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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von muskarinischen
Komponenten zur Herstellung eines Medikaments zur Erhöhung der
Fähigkeit
des Auges zu akkommodieren. Insbesondere betrifft die Erfindung
die Verwendung von muskarinischen Komponenten zur Herstellung eines
Medikaments zur Erhöhung der
Stärke
der Akkommodation in Säugetieraugen,
einschließlich
künstlichen
intraokularen Linsen (IOLs), besonders bevorzugt IOLs, die geeignet
sind, eine Akkommodationsbewegung im Auge zu gewähren.
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Das
menschliche Auge schließt
eine vordere Augenkammer zwischen der Cornea und der Iris, eine durch
eine kapselförmige
Tasche definierte hintere Augenkammer, die eine kristalline Linse
enthält,
einen Ziliarmuskel, einen Bulbus hinter der Linse, der den Glaskörper enthält, und
die Netzhaut am Hinterteil der Kammer ein. Das menschliche Auge
weist eine natürliche
Akkommodationsfähigkeit
auf. Die Kontraktion und Relaxation des Ziliarmuskels gewährt dem
Auge Nah- bzw. Fernsehvermögen.
Diese Ziliarmuskelwirkung formt die natürliche kristalline Linse zu
der geeigneten optischen Konfiguration, um Lichtstrahlen, die in
das Auge eintreten, auf die Netzhaut zu fokussieren.
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Der
Ziliarmuskel reguliert die Form der natürlichen Linse durch Linsenbänder, sog.
Zonulafasern. Wie die meisten glatten Muskeln weist der Ziliarmuskel
eine duale Innervation auf und empfängt sowohl Sympathikusfasern
als auch Parasympathikusfasern.
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Die
Kontraktion des Ziliarmuskels ist unter parasympathischer oder cholinerger
Kontrolle. Während diese
parasympathische Kontrolle vorherrschend ist, steht die sympathische
oder adrenerge Innervation der cholinergen Kontrolle entgegen und
spielt eine geringere Rolle bei der Befähigung der Relaxation des Ziliarmuskels.
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Nachdem
die natürliche
kristalline Linse z.B. auf Grund eines Katarakts oder eines anderen
Zustands entfernt wurde, kann eine konventionelle monofokale IOL
in die hintere Augenkammer gesetzt werden. Solche IOLs schließen eine
Optik oder einen Linsenkörper
ein, der geeignet ist, Licht in Richtung der Netzhaut des Auges
zu fokussieren. Ein oder mehrere Fixationselemente oder Haptiken
sind an die Optik gekoppelt und fungieren zur Fixierung der IOL
im Auge. Solch eine konventionelle IOL weist, wenn überhaupt,
eine sehr beschränkte
Akkommodationsfähigkeit
auf. Der Träger
einer solchen IOL benötigt
jedoch weiterhin die Fähigkeit, sowohl
nahe als auch ferne (entfernte) Objekte zu erkennen. Korrekturbrillen
können
als eine nützliche
Lösung eingesetzt
werden.
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Es
wurden Versuche unternommen, IOLs mit einer Akkommodationsbewegung
entlang der optischen Achse des Auges als Alternative zur Formveränderung
bereitzustellen. Beispiele für
solche Versuche sind in Levy, US-Patent 4,409,691 und mehreren Patenten
von Cumming, einschließlich
der US-Patente 5,674,282 und 5,496,266, dargestellt. Solche sogenannten
akkommodierenden IOLs schließen
eine Optik oder einen Linsenkörper,
der geeignet ist, Licht in Richtung der Netzhaut zu fokussieren,
und einen Bewegungsbauteil von verschiedenartiger Konfiguration
ein, der mit der Optik gekoppelt und geeignet ist, mit dem Auge,
z.B. mit dem Ziliarmuskel der Auges, zur axialen Bewegung der Optik
zu kooperieren, um einen gewissen Grad an Akkommodation zu erhalten.
Diese Linsen der oben in diesem Absatz erwähnten Patente sind vorgesehenerweise bei
Ruhe oder Ruhebedingungen in der hintersten Position des Auges lokalisiert.
Wenn eine Nahfokussierung erwünscht
wird, kontrahiert der Ziliarmuskel und die Linse bewegt sich vorwärts (positive
Akkommodation). Beim Ausbleiben der Ziliarmuskelkontraktion bewegt
sich die Linse nach hinten zu ihrer hintersten Ruheposition. Ein
Problem, das mit solchen IOLs verbunden ist, ist, dass sie sich
oft nicht ausreichend bewegen können, um
die gewünschte
Akkommodation zu erhalten.
