DE19604361C2

DE19604361C2 - Verwendung gasdichter Primärpackmittel für pharmazeutische Zusammensetzungen

Info

Publication number: DE19604361C2
Application number: DE1996104361
Authority: DE
Inventors: Malte Kelm
Original assignee: Sanol Schwarz GmbH; UCB Pharma GmbH
Current assignee: KELM, MALTE, PROF.DR.MED., 40225 DUESSELDORF, DE
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: DE19604361A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung gasdichter Primärpackmittel zur Herstellung von Boluszubereitungen von sterilen, hochdosierten authentischen Stickstoffmonoxidlösungen zur Erzielung sehr hoher Wirkstoffkonzentrationen an Stickstoffmonoxid an lokaler Stelle im Kreislauf von Säugern ohne zeitgleiche deletäre systemische Nebenwirkungen auszulösen.

Physiologisch präsentes Stickstoffmonoxid (NO) kann durch verschiedene biologische Funktionen wesentliche Schlüsselprozesse in der Entwicklung der Arteriosklerose beeinflus sen, wie die Relaxation der glatten Gefäßmuskulatur, die Hemmung der Adhäsion von Thrombozyten, Granulozyten und Monozyten an der Gefäßwand, die Inhibition der Proliferation sekretorischer glatter Muskelzellen und die direkte Beeinflussung des endothelialen Stoffwechsels.

So konnte in den letzten Jahren gezeigt werden, daß endotheliales Stickstoffmonoxid (NO) über eine Vielzahl von Mechanismen sowohl den Stoffwechsel als auch die Funktion der Gefäßwand beeinflußt:

1. es führt über Stimulation der löslichen Guanylatzyklase zu einer Relaxation der glatten Gefäßmuskulatur, und
2. es ist somit an einer Regulation des peripher vaskulären Widerstandes und arteriellen Blutdruckes beteiligt,
3. ferner hemmt es die Mitogenese und Proliferation der glatten Gefäßmuskelzellen,
4. es unterdrückt die Adhäsion von Thrombozyten, Monozyten und neutrophilen Granu lozyten an der Gefäßwand, und
5. es beeinflußt direkt den Stoffwechsel der Endothelzellen, z. B. durch eine veränderte Expression von Adhäsionsmolekülen an der Oberflächenmembran. Übersichten hierzu finden sich bei
- 1. Moncada, S. and Higgs, A. The L-arginine-nitric oxide pathway. N. Engl. J. Med. 329: 2002-2012, 1993.
- 2. Radomski, M. W. and Moncada, S. Regulation of vascular homeostasis by nitric oxide. Thromb. Haemost. 70: 36-41, 1993.
- 3. Snyder, S. H. and Bredt, D. S. Biological roles of nitric oxide. Sci AM 266 (5): 68-77, 1992.
- 4. Gibbons, G. H. and Dzau, V. J. The emerging concept of vascular remodeling. N. Engl. J Med. 330: 1431-1438, 1994.

Sämtliche der genannten Prozesse stellen Schlüsselereignisse in der Entwicklung patholo gischer Gefäßwandveränderungen bei der Arteriosklerose dar. Anerkannte Risikofaktoren der Arteriosklerose, welche auch die endotheliale Funktion beeinflussen, sind: die arterielle Hypertonie, die Hyperlipoproteinämie, der Diabetes mellitus, ein Nikotinkonsum und mögli cherweise das Alter und Geschlecht (siehe: Moncada, S. and Higgs, A. The L-arginine-nitric oxide pathway. N. Engl. J. Med. 329: 2002-2012, 1993; Ross, R. The pathogenesis of atherosclerosis - an update. N. Engl. J. Med. 324 (No 8): 488-500, 1986; Safar, M. E. and Frohlich, E. D. The arterial system in hypertension. A prospective view. Hypertension 26: 10- 14, 1995).

