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Die
vorliegende Erfindung betrifft Lösungen, die für
die Perfusion und Konservierung von Organen, Organteilen, Geweben
oder Gewebeteilen menschlichen oder tierischen Ursprungs geeignet
sind. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren für die Herstellung
der erfindungsgemäßen Lösungen, sowie
die Verwendung dieser Lösungen bei verschiedenartigen medizinischen
Verfahren, insbesondere im Bereich der Transplantationsmedizin.
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Obwohl
Organtransplantationen inzwischen zum Standard der medizinischen
Versorgung gehören, ist der Erfolg solcher Operationen
noch unbefriedigend. Da das Spenderorgan im Zeitraum zwischen der
Entnahme und der Implantation in den Empfänger nicht mit
Blut versorgt ist, können während dieser Ischämiezeit
aufgrund des Sauerstoffmangels Zellschädigungen und nekrotische
Gewebsveränderungen entstehen, wodurch die Vitalität
und Funktionsfähigkeit des jeweiligen Organs beeinträchtigt
werden. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die ischämiebedingte
Schädigung der Gefäßendothelien.
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Ferner
kann bei der Reperfusion des implantierten Organs infolge der durch
oxidativen Streß verursachten Bildung von freien Radikalen
und zellulären Mediatoren ein Ischämie-Reperfusionssyndrom
auftreten, welches das Versagen des Transplantats zur Folge hat
(= primäres Transplantatversagen oder "initiale Nichtfunktion").
Die Funktionsaufnahme des reperfundierten Organs unterbleibt dabei
völlig oder ist stark eingeschränkt. Dies ist
im wesentlichen auf die ischämie- und reperfusionsbedingte
Störung oder Obstruktion der Mikrozirkulation zurückzuführen.
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Des
weiteren können die ischämie- und/oder reperfusionsbedingten
Schädigungen des Gewebes, insbesondere des Endothels, auch
Langzeitkomplikationen zur Folge haben, z. B. sekundäres
Transplantatversagen infolge von thrombotischen Gefäßveränderungen.
Im Falle von Gefäßtransplantaten kann die Neigung zur
Restenosierung verstärkt werden.
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Die
vorstehend beschriebenen Komplikationen können nicht nur
bei Organtransplantationen, sondern auch bei anderen chirurgischen
Eingriffen an ischämischen Organen auftreten, z. B. bei
kardiochirurgischen Operationen unter Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine.
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Um
das Auftreten von Ischämieschäden bei Organen,
insbesondere Transplantaten, möglichst zu reduzieren, sollte
die Ischämiezeit grundsätzlich möglichst
kurz sein. Andererseits ist eine Verlängerung der Ischämiezeit
wünschenswert, damit ausreichend Zeit für den
Transport des Transplantats vom Spender zum Empfänger sowie
für eine optimale Auswahl von Spendern und Empfänger nach
Gewebsübereinstimmung bleibt. Eine Verlängerung
der Ischämiezeit ist auch deshalb wünschenswert,
um kompliziertere Operationen mit ausgedehnter Operationsdauer zu
ermöglichen.
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Üblicherweise
werden als Schutz-, Konservierungs- und Perfusionslösungen
zum Schutz von Organen vor Ischämieschäden gepufferte,
physiologische Elektrolytlösungen verwendet, die mit verschiedenartigen Zusätzen
versehen sind. Beispiele für solche im Stand der Technik
gebräuchlichen Standardlösungen sind:
- – Bretschneider-Lösung ( EP 12272 A1 , EP 1362511 A1 );
- – HTK-Lösung nach Bretschneider ( EP 54635 A1 ; mit Histidin,
Tryptophan und α-Ketoglutarat), Handelsprodukt: Custodiol®;
- – Euro-Collins-Lösung (eine hyperosmolare
Lösung, deren Innenzusammensetzung der des Intrazellularraumes
entspricht);
- – UW-Lösung (University-of-Wisconsin-Lösung);
- – St.-Thomas-Hospital-Lösung (Plegisol®);
- – Viaspan® ("Belzer
UW"; US 4 798 824 B1 , US 4 879 283 B1 ;
DuPont-Pharma GmbH, Bad Homburg);
- – Celsior® (Imtix
Sangstat, Lyon);
- – Perfadex® (Vitrolife
AB, Göteborg);
- – Polysol® ( WO 2006/052133 A2 ).
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Bei
Verwendung von Standardlösungen der vorstehend beschriebenen
Art ist stets mit dem Auftreten von Ischämieschäden
oder von Ischämie-Reperfusionsschäden zu rechnen.
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Um
das Ausmaß von Ischämieschäden möglichst
gering zu halten, erfolgt die Anwendung der Perfusionslösungen
meist unter hypothermischen Bedingungen (bei ca. 4 bis 10°C),
d. h. bei "kalter Ischämie". Das Auftreten von Ischämie-Reperfusionsschäden
läßt sich damit nicht verhindern.
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In
der Literatur sind verschiedene Zusatzstoffe für Organperfusionslösungen
vorgeschlagen worden, welche eine Reduzierung von Ischämieschäden
oder Reperfusionsschäden bewirken sollen, beispielsweise Benzopyrone
(
DE 198 44 116 A1 ),
Glutathion (
DE 41 38
040 A1 ), Insulin (
EP
1 164 841 B1 ) oder Superoxiddismutase (
WO 02/30192 A2 ). Jedoch
ist die Wirkung derartiger Zu sätze ungenügend
und ihre Verwendung ist mit Nachteilen verbunden, wie z. B. Auftreten
von Nebenwirkungen, Stabilitätsprobleme, oder erhöhte
Kosten.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand deshalb darin, Perfusions-
und Konservierungslösungen für Organe und Gewebe
bereitzustellen, bei welchen die vorstehend beschriebenen Nachteile
der bekannten Lösungen beseitigt oder vermindert sind.
