DE60024407T2

DE60024407T2 - (2-imidazolin-2-yl-amino)quinoxaline zur behandlung von neuralen verletzungen

Info

Publication number: DE60024407T2
Application number: DE60024407T
Authority: DE
Inventors: A. Larry WHEELER; Elizabeth Woldemussie; K. Ronald LAI
Original assignee: Allergan Inc
Current assignee: Allergan Inc
Priority date: 1999-01-04
Filing date: 2000-01-04
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: HK1040938B; BR0007394A; CA2357014A1; JP2002534387A; AU2846000A; US6248741B1; US6194415B1; US6465464B2; US20010046998A1; CN1335773A; EP1146877B1; US20060089361A1; US20020183328A1; JP2007291129A; US20020111357A1; CA2357014C; US8455492B2; DE60024407D1; WO2000040245A1; AU762641B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Schutz von Nervenzellen, einschliesslich der Retina, dem Sehnerv und der Wirbelsäule von Säugetieren vor schädlichen Provokationen, einschliesslich Schädigungen aufgrund von kompressiven oder mechanischen Effekten oder Trauma oder Stressfaktoren, einschliesslich aber nicht beschränkt auf verschlechterten Blutzufluss zu den Nerven, und bezüglich der Retina und des Sehnervs Glaukom, Retinitis pigmentosa und alterungsbedingter Netzhautdegeneration.
HINTERGRUND:
Glaukom ist eine Augenkrankheit, die zumindest zu Beginn durch erhöhten intraokularen Druck gekennzeichnet ist. Je nach seiner Ätiologie werden Glaukome als primär oder sekundär klassifiziert. Primäres Glaukom ist ein unabhängiges Syndrom bei Erwachsenen und lässt sich einteilen in entweder chronisch weitwinklige oder chronisch engwinklige. Primäre Weitwinkelglaukome sind die am häufigsten auftretende Form von Glaukomen, wenn sich keine andere zugrundeliegende Ursache finden lässt. Engwinkelglaukome beeinträchtigen normalerweise Personen mit "flachen" winkeln in der Vorkammer und rühren daher, dass die Seiten (oder Winkel) der Kammer zusammenkommen und den Wasserausfluss durch das Trabekelwerk blockieren. Sekundäre Glaukome resultieren, wie der Name nahelegt, von bereits existierenden Augenkrankheiten, wie Uveitis, Intraokulartumoren oder verstärktem Katarakt.
Die zugrundeliegenden Ursachen von primären Glaukomen sind noch nicht gut bekannt. Erhöhter Augeninnendruck kann ein Ergebnis der Blockierung des Abflusses von Kammerwasser sein. Beim chronischen Weitwinkelglaukom erscheinen die vordere Augenkammer und ihre anatomischen Strukturen normal, aber die Drainage der wässrigen Kammerflüssigkeit ist behindert. Beim akuten und chronischen Engwinkelglaukom ist die vordere Augenkammer flach, der Filtrationswinkel wird verengt und die Iris kann das Trabekelwerk am Eingang zum Schlemm'schen-Kanal blockieren. Eine Dilatation der Pupille kann die Wurzel der Iris vorwärts gegen den Winkel drücken oder kann Pupillenblockierung hervorrufen und somit eine akute Attacke erhöhten Intraokulardrucks auslösen. Augen mit engen Vorkammerwinkeln sind prädisponiert für akute Engwinkelglaukom-Attacken verschiedenen Schweregrades.
Sekundäres Glaukom wird durch jeden Eingriff in den Fluss von Kammerwasser aus der hinteren Augenkammer in die vordere Augenkammer und anschliessend in dem Schlemm'schen-Kanal verursacht. Entzündungskrankheiten des vorderen Segments können den Austritt von Wasser verhindern, indem sie eine vollständige posteriore Synergie in der Iris bombé verursachen, und können den Drainagekanal mit Exudaten verstopfen. Andere gewöhnliche Ursachen sind Intraokulartumore, vergrösserte Katarakte, ventrale Retinalvenenokklusion, Augentrauma, Operationen und Intraokularblutungen.
Wenn man alle Typen zusammennimmt, treten Glaukome in etwa 2 % aller Personen im Alter von über 40 auf und können jahrelang asymptomatisch sein, bevor es zu einem raschen Verlust des Sehvermögens kommt. Es ist nicht klar, ob glaukomatöse Nervenschäden das Endergebnis eines pathologischen Prozesses sind oder ob es verschiedene Mechanismen gibt, durch die sich die endgültige Krankheit manifestiert.
Es gibt zunehmend Beweise, dass mehr als ein Pathomechanismus schon früh im glaukomatösen Prozess involviert sein kann. Siehe beispielsweise S.T. Ruben, Hitchings et al., Eye 8(5), Seiten 516–520 (1994). Unter diesen Risikofaktoren sind erhöhter Intraokulardruck, eine Familiengeschichte mit Glaukomen, Alter und das vertikale Cup-to-Disk-Verhältnis der inneren Strukturen in der hinteren Augenkammer. Eine Studie fand, dass bei hypertensiven Augen ohne Gesichtsfeldverlust die wichtigsten Faktoren zur Vorhersage der Wahrscheinlichkeit von Glaukom-induziertem Verlust das Cup-to-Disk-Verhältnis und Alter sind. C.A. Johnson, J.D. Brandt et al., Arch. Ophthalmol., 113(1), Seiten 70–76 (1995). Diese Studien nehmen implizit an, dass es Personen gibt, die ohne Nervenschädigung der Pupille oder der Retina einen erhöhten Intraokulardruck haben (Augenhochdruck). Siehe auch N. Pfeiffer, M. Bach, Ger. J. Ophthalmol., 1(1), Seiten 35–40 (1992). Es ist bekannt, dass glaukomatöse Feldschädigung auch in den Augen von Personen mit normotensivem Intraokulardruck auftreten kann. Eine Theorie ist, dass die Grösse der Papille die Empfindlichkeit des Nervenkopfes für glaukomatöse Gesichtsfeldschädigungen bei statistisch normalem Intraokulardruck bestimmt. R.O. Burk, K. Rohrschneider, H. Noack et al., Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol., 230(6), Seiten 552–560 (1992). Eine andere erklärt die Gesichtsfeldschädigung bei normotensivem Druck als durch einen anderen, noch nicht identifizierten, pathologischen Mechanismus verursacht. G.L. Trick, Doc. Ophthalmol., 85(2), Seiten 125–133 (1993). Unabhängig von der Theorie ist glaukomatöse Gesichtsfeldschädigung bei statistisch normalem Intraokulardruck ein klinisch anerkannter Zustand.
Obwohl erhöhter Augeninnendruck als Risikofaktor für den möglichen Beginn eines Glaukoms anerkannt ist, ist er keine notwendige Bedingung für glaukomatöse Gesichtsfeldschädigungen. Nervenzellenschädigungen können mit oder ohne erhöhtem Augeninnendruck auftreten und Nervenzellenschädigungen treten nicht notwendigerweise bei Personen auf, die erhöhten Augeninnendruck haben. Zwei Studien haben vorgeschlagen, dass eine erhöhte choroidale Perfusion (Kreislauf) helfen kann, glaukomatöse Sehnervenschädigungen bei Patienten mit Augenhochdruck zu verhindern. K.G. Schmidt, A. von Ruckmann et al., Ophthalmologica, 212(1), Seiten 5–10 (1989) und J. Kerr, P. Nelson, C. O'Brien, Am. J. Ophthalmol., 126(1), Seiten 42–51 (1998). So erscheint es heutzutage, dass Glaukom als komplexes Syndrom charakterisiert ist, das sich als Schädigung des Sehnervs mit oder ohne erhöhtem Intraokulardruck manifestiert. Es scheint ausserdem, dass jedes Symptom, sei es erhöhter Augeninnendruck oder glaukomatöse Schädigungen der Nervenzellen, unabhängig voneinander auftreten können. Die vorliegende Erfindung stellt Zusammensetzungen zum Schutz der retinalen Ganglionzellen und des Sehnervs zur Verfügung, die trotz einer therapeutischen Absenkung des Augeninnendrucks auf ein normales Niveau beschädigt werden oder verloren gehen; Zusammensetzungen zum Schutz solcher Zellen vor Schädigung im Fall von sogenannten normotensiven Glaukomen; und Zusammensetzungen zum Schutz solcher Zellen in glaukomatösen Augen, die nicht adäquat auf Behandlungsmodalitäten reagieren, die darauf abzielen, den Intraokulardruck herabzusetzen.
In Fällen, in denen eine Operation nicht indiziert ist, sind topische β-Adrenozeptor-Antagonisten Arzneimittel der Wahl zur Behandlung von Glaukomen. α-adrenerge Agonisten wurden jedoch vor kurzem zur Verwendung bei der Behandlung von erhöhtem Intraokulardruck zugelassen und werden vermutlich Hauptstützen bei der Behandlung dieser Krankheit werden. Unter dieser Arzneimittelklasse sind verschiedene Chinoxalinderivate mit α₂-agonistischer Aktivität, die ursprünglich als therapeutische Mittel von Danielewicz et al., in den US-PSen 3 890 319 und 4 029 792 vorgeschlagen wurden. Diese Patente offenbaren Verbindungen als Regulatoren des kardiovaskulären Systems, die die folgende Formel haben:
Formel (I) worin die 2-Imidazolin-2-yl-amino-Gruppe in einer der 5-, 6-, 7- oder 8-Positionen des Chinoxalinkerns sein kann; x, y und z in einer der verbleibenden 5-, 6-, 7- oder 8-Positionen sein können und ausgewählt werden aus Wasserstoff, Halogen, Niederalkyl, Niederalkoxy oder Trifluormethyl; und R ist ein optionaler Substituent in entweder der 2- oder 3-Position des Chinoxalinkerns und kann Wasserstoff, Niederalkyl oder Niederalkoxy sein. Die gegenwärtig brauchbaren Verbindungen können nach Verfahren hergestellt werden, die von Danielewicz et al. angegeben wurden.
