DE3587527T2

DE3587527T2 - Diphosphonate und ihre Verwendung in Arzneimitteln.

Info

Publication number: DE3587527T2
Application number: DE88114436T
Authority: DE
Inventors: James John Benedict; Karen Yvonne Johnson
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-16
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2005-12-17
Also published as: AU583873B2; JPS61210091A; IE58272B1; ATE79628T1; JPH0699456B2; US4939131A; DE3572822D1; DE3587527D1; ATE46167T1; DK599585A; EP0304961B1; DK599585D0; ES550243A0; JPH07113037B2; ZA859361B; DK173943B1; EP0304961A2; EP0304962A3; JP2680264B2; EP0304962B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Verbindungen, welche zum Behandeln oder Verhindern von Krankheiten nützlich sind, welche durch einen abnormen Kalzium- und Phosphatstoffwechsel gekennzeichnet sind, insbesondere jenen, welche durch einen abnormen Knochenstoffwechsel gekennzeichnet sind. Diese Erfindung betrifft weiterhin pharmazeutische Zusammensetzungen, welche die neuen Verbindungen der vorliegenden Erfindung enthalten.
Eine Anzahl von pathologischen Zuständen, unter denen warmblütige Tiere leiden können, sind mit einem abnormen Calcium- und Phosphatstoffwechsel verbunden. Solche Leiden können in zwei umfassende Kategorien unterteilt werden:
(1) Leiden, welche durch eine anomale Mobilisierung von Calcium und Phosphat gekennzeichnet sind, was zu einem allgemeinen oder spezifischen Verlust an Knochenmasse, oder zu übermäßig hohen Calcium- und Phosphatgehalten in den Körperflüssigkeiten führt. Solche Leiden werden manchmal im Rahmen der vorliegenden Unterlagen als pathologische Hartgewebeentmineralisationen bezeichnet.
(2) Leiden, welche zu einer anomalen Ablagerung von Calcium und Phosphat im Körper fuhren, oder welche durch eine solche anomale Ablagerung von Calcium und Phosphat verursacht werden. Diese Leiden werden manchmal im Rahmen der vorliegenden Unterlagen als pathologische Kalzifikationen bezeichnet.
Die erste Kategorie umfaßt Osteoporose, einen Zustand, in welchem Knochenhartgewebe umproportioniert zu der Entwicklung von neuem Hartgewebe verlorengeht. Der Hohlraum für das Knochenmark und die Zwischenräume im Knochen werden größer, die Bindung durch Fasergewebe nimmt ab, und der kompakte Knochen wird brüchig. Die Osteporose kann in eine solche, welche nach der Menopause auftritt, in eine altersbedingte, in eine durch Arzneimittel (z. B. Adrenocorticoid, induzierte, was bei einer Steroid-Therapie vorkommen kann), in eine durch Krankheiten (z. B. arthritische, Tumoren) induzierte usw., unterklassifiziert werden, wobei jedoch die Manifestationen im wesentlichen die gleichen sind. Ein weiteres Leiden in der ersten Kategorie ist die Paget-Krankheit (osteitis deformans). Bei dieser Krankheit tritt eine Auflösung von normalem Knochen auf, welcher dann willkürlich durch weiches, schlecht mineralisiertes Gewebe ersetzt wird, so daß der Knochen unter der Einwirkung von durch Tragen von Gewichten bedingten Drücken, besonders im Schienbein und im Oberschenkelknochen, deformiert wird. Hyperparathyreoidismus, durch einen malignen Tumor verursachte Hyperkalzämie und osteolytische Knochenmetastasen sind ebenfalls in die erste Kategorie fallende Leiden.
Die zweite Kategorie, welche Leiden umfaßt, welche sich durch eine anomale Ablagerung von Calcium und Phosphat manifestieren, umfaßt Myositis ossificans progressiva, Calcinosis universalis und solche Leiden die z. B. Arthritis, Neuritis, Bursitis, Tendonitis und andere Entzündungszustände, welche das davon betroffene Gewebe zu einer Ablagerung von Calciumphosphaten prädisponieren.
Polyphosphonsäuren und deren pharmazeutisch annehmbare Salze sind bereits für eine Verwendung bei der Behandlung und Prophylaxe solcher Leiden vorgeschlagen worden. Insbesondere Diphosphonate, wie z. B. Ethan-1-hydroxy-1,1-diphosphonsäure (EHDP), Propan-3- amino-1-hydroxy-1,1-diphosphonsäure (APD) und Dichlormethandiphosphonsäure (CI&sub2;MDP), sind bereits Gegenstand beträchtlicher Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet gewesen. Die Paget- Krankheit und die heterotrope Verknöcherung werden gegenwärtig erfolgreich mit EHDP behandelt. Die Diphosphonate zeigen die Tendenz, die Resorption von Knochengewebe zu hemmen, was für die Patienten günstig ist, die an einem Übermäßigen Verlust an Knochenmasse leiden. EHDP, APD und viele andere, zum Stand der Technik gehörende Diphosphonate neigen jedoch dazu, die Knochenmineralisierung zu hemmen, wenn sie in hohen Dosismengen verabreicht werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung neuer Diphosphonatverbindungen, welche die Resorption von Knochengewebe hemmen, und welche eine verringerte Neigung zur Hemmung der Knochenmineralisierung aufweisen.' Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung von Zusammensetzungen für die Behandlung und Prophylaxe eines abnormen Calcium- und Phosphatstoffwechsels.
Die Herstellung des Tetraethylesters von Xanthan-9,9-diphosphonsäure ist in Mustafa et al., Ann., 698, 109 (1966) beschrieben. Die Synthese des Diphosphonomethylenethers von 1,2-Dihydroxybenzol ist in Gross et al., Liebigs Ann. Chem., 707, 35 (1967) beschrieben. In keiner dieser Schriften ist jedoch ein spezifischer Verwendungszweck für die dort beschriebenen Verbindungen angeführt.
In der am 8. August 1972 für Francis ausgegebenen US-A-3 683 080 sind Zusammensetzungen mit einem Gehalt an Polyphosphonaten, insbesondere Diphosphonaten, und deren Verwendung zum Hemmen einer anormalen Ablagerung und Mobilisierung von Calciumphosphat in tierischem Gewebe beschrieben.
In der am 28. Oktober 1980 für Francis ausgegebenen US-A-4 330 537 sind Zusammensetzungen beschrieben, welche gewisse Phosphonatverbindungen in Kombination mit Vitamin-D-artigen Verbindungen enthalten, und welche für die Verwendung zum Hemmen der Mobilisierung von Calciumphosphat in tierischem Gewebe vorgesehen sind. Unter den dort beschriebenen Phosphonatverbindungen befinden sich Cycloalkyl-substituierte Hydroxymethandiphosphonate und vicinale Diphosphonate von fluorierten Cycloalkenen.
In der am 26. Oktober 1976 für Ploger et al. ausgegebenen US-A- 3988 433 sind Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäuren beschrieben. Über diese Verbindungen wird dort berichtet, daß sie als Komplexbildner, als Stabilisatoren für Perverbindungen, zum Verzögern des Härtens von Gips, zum Verhindern der Bildung von Zahnstein und Zahnbelag, und für die Behandlung von Krankheiten nützlich sind, welche mit einer abnormen Ablagerung oder Auflösung von schwer löslichen Calciumsalzen in dem tierischen Körper verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine monocyclische, geminale Diphosphonsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz hievon, welche aus Cyclobutan-1,1-diphosphonsäuren mit einem oder mehreren aus Methyl, Methylamino, Amino, Chlor, Hydroxy und Methoxy ausgewählten Substituenten; 3-Chlorcyclopentan-1,1-diphosphonsäure; Cyclohexan-1,1-diphosphonsäure; Cyclohex-2-en-1,1-diphosphonsäure; Cyclohex-3-en-1,1-diphosphonsäure; und Cycloheptan-1,1- diphosphonsäure ausgewählt ist.
Die Erfindung umfaßt weiterhin pharmazeutische Zusammensetzungen, welche eine Diphosphonsäureverbindung dieser Erfindung und einen pharmazeutischen Träger enthalten.
Der Ausdruck "pharmazeutisch annehmbare Salze", wie er im Rahmen der vorliegenden Unterlagen gebraucht wird, bedeutet Salze der Diphosphonatverbindungen, welche die gleichen allgemeinen pharmakologischen Eigenschaften wie die Säureform aufweisen, von der sie abgeleitet sind, und welche vom Standpunkt der Toxizität aus annehmbar sind. Pharmazeutisch annehmbare Salze umfassen Alkalimetall- (Natrium- und Kalium-), Erdalkalimetall- (Calcium- und Magnesium), nicht-toxische Schwermetall- (Zinn (II)- und Indium-) sowie Ammonium- und niedrigmolekulargewichtige, substituierte Ammonium- (Mono-, Di- und Triethanolamin-)-salze. Bevorzugte Verbindungen sind die Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze.
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung sind nützlich für die Behandlung von Leiden bei Menschen und Tieren, welche durch einen abnormen Calcium- und Phosphatstoffwechsel gekennzeichnet sind. Für eine solche Verwendung sind auch schon andere Diphosphonate vorgeschlagen worden, insbesondere Ethan-1-hydroxy-1,1-diphosphonat (EHDP), Propan-3-amino-1-hydroxy-1,1-diphosphonat (APD) und Dichlormethandiphosphonsäure (Cl&sub2;MDP).
Obgleich Knochenstoffwechselkrankheiten mit den obigen, in zum Stand der Technik gehörenden Schriften beschriebenen Diphosphonaten erfolgreich behandelt worden sind, so zeigen dennoch EHDP und APD die Tendenz, die Knochenmineralisierung ebenso wie die Knochenresorption zu hemmen. Die Verabreichung dieser Verbindungen muß daher sorgfältig überwacht werden, um die Hemmung der Knochenresorption zu maximieren, zugleich aber eine Hemmung der Knochenmineralisierung zu vermeiden.
Es ist nunmehr entdeckt worden, daß cyclische Diphosphonate generell in vitro eine stark reduzierte Wirksamkeit im Sinne einer Hemmung der Knochenmineralisierung, im Vergleich zu EHDP und APD, aufweisen. Es ist auch entdeckt worden, daß gewisse cyclische Diphosphonate in vivo die Resorption von Knochengewebe hemmen. Es ist daher zu erwarten, daß die Verbindungen der vorliegenden Erfindung bei gleichermaßen wirksamen Dosen zur Hemmung der Knochenresorption die Knochenmineralisierung in einem geringeren Ausmaß als viele in zum Stand der Technik gehörenden Schriften beschriebene Diphosphonate hemmen. Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung ermöglichen daher eine gewisse Flexibilität bei der Behandlung von Patienten, welche an einem abnormen Calcium- und Phosphatstoffwechsel leiden. Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung sind auch als Knochenabtastmittel, nach einem Markieren mit Technetium-99m, brauchbar.
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung sind auch als Komplexbildner für mehrwertige Metallionen, insbesondere zwei- und dreiwertige Metallionen, brauchbar, und sie können daher für viele technische Verwendungszwecke eingesetzt werden, wie z. B. als Gerüststoffe in Wasch- und Reinigungsmitteln sowie für die Wasserbehandlung. Sie können auch als Stabilisatoren für Perverbindungen verwendet werden. Andere Anwendungen der Diphosphonsäuren der vorliegenden Erfindung liegen für den Fachmann auf der Hand.
Spezifische Beispiele von Verbindungen der vorliegenden Erfindung umfassen: 2-Methylcyclobutan-1,1-diphosphonsäure; 2-Hydroxycyclobutan-1,1-diphosphonsäure; 3-Chlorcyclopentan-1,1-diphosphonsäure; Cyclohexan-1,1-diphosphonsäure; Cyclohex-2-en-1,1-diphosphonsäure; Cyclohex-3-en-1,1-diphosphonsäure; Cycloheptan-1,1-diphosphonsäure; und pharmazeutisch annehmbare Salze hievon.
Bevorzugte Verbindungen sind 2-Methylcyclobutan-1,1-diphosphonsäure; 3-Chlorcyclopentan-1,1-diphosphonsäure; Cyclohexan-1,1-diphosphonsäure; und pharmazeutisch annehmbare Salze hievon.