Insbesondere bestand die Aufgabe in der Bereitstellung von Perfusions-
und Konservierungslösungen, welche eine verlängerte
Ischämiezeit, eine Verminderung der ischämiebedingten
Schädigungen oder/und eine verbesserte Funktionsaufnahme
eines transplantierten Organs ermöglichen, und durch welche
Ischämie-Reperfusionsschäden vermieden oder vermindert
werden können.
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Diese
Aufgabe wird überraschenderweise durch Bereitstellung einer
Perfusions- und Konservierungslösung gelöst, welche
gemäß vorliegender Erfindung mindestens einen
Wirkstoff enthält, der aus der Gruppe ausgewählt
ist, die NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der
löslichen Guanylatcyclase umfaßt. Die Aufgabe
wird ferner durch die in den Patentansprüchen definierten
Verwendungen und Verfahren gelöst.
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Es
hat sich gezeigt, daß durch Verwendung der erfindungsgemäßen
Perfusions- und Konservierungslösungen das Auftreten von
Zell-, Gewebs- und Organschädigungen unter ischämischen
Bedingungen deutlich reduziert wird. Ferner hat sich gezeigt, daß Organe
oder Gewebe nach Behandlung mit einer erfindungsgemäßen
Lösung bei anschließender (Re-)Implantation eine
verbesserte Funktionsaufnahme zeigten, im Vergleich zu Standardlösungen,
welche die genannten Wirkstoffe nicht enthalten. Die Häufigkeit
des Auftretens eines primären oder sekundären
Transplantatversagens konnte durch Verwendung der erfindungsgemäßen
Lösungen erheblich reduziert werden.
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Die
erfindungsgemäßen Lösungen eignen sich
insbesondere für die Perfusion und Konservierung (d. h.
Aufbewahrung) von Organen, insbesondere Hohlorganen, sowie von Organteilen,
Geweben oder Gewebeteilen, jeweils menschlichen oder tierischen
Ursprungs.
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NO-unabhängige
Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase
(sGC) sind dem Fachmann bekannt (EVGENOV O. E. et al., Nature
Reviews Drug Discovery Vol. 5, Sept. 2006, 755-768). Allgemein handelt
es sich hierbei um Verbindungen, welche eine NO-unabhängige
(d. h. direkte) Aktivierung oder Stimulation der sGC, oder eine
Steigerung der durch NO verursachten Aktivierung der sGC, bewirken,
woraus ein Anstieg der intrazellulären cGMP-Konzentration
resultiert.
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Als
Aktivatoren der sGC werden Verbindungen bezeichnet, die eine Häm-unabhängige
Aktivierung der sGC bewirken. Diese Wirkstoffgruppe der NO-unabhängigen,
Häm-unabhängigen Aktivatoren der sGC (= sGC-Aktivatoren)
ist besonders vorteilhaft, da diese Aktivatoren sogar auf Häm-defiziente
bzw. oxidierte Formen der sGC aktivierend wirken, d. h. bei oxidativem
Streß.
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Als
Stimulatoren der sGC (= sGC-Stimulatoren) werden Verbindungen bezeichnet,
welche eine NO-unabhängige, jedoch Häm-abhängige
Aktivierung der sGC bewirken.
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Als
Stimulatoren im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen allgemein
alle Verbindungen in Betracht, die eine NO-unabhängige
Stimulierung oder Aktivierung, oder eine Steigerung oder Potenzierung
der sGC-Aktivität, bewirken, und/oder die durch NO oder
CO verursachte Aktivierung der sGC additiv oder synergistisch verstärken.
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Die
erfindungsgemäßen Lösungen können
als Wirkstoff(e) eine einzige Verbindung oder Kombinationen von
zwei oder mehreren Verbindungen aus der Gruppe der NO-unabhängigen
Stimulatoren und Aktivatoren der sGC enthalten.
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Durch
die Verwendung der Bezeichnung "Lösung" wird nicht ausgeschlossen,
daß die erfindungsgemäßen Lösungen
auch Anteile von nicht gelösten Stoffen enthalten, z. B.
in suspendierter, kolloidaler oder emulgierter Form.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform enthält eine erfindungsgemäße
Lösung mindestens einen NO-unabhängigen Aktivator
der löslichen Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der Aminodicarbonsäurederivate
ausgewählt ist. Derartige Wirkstoffe sowie deren Herstellung
und therapeutische Verwendung wurden in
WO 01/19780 A2 und
WO 2007/025595 A1 offenbart.
Sämtliche dort offenbarten Wirkstoffe kommen für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Betracht, insbesondere
die in
WO 01/19780
A2 (S. 97–171; Synthesebeispiele 1–232)
beschriebenen Verbindungen.
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Besonders
bevorzugt wird als Wirkstoff eine Verbindung der nachfolgenden Formel
(I) verwendet. Diese Substanz wurde ebenfalls in
WO 01/19780 A2 beschrieben
(vgl. S. 103, Bsp. 8).
