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VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung
(Provisional Application) mit der Nr. 60/138,054, eingereicht am
8. Juni 1999.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verhinderung
und Behandlung von hämorrhagischen
Schock unter Verwendung von Interleukin-11.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Hämorrhagischer
Schock folgt, wann immer akuter Blutverlust annähernd 20 % des normalen Blutvolumens überschreitet.
Die zentrale Eigenschaft des hämorrhagischen
Schocks ist das reduzierte zirkulierende Blutvolumen, was in Hypoperfusion
der Hauptorgansysteme resultiert. Die Hypoperfusion verursacht lokale Gewebeischämie und
Nährstoffsubstratmangel,
was zu fortschreitender Multiorganschädigung und nachfolgender Dysfunktion
führt (Keith,
J. C., „Effect
of lidocaine pretreatment on acute hemorrhagic shock in the rat", Circulatory Shock
19: 283–292
(1986)). Wenn Wiederbelebung durch intravaskulären Volumenersatz mit Blut oder
physiologischen flüssigen
Lösungen
initiiert wird, ereignet sich eine weitere Schädigung, bewirkt durch Reperfusionsverletzung
(Keith, oben).
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Das
Gastrointestinalsystem wird während
hämorrhagischem
Schock und Wiederbelebung schwer beschädigt. Nekrose des Darms geschieht
und es wird gewöhnlich
die nachfolgende Bakterienverlagerung mit Endotoxinfreisetzung beobachtet
(Tamion, F., et al., Am. J. Physiol. 273 (2 Pt 1): G314–21 (1997)).
Dies resultiert oftmals in einer markanten Heraufregulation proinflammatorischer
Cytokine, was die Multiorgandysfunktion verschlechtern kann.
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Deshalb
könnte
ein Mittel, wie rekombinantes menschliches Interleukin 11 („rhIL-11"), das schützende Wirkungen
auf das Gastrointestinalsystem hat und die proinflammatorische Cytokinsekretion
reduziert, bei der Behandlung von hämorrhagischem Schock günstig sein.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Anmelder haben zum ersten Mal festgestellt, dass Interleukin-11,
(„IL-11") das Überleben
von hämorrhagischem
Schock verbessert. Folglich wird durch die vorliegende Erfindung
die Verwendung von IL-11 bei der Herstellung eines Medikamentes
für die
Behandlung und Verhinderung von akutem hämorrhagischem Schock bereitgestellt.
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IL-11,
Analoga und Derivate davon, können
Patienten entweder prophylaktisch oder nach dem Einsetzen von Symptomen,
die mit der zuvor genannten Störung
verbunden sind, verabreicht werden. IL-11 kann in geeigneten pharmazeutisch
annehmbaren Trägern,
entweder alleine oder in Kombination mit anderen üblichen
Mitteln, die nützlich
sind, bei der Erleichterung von Symptomen, die mit diesen Störungen verbunden sind,
verabreicht werden.
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Ein
Verfahren zur Verhinderung von akutem hämorrhagischem Schock umfasst
die Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge von Interleukin-11
an einen Säger
vor dem Einsetzen von Symptomen.
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Ein
Verfahren zur Behandlung von akutem hämorrhagischem Schock umfasst
das Verabreichen einer therapeutisch wirksamen Menge von Interleukin-11
an einen Säuger,
der diese Störung
durchmacht.
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In
bevorzugten Ausführungsbeispielen
ist die therapeutische Dosis wirksam, um hämorrhagischen Schock zu verhindern
oder zu behandeln. Bevorzugt umfasst die therapeutisch wirksame
Menge von Interleukin-11 zwischen ungefähr 0,1 μg/kg und ungefähr 100 mg/kg
Körpergewicht,
bevorzugter zwischen 1 μg/kg
und ungefähr
10 mg/kg Körpergewicht
und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 10 μg/kg und ungefähr 1 mg/kg Körpergewicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Durch
die vorliegende Erfindung wird die Verwendung von IL-11 bei der
Herstellung eines Medikamentes für
die Behandlung und Verhinderung von akutem hämorrhagischem Schock bereitgestellt.