In Ocular Effects of a Relatively Selective Alpha-2 Agonist (UK-14, 304–18) in Cats, Rabbits and Monkeys [J.A. Burke et al., Current Eye Rsrch., 5, (9), Seiten 665–676 (1986)] wurde gezeigt, dass das nachstehend gezeigte Chinoxalinderivat mit dem generischen Namen Brimonidin effektiv zur Verringerung von Augeninnendruck bei Kaninchen, Katzen und Affen war. Verbindungen in dieser Studie wurden topisch auf die Hornhaut der Testtiere verabreicht.
Es ist seit langem bekannt, dass eine der Folgeerscheinungen von Glaukom Schädigungen des Sehnervenkopfes sind. Der Sehnervenkopf oder die Papille sind da, wo zusammen mit der retinalen Vaskulatur die Axons der retinalen Ganglionzellen (RGC)-Körper, die entlang der oberen Schicht der Retina verteilt sind, konvergieren und zusammengebündelt werden, um Signale an den lateralen Genikualte-Nukleus zu übermitteln (siehe Diagramm gemäss 6). Eine Schädigung des Sehnervenkopfes, klinisch als Cupping bezeichnet, lässt sich als Flächen von Depressionen in den Nervenfasern der Papille beobachten. Das Cupping ist das Ergebnis eines Tods von Sehnervenfasern und Veränderungen in der Lamina cribosa, einer extrazellulären Matrix, die strukturelle Unterstützung bereitstellt. Ein Verlust des peripheren Sehvermögens ist eine Konsequenz des RCG-Untergangs und bleibt gewöhnlich unbemerkt bis zu weiter fortgeschrittenen Stadien der Krankheit, bei denen bis zu 50 % der retinalen Ganglionzellen bereits geschädigt oder verloren sein können. Ein unbehandelt gelassenes Glaukom kann von einer Verdunklung des Sehvermögens oder einem Verlust der Sehschärfe bis zur totalen Blindheit voranschreiten.
Unglücklicherweise bleiben trotz einer Langzeit-Absenkung des Intraokulardrucks auf statistisch normale Niveaus durch Verabreichung von Arzneimitteln oder durch Operationen zur Erleichterung des Abflusses des Kammerwassers in einer signifikanten Anzahl von Patienten Schädigungen der Nerven in glaukomatösen Zuständen erhalten. Dieser anscheinende Widerspruch wird von Cioffi und Van Buskirk [Surv. of Ophthalmol., 38, Ergänzung, Seiten S107–116, Diskussion S116–117, Mai 1994] im Artikel Microvasculature of the Anterior Optic Nerve adressiert. Sie stellen fest:
Die traditionelle Definition von Glaukom als Störung mit einem erhöhten Intraokulardruck (IOP) vereinfacht die klinische Situation übermässig. Einige Glaukompatienten haben niemals einen höheren Augendruck als Normal gehabt, und andere entwickeln auch weiterhin Sehnervenschäden trotz maximaler Absenkung des IOPs.
Die Tatsache, dass die mit Glaukom assoziierten Nervenschädigungen selbst nach einer signifikanten Verringerung des Intraokulardrucks fortschreiten können, hat viele dazu geführt, vorzuschlagen, dass druckunabhängige Ursachen in vielen Fällen einen Beitrag leisten. Siehe z.B. M. Schulzer et al., "Biostatistical evidence for two distinct chronic openangle glaucoma populations", Br. J. Ophthal., Seiten 74916–74200 (1990); K.A. Lamping et al., "Long-term evaluation of initial filtration surgery", Ophthalmology, 93(1), Seiten 91–101 (1986); Migdal, 1994; G.L. Spaeth, "Proper outcome measurements regarding glaucoma: the inadequacy of using intraocular pressure alone", Eur. J. Ophthal., 6(2), Seiten 101–105 (1996). Als diese Ursachen wurden unter anderem die folgenden vorgeschlagen: (1) Induktion von Apoptose (programmierter Zelltod) von retinalen Ganglionzellen, ein genetisch kontrollierter Prozess, wodurch unnötige oder beschädigte Zellen sterben, ohne dass eine Entzündungsantwort hervorgerufen wird (siehe z.B. H.A. Quigley et al., Invest. Ophth. Vis. Sci, 36, Seiten 774–786 (1995), "Retinal Ganglion Cell Death in Experimental Glaucoma and after Axotomy Occurs by Apoptosis") und (2) weitere neuronale Degeneration, die Zellen (die durch die primären Insult nicht verletzt wurden) nach dem Tod oder der Verletzung der zu Anfang verletzten Nervenzellen angreift. Die Schädigung von Nervenzellen, sekundär zu einer primären Verletzung, resultieren aus einer Überakkumulierung von exzitatorischen Neurotransmittern, die freigesetzt werden, und anderen schädlichen Umweltbedingungen, die durch den Tod und die Degenerierung von Nachbar-RGCs geschaffen werden. Mehrere kleinere Beiträge oder weniger verstandene Komponenten bei der glaukomatösen optischen Neuropathie sind: genetische Determinanten, die zu Unregelmässigkeiten beim Metabolismus der extrazellulären Matrix und daher Empfindlichkeit der TGCs gegenüber Schädigungen beitragen; Schädigungen des Gefässsystems, die eine Ischämie fördern, die mit erhöhtem IOP verbunden sein kann, aber nicht muss; und metabolische Störungen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie ein direkteres und breiteres Niveau von Schutz von Nerven zur Verfügung stellt, weil die Verbindungen der vorliegenden Erfindung Schutz am Ort der neuronalen Schädigung gegen sowohl primäre als auch sekundäre Ursachen bereitstellen.
Retinitis pigmentosa ist der Begriff für eine Gruppe von Erbkrankheiten, die die Retina angreifen, jenes delikate Nervengewebe, das aus verschiedenen Zellschichten zusammengesetzt ist, die das Innere der Augenrückwand auskleiden und die Fotorezeptorzellen enthalten. Diese Krankheiten sind gekennzeichnet durch einen allmählichen Abbau und eine Degenerierung der Fotorezeptorzellen, der sogenannten Stäbchen und Zapfen, die zu einem fortschreitenden Verlust des Sehvermögens führt. Man schätzt, dass Retinitis pigmentosa 100.000 Personen in den Vereinigten Staaten betrifft. Die Stäbchen sind ausserhalb des Zentrums der Retina, das als Makula bekannt ist, konzentriert, und sind erforderlich für das periphere Sehen und für Nachtsicht. Die Zapfen sind in der Makula konzentriert und sind verantwortlich für die zentrale und Farbsicht. Zusammen sind Stäbchen und Zapfen die Zellen, die dafür verantwortlich sind, dass Licht in elektrische Impulse umgewandelt wird, die Botschaften an die retinalen Ganglionzellen übertragen, welche wiederum die Impulse durch den lateralen Nukleus geniculatus in das Feld des Gehirns übertragen, wo das Sehbild aufgenommen wird. RP beeinträchtigt daher einen anderen Typ von Retinalzellen wie die Zellen, die durch Glaukome beeinträchtigt werden. In allen Typen der Retinitis pigmentosa sind der allmähliche Abbau und die Degeneration der Stäbchen und Zapfen am häufigsten. In Abhängigkeit davon, welche Art von Zellen hauptsächlich betroffen wird, variieren die Symptome, und schliessen Nachtblindheit, verlorenes Periphersehvermögen (auch als Tunnelsicht bezeichnet) und Verlust der Fähigkeit zur Unterscheidung von Farben, bevor das periphere Sehvermögen verringert wird, ein.
Symptome der Retinitis pigmentosa werden besonders häufig bei Heranwachsenden und jungen Erwachsenen festgestellt, wobei die Krankheit gewöhnlich während des ganzen Lebens des Patienten voranschreitet. Die Geschwindigkeit der Progression und der Grad des Verlusts des Sehvermögens sind variabel. Bisher gibt es noch kein bekanntes Heilmittel für Retinitis pigmentosa.
Obwohl sie kein Heilmittel sind, wurde festgestellt, dass bestimmte Dosen an Vitamin A die Progression der Retinitis pigmentosa bei einigen Patienten etwas verlangsamen. Forscher fanden einige der Gene, die Retinitis pigmentosa verursachen. Es ist nun in einigen Familien mit X-abhängiger Retinitis pigmentosa oder autosomaler dominanter Retinitis pigmentosa möglich, einen Test mit genetischem Material aus Blut und anderen Zellen durchzuführen, um festzustellen, ob die Mitglieder einer betroffenen Familie eines von mehreren Retinitis pigmentosa-Genen haben, und daher eine Therapie zu beginnen, bevor sich die schädigenden Effekte der Krankheit manifestieren. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist der Schutz der Fotorezeptorzellen, der Stäbchen und Zapfen durch die hier beschriebenen Verbindungen und Methoden, insbesondere in bezug auf die Studien des Schutzes der Fotorezeptorzellen gegen Licht-induzierten Schaden durch neuroprotektive Verbindungen.