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Weitere
Aminodicarbonsäurederivate, sowie Dicarbonsäurederivate,
welche gemäß vorliegender Erfindung verwendet
werden können, sind in
WO 01/19355 A1 ,
WO 01/19776 A1 ,
WO 01/19778 A1 ,
WO 02/070462 A1 ,
WO 2002/070459 A1 ,
WO 02/070510 A1 ,
WO/2007/045433 A1 ,
offenbart worden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält eine
erfindungsgemäße Lösung mindestens einen
Aktivator der löslichen Guanylatcyclase, der aus der Gruppe
der schwefelsubstituierten Sulfonylamino-carbonsäure-N-arylamide
ausgewählt ist. Derartige Wirkstoffe, sowie deren Herstellung
und medizinische Verwendung, sind in
WO 00/02851 A1 beschrieben worden. Sämtliche
in
WO 00/02851 A1 offenbarten Wirkstoffe
kommen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Betracht,
insbesondere die in den Beispielen 1–226 (S. 39–65)
beschriebenen Verbindungen, wobei die nachfolgend genannten Verbindungen
(II), (III) und (IV) besonders bevorzugt sind:
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält eine
erfindungsgemäße Lösung mindestens einen
Häm-abhängigen Stimulator der löslichen
Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der substituierten Pyrazolderivate
ausgewählt ist, insbesondere aus der Gruppe der Pyrazolopyridinderivate.
Geeignete Pyrazolderivate, sowie Verfahren zu deren Herstellung,
sind in beispielsweise in
WO
98/16507 A1 ,
WO
98/23619 A1 ,
WO
98/16223 A1 ,
WO
00/06567 A1 ,
WO
00/06568 A1 ,
WO
00/06569 A1 ,
WO
00/21954 A1 ,
WO 01/083490
A1 ,
WO 02/042299
A1 ,
WO 02/042300
A1 ,
WO 02/42301
A1 ,
WO 02/42302
A1 ,
WO 02/092596 A1 ,
WO 03/004503 A1 ,
WO 03/095451 A1 ,
WO 03/097063 A1 ,
WO 03/095452 A1 beschrieben
worden.
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Aus
der Gruppe der substituierten Pyrazolderviate sind die Verbindungen
der nachfolgenden Formeln (V) bis (VIII) besonders bevorzugt:
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Die
Herstellung dieser Verbindungen ist
WO 00/06569 A1 (V),
WO 00/06569 A1 und
WO 02/42301 A1 (VI),
bzw. in
WO 00/06569
A1 und
WO
02/095451 A1 (VII, VIII) beschrieben worden.
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Des
weiteren kommen auch die in
WO 00/27394 A1 offenbarten Pyrazolderivate
und Indazolderivate als Stimulatoren oder Aktivatoren der sGC in
Betracht, wobei der sGC-Stimulator 3-[3-(Dimethylamino)propoxy]-N-(4-methoxyphenyl)-1-(phenylmethyl)-1H-pyrazol-5-carboxamid-Hydrochlorid
besonders bevorzugt ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält eine
erfindungsgemäße Lösung mindestens einen
Häm-abhängigen Stimulator der löslichen
Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der Indazolderivate, insbesondere
der Benzylindazolderivate, ausgewählt ist, wobei 3-(5'-Hydroxymethyl-2'-furyl)-1-benzylindazol
bevorzugt ist (
Ko FN et al., Blood 84 No. 12, 1994, 4226-4233).
Weitere geeignete Indazol-Derivate sind in
WO 03/076408 A2 offenbart.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält eine
erfindungsgemäße Lösung mindestens einen
Häm-abhängigen Stimulator der löslichen
Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der Acrylamid-Derivate ausgewählt
ist, wobei 3-[2-(4-Chlorophenylthio)phenyl]-N-(4-dimethylaminobutyl)acrylamid
besonders bevorzugt ist (siehe Miller LN et al., Life Sci.,
72 (2003), 1015-1025; Nakane M et al., J Pharmacol.
Sci., Vol. 102, 231-238 (2006)).
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Weitere
Verbindungen, die als Stimulatoren gemäß vorliegender
Erfindung verwendet werden können, sind in den nachfolgend
genannten Druckschriften beschrieben:
WO 2004/009590 A1 (Pyrimidinderivate),
WO 2004/009589 A1 (2,5-disubstituierte
Pyrimidinderivate),
WO
2004/031186 A1 (Morpholin-überbrückte
Indazolderivate),
WO
2007/045366 A1 (Heterozyklische Verbindungen mit carboxyl-isosteren
Gruppen),
WO 2007/045367
A1 (Cyclopropylessigsäurederivate),
WO 2007/045369 A1 (Difluorphenolderivate).
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Der
Inhalt der in den vorangehenden Abschnitten angeführten
Dokumente, insbesondere die dort im allgemeinen und vor allem die
dort spezifisch genannten Verbindungen, sind ausdrücklicher
Bestandteil der Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorstehend beschriebenen Stimulatoren und Aktivatoren der sGC, welche
gemäß vorliegender Erfindung als Wirkstoffe in
Lösungen für die Perfusion und Konservierung von
Organen, Geweben und Zellen verwendet werden, können jeweils
in Form ihrer freien Basen oder freien Säuren, oder in
Form ihrer Salze, Hydrate, oder Hydrate der Salze verwendet werden.