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Es
wäre von
Vorteil, Verfahren zur Erhöhung
der Stärke
der Akkommodation in Säugetieraugen
bereitzustellen, die IOLs enthalten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Neue
Verwendungen von muskarinischen Komponenten zur Herstellung eines
Medikaments zur Erhöhung
der Stärke
der Akkommodation in Säugetieraugen,
die IOLs einschließen,
wurden gefunden. Die erfindungsgemäß hergestellten Medikamente
ziehen ihren Vorteil aus der Erkenntnis, dass muskarinische Komponenten,
wie z.B. muskarinische Agonisten und muskarinische Antagonisten,
die Wirkung des Ziliarmuskels und der damit verbundenen Zonulafasern
unterstützen
oder erleichtern, so dass die IOL im Auge effektiv zur Gewährung von
Akkommodation, z.B. sowohl positive (Nah-)Akkommodation als auch
negative (Fern-)Akkommodation, bewegt wird. Die Behandlung mit einer
muskarinischen Komponente, beispielsweise das Verabreichen einer
wirksamen Menge einer muskarinischen Komponente in einem Auge, wirkt
vorzugsweise so, dass eine erhöhte
Akkommodationsbewegung der IOL im Auge relativ zu einer im Wesentlichen
identischen IOL in einem im Wesentlichen identischen Auge, das nicht
mit der muskarinischen Komponente behandelt wird, gewährt wird.
Die vorliegenden Verfahren sind praktisch und gewähren außerordentliche
Akkommodationsergebnisse, oftmals ohne Beeinträchtigungen des Säugetiers,
das die IOL trägt.
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In
einem breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Verfahren
zur Erhöhung
der Stärke der
Akkommodation im Auge eines Säugetiers,
das eine künstliche
IOL enthält,
das Verabreichen einer wirksamen Menge einer muskarinischen Komponente,
wie z.B. eines muskarinischen Agonisten oder eines muskarinischen
Antagonisten, an das Säugetier.
Dieser Verabreichungsschritt wirkt vorzugsweise so, dass die tonische
Kontraktion des Ziliarmuskels des Auges erhöht wird. Die erfindungsgemäß hergestellten
Medikamente sind insbesondere in Situationen wirksam, in denen die
IOL geeignet ist, sich zur Gewährung
von mindestens einem gewissen Grad an Akkommodation axial im Auge
zu bewegen.
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Der
muskarinische Agonist/Antagonist wird vorzugsweise in einer pharmazeutisch
annehmbaren Formulierung, z.B. in einer nicht-reizenden sterilen
Lösung
oder Suspension, verabreicht. Der muskarinische Agonist/Antagonist
wird besonders bevorzugt topisch im Auge in einer pharmazeutisch
annehmbaren ophthalmischen Formulierung verabreicht. Erfindungsgemäß kann die
muskarinische Komponente, also der muskarinische Agonist oder der
muskarinische Antagonist, so ausgewählt werden, dass sie mit verschiedenen
Muskarin(M)-Rezeptorsubtypen des Ziliarmuskels wechselwirkt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Mit
der natürlichen
Linse im Auge wechselwirkt der Ziliarmuskel mit der Linse, um die
Linse zur Gewährung
der gewünschten
Fokussierungsakkommodation umzuformen. Wenn jedoch die natürliche Linse
des Auges chirurgisch durch eine künstliche IOL ersetzt ist, die
für eine
Akkommodationsbewegung geeignet ist, wirkt der Ziliarmuskel oft
zur axialen Bewegung der Optik der IOL im Auge, um Akkommodation
herbeizuführen.
Ferner kann der Ziliarmuskel durch den Linsenersatzeingriff nachteilig
beeinflusst werden. Auch die Größe und die
Gestalt der künstlichen
IOL unterscheidet sich von der natürliche Linse. Auf Grund dieser und
anderer Faktoren profitiert der Ziliarmuskel von einer Unterstützung bei
der Gewährung
der Akkommodation, wenn das Auge eine künstliche IOL enthält. Das
Vergrößern oder
Erhöhen
des Tonus des Ziliarmuskels eines Auges, das eine künstliche
IOL enthält,
z.B. das Wiederherstellen des natürlich Tonus, erleichtert oder
unterstützt
das Auge, Akkommodation zu gewähren.
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Erfindungsgemäß wird diese
Akkommodationserleichterung oder -unterstützung durch die Verabreichung
einer wirksamen Menge einer muskarinischen Komponente gewährt, die
hierin beschrieben wird.
