DE102013020916A1 - Verfahren zum Zerstören eines bakteriellen Biofilms unter Verwendung von sterilem, intravenösen oder intrakavernösem Glycerin - Google Patents

Verfahren zum Zerstören eines bakteriellen Biofilms unter Verwendung von sterilem, intravenösen oder intrakavernösem Glycerin Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verhinderung oder Hemmung der Bildung eines Biofilms durch eine Bakterienpopulation offenbart, das das Verabreichen einer sterilen, intravenösen, normalen Kochsalzlösung aufweist, die Glycerin und Aminosäuren enthält. Bei einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Glycerinkonzentration in der normalen Kochsalzlösung etwa 3%. Bei einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Konzentration der Aminosäuren in der normalen Kochsalzlösung etwa 3%. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die intravenöse Lösung für 48 Stunden mit 80 cm3/h verabreicht. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Lösung durch intrakavernöse Verabreichung in die infizierte Körperhöhle infundiert.

Description

  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft die Verwendung von sterilen, intravenösen oder intrakavernösen Glycerinlösungen, um Biofilme zu behandeln, die Mensch und Tier infizieren.
  • Einschlägiger Stand der Technik
  • Ein Biofilm tritt dann auf, wenn Bakterien auf einer Oberfläche aneinander haften. Diese haftenden Zellen sind oft in einer sich selbst produzierenden Matrix einer extrazellulären polymeren Substanz eingebettet. Biofilme werden auch als Schleim bezeichnet. Die polymere Konglomeration ist im Allgemeinen aus extrazellulärer DNA, Proteinen und Polysacchariden aufgebaut. Am Anfang ist der Biofilm schwach und die Haftung erfolgt durch Van-der-Waals-Kräfte. Später bilden die Bakterien Zelladhäsionsstrukturen, wie Pili. Wenn die Koloniebildung einmal begonnen hat, wächst der Biofilm durch eine Kombination aus Zellteilung und -rekrutierung.
  • Die Ausbildung eines Biofilms kann bei einer aggregierten Zellkolonie dafür sorgen, dass sie immer antibiotikaresistenter wird. Bakterien aus dem Biofilm können sich verteilen, was zur Ausbreitung und Koloniebildung bei neuen Oberflächen führt. Die Matrix schützt die Bakterien darin und erleichtert die Kommunikation zwischen ihnen durch biochemische Signale. Ein Biofilm steht mit solchen Problemen, wie Harnwegsinfektionen, Endokarditis, zystische Fibrose und Infektionen bei Prothesen und Herzklappen, in Verbindung. Die einzige Lösung zur Behandlung von Prothesen, wie mechanischen Herzklappen, besteht ausnahmslos darin, diese auszutauschen. Biofilme sind auf dem entnommenen Gewebe von 80% der Patienten vorhanden, die sich bei chronischer Sinusitis einer Operation unterziehen.
  • In den 1980er Jahren brachten dänische Forscher Biofilme zum ersten Mal mit Erkrankungen beim Menschen und anschließenden antibiotikaresistenten Infektionen in Zusammenhang. Sie haben entdeckt, dass der Körper schwer von Biofilminfektionen befreit werden kann, wenn diese einmal begonnen haben. Das Immunsystem kann frei schwimmende Bakterien im Blut beseitigen, Bakterien in Biofilmen zu erreichen, ist jedoch problematisch.
  • Selbst wenn ein Antibiotikum einen Biofilm erreicht, wäre ein großer Teil der Bakterien für ein bestimmtes Antibiotikum unempfindlich, da Bakterien in einem Biofilm ein Spektrum von physiologischen Stadien von schnellwachsend bis ruhend eingenommen haben. Die ruhenden Bakterien sind vom Antibiotikum nicht angreifbar. Später können diese ruhenden Bakterien den Biofilm schnell erneuern. Eine geringe Sauerstoffkonzentration im Biofilm schützt die Bakterien auch vor einigen Antibiotika.
  • Das CDC behauptet, dass 65% der bakteriellen Infektionen, die von Ärzten behandelt werden, einen Biofilm ausbilden. Biofilme standen mit chronischen Infektionen in Zusammenhang. Besonders bemerkenswert ist dabei Staphylococcus aureus, insbesondere die gegenüber Methicillin resistenten Varietäten Staphylococcus epidermis und Pseudomonas aeruginosa. Topisches Glycerin kann einen Biofilm im Mund, wie Halitosis, behandeln.