Geeignete pharmazeutisch akzeptable Salze sind dem Fachmann bekannt.
Als Salze kommen beispielsweise in Betracht: Hydrochlorid, Hydrobromid,
Natriumsalze, Fumarat, Citrat, Acetat, Propionat, Oxalat, Suc cinat,
Lactat, Butyrat, Methansulfonat, Sulfat, Aspartat, Decanoat, Malest,
Tartrat, Hydrogentartrat, Phosphat.
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Vorzugsweise
sind die erfindungsgemäßen Lösungen als
physiologische Elektrolytlösungen formuliert, welche die
genannte(n) Wirkstoff(e) enthalten. Die gesamte Wirkstoffkonzentration
in der Lösung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 nmol/l
bis 100 μmol/l, insbesondere von 0,5 nmol/l bis 5 μmol/l.
Die jeweils optimale Wirkstoffkonzentration kann auf dem Fachmann
bekannte Weise ermittelt werden. Geeignete physiologische Elektrolytlösungen,
welche zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Lösung verwendet werden können, sind dem Fachmann
bekannt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform werden erfindungsgemäße
Lösungen aus Basislösungen hergestellt, die durch
Zusatz des/der genannten Wirkstoffe(s) modifiziert werden. Als Basislösung
wird vorzugsweise eine herkömmliche oder im Handel erhältliche
Organkonservierungs- oder Organperfusionslösung verwendet.
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Als
Basislösungen kommen insbesondere die bereits weiter oben
erwähnten bekannten Lösungen in Betracht, nämlich
UW-Lösung (= University-of-Wisconsin-Lösung),
St.-Thomas-Hospital-Lösung; HTK-Lösung nach Bretschneider,
Euro-Collins-Lösung, Viaspan® ("Belzer
UW"), Celsior®, Perfadex®, Polysol®.
Auch bekannte, klinisch gebräuchliche Infusionslösungen
können als Basislösungen zur Herstellung von erfindungsgemäßen
Lösungen verwendet werden. Ferner können auch
Blutplasma, Blutserum oder Blutersatzmittel als Basislösung
verwendet werden.
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Im
allgemeinen enthält eine als Basislösung geeignete
physiologische Lösung Elektrolyte (Natrium, Kalium, Magnesium,
Calcium, Chlorid) in einer Zusammensetzung, die dem extrazellulären
oder intrazellulären Milieu entspricht, ferner ein Puffersystem
(z. B. Phosphatpuffer, Carbonatpuffer, HEPES, MOPS; bei pH 7,2–7,6),
kolloidosmotische Substanzen (z. B. Dextran, Hydroxyethylstärke)
und Glucose oder andere Zucker, sowie weitere optionale Bestandteile
wie Mannitol, Glutathion, ATP, Gluconat, Lactobionat. Die Osmolarität wird
im allgemeinen so eingestellt, daß sie derjenigen des Plasmas
oder des intrazellulären Milieus entspricht.
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Beispiele
für Basislösungen, die zur Herstellung erfindungsgemäßer
Lösungen geeignet sind, sind in
EP 12272 A1 ,
EP 1362511 A1 ,
EP 54635 A1 ,
US 4 798 824 B1 ,
US 4 879 283 B1 und
WO 2006/052133 A2 beschrieben
worden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf kardioplegische Lösungen, die jeweils mindestens
einen aus der NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der
löslichen Guanylatcyclase umfassenden Gruppe ausgewählten
Wirkstoff enthalten. Als kardioplegische Lösungen kommen
beispielsweise folgende in Betracht: HTK-Lösung nach Bretschneider;
St.-Thomas-Hospital-Kardioplegielösung. Als kardioplegische
Agenzien können z. B. folgende verwendet werden: Kaliumionen (> 15 mM), Lidocain,
Novocain, Procain.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
vorliegende Erfindung auch Lösungen, welche zusätzlich
einen oder mehrere weitere pharmazeutische Wirkstoffe enthalten,
die nicht aus der Gruppe der Stimulatoren und Aktivatoren der sGC
ausgewählt sind. Diese weiteren Wirkstoffe können
insbesondere aus der Gruppe ausgewählt sein, die Vasodilatatoren,
Thrombozytenaggregationshemmer, Thrombolytika, Koagulationshemmer,
Phosphodiesterase-Hemmer, Adenosinagonisten, Prostaglandine, Glukokortikoide,
antiinflammatorische Wirkstoffe und Antibiotika umfaßt.
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Die
erfindungsgemäßen Lösungen werden im
allgemeinen als gebrauchsfertige Lösungen hergestellt. Alternativ
können die Lösungen in Form von Konzentraten vorliegen,
die vor der Anwendung entsprechend zu verdünnen sind, um
die benötigte Endkonzentration einzustellen. Ferner umfaßt
die vorliegende Erfindung auch Kits, welche ein definiertes Volumen
einer Basislösung zusammen mit einer definierten Menge
eines Stimulators oder/und Aktivators der sGC, wie oben beschrieben,
enthalten.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Perfusions-
oder Konservierungslösungen für Organe, Organteile,
Gewebe oder Gewebeteile menschlichen oder tierischen Ursprungs.
Das Verfahren beruht darauf, daß einer physiologischen
Elektrolytlösung, beispielsweise einer Konservierungs-
oder Perfusionslösung bekannter Zusammensetzung, mindestens
ein Wirkstoff zugesetzt wird, welcher aus der Gruppe ausgewählt
ist, die NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der
löslichen Guanylatcyclase umfaßt, wie oben beschrieben.