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Die
erfindungsgemäß hergestellten
Medikamente zur Erhöhung
der Stärke
der Akkommodation in einem Säugetierauge,
das eine künstliche
IOL enthält,
umfassen die Verabreichung einer wirksamen Menge einer muskarinischen
Komponente, wie z.B. eines muskarinischen Agonisten oder eines muskarinischen
Antagonisten, an das Säugetier.
Ohne die Erfindung auf irgendeine bestimmte Theorie hinsichtlich
des Ablaufs beschränken
zu wollen, wird angenommen, dass die muskarinische Komponente, die
wie hierin beschrieben verabreicht wird, so wirkt, dass sie zumindest
den Ziliarmuskel beispielsweise durch Bewirken einer Parasympathikusreaktion
oder Blockieren oder Stimulieren des Parasympathikussystems, um
einen wirksameren Ziliarmuskeltonus zu erhalten, bei der Gewährung von
Akkommodation, z.B. erhöhter
Akkommodation, unterstützt oder
fördert.
Der Verabreichungsschritt ist sehr nützlich zur Verstärkung des
Tonus des Ziliarmuskels in einem neutralen Ruhezustand des Auges.
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Der
hierin verwendete Begriff „neutraler
Ruhezustand" bezeichnet
einen Zustand des Auges, der ohne visuelle Anreize, z.B. in einem
völlig
verdunkelten Raum, oder in einem beleuchteten, aber vollständig leeren Blickfeld,
vorliegt. Solch ein „neutraler
Ruhezustand" kann
als der natürliche
Ruhezustand des Auges betrachtet werden. Der neutrale Ruhezustand
des Auges kann als „Tonusakkommodation" (tonic accommodation), „Raummyopie" (space myopia) und „Himmelmyopie" (sky myopia) bezeichnet
werden. Von einer anderen Perspektive aus betrachtet, liegt der
neutrale Ruhezustand des Auges (mit der natürlichen kristallinen Linse)
in einem Auge vor, das Objekte in einer Entfernung von etwa 1 m
bis etwa 2 m vom Auge fokussiert.
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In
einer besonders nützlichen
Ausführungsform
wirken die erfindungsgemäß verabreichten
muskarinischen Komponenten auf ein oder mehrere Muskarin(M)-Rezeptorsubtypen
des Ziliarmuskels.
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Muskarinrezeptorsubtypen
ermöglichen
die selektive Kontraktion oder Relaxation der zirkular oder längs verlaufenden
Fasern des Ziliarmuskels durch die Wirkung auf die M1-
bis M5-Rezeptorsubtypen.
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Eine
Zusammenfassung der Rezeptorsubtypen wird in Tabelle 1 gegeben. Tabelle
1
Worin:
- PI
- Phosphoinositid-Hydrolyse
(stimulatorische Reaktion)
- Ca
- Erhöhung des
intrazellulären
freien Calciums (stimulatorische Reaktion)
- cAMP
- Verringerung der Bildung
des cyclischen Adenosinmonophosphats (AMP) (inhibitorische Reaktion)
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Der
M3-Rezeptorsubtyp ist der am meisten bekannte
und kommt vorwiegend in den zirkular verlaufenden Fasern vor, und
der M5-Rezeptorsubtyp liegt vorwiegend in
den längs
verlaufenden Fasern vor. Folglich ist es möglich, dass die Inhibierung
des M5-Rezeptorsubtyps die Relaxation/Dehnung
der längs
verlaufenden Fasern ermöglicht.
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Die
zur Ausführung
der vorliegenden Erfindung nützlichen
Verbindungen schließen
alle geeigneten muskarinischen Agonisten oder Antagonisten ein.
Der hierin verwendete Begriff „muskarinische
Agonisten" bezeichnet
jede Verbindung, die einen Parasympathikus-Rezeptorsubtyp zur Generierung
einer Reaktion stimuliert. Parasympathikolytische Mittel, die das
Parasympathikussystem blockieren, sind muskarinische Antagonisten,
und parasympathikomimetische Mittel, die das Parasympathikussystem
stimulieren, sind muskarinische Agonisten. Neural-wirksame Synapsen
(neuro-effective junctions) werden als cholinerg betrachtet, wenn sie
durch muskarinische Agonisten, wie z.B. Acetylcholin, angeregt werden.
Im Folgenden wird eine Liste von repräsentativen, erfindungsgemäß nützlichen
muskarinischen Agonisten und Antagonisten aufgeführt:
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Muskarinische
Agonisten
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Im
Allgemeinen sind muskarinische Agonisten nicht M-selektiv und parasympathikomimetisch
und stimulieren das Parasympathikussystem. Solche muskarinischen
Agonisten schließen
die folgenden ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt:
Pilocarpin
Isopilocarpinlactam
Carbachol
Bethanechol
Methacholin
Muskarin
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Muskarinische Antagonisten
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Muskarinische
Antagonisten sind parasympathikolytisch und blockieren das Parasympathikussystem.