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IL-11
ist ein multifunktionelles Cytokin, abgeleitet aus einer Stromazelllinie
(Paul, S. R., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1990) 87: 7512–7512),
das die Produktion von Megakaryozyten und Blutplättchen stimulieren kann (Bruno,
E., et al., Exp. Hematol. (1991) 19: 378–385), die Proliferation und
Differenzierung von Makrophagen-Vorläuferzellen regulieren kann
(Du, X. X. und D. A. Williams, Blood (1994) 83: 2023-2030), und die B-Zell-Immunglobulin-Produktion über einen
von T-Lymphozyten abhängigen
Mechanismus stimulieren kann (Yin, T., et al., J. Exp. Med. (1992)
175: 211–215).
Vorangegangene Untersuchungen zeigten die prophylaktischen schützenden
Wirkungen von IL-11 auf die Darmmukosaschädigung wegen Bestrahlung und
Chemotherapie (Du, X. X., et al., Blood (1994) 83: 33–37) und
ischämischer
Darmnekrose (Du, X. X., et al., Am. J. Physiol. (1997) 272: G545–G552).
Ferner werden der Grad der durch Bestrahlung induzierten Thoraxverletzung
(Redlich, C. A., et al., J. Immunol. (1996) 157: 1705–1710) und
die Mortalität
wegen Endotoxämie
ebenfalls durch die Verabreichung von IL-11 reduziert, was anzeigt,
dass IL-11 als ein antiinflammatorisches Cytokin wirken kann. (Barton,
B. E., et al., Infect. Immun. (1996) 64: 714–718; Castagliuolo, I., et
al., Am. J. Physiol. (1997) 273: G333–G341; und Misra, B. R., et
al., J. Endotoxin Res. (1996) 3: 297–305).
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IL-11
wird im Detail in der internationalen Anmeldung PCT/LJS90/06803,
veröffentlicht
am 30. Mai 1991, ebenso wie in dem US-Patent Nr. 5,215,895, erteilt
am 1. Juni 1993, beschrieben. Es wurde kürzlich kloniertes menschliches
IL-11 bei der ATCC, 10801 University Boulevard, Manassa, VA 20110–2209, am
30. März 1990
unter der ATCC-Nr. 68284, hinterlegt. Weiterhin kann IL-11, wie
beschrieben im US-Patent Nr. 5,270,181, erteilt am 14. Dezember
1993, und im US-Patent Nr. 5,292,646, erteilt am 8. März 1994,
ebenfalls rekombinant als ein Fusionsprotein mit einem anderen Protein
produziert werden. IL-11 kann in einer Reihe von Wirtszellen mittels
Anwendung von nun üblichen
Techniken der Gentechnik produziert werden. Zusätzlich kann IL-11 aus zahlreichen
Zelllinien z. B. der menschlichen Lungenfibroblastenzelllinie MRC-5
(ATCC-Zugangsnr. CCL 171) und Paul et al., der menschlichen Trophoblastenzelllinie
TPA30-1 (ATCC-Zugangsnr. CRL 1583), erhalten werden. In Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 87: 7512 (1990) ist eine menschliches IL-11 kodierende
cDNS, ebenso wie die abgeleitete Aminosäuresequenz (Aminosäuren 1 bis
199) beschrieben. Das US-Patent Nr. 5,292,646, oben, beschreibt
eine Des-Pro-Form von IL-11, bei welcher das N-terminale Prolin
der reifen Form von IL-11 (Aminosäuren 22 – 199) entfernt worden ist
(Aminosäuren
23 – 199).
Wie es von einem Fachmann geschätzt werden
wird, ist jede Form von IL-11, die die IL-11-Aktivität bewahrt, gemäß der vorliegenden
Erfindung nützlich.