Altersabhängige makulare Degeneration (ARMD) ist eine degenerative Krankheit der Makula oder zentralen Retina. Sie ist die häufigste Ursache von Verlust des Sehvermögens in der westlichen Welt in der Altersgruppe von über 50. Es betrifft besonders häufig Menschen nordeuropäischen Ursprungs und ist bei Afro-Amerikanern und Hispanics selten. Ihre Prävalenz steigt mit dem Alter an und betrifft 15 % der Bevölkerung mit 55 Jahren und über 30 % im Alter von 75. Makulare Degeneration kann einen Verlust des zentralen Sehvermögens verursachen und Lesen oder Fahren unmöglich machen, verursacht jedoch, anders als Glaukom, keine vollständige Blindheit, da das periphere Sehvermögen nicht beeinträchtigt wird. Makulare Degeneration fällt gewöhnlich während einer ophthalmologischen Untersuchung auf.
Makulare Degeneration wird eingeteilt in entweder trockene (nicht-neovaskulare) oder nasse (neovaskulare) Formen. In ihrer exudativen oder "nassen" Form wird eine Schicht der Retina mit Flüssigkeit überschwemmt, was zu retinaler Ablösung und wellenartigen Sehstörungen führt. Abnormale Blutgefässe können auch in oder unter die Retina wachsen, was eine neo vaskuläre Membran erzeugen kann, die lecken kann, und weiter das Sehvermögen verschleiert. In fortgeschrittenen Fällen bildet sich Narbengewebe, was zu irreversiblen Scotomen oder blinden Flecken führt. Trockene makulare Degeneration führt, obwohl sie häufiger ist, typischerweise zu weniger schweren, allmählicheren Verlusten des Sehvermögens, indem sich eine oder mehrere Schichten der Retina degenerieren und atrophieren. Gelbe Abscheidungen, die "Drusen" genannt werden, oder Pigmentklumpen können auftreten.
Bei beiden Formen ist die betroffene Fläche der Retina die Makula (3) – die empfindlichste Fläche der Retina. Aus diesem Grund verlieren Leute mit makularer Degeneration das zentrale Sehvermögen und die Fähigkeit, feines Detail zu sehen, während ihr peripheres Sehvermögen unverändert bleibt.
Im Fall der makularen Degeneration wurden Behandlungen vorgeschlagen und untersucht, zeigten sich jedoch in der klinischen Anwendung nur beschränkt erfolgreich. Die Laserfotokoagulation ist wirksam zur Verschliessung von Lecks oder blutenden Gefässen. Unglücklicherweise stellt sie normalerweise ein verlorenes Sehvermögen nicht wieder her, sondern verlangsamt oder verhindert nur einen weiteren Verlust des Sehvermögens. Eine herkömmliche Laserbehandlung zur exudativen makularen Degeneration ist im allgemeinen nur eine beschränkte Zeit wirksam, weil die abnormalen Blutgefässe dazu neigen, zurückzuwachsen.
Ein neuerer experimenteller Ansatz, nämlich die fotodynamische Therapie, hat einige vielversprechende Ergebnisse in der Behandlung der nassen (neovaskulären) ARMD gezeigt. Eine Injektion eines lichtempfindlichen Farbstoffs wird systemisch an einen Patienten gegeben, der nur in abnormalen Geweben aufgenommen wird, wie z.B. den abnormalen Gefässen, die in der nassen ARMD vorliegen. Ein "kalter" Laserstrahl wird dann auf das Auge gerichtet, der den in die Zellwände der abnormalen Gefässe aufgenommenen Farbstoff aktiviert und so oxidative Verbindungen bildet, die zur Klumpenbildung in den neovaskulären Geweben führt. Die Leckage von Flüssigkeit wird so aufgehalten und indem die verbleibende Flüssigkeit reabsorbiert wird, verbessert sich die Sehkraft. Unglücklicherweise absorbiert aber der Körper auch den Klumpen in 4 bis 12 Wochen, so dass das Verfahren wiederholt werden muss, und darüber hinaus kann die Laserbehandlung der Retina Fotoschaden zufügen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die erfindungsgemässen Verbindungen verabreicht werden können, um die Retina vor Schädigungen durch Laserlicht, das als Teil dieser ARMD-Therapie eingesetzt wird, zu schützen.
Eine invasive chirurgische Technik wurde auch entwickelt, die spezielle Zangen nutzt, um in das Auge einzudringen und die neovaskuläre Membran herauszuziehen. Leider wächst die Neovaskulisierung oft wieder nach.
Die Zellen, die die Retina versorgen, die Zellen des retinalen Epiteliumpigments, sowie die Fotorezeptorgewebe wurden aus menschlichem Fötalgewebe, das im Labor gezüchtet wurde, gewonnen und dann transplantiert. In Untersuchungen bei Ratten mit ererbter Retinalkrankheit wurde humanes fötales Epiteliumretinalpigment chirurgisch in die Augen eingeführt, wo es normal funktionierte und das Sehvermögen wiederherstellte. Leider haben Transplantation in Humanstudien, obwohl sie anfänglich erfolgreich waren, im Verlauf von 3 Monaten aufgrund von Abstossung einen Misserfolg ergeben.
Es ist daher offensichtlich, dass ein ungelöstes Bedürfnis nach Mitteln besteht, die neuroprotektive Wirkungen haben, die die progressive Schädigung aufgrund von einer oder mehreren noxischen Provokationen der Nervenzellen stoppen oder retardieren kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
Eine neue Art zum Schutz der Nervenzellen des Auges und des Rückgrats eines Säugetiers gegen Atrophie, die mit trockener ARMD oder mit Laserlicht verbunden ist, das in das Auge bei einem Verfahren zur Behandlung von nasser ARMD gerichtet wird, wurde entdeckt. Dieser Schutztyp umfasst die systemische, topische, intrathekale, epidurale oder durch intrabulbare Injektion erfolgende Verabreichung an das Säugetier von einer effektiven Menge von einer oder mehreren bestimmten Aryl-imino-2-imidazolidinen (wie hier definiert), deren Salzen oder Mischungen davon.
Zur Behandlung von glaukomatöser Retina in Menschen, die an diesem Zustand leiden, werden die aktiven Verbindungen (oder ihre Mischungen oder Salze) an das Auge, gemischt mit einem ophthalmologisch akzeptablen Träger, verabreicht. Jeder geeignete, z.B. herkömmliche, ophthalmologisch akzeptable Träger kann eingesetzt werden. Ein Träger ist ophthalmologisch akzeptabel, wenn er im wesentlichen keine Langzeit- oder permanenten schädigenden Wirkungen auf das Auge, an das er verabreicht wird, ausübt. Beispiele für ophthalmologisch akzeptable Träger schliessen Wasser (destilliertes oder entionisiertes Wasser), Kochsalzlösung oder andere wässrige Medien ein. Die Wirkstoffe sind vorzugsweise im Träger löslich, der zu ihrer Verabreichung verwendet wird, so dass die wirksamen Verbindungen an das Auge in Form einer Lösung verabreicht werden. Alternativ kann auch eine Suspension der wirksamen Verbindung oder von Verbindungen (oder deren Salzen) in einem geeigneten Träger eingesetzt werden.
Die Wirkstoffe (oder ihre Mischungen oder Salze) werden in einem ophthalmologisch akzeptablen Träger in ausreichender Konzentration formuliert, um eine wirksame Menge des Wirkstoffs oder der Wirkstoffe an das Auge abzugeben. Vorzugsweise enthalten die ophthalmologischen therapeutischen Lösungen einen oder mehrere Wirkstoffe in einem Konzentrationsbereich von etwa 0,0001 bis etwa 10 % (Gewicht pro Volumen) und stärker bevorzugt etwa 0,0005 bis etwa 0,5 % (Gewicht pro Volumen).
Jedes beliebige Verfahren zur Verabreichung von Arzneimitteln direkt an ein Auge eines Säugetiers kann verwendet werden, um den Wirkstoff oder die Wirkstoffe an das zu behandelnde Auge zu verabreichen. Mit dem Begriff "direkte Verabreichung" werden allgemeine systemische Arzneiverabreichungswege ausgeschlossen, z.B. die Injektion direkt in die Blutgefässe eines Patienten, die orale Verabreichung und dergleichen, die dazu führen, dass die Verbindung oder die Verbindungen systemisch verfügbar sind. Der primäre Effekt beim Säugetier, der von der direkten Verabreichung des Wirkstoffs oder der Wirkstoffe an das Auge des Säugetiers herrührt, ist vorzugsweise eine Verringerung des intraokularen Drucks. Stärker bevorzugt wird/werden der brauchbare Wirkstoff oder die Wirkstoffe topisch an das Auge gegeben oder direkt in das Auge injiziert. Besonders brauchbare Ergebnisse werden erhalten, wenn die Verbindung oder Verbindungen topisch auf das Auge in einer ophthalmischen Lösung gegeben werden (Augentropfen).