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Diese
Antagonisten weisen eine höhere
Affinität
oder Selektivität
für den
vorbestimmten Rezeptorsubtyp auf, sie binden jedoch an andere Rezeptorsubtypen
mit geringerer Affinität.
Solche muskarinischen Antagonisten schließen unter Bezugnahme auf die
jeweiligen M-Rezeptorsubtypen die folgenden ein, sind jedoch nicht
auf diesen beschränkt:
- M1:
- Pirenzepin, Telenzepin,
Trihexyphenidyl
- M2:
- (+)(11-([2-[(Diethylaminomethyl]-1-piperidinyl]acetyl)-5,11-di-hydro-6H-pyrido(2,3-b)(1,4)benzodiazepin-6-on
- M3:
- Diphenylacetoxy-N-methylpiperidinmethiodid,
(+)p-Fluor-hexahydro-sila-difenidolhydrochlorid
- M4:
- Pirenzepin, Telenzepin
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Analoga
der vorangehenden Bindungen, die als muskarinische Agonisten fungieren,
sollen ebenso durch die vorliegende Erfindung umfasst werden. Die
Fähigkeit
solcher Analoga, erfindungsgemäß zu fungieren,
kann auf einfache Art und Weise unter Verwendung von nicht mehr
als Routineexperimenten getestet werden.
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Die
erfindungsgemäß hergestellten
Medikamente sind besonders für
Subjekte geeignet, die ansonsten frei von Indikationen für ophthalmische
Behandlungen unter Verwendung eines muskarinischen Agonisten oder
Antagonisten sind.
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Die
erfindungsgemäßen muskarinischen
Komponenten können
so, wie sie sind, oder in Form von pharmazeutisch annehmbaren Salzen
verabreicht werden. Wenn sie in einer Formulierung verwendet werden, sollten
die Salze von muskarinischen Agonisten und muskarinischen Antagonisten
sowohl pharmakologisch als auch pharmazeutisch annehmbar sein, jedoch
können
auch nicht-pharmazeutisch annehmbare Salze zur Herstellung der aktiven
freien Verbindungen oder pharmazeutisch annehmbaren Salze davon
zweckdienlich verwendet werden. Viele der für die vorliegende Erfindung
nützlichen
Verbindungen sind in dem Fachgebiet für andere Zwecke bekannt und
unter gewöhnlichen
Verwendungsbedingungen als sicher bekannt. Daher kann die erfindungsgemäße Behandlung
im Wesentlichen konventionell, übereinstimmend
mit bekannten Augenbehandlungen und unter Vermeidung von Reizung,
Unannehmlichkeiten oder der Notwendigkeit von ungewöhnlichen
Anwendungsprozeduren verabreicht werden.
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Zusammensetzungen,
die erfindungsgemäß verwendbar
sind, können
jede geeignete Formulierung einschließen, von der die nützlichen
muskarinischen Komponenten an das Auge abgegeben werden können. Vorzugsweise
werden die erfindungsgemäß verwendbaren
muskarinischen Komponenten topisch verabreicht oder auf das Auge
aufgetragen. Durch die topische Verabreichung treten die in den
Formulierungen enthaltenen muskarinischen Komponenten mit der Oberfläche des
Auges in Kontakt und dringen in das tiefere Gewebe des Auges ein.
Solche Formulierungen schließen
gewöhnlich
flüssige
Träger
ein und können
wässrige
Lösungen
oder Suspensionen sein.
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Vorzugsweise
werden die erfindungsgemäßen muskarinischen
Komponenten in Formulierungen bereitgestellt, die die Wirkungsdauer
der aktiven Substanz an den neural-wirksamen Synapsen (neuro-effective junctions)
verlängert.
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Die
erfindungsgemäßen muskarinischen
Komponenten werden vorzugsweise in pharmazeutisch annehmbaren ophthalmischen
Formulierungen verabreicht. Solch eine pharmazeutisch annehmbare
ophthalmische Formulierung erzielt medizinisch gewünschte therapeutische
Wirkungen, ohne dagegen klinisch signifikante nachteilige Wirkungen
zu verursachen. Klinisch signifikante Wirkungen bezeichnen nicht
akzeptable Nebenwirkungen der Formulierung, einschließlich medizinischer
oder kosmetischer nicht-akzeptabler Wirkungen. Beispiele für nicht-akzeptable
Nebenwirkungen schließen
gerötete
oder gereizte Augen, verschlechtertes Fernsehvermögen, erhöhten Augeninnendruck
oder Augenbrauenschmerzen ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
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Insbesondere
bezüglich
Pilocarpin fallen die erfindungsgemäß eingesetzten Dosen unter
eine solche, die solche Nebenwirkungen verursachen würde.
