DE19724458A1 - Verwendung proteolytischer Enzyme zur Verbesserung der Absorption von Arzneimitteln - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von mindestens einem proteolytischen Enzym zur Verbesserung der Adsorption von Arzneimitteln über das Darmepithel.

Proteolytische Enzyme, insbesondere Serin- und Thiol-Proteasen wie z. B. Trypsin, Chymotrypsin, Bromelain und Papain werden seit mehreren Jahrzehnten zur sogenannten systemischen Enzymtherapie oral appliziert. Ihre Unbedenklichkeit und die Wirksamkeit die­ ser Anwendung ergibt sich aus einer Reihe von publizierten kli­ nischen Studien. Der Nachweis der systemischen Absorption (Bio­ verfügbarkeit) oral applizierter Enzyme ist schwierig, da er ei­ ne komplexe Analytik erfordert. Durch Studien an Tieren und Pro­ banden wurde jedoch die zunächst ungewöhnlich erscheinende Ab­ sorption dieser Enzyme aus dem Verdauungstrakt immer wieder be­ stätigt. Unklar blieb hingegen die Frage, auf welche Weise Pro­ teine dieser Größe (mehrere 10 kD) die Darmschleimhaut als in­ takte Moleküle in höherem Ausmaß passieren können.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Absorption von Arz­ neimittelstoffen über das Darmepithel zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 1 ist die Verwendung von mindestens einem proteo­ lytischen Enzym und gegebenenfalls Rutosid zur Verbesserung der Absorption von Arzneimitteln über das Darmepithel vorgesehen.

Von uns kürzlich durchgeführte Arbeiten an intestinalen Zellkul­ turmodellen lassen darauf schließen, daß proteolytische Enzyme die Darmschleimhaut durch passive Diffusion auf parazellulärem Wege überwinden, weil sie in der Lage sind, die natürlichen Bar­ riereeigenschaften des Darmepithels, welche in den normalerweise dicht geschlossenen Zell-Zell-Verbindungen ("tight junctions") begründet sind, lokal und in reversibler Weise zu modulieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als proteolytisches Enzym Trypsin, Bromelain und/oder Papain gegebenenfalls in Ver­ bindung mit Rutin verwendet.

Die erfindungsgemäß verwendeten Enzyme lassen sich kostengünstig aus den folgenden Rohmaterialien isolieren.

Bromelain ist ein proteolytisch wirksames Enzym aus dem Preßsaft der Ananas und kann auch noch aus reifen Früchten isoliert wer­ den.

Papain ist ein proteolytisches Enzym, das aus dem Milchsaft der unreifen, fleischigen Früchte des Melonenbaums Carica Papaya ge­ wonnen wird. Reines Papain ist ein kristalines Polypeptid mit einem MG. von 23350, das aus einer Kette von 212 Aminosäurere­ sten mit 4 Disulfid-Brücken besteht; Sequenz und Raumstruktur sind bekannt. Papain wird vielfältig eingesetzt: Aufgrund seiner Protein-spaltenden Eigenschaft als "Fleischzartmacher" oder "Mürbesalz", zum Klären von Bier, zur Brot- und Hartkeksherstel­ lung, in der Lederzubereitung, in der Textil-Industrie zum Ent­ basten von Seide und zur Verhinderung von Wollverfilzung, in der Tabak-Industrie zur Qualitätsverbesserung, zur Rückgewinnung von Silber aus verbrauchtem photographischem Material, ferner in der Bakteriologie zur Pepton-Gewinnung. In der Medizin dient Papain bereits zur Unterstützung der enzymatischen Verdauung, zur en­ zymatischen Wundreinigung und als Zusatz zu Zahnprothese-Reini­ gungsmitteln. Für Spezialzwecke werden Papain-Präparate auch an Kunststoffpolymere oder Agarose trägergebunden angeboten. Papain ist auch als Katalysator zur Synthese von Oligopeptiden verwen­ det worden.

Trypsin ist ein proteolytisches Enzym, das ebenfalls im Pankreas gebildet wird und in Verbindung mit anderen Enzymen bereits the­ rapeutisch eingesetzt wird. Es gehört zu den Serin-Proteinasen. Kristallines Trypsin hat ein MG. von ca. 23300, ist in Wasser, nicht aber in Alkohol löslich, besitzt ein Wirkungsoptimum bei pH 7-9 und spaltet Peptid-Ketten spezifisch Carboxy-seitig der basischen Aminosäurereste L-Lysin und L-Arginin. Die räumliche Struktur des aus 223 Aminosäuren bestehenden Trypsins ist be­ kannt.

Chymotrypsin gehört zu den Verdauungsenzymen. Es entsteht im Pankreas aus Zymogenen unter der Einwirkung von Trypsin. Chy­ motrypsin gehört zur Familie der Serin-Proteasen aufgrund eines Katalysemechanismus, an dem wesentlich ein Serin-Rest beteiligt ist.