Test auf die Hemmung des Kristallwachstums

Die relative Affinität von cyclischen Diphosphonaten für verkalkte Gewebe wird durch den Test auf die Hemmung des Kristallwachstums aufgezeigt. Dieser Test wurde für Polyphosphonate entwickelt, um deren potentielle Wirkung zur Verminderung einer Ablagerung von Calciumphosphat aufzuzeigen, und es hat sich erwiesen, daß dieser Test zum Voraussagen der Affinität dieser Verbindungen für verkalkte Gewebe, wie Knochen, herangezogen werden kann. Der Test ist im einzelnen von Nancollas et al., Oral Biol. 15, 731 (1970), beschrieben worden.
Bei diesem Test werden Hydroxyapatit-Impfkristalle zu einer Calcium-/Phosphat-Lösung zugesetzt, welche in bezug auf eine induzierte Fällung von Calciumphosphaten übersättigt ist, welche aber in Richtung auf ein spontanes Ausfallen hin metastabil ist. Die Impfkristalle induzieren eine Ausfällung und ein Kristallwachstum. Vor dem Beimpfen werden Testchemikalien zu der metastabilen Ca/P-Lösung zugesetzt. Es hat sich gezeigt, daß die Wirkung dieser Chemikalien auf die durch Impfkristalle induzierte Bildung von Hydroxyapatit in Wechselbeziehung mit den in-vivo-Wirkungen dieser Chemikalien auf den Calciumstoffwechsel steht.
Die Bildung von Calciumphosphatkristallen führt zur Freisetzung von Wasserstoffionen (das heißt zu einer Änderung des pH-Wertes). Die Rate des Kristallwachstums wird durch Beobachten zur Zugabe von Base überwacht, welche erforderlich ist, um einen konstanten pH-Wert aufrechtzuerhalten. Niedrige Mengen (1 · 10&supmin;&sup6; M) von Polyphosphonaten sind befähigt, die Bildung von Calciumphosphat während 20 min oder während noch längerer Zeitspannen zu hemmen. Die Hemmung des Kristallwachstums hängt von der Neigung der Phosphonate, sich an Calciumphosphatkristallkernen zu adsorbieren, ab.
In dem Test wird der Zeitverlauf T zwischen der Zugabe der Impfkristalle und dem Beginn des Kristallwachstums gemessen. Die Wirkung des Vorliegens einer Diphosphonatverbindung wird als
Tlag =TDP - Tcontr
berechnet, worin TDP den Zeitverlauf für einen Versuch bedeutet, bei welchem 1 · 10&supmin;&sup6; M der Diphosphonatverbindung in der Testlösung vorhanden war, Tcontr den Zeitverlauf in einem Versuch ohne Diphosphonat bedeutet, und Tlag die Verzögerung darstellt, welche sich aus dem Vorliegen des Diphosphonates in der Lösung ergibt. Für den vorliegenden Zweck sind die Verzögerungen genormt worden (Tn; wobei Tn(EHDP) = 1,0), indem man die Verzögerung für jede Verbindung durch jene Verzögerung dividiert, welche für EHDP (Tn = Tlag(Testverbindung)/Tlag(EHDP)) gemessen worden ist. Die Tn-Werte für verschiedene Verbindungen sind in der Tabelle 1 angeführt.
Es ist entdeckt worden, daß Diphosphonate, welche im Vergleich zu EHDP in diesem Test niedrige Tlag-Werte aufweisen, eine relativ niedrige Neigung für eine in-vivo-Hemmung der Knochenmineralisierung aufweisen.

