DE3872871T2

DE3872871T2 - Verwendung von metalloporphyrin zur umkehr des toxischen effekts der tumortherapie.

Info

Publication number: DE3872871T2
Application number: DE8888908817T
Authority: DE
Inventors: S Drummond; Attallah Kappas; S Wissel
Original assignee: Rockefeller University
Current assignee: Rockefeller University
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2008-09-07
Also published as: ES2012547A6; DE3872871D1; DK225689A; KR890701108A; ATE78164T1; JPH02501740A; DK225689D0; EP0333831A1; EP0333831A4; AU2525488A; GR1000117B; WO1989002269A1; EP0333831B1; AU603938B2; GR880100589A

Description

Das synthetische Hämanalogon Zinnprotoporphyrin-IX (SnPP) ist ein potenter Inhibitor der Hämoxygenase, des Enzyms, das die Geschwindigkeit beim Abbau von Häm zu Gallenpigment bestimmt. Ferner ist SnPP auch als vollständiger Suppressor der Hyperbilirubinämie bei neugeborenen Säugetieren einschließlich des Menschen und für seine Fähigkeit, Plasmabilirubinspiegel bei verschiedenen Formen natürlich auftretender oder experimentell induzierter Gelbsucht bei Mensch und Tieren zu reduzieren, bekannt.
Es sind auch zwei Analoga von SnPP mit der gleichen Aktivität bekannt. Diese sind Zinnmesoporphyrin (SnMP) und Zinndiioddeuteroporphyrin (SnI&sub2;DP).
Bekanntlich erhöht die Vorliegen von Tumoren, ob spontan oder implantiert, die Aktivität der Hämoxygenase, d.h. des die Geschwindigkeit des Hämkatabolismus bestimmenden Enzyms, es verringert die Aktivität der α-Aminolävulinatsynthetase (ALA-Synthetase), des die Geschwindigkeit der Hämsynthese bestimmenden Enzyms, die Konzentration von mikrosomalem Häm, die Konzentration von Cytochrom P-450 in der Leber und die Aktivitäten von Oxidasen mit gemischter Funktion, die von diesem Hämprotein abhängen. Verschiedene Arten von Krebsbehandlungen verstärken bekanntlich diese Effekte.
Es ist eine große Anzahl antineoplastischer chemotherapeutischer Mittel bekannt. Ihre Aktivitäten beruhen auf verschiedenartigen Stoffwechselaktivitäten. Diese schließen Alkylierungsmittel, wie N-Alkyl-N-nitrosoharnstoffe und Mitomycin-C, Antimetabolite, wie 6-Mercaptopurin und 5-Fluoruracil, Inhibitoren der Proteinsynthese, wie Anchidin und Trichodermol, und anthracyclinartige Antitumormittel ein, die durch Interkalation in DNS sowie Alkylierung, Inhibierung der Proteinsynthese, Bildung von freien Radikalen und Erschöpfung der Glutathionspeicher in der Leber (und im Herzen) wirken. Die Interkalation ist ein Prozess, durch welchen sich das Antitumormittel in den Trennraum zwischen benachbarten Basenpaaren in der DNS-Helix bewegt, wodurch tiefgreifende Veränderungen der Eigenschaften der interkalierten DNS verursacht werden. Anthracyclinartige antineoplastische Mittel sind im derzeitigen Stand der Technik die bei weitem am häufigsten verwendeten therapeutisch geeigneten Produkte dieser Art. Die Klasse von Antitumorantibiotika ist beim Menschen klinisch aktiv gegen Leukämie, Lymphom (Hodgkin- und Non-Hodgkin), Brust-, Keimzellen-, Lungen- (kleinzellig), Magen- und Ovarialkarzinome und Sarkome.