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Zusätzlich zu
den rekombinanten Techniken kann IL-11 ebenfalls durch bekannte
gewöhnliche
chemische Synthese produziert werden. Verfahren zur Konstruktion
der bei der vorliegenden Erfindung nützlichen Polypeptide durch
synthetische Mittel sind Fachleuten bekannt. Von den synthetisch
konstruierten Cytokinpolypeptidsequenzen wird aufgrund des Teilens
von Eigenschaften der Primär-,
Sekundär-
oder Tertiärstruktur und
der Konformation mit den natürlichen
Cytokinpolypeptiden erwartet, dass sie die mit diesen gemeinsamen biologischen
Aktivitäten
besitzen. Solche synthetisch konstruierten Cytokinpolypeptidsequenzen
oder Fragmente davon, welche die Funktionalität davon duplizieren oder teilweise
duplizieren, können
ebenfalls bei dem Verfahren dieser Erfindung verwendet werden. Folglich
können
sie als biologisch aktiver oder immunologischer Ersatz für die in
der vorliegenden Erfindung nützlichen
natürlichen,
gereinigten Cytokine genutzt werden.
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Modifikationen
in den Protein-, Peptid- oder DNS-Sequenzen dieser Cytokine oder
deren aktiver Fragmente können
ebenfalls Proteine erzeugen, die bei den Verfahren dieser Erfindung
genutzt werden können. Solche
modifizierten Cytokine können
von einem Fachmann unter Verwendung bekannter Techniken gemacht werden.
Modifikationen von Interesse in den Cytokinsequenzen, z. B. der
IL-11-Sequenz, können das
Ersetzen, die Insertion oder Deletion von einem oder mehreren ausgewählten Aminosäureresten
in den kodierenden Sequenzen einschließen. Mutagene Techniken für eine solche
Ersetzung, Insertion oder Deletion sind Fachleuten wohl bekannt.
(Siehe z. B. US-Patent Nr. 4,518,584.)
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Andere
spezifische Mutationen der Sequenzen der Cytokinpolypeptide, die
therapeutisch, wie hierin beschrieben, nützlich sein könnten, können z.
B. die Insertion von einer oder mehreren Glykosylierungsstellen einschließen. Es
kann eine asparagingekoppelte Glykosylierungsstelle in die Sequenz
durch Deletion, Substitution oder Addition von Aminosäuren in
die Peptidsequenz oder von Nucleotiden in die DNS-Sequenz eingefügt werden.
Solche Änderungen
können
an jeder Stelle des Moleküls
gemacht werden, die durch die Addition von O-gekoppeltem Kohlenwasserstoff
modifiziert ist. Die Expression solch geänderter Nucleotid- oder Peptidsequenzen
erzeugt Varianten, die an jenen Stellen glykosyliert sein können.
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Es
können
zusätzliche
Analoga oder Derivate der Sequenz des ausgewählten Cytokins gemacht werden,
von welchen erwartet werden würde,
dass sie dessen Aktivität
insgesamt oder zum Teil bewahren oder verlängern würden, und von denen erwartet
werden würde,
dass sie in dem vorliegenden Verfahren nützlich sind, ebenfalls von
Fachleuten leicht gemacht werden. Eine solche Modifikation kann
das Anheften von Polyethylenglykol (PEG) an bestehende Lysinreste
in Cytokinsequenz oder die Insertion von einem oder mehreren Lysinresten
oder anderen Aminosäureresten,
die mit PEG oder PEG-Derivaten reagieren können, in die Sequenz durch
gewöhnliche
Techniken, um das Anheften von PEG-Einheiten zu ermöglichen,
sein.
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Zusätzliche
Analoga dieser ausgewählten
Cytokine können
ebenfalls durch Allelvariationen in den sie kodierenden DNS-Sequenzen
oder induzierte Variationen in den sie kodierenden DNS-Sequenzen
gekennzeichnet sein. Es wird erwartet, dass sämtliche Analoga in den Veröffentlichungen,
auf die oben Bezug genommen worden ist, veröffentlicht worden sind, einschließlich jener,
die durch DNS-Sequenzen charakterisiert sind, die in der Lage sind,
mit den offenbarten Cytokinsequenzen unter stringenten Hybridisierungsbedingungen
oder nicht-stringenten Bedingungen zu hybridisieren (Sambrook et
al,. Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2. Aufl., Cold Spring
Harbor Laboratory, New York (1989), bei dieser Erfindung ähnlich nützlich sein werden.