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Die
Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer der vorstehend beschriebenen
Lösungen als Schutzlösung, Konservierungslösung,
Aufbewahrungslösung oder als Präparationsmedium
für Organe, Organteile, Gewebe, Gewebeteile und/oder Zellen.
Die genannten Organe, Organteile etc. können menschlichen oder
tierischen Ursprungs sein. Die erfindungsgemäßen
Lösungen können insbesondere vor, während
und nach einer Explantation (d. h. Organ- oder Gewebsentnahme),
oder während einer ex-vivo-Behandlung von isolierten Organen,
Organteilen, Geweben, Gewebeteilen und/oder Zellen eingesetzt werden.
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Die
organ-, gewebs- und zellschützende Wirkung der erfindungsgemäßen
Lösungen wird sowohl unter warmer Ischämie (d.
h. bei Körpertemperatur bzw. unter Verzicht auf Kühlmaßnahmen)
als auch unter kalter Ischämie erzielt. Vorzugsweise werden
die Lösungen gekühlt verwendet, insbesondere bei
1 bis 12°C, besonders bevorzugt bei 4 bis 8°C.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Konservierungslösungen
läßt sich bei Lagerung unter hypothermischen Bedingungen
(ca. 1 bis 12°C) die Konservierungsdauer (d. h. die "kalte
Isohämiezeit") für isolierte ischämische
Organe wie z. B. Herz oder Niere auf bis zu 96 h, vorzugsweise 72
h, ausdehnen, wobei die Lebens- und Funktionsfähigkeit
der auf diese Weise konservierten Organe erhalten bleibt.
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Die
Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Lösung nach
einem der vorangehenden Ansprüche als Perfusionslösung
oder Reperfusionslösung für Organe, Organteile,
Gewebe oder Gewebeteile menschlichen oder tierischen Ursprungs.
Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Perfusionslösung
kann insbesondere vor oder während einer Explantation,
oder während der ex-vivo-Lagerung eines explantierten Organs,
Organteils, Gewebes oder Gewebeteils erfolgen.
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Die
Anwendung einer erfindungsgemäßen Lösung
als Reperfusionslösung wird vorzugsweise vor, während
oder nach der Implantation eines explantierten Organs, Organteils,
Gewebes oder Gewebeteils vorgenommen, d. h. zur Reperfusion eines
Organs, Organs etc. nach einer vorangegangenen Ischämiezeit,
und vor der Wiederherstellung der Blutversorgung nach erfolgter
Transplantation bzw. Re-Implantation.
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Die
Erfindung umfaßt ferner die Verwendung einer erfindungsgemäßen
Lösung, wie oben beschrieben, als Schutzlösung
oder Perfusionslösung bei chirurgischen Eingriffen an Körperorganen,
insbesondere bei kardiochirurgischen Eingriffen. Die erfindungsgemäßen
Lösungen können vorzugsweise als Maschinenperfusionslösungen
verwendet werden, beispielsweise in Herz-Lungen-Maschinen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf
die Verwendung eines Wirkstoffs, welcher aus der NO-unabhängige
Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase
umfassenden Gruppe ausgewählt ist, oder einer Kombination
mindestens zweier solcher Wirkstoffe, zur Herstellung einer Perfusions-
oder Konservierungslösung für Organe, Organteile,
Gewebe oder Gewebeteile menschlichen oder tierischen Ursprungs,
für folgende therapeutische oder prophylaktische Zwecke:
- – zur Verhinderung oder Reduzierung
von Ischämieschäden bei Transplantaten, oder
- – zur Verhinderung oder Reduzierung von Reperfusionsschä-den,
insbesondere zur Verhinderung eines Ischämie-Reperfusionssyndroms;
oder
- – zum Schutz vor Organ- oder Gewebeschädigung
während der Explantation, der Lagerung oder des Transports
von ex-plantierten Organen oder Geweben; oder
- – zur konservierenden Behandlung von explantierten
Organen oder Geweben, oder
- – zur Verbesserung der Funktionsaufnahme bei Re-Implantation
von Organen oder Geweben, oder
- – zu Verhinderung oder Reduzierung einer Restenosierung
bei Gefäßtransplantationen; oder
- – zur Verhinderung eines Transplantatversagens oder
- – zur Verlängerung der Ischämiezeit
bei chirurgischen Ein-griffen, insbesondere bei kardiochirurgischen Eingriffen;
- – zur Verhinderung oder Reduzierung von postoperativen
Komplikationen, insbesondere nach Eingriffen unter ischämischen
Bedingungen.
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Bei
den im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung erwähnten
Organen handelt es sich insbesondere um das Herz, die Lunge, die
Leber, die Niere, das Pankreas, die Milz, den Darm oder die Harnblase. Als
Organteile kommen insbesondere folgende in Betracht: Herzklappen,
Blutgefäßabschnitte, Leberlappen, Darmabschnitte,
Muskelpräparate, Gliedmaßen. Als Gewebe oder Gewebeteile
kommen insbesondere Hauttransplantate in Betracht. Als Zellen kommen
insbesondere die Inselzellen des Pankreas in Betracht.
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Die
Begriffe "Transplantat" oder "Transplantation" beziehen sich insbesondere
auf autologe, syngene, allogene oder xenogene Transplantate bzw.