Tabelle I

Hemmung der Mineralisierung

(Test auf Hemmung des Kristallwachstums)

Diphosphonat-Verbindung Tn
EHDP1) 1,0
APD2) 0,9
Cl&sub2;MDP3) 0,1
2-Methylcyclobutan-1,1-DP* 0,1
Cyclohexan-1,1-DP* 0,1
*= Verbindungen, welche in den pharmazeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung brauchbar sind. 1) Ethan-1-hydroxy-1,1-DP
2) 3-Aminopropan-1-hydroxy-1,1-DP
3) Dichlormethan-DP

Schenk Modell

Die Verbindungen wurden auch auf eine Hemmung der in-vivo- Knochenresorption und auf eine Hemmung der in-vivo-Mineralisierung in einem Tiermodellsystem bewertet, welches auf dem Gebiet des Knochenstoffwechsels als das Schenk-Modell bekannt ist. Die allgemeinen Prinzipien dieses Modellsystems sind in dem Aufsatz von Shinoda und Mitarbeitern in Calcif. Tissue Int., 35, 87-99 (1983); und in der Veröffentlichung von Schenk und Mitarbeitern in Calcif. Tissue Res., 11, 196-214 (1973), beschrieben.

Materialien und Methoden:

Tiere

Noch nicht entwöhnte, 17 Tage alte (30 g schwere), männliche Sprague-Dawley-Ratten (Charles River Breeding Laboratories) wurden gemeinsam mit ihren Müttern verschickt und nach ihrer Ankunft zusammen mit ihren Müttern in Kunststoffkäfigen untergebracht. Im Alter von 21 Tagen wurden die jungen Ratten, welche das Rattenfutter "Rat Chow" und Wasser nach Belieben erhielten, willkürlich in Behandlungsgruppen eingereiht, welche fünf Tiere je Gruppe umfaßten, mit Ausnahme der Kontrolltiere, welche ein Kochsalz-Vehikel erhielten, und von denen 10 Ratten pro Gruppe eingereiht waren. Am Tag 0, und dann wieder am Tag 1, erhielten alle Tiere eine subkutane Injektion von Calcein (Sigma) als 1%ige Lösung in einer 0,9%igen Kochsalzlösung, um das Skelett zu markieren.

Dosislösungen und Dosierungsverfahrensweise

Alle Lösungen wurden für eine subkutane Injektion in 0,9%iger normaler Kochsalzlösung hergestellt, und ihr pH-Wert wurde unter Verwendung von NaOH und/oder HCl auf einen pH-Wert von 7,4 eingestellt. Die Berechnung der Dosislösungen erfolgte unter Berücksichtigung der Masse des Pulvers (bezogen auf das Molekulargewicht und die Hydratation) des Wirkstoffes in mg/ kg (Körpergewicht), welche mg P/kg entspricht. Die Konzentrationen basierten auf Dosierungen von 0,2 ml/100 g Körpergewicht. Anfänglich wurden alle Verbindungen während 7 Tagen in Dosen von 0,1, 1,0 und 10,0 mg P/kg/Tag verabreicht. Verbindungen, welche eine Wirksamkeit bei 0,1 mg P/kg/Tag zeigten, wurden dann in Abständen von logarithmischen Dekrementen bis herunter auf 0,001 mg P/kg/- Tag geprüft. Täglich wurden Anpassungen in der Dosierung auf der Basis von Veränderungen im Körpergewicht vorgenommen.

Nekroskopie, Gewebeverarbeitung und Histomorphometrie

Am achten Tag nach dem Beginn der Dosierung wurden alle Tiere durch Ersticken mit CO&sub2; getötet. Die Schienbeine (Tibien) wurden frei seziert und in 70%igen Ethylalkohol gelegt. Eine Tibia wurde jeweils in abgestuften Ethanollösungen dehydratisiert und in Methylmethacrylat eingebettet, und zwar unter Anwendung einer in Boyce et al., Lab. Investig., 48, 683-689 (1983), beschriebenen Schnellverfahrensweise. Die Tibien wurden in der Längsrichtung durch den Bereich der Methaphyse (mit einem Sägemikrotom des Typus "Leitz®" auf 150 um) geschnitten. Die Proben wurden auf einer Oberfläche mit Silbernitrat angefärbt und auf Mikroskop- Objektträgern zum Zwecke einer Bewertung mit einem Bildanalysator des Typus Quantimet Image Analyzer (Cambridge Instruments, Inc.) montiert, wobei sowohl eine weißglühende (Glühlampen)- als auch eine Ultraviolettbeleuchtung verwendet wurden. Es wurde der Trabekel-Knochengehalt in der Metaphyse (Längenwachstumszone) im Bereich zwischen dem Fluoreszenz-Label und der Wachstumsplatte gemessen: ausgedrückt als Prozentsatz der Gesamtfläche (Knochen + Mark). Die Breite der Epiphysen-Wachstumsplatte wurde als Mittelwert von 10 im gleichen Abstand voneinander vorgenommenen Messungen quer über die Sektion erhalten.
Die statistische Auswertung der Daten wurde unter Anwendung der parametrischen und nicht-parametrischen Streuungsanalyse und des Wilcoxons-Reihungssummentests vorgenommen, um einen statistisch signifikanten Effekt im Vergleich zu den Kontrolltieren festzustellen.
Diphosphonatverbindungen, welche eine die Knochenmineralisierung hemmende Wirkung haben, bewirken eine Verbreiterung der Epiphysen-Wachstumsplatte, weil die Matrixproduktion weitergeht, die Mineralisierung aber gehemmt ist. Die Verbreiterung der Epiphysen-Wachstumsplatte, wie sie im Schenkmodell beobachtet wird, ist daher ein Maß für die die Mineralisierung hemmende Wirkung der untersuchten Diphosphonatverbindung (siehe Tabelle II).

Tabelle II

Hemmung der Mineralisierung (gemäß dem Schenk-Modell)

Disphosphonatverbindung Niedrigste untersuchte Dosierung, - welche eine statistisch signifikante Verbreiterung der Epiphysen- Wachstumsplatte produziert (mg P/kg)
EHDP2) 10
APD3) 10
Cl&sub2;MDP4) --
Azacyclopentan-2,2-DP5) 10
3-Chlorcyclopentan-1,1-DP* -- * = Verbindungen, welche in den pharmazeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung brauchbar sind. -- = Bei der höchsten untersuchten Dosis wurde keine Verbreiterung der Platte beobachtet. (Soferne nichts anderes angegeben ist, betrug die höchste untersuchte Dosis 10 mg P/kg/Tag). 2) Ethan-1-hydroxy-1,1-DP 3) 3-Aminopropan-1-hydroxy-1,1-DP 4) Dichlormethan-DP 5) Eine Verbindung, welche in der am 26. Oktober 1976 für Ploger et al. ausgegebenen US-A-3 988 433 beschrieben ist.
Von den untersuchten Verbindungen zeigen die zum Stand der Technik gehörenden Verbindungen EHDP, APD und Azacyclopentan-2,2-DP eine signifikante Verbreiterung der Platte. Diese Ergebnisse stimmen mit den Daten betreffend die Hemmung des Kristallwachstums (siehe Tabelle I) überein, welche anzeigen, daß die Verbindungen der vorliegenden Erfindung eine mäßige Affinität für verkalkte Gewebe haben.
Das Schenk-Modell lieferte auch Daten für eine in-vivo-Hemmung der Knochenresorption durch die Verbindungen. Die niedrigsten wirksamen Dosen (für eine Resorptionshemmung) ("LED") für repräsentative Verbindungen, wie sie nach dem Schenk-Modell bestimmt worden sind, sind in der Tabelle III zusammen mit den LED-Werten angeführt, welche nach dem TPTX ("thyroparathyroidectomized")- Rattenmodell bestimmt worden sind.