Topische ophthalmische Zubereitungen, z.B. Augentropfen, Gele oder Cremes, sind aufgrund der Leichtigkeit der Applikation, der Leichtigkeit der Dosisabgabe und geringerer systemischer Nebenwirkungen, wie z.B. kardiovaskulärer Hypotension, bevorzugt. Eine exemplarische topische ophthalmische Formulierung wird nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. Die Abkürzung "q.s." bedeutet eine Menge, die ausreicht, um das Ergebnis zu bewirken oder das Volumen herzustellen.
TABELLE 1
Verschiedene Konservierungsmittel können in der ophthalmischen Zubereitung, die oben in Tabelle 1 beschrieben worden ist, verwendet werden. Bevorzugte Konservierungsmittel schliessen Benzalkoniumchlorid, Chlorbutanol, Thimorosal, Phenylquecksilberacetat und Phenylquecksilbernitrat ein. Gleichermassen können verschiedene bevorzugte Vehikel in solchen ophthalmischen Zubereitungen verwendet werden. Diese Vehikel schliessen Polyvinylalkohol, Povidon, Hydroxypropylmethylcellulose, Poloxamere, Carboxymethylcellulose, Hydroxycellulose und gereinigtes Wasser ein.
Tonizitätseinstellmittel können, falls erforderlich oder sinnvoll, zugegeben werden. Sie schliessen Salze, insbesondere Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Mannitol und Glycerin, oder jedes andere geeignete, ophthalmisch akzeptable Tonizitätseinstellmittel ein.
Verschiedene Puffer und Mittel zur Einstellung des pH können verwendet werden, solange die resultierende Zubereitung ophthalmisch akzeptabel ist. Demgemäss schliessen Puffer Acetatpuffer, Citratpuffer, Phosphatpuffer und Boratpuffer ein. Säuren oder Basen können verwendet werden, um den pH dieser Formulierungen wie erforderlich einzustellen.
Auf ähnliche Weise schliessen ophthalmisch akzeptable Antioxidanzien Natriummetabisulfit, Natriumthiosulfat, Acetylcystein, butyliertes Hydroxyanisol und butyliertes Hydroxytoluol ein.
Die ophthalmische Lösung (Augentropfen) kann an das Säugetierauge so oft wie nötig verabreicht werden, um die gewünschte Konzentration intravitreal zu erreichen, die Neuroprotektion ermöglicht. Für einen akuten neuroprotektiven Effekt, wie z.B. Fotoprotektion bei der oben beschriebenen Laserbehandlung für ARMD, würde das Schutzmittel vor der Behandlung ver abreicht, um einen optimalen Schutz während der Laserprozedur zur Verfügung zu stellen. Für chronische Behandlungen, wie z.B. beim Schutz der retinalen Ganglionzellen gegen Schädigungen aufgrund der neuropathischen Effekte von beispielsweise Glaukom oder "trockener" ARMD würde das Arzneimittel so oft wie erforderlich verabreicht, um die gewünschte intravitreale Konzentration oder den Konzentrationsbereich zu jeder Zeit zu erhalten. Mit anderen Worten wird die ophthalmische Lösung (oder andere Formulierung), die das α₂-adrenerge Mittel als Wirkstoff enthält, an das Säugetierauge so oft wie nötig verabreicht, um den gewünschten neuroprotektiven Effekt des Wirkstoffs im Auge zu erhalten. Der Fachmann wird wissen, dass die Verabreichungsfrequenz von der genauen Natur des Wirkstoffs und seiner Konzentration in der ophthalmischen Formulierung abhängt. Innerhalb dieser Richtlinien ist beabsichtigt, dass die ophthalmische Formulierung der vorliegenden Erfindung an das Säugetierauge etwa ein- oder zweimal täglich verabreicht werden wird.
Die Behandlung von ARMD mit den erfindungsgemässen Verbindungen nutzt einen anderen therapeutischen Ansatz als die Behandlungsmodalitäten, die oben diskutiert wurden und sich auf die Behandlung der Vaskularisierung konzentrieren. Die Behandlung mit α-adrenergen Agonisten schützt die Retinalzellen der Makula vor Schäden, die durch die noxischen Provokationen des degenerativen Prozesses oder von Schädigungen durch Laserlicht, das bei der Behandlung verwendet wird, verursacht werden. Diese schädigenden Ereignisse schliessen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: Schaden durch Laserlicht durch die Laserprozedur mit oder ohne fotoreaktivem Farbstoff und Atrophie, die mit der trockenen Form von ARMD einhergeht. Daher können die erfindungsgemässen α₂-adrenergen Agonisten alleine oder in Verbindung mit einer der zuvor beschriebenen Therapien verabreicht werden.
Das erfindungsgemäss hergestellte Medikament ist besonders wirksam, wenn es als prophylaktische Behandlung gegeben wird, d.h. bevor die Schädigung des Nervs stattgefunden hat, oder bevor eine Langzeitprogression des Krankheitszustands, wie z.B. Glaukom, Retinitis pigmentosa oder ARMD, stattgefunden hat. Ohne auf eine bestimmte Theorie bezüglich der Rolle, die die erfindungsgemässen Verbindungen bei der Neuroprotektion spielen, festgelegt zu werden, vertreten die Anmelder die Hypothese, dass die beschriebenen Verbindungen und Methoden eine Heraufregulierung der bFGF (einem neuronalen Zellüberlebensfaktor)-Expression durch α₂-Stimulierung verursacht und dass diese endogene Freisetzung Neuroprotektion dadurch herbeiführen kann, dass den Zellen signalisiert wird, trotz der apopto tischen (programmierten Zelltod) Signale, die die Zellen von der noxischen Provokation empfangen, zu überleben. Bei erhöhten endogenen Konzentrationen von bFGF als Reaktion auf den α₂-Agonismus kann die Balance der Signale für das Zellüberleben und den Zelltod hin zur Förderung des Zellüberlebens verschoben werden. Ausserdem wurde festgestellt, dass bestimmte Faktoren der bcl-2-Familie auch produziert werden, wie durch die erhöhte Expression von mRNA, die ihre Produktion codiert, gemessen wurde; diese als bcl-2 und bcl-x_L bezeichneten Faktoren unterdrücken ebenfalls das apoptotische Programm. Diese Faktoren können das Vorhandensein oder die Induktion von bcl-2-Apoptosefaktoren, wie bad und bax, das als Ergebnis von noxischen Provokationen an die Nervenzellen erzeugt werden kann, ausgleichen. Somit wird ferner in Betracht gezogen, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Verbindungen, die Zellüberlebenssignale an die Nerven abgeben, vorteilhaft in Kombination mit Verbindungen verwendet werden können, die den Zelltod inhibieren. Solche Zelltod-inhibierenden Verbindungen schliessen NMDA-Antagonisten, insbesondere Memantin, das die exzitotoxischen Effekte von überschüssigem Glutamat blockiert; Stickoxidsynthetaseinhibitoren; freie Radikalfänger und Calciumkanalblocker ein.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
Zunächst werden die Zeichnungen beschrieben.
ZEICHNUNGEN:
1 ist eine Balkengrafik, die den Prozentsatz an Zellen, die durch eine Glutamatbehandlung getötet wurden, aufgetragen über die Anzahl der Tage seit der Glutamatbehandlung, zeigt. Eine Kontrolle, die nicht mit Glutamat behandelt wurde, wurde eingeschlossen, um den Zelltod zu bestimmen, der ohne eine solche Behandlung auftrat. Ebenfalls gezeigt werden Messungen nach Behandlung mit sowohl AGN191103 und Glutamat und Behandlung mit MK-801 und Glutamat. MK-801 ist ein wohlbekanntes neuroprotektives Mittel, das als NMDA-Antagonist wirkt. Der NMDA-Rezeptor bindet, unter anderen Neurotransmittern, Glutamat. Die Zahlen unter den Balken für Glutamat; AGN191103 + Gutamat; und MK-801 + Glutamat zeigen die Konzentrationen von Glutamat und Wirkstoff, die in jedem Fall verwendet wurden. Am Tag 8 zeigen AGN191103 und MK-801 vergleichbare Wirkungen beim Schutz von Zellen vor Glutamat-induzierter Neurotoxizität. Experimentelle Verfahren, die bei der Erzeugung der Daten für diese Figur befolgt wurden, werden in Beispiel 1 detailliert angegeben.
2 zeigt Auftragungen der Verbindungsaktionspotentiale (CAP), die für Sehnervenfasern gemessen wurden: im linken Rahmen eine Messung 2 Wochen nach der Verletzung (d.h. nach der Nervenquetschung) für den Sehnerv, der mit AGN191103 behandelt wurde (obere Linie), und für einen behandelten Nerv, der als Kontrolle verwendet wurde (untere Linie); und im rechten Rahmen einen Vergleich des CAP von nicht-verletztem Sehnerv. Die Skalen der Plots werden für jeden der Rahmen angegeben. Die Skala auf der Abszisse nach der Verletzung ist 25 mal so gross wie die Skala des Graphen für den nicht-verletzten Nerv (Einheiten: Millivolt und Millisekunden). Der Wert des Verbindungsaktionspotentials wird berechnet als das Integral der Fläche unter jeder Kurve. Die Irregularität der Kurve ist ein Merkmal der Dispersion der Reaktion auf die Verbindung; einige Nervenzellen leiten rascher als andere, und so variiert die Amplitude der gemessenen Spannung über die Zeit.