Die Anthracycline sind eine bekannte Klasse von Antitumormitteln, die seit mindestens 1970 bei der klinischen Behandlung verschiedener Tumoren beim Menschen angewendet wurden. Die am besten bekannte Verbindung der Klasse ist Doxorubicin. Es hat ein breites Spektrum von Antitumoraktivität, wobei diese Aktivität einen breiten Bereich fester Tumoren einschließt, die vor seiner Isolierung aus Streptomyces peucetius var. caesius gegen eine Chemotherapie relativ unempfindlich waren, insbesondere im Fall weicher Gewebe, bei Knochensarkomen und bei Harnblasenkrebs. Diese Aktivitäten von Doxorubicin und anderen Mitgliedern der Klasse gegen verschiedene Tumoren wurden intensiv von Carter im Journal of the National Cancer Institute, Bd. 55, Nr. 6, Dez. 1975, Seiten 1265-1274, diskutiert.
Andere Anthracycline, die klinische Aufmerksamkeit gefunden haben, sind Daunorubicin, Carminomycin und AD-32. Obgleich es weitere vielversprechende Kandidaten gibt, haben bisher nur Doxorubicin und Daunorubicin eine breite klinische Akzeptanz gefunden.
Die Anthracycline sind auf der Grundlage ihrer selektiven Wirkungen auf die Inhibierung der Nukleinsäuresynthese in zwei Klassen unterteilt worden. Typ I-Anthracycline, wie Doxorubicin, Daunorubicin und Carminomycin, inhibieren die Synthese von DNS, Gesamtzell-RNS und nukleolärer RNS bei etwa vergleichbaren Konzentrationen, während Typ II-Anthracycline, wie Mytomycin-C, Aclacinomycin und Marcellomycin, die Synthese von Gesamtzell- RNS bei sechs- oder siebenfach geringeren Konzentrationen und die nukleoläre präribosomale Synthese bei 170- bis 1250-fach geringeren Konzentrationen inhibieren als sie zur Inhibierung der DNS-Synthese notwendig sind. Beide Typen haben äquivalente toxische Wirkungen. Diese Erfindung ist auf beide Typen anwendbar.
Die Anthracycline werden durch Cytochrom P-450 in der Leber metabolisiert. Daher ist es wesentlich, daß in der Leber normale Konzentrationen dieses Hämproteins aufrechterhalten werden.
Es wurde nun gefunden, daß die Behandlung eines an einem Tumor leidenden Säugetieres, den Menschen eingeschlossen, mit SnPP, SnMP oder SnI&sub2;DP die Hämoxygenaseaktivität senkt und die ALA- Synthetaseaktivität, den hepatischen Häm- und Cyclochrom P-450- Spiegel normalisiert, wodurch den toxischen Effekten einer Krebstherapie oder der Tumorbelastung entgegengewirkt wird. Es wurde weiter gefunden, daß eine parenterale gemeinsame Verabreichung dieser Metallporphyrine zusammen mit chemotherapeutischen Mitteln, insbesondere Antitumormitteln von Anthracyclin-Typ, wie Doxorubicin, den toxischen Wirkungen der chemotherapeutischen Mittel auf Häm und Cytochrom P-450 entgegenwirkt. Die gemeinsame Verabreichung der Metallporphyrine und des chemotherapeutischen Mittels bedeutet, daß die Produkte innerhalb eines Zeitrahmens verabreicht werden, in welchem die Metallporphyrine ihre günstigen Wirkungen ausüben. Dies kann einige Tage, z.B. 2 bis 5 Tage, vor Einleitung der Chemotherapie bedeuten. Es kann bedeuten, und in bevorzugten Fällen bedeutet es, daß die beiden Mittel gemeinsam, vorzugsweise in der gleichen Dosiseinheit, verabreicht werden.
Typischerweise folgt eine chemotherapeutische Behandlung mit Mitteln, wie Doxorubicin, einem intensiven Plan, bei dem die höchste tolerierbare Dosis verabreicht und dies fortgesetzt wird, bis die toxischen Effekte so schwerwiegend werden, daß eine Senkung der Dosis oder die Unterbrechung der Behandlung notwendig wird, bis die Toxizitätseffekte im wesentlichen abgeklungen sind. Dann wird der Zyklus wiederholt. Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß er die Verwendung des gewählten Chemotherapeutikums bei höheren Dosen für längere Dauer erlaubt, indem er normale Werte von Cytochrom P-450 und anderer verwandter Enzyme im Körpergewebe aufrechterhält.