Eine besonders gute Wirksamkeit zeigt sich bei der Verwendung einer Kombination der Enzyme Bromelain, Papain und/oder Trypsin. Neben der bemerkenswerten und unerwarteten Wirkung dieser Enzyme hat die kombinierte Verwendung der genannten Enzyme weiterhin den Vorteil, daß auch bei einer Langzeitanwendung keine schädi­ genden Nebenwirkungen auftreten.

Weiterhin kann zusätzlich Rutosid dem Medikament beigemischt werden. Rutosid ist ein Glycosid, das zu den Flavonoiden gehört.

Eine besonders gute Wirksamkeit hat die kombinierte Verwendung von 20 bis 100 mg Bromelain, 40 bis 120 mg Papain und 10 bis 50 mg Trypsin pro Dosiseinheit.

Ganz besonders bevorzugt ist eine Kombination von 90 mg Brome­ lain, 120 mg Papain und 100 mg Rutosid × 3H₂O.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird eine Kombina­ tion von 48 mg Trypsin, 90 mg Bromelain und 100 mg Rutosid × 3H₂O verwendet.

Rutosid wird vorzugsweise in Mengen von 10 bis 100 mg, besonders bevorzugt 100 mg pro Dosiseinheit verwendet.

Das Medikament kann weiterhin alle üblichen Hilfs- und/oder Trä­ gerstoffe enthalten.

Als Hilfs- und Trägerstoffe kommen z. B. Lactose, Magnesiumstea­ rat, Stearinsäure, Talkum, Methacrylsäure, Copolymerisat Typ A, Shellack, Makrogol 6000, Dibutylphthalat, Vanillin, Titandioxid, weißer Ton, Polyindon, gelbes Wachs und Carnaubawachs in Frage.

Auch die Verwendung von weiteren Absorptionsverbesserern und/oder Enzyminhibitoren, einschließlich bio-(muco) adhäsiver Materialien in Kombination mit proteolytischen Enzymen und wei­ teren Arzneistoffen ist möglich. Bekannte Beispiele für die oben genannten Stoffe sind mittelkettige Triglyceride, Gallensäuren bzw. ihre Salze, verschiedene Tenside bzw. Emulgatoren, Aproti­ nin, Bowman-Birk-Proteinase-Inhibitor, Polyacrylsäure, Cellulo­ sederivate (HPMC, HMC, etc.), Alginate oder Chitosan.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verbesserung der Absorptionsfähigkeit eines Wirkstoffs und/oder Nährstoffs über das Darmepithel, bei dem dem Wirkstoff und/oder Nährstoff ein proteolytisches Enyzme beigegeben wird.

Die hier beschriebene Absorptionsverbesserung von Arzneistoffen durch die Kombination mit einem oder mehreren proteolytischen Enzymen ist nicht auf den peroralen Applikationsweg beschränkt, sondern ist grundsätzlich auch auf alle anderen, sogenannten al­ ternativen Applikationswege übertragbar. Dies betrifft insbeson­ dere die (trans-)dermale, nasale, oculare, buccale, vaginale, pulmonale oder rektale Applikation von Arzneistoffen und die da­ zu erforderlichen pharmazeutischen Formulierungen, sowohl zur Erzielung von systemischen wie auch topischen (lokalen) Wirkun­ gen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung im einzelnen erläu­ tern.

Beispiel 1 1. Orale Applikation von Peptid- und Proteinhormonen

Das Vasopressin-Derivat Desmopressin, welches unter anderem zur Behandlung des Diabetes insipidus eingesetzt wird, ist seit kur­ zem auch als orale Arzneiform (DDAVP bzw. Minirin Tabletten, Ferring) im Handel. Gegenüber den bislang erhältlichen Formulie­ rungen zur parenteralen und nasalen Anwendung muß jedoch die oral zu verabfolgende Menge dieses Arzneistoffs von 4 bzw. 10 µg pro Dosis auf 100 bzw. 200 µg erhöht werden. Aufgrund der ab­ sorptionsverbessernden Wirkung proteolytischer Enzyme kann die Dosis in einer gemeinsamen Formulierung dieser Stoffe erheblich reduziert werden. Die proteolytischen Enzyme werden in Dosierun­ gen verabreicht von a) 20 bis 100 mg Bromelain, 40 bis 120 mg Papain und 10 bis 50 mg Trypsin pro Dosiseinheit, b) 90 mg Bro­ melain, 120 mg Papain und 100 mg Rutosid pro Dosiseinheit oder c) 90 mg Bromelain, 48 mg Trypsin und 100 mg Rutosid pro Dosi­ seinheit.

Aufgrund von Untersuchungen an den eingangs erwähnten Zellmodel­ len läßt sich abschätzen, daß sich unter Zusatz der oben genann­ ten proteolytischen Enzyme die orale Dosis von Desmopressin um mindestens 90% gegenüber der sonst erforderlichen Dosis redu­ zieren läßt.