3 ist eine Balkengrafik, die die maximale CAP-Amplitude in Mikrovolt (μV) für Zellen zeigt, die durch eine Sehnervenquetschung bei Ratten verletzt und behandelt wurden mit: (1) Vehikel alleine; (2) Clonidin und (3) AGN191103. Jedes der Arzneimittel wurde bei vier verschiedenen Konzentrationen getestet (verabreicht als Vielfaches des Körpergewichts für das Testobjekt) und wird durch einen Balken auf der Grafik wiedergegeben. Clonidin wurde als Benchmark α₂-Agonist mit einer sehr gut definierten Pharmakologie gewählt und gegen die Testverbindung AGN191103 verglichen. Während Clonidin eine gewisse neuroprotektive Wirkung über Vehikel alleine zeigte, zeigte sie etwa die Hälfte der maximalen CAP-Response von AGN191103.
4 ist eine grafische Auftragung der visuell hervorgerufenen Potentialresponse und zeigt die elektrische Potentialaktivität, die auf der Oberfläche des visuellen Kortex (vergleichbar mit einem Elektroenzephalogramm) als Ergebnis eines visuellen (Licht) Stimulus hervorgerufen wird. Der Test wird in lebenden Ratten durchgeführt und ist ein Mass für die Integrität des gesamten visuellen Systems von der Retina durch den Sehnerv in den lateralen Nukleus geniculatus und schliesslich zum visuellen Kortex im hinteren Teil des Gehirns. Der linke Rahmen zeigt die Response ohne Nervenquetschungsverletzung, und der rechte Rahmen zeigt die Response, die 2 Wochen nach der Behandlung bei Ratten, die mit AGN191103 behandelt wurden, oben (positiv markiert) und bei Kontrollratten unten (negativ markiert) vor der Nervenquetschung gemessen wurde. Die Skala in μV gegen Millisekunden für beide Grafiken wird unter der Ordinatenachse gezeigt.
5 ist eine Balkengrafik, die die Ergebnisse einer Untersuchung zur Bestimmung der topischen Effizienz von Brimonidin bei der Neuropro tektion zeigt. Das akute retinale Ischämiemodell bei der Ratte wurde verwendet, um die noxische Aktion bereitzustellen. Brimonidin wurde topisch 1 Stunde vor dem ischämischen Insult aufgebracht, 10 μl auf ein Auge, 10 μl Kochsalzlösung auf das andere Auge. Das ERG (Elektroretinogramm) wurde 1 Woche nach dem Insult gemessen. Die Balkengrafik zeigt den Prozentsatz der Erholung des ERG-Signals als Funktion der Dosierung. Die Ergebnisse zeigen, dass Brimonidin eine topische Neuroprotektion in dosisabhängiger Weise liefert.
6 ist eine schematische Zeichnung eines Querschnitts des Auges, das die Vorkammer und die Hinterkammer zeigt. Die erstere ist mit wässrigem Humor gefüllt und von der hinteren Kammer um die Linse des Auges herum getrennt. Das hintere Segment ist mit Glaskammerflüssigkeit (6), einer klaren viskosen Flüssigkeit, gefüllt, die die Form des Auges erhält. Im hinteren Teil des Auges liegen die Retina (4), der Sehnervkopf (3) und der Sehnerv (5). Unterhalb der Retina befindet sich das retinale Pigmentepithel und Choroid (2), das für den Erhalt und die Unterstützung der retinalen Nervenzellen verantwortlich ist. Ferner zeigt die diagrammatische Ansicht der Retina die Schichten der Nervenzellen und assoziierten Helferzellen, aus denen die Retina besteht. Die erste Zellschicht, die mit Licht, das durch die Linse ankommt, in Kontakt kommt, sind die retinalen Ganglionzellen (7), dann liegen an der Basis der Retina zum Choroid hin die Fotorezeptorzellen (8), die aus den Stäbchen (9) und Zapfen (10) bestehen.
Für eine Diskussion und Bibliografie hinsichtlich des Nervenquetschungsmodells und ihrer Signifikanz zur Bewertung von Nervenschädigung und Erholung siehe: Functional Recovery and Morphological Changes after Injury to the Optic Nerve, B.A. Sabel und A. Aschoff, Neuropsychobiology, 28, Seiten 62 bis 65 (1993).
Die Verletzung des Sehnervs bei Säugern führt, wie in anderen Teilen des Zentralnervensystems (ZNS) von Säugetieren, zur axonalen Degeneration und anschliessend einem Verlust von Zellkörpern, wobei kein axonales Neuwachstum von den überlebenden Neuronen her mehr stattfindet. Anfänglich ist die Degeneration des verletzten Nervs vermutlich der direkten neuronalen Schädigung zuzuschreiben. Die assoziierten physiologischen und biochemischen Ereignisse, die im Nerv unmittelbar nach der Verletzung auftreten, sind aber vermutlich verantwortlich für die anschliessende progressive Degeneration, nicht nur der direkt verletzten Axons, sondern auch von Axons, die einer primären Schädigung entgangen sind. Diese sekundären Effekte bestimmen weitestgehend das funktionelle Langzeitergebnis.
Die unmittelbare Verletzungs-induzierte Response beeinflusst sehr stark die anschliessende degenerative Response. Eine Behandlung, die die unmittelbare Response verringert oder abschwächt, dürfte daher wahrscheinlich die optimale Verhinderung oder Verzögerung der sekundären degenerativen Prozesse erreichen. Zur Mitverfolgung der unmittelbaren Response ist es offensichtlich bevorzugt, eine nicht-invasive Technik einzusetzen. Eine Adaptation der Nicotinamidadenindinukleotid (NADH)-Monitortechnik zur Ermöglichung der Messung der frühesten posttraumatischen Ereignisse erwies sich als wertvoller nicht-invasiver Ansatz. Die Verwendung der Technik erlaubt die Bewertung des unmittelbaren Effekts der Verletzung in Realzeit und On-line, bevor und nachdem dem Sehnerv der adulten Ratte in vivo eine wohlkontrollierte Quetschverletzung zugefügt wird. Bei diesem experimentellen Paradigma stellt die Messung der metabolischen Wirkung der verletzten optischen Nerven die Aktivität sowohl der verletzten Axons als auch ihrer assoziierten nicht-neuronalen Zellen dar und bewertet somit die potentielle Fähigkeit, den Verletzungsstressereignissen standzuhalten. Das Modell ist auch brauchbar zur Mitverfolgung der Aktivität verschiedener Mittel, die die Nervenzellenschädigung oder den Nervenzellenuntergang aufgrund von solchen Stressereignissen überwinden oder lindern können.
Die früheste Verletzungs-induzierte Response ist eine Abnahme im Energiezustand des Nervs unter Bedingungen, bei denen ischämische Ereignisse vollständig ausgeschlossen werden können. Die Verringerung im Energiezustand kann zusammenhängen mit: (1) einer Erhöhung der Fettsäurespiegel nach der Verletzung, die mit der mitochondrialen Funktion interferieren und zur Entkopplung des Elektronentransports führen kann; und (2) einem deutlichen Anstieg im intrazellulären freien Ca²⁺. Es ist bekannt, dass einer axonalen Verletzung im allgemeinen ein Anstieg extrazellulärer Kaliumionen folgt, die die Aufnahme von Ca²⁺ entweder über spannungssensitive Kanäle (L-, T- oder N-Typ) oder über Rezeptor-abhängige Ca²⁺-Kanäle stimuliert. Eine deutliche Erhöhung im intrazellulären freien Ca²⁺ kann Prozesse beschleunigen, die ungünstig für das Überleben der Zelle sind, einschliesslich solcher, die Ca²⁺-abhängige Enzyme involvieren, hauptsächlich Lipasen, Proteasen und Endonukleasen, die mitochondriale Schädigung verursachen und schliesslich zum Zelltod führen können. Die Zelle braucht zur Überwindung dieser Ereignisse mehr Energie, um aktiv die ionische Homöostase wiederherzustellen. Die Kombination des erhöhten Energiebedarfs und der herabgesetzten Energiekonservierung aufgrund der mitochondrialen Dysfunktion an der Verletzungsstelle dürfte der hauptsächliche Grund für den anschlies senden irreversiblen Nervenschaden und die Nervendegenerierung nach der Verletzung sein. Eine frühe Messung der metabolischen Aktivität könnte daher das Schicksal des Axons, seiner assoziierten Glialzellen und seiner nicht-neuronalen Zellkörper zeigen. Aus dem obigen folgt, dass die Wiederherstellung der mitochondrialen Aktivität kritisch bei der Verhinderung des degenerativen Prozesses, der im Nerv nach der Verletzung auftritt, sein kann.
Da die auf den Nerv beim Nervenquetschungsmodell ausgeübte Verletzung eine wohlkontrollierte, kalibrierte und reproduzierbare Läsion ist, ist es möglich, frühe posttraumatische metabolische Defizite und eine mögliche Linderung derselben durch Wirkstoffe oder andere Behandlungen mit morphologischen und physiologischen Langzeiteffekten zu korrelieren.
Aus den vorhergehenden Figuren und der Diskussion geht hervor, dass Neuroprotektion auf Nervenzellen gegen sowohl Glutamat-induzierte Toxizität als auch physikalische Insulte im Nervenquetschungsmodell übertragen wird.