Wie aus der obigen Diskussion hervorgeht, umfaßt diese Erfindung in ihrem breitesten Sinn ein Verfahren zur Verhütung des Absinkens von Häm und Cytochrom P-450 bei an einem Tumor leidenden Säugetieren, den Menschen eingeschlossen, ob sie nun einer Tumortherapie unterzogen werden oder nicht, indem man dem Tumorpatienten, der einer solchen Behandlung bedarf, weil er entweder eine unbehandelte Tumorbelastung hat oder weil er einer antineoplastischen Therapie unterzogen wird, SnPP, SnMP oder SnI&sub2;DP in einer Menge verabreicht, die zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses wirksam ist. Sie umfaßt insbesondere ein Verfahren zum Entgegenwirken gegen durch das Vorliegen einer Tumorbelastung -ob eine Chemotherapie durchgeführt wird oder nicht - verursachte toxische Effekte, indem man dem Patienten eine therapeutisch wirksame Menge SnPP, SnMP oder SnI&sub2;DP verabreicht, um den mit dem Tumor einhergehenden Verlust an hepatischem Häm und Cytochrom - ob der Patient nun einer Chemotherapie unterzogen wird oder nicht - umzukehren. Die Erfindung schließt auch therapeutische Zusammensetzungen ein, die bei der Durchführung der Verfahren geeignet sind.
Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Produkte für ihre neu gefundene Anwendung wurde durch Versuche mit drei Gruppen von männlichen Sprague-Dawley-Ratten (männlich, 150 bis 200 g, 16 pro Gruppe) nachgewiesen. Die Ratten erhielten während der Versuche Wasser und pulverisiertes Rattenfutter (Purina) ad libitum. Gruppe A blieb unbehandelt, Gruppe B wurde subkutan am Tag 0 nur mit Doxorubicin behandelt, und Gruppe C wurde einen Tag vor dem Doxorubicin, das am Tag 0 gegeben wurde, mit SnPP behandelt.
Die Wirkungen von Doxorubicin (10 mg/kg Körpergewicht) auf den Hämstoffwechsel wurden im Lauf der Zeit untersucht und sind in der Zeichnung dargestellt. Wie ersichtlich, erreichten die Erhöhung der Hämoxygenaseaktivität und die Abnahme der ALA-Synthetaseaktivität und des mikrosomalen Gehaltes an Cytochrom P-450 am Tag 2 ein Maximum und waren bis zum Tag 10 auf normale Werte zurückgekehrt. Im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wurden bei einer Doxorubicindosis von 5 mg/kg Körpergewicht beobachtet.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, bewirkte die subkutane Behandlung von Nagetieren mit 10 mg/kg Körpergewicht Doxorubicin eine statistisch signifikante (P < 0,05) Erhöhung der hepatischen Hämoxygenaseaktivität (20 %) und eine damit einhergehende Senkung der ALA-Synthetaseaktivität (58 %) und des mikrosomalen Hämgehaltes (45 %) und Cytochrom P-450-Gehaltes (18 %), wenn diese Parameter 2 Tage nach der Doxorubicinverabreichung gemessen wurden. SnPP verhinderte bei einer Verabreichung einen Tag vor dem Doxorubicin das Auftreten dieser Veränderungen im Hämstoffwechsel. Die mit Doxorubicin und SnPP behandelte Gruppe zeigte eine signifikante Senkung (92 %) der hepatischen Hämoxygenaseaktivität und eine signifikante Erhöhung (35 %) der hepatischen ALA-Synthetaseaktivität, verglichen mit der nur mit Doxorubicin