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In
diesen Verfahren werden ebenfalls Fusionsmoleküle als nützlich erachtet, die durch
Fusionieren der Sequenz oder eines biologisch aktiven Segmentes
der Sequenz eines Cytokins mit einem anderen Cytokin oder einem
proteinartigen therapeutischen Mittel zubereitet werden, z. B. IL-11
fusioniert mit IL-6 (siehe z. B. Verfahren für die Fusion, beschrieben in
PCT/US91/06186 (WO 92/04455), veröffentlicht am 19. März 1992). Alternativ
können
Kombinationen der Cytokine gemeinsam gemäß dem Verfahren verabreicht
werden.
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Folglich
wird von Fachleuten verstanden werden, dass, wo in der Beschreibung
dieser Erfindung IL-11 namentlich
erwähnt
wird, IL-11, das durch die in der Technik offenbarten Sequenzen
produzierte Protein umfasst, ebenso wie Proteine, die durch die
oben beschriebenen Modifikationen charakterisiert sind, welche dennoch
eine im Wesentlichen ähnliche
Aktivität
bewahren.
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Pharmazeutische
Zusammensetzungen, die IL-11 enthalten, die nützlich bei der vorliegenden
Erfindung sind, können
ebenfalls pharmazeutisch annehmbare Träger, Verdünnungsmittel, Füllstoffe,
Salze, Puffer, Stabilisatoren und/oder andere im Stand der Technik
wohlbekannte Materialien enthalten. Der Begriff „pharmazeutisch annehmbar" meint ein Material,
das nicht mit der Wirksamkeit der biologischen Aktivität des (der) aktiven
Bestandteils/e in Wechselwirkung tritt und das nicht für den Wirt,
dem es verabreicht wird, toxisch ist. Die Eigenschaften des Trägers oder
anderen Materials wird von dem Applikationsweg abhängen.
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Die
Verabreichung kann in einer Reihe von gewöhnlichen Wegen durchgeführt werden.
Intraperitoneale Injektion ist das bevorzugte Verfahren der Verabreichung.
Es können
ebenfalls intravenöse,
kutane oder subkutane Injektion genutzt werden. Für die Injektion
wird IL-11 bevorzugt in der Form von pyrogenfreien, parenteral akzeptablen
wässrigen
Lösungen
verabreicht werden. Die Zubereitung solch parenteral akzeptabler Proteinlösungen mit
gebührender
Rücksicht
auf pH-Wert, Isotonie, Stabilität
und Ähnliches,
liegt im Fachwissen.
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Die
für die
Behandlung verwendete IL-11-Menge wird von der Schwere des Zustands,
dem Applikationsweg, der Reaktivität oder Aktivität des aktiven
Bestandteils abhängen
und wird letztlich von der Person entschieden werden, die die Behandlung
bereitstellt. Beim Praktizieren der Verfahren der Behandlung dieser
Erfindung wird eine therapeutisch wirksame Menge IL-11 verabreicht.
Der Begriff „therapeutisch
wirksame Menge" bedeutet
die Gesamtmenge jedes aktiven Bestandteils des Verfahrens oder der
Zusammensetzung, die ausreichend ist, einen bedeutenden Patientennutzen
zu zeigen (z. B. heilen, verbessern, inhibieren, verzögern oder
verhindern des Einsetzens, Verhinderung des Wiederauftretens oder
des Rückfalls).
Eine übliche
Technik, eine therapeutisch wirksame Menge für einen bestimmten Patienten
zu bestimmen, ist, steigende Dosen periodisch solange bis ein bedeutsamer
Patientennutzen durch den Behandelnden beobachtet wird, zu verabreichen.
Wenn er auf einen einzelnen aktiven Bestandteil, der alleine verabreicht
wird, angewendet wird, bezieht sich der Begriff auf jeden Bestandteil
alleine. Wenn er auf eine Kombination angewendet wird, bezieht sich
der Begriff auf kombinierte Mengen der aktiven Bestandteile, die
in der therapeutischen Wirkung resultieren, ob in Kombination, nacheinander
oder gleichzeitig verabreicht. Von einer therapeutisch wirksamen
Dosis IL-11 in dieser Erfindung wird damit gerechnet, dass sie in
dem Bereich von ungefähr
0,1 μg/kg
bis ungefähr 100
mg/kg Körpergewicht,
bevorzugter zwischen ungefähr
0,1 μg/kg
und ungefähr
10 mg/kg Körpergewicht und
am bevorzugtesten zwischen ungefähr
10 μg/kg
und ungefähr
1 mg/kg Körpergewicht
sein wird. Die Anzahl an Applikationen kann variieren, in Abhängigkeit
von dem einzelnen Patienten und der Schwere der Erkrankung.