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Die
erfindungsgemäßen muskarinischen
Komponenten werden in therapeutisch wirksamen Mengen verabreicht.
Eine therapeutisch wirksame Menge ist eine Menge, die den Ziliarmuskel
bei der Gewährung
von Akkommodation, beispielsweise positive und/oder negative Akkommodation,
vorzugsweise erhöhte
Akkommodation, in einem Auge, das eine künstliche IOL enthält, zumindest
unterstützt
oder fördert.
Die muskarinischen Komponenten werden üblicherweise in Mengen im Bereich
von etwa 0,001 bis etwa 4 Gew.-% der gesamten Formulierung zu den
erfindungsgemäßen Formulierungen
hinzugefügt.
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Die
erfindungsgemäßen muskarinischen
Komponenten werden bevorzugt topisch verabreicht und in einer medizinisch
annehmbaren, im Wesentlichen sterilen, nicht-reizenden ophthalmischen
Formulierung abgegeben. Die ophthalmischen Formulierungen können pharmazeutisch
annehmbare Konzentrationen von Salzen, Puffermitteln, Konservierungsmitteln,
Viskositätsveränderern,
osmotischen Mitteln und abgabefördernden
Mitteln enthalten.
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Salze,
die verwendet werden können,
schließen
Natriumchlorid, Zinksulfat und Kaliumchlorid ein, sind jedoch nicht
auf diese beschränkt.
Puffer, die verwendet werden können,
schließen
Borsäure-
und Zitronensäure-basierende
Puffer ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Konservierungsmittel,
die verwendet werden können,
schließen
Benzalkoniumchlorid und Dinatriumedetat ein, sind jedoch nicht auf
diese beschränkt. Viskositätsveränderer,
die verwendet werden können,
schließen
Methylcellulose, Glycerol und Polyethylenglycol ein, sind jedoch
nicht auf diese beschränkt.
Osmotische Mittel, die verwendet werden können, schließen Natriumchlorid,
Mannit und Sorbit ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Abgabefördernde
Mittel, die die Abgabe der erfindungsgemäßen therapeutischen Verbindung
in das Kammerwasser fördern,
schließen
Substanzen ein, die die corneale Permeabilität erhöhen, wie z.B. Tenside, Benetzungsmittel,
Liposome, DMSO und dergleichen, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Ein
Benetzungsmittel ist eine Substanz, die die corneale Penetration
durch mildes Zertrennen der äußeren Corneaoberfläche erleichtert.
Ein bevorzugtes Benetzungsmittel ist Benzalkoniumchlorid. Andere
Beispiele für
Vernetzungsmittel schließen
Sorbitanester, Polyoxyethylenether und dergleichen ein. Diese zusätzlichen
Substanzen sind, wenn überhaupt,
in wirksamen Mengen vorhanden, die der Formulierung den gewünschten
Vorzug oder Eigenschaft verleihen.
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Es
sollte verständlich
sein, dass, obwohl spezifische Formulierungen definiert wurden,
viele Variationen möglich
sind. Die erfindungsgemäß verwendbaren
ophthalmischen Formulierungen sind vorzugsweise nicht-reizend und
für das
Auge nicht-schädigend.
Normalerweise können
solche Formulierungen in einem flüssigen Träger aufgetragen werden, wobei
ein wässriger
Träger
bevorzugt wird, obgleich in einigen Fällen sich schnell auflösende Formen
von Medikamenten in Pulverform verabreicht werden können oder
aus Applikatoren verschiedenen Typs in das Auge eingerieben werden.
Das Besprühen
des Auges, die Verwendung von Augentropfen und andere Verfahren
zur Verabreichung oder Applikation können verwendet werden.
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Die
Dosierungsmengen können
je nach dem zu behandelnden Individuum und dem zu verwendenden Medikament
stark variieren. Geeignete Dosierungen können ohne größeren experimentellen
Aufwand und gemäß dem Fachmann
auf diesem Gebiet wohlbekannten Verfahren bestimmt werden.
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Die
Formulierungen werden vorzugsweise als sterile Lösungen in Tropfflaschen verpackt,
die im Handel wohlbekannt sind. Andere Behälter, einschließlich Augenwannen,
können
ebenso verwendet werden.
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Das
Auge, an das die muskarinische Komponente verabreicht wird, enthält eine
künstliche
IOL und insbesondere eine künstliche
IOL, die geeignet ist, sich zur Gewährung