behandelten Gruppe. Die Werte des hepatischen Cytochroms P-450 und mikrosomalen Häms waren praktisch die gleichen wie bei der unbehandelten Gruppe, was zeigt, daß die SnPP-Behandlung die schädigenden Wirkungen von Doxorubicin auf den Hämstoffwechsel verhinderte. Ähnliche Wirkungen wurden mit SnMP und SnI&sub2;DP und mit anderen Antitumormitteln vom Anthracyclin-Typ erhalten. TABELLE 1 Häm-Protein-Analyse am Tag 2 Wirkungen der SnPP-Vorbehandlung bei mit Doxorubicin behandelten Nagetieren (Dox 10 mg/kg) Cyt P-450 (nmol/mg Protein) Häm (nmol/mg Protein) ALA-Synthetase (nmol gebild. ALA/mg Protein) Hämoxygenase (nmol, gebild. Bilirubin/h/mg Protein) Vergleich (A) Doxorubicin allein (B) Doxorubicin mit Sn-PP (C) * statistisch signifikanter Unterschied zu dem Vergleichsnagetier, p < 0, 05 + statistisch signifikanter Unterschied zu Doxorubicin mit SnPP-Vorbehandlung Durchschnitt ± SF n = 16
Die in den Versuchen verwendeten Tiere wurden in Stoffwechselkäfigen akklimatisiert, die in einer geregelten Umgebung mit einem Hell/Dunkel-Zyklus von jeweils 12 h gehalten wurden.
Die Zusammensetzungen zur parenteralen Verabreichung wurden für jede Injektion frisch hergestellt, indem man 0,4 N NaOH (20 % Vol./Vol.) zur Herstellung einer Lösung bei pH 12 zugab, den pH- Wert mit 1 N HCl auf 7,5 einstellte und mit 0,9-%iger Salzlösung auf das Endvolumen brachte. Die Dosis pro Injektion betrug 50 umol/kg Körpergewicht. Vergleichstiere erhielten eine äquivalente Menge Salzlösung.
Die Tiere erhielten keine Nahrung, hatten jedoch freien Zugang zu Wasser bis 16 h vor der Tötung. Die Lebern wurden in situ mit eiskalter Salzlösung perfundiert und in tris-HCl-Puffer (0,01 M, pH 7,4), der Saccharose (0,25 M) enthielt, homogenisiert. Die Homogenisate (25 % Gew./Vol.) wurden bei 9000 x g 20 min zentrifugiert, und das erhaltene Mitochondrialpellet wurde für die Untersuchung auf ALA-Synthetaseaktivität verwendet. Das vom Zentrifugieren bei 9000 x g erhaltene, überstehende Material wurde bei 105 000 x g 60 min in einer Beckmann L5-50-Ultrazentrifuge zentrifugiert. Das mikrosomale Pellet wurde erneut in einem möglichst geringen Volumen Kaliumphosphatpuffer (0,1 M, pH 7,4) suspendiert, und das Cytosol wurde als Quelle der Biliverdinreduktase verwendet. Der Gehalt an Cytochrom P-450 wurde nach dem Verfahren von Omura und Sato [J. Biol. Chem., 239: 2379 (1966) und 239: 2370 (1966)] bestimmt; die Proteinkonzentration wurde nach dem Verfahren von Lowry et al. [J. Biol. Chem., 193 265 (1951)] unter Verwendung von kristallinem Rinderserumalbumin als Standard bestimmt. Häm, ALA-Synthetase und Hämoxygenase wurden untersucht, wie von Drummond und Kappas, PNAS, 78, 6466-6470 (1981) beschrieben. Statistiken wurden nach dem Student- t-Test (Prophet) aufgestellt.
Die Produkte der Erfindung werden als parenterale Zusammensetzungen zur Injektion bereitgestellt. Das oder die gewählten Metallporphyrine können in einem inerten Öl, wie Sesam-, Erdnuß- oder Olivenöl, suspendiert werden. Sie können auch in einem wäßrigen isotonischen Puffer bei einem pH-Wert von etwa 7 bis 8, vorzugsweise 7,4 bis 7,5, suspendiert werden. Geeignete Puffer schließen Natriumcitrat-Zitronensäure und Natriumphosphat-Phosphorsäure ein.
