(David，Thévenoux和Abraini，Neuropharmacology，2001)并且谷氨酸的增加也降低，但是多巴胺的增加不降低(Del Arco等Neuropharmacology，38：943，1999)，因此提示谷氨酸在苯异丙胺的精神兴奋性效应中起着决定性作用。

而且，近来进行的体外试验还已经证实氙和一氧化二氮(N₂O)表现为N-甲基-D-天冬氨酸的谷氨酸能受体的低亲合力拮抗剂(NMDA：Franks等，Nature 396：324，1998；Jevtovic-Todorovic等；Nature Med.4：460，1998)。

此外，在对消极安慰剂反应(negative placebo response)中内源性痛觉过敏阿片样系统的研究中，F.J.Lichtigfeld和M.A.Gillman(Intern.J.Neuroscience，1989，第49卷，71-74页)得出这样的结论，即虽然对于安慰剂而言有超过50％的个体出现了同样的积极效应，但是一氧化二氮对于酒精戒断的效应稍好于安慰剂的效应。

然而，该相同作者在Nitrous Oxide and the Aws，第785页中补充到：一氧化二氮的有益效应密切依赖于其浓度，因为其麻醉浓度或前驱麻醉浓度是无效的，或者在某些情况下甚至起反作用，因此推荐了一氧化二氮的镇痛浓度。

然而这些作者在另一公开(Intern.J.Neuroscience，1994，第76卷，第17-33页)中强调，一氧化二氮在酒精戒断的机制中具有快速而长期的精神性镇痛效应。

在Postgrad.Med.J，Clinical Toxicology，1990，66，第543-546页中，相同作者做出如下解释：作为他或她的酒精依赖程度函数的一氧化二氮浓度可根据个体在小于15％至大于70％之间变化。

而且，文件EP-A-1158992教授了氙或者氙与氧、氮或空气的混合物用于治疗神经中毒的用途。然而所述文件所描述的氙的用途或混合物的用途不能完全满足实践，特别是因为一定的氙含量具有毒性并且该化合物的成本高。

而且，文件US-A-6274663教授了氙的用途，推测氙作为NMDA受体拮抗剂化合物参与了一定疾病或缺血性低氧或具体而言在心脏病发作后所导致的神经毒性以及神经元细胞的死亡。

此外，在EP-A-861672中提出了基于氧和包括氙在内的几种可能气体的可吸入性气体混合物。

最后，在FR-A-2596989中提出了基于一氧化二氮和氧的气体混合物，该气体混合物可以包含氙或其它气体，如可特别地用于癌症放射治疗的放射致敏性产物。

本发明处于该环境领域，并且针对于对现存的旨在有效预防或治疗人类成瘾状态的可吸入性药物进行改进，所述的成瘾状态即与神经毒性效应、特别是成瘾性药物的神经毒性效应有关的任何不良状况、失调或病理学。

因此本发明的解决方案涉及包含氙(Xe)气和一氧化二氮(N₂O)气的气体混合物用于制造预防或治疗人神经中毒的可吸入性药物全部或部分的用途，其中氙的体积比在5％和45％之间且一氧化二氮的体积比在10％和50％之间。

根据情况，本发明的用途可以包括一个或多个如下技术特征：

-神经中毒源自一种或多种神经递质在大脑中的过量，

-包含氙和一氧化二氮的混合物作用于至少一种脑受体以致于降低了多巴胺、谷氨酸、5-羟色胺、牛磺酸、GABA、去甲肾上腺素和/或任何其它神经递质的效应和/或释放，

-氙的体积比在20％和40％之间并且一氧化二氮的体积比在10％和40％之间，

-氙的体积比在20％和32％之间并且一氧化二氮的体积比在20％和40％之间，并且优选地，氙的体积比和一氧化二氮的体积比各自为大约30％，

-氙的体积比在10％和20％之间并且一氧化二氮的体积比在40％和50％之间，并且优选地，氙的体积比为大约16％且一氧化二氮的体积比为大约50％，

-药物还包含氧、氧/氮混合物或空气，并且气体混合物优选地由氙和一氧化二氮和剩余物氧组成。

-神经中毒是引起成瘾状态的类型，即与在人类或动物中产生成瘾、依赖和/或习惯的药物、分子或物质的神经毒性效应有关的不良状况、失调或病理学。成瘾性物质、药物或分子选自苯异丙胺及其衍生物、可卡因、烟草、酒精和大麻或任何其它相似或类似药物。