Das gleiche Prinzip ist auf weitere Peptidhormone bzw. deren Analoga anwendbar, z. B. Calcitonin, Sandostatin, Detirelix etc.

2. Orale Applikation von Antisense-Oligonukleotiden

Antisense-Oligonukleotide werden eingesetzt, um nach spezifi­ scher Bindung an die DNA die Expression bestimmter Gene (z. B. Entzündungsfaktoren, Onkogene, etc.) zu verhindern. Während zur Steigerung der Hydrolyse-Resistenz dieser Stoffe durch die Syn­ these von entsprechenden Phosphothioaten ein entscheidender Fortschritt gelungen ist, bleibt jedoch der kontrollierte Trans­ port dieser relativ großen und schlecht lipidlöslichen Moleküle über biologische Barrieren ein Problem, insbesondere über die Darmschleimhaut nach oraler Applikation.

Hierzu bietet die Formulierung mit Hilfe proteolytischer Enzyme eine Lösung. Die lokale Anwendung eines Antisense Phospho­ rothioat-Oligonukleotids zur p65-Untereinheit des NF-kappa B be­ seitigte eine in Mäusen experimentell erzeugte Colitis, und zwar besser als durch Glucocorticoide. Durch die Kombination mit pro­ teolytischen Enzymen läßt sich der Transport der verwendeten Oligonukleotide an ihren Wirkort und dadurch die Wirksamkeit dieses Therapiekonzepts weiter verbessern.

3. Orale Gentherapie zur Behandlung entzündlicher Darmerkrankungen

Prinzip der somatischen Gentherapie ist es, in die (unter Um­ ständen krankheitsbedingte fehlerhafte) Expression des Erbgutes einzugreifen und dadurch die behandelten Körperzellen gezielt zur Produktion bestimmter Proteine zu veranlassen. Die Anwendung von Genen als Arzneistoffe ist jedoch nur möglich, sofern Formu­ lierungen zur Verfügung stehen, welche den Gen-Transfer am Pati­ enten in sicherer und reproduzierbarer Form ermöglichen. Die orale Anwendung von Gen-Therapeutika erscheint insbesondere im Hinblick auf die Epithelzellen des Verdauungstraktes vielver­ sprechend, da die vorliegende Erfindung eine effiziente Resorp­ tion der Gen-Therapeutika durch das Darmepithel sicherstellt.

3.1 Lokale Gentherapie der Darmmucosa

Bei entzündlichen Darmerkrankungen spielt Interleukin 1 (IL-1) eine wichtige Rolle. Durch spezifische IL-1 Rezeptor-Antago­ nisten (IL-1ra) kann die pro-inflammatorische Aktivität von IL-1 unterdrückt werden. Eine lokale Gentherapie ist mit Hilfe eines protease-resistenten adenoviralen Vektors, der das IL-1ra-Gen enthält, möglich. Durch die Formulierung dieses Vektor mit Hilfe von transportverbessernden Proteasen wird die Effektivität die­ ser Therapie signifikant gesteigert.

3.2 systemische orale Gentherapie

Intramuskuläre Injektion von transforming growth factor-beta 1 cDNA in Form eines pRSV Expressionsvektors (pRSVTGF-β) linderte bzw. verhinderte in Ratten die Ausbildung einer experimentell ausgelösten Colitis. Durch die Formulierung eines solchen Vek­ tors mit Hilfe proteolytischer Enyzme werden ausreichende Mengen des Vektors aus dem Gastrointestinaltrakt systemisch verfügbar, um diese Art der Gentherapie nicht nur per injectionem, sondern auch auf oralem Wege durchzuführen.

Claims (9)

1. Verwendung von mindestens einem proteolytischen Enzym zur Verbesserung der Adsorption eines Wirkstoffs und/oder Nährstoffs über das Darmepithel.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als proteolytisches Enzym Trypsin, Chymotrypsin, Bromelain oder Pa­ pain oder eine Kombination von einem oder mehreren dieser Enzyme verwendet wird.

3. Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Rutosid verwendet wird.

4. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 20 bis 100 mg Bromelain, 40 bis 120 mg Papain und 10 bis 50 mg Trypsin pro Dosiseinheit verwendet werden.

5. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 90 mg Bromelain, 120 mg Papain und 100 mg Rutosid pro Dosiseinheit verwendet werden.

6. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 90 mg Bromelain, 48 mg Trypsin und 100 mg Rutosid pro Dosiseinheit verwendet werden.

7. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 100 mg, vorzugsweise 100 mg Rutosid × 3H₂O pro Dosiseinheit verwendet werden.

8. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Applikationsweg verwendet wer­ den kann, insbesondere der perorale, (trans-)dermale, nasale, oculare, buccale, vaginale, pulmonale oder rektale Applikations­ weg.

9. Verfahren zur Verbesserung der Absorptionsfähigkeit eines Wirkstoffs und/oder Nährstoffs über das Darmepithel, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Wirkstoff beziehungsweise Nährstoff ein proteolytisches Enzym beigegeben wird.