Die gewünschte Isotonie kann mit Natriumchlorid oder anderen pharmazeutisch annehmbaren Mitteln, wie Glucose, Borsäure, Natriumtartrat, Propylenglykol oder anderen organischen oder anorganischen Soluten, herbeigeführt werden. Natriumchlorid und Glucose werden bevorzugt, weil sie in reiner Form leicht und billig zugänglich sind.
Die Zusammensetzungen, die ein Metallporphyrin als wesentlichen aktiven Bestandteil oder eine Mischung von Metallporphyrin und chemotherapeutischem Mittel, wie Doxorubicin, enthalten können, können auch in lyophilisierter Form hergestellt werden, um in einem wäßrigen Medium, wie isotonische Salzlösung oder einem isotonischen Puffer, rekonstituiert zu werden.
Der begleitende Art wird die optimale Dosis auf der Grundlage von Faktoren, wie dem gewählten Metallporphyrin, dem Alter, Gewicht, Allgemeinzustand, der Tumorbelastung des Patienten und anderen dem Fachmann geläufigen Faktoren bestimmen. Die Zusammensetzungen werden normalerweise in einer Dosiseinheitsform für eine oder mehrere Behandlungen zur Verfügung gestellt. Eine Dosiseinheitsform zur parenteralen Verabreichung enthält typischerweise 7,15 bis 71,5 mg/ml SnPP; 0,719 bis 7,19 mg/ml SnMP oder 9,15 bis 91,5 mg/kg SnI&sub2;DP, um so Dosen von 0,715 bis 7,15 mg/kg Körpergewicht, 0,0719 bis 7,19 mg/kg Körpergewicht bzw. 0,915 bis 9,15 mg/kg Körpergewicht zu ergeben. Die Menge an chemotherapeutischem Mittel pro Dosiseinheit wird selbstverständlich mit dem gewählten Mittel, dem klinischen Zustand des Patienten und anderen Faktoren, die der begleitende Art bewerten kann, variieren. Für Doxorubicin wird jede zur Injektion hergestellte Dosiseinheit etwa 20 bis 70 mg/ml Doxorubicin, typischerweise als pharmazeutisch annehmbares Säuresalz, enthalten.
Eine Dosiseinheit kann auch als Behälter zur Verfügung gestellt werden, der ausreichend lyophilisiertes Pulver enthält, das in einem wäßrigen Medium rekonstituiert werden soll, um die gewünschten Mengen an Metallporphyrin und, falls gewünscht, anti- neoplastischem Mittel zu enthalten.
Die therapeutischen Zusammensetzungen dieser Erfindung werden nach den üblichen, für derartige Zwecke angewendeten Arbeitsweisen hergestellt und brauchen hier nicht beschrieben zu werden.

Claims

1. Pharmazeutische Zusammensetzung zur parenteralen Verabreichung, die einen pharmazeutisch annehmbaren Träger und als wesentliche aktive Bestandteile SnPP, SnMP oder SnI&sub2;DP zusammen mit einem chemotherapeutischen Mittel umfaßt.

2. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das chemotherapeutische Mittel ein Antitumormittel vom Anthracyclintyp ist.

3. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 2, worin das Antitumormittel von Anthracyclintyp Doxorubicin ist.

4. Pharmazeutische Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, worin der pharmazeutische Träger gepufferte isotonische wäßrige Salzlösung ist.

5. Pharmazeutische Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, worin der pharmazeutische Träger gepufferte isotonische wäßrige Glucoselösung ist.

6. Lyophilisierte Zusammensetzung, die ein chemotherapeutisches Mittel und SnPP, SnMP oder SnI&sub2;PP umfaßt.

7. Lyophilsierte Zusammensetzung nach Anspruch 6, worin das chemotherapeutische Mittel ein Antitumormittel von Anthracyclintyp ist.

8. Lyophilisierte Zusammensetzung nach Anspruch 7, worin das Antitumormittel vom Anthracyclintyp Doxorubicin ist.