-可吸入性药物在2巴至350巴、且优选在2巴至200巴之间的压力下包装。

-该药物为即用型(ready-to-use)，即其无需预先稀释即可直接对患者施用。

本发明还涉及包含5％至35％体积的氙和10％至50％体积的一氧化二氮、并且可能包含氧的气体可吸入性药物。

根据情况，本发明的气体混合物可以包括一个或多个如下技术特征：

-该混合物由5％至32％体积的氙和10％至50％体积的一氧化二氮和剩余物氧组成，

-该混合物由20％至32％体积的氙和20％至40％的一氧化二氮和剩余物氧组成，并且氙和一氧化二氮的体积比各自优选地为大约30％，

-该混合物由10％至20％体积的氙和45％至50％的一氧化二氮和剩余物氧组成，并且优选地，氙的体积比为大约16％且一氧化二氮的体积比为大约50％。

换言之，形成本发明基础的构想是：氙和一氧化二氮具有NMDA受体拮抗剂特性，可以将氙和一氧化二氮的这种神经保护特性以组合或协同方式用于预防和/或治疗与神经毒性效应(特别是成瘾性药物如苯异丙胺及其衍生物、可卡因、烟草、酒精、大麻或任何其它产生依赖性的药物的神经毒性效应)相关的不良状况或失调，特别是用于可吸入性药物的全部或部分。

通常，本发明的药物可经上呼吸道向患者施用，即通过使用合适的施用装置经鼻和/或嘴吸入，所述施用装置包含患者呼吸界面如呼吸面罩或气管探针(tracheal probe)、将气体药物由含有所述药物的药物源输送至界面的一个或多个供给管以及递送和/或抽取患者气体的医用呼吸机(ventilator)。

本发明还涉及预防或治疗人类患者神经中毒的方法，在该方法中将包含氙气和一氧化二氮气的气体混合物通过吸入施用于所述患者，在所述气体混合物中氙的体积比在5％和45％之间并且一氧化二氮的体积比在10％和50％之间。

实施例：氙和一氧化二氮具有神经保护潜能的证明

为了评估氙和一氧化二氮气的神经保护潜能，如下开展其对苯异丙胺致敏作用的拮抗剂特性、行为、神经化学和组织学研究，其对NMDA型谷氨酸能受体的拮抗剂特性最近已经证明。

在试验中使用体重约250g的雄性Sprague-Dawley大鼠。

在测试中，d-苯异丙胺致敏方法和一氧化二氮和氙的处理测试如下。

使用了15组动物(每组7只或8只动物)，其中包括实际致敏研究中的10个组和在后扣带回皮质(posterior cingulate cortex)和压后皮质(retrosplenial cingulate cortex)神经元组织学研究中的另5个组。

从第1天至第3天连续3天给动物腹膜内注射(i.p.)d-苯异丙胺(Amph；1mg/ml/kg)，对于对照动物，则注射盐溶液(1ml/kg)。

将大鼠在每次注射后立即置于体积为100升的封闭室内3小时，该室按动态方式以5升/分钟的恒定流速充以空气(组1：盐水；组2：Amph)、或50％体积的一氧化二氮(组3：盐水；组4：Amph)、或75％体积的一氧化二氮(组5：盐水；组6：Amph)、或50％体积的氙(组7：盐水；组8：Amph)、或75％体积的氙(组9：盐水；组10：Amph)；混合物的其余部分(用剩余物补充至100％)为氧。

为了鉴定重复暴露于(每天3小时，持续3天)一氧化二氮或氙对后扣带回皮质和压后皮质的可能的神经毒性的潜能，以与上述相同的方法将另外的5组动物进行预处理，预处理通过先施用盐溶液然后暴露于空气(组11)或暴露于50％或75％的一氧化二氮(组12和组13)或暴露于50％或75％的氙(组14和15)进行。

在腹膜内注射盐溶液(1ml/mg)后第6天和在腹膜内注射d-苯异丙胺(1mg/ml/kg)后第7天评估组1至组10中动物的运动活性(locomotoractivity)。使用带有光电管的行为测量笼(actimetry cage)(Imétronic，Pessac.法国)记录对这些注射发生反应的动物的运动活性。

而且，除了开展以上的组织学和行为研究以外，还在这些大鼠的脑切片上进行了神经化学研究以便鉴定氙和一氧化二氮的作用机制并评估一氧化二氮和氙的神经毒性潜能。

为达到此目的，在处理后第8天将动物于氟烷全身麻醉下经断头处死，并且立即将头颅置于多聚甲醛溶液中一周时间。然后将脑取出，用石蜡包埋，切成4lμm的额部切片(frontal slice)，贴片于经明胶处理的载玻片上并用苏木精明矾-伊红-番红溶液染色。使用光学显微镜(×400)分析后扣带回皮质和压后皮质。