Der pathophysiologisch relevante Nachweis einer geänderten Aktivität der endothelialen NO-Synthese gelang bis jetzt jedoch nur in experimentellen Ansätzen mit kultivierten Zellen oder isolierten Organkreisläufen, in denen eine Quantifizierung von NO bzw. seiner Abbau produkte möglich war. Am Menschen konnten diesbezüglich bisher jedoch nur phänomeno logische Befunde hinsichtlich einer veränderten Acetylcholin-induzierten Flußantowrt in ver schiedenen Stromgebieten beschrieben werden, als indirekter Marker einer Endothel-ab hängigen Vasodilatation. Eine exakte Quantifizierung der Aktivität der endothelialen konsti tutiven NO-Synthase am Menschen als Indikator einer endothelialen Dysfunktion war bisher nicht möglich.

Schließlich wurden in den vergangenen Jahrzehnten verschiedene Klassen von NO- Donoren zur Therapie arteriosklerotischer Gefäßwandveränderungen wie zum Beispiel der koronaren Herzerkrankung erfolgreich entwickelt und eingesetzt (Übersichten hierzu finden sich bei: Feelisch, M. The biochemical pathways of nitric oxide formation from nitrovaso dilators: appropriate choice of exogenous NO donors and aspects of preparation and handling of aqueous NO solutions. J. Cardiovasc. Pharmacol. 17 (suppl. 3): S25-S33, 1991; Feelisch M. and Noack, E. The vitro metabolism of nitrovasodilators and their conversion into vasoactive species. In: Heart Failure Mechanisms and Management, edited by Lewis, B. S. and Kimchi, A., Springer: Berlin, Heidelberg, 1991, p. 241-255; Harrison, D. G. and Bates, J. N. The nitrovasodilators. Circulation 87: 1461-1467, 1993; De Caterina, R. Nitrate als Thrombozytenfunktionshemmer. Z. Kardiol. 83: 463-473, 1994).

Die NO-Donoren wirken sowohl im arteriellen als auch im venösen Teil des Kreislaufes und beeinflussen NO-abhängig auch die Interaktion der Gefäßwand mit den korpuskulären Be standteilen des Blutes (Thrombozyten, neutrophile Granulozyten und Monozyten). Bis heute gibt es jedoch noch keine therapeutische Entwicklung, die es erlaubt, NO direkt in Form von authentischen NO-Lösungen am menschlichen Kreislauf einzusetzen. Dies mag in der äu ßerst raschen Metabolisierung und Inaktivierung von NO im menschlichen Kreislauf begrün det sein, was einerseits die erfolgreiche und zielgerechte Einbringung von NO in den menschlichen Kreislauf behindert, aber andererseits den Vorteil bietet, potential lokal sehr hohe NO-Dosen erzielen zu können, ohne systemisch begleitende Nebenwirkungen in Kauf nehmen zu müssen. Insbesondere letzterer Punkt erscheint im Hinblick auf die o. g. umfas senden antiarteriosklerotischen Eigenschaften von NO als äußerst relevant für sämtliche intravaskulären Interventionen an peripheren und koronaren Arterien.

In den Industriestaaten mit hoher Zivilisation wie USA und Deutschland werden derzeit jähr lich über 370.000 koronare Interventionen (PTCA etc.) durchgeführt (siehe Gleichmann, U., Mannebach, H., and Lichtlen, P. 10. Bericht über Struktur und Leistungszahlen der Herz katheterlabors in der Bundesrepublik Deutschland. Z Kardiol 84: 327-333, 1995).