TPTX ("thyroparathyroidectomized")-Rattenmodell

(Modell mit Ratten, denen die Schilddrüse samt den Nebenschilddrüsen entfernt worden ist)
Die Verbindungen wurden auf ihr Vermögen bewertet, die invivo-Knochenresorption zu hemmen, und zwar nach einem Tiermodellsystem, welches als das TPTX-("thyroparathyroidectomized")-Rattenmodell bekannt ist. Die allgemeinen Prinzipien dieses Modellsystems sind von Russell und Mitarbeitern in Calcif. Tissue Research, 6, 183-196 (1970), und von Mühlbauer und Fleisch in Mineral Electrolyte Metab., 5, 296-303 (1981), beschrieben worden. Das grundlegende biochemische Konzept des TPTX-Systems besteht in der Hemmung des durch das Parathyreoideae-(Nebenschilddrüsen)-Hormon (Parathormon, PTH) ausgelösten Anstiegs im Serumkalziumspiegel und im Serumspiegel an ionisiertem Kalzium durch die betreffenden, knochenaktiven Polyphosphonate.

Materialien und Verfahren

Materialien:

Es wurden Diätfuttermittel mit niedrigem Calciumgehalt und niedrigem Phosphorgehalt in der Form von Pellets verwendet, wie sie aus Teklad® Test Diets (Harlan Industries, Madison, Wisconsin 53711; Bestellnummer TD82195) hergestellt worden sind, und welche ungefähr 0,18% Calcium und 0,22% Phosphor enthalten. Die Diätfuttermittel enthalten alle für die Ratte notwendigen, wesentlichen Vitamine und Mineralstoffe, mit Ausnahme von Calcium und Phosphor. Die Calcium- und Phosphorgehalte der Pellets wurden analytisch verifiziert (Procter & Gamble Co., Miami Valley Laboratories, Cincinnati, Ohio).
PTH wurde als ein pulverförmiger Rinderextrakt (von der Firma Sigma Chemical Co., P. O. Box 14508, St. Louis, Missouri, Bestellnummer P-0892, Chargennummer 72F-9650) mit einer Aktivität von 138 USP-Einheiten pro mg bezogen. Das PHT wurde in einer 0,9 %igen Kochsalzlösung derart hergestellt, daß die Endkonzentration 100 USP-Einheiten/ml betrug. Alle Lösungen wurden durch ein Whatman-Filterpapier Nr. 4 filtriert, und sie wurden erneut durch ein 0,45 um-Metricel®-Filter filtriert.

Dosislösungen und Dosierungsverfahrensweise

Alle Lösungen von Verbindungen, welche auf deren Vermögen zur Hemmung der Knochenresorption geprüft werden sollen, wurden für eine subkutane Injektion in 0,9%iger normaler Kochsalzlösung hergestellt, und ihr pH-Wert wurde unter Verwendung von NaOH und/ oder HCl auf 7,4 eingestellt. Die Berechnung der Dosislösungen erfolgte unter Berücksichtigung der Masse des Pulvers (bezogen auf das Molekulargewicht und die Hydratation) des Wirkstoffes in mg/kg (Körpergewicht), welche mg P/kg entspricht. Die Konzentrationen basierten auf Dosierungen von 0,2 ml/100 g Körpergewicht. Anfänglich wurden alle Verbindungen während vier Tagen in Dosen von 0,01, 0,1 und 1,0 mg P/kg/Tag verabreicht. Erforderlichenfalls wurde der Test wiederholt, wobei an die Tiere die 0,5-fache LED-Dosis verabreicht wurde, um die Bestimmung der LED zu verfeinern. Täglich wurden Anpassungen der Dosierung an Veränderungen im Körpergewicht vorgenommen.

Tiere

Bei dieser Untersuchung wurde 50 männlichen Wistar-Ratten mit einem Gewicht von annähernd 150 bis 160 g die Schilddrüse samt den Nebenschilddrüsen durch den Züchter (Charles River Breeding Laboratories) chirurgisch entfernt. Alle Ratten wurden nach ihrer Ankunft in aufgehängten Käfigen zu zweien untergebracht, wobei als Futter Purina Laboratory Rodent Chor® und Leitungswasser nach Belieben zur Verfügung bereitgestellt waren. Nach der Akklimatisierung an die Laboratoriumsumgebung während 3 bis 5 Tagen wurden die Ratten auf eine Diät mit niedrigem Calciumgehalt und mit niedrigem Phosphorgehalt (0,18%/0,22%) (Teklad® gesetzt, und sie erhielten über Wasserflaschen entionisiertes Wasser, das mit 2% (Gew./Vol.) Calciumgluconat ergänzt war.