此外，如下制备伏隔核切片。动物在氟烷的轻度麻醉下断头并快速取出脑。使用chopper(Michie Laboratory Engineering Company，Gomshall，Surrey，英国)获得对应于前面+0.70/1.20mm(根据Bregma、Paxinos和Watson，1998)的300μm额部切片。在进行神经化学研究之前，将脑切片置于温度为3-4℃的缓冲盐溶液中恢复至少1小时。

通过使用直径10μm和长250μm的单纤维碳电极(CFN10-250；WorldPrecision Instruments，Aston，Stevenage，Hertfordshire，英国)的常规差分脉冲伏安法技术测定多巴胺的释放。使得此类型电极对多巴胺敏感的电化学处理就在于：向磷酸缓冲盐溶液中应用-1.5V的连续电流20秒，然后再向工作电极上应用+2.6V的三角形电流20秒(Brazell等，1987)。在这些条件下，多巴胺信号表现为+100mV的电位。

然后将大鼠脑切片置于器官罐中并用人工脑脊液灌注，人工脑脊液的成分为：NaCl 118mM、MgCl₂ 1.18mM、KCl 4.9mM、NaH₂PO₄ 1.25mM、CaCl₂ 1.25mM、NaHCO₃ 3.6mM、d-葡萄糖10mM、HEPES 30mM、pH 7.4，用温度控制器(δ4培养皿控制器，Bioptechs，Butler，PA，美国)将人工脑脊液的温度维持在34±1℃。使用内置于显微镜的光学测微器在显微镜(EFN600显微镜，Nikon，Paris，法国)控制下将电极置于离前连合100μm处，然后电极以45°的角度完全下降至伏隔核内，并且连接于设置成常规差分脉冲伏安法模式下的Biopulse极谱仪上，参数如下：扫描电压-150+350mV；对于10mV/s的扫描速度扫描时间0.4秒、扫描振幅4mV；40ms测量脉冲；70ms测量前脉冲，30mV测量振幅。

通过向灌注液体中加入d-苯异丙胺诱导多巴胺能过度刺激。在灌注液体之前将医用空气、一氧化二氮或氙溶解至饱和，调节其pH值至7.4。

经法国卫生安全和健康产品委员会(Agence Francaise de SécuritéSanitaire des Produits de Santé)国家麻醉剂和精神类药物委员会(stupefacients and psychotropics unit)授权，从Sigma-Aldrich(Illkirch，法国)得到d-苯异丙胺(d-苯异丙胺硫酸盐，参见A5880)。

医用空气、一氧化二氮和氙由Air Liquide SantéInternational(Paris，法国)提供。使用Air Liquide SantéInternational提供的经校正的流量计制备基于一氧化二氮、氧和/或氙的混合物。

在附图1和附图2中提供的所获得结果表示为平均数±标准误差。通过非参数检验方法进行各组的比较：Kruskall-Wallis方差分析，接着对显著性结果事件进行Mann-Whitney U检验。

更加具体而言，对于行为方面，图1和图2中的左侧直方图说明通过重复施用d-苯异丙胺所诱导的致敏过程，因为：

-图1代表一氧化二氮的体积比为50％和75％时(剩余物为氧)对d-苯异丙胺致敏作用的影响；并且

-图2显示50％和75％的氙对d-苯异丙胺致敏作用的影响。

在这些图中可见，重复注射d-苯异丙胺产生了经d-苯异丙胺急性注射所诱导的运动活性的增加，因此在第7天进行d-苯异丙胺测试过程中，用d-苯异丙胺预处理动物的运动活性(图中的amph)显著高于使用盐溶液预处理动物的运动活性(图中的盐溶液)(P＜0.05)。

另一方面，从第1天至第3天重复注射d-苯异丙胺没有导致d-苯异丙胺预处理动物和对照动物对在第6日进行的盐水测试做出反应的运动活性产生显著差异。

从图1可见，在上述试验条件下用d-苯异丙胺预处理后立即暴露于一氧化二氮中诱导了致敏过程的剂量依赖性阻断。

因此，经d-苯异丙胺和50％体积的一氧化二氮预处理动物的运动活性与使用盐溶液和50％体积的一氧化二氮预处理动物的运动活性或者使用d-苯异丙胺和空气预处理动物的运动活性没有显著差异，其中所述运动活性是通过在第7天使用d-苯异丙胺的测试诱导的。