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Die
vorliegenden Erfinder zeigten zum ersten Mal die schützende Rolle
von IL-11 beim hämorrhagischen
Schock. IL-11 verbesserte das Überleben
von hämorrhagischem
Schock durch Herunterregulieren der Entzündung, Verhinderung der Gewebeschädigung,
Erleichterung der Gewebereparatur und Minimieren der mit dem Schock
in Beziehung stehenden Bakterien/Endotoxinverlagerung aus dem Darm.
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter veranschaulicht und unterstützt durch
Bezugnahme auf die unten beschriebenen experimentellen Ergebnisse.
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BEISPIELE
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In
den folgenden Beispielen wird von jenen, die mit einem * markiert
sind, verstanden werden, dass sie aus dem Schutzumfang der Ansprüche fallen,
jedoch ein nützlicher
Hintergrund sind, um das Verstehen der Erfindung zu unterstützen.
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* BEISPIEL 1: Modelle
der Kurzdarm- und Darm-Ischämie/Reperfusion
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Interleukin-11
erzeugt trophische Darmmukosawirkungen in Ratten mit experimentellem
Syndrom des kurzen Darms (Liu, Q., et al., J. Pediatr. Surg. (1996)
31 (8): 1047–1050).
Nach 90 %iger Dünndarmresektion wurden
Tiergruppen mit rhIL-11 (125 Mikrogramm/kg, zweimal täglich, subkutan)
behandelt oder mit 0,1 % Rinderserumalbumin. Die Tiere wurden täglich gewogen
und wurden am Tag 2, 4, 6, oder 8 getötet; der verbleibende Dünndarm wurde
hinsichtlich der Villushöhe
und der Kryptenzellmitose beurteilt. Das Körpergewicht der Tiere, die
IL-11 erhielten hatten, war signifikant höher am Beginn des postoperativen
Tages 4 im Vergleich mit jenen der Rinderserumalbumin-(„BSA"-)Gruppen. Jene Ratten,
die IL-11 hatten, hatten ebenfalls eine signifikant höhere Villushöhe und Kryptenzellmitoseraten.
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Die
Wirkungen von Interleukin-11 und epidermalem Wachstumsfaktor auf
den restlichen Dünndarm wurden
nach massiver Dünndarmresektion
in Ratten verglichen (Fiore, N. F., et al., J. Pediatr. Surg. (1998)
33 (1): 24–29).
Das Körpergewicht
war am Tag 4 und am Tag 8 nach der Resektion ähnlich. Tiere, die mit rhIL-11 und
IL-11-EGF behandelt worden waren, hatten eine erhöhte Mukosamasse
am Tag 4 und 8, wenn sie mit Kontrollen und EGF verglichen wurden.
Die Muskeldicke war in der EGF-Gruppe signifikant erhöht. IL-11
hatte eine trophische Wirkung auf Dünndarmepithelzellen, was Zellproliferation
und erhöhte
Mukosadicke bewirkte. EGF hat eine mehr allgemeine Wirkung auf den
Darm, was die Proliferation von sowohl Darmepithelzellen als auch Myozyten
bewirkte. IL-11, mit oder ohne EGF, kann einen klinischen Nutzen
in Fällen
des Syndroms des kurzen Darms haben.
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Schützende Wirkungen
von Interleukin-11 wurden in einem Mausmodell der Ischämiedarmnekrose gezeigt
(Du., X., et al., Am. J. Physiol. (1997) 272 (3 Pt 1): G545–G552).
Die Vorbehandlung mit rhIL-11 in Mäusen mit Darmischämie (induziert
durch 90 Minuten langes Verschließen der oberen Mesenterialarterie)
reduzierte signifikant die Morbidität und Mortalität. Mit rhIL-11
behandelte Mäuse
zeigten eine schnelle Genesung der Darmmukosa, eine gleichzeitige
Zunahme der mitotischen Aktivität,
eine Unterdrückung
von Apoptose in Darmkryptenzellen und eine erhöhte periphere Blutplättchen-
und Leukozytenzahl. Mit Vehikel behandelte Mäuse entwickelten Thrombozytopenie
nach Ischämie,
aber keine mit rhIL-11 behandelten Mäuse entwickelten Thrombozytopenie.