Methode

Am Tag vier der Niedrigcalciumdiät wurden alle Ratten mit Ketaset® (Ketaminhydrochlorid, 100 mg/ml, Bristol Myers) zu 0,10 ml/100 g Körpergewicht anästhesiert, gewogen, und anschließend wurde ihnen aus dem retro-orbitalen Venenplexus Blut entnommen, welches für eine Serumgesamtcalciumanalyse unter Verwendung eines automatisierten Calciumanalysiergerätes vom Typus Flame Atomic Absorption (FAA) eingesetzt wurde. Alle Ratten, welche weniger als 180 g wogen, wurden aus der Untersuchung herausgenommen. Die Tiere werden dann statistisch willkürlich derart verteilt, daß der mittlere Gesamtcalciumgehalt im Serum für jede Gruppe gleich groß war. Nur solche Ratten, welche als hypokalzämisch (Serumgesamtkalziumspiegel ≤ 8,0 mg/dl) eingestuft wurden, wurden in Untersuchungsgruppen eingereiht, welche sechs Tiere je Gruppe umfaßten.
Die Behandlungen mit den verschiedenen Versuchsverbindungen begannen am Tag 6 und erstreckten sich bis über den 9. Tag (um 13 h jedes Tages) der Untersuchung. Es wurden Dosislösungen hergestellt, welche mit einer konstanten Rate von 0,2 ml/100 g Körpergewicht subkutan in den ventralen Hautlappen verabreicht werden sollten, wo das Hinterbein auf den Rumpf stößt. Alle Ratten wurden täglich gewogen und mit der entsprechenden Dosis versehen. Eine 15,9 mm (5/8-Zoll)-Nadel des Eichmaßes Nr. 25 wurde zur Verabreichung des Arzneimittels verwendet, wobei täglich zwischen rechten und linken Dosierungsstellen abgewechselt wurde. Am Tage 8 wurden die Tiere auf entionisiertes, destilliertes Wasser, das über Wasserflaschen zur Verfügung gestellt wurde, umgestellt. Am Tag Nr. 9 wurden alle Ratten am Nachmittag, um etwa 16,00 Uhr, auf Fasten gestellt. Am Tag Nr. 10 der Untersuchung wurde keine Behandlung vorgenommen. Am Morgen wurde von jeder Ratte eine 600 ul-Probe von Vollblut in Serumtrennröhrchen vom Typus Microtainer (B-D No. 5060) gesammelt, um auf den Serumgesamtcalciumspiegel geprüft zu werden (FAA). Zwei 125 ul-Proben von heparinisiertem Vollblut wurden ebenfalls gesammelt, um für die Analyse auf ionisiertes Calcium verwendet zu werden. Unmittelbar, nachdem das Blut gesammelt worden war, wurden alle Ratten gewogen, und es wurde ihnen subkutan Rinder- Nebenschilddrüsenhormon in einer Rate von 75 USP-Einheiten fil- (triert) je 100 g Körpergewicht injiziert. Dreieinhalb Stunden nach der PTH-Injektion wurde die Entnahme von Blutproben zwecks Analyse auf Gesamtcalcium und ionisiertes Calcium wiederholt.
Alle Werte aus den Behandlungsgruppen für das Gesamtcalcium und für das ionisierte Calcium, vor und nach der Verabreichung des PTH, wurden auf ihre Signifikanz im Vergleich zu dem PTH allein (Kontrolle) unter Anwendung des Student-t-Tests, der Streuungsanalyse, und von deren nicht-parametrischen Äquivalenten, statistisch analysiert. Diese Veränderung in den Werten nach dem PTH minus dem Wert vor dem PTH sowie die prozentuelle Veränderung wurden auch hinsichtlich der Calciumgehalte und des Unterschiedes im Körpergewicht, bevor das Arzneimittel verabreicht wurde, gegenüber dem Körpergewicht, nachdem das Arzneimittel verabreicht worden ist, bestimmt.
Die physiologische Wirkung der Verabreichung des PTH ist ein Anstieg im Serumcalciumspiegel, wobei die Spitzenaktivität nach dreieinhalb Stunden beobachtet wird. Da die Regelung des Calciumstoffwechsels durch Hormone und durch die Nahrung bei dem TPTX-Modell auf ein Minimum herabgesetzt ist, ist eine beobachtete Zunahme im Serumcalciumspiegel vermutlich das Ergebnis einer Resorption von Knochenmasse. Da die Polyphosphonate die Tendenz zeigen, die Resorption von Knochenmasse zu hemmen, zeigten die mit Polyphosphonat vorbehandelten Tiere einen Anstieg im Serumcalciumspiegel nach der PTH-Verabreichung, welcher Anstieg geringer als der bei den Kontrolltieren gefundene Anstieg war, welche statt dessen mit einem Kochsalzträger behandelt worden waren. Die niedrigste Dosis, bei welcher das Polyphosphonat befähigt ist, eine Knochenresorption zu hemmen, welche Hemmung durch einen verringerten Anstieg im Serumcalciumspiegel nach der Verabreichung des PTH in Erscheinung tritt, stellt ein Maß für die Wirksamkeit des Polyphosphonates im Sinne einer Hemmung der Knochenresorption dar. In der Tabelle III sind die LED-Werte für die Wirksamkeit im Sinne einer Hemmung der Knochenresorption von repräsentativen Verbindungen angeführt, welche Werte durch das TPTX-Rattenmodell und das Schenk-Modell bestimmt worden sind. Die Daten in der Tabelle III zeigen, daß die beanspruchten Diphosphonsäureverbindungen der vorliegenden Erfindung zwar die Resorption von Knochenmasse hemmen, daß es jedoch damit nahe verwandte, cyclische Diphosphonsäureverbindungen gibt, welche diese Eigenschaft tatsächlich nicht aufweisen. Tabelle III Niedrigste wirksame (ANTI-Knochenresorptions-)-Dosis Diphosphonat-Verbindung Schenk Azacyclopentan-2,2-DP&sup5;) 2-Methylcyclobutan-1,1-DP* 3-Chlorcyclopentan-1,1-DP* Cyclohexan-1,1-DP* * = Verbindungen, welche in den pharmazeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung brauchbar sind. - = nicht geprüft N = keine Aktivität 2) = Ethan-1-hydroxy-1,1-DP 3) 3-Aminopropan-1-hydroxy-1,1-DP 4) Dichlormethan-DP 5) Eine Verbindung, welche in der am 26. Oktober 1976 für Ploger et al. ausgegebenen US-A-3 988 433 beschrieben ist.

SYNTHESE DER CYCLISCHEN DIPHOSPHONATVERBINDUNGEN

Die Synthesereaktion wird in der folgenden Weise durchgeführt: In einer ersten Stufe wird ein in Lösung befindlicher Methandiphosphonatester unter Anwendung von Standardtechniken der organischen Chemie in das entsprechende Carbanion umgewandelt. In einer zweiten Stufe wird zu diesem Reaktionsgemisch eine Lösung einer Kohlenwasserstoffverbindung zugesetzt, welche für eine doppelte nukleophile Substitution in geeigneter Weise aktiviert worden ist.
Typischerweise wird eine Lösung eines Methandiphosphonatesters zu einer kalten Suspension von Kaliumhydrid in einem inerten organischen Lösungsmittel zugesetzt, und diese Lösung wird während einiger Zeit unter Rühren bei Zimmertemperatur belassen. Als nächstes wird der in geeigneter Weise aktivierte Kohlenwasserstoff als Lösung zu dem Reaktionsgemisch zugesetzt, und das Gemisch wird dann bis zur Vollendung auf etwa 80ºC erhitzt. Nachdem das Gemisch abgekühlt, filtriert und konzentriert worden ist, wird das Konzentrat auf Silikagel chromatographiert; um den gewünschten Ester zu erhalten. Der Ester wird durch Kochen unter Rückfluß in HCl hydrolysiert, und das so erhaltene Material wird unter Vakuum konzentriert. Der Rückstand wird in H&sub2;O aufgelöst und mit aktivierter Holz- bzw. Knochenkohle behandelt. Nach der Filtration wird die Lösung konzentriert, und das Produkt wird schließlich unter Vakuum getrocknet. Die Synthese der Salze und Ester dieser Verbindungen wird unter Anwendung von Standardtechniken der Organischen Chemie, welche dem Fachmann wohlbekannt sind, durchgeführt.
Nachstehend finden sich Beispiele für die Synthese spezifischer cyclischer Diphosphonate dieser Erfindung. Die Verbindungen wurden unter Verwendung von Me&sub4;Si oder Natrium-2,2-dimethyl-2-silapentan-5-sulfonat als internen Standards durch ¹H NMR identifiziert, und sie wurden durch ³¹P NMR unter Verwendung von H&sub3;PO&sub4; als externem Standard identifiziert (positive Werte zeigen eine chemische Verschiebung feldabwärts von dem Bezugsstandard an); und sie wurden durch chemische Ionisationsmassenspektrometrie; durch Schmelzpunktbestimmung; und durch die Elementaranalyse identifiziert.