这个结果说明在上述试验条件下致敏过程被部分阻断。

使用d-苯异丙胺预处理后立即暴露于75％体积的一氧化二氮中则对致敏过程产生显著阻断，也即经d-苯异丙胺和75％体积的一氧化二氮预处理动物的运动活性显著低于经d-苯异丙胺和空气预处理动物的运动活性(P＜0.05)，但是与经盐溶液和75％体积的一氧化二氮预处理动物的运动活性没有显著差异，其中所述运动活性是通过在第7天使用d-苯异丙胺的测试诱导的。而且，在第7日进行的急性d-苯异丙胺测试过程中，经盐溶液预处理的大鼠中未发现“气体”效应，这说明N₂O阻断了能够导致成瘾和依赖状态的致敏作用，但是N₂O不影响药物的急性施用。

类似地，未发现对于在第6天进行的盐水测试做出反应的运动活性存在显著性差异，这说明气体不具有长期的镇静效应。

从图2可见，在上述试验条件下，无论所用的氙浓度如何(即50％或75％的体积)，用d-苯异丙胺和氙预处理动物(通过在第7天进行d-苯异丙胺刺激所诱导的运动活性)导致了对d-苯异丙胺致敏作用的阻断，因此用d-苯异丙胺和氙预处理动物的运动活性显著性地低于用d-苯异丙胺和空气预处理动物的运动活性(P＜0.05)，但是与用盐溶液和氙预处理动物的运动活性没有显著不同。

对于一氧化二氮(图1)，对在第6天的盐水测试作出反应的运动活性中没有出现显著性差异，这说明在此情况下气体也不具有长期的镇静效应。

另一方面，在用盐溶液预处理动物的情况下，与用空气或50％体积的氙预处理的动物相比，接受75％体积的氙的动物对d-苯异丙胺的反应显著性增加，这可以解释NMDA受体的致敏作用和高剂量(即75％左右的体积)氙的可能毒性效应。

此外，对后扣带回皮质和压后皮质的组织学研究表明：在暴露于75％体积的氙的大鼠中，广泛性细胞质澄清与细胞核的固缩外观相关，并且还与在某些动物中出现的细胞质液泡相关，这表明在连续3天内重复施用75％体积的氙具有毒性效应，这与运动活性相一致。

在暴露于空气、75％体积的一氧化二氮或者50％体积的氙的大鼠中，没有发现相似的效应。

而且，图3说明一氧化二氮影响伏隔核中通过d-苯异丙胺诱导的多巴胺释放的增加。使用50％的氙获得了同样的结果。

加入10^-5M d-苯异丙胺而产生的信号相对于所测定的基础信号显著性增加(P＜0.05)。

当在灌注液体中存在75％的一氧化二氮或50％的氙(体积比)时，这种伏隔核中多巴胺释放的增加显著降低(P＜0.05)。

在不加入d-苯异丙胺时，在整个实验中信号保持稳定。

总之，所得结果清晰地表明一氧化二氮和氙对于d-苯异丙胺的致敏作用以及与此相关的多巴胺释放具有抑制性效应。

因此，以75％体积的一氧化二氮或者50％和75％体积的氙为例，在d-苯异丙胺的致敏作用阶段，同时将动物暴露于一氧化二氮或氙中会完全阻断由于d-苯异丙胺急性施用所导致的运动过度活性。

据认为，一氧化二氮和氙对AMPA类型谷氨酸能受体没有作用(Yakamura和Harris，2000)，它们的抑制性效应可以归因于它们对NMDA型谷氨酸能受体的拮抗剂特性(Jevtovic-Todorovic等，1998；Franks等，1998；Yakamura等，2000)，还归因于它们对烟碱型胆碱能受体的拮抗剂特性和它们对A型GABA能受体的激动剂特性。

将NMDA型谷氨酸能受体拮抗剂与苯异丙胺共同施用可以阻断致敏作用过程和与之相关的多巴胺释放。

而且，所得到的结果还显示：为了阻断致敏作用过程需要75％体积的一氧化二氮和仅仅50％体积的氙。

然而，根据在高浓度氙时所观察到的行为影响和组织学影响，不推荐使用75％的氙。

具体而言，在d-苯异丙胺测试(在第7天进行)期间，用盐溶液和75％的氙预处理(从第1天至第3天)的动物的运动活性高于用盐溶液+空气预处理的对照动物，这说明NMDA受体发生致敏作用。

此外，75％的氙导致了细胞质的澄清，在少数情况下通过后扣带回皮质和压后皮质神经元空泡化而加剧了细胞质的澄清，毫无疑问，这预示着发生了神经毒性过程。

换言之，75％体积的一氧化二氮或者50％和75％体积的氙阻断了对d-苯异丙胺的行为致敏作用过程，但是75％体积的氙还诱导对d-苯异丙胺急性反应的增加，这可能反映了所涉及受体的敏感性调整和潜在有害的过程，这支持组织学研究。