Transplantationen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf Verfahren zur Behandlung von isolierten oder explantierten menschlichen
oder tierischen Organen, Organteilen, Geweben oder Gewebeteilen
zur Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit oder zum Schutz
vor Organ- oder Gewebeschädigung. Die erfindungsgemäßen
Verfahren weisen zumindest einen Verfahrenschritt auf, bei welchem
das isolierte oder explantierte Organ, Organteil, Gewebe oder Gewebeteil
mit mindestens einem Wirkstoff aus der Gruppe der NO-unabhängigen
Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase
in Kontakt gebracht wird. Vorzugsweise wird hierzu eine der oben
beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen
verwendet. Das In-Kontakt-Bringen kann insbesondere in der Weise
erfolgen, daß das isolierte oder explantierte Organ, Organteil,
Gewebe oder Gewebeteil mit einer den genannten Wirkstoff enthaltenden
Flüssigkeit in Kontakt gebracht, darin eingetaucht, inkubiert
oder gelagert wird, oder mit dieser Flüssigkeit perfundiert
wird.
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Des
weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Transplantation,
insbesondere zur allogenen oder syngenen Transplantation, eines
menschlichen oder tierischen Organs, Organteils, Gewebes oder Gewebeteils.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist mindestens
einen der folgenden Schritte auf:
- (i) In-Kontakt-Bringen
eines explantierten Organ, Organ-teils, Gewebes oder Gewebeteils
mit mindestens einem Wirkstoff, welcher aus der NO-unabhängige
Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase
umfassenden Gruppe ausgewählt ist;
- (ii) Implantieren des Organs, Organteils, Gewebes oder Ge-webeteils
in einen Empfängerorganismus und In-Kontakt-Bringen des
Organs, Organteils, Gewebes oder Gewebe-Teils mit dem genannten
Wirkstoff vor, während oder nach der Implantation.
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Vorzugsweise
wird hierbei eine der oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Lösungen verwendet. Das In-Kontakt-Bringen erfolgt bevorzugt
mittels einer oder mehrerer der nachfolgend genannten Methoden: Perfusion,
Eintauchen, Spülen, Injektion.
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Durch
die vorstehend beschriebene Behandlung des Organs, Organteils, Gewebes
oder Gewebeteils mit dem genannten Wirkstoff werden ischämische
Schädigungen der Organe und Gewebe unterdrückt
oder verhindert, und es wird eine prophylaktische Wirkung in Bezug
auf Ischämie-Reperfusionsschäden erzielt.
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Gemäß einer
Abwandlung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen,
daß das Organ oder Gewebe bereits vor der Entnahme aus
dem Spenderorganismus, z. B. einem menschlichen Organspender, mit
mindestens einem der genannten Wirkstoffe oder mit der genannten
Lösung in Kontakt gebracht wird. Dadurch wird ein frühzeitig
beginnender Schutz des Spenderorgans vor Gewebs- und Zellschädigung
erreicht.
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Die
Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Konservierung
oder Lagerung von isolierten oder explantierten Organen, Organteilen,
Geweben, Gewebeteilen oder Zellen menschlicher oder tierischer Herkunft.
Das Verfahren weist einen Verfahrensschritt auf, bei welchem die
Organe, Organteile, Gewebe, Gewebeteile oder Zellen in eine Flüssigkeit,
die mindestens einen aus der NO-unabhängige Stimulatoren
und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase umfassenden
Gruppe ausgewählten Wirkstoff enthält, eingetaucht
und darin gelagert werden. Vorzugsweise wird als Flüssigkeit
eine Lösung der oben beschriebenen Art verwendet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung Verfahren
zur chirurgischen Behandlung eines Organs oder Gewebes, insbesondere
unter Ischämie. Erfindungsgemäß weisen
diese Verfahren einen Verfahrensschritt auf, in welchem das Organ
oder Gewebe mit mindestens einem Wirkstoff, der aus der NO-unabhängige
Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase
umfassenden Gruppe ausgewählt ist, in Kontakt gebracht
wird. Dies geschieht vorzugsweise mittels Perfusion mit einer der
oben beschriebenen Lösungen. Das Verfahren ist insbesonde re
bei kardiochirurgischen Eingriffen anwendbar, beispielsweise bei
Bypass-Operationen oder Herzklappenoperationen.
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Beispiele
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Die
Erfindung und ihre vorteilhaften Wirkungen werden durch die folgenden
Beispiele näher erläutert:
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1. Kardioplegische Konservierungs-
und Perfusionslösung
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Zur
Herstellung der Lösung wurde eine HTK-Lösung nach
Bretschneider als Basislösung verwendet. Zu dieser Lösung
wurde Verbindung (I) in einer Endkonzentration von 10 nmol/l hinzugefügt.
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Die
Zusammensetzung der Lösung ist wie folgt:
| Natriumchlorid | 15,0
mmol/l |
| Kaliumchlorid | 9,0
mmol/l |
| Magnesiumchlorid
(6H2O) | 4,0
mmol/l |
| Histidin-HCl
(H2O) | 18,0
mmol/l |
| Histidin | 180,0
mmol/l |
| Tryptophan | 2,0
mmol/l |
| Mannitol | 30,0
mmol/l |
| Calciumchlorid
(2H2O) | 0,015
mmol/l |
| Kaliumhydrogen-2-ketoglutarat | 1,0 mmol/l |
| Verbindung
(I) | 10,0
nmol/l |
| (pH
= 7,2) | |
-
Die
so erhaltene Lösung kann beispielsweise zur Konservierung
von Spenderherzen, zur Perfusion vor oder nach der Explantation
eines Spenderherzens, oder zur Reperfusion eines Spenderherzens
vor, während oder nach der Implantation verwendet werden.