  • Bei einer 66 Jahre alten Frau hatten sich am Bein Cellulitis und ein offenes Geschwür ausgebildet. Dies wurde durch orale Antibiotika und auch in einem ambulanten Wundversorgungszentrum behandelt. Als die ambulante Versorgung nicht erfolgreich war, wurde sie in ein Krankenhaus für intravenöse Antibiotika überwiesen. Nach 3 Wochen gab es keine Anzeichen einer Verbesserung, und das Geschwür wuchs. In diesem Stadium maß das Geschwür 3 cm mal 1,5 cm, und es wurde von einer Röte umgeben, die auf eine Entzündung hindeutete. Sie erhielt dann intravenöses Glycerin. Das intravenöse Glycerin wurde als eine Lösung von 3% Glycerin und 3% Aminosäuren verabreicht. Dies stellt gegenwärt die einzige handelsübliche Quelle für intravenöses Glycerin dar. Sie erhielt die Infusion mit einer Rate von 80 Kubikzentimeter (cm3) pro Stunde. Am Ende von 48 Stunden gab es Anzeichen einer Heilung des Geschwürs. Während dieser 48 Stunden erhielt sie weiterhin intravenöse Antibiotika. Nach 72 Stunden wurde die Patientin mit oralen Antibiotika nach Hause entlassen. Als sie 3 Wochen später erneut untersucht wurde, gab es keine Anzeichen des Geschwürs, und die umgebende Entzündung, die durch Cellulitis hervorgerufen worden war, war vollständig verschwunden. Geschwüre wie bei dieser Patientin hatten einen bakteriellen Biofilm entwickelt und können einen stärkere Resistenz gegenüber Antibiotika aufweisen, die gelegentlich dazu führt, dass Antibiotika unwirksam sind.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren offenbart, das die Verabreichung einer intravenösen normalen Kochsalzlösung aufweist, die Glycerin und Aminosäuren enthält, um die Ausbildung eines internen Biofilms durch Bakterien zu verhindern oder zu hemmen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Glycerinkonzentration in der normalen Kochsalzlösung etwa 3%.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Konzentration der Aminosäuren in der normalen Kochsalzlösung etwa 3%.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die intravenöse Lösung für 48 Stunden mit 80 cm3/h verabreicht.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die normale Kochsalzlösung, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist, in eine infizierte Körperhöhle infundiert.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die bakterielle Infektion gegenüber Methicillin resistenten Staphylococcus aureus auf.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die bakterielle Infektion Staphylococcus epidermis auf.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die bakterielle Infektion Pseudomonas aeruginosa auf.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die infizierte Körperhöhle die Pleurahöhle.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die infizierte Körperhöhle der Peritonealraum.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen werden in die infizierte Körperhöhle etwa 500 cm3 normale Kochsalzlösung infundiert, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  • Bei bestimmten Ausführungsbeispielen werden in die infizierte Körperhöhle mehr als 500 cm3 normale Kochsalzlösung infundiert, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  • Es wird auch ein Verfahren zum Optimieren der therapeutischen Wirksamkeit für die Behandlung einer bakteriellen Infektion innerhalb einer Körperhöhle offenbart, das das Verabreichen einer normalen Kochsalzlösung aufweist, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Glycerin stellt eine einfache Polyolverbindung dar. In den USA und Europa werden jährlich Tonnen davon produziert. Es wird aus Tierfetten und Pflanzenölen hergestellt. Nur eine Firma in den USA stellt ein Produkt her, das steril ist und für die intravenöse Verabreichung verwendet wird. Es wurde seit 1976 als nicht-glykämische Kohlenhydratquelle einer Nahrungsquelle bei Patienten verwendet, die die Nahrung nicht über den Magen-Darm-Trakt verarbeiten können. Es ist wegen seines Sicherheitsprofils bemerkenswert und frei von allergischen Reaktionen. Es wird im Allgemeinen in einer Konzentration von 3% mit einer Rate von 80 bis 100 ml pro Stunde infundiert. Bei Patienten mit einem Herzfehler und Nierenversagen können geringere Infusionsraten erforderlich sein. Wie im hier dargestellten Fall kann es einen bakteriellen Biofilm zerstreuen.
  • Glycerin kann Antibiotika und das Immunsystem bei der Zerstörung eines Biofilms von Bakterien unterstützen. Bei dieser Fähigkeit kann es die immer wieder auftretende Resistenz von Bakterien gegenüber Antibiotika verringern. Hohlräume, wie die Pleurahöhle und der Peritonelraum, können Infektionen mit Biofilmen ausbilden. Das Infundieren dieser Höhlen mit einer 3%igen Glycerinlösung würde zum Zusammenbrechen dieser Biofilme beitragen. Es würde z. B. 0,5 Liter Lösung in die Pleurahöhle infundiert. In den Peritonealraum könnte eine größere Menge infundiert werden.