Die initiale Erfolgsrate beträgt bis zu 90%, in 10% der PTCAs kommt es jedoch zu einem frühzeitigen Verschluß bzw. zu einer Trombusbildung. Darüber hinaus kommt es in 25- 50%, je nach Literaturangabe, zur Ausbildung einer Restenose in den ersten sechs Mona ten nach dem Eingriff. Die Gesamtzahl aller weltweit durchgeführten Angioplastien wird für das Jahr 2000 mit über einer Million veranschlagt, was wiederum bedeutet, daß mit bis zu 400.000 Restenosen jährlich zu rechnen ist. Diese Zahlen unterstreichen den dringenden Handlungsbedarf zur Senkung der akuten und langfristigen Restenoserate nach PTCA. Systemische pharmakologische Interventionsstudien mit Kalziumantagonisten, organischen Nitraten und ACE-Hemmern zeigten bis jetzt keinen Einfluß auf die Restenoserate. Auch die Entwicklung verschiedener mechanischer Alternativverfahren (direktionale Atherektomie, Laserangioplastie, Stent-Implantation, Rotablation) brachten keine allumfassende Senkung der Restenoserate, sondern blieben auf bestimmte Nischenindikationen begrenzt. Dies führte in letzter Zeit zur Entwicklung neuer LDD-Systeme (local drug delivery), wie beschich tete Stentprothesen, dem Kaplan-Simpson-Infusionskatheter (Stanford University), dem Mi kroinfusionskatheter (Cordis) oder dem porösen PTCA-Ballonkatheter (ACS). Mit diesen Systemen erscheint es erstmals möglich, lokal hohe Dosen eines Pharmakons in die Ge fäßwand der Koronararterien einzubringen. Aufgrund des raschen Metabolismus von NO im menschlichen Blut, erscheint es nun als äußerst wünschenswert und sinnvoll, NO lokal in hohen Dosen während koronarer Interventionsmaßnahmen in das Koronargefäß einzubrin gen und somit an lokaler Stelle alle einleitend genannten biologischen Effekte von NO, wie Relaxation der glatten Gefäßmuskulatur, Inhibition der Adhäsion von Thrombozyten, neutro philen Monozyten zu nutzen, ohne daß es aufgrund hoher Dosen zu systemischen Begleit erscheinungen, wie z. B. einem kritischen Druckabfall kommt.

Wie bereits einleitend erwähnt, stellen die arterielle Hypertonie, die Hyperlipoproteinämie und der Diabetes mellitus die wesentlichen atherogenen Risikofaktoren dar. Allein für die arterielle Hypertonie und ihre kardiovaskulären Folgeerkrankungen weisen epidemiologische Daten eine Gesamtletalität von 25% auf; (siehe Strauer, B. E. Das Hochdruckherz, Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, 1991. pp. 1-241).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, unter Verwendung gasdichter Primär packmittel steriles, hochdosiertes authentisches Stickstoffmonoxid lokal in hohen Dosen während koronarer Interventionsmaßnahmen ohne deletäre Nebenwirkungen zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wurde, wie nachstehend erläutert und wie sich aus den Patentansprüchen ergibt, gelöst.

Gasdichte Primärpackmittel werden zur Herstellung von Boluszubereitungen steriler, hoch dosierter, authentischer Stickstoffmonoxidlösungen verwendet, um sehr hohe Wirkstoffkon zentrationen an Stickstoffmonoxid an lokaler Stelle im Kreislauf von Säugern ohne zeitglei che deletäre systemische Nebenwirkungen auszulösen, zu erzielen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das gasdichte Primärpackmittel mit authenti schem Stickstoffmonoxid befüllt, dessen Sättigungskonzentration mindestens 1,26 NO (µmol/l) und höchstens 3,26 NO (µmol/l) in einer 0,9%-igen Natriumchlorid-Lösung beträgt.

Damit ist es erstmals möglich, NO direkt in lokal sehr hohen Dosen zielgerecht einzubringen. Weiterhin sind jedoch systemisch begleitende Nebenwirkungen ausgeschlossen. Dies ist von besonderer Bedeutung für sämtliche intravaskulären Interventionen an peripheren und koronaren Arterien.

Daher wird das gasdichte Primärpackmittel zur Herstellung von hochdosierten NO-Boluszu bereitungen verwendet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kommen Ampullen, Vials oder Spritzen als gasdichte Primärpackmittel zum Einsatz.

Das nachfolgende Ausführungsbeispiel 1 erläutert den Aufbau der Vorrichtung zur Herstel lung einer sterilen, injizierbaren NO-Lösung und ihre Herstellung zur Beschickung der ver wendeten gasdichten Primärpackmittel.