Im allgemeinen wird diese Lösung unter hypothermischen Bedingungen
eingesetzt (4 bis 8°C).
-
1a. Kardioplegische Konservierungs- und
Perfusionslösung
-
Diese
Lösung hat dieselbe Zusammensetzung wie die unter 1. beschriebene
Lösung, wobei allerdings Verbindung (I) durch Verbindung
(II) ersetzt wurde (10 μmol/l). Die Verwendung kann wie
unter 1. beschrieben erfolgen.
-
2. Konservierungs- und Perfusionslösung
auf Basis einer University-of-Wisconsin-Lösung (UW-Lösung)
-
Zur
Herstellung der Lösung wurde eine im Handel erhältliche
UW-Lösung verwendet. Zu dieser Lösung wurde Verbindung
(I) in einer Endkonzentration von 15 nmol/l hinzugefügt.
-
Die
Zusammensetzung der Lösung ist wie folgt:
| Natriumchlorid | 29,0
mmol/l |
| Kaliumchlorid | 125,0
mmol/l |
| Lactobionat | 100,0
mmol/l |
| Glutathion | 3,0
mmol/l |
| Adenosin | 5,0
mmol/l |
| Allopurinol | 1,0
mmol/l |
| HES* | 50,0
g/l |
| KH2PO4/KHPO4 – | 25,0
mmol/l |
| Verbindung
(I) | 15,0
nmol/l |
| (pH
= 7,4) | |
-
Die
so erhaltene Lösung kann beispielsweise zur Konservierung
von Spenderorganen wie Leber, Niere oder Lunge, zur Perfusion dieser
Organe vor oder nach der Explantation, oder zur Reperfusion vor,
während oder nach der Implantation verwendet werden.
-
Im
allgemeinen wird diese Lösung unter hypothermischen Bedingungen
eingesetzt (4 bis 8°C).
-
2a. Konservierungs- und Perfusionslösung
auf Basis einer University-of-Wisconsin-Lösung (UW-Lösung)
-
Diese
Lösung hat dieselbe Zusammensetzung wie die unter 2. beschriebene
Lösung, wobei allerdings Verbindung (I) durch Verbindung
(II) ersetzt wurde (10 μmol/l). Die Verwendung erfolgt
wie unter 2. beschrieben.
-
3. Konservierungs- und Perfusionslösung
auf Basis einer Euro-Collins-Lösung
-
Zur
Herstellung der Lösung wurde eine im Handel erhältliche
Euro-Collins-Lösung verwendet. Zu dieser Lösung
wurde Verbindung (I) in einer Endkonzentration von 15 nmol/l hinzugefügt.
-
Die
so erhaltene Lösung kann beispielsweise zur Konservierung
von Spenderorganen wie Leber, Niere oder Lunge, oder von Gefäßtransplantaten,
oder zur Perfusion dieser Organe vor oder nach der Explantation,
oder zur Reperfusion vor, während oder nach der Implantation
verwendet werden.
-
Im
allgemeinen wird diese Lösung unter hypothermischen Bedingungen
eingesetzt (4 bis 8°C).
-
4. Konservierende Wirkung
-
Venensegmente
(Vena-saphena-magna; Länge ca. 2–6 cm; aus Bypass-Patienten)
wurden über einen Zeitraum von 12 bzw. 24 h in Euro-Collins-Lösung
(nicht modifiziert; Kontrollversuch) oder in einer erfindungsgemäßen
Euro-Collins-Lösung, wie oben unter 3. beschrieben, bei
8°C gelagert. In einer weiteren Versuchsreihe wurde eine
erfindungsgemäße UW-Lösung, wie oben
unter 2. beschrieben, und als Kontroll-Lösung eine Standard-UW-Lösung
verwendet.
-
Anschließend
wurde der Erhaltungszustand des Gefäßendothels
histologisch untersucht. Insbesondere bei den 24 h gelagerten Proben
war die Erhaltung der Gewebsintegrität bei den mit der
erfindungsgemäßen Lösung behandelten
Gefäßproben deutlich besser als bei den Kontrollen.
-
Zusätzlich
wurde die Relaxationsfähigkeit der konservierten Venenabschnitte
untersucht. Hierzu wurden von den Venensegmenten ringförmige
Abschnitte (Länge ca. 3–5 mm) abgetrennt und auf
triangelförmige Edelstahlhaken aufgezogen, die mit einer
Verstärker- und Meßapparatur zur Registrierung
der Kontraktion bzw. Relaxation verbunden waren. Die Gefäßringe
wurden in die jeweilige Konservierungslösung eingehängt. Zum
Nachweis einer dilatativen Reaktion wurden die Gefäßringe
zunächst mittels Phenylephrin vorkontrahiert und anschließend
Acetylcholin oder Nitroglycerin behandelt. Es wurde gefunden, daß bei
den mit der erfindungsgemäßen Lösung
behandelten Gefäßsegmenten selbst nach vierstündiger
Lagerung die Kontraktions- und Relaxationseigenschaften weitgehend
erhalten blieben, wohingegen bei den in herkömmlicher Euro-Collins- Lösung
gelagerten Gefäßsegmenten eine Verschlechterung
der Kontraktions- und Relaxationseigenschaften auftrat. Durch die
erfindungsgemäße Lösung wurde eine deutliche
bessere Erhaltung der Vitalität der konservierten Gefäßabschnitte
erreicht.