Beispiel I

Synthese von Cyclohexan-1,1-diphosphonsäure

Eine Lösung von Tetraisopropylmethandiphosphonat (5,00 g; 14,5 mMol) in 50 ml Toluol wurde tropfenweise und unter Rühren zu einer eiskalten Suspension von Kaliumhydrid (1,66 g einer 35 %igen Mineralöldispersion, 14,5 mMol) in 20 ml von trockenem Toluol zugegeben. Nach Vollendung der Zugabe wurde das Eisbad entfernt, und die klare, gelbe Lösung wurde bei Zimmertemperatur während 1 h gerührt. 1,5-Dibrompentan (1,67 g, 7,3 mMol) wurde in 10 ml Toluol aufgelöst und zu dem Reaktionsgemisch zugegeben. Das Gemisch wurde während 18 h auf 80ºC erhitzt und dann in einem Eisbad abgekühlt, filtriert und konzentriert. Das Konzentrat wurde auf Silikagel (1 : 1 Hexan : THF als Eluierungsmittel) chromatographiert, wobei der gewünschte Ester als weißes, kristallines Material erhalten wurde, (61% Ausbeute, bezogen auf das Dibromid) : Fp. 36-38,5ºC; ¹H NMR (CDCl&sub3;) chemische Verschiebung 4,95-4,59 (m, 4H, CH), 2,19-1,94 (m, 4H, CH&sub2;), 1,85-1,51 (m, 6H, CH&sub2;), 1,34 (d, 24H, = 6 Hz, CH&sub3;); ³¹P NMR (CDCl&sub3;) 25,6 ppm; El-Massenspektrum m/e 412 (M&spplus;). Analyse, berechnet für C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub8;O&sub6;P&sub2;:
C, 52,42; H, 9,29; P, 15,02. Gefunden: C, 52,55; H, 9,43; P, 15,09.
Eine 10%ige Lösung des DP-Esters in 12 N HCl wurde während 2 h unter Rückfluß gekocht. Die Lösung wurde dann unter Verwendung von zusätzlichem Wasser unter Vakuum konzentriert, um die letzten Spuren der HCl zu entfernen. Der Rückstand wurde dann in Wasser aufgelöst und mit aktivierter Holz- bzw. Knochenkohle behandelt. Die Holz- bzw. Knochenkohle wurde durch Filtration entfernt, und das Filtrat wurde unter Verwendung von Ether konzentriert, um die letzten Spuren des Wassers zu entfernen. Das Produkt wurde dann während 24 h unter Vakuum bei 50ºC getrocknet. Ausbeute: 93%; Fp. 239ºC; ¹H NMR (D&sub2;O) chemische Verschiebung 2,04-1,56 (Überlappung, m, CH&sub2;); ³¹P NMR (D&sub2;O) 26,8 ppm. Analyse, berechnet für C&sub6;H&sub1;&sub4;O&sub6;P 2: C, 29,52; H, 5,78; P, 25,38. Gefunden: C, 29,54 H, 6,02; P, 25,19.

BEISPIEL II

Synthese von Methylcyclobutan-1,1-diphosphonsäure

Unter Anwendung der Verfahrensweise von Beispiel I wurde Tetraisopropylmethandiphosphonat in Tetraisopropyl-2-methylcyclobutan-1,1-diphosphonat durch Umsetzung mit 1,3 Dibrombutan bei 80ºC während 4 h umgewandelt. ³¹P NMR (CDCl&sub3;) chemische Verschiebung 24,1 ppm.
Unter Anwendung des im Beispiel I beschriebenen Verfahrens wurde der Ester dann zu der entsprechenden Säure hydrolysiert; Ausbeute: 86,2%.
³¹P NMR (D&sub2;O) chemische Verschiebung 24,5 ppm; ¹³C NMR (D&sub2;O) 45,0, 43,1, 41,1 (t). 34,8, 26,4, 22,7 und 18,0 ppm.

BEISPIEL III

Synthese von 3-Chlorcyclopentan-1,1-diphosphonsäure

a) Herstellung des Tetraisopropyl-3-hydroxycyclopentan-1,1-diphosphonattetrahydropyranethers

Unter Anwendung der im Beispiel I beschriebenen Verfahrensweise wurde Tetraisopropylmethandiphosphonat zu dem gewünschten Ester in 67%iger Ausbeute durch Umsetzen mit dem Tetrahydropyranether von 1,4-Dibrombutan-2-ol bei 80ºC während 18 h umgewandelt: klares, viskoses Öl; ¹H NMR (CDCl&sub3;) chemische Verschiebung 5,17-4,58 (m, 5H, OC Me&sub2; und OCHO), 4,26-3,95 (m, 1H), 3,86-3,79 (m, 1H), 3,68-3,35 (m, 1H), 2,68-1,79 und 1,99 (m plus s, 6H insgesamt), 1,65-1,52 (m, 6H), 1,35 (d, 24H, = 6 Hz, CH&sub3;); ³¹P NMR (CDCl&sub3;) 26,2, 25,8, 25,6, 25,2 ppm; Ammoniak/Cl-Massenspektrum m/e 499 (MH&spplus;). Analyse berechnet für C&sub2;&sub2;H&sub4;&sub4;O&sub8;P&sub2;: C, 53,00; H, 8,90; P, 12,43. Gefunden: C, 52,70; H, 9,10; P, 12,67.

b) Herstellung von Tetraisopropyl-3-hydroxycyclopentan-1,1-diphosphonat

Der geschützte, oben beschriebene Tetraester (9,40 g, 18,9 mMol) wurde in 180 ml MeOH aufgelöst. Eine katalytische Menge (100 mg) von p-Toluolsulfonsäure wurde zugegeben, und das Gemisch wurde während 2 h bei Zimmertemperatur gerührt. Die Lösung wurde dann konzentriert. Der Rückstand wurde in Ether (100 ml) aufgelöst, mit gesättigter NaHCO&sub3;-Lösung gewaschen, und dann mit Sole gewaschen. Die Etherlösung wurde getrocknet, konzentriert und dann auf Silikagel chromatographiert (1 : 1 THF:Hexan), wobei 7,18 g (92%) des gewünschten Produktes als klares Öl erhalten wurden: ¹H-NMR (CDCl&sub3;) chemische Verschiebung 4,88-4,65 (m, 4H, OC Me&sub2;), 4,72 (s, 1H), 4,56-4,25 (m, 1H), 2,82-2,02 (m, 4H), 2,02-1,77 (m, 2H), 1,37 und 1,34 (Überlappung, d, 24H, = 6 und 6 Hz, CH&sub3;); ³¹P NMR (CDCl&sub3;) 30,1, 30,0, 25,4, 25,3 ppm; Ammoniak/ Cl-Massenspektrum m/e 415 (MH&spplus;).

c) Herstellung von 3-Chlorcyclopentan-1,1-diphosphonat, aus Tetraisopropyl-3-hydroxycyclopentan-1,1-diphosphonat

Tetraisopropyl-3-hydroxycyclopentan-1,1-diphosphonat (3,00 g, 7,24 mMol) wurde in 50 ml von trockenem CCl&sub4; aufgelöst. Triphenylphosphin (3,80 g, 14,5 mMol) wurde zugegeben, und das Gemisch wurde während 72 h unter Rückfluß gekocht. Das Gemisch wurde filtriert, konzentriert, und der Rückstand wurde auf Silikagel chromatographiert (3 : 2 Hexan:THF), wobei 2,15 g (69%) des gewünschten Produktes als klares, viskoses Öl erhalten wurden: ¹H NMR (CDCl&sub3;) chemische Verschiebung 4,97-4,68 (m, 4H, OC Me&sub2;), 4,24 (m, 1H, = 7 Hz, C OH), 2,65- 1,87 (m, 6H, Ring-CH&sub2;), 1,36 (d, 24H, = 6 Hz, CH&sub3;); ³¹P NMR (CDCl&sub3;) 25,3, 24,9, 24,4, 24,0; Ammoniak/Cl-Massenspektrum m/e 433, 435 (MH&spplus;).
Der Ester wurde dann unter Anwendung der im Beispiel I beschriebenen Verfahrensweise mit 93%iger Ausbeute zu der entsprechenden Säure hydrolysiert.
Fp. 194-195ºC; ¹H NMR (D&sub2;O) 4,35 (p, 1H, = 6 Hz, CIC ), 2,47- 1,90 (Überlappung in, 6H, CH&sub2;); ³¹P NMR (D&sub2;O) 25,8 ppm. Analyse berechnet für C&sub5;H&sub1;&sub1;C10&sub6;P&sub2;: C, 22,70; H, 4,19; Cl, 13,40; P, 23,42. Gefunden: C, 22,44; H, 4,28; Cl, 10,07; P, 23,44. Die angegebenen Analysedaten sind die Durchschnittswerte aus zwei verschiedenen Proben des Materials. Der gefundene niedrige Prozentsatz für das Cl zeigt ein gewisses Ausmaß von Hydrolyse der C1-Gruppe während der Reaktion an.