1. Ausführungsbeispiel 1

a) Konfiguration der Vorrichtung
Die Konfiguration der Vorrichtung ist in der Zeichnung 1 wiedergegeben. In ihr bedeu ten:
- 1. 1 NO 3,0-Reservoir (AGA);
- 2. 2 Argon 5,0-Reservoir (Linde);
- 3. 3 Gaswaschflasche mit Pyrogallol 5% (Pyrogallol z. A. 612, Merck) in gesättigter KOH (w : v.);
- 4. 4 Gaswaschflasche mit KOH z. A. 5033, (Merck), 20%;
- 5. 5 Gaswaschflasche, trocken;
- 6. 6 Dreihalsrundkolben (250 ml), beladen mit 0,9%-iger NaCl-Lösung mit 3 Schliffeinsätzen, in denen jeweils eingebaut sind:
  - a) Abschlußhahn
  - b) Luer-Lock 3-Wegehahn
  - c) 3-Wegehahn
- 7. 7 Gaswaschflasche, leer, als Wasserfalle;
- 8. 8 Gaswaschflasche mit KOH z.A. 5033 (Merck), als Wasserfalle;
- 9. A kennzeichnet die jeweiligen gasdichten Glasschliffe;
- 10. B gasdichter Dreiwegehahn;
- 11. C kennzeichnet die gasdichten Glasschliffe;
- 12. D gasdichter Dreiwegehahn;
- 13. E gasdichte Glasschliffe zur Verbindung der jeweiligen Gaswasehflaschen
Alle Geräteteile sind mit gasdichten Schläuchen (Typ Tygon R 3603) verbunden. Als Dichtungen werden Teflondichtungen Plastibrand (Brand) und als Filter solche vom Typ Millex GS, 0,2 µm (Millipore) verwendet.
b) Herstellung einer sterilen NO-Lösung
Sämtliche Glasgeräte werden mittels konzentrierter Natronlauge (NaOH) gereinigt und jeweils 10 mal mit Aqua bidestillata und HPLC-Wasser nachgespült. Dann werden die nacheinander geschalteten Gaswaschflaschen (3), (4), (5), von denen in (3) Pyrogallol (5%) in gesättigter KOH (w : v) zur Entfernung von Sauerstoffspuren, in (4) 20%-ige KOH zur Entfernung höherer Stickoxide vorgelegt sind und (5) trocken ist, und der damit verbundene Dreihalsrundkolben in dem NaCl-Lösung (0,9%) vorgelegt ist, für 45 min. mit Argon begast.
Der innerhalb des Steigrohres befindliche Teil der NaCl-Lösung wird verworfen. Aus einer sterilen, gasdichten Spritze und den zugehörigen Leitungssystemen sowie Filtern wird der Sauerstoff durch einen sterilen 0,2 µm Filter mittels Argon entfernt und das für die Verdünnung der NO-Lösung notwendige NaCl-Volumen in die sauerstofffreie, gas dichte Spritze abgenommen. Schließlich wird die Anlage für 45 min. mit Stickstoff monoxid (NO) begast.
Aus den Filtern und Leitungssystemen, die zu der Spritze mit der vorgelegten Verdün nungslösung führen, wird der Sauerstoff erneut mit Argon vollständig entfernt. Der in nerhalb des Steigrohres befindliche Teil der NO-Lösung wird verworfen und danach das gesamte Leitungssystem und der sterile Filter mit NO-Lösung durchgespült. Das an NO-Lösung nötige Volumen wird sofort in das mit vorgelegter NaCl-Lösung vorbe reitete gasdichte Primärpackmittel über den Dreiwegehahn (B) durch sterile Filter übernommen, das jeweils eine Ampulle, Vial, Spritze etc. sein kann.

2. Pharmakologische Ergebnisse

Aufgrund des raschen Metabolismus von NO im menschlichen Kreislauf können die erfin dungsgemäßen authentischen NO-Lösungen als therapeutisches Mittel eingesetzt werden, um lokal sehr hohe Wirkungskonzentrationen an NO erzielen zu können, ohne zeitgleiche deletäre systemische Nebenwirkungen auszulösen.