-
5. Perfusion/Lagerung von Rattenherzen
-
Isolierte
Rattenherzen (Anzahl: 36) wurden mittels Langendorff-Perfusionsapparatur
perfundiert und nach 30 min in einer Konservierungslösung
gelagert (4°C). Als Perfusions- und Konservierungslösung
wurde eine HTK-Lösung nach Bretschneider (ohne Zusatz von
Wirkstoffen; als Kontrolle), eine modifizierte HTK-Lösung
wie oben unter 1. angegeben, oder eine modifizierte HTK-Lösung
wie oben unter 1a. angegeben, verwendet. Jeweils 12 Rattenherzen
wurden mit einer der genannten Lösungen behandelt. Nach
einer Lagerzeit von 6 Stunden wurden die Herzen mit oxygenierter
Tyrode-Lösung bei 37°C reperfundiert (1 h) und
der koronare Fluß (ml/min) bestimmt. Die beste Wiederherstellung
des koronaren Flusses wurde bei denjenigen Herzen beobachtet, die
mit Lösung "1" bzw. mit Lösung "1a" behandelt
worden waren.
-
6. Re-Implantation nach Ischämie
(Herz)
-
Männliche
Kaninchen (New Zealand White Rabbits; 12 Tiere) wurden betäubt,
nach Thorakotomie das Herz entnommen, und die Tiere an eine Herz-Lungen-Maschine
angeschlossen. Die explantierten Herzen wurden anschließend
mit (A) einer erfindungsgemäßen kardioplegischen
Lösung (s. o., 1.) bzw. mit (B) einer nicht modifizierten
HTK-Bretschneider-Lösung (als Vergleichsversuch) mittels
Perfusionsmaschine perfundiert wurde, wobei jede Gruppe (A, B) sechs
Tiere umfaßte. Die Perfusion erfolgte bei 5°C über
eine Zeitraum von 90 min. Anschließend wurden die Herzen
re-implantiert. Bei sämtlichen Versuchstieren der Gruppe
A nahm das re-implantierte Herz die Funktion wieder auf und der
Zustand der Tiere verbesserte sich bis zur vollständigen Wiederherstellung.
In der Gruppe B trat bei zwei Tieren ein akutes Transplantatversagen
auf (d. h. initiale Nicht-Funktion), und drei weitere Tiere dieser
Gruppe überlebten nur wenige Tage nach der Re-Implantation. Dies
war, wie der Autopsiebefund ergab, auf die Dysfunktion der nekrotisch
veränderten Transplantate zurückzuführen.
-
Die
Ergebnisse zeigen, daß durch Verwendung der erfindungsgemäßen
Perfusionslösung das Auftreten von Reperfusionsschäden
wirksam verhindert werden kann. Ähnliche Ergebnisse wurden
erzielt, wenn statt Lösung (1.) die oben beschriebene Lösung
(1.a) verwendet wurde.
-
7. Re-Implantation nach Ischämie
(Niere)
-
Für
diese Versuchsreihe wurden Hunde der Rasse Beagle verwendet (Geschlecht
männlich, Gewicht ca. 8–10 kg). Jedem Hund wurde
unter Betäubung die linke Niere entnommen, die sofort mit einer
Perfusionslösung perfundiert wurde. Anschließend
wurden die explantierten Nieren bei 4°C in jeweils derselben
Perfusionslösung eingetaucht und über einen Zeitraum
von drei Tagen bei 4°C gelagert.
-
Als
Perfusionslösung wurde eine erfindungsgemäße
Lösung auf der Basis von UW-Lösung (siehe oben,
2.) verwendet. Für Kontrollversuche wurde eine herkömmliche
UW-Lösung verwendet. Jede Gruppe von Versuchstieren umfaßte
vier Tiere.
-
Nach
drei Tagen wurden die Nieren wieder in dieselben Hunde, aus denen
sie entnommen worden waren, re-implantiert. Gleichzeitig wurde dabei
die kontralaterale (rechte) Niere entfernt.
-
Nach
Beendigung der Operation wurde über einen Zeitraum von
10 Tagen der Verlauf der Serumkreatininkonzentration ermittelt.
Bei der Gruppe von Versuchstieren, deren Nieren mit der erfindungsgemäßen
Lösung behandelt worden waren, betrug die Serumkreatininkonzentration
durchschnittlich weniger als die Hälfte des bei den Kontrolltieren
(nicht modifizierte UW-Lösung) gemessenen Wertes. Dies
zeigt, daß durch die Behandlung der Nieren mit der erfindungsgemäßen
Lösung eine wesentlich bessere Aufrechterhaltung und Wiederherstellung
der Nierenfunktion erzielt wurde als bei Verwendung einer herkömmlichen
UW-Lösung. Dadurch ist die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen
Lösungen bei der Organ- und Gewebskonservierung sowie beim
Schutz vor Ischämie- und Ischämie-Reperfusionsschäden
belegt worden.
-
Vergleichbare
Ergebnisse wurden erzielt, wenn statt Lösung (2.) die oben
beschriebene Lösung (2a) verwendet wurde.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
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