BEISPIEL IV

Synthese von Cycloheptan-1,1-diphosphonsäure

Unter Anwendung der gleichen Verfahrensweise wie im Beispiel I wurde Tetraisopropylmethandiphosphonsäure in Tetraisopropylcycloheptan-1,1-diphosphonat durch Umsetzung mit 1,6-Dibromhexan bei 80ºC während 18 h umgewandelt. Die ³¹P NMR (Toluol) zeigte an, daß die Reaktionslösung ein Gemisch aus dem gewünschten Tetraisopropylcycloheptan-1,1-diphosphonat (25,3 ppm) und Octaisopropyloctan-1,1,8,8-tetraphosphonat (22,1 ppm) enthielt. Die Verbindungen wurden durch Chromatographie auf Silikagel (1 : 1 Hexan:THF als Eluierungsmittel) aufgetrennt, und der gewünschte Ester wurde wie im Beispiel I durch Kochen unter Rückfluß unter Verwendung von 6N-Chlorwasserstoffsäure hydrolysiert

BEISPIEL V

Synthese von 3-Cyclohexen-1,1-diphosphonsäure

Unter Anwendung der gleichen Verfahrensweise wie im Beispiel I wird Tetraisopropylmethandiphosphonat in Tetraisopropyl-3-cyclohexen-1,1-diphosphonat durch Umsetzung mit 1,5-Dichlor-cis-2-penten umgewandelt. Der so entstandene Ester wird wie im Beispiel I hydrolysiert, wobei 3-Cyclohexen-1,1-diphosphonsäure erhalten wird.