Es wurde nun entdeckt, dass Neuroprotektion den Okularnervenzellen durch Verabreichung eines Arzneimittels der Formel (I) an die spinalen Neuronen oder die Retina und den Sehnerv eines Säugetiers innerhalb eines Zeitraums vor oder nach einer Verletzung der Nervenzellen, jedoch vor dem Zelltod verliehen werden kann:
Formel (I) worin die 2-Imidazolin-2-yl-amino-Gruppe entweder in der 5- oder 6-Position des Chinoxalinkerns vorliegen kann; x, y und z in einer der verbleibenden 5-, 6-, 7- oder 8-Positionen sein können und ausgewählt werden aus Wasserstoff, Halogen, Niederalkyl, Niederalkoxy oder Trifluormethyl; und R ist ein optionaler Substituent in entweder der 2- oder 3-Position des Chinoxalinkerns und kann Wasserstoff, Niederalkyl oder Niederalkoxy sein.
DEFINITIONEN:
Die als AGN 191103 definierte Verbindung hat die nachstehend gezeigte chemische Struktur. Sie ist auch unter ihrem chemischen Namen 6-Methyl(2-imidazolin-2-ylamino)chinoxalin bekannt:
Das als MK-801 identifizierte neuroprotektive Mittel ist auch unter dem Namen Dizocilpine bekannt und hat die folgende chemische Struktur:
Es ist ausserdem in der 11. Ausgabe des Merck-Index in der Monograph-Nr. 3392 identifiziert und beschrieben.
Die Begriffe "noxische Aktionen" oder "noxische Provokationen" sind als Geschehnis definiert, das für eine Nervenzelle schädlich oder zerstörerisch ist. Es ist nicht auf Ereignisse beschränkt, die extrinsisch für das behandelte Säugetier sind, sondern schliesst auch Krankheitszustände und physiologische Ereignisse oder Vorfälle ein, wie z.B. Schlaganfall oder Herzattacken, die für die Nervenzellen über eine Kette von Ereignissen schädlich oder zerstörerisch sind. Nicht-beschränkende Beispiele von noxischen Aktionen schliessen ein: kompressive oder mechanische Effekte oder Trauma oder Stressfaktoren, wie z.B. Glutamatneurotoxizität, verschlechterte Blutzufuhr zu den Nerven (Ischämie) und bezüglich der Retina oder Sehnerven Retinitis pigmentosa und altersabhängige makulare Degeneration und Glaukom.
HUMANE DOSIERUNG UND VERABREICHUNG:
Das nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Medikament ist zur Behandlung jedes beliebigen Säugetiers verwendbar, einschliesslich der Menschen.
Unter Verwendung eines erfindungsgemäss hergestellten Medikaments werden Säugetiere mit einer pharmazeutisch wirksamen Menge eines neuroprotektiven Mittels für einen Zeitraum und zu einem Zeitpunkt behandelt, so dass noxische Provokationen des Sehnervs und der Retina nicht die Nervenzellen töten der permanent beschädigen. Die Schutzmittel können oral, topisch an das Auge oder durch ein beliebiges anderes Mittel der Verab reichung, das nachstehend beschrieben oder fachbekannt ist, verabreicht werden.
Unter Verwendung eines erfindungsgemäss hergestellten Medikaments können pharmazeutisch wirksame Mengen eines Schutzmittels alleine zur Behandlung von Nervenverletzungen oder zur Verhinderung von Nervenzelltod verabreicht werden. Alternativ kann ein Schutzmittel nacheinander oder gleichzeitig mit einem Antiglaukom-Arzneimittel verabreicht werden, z.B. einem β-Blocker, einem α₂-Agonisten, einem muskarinischen Mittel, wie z.B. Pilocarpin, einem Carbonsäureanhydraseinhibitor (CAI) oder einem anderen Arzneimittel, das zur Aufrechterhaltung des Intraokulardrucks (IOP) auf normalem Niveau oder zur Senkung von erhöhtem IOP verwendbar ist. Die wirksamste Verabreichungsweise und das wirksamste Dosisregime des Schutzmittels wird von der Art der zu behandelnden Krankheit, der Schwere und dem Verlauf dieser Krankheit, vorhergehenden Therapien, der Gesundheit des Patienten und der Response auf das Arzneimittel und der Beurteilung des behandelnden Arztes abhängen. Im allgemeinen sollte das neuroprotektive Mittel in einer Dosis verabreicht werden, so dass eine Serum- oder intravitreale Konzentration von 0,01 bis 500 nM erreicht wird. Vorzugsweise wird das neuroprotektive Mittel vor der Verletzung des Nervs verabreicht, kann aber auch mit geringerem Effekt verabreicht werden, nachdem eine Verletzung aufgetreten ist.
Herkömmliche Verabreichungsweisen und Standarddosierungsregime von Schutzmitteln, wie z.B. MK-801, können verwendet werden. Optimale Dosierungen für die Co-Verabreichung eines Arzneimittels, z.B. einem IOP-senkenden Arzneimittel, mit einem neuroprotektiven Mittel können nach bekannten Methoden bestimmt werden. Dosierungen von neuroprotektiven Mitteln können auf die individuellen Patienten je nach der Dosierung des Arzneimittels, mit dem das Mittel zusammen verabreicht wird, und der Response des Patienten auf das Behandlungsregime eingestellt werden. Das Schutzmittel kann an den Patienten auf einmal oder über eine Reihe von Behandlungen verabreicht werden.
Das Mittel kann lokal, z.B. intravitreal, durch intrabulbare Injektion zur Okularen Neuroprotektion, oder durch intrathekale oder epidurale Verabreichung zum Schutz des Rückgrats gegeben werden. Viele der erfindungsgemässen Mittel können systemisch, z.B. oral oder intravenös oder durch intramuskuläre Injektion gegeben werden. Ausserdem können Mittel zum Schutz der Retina und des Sehnervs, die durch die Hornhaut hindurchtreten können und eine ausreichende Konzentration in der Kammerflüssigkeit errei chen können, wie z.B. AGN 191103 und Brimonidin, auch topisch an das Auge verabreicht werden.
Die in diesen Therapien verwendete Zusammensetzung kann auch in einer Vielzahl von Formen vorliegen. Diese schliessen beispielsweise feste, halbfeste und flüssige Dosierungsformen, wie z.B. Tabletten, Pillen, Pulver, konservierte oder nicht-konservierte flüssige Lösungen oder Suspensionen, Liposomen, Suppositorien, injizierbare und infundierbare Lösungen ein. Die Zusammensetzungen schliessen vorzugsweise auch herkömmliche, pharmazeutisch akzeptable Träger ein, die den Fachleuten bekannt sind.
Die folgenden Beispiele beschreiben Versuche und Messungen, die verwendet werden bei (1) der Bestimmung des Schutzes der Nervenzellen gegen Glutamat-induzierte Toxizität und (2) Verfahren zur Bestimmung des neuralen Schutzes, der durch neuroprotektive Mittel im Nervenquetschungsmodell einer mechanischen Verletzung bereitgestellt wird.
BEISPIEL 1
Experimentelles Verfahren zur Messung des neuralen Schutzes in einem Modell der Glutamat-induzierten exzitotoxischen Effekte auf Nervenzellen:
Neuronale Hippokampuskulturen der Ratte mit niedriger Dichte wurden nach dem Verfahren von Goslin und Banker hergestellt. Deckgläser wurden in Porzellanschalen auf eine Weise gereinigt und sterilisiert, so dass sie nicht aneinander klebten (Cohen-Deckglasfärbegestelle, Thomas Scientific). Deckgläser (13 mm) wurden in Färbegestelle gestellt, in destilliertem Wasser (4 Spülungen, je 1 Minute) zur Entfernung von Staub gespült und 36 Stunden in konzentrierte HNO₃ gestellt. Die Deckgläser wurden in destilliertem Wasser (4 Wechsel im Verlauf von 3 Stunden) gespült und mit trockener Wärme (über Nacht bei 225°C) sterilisiert. Die Deckgläser wurden in 24 Kavitäten-Platten übertragen, 1 Deckglas pro Kavität. Zur Unterstützung der Deckgläser oberhalb der Glia während der Co-Kultur wurden Paraffinpunkte auf die Gläser aufgebracht und UV-Strahlung (30 Minuten) eingesetzt, bevor die Deckgläschen eingeführt werden. 1 mg/ml Poly-L-lysinhydrobromid (PLL) (Sigma) (MW 30.000–70.000) wurde in Boratpuffer (0,1 M, pH 8,5) gelöst, filtriert, sterilisiert und verwendet, um jedes Deckgläschen über Nacht zu überdecken. Das PLL wurde entfernt, die Deckgläser in destilliertem Wasser gewaschen (2 Wäschen, je 2 Stunden), Plattiermedium (Eagles MEM mit Earles-Salzen, enthaltend extra Glucose (600 mg/l) und 10 Pferdeserum] zugegeben und die Platten in einem Inkubator gelagert. Astrogliale Kulturen wurden aus den Hirnen von neugeborenen Ratten nach einem ähnlichen Verfahren wie dem von Levinson und McCarthy hergestellt, ausser dass sie mit niedrigerer Dichte plattiert wurden, so dass sie hauptsächlich Typ 1-Astroglia enthielten. 105 Zellen wurden in jede Kavität plattiert. Gliakulturen wurden mit Plattiermedium zweimal pro Woche ernährt und verwendet, nachdem sie das Konfluenzstadium erreicht hatten, etwa 2 Wochen nach dem Plattieren. 1 Tag vor der Verwendung wurde das Plattiermedium entfernt, neuronales Erhaltungsmedium (MEM, enthaltend N2-Ergänzungen) zugegeben und die Inkubation fortgesetzt. 3 × 10⁴ lebensfähige Rattenhippokampusnerven (E18-Embryos) wurden auf den PLL-behandelten Deckgläsern, die im Plattiermedium gehalten wurden, ausplattiert. Nach 3 bis 4 Stunden, als die meisten Neuronen anhafteten, wurden die Deckgläser in die Schalen, die die Glialzellen in Erhaltungsmedium enthielten, auf solche Weise transferiert, dass die neuronale Seite zu den Glia hinzeigte, welche neuronales Leben und Entwicklung unterstützen. Zur Verringerung der glialen Vermehrung wurde Cytosinarabinosid (1 b-D-Arabinofuranosylcytosin) (Calbiochem) (5 × 10 M Endkonzentration) zu den Kulturen 2 Tage nach dem Plattieren zugegeben. Nach dem Tag 6 in Kultur wurden die Zellen mit 1 mM Glutamat oder mit Glutamat zusammen mit entweder AGN191103 – 0,1 nM (MW = 200) oder MK-801 – 10 nM behandelt (2 bis 3 Deckgläser wurden für jede Behandlung verwendet).