  • Die Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Behandeln einer mit einem Biofilm in Zusammenhang stehenden Infektion bei einem Patienten, das die Verabreichung einer normalen Kochsalzlösung auf intravenösem Weg an den Patienten aufweist, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Glycerinkonzentration in der normalen Kochsalzlösung etwa 3%.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Konzentration von Aminosäuren in der normalen Kochsalzlösung etwa 3%.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die intravenöse Lösung für 48 Stunden mit 80 cm3/h verabreicht.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird in die infizierte Körperhöhle eine normale Kochsalzlösung infundiert, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen erfolgt die Infusion durch eine intrakavernöse Verabreichung.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die bakterielle Infektion gegenüber Methicillin resistenten Staphylococcus aureus auf.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die bakterielle Infektion Staphylococcus epidermis auf.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die bakterielle Infektion Pseudomonas aeruginosa auf.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die infizierte Körperhöhle die Pleurahöhle.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die infizierte Körperhöhle der Peritonealraum.
  • Eine Konzentration von mehr als 3% Glycerin kann wirksamer sein.
  • Zu den Handelsbezeichnungen gehört Procalamine von B. Braun Medical Inc.
  • ProcalAmine® (Injektion von 3% Aminosäure und 3% Glycerin mit Elektrolyten) ist eine sterile, nicht-pyrogene, maßvoll hypertonische, intravenöse Injektion, die kristalline Aminosäuren, einen proteinfreien Energieträger und Elektrolyte für den Erhalt enthält.
  • Eine Einheit von 1000 ml liefert insgesamt 29 g Protein-Äquivalent (4,6 g N) und 130 proteinfreie Kalorien.
  • Alle mit USP bezeichneten Aminosäuren sind das ”L”-Isomer, außer Glycin USP, das kein Isomer hat.
  • Tabelle 1 gibt das Gewicht der Bestandteile pro 100 ml an. Tabelle 1
    Proteinfreie Energiequelle:
    Glycerin USP (Glycerol) 3,0 g
    Essentielle Aminosäuren
    Isoleucin USP 0,21 g
    Leucin USP 0,27 g
    Lysin (als Lysinacetat USP 0,31 g) 0,22 g
    Methionin USP 0,16 g
    Phenylalanin USP 0,17 g
    Threonin USP 0,12 g
    Tryptophan USP 0,046 g
    Valin USP 0,20 g
    Nichtessentielle Aminosäuren
    Alanin USP 0,21 g
    Glycin USP 0,42 g
    Arginin USP 0,29 g
    Histidin USP 0,085 g
    Prolin USP 0,34 g
    Serin USP 0,18 g
    Cystein (als Cystein HCl·H2O USP < 0,020) < 0,014 g
    Natriumacetat·3H2O USP 0,20 g
    Magnesiumacetat·4H2O 0,054 g
    Calciumacetat·H2O 0,026 g
    Natriumchlorid USP 0,12 g
    Kaliumchlorid USP 0,15 g
    Phosphorsäure NF 0,041 g
    Kaliummetabisulfit NF (als Antioxidans) < 0,05 g
    Wasser für die Injektion USP in genügender Menge
    pH, mit Eisessig USP eingestellt, pH 6,8 (6,5–7,0)
    berechnete Osmolarität 735 mosmol/l
  • Diese Beschreibung stellt Ausführungsbeispiele und Lehren der vorliegenden Erfindung dar. Alle Abänderungen liegen im Sinne und Umfang der vorliegenden Erfindung. Diese Beschreibung soll die vorliegende Erfindung nicht allein auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränken.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Behandeln einer mit einem Biofilm in Zusammenhang stehenden Infektion bei einem Patienten, gekennzeichnet durch die Verabreichung einer normalen Kochsalzlösung auf intravenösem Weg an den Patienten, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Konzentration von Glycerin in der normalen Kochsalzlösung etwa 3 Vol.-% beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Konzentration von Aminosäuren in der normalen Kochsalzlösung etwa 3 Vol.-% beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die normale Kochsalzlösung, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist, für 48 Stunden mit 80 cm3/h verabreicht wird, wobei die bestimmte Konzentration von Glycerin in der normalen Kochsalzlösung vorzugsweise mehr als 3 Vol.-% beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem Biofilm in Zusammenhang stehende Infektion gegenüber Methicillin resistenten Staphylococcus aureus und/oder Staphylococcus epidermis und/oder Pseudomonas aeruginosa umfasst.
  6. Verfahren zum Optimieren der therapeutischen Wirksamkeit bei der Behandlung einer bakteriellen Infektion innerhalb einer Körperhöhle, vorzugsweise der Pleurahöhle oder des Peritonealraums, gekennzeichnet durch das Verabreichen einer normalen Kochsalzlösung, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die normale Kochsalzlösung auf intravenösem Weg verabreicht oder durch intrakavernöse Verabreichung infundiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bakterielle Infektion gegenüber Methicillin resitenten Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis und/oder Pseudomonas aeruginosa aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die infizierte Körperhöhle etwa 500 cm3 der normalen Kochsalzlösung infundiert werden, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die infizierte Körperhöhle mehr als 500 cm3 der normalen Kochsalzlösung infundiert werden, die eine bestimmte Konzentration, in Vol.-%, von Glycerin und einer Aminosäurelösung aufweist.
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