BEISPIEL VI

Synthese von 2-Cyclohexen-1,1-diphosphonsäure

Unter Anwendung der gleichen Verfahrensweise wie im, Beispiel III wird Tetraethylmethandiphosphonat durch Umsetzung mit dem Tetrahydropyranether von 1,5-Dibrompentan-2-ol und anschließende Hydrolyse des Ethers mit p-Toluolsulfonsäure in MeOH in Tetraethyl- 3-hydroxycyclohexan-1,1-diphosphonat umgewandelt. Der so entstandene Ester wird unter Anwendung der in Vogel: "A Textbook of Practical Organic Chemistry", 3. Auflage, S. 243, erörterten Verfahrensweise zu dem Tetraethyl-2-cyclohexen-1,1-diphosphonat dehydratisiert. Der Tetraethylester wird durch tropfenweise Zugabe von Trimethylsilylbromid zu einer Lösung des Tetraethylesters in CCl&sub4; bei Zimmertemperatur zu der gewünschten 2-Cyclohexen-1,1-diphosphonsäure hydrolysiert.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden bei Personen, bei denen das Risiko einer solchen Erkrankung besteht, zum Behandeln oder Verhindern von Krankheiten verwendet, welche durch einen abnormen Calcium- und Phosphatstoffwechsel gekennzeichnet sind, insbesondere jener, welche durch einen abnormen Knochenstoffwechsel gekennzeichnet sind. Die bevorzugte Art und Weise der Verabreichung ist die orale, doch umfassen andere Methoden der Verabreichung, ohne Beschränkung darauf, die transdermale, mukosale, sublinguale, intramuskuläre, intravenöse, intraperitoneale und subkutane Verabreichung sowie die topische Anwendung.
Der Ausdruck "abnormer Calcium- und Phosphatstoffwechsel", wie er im Rahmen der vorliegenden Unterlagen gebraucht wird, bedeutet (1) Leiden, welche durch anomale Mobilisierung von Calcium und Phosphat gekennzeichnet sind, was zu einem generellen oder spezifischen Verlust an Knochenmasse, oder zu übermäßig hohen Calcium- und Phosphatspiegeln in den Körperflüssigkeiten führt; und (2) Leiden, welche eine anomale Ablagerung von Calcium und Phosphat im Körper bewirken oder durch eine solche anomale Ablagerung verursacht werden. Die erste Kategorie umfaßt - jedoch ohne Beschränkung darauf - Osteoporose, Paget-Krankheit, Hyperparathyreoidismus, durch einen malignen Tumor verursachte Hyperkalzämie und osteolytische Knochenmetastasen. Die zweite Kategorie umfaßt
- jedoch ohne Beschränkung darauf - Myositis ossificans progressiva, Calcinosis universalis und solche Leiden wie z. B. Arthrithis, Neuritis, Bursitis, Tendonitis und andere Entzündungszustände, welche das davon betroffene Gewebe zu einer Ablagerung von Calciumphosphaten prädisponieren.
Die Ausdrücke "gefährdete Person" bzw. "Person, die eine solche Behandlung benötigt", wie sie im Rahmen der vorliegenden Unterlagen gebraucht werden, bedeuten irgendeinen Menschen oder irgendein niedrigeres Tier, welcher bzw. welches einer signifikanten Gefahr eines abnormen Calcium- und Phosphatstoffwechsels unterworfen ist, wenn er bzw. es unbehandelt belassen wird; sowie irgendeinen Menschen oder irgendein niedrigeres Tier, bei welchem die Diagnose erstellt worden ist, daß er bzw. es an einem abnormen Calcium- und Phosphatstoffwechsel leidet. Beispiele solcher Personen umfassen Frauen nach der Menopause; Personen, bei denen eine gewisse Steroidtherapie vorgenommen wird; Personen, denen gewisse krampflösende Arzneimittel verabreicht werden; Personen, bei denen die. Diagnose erstellt worden ist, daß sie an Paget- Krankheit, Hyperparathyreoidismus, durch einen malignen Tumor verursachter Hyperkalzämie, oder an osteolytischen Knochenmetastasen leiden; Personen, bei denen die Diagnose erstellt worden ist, daß sie an einer oder mehreren der verschiedenen Formen von Osteoporose leiden; Personen, die zu einer Bevölkerungsgruppe gehören, von welcher es bekannt ist, daß sie ein signifikant überdurchschnittliches Risiko aufweist, eine Osteoporose zu entwickeln, wie z. B. Frauen nach der Menopause, Männer von über 65; sowie Personen, die mit Arzneimitteln behandelt werden, von denen es bekannt ist, daß dieselben als Nebenwirkung eine Osteoporose verursachen; Personen, bei denen die Diagnose erstellt worden ist, daß sie an Myositis ossificans progressiva oder Calcinosis universalis leiden; und Personen, welche an Arthritis, Neuritis, Bursitis, Tendonitis und anderen Entzündungszuständen leiden, welche das betroffene Gewebe zu einer Ablagerung von Calciumphosphat prädisponieren.
Die Ausdrücke "Mensch oder niedrigeres Tier, der bzw. das an Osteoporose leidet oder bei welchem das Risiko hierzu besteht", wie sie im Rahmen der vorliegenden Unterlagen gebraucht werden, bedeuten ein Subjekt, bei welchem die Diagnose erstellt worden ist, daß es an einer oder an mehreren der verschiedenen Formen der Osteoporose leidet, oder ein Subjekt, welches zu einer Gruppe gehört, von welcher es bekannt ist, daß sie ein signifikant überdurchschnittliches Risiko aufweist, eine Osteoporose zu entwickeln, wie sie z. B. Frauen nach der Menopause, Männer von über 65, sowie jene Personen, die mit Arzneimitteln behandelt werden, von denen es bekannt ist, daß dieselben als Nebenwirkung eine Osteoporose verursachen (wie z. B. mit Adrenocorticoid-Arzneimitteln).
Der Ausdruck "sichere und wirksame Menge", wie er im Rahmen der vorliegenden Unterlagen gebraucht wird, bedeutet eine Menge einer Verbindung oder Zusammensetzung) welche hoch genug ist, um das zu behandelnde Leiden signifikant im positiven Sinne zu modifizieren, welche aber ausreichend niedrig ist, um im Rahmen einer vernünftigen medizinischen Beurteilung ernste Nebenwirkungen zu vermeiden (bei einem vernünftigen Verhältnis von Vorteil/Risiko). Die sichere und wirksame Menge der cyclischen Diphosphonate, der vorliegenden Erfindung wird mit dem besonderen, zu behandelnden Leiden, dem Alter und dem körperlichen Zustand des zu behandelnden Patienten, der Schwere des Leidens, der Dauer der Behandlung, der Natur einer gleichlaufenden Therapie und dem spezifischen verwendeten Diphosphonat variieren. Einzeldosen können jedoch in einen Bereich von etwa 0,1 mg P bis zu etwa 3500 mg P, oder von etwa 0,01 bis etwa 500 mg P/kg Körpergewicht, fallen. Bevorzugte Einzeldosen betragen etwa 5 mg P bis zu etwa 600 mg P, oder von etwa 0,5 bis etwa 50 mg P/kg Körpergewicht. Es können bis zu etwa vier Einzeldosen pro Tag verabreicht werden. Tägliche Dosierungen von mehr als etwa 2000 mg P/kg sind nicht erforderlich, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, und sie können zu unerwünschten Nebenwirkungen führen. Die höheren Dosierungen innerhalb dieses Bereichs sind selbstverständlich für den Fall der oralen Verabreichung, wegen der begrenzten Resorption, erforderlich.
Ein zusätzlicher Aspekt dieser Erfindung ist eine pharmazeutische Zusammensetzung, welche eine sichere und wirksame Menge des Diphosphonates der vorliegenden Erfindung und einen pharmazeutischen Träger enthält.
Der Ausdruck "pharmazeutischer Träger", wie er im Rahmen der vorliegenden Unterlagen verwendet wird, bedeutet, ein oder mehrere verträgliche, feste oder flüssige Füllstoff-Verdünnungsmittel oder Einkapselungssubstanzen. Der Ausdruck "verträglich", wie er im Rahmen der vorliegenden Unterlagen gebraucht wird, bedeutet, daß die Komponenten der Zusammensetzung geeignet sind, mit den Wirkstoffen und untereinander derart vermischt zu werden, daß dabei keine Wechselwirkung auftritt, welche die Wirksamkeit der Gesamtzusammensetzung unter den Gegebenheiten eines gewöhnlichen Gebrauches wesentlich herabsetzen würde.
Einige Beispiele der Substanzen, welche als pharmazeutische Träger dienen können, sind Zucker, wie z. B. Lactose, Glucose und Saccharose; Stärken, wie z. B. Maisstärke und Kartoffelstärke; Zellulose und deren Derivate, wie z. B. Natriumcarboxymethylzellulose, Ethylzellulose, Zelluloseacetat; pulverförmiger Tragant; Malz; Gelatine; Talk; Stearinsäure; Magnesiumstearat; Calciumsulfat; Pflanzenöle, wie z. B. Erdnußöl, Baumwollsamenöl, Sesamöl, Olivenöl, Maisöl und Theobroma-Öl; Polyole, wie z. B. Propylenglykol) Glycerin, Sorbit, Mannit und Polyethylenglykol; Agar; Alginsäure; pyrogenfreies Wasser; isotonische Kochsalzlösung; und Phosphatpufferlösungen, sowie andere, nichttoxische, in pharmazeutischen Formulierungen verwendete, verträgliche Substanzen. Netzmittel und Gleitmittel, wie z. B. Natriumlaurylsulfat, sowie Färbemittel, Geschmacksstoffe und Konservierungsmittel, können ,ebenfalls vorliegen. Den pharmazeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch noch andere verträgliche, pharmazeutische Zusatzstoffe und Wirkstoffe einverleibt werden.
Die Wahl eines in Verbindung mit dem Diphosphonat der vorliegenden Erfindung zu verwendenden, pharmazeutischen Trägers wird im wesentlichen von der Art und Weise bestimmt, in welcher das Diphosphonat verabreicht werden soll. Soll die Verbindung injiziert werden, dann ist der bevorzugte pharmazeutische Träger eine sterile, physiologische Kochsalzlösung, deren pH-Wert auf etwa 7,4 eingestellt worden ist. Die bevorzugte Art und Weise der Verabreichung der Diphosphonate der vorliegenden Erfindung ist jedoch die orale Verabreichung, und die bevorzugte Einheitsdosierungsform sind daher Tabletten, Kapseln und dgl., welche 15 mg bis 600 mg P einer Diphosphonsäureverbindung der vorliegenden Erfindung enthalten. Pharmazeutische Träger, die sich für die Herstellung von Einheitsdosierungsformen für die orale Verabreichung eignen, sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Die Auswahl dieser Träger wird von sekundären Erwägungen, wie dem Geschmack, den Kosten und der Lagerungsbeständigkeit, abhängen, welche Erwägungen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht kritisch sind und ohne Schwierigkeit von einem Fachmann angestellt werden können. Der pharmazeutische Träger, der in Verbindung mit den Diphosphonaten der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird in einer Konzentration verwendet, welche ausreicht, um ein praktisches Verhältnis zwischen Größe und Dosierung zu schaffen. Vorzugsweise macht der pharmazeutische Träger etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung aus.

Claims

1. Monocyclische, geminale Diphosphonsäure oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz hievon, welche aus Cyclobutan-1,1-diphosphonsäuren mit einem oder mehreren aus Methyl, Methylamino, Amino, Chlor, Hydroxy und Methoxy ausgewählten Substituenten; 3-Chlorcyclopentan-1,1-diphosphonsäure; Cyclohexan-1,1-diphosponsäure; Cyclohex-2-en-1,1-diphosphonsäure; Cyclohex-3-en-1,1-diphosphonsäure; und Cycloheptan-1,1-diphosphonsäure ausgewählt ist.

2. 2-Methylcyclobutan-1,1-diphosphonsäure und pharmazeutisch annehmbare Salze hievon.

3. Pharmazeutische Zusammensetzung, welche enthält:

(a) 15 mg P bis 600 mg P aus einer Diphosphonsäureverbindung gemäß Anspruch 1 oder 2; und

(b) einem pharma,1-diphosphonsäure; Cyclohex-3-en-1,1-diphosphonsäure; und Cycloheptan-1,1-diphosphonsäure ausgewählt ist.

3. Pharmazeutische Zusammensetzung, welche enthält:

(b) einem pharmazeutischen Träger.