Nach 24 Stunden Inkubation wurden die Zellen mit Trypanblau angefärbt. Lebende und tote Neuronen wurden aus zufällig ausgewählten Kulturfeldern gezählt (5 Felder von jedem Deckglas). Der Prozentsatz der toten Zellen wurde berechnet.
BEISPIEL 2
Verfahren zur Nervenquetschungsverletzung und Messungen der Verbindungsaktionspotentiale (CAP) im Anschluss an eine Verletzung:
TEIL A:
Metabolische Messungen:
Der Einsatz von Tieren erfolgte gemäss der ARVO-Resolution zu Tieren in der Forschung. Männliche Sprague-Dawley (SPD)-Ratten mit einem Gewicht von 300 bis 400 g wurden mit Natriumpentobarbiton (intraperitoneal, 35 mg/kg) anästhetisiert. Eine Kanüle wurde in die Trachea zur künstlichen Beatmung erforderlichenfalls eingeführt. Während der Kopf des Tieres durch einen Kopfhalter fixiert wurde, wurde eine laterale Kanthotomie unter einem Binokularmikroskop ausgeführt und die Bindehaut lateral zur Kornea eingeschnitten. Nach Trennung der Retraktorbulbimuskeln wurde der Sehnerv identifiziert und eine Länge von 3,0 bis 3,5 mm nahe dem Augenball durch stumpfe Dissektion freigelegt. Die Dura wurde intakt gelassen und es wurde darauf geachtet, den Nerv nicht zu verletzen. Der erste Teil eines Lichtleiterhalters (siehe unten) wurde unter den Sehnerv eingeführt und der Nerv leicht in den Lichtleiterkanal geführt. Der zweite Teil wurde dann auf solche Weise an seiner Stelle fixiert, dass der Lichtleiter auf der Oberfläche des Sehnervs 1 mm von der Stelle, an der die Verletzung geplant war, angebracht wurde.
Oberflächenfluorometrie-Reflektometrie:
Die Verfolgung des intramitochondrialen NADH-Redoxstatus beruhte auf der Fluoreszenz von NADH bei 366 nm, was zur Emission von blauem Licht mit einer Peakintensität von 450 nm führt, anders als dessen oxidierte Form, NAD+, dem diese Fluoreszenz fehlt. Die Quelle für die 366 nm-Anregung ist eine luftgekühlte 100 W-Quecksilberlampe, die mit einem starken 366 nm-Filter (Corning 5860 (7–38) plus 9782 (4–96)) ausgestattet ist. Ein flexibles Y-förmiges Bündel aus optischen Fasern (Lichtleiter) wird verwendet, um das Licht zu und vom Sehnerv zu übertragen und so in vivo-Messungen technisch möglich zu machen. Anregungslicht wird durch das Bündel der Anregungsfasern zum Nerv geleitet. Das vom Nerv emittierte Licht wird, nachdem es durch ein zweites Bündel von Fasern geleitet wurde, in einem Verhältnis von 90:10 zur Messung des Fluoreszenzlichts (90 %) bei 450 nm und des reflektierten Lichts (10 %) bei 366 nm durch zwei mit einem 1-Kanal-Gleichstromfluorometer-Reflektometer verbundene Fotomultiplier aufgeteilt. Um Variationen unter den Tieren zu minimieren, wurden Standardsignaleichverfahren zu Beginn der Aufzeichnungen verwendet. Veränderungen in den Fluoreszenz- und Reflexionssignalen während des Experiments werden relativ zu den geeichten Signalen berechnet. Diese Art der Eichung, obwohl sie nicht absolut ist, hat sich dennoch als verlässlich und reproduzierbar über verschiedene Tiere und unter verschiedenen Labors erwiesen.
Veränderungen im reflektierten Licht wurden mit Änderungen in der Gewebeabsorption aufgrund von hämodynamischen Effekten und Bewegungen des Sehnervs sekundär zur Veränderung des arteriellen Blutdrucks und des Nervenvolumens korreliert. Man stellt fest, dass die Fluoreszenzmessungen adäquat für NADH-Redoxstatusmessungen korrigiert sind, indem man das reflektierte Licht (366 nm) vom fluoreszierenden Licht (1:1-Verhältnis) abzieht und so das korrigierte Fluoreszenzsignal erhält.
Metabolismusmessungen:
Tiere, die noch anästhetisiert waren, liess man 30 Minuten von den oben beschriebenen Operationen erholen und exponierte sie dann anoxischen und hyperoxischen Bedingungen. Ein anoxischer Zustand wurde erreicht, indem die Ratte in einer Atmosphäre mit 100 % Stickstoff 2 Minuten atmen musste, nachdem sie wieder an die Luft kam. Wenn Tiere nicht spontan die normale Atmung wiederaufnahmen, wurden sie ventiliert, indem zweimal in die Trachea geblasen wurde. Ein hyperoxischer Zustand wurde induziert, indem das Tier 100 % Sauerstoff 6 bis 10 Minuten atmen musste. Um die metabolische Aktivität des Sehnervs zu bewerten, wurden die relativen Veränderungen in den Intensitäten von reflektiertem und fluoreszierendem Licht als Response auf Anoxie und Hyperoxie vor und nach der Quetschverletzung gemessen.
Experimentelles Protokoll für Metabolismusmessungen:
Unter Verwendung von kalibrierten Querzangen wurde eine wohlgeeichte moderate Quetschverletzung dem Nerv zwischen dem Auge und dem Lichtleiterhalter bei einem Druck entsprechend 120 g während 30 Sekunden zugefügt.
TEIL B:
Physiologische Messungen:
Experimenteller Aufbau zur Aufzeichnung des Verbindungsaktionspotentials (CAP): Vor der Entfernung der optischen Nerven zur elektrophysiologischen Messung wurden die Ratten mit 70 mg/kg Pentobarbiton tief anästhetisiert. Die Haut wurde vom Schädel entfernt und die Sehnerven von den Augäpfeln abgelöst. Eine subtotale Dekapitierung wurde durchgeführt und der Schädel mit einer Hohlmeisselzange geöffnet. Das Cerebrum wurde lateral verschoben, was den intrakranialen Teil des Sehnervs exponierte. Ein Schnitt auf der Höhe des Chiasmus ermöglichte die Entfernung der gesamten Länge des Nervs, der in Gefässe übertragen wurde, die frische kalte Krebs-Lösung enthielten, bestehend aus: NaCl (125 mM), KCl (5 mM), KH₂PO₄ (1,2 mM), NaHCO₃ (26 mM), MgSO₄ (0,6 mM), CaCl₂ (24 mM), D-Glucose (11 mM), belüftet mit 95 % O₂ und 5 % CO₂. Die Nerven wurden in dieser Lösung gehalten, in der die elektrische Aktivität wenigstens 3 bis 4 Stunden stabil blieb. Nach 1 Stunde Erholung wurden die Nerven in Krebs-Lösung bei 37°C eingetaucht. Elektrophysiologische Aufzeichnungen wurden von dem Nerv distal zur Quetschverletzung erhalten, da die Nerven zu klein waren, um eine Messung auf beiden Seiten der Quetschung zu erlauben. Die Nervenenden wurden dann mit zwei Ag-AgCl-Saugelektroden, die in die Badlösung eingetaucht waren, verbunden. Der stimulierende Puls wurde durch die Elektrode am proximalen Ende gegeben und das Aktionspotential durch die distale Elektrode aufgezeichnet. Ein Grass SD9-Stimulator wurde für die elektrische Stimulierung verwendet (2 V, 50 μs). Das Signal wurde an einen Medelec PA63-Vorverstärker und dann an einen Medelec MS7-Elektromyografen und einen AA7T-Verstärker geleitet. Die Lösung, der Stimulator und der Verstärker waren gemeinsam geerdet. Die maximale Amplitude von acht gemittelten CAPs wurde aufgezeichnet und mit einer Polaroidkamera fotografiert. Die verbliebenen Nerven (nicht verletzt) wurden verwendet, um Referenzwerte von normalen Nerven zu messen und die Quetschzangen zu kalibrieren.