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* BEISPIEL 2: Modelle
systemisch inflammatorischer Zustände
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Rh-IL-11
verbessert das Überleben
in dem Rattenneutropeniemodell der Pseudomonas-Sepsis (Opal, S.
M., et al., J. Infect. Dis. (1998) 178: 1205–1208). RhIL-11 (150 μg/kg) wurde
intravenös
(„IV") einmal täglich für drei Tage
verabreicht, beginnend mit dem Einsetzen von Fieber in mit Cyclophosphamid
behandelten Ratten, deren Gastrointestinaltrakt mit Pseudomonas
aeruginosa 12.4.4 zu Beginn des Experimentes besiedelt worden war.
Mit Rh-IL-11 behandelte Mäuse
hatten eine signifikante Reduktion in dem quantitativen Ausmaß der Lungeninfektion;
eine Reduktion im Lungenödem
und eine markante Reduktion bei den Verletzungen des Gastrointestinalepitheliums
von Dünn-
und Dickdarm. Vierzig Prozent der mit rh-IL-11, 60 % der mit Ciprofloxacin
und 100 % der mit rh-IL-11-Ciprofloxacin behandelten Tiere überlebten.
Diese Ergebnisse zeigen, dass rh-IL-11 die Mukosamembranintegrität des Ernährungstraktes
unterstützt
und die systemische inflammatorische Antwort auf die experimentelle
Infektion mit Gram-Negativen
in immunsupprimierten Tieren erniedrigt.
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In
BALB/c-Mäusen,
denen Dosen an D-Galactosamin und Enterotoxin B von Staphylococcus
aureus als ein Modell von T-Zell-vermitteltem toxischem Schock,
getriggert durch Superantigen (Barton, B. E., et al., Infect. Immun.
(1996) 64: 714–718),
gegeben wurden, reduzierte rh-IL-11 (5 bis 500 μg/kg, IP), gegeben als eine
Vorbehandlung eine Stunde vor dem Superantigen, die Mortalität in einer
dosisabhängigen
Weise nach 48 Stunden. In einer Konzentration von 500 μg/kg betrug
die Mortalität
55 % im Vergleich mit 100 % bei mit BSA behandelten Tieren.
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Rh-IL-11
wurde in einem Kaninchenmodell der Endotoxämie (Misra, B. R., et al.,
J. Endotoxin Res. (1996) 3: 297–305)
beurteilt. Lipopolysaccharid (LPS) wurde N verabreicht und 30 Minuten
später
wurden Vehikel oder rhIL-11 (100 μg/kg,
N) verabreicht. Der mittlere Arterialdruck der mit Vehikel behandelten
Gruppe war 55 % der Grundlinie 5 Stunden nach der LPS-Applikation,
während
jener der mit rhIL-11 behandelten Tiere 94 % der Basislinie betrug.
Die histologische Beurteilung von Ileum, Zökum und Colon zeigte eine erniedrigte Hämorrhagie-, Ödem- und
Mukosaschädigung
in mit rhIL-11 behandelten Tieren im Vergleich zu den mit Vehikel
behandelten Tieren. Mit rhIL-11 behandelte Tiere zeigten signifikant
niedrigere Nitrat/Nitritplasmaspiegel im Vergleich zu mit Vehikel
behandelten Tieren. Diese Ergebnisse zeigen, dass rhIL-11 Hypotonie
verhindern kann, die als eine Folge von Endotoxämie geschieht, und dass diese
Wirkung mit reduzierten Stickoxidplasmaspiegeln verbunden ist.
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In
einem Mausmodell der Endotoxämie
wurde die Wirkung von rhIL-11 auf Serumspiegel proinflammatorischer
Cytokine beurteilt (Trepicchio, W. L., et al., J. Immunol. (1996)157:
3627–3634).