Es wurde das Modell der Unterarmzirkulation gewählt und wäßrige NO-Standards in aufstei genden Dosierungen Probanden lokal appliziert. Aufgrund des Metabolismus von NO im menschlichen Blut eignet sich hierfür nicht eine kontinuierliche Infusion, sondern wesentlich effektiver ist die Bolus-Technik. Die Konzentrationen der gewählten Stammlösung und die Kinetik der Applikation müssen so gewählt werden, daß ein klar umschriebener Bo lus der wäßrigen NO-Lösung, entsprechend dem zirkulären Kreislaufvolumen und der Transitzeit von der Applikationsstelle bis zu den Widerstandsarterien, reproduzierbar das an visierte Stromgebiet erreicht. Wie in Zeichnungen 4 und 5 zu sehen ist, konnte mittels dieser Bolus-Technik NO reproduzierbar zu einem dosisabhängigen Anstieg des Blutflusses sowohl im Maximum als auch über die Fläche unter der Kurve der Flußantwort führen, ohne daß es systemisch nachweisbar zu einem Abfall des Blutdruckes kam. Ferner konnte in zusätzlichen toxikologischen Untersuchungen gezeigt werden, daß es in den verwandten Dosen zu keiner berichteten Veränderung des Methämoglobingehaltes im Blut der Probanden unter der NO-Applikation während der Untersuchung gekommen war. Zusätzlich konnte noch gezeigt werden, daß es unter der NO-Applikation in diesem regionalen Stromgebiet zu einem Anstieg der Serumnitritkonzentration in der Vena cubitalis um 111 ± 12% kam, während sich die Serumkonzentration für Nitrat (45 ± 8 µmol/l) nicht signifikant unter der Intervention änderte. Die lokale Flußantwort auf diesen in Bolus-Technik applizierten wäßrigen NO-Standard korrelierte hochsignifikant mit der Körperoberfläche der einzelnen Probanden und war unabhängig von der Höhe der Herzfrequenz oder des arteriellen systemischen Blutdruckes.

3. Erläuterungen zu den Zeichnungen 2 bis 5 Zeichnung 2

Beziehung zwischen Änderungen des Blutflusses im Unterarm (FBF) und der Serum konzentration an Nitrit (A) sowie der Freisetzungsrate an NO bzw. Nitrit in die Unter armzirkulation nach lokaler intraarterieller Infusion aufsteigender Dosen von Acetylcholin (Daten aus Abb. 1). Die lineare Regressionsanalyse ergab ein r = 0,997 und ein P = 0,003.

Zeichnung 3

Beziehung zwischen Änderungen des Blutflusses im Unterarm (FBF) und der Serumkonzen tration an Nitrit (A) sowie der Freisetzungsrate an NO bzw. Nitrit in die Unterarmzirkulation nach lokaler intraarterieller Infusion aufsteigender Dosen von Bradykinin (Daten aus Abb. 2). Die lineare Regressionsanalyse ergab ein r = 0,985 und ein P = 0,001.

Zeichnung 4

Dosisantwortkurve für die NO-induzierte Vasodilatation in der Unterarmzirkulation. Aufgetra gen ist der plethysmographisch bestimmte Anstieg des Blutflusses im Unteram (FBF) gegen die Dosis an NO, welche in Bolus-Technik aus salinen Standards von NO-Lösungen appli ziert wurde (n = 6, Mittelwert ± SEM).

Zeichung 5

Dosisantwortkurve für die NO-induzierte Vasodilatation in der Unterarmzirkulation. Aufgetra gen ist die Fläche unter der Kurve für die Änderungen des FBF, gleiche Probanden wie in Zeichnung 4/5 (n = 6, Mittelwert ± SEM).

Claims

1. Verwendung gasdichter Primärpackmittel zur Herstellung von Boluszubereitungen von sterilen hochdosierten authentischen Stickstoffmonoxidlösungen zur Erzielung sehr hoher Wirkstoffkonzentrationen an Stickstoffmonoxid an lokaler Stelle im Kreislauf von Säugern ohne zeitgleiche deletäre systemische Nebenwirkungen auszulösen.

2. Verwendung gasdichter Primärpackmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärpackmit tel mit authentischem Stickstoffmonoxid befüllt ist, dessen Sättigungskonzentration bei 50°C 1,26 NO (µmol/l) und bei 0°C 3,26 NO (µmol/l) in einer 0,9%-igen Na triumchlorid-Lösung beträgt.

3. Verwendung gasdichter Primärpackmittel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Ampul len, "Vials" oder Spritzen sind.