Aufzeichnung der visuell hervorgerufenen Potential (VEP)-Response:
Arzneimittel-behandelte Ratten wurden 2 Wochen nach der Verletzung zur Bewertung ihrer funktionellen Wiederherstellung behandelt. In diesem Satz von Experimenten wurde das Muster der abgenommenen Potentiale in Response zu einer Lichtstimulierung vom primären Sehkortex her aufgezeichnet. Das durch das Licht hervorgerufene Potential stammt aus der Retina und pflanzt sich entlang der überlebenden Axone fort, um ihr letztendliches Ziel, die Sehrinde, zu erreichen. Nur solche Axone, die die primären und sekundären degenerativen Prozesse überleben, sind in der Lage ein Aktionspotential zu leiten. Eine vergleichende Analyse des Musters der Feldpotentiale in behandelten und unbehandelten Tieren zeigt die Wirkung der Behandlung auf das Überleben der Axone.
Anästhetisierte Ratten (Rumpon, Ketalar) wurden in ein kleines stereotaktisches Tier-Instrument gegeben. Nach Exposition des Schädels wurden zwei Löcher mit einen zylindrischen Bohrerstück gebohrt, wobei die Dura intakt gehalten wurde, um den kortikalen Schaden zu minimieren. Ein Loch, das oberhalb des Nasenknochens gebohrt wurde, wurde als Referenzpunkt verwendet. Das zweite Loch war in der Fläche OC1 mit den Koordinaten Bregma # 8 mm, Lateralkreuz # 3 mm. Eine Goldkontaktnadel, die mit einer Schraube verbunden war, wurde als Elektrode verwendet und in die Löcher geschraubt und durch Acrylzement mit dem Schädel verbunden. Das Feldpotential wurde durch stroboskopische Stimulierung mit durchschnittlich 90 Blitzen pro Minute angeregt. Das durch die Blitze hervorgerufene Potential wurde unter Verwendung von Lab View-Datenaufnahme- und Managementsystemen analysiert. Die Feldpotentiale wurden digitalisiert und zur Off-line-Analyse gespeichert.
TEIL C:
Messung von Arzneimitteleffekten; Tests der neuroprotektiven Eigenschaften:
Der erste Satz von Experimenten involvierte metabolische Messungen. Jedes Arzneimittel wurde intraperitoneal in verschiedenen unterschiedlichen Konzentrationen injiziert. Jedes Arzneimittel wurde in einer Gruppe von 8 Tieren getestet, zusammen mit 8 Kontrollen (verletzte Tiere, die mit Puffervehikel behandelt wurden). In jedem Fall wurden metabolische Messun gen On-line vor der Verletzung, 0,5 Stunden nach der Verletzung und jede Stunde während der nachfolgenden 4 bis 6 Stunden erhalten. Die Daten wurden durch ANOVA analysiert.
Messung von Langzeiteffekten. Physiologische Aktivitäten:
CAPS:
Unmittelbar nach der Verletzung wurde das zu testende Arzneimittel in 10 Tiere injiziert und 10 Kontrolltiere wurden mit Vehikel injiziert. 2 Wochen später wurden die CAPS jedes Nervs in vitro unter Verwendung von Saugelektroden aufgezeichnet. Die kontralaterale Seite wurde als interne Kontrolle verwendet. Die Ergebnisse zeigten, ob das untersuchte Arzneimittel irgendwelche Potentialeffekte auf die Rettung von ausgesparten Axonen und/oder die Verlangsamung der Degeneration hatte. Positive Ergebnisse führten zu Bemühungen zur Bestimmung der optimalen Dosierung für jedes vielversprechende Arzneimittel.
VEP-Response:
Elektroden wurden in den Kortex von naiven SPD-Ratten in zwei alters- und geschlechtsgepaarten Gruppen gegeben. Unmittelbar nach der Implantierung wurde die VEP-Response von der linken Seite aufgezeichnet, während ein Licht in das rechte Auge geblitzt wurde, wobei das linke Auge bedeckt war. Eine wohlkontrollierte Quetschverletzung wurde dann am optischen Nerv vorgenommen und das Arzneimittel unmittelbar mit der zuvor bestimmten optimalen Dosierung verabreicht. Kontrolltiere wurden auf die gleiche Weise behandelt, ausser dass Vehikel statt Arzneimittel verabreicht wurde. Die VEP-Response für jedes Tier wurde 1 Tag, 1 Woche, 2 Wochen und 4 Wochen nach der Operation aufgezeichnet.
Auf ähnliche Weise wurde gezeigt, dass Nervenzellenschädigungen in Modellen der spinalen Ischämie auftreten, und es wurde vorgeschlagen, dass eine induzierte spinale Hypothermie einen neuroprotektiven Effekt hat. M. Marsala, J. Gulik, T. Ishikawa und T.L. Yaksh, Journal of Neuroscience Methods, 74, Seiten 97 bis 106 (1997). Der Mechanismus des Nervenzelltods im Anschluss an eine Ischämie wird, so glaubt man, durch Mechanismen verursacht, die ähnlich denen sind, die sich effektiv durch Verabreichung der erfindungsgemässen Verbindungen in Nerven, wie dem Sehnerv und der Retina, behandeln lassen. Eine hypoxische neuronale Depolarisierung und Glutamattoxizität werden in der Studie von Marsala, Galik et al. (oben) zitiert.
Neuere Studien haben gezeigt, dass adrenerge α_2A-Rezeptoren der prädominante α₂-Subtyp sind, der in der menschlichen Wirbelsäule vorliegt. Es wurde bereits vorgeschlagen, dass α_2A-Agonisten nützlich bei der Analgesie oder Sedierung sind, indem sie an α_2A-Rezeptoren im Rückgrat binden und diese aktivieren. Siehe z.B. R.G. Lawhead, H.S. Blaxall und D.B. Bylund, Anesthesiology, 77(5) 983–91 (1992). Es wird neu entdeckt, dass diese Agonisten den Zellen des Rückgrats Neuroprotektion verleihen. Die Verabreichung einer effektiven Menge der erfindungsgemässen Verbindungen zur Neuroprotektion im Rückgrat kann intrathekal, epidural oder systemisch, wie z.B. oral oder durch Injektion, vorgenommen werden, wie oben unter "Dosierung und Verabreichung" diskutiert wurde. Eine solche Verabreichung an die Wirbelsäule wird spinale Nervenzellen vor noxischen Provokationen, wie z.B. Ischämie und Trauma, schützen.
Tiermodelle für die spinale Ischämie; Methoden zur Induzierung einer solchen Ischämie, Methoden zur Messung von Mengen solcher endogenen Verbindungen, die während und nach einer Ischämie freigesetzt werden, durch intrathekale Dialyse und histologische Studien der Nervengewebe und der behavioralen neurologischen Funktion nach ischämischen Ereignissen werden in den folgenden Artikeln angegeben: M. Marsala, A.B. Malmberg und T.L. Yaksh, J. Neuroscience Methods, 62, Seiten 43 bis 53 (1995); Y. Taira, M. Marsala, Stroke, 27(10), Seiten 1850 bis 1858 (1996); M. Marsala, I. Vanicky, T.L. Yaksh, Stroke, 25(10), Seiten 2038 bis 2046 (1994).
Unter Verwendung einer Kombination dieser Referenzen wird ein Experiment eingesetzt, um die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Verbindungen zu testen. Die Verbindungen werden an ein Testtier, beispielsweise eine Ratte, gegeben, gefolgt von Induktion einer Spinalischämie und dann Reperfusion, oder einer kalibrierten Nervenquetschungsschädigung. Die Messung der Freisetzung von Glutamat und anderer endogener Verbindungen wird durch intrathekale Dialyse vorgenommen. Auch die Untersuchung der neurologischen Verhaltensänderung, wie z.B. der Induktion von Allodynie und Verlust der motorischen Fähigkeiten, wird vorgenommen, um die Nützlichkeit der Verbindungen zur spinalen Neuroprotektion gegen eine Tiergruppe zu zeigen, die nicht mit neuroprotektiven Verbindungen behandelt wurde.

Claims

Verwendung einer Verbindung der Formel (I):
worin sich die 2-Imidazolin-2-yl-aminogruppe entweder in 5- oder 6-Stellung des Chinoxalinkerns befindet; x, y und r sich in einer der verbleibenden 5-, 6-, 7- oder 8-Stellungen befinden und aus Wasserstoff, Halogen, Alkyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, Alkoxy mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen oder Trifluormethyl ausgewählt sind; und R ein optionaler Substituent in 2- oder 3-Stellung des Chinoxalinkerns ist und Wasserstoff, Alkyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen oder Alkoxy mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen sein kann, oder pharmazeutisch annehmbarer Salze hiervon und Mischungen hiervon zur Herstellung eines Medikaments, das zur Behandlung eines Säugetiers nützlich ist, das an mit trockener ARMD verbundener Atrophie leidet oder einem Risiko unterliegt, daran zu leiden, oder unter Laserlicht leidet, das in einem Verfahren zur Behandlung von feuchter ARMD auf das Auge gerichtet wird, oder einem Risiko unterliegt, darunter zu leiden.