此外，50％或75％体积的一氧化二氮和氙阻断了d-苯异丙胺诱导的多巴胺释放的增加。

所有这些结果显示一氧化二氮和氙对d-苯异丙胺的致敏作用和与之相关的神经化学过程具有无可争议的抑制作用。

由此，为了从氙所提供的优点中获益但又避免产生上述有害作用或神经毒性作用(特别是在因兴奋性毒性谷氨酸能成分的较严重神经病的情况下)和避免受累于该气体的高成本，因此不推荐单独使用氙，而是使用由氙和一氧化二氮形成的气体混合物，其中氙含量需要维持在距离该化合物的毒性阈值相当远的浓度，即在人类中一般小于或等于大约60％(即在大鼠中为大约75％)。

因此，包含5％-35％体积的氙气和10％-50％体积的一氧化二氮气的气体混合物(剩余物为氧)完全适合于作为预防或治疗人或动物神经中毒的气体可吸入性药物。

具体而言，通过使用基于氙和一氧化二氮的适宜混合物，可以从该两种化合物的效应中受益而又不出现上述问题。

本发明的气体混合物可用于治疗所有的神经中毒。术语“神经中毒”意思是指其发病机理涉及(至少部分涉及)兴奋毒性过程、尤其是兴奋性谷氨酸神经传递功能异常的中枢神经系统的不良状况、失调或病理学：尤其见Parsons等，Drug News Perspect.，1998，第11卷，第523-569页的文献。

因此，本发明的内容既包括对可产生成瘾的药物或其它物质(例如苯异丙胺及苯异丙胺衍生物、阿片剂物质及其衍生物、可卡因及其衍生物、烟草、大麻和/或酒精)的神经毒性效应的治疗，又包括对急性脑意外例如颅外伤和脑血管意外(CVA)包括脑缺血；神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病(舞蹈病)、肌萎缩性侧索硬化、急性播散性脑脊髓炎、迟发性运动障碍和橄榄体桥脑小脑退化；以及多种精神病或神经病病理学如焦虑症、精神病性精神障碍、特别是多种形式的精神分裂症和癫痫的治疗。

Claims

1.包含氙气和一氧化二氮气的气体混合物用于制造预防或治疗人类神经中毒的可吸入药物全部或部分的用途，其中氙的体积比在5％和45％之间并且一氧化二氮的体积比为10％和50％之间。

2.如权利要求1所述的用途，其特征在于神经中毒源于一种或多种神经递质在脑中过量。

3.如权利要求1和2中任意一项所述的用途，其特征在于包含氙和一氧化二氮的混合物作用于至少一种脑受体以致于降低多巴胺、谷氨酸、5-羟色胺、牛磺酸、GABA、去甲肾上腺素和/或任何其它神经递质的释放和/或效应。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的用途，其特征在于气体混合物的剩余物为氧。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的用途，其特征在于氙的体积比在20％和40％之间并且一氧化二氮的体积比在10％和40％之间。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的用途，其特征在于氙的体积比在20％和32％之间并且一氧化二氮的体积比在20％和40％之间，并且优选地，氙和一氧化二氮的体积比各自为大约30％。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的用途，其特征在于氙的体积比在10％和20％之间并且一氧化二氮的体积比在40％和50％之间，并且优选地，氙的体积比为大约16％且一氧化二氮的体积比为大约50％。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的用途，其特征在于药物还包含氧、氧/氮混合物或空气，并且气体混合物优选地由氙和一氧化二氮和剩余物氧组成。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的用途，其特征在于药物为即用型。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的用途，其特征在于神经中毒是产生成瘾状态的类型。

11.作为可吸入性药物的气体混合物，其中所述气体混合物包含5％-35％体积的氙和10％-50％体积的一氧化二氮。

12.如权利要求11所述的气体混合物，其特征在于所述气体混合物还包含氧。

13.如权利要求11和12中任意一项所述的混合物，其特征在于所述混合物由20％-32％体积的氙和20％-40％体积的一氧化二氮和剩余物氧组成。

14.如权利要求10-13中任意一项所述的混合物，其特征在于氙和一氧化二氮的体积比各自为大约30％。

15.如权利要求10-13中任意一项所述的混合物，其特征在于所述混合物由10％-20％体积的氙和45％-50％体积的一氧化二氮和剩余物氧组成，并且优选地，氙的体积比为大约16％且一氧化二氮的体积比为大约50％。