In weibliche C57BL/6J-Mäuse
wurde PBS oder rhIL-11 (500 μg/kg,
IP) injiziert und 4 Stunden später
wurde PBS oder LPS injiziert. Die Tiere, die mit rhIL-11 vor der
LPS-Verabreichung behandelt worden sind, hatten signifikant niedrigere
TNF-α-,
IFN-γ- und
IL-1β-Spitzenserumspiegel,
was sich von 80 bis 95 %igen Reduktionen erstreckte, im Vergleich
mit Tieren, die nur LPS empfingen. Die rhIL-11-Vorbehandlung beeinflusste
die LPS-induzierte IL-6- oder IL-10-Produktion nicht und die rhIL-11-Behandlung
alleine resultierte nicht in detektierbaren Serumspiegeln an IL-6
oder IL-10. RhIL-11 inhibierte ebenfalls die LPS-induzierte TNF-α-Produktion in der IL-6-Mangel-Knockout-Maus.
Deshalb kann rhIL-11 die proinflammatorische Cytokinproduktion während einer
systemischen Entzündungsantwort
in vivo reduzieren und diese Aktivität hängt nicht von der Induktion
von IL-10 oder IL-6 ab.
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Interleukin-11
verbesserte das Überleben
und reduziert die Bakterienverlagerung und Knochenmarkssuppression
in Mäusen
mit einer Verbrennung (Schindel, D. et al., J. Pediatr. Surg. (1997)
32 (2): 312–315). Es
wurde die Wirkung von IL-11 auf das Überleben, die Darmzytoarchitektur,
Bakterienverlagerung und Knochenmarksuppression in einem hoch letalem
Maus-Verbrennungsmodell bewertet. 8 bis 10 Wochen alte C3H/HeJ-Mäuse machten
eine standardisierte 32 % Gesamtkörperoberflächen-(TBSA-)Brandwundenverbrennung
unter Verwendung einer Brandmatrize durch. Die Mäuse wurden gleichmäßig zwischen
Gruppen, die IL-11 (125 Mikrogramm/kg, zweimal täglich, subkutan („SC)) erhielten,
und Kontrollen (BSA) aufgeteilt. Das Überleben wurde bis 7 Tage nach
dem Verbrennen berechnet. 24 Stunden nach dem Verbrennen hatten
die mit IL-11 behandelten Mäuse
weniger Darmbakterien in der Mesenteriallymphe, hatten vermehrt
Darmkryptenzellen und eine gesteigerte Villushöhe, gesteigerte periphere Blutplättchen-
und Lymphozytenzahlen und ein verbessertes Überleben im Vergleich mit Kontrollen.
Diese Daten zeigen, dass IL-11 das Überleben und die Darmzytoarchitektur
verbesserte, die Bakterienverlagerung reduzierte und die Knochenmarksunterdrückung nach
einer 32 % TBSA-Verbrennung in Mäusen
reduzierte.
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BEISPIEL 3: Hämorrhagischer
Schock
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Sprague-Dawley-Ratten
wurden betäubt
und es wurden 28 ml/kg (35 % Blutvolumen) Blut über 10 Minuten entnommen, um
einen akuten hämorrhagischen
Schock zu induzieren. Nach 75 Minuten unter Schock wurden die Tiere
zufällig
unterschiedlichen Behandlungsgruppen zugeteilt. Sie wurden dann
für 60
Minuten in einem Verhältnis
von 3:1 (Flüssigkeit
: Blutverlust) mit mit Milchsäure
versetzter Ringerlösung IV
wiederbelebt, die rhIL-11 (100 μg/kg),
Anti-IL-11 (5,7 mg/kg) oder nur mit Milchsäure versetzte Ringerlösung enthielt.
Blutdruck wurde bis 3 Stunden nach dem Schock gemessen. Parallele
Tiergruppen wurden dann entweder nach 3 Stunden der Euthanasie unterzogen
oder es wurde ihnen ermöglicht,
aus der Betäubung
zu erwachen und über
72 Stunden nach dem Schock beobachtet zu werden. Die 72-Stunden-Mortalitätsrate wurde
bestimmt und dann wurden die Tiere der Euthanasie unterzogen. Bei
der Nekropsie wurden Ileumproben in 10 % gepufferten neutralen Formalin
fixiert und anschließend
untersucht, um den Grad der Dünndarmschädigung zu
beurteilen. Zusätzliche
Leber- und Ileumproben wurden für
die Quantifizierung von Cytokin-mRNS-Spiegel durch RT-PCR gewonnen.
Die Ileumabschnitte wurden mikroskopisch durch eine beurteilende
Person untersucht, die kein Wissen der Behandlungsgruppe hatte.
Die Darmproben wurden nach dem Grad der Villusatrophie, Kryptenatrophie,
Becherzellenverarmung, Segmentdilatation und Infiltrieren von Entzündungszellen
bewertet. Eine Bewertung von 0 zeigte keine Läsion an, wohingegen eine Bewertung
von 3 eine schwere Schädigung und
Nekrose anzeigte.
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Zweiundneunzig
Prozent der rhIL-11-Tiere überlebten
bis zu 72 Stunden, während
72 % bzw. 79 % der Gruppe der mit Milchsäure versetzten Ringerlösung alleine
und der mit Milchsäure
versetzten Anti-IL-11-Ringerlösung überlebten.
Die Spiegel der Tumornekrosefaktor-alpha-(TNF-α-)Expression sind unten zu sehen. Sowohl
bei der Leber als auch beim Ileum reduzierte die Behandlung mit
rhIL-11 zum Zeitpunkt der Wiederbelebung signifikant die TNF-α-Expression.
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Tabelle
1: RT-PCR, TNF-α-spezifische
mRNS-Spiegel nach 72 Stunden
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Die
histologischen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Zu der Wiederbelebungsflüssigkeit
hinzugefügtes
rhIL-11 reduzierte die Werte der histologischen Läsion nach
3 und 72 Stunden. Die Unterschiede waren höchst signifikant nach 72 Stunden.
Repräsentative
Photomikrographien der 72-Stunden-Proben sind in 1 zu
sehen. Von besonderer Bemerkung ist die vollständige Zerstörung der Villi in der Gruppe
mit der mit Milchsäure
versetzten Ringerlösung,
während
die Villi in der rhIL-11-Gruppe vergleichsweise normal erscheinen.
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Tabelle
2: Wirkungen von rhIL-11 und Anti-IL-11 auf histologische Ileumläsionen nach
3 und 72 Stunden
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Wie
in Tabelle 2 oben gezeigt, unterdrückte zu der Wiederbelebungsflüssigkeit
hinzugefügtes
rhIL-11 die Expression von TNF-α in
der Leber und im Ileum, reduzierte die Darmschädigung nach 72 Stunden und verbesserte
das Überleben
nach hämorrhagischem
Schock.
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Zusätzlich ist
in Experimenten, die im Wesentlichen ähnlich sind mit jenen, die
oben im Beispiel 3 beschrieben sind, die Expression von TNF, IL-6,
proinflammatorischen Cytokinen und VCAM-1, ICAM-1, Adhäsionsmolekülen in Leber-
und Ileumzellen aus Ratten, die mit rhIL-11 enthaltender, mit Milchsäure versetzter Ringerlösung wiederbelebt
worden sind, im Vergleich mit der Expression derselben Moleküle in den
Leber- und Ileumzellen aus Kontrollratten, die nur mit mit Milchsäure versetzter
Ringerlösung
wiederbelebt worden sind, reduziert. Wohingegen die Expressionsspiegel
von IL-10, einem antiinflammatorischen Cytokin, aus Leber- und Ileumzellen
aus mit rhIL-11 wiederbelebten Ratten vergleichbar zu sein scheinen
mit jenen derselben Zellen aus den unbehandelten Kontrollratten.
Ferner ist der mittlere arterielle Druck von mit rhIL-11 wiederbelebten
Ratten höher
als jener der unbehandelten Kontrollratten. Als Schlussfolgerung,
IL-11 verbessert das Überleben
beim hämorrhagischen
Schock durch Herunterregulieren der Entzündung, Verhinderung der Gewebeverletzung,
Erleichterung der Gewebereparatur und Minimierung der mit Schock
in Verbindung stehenden Bakterien-/Endotoxinverlagerung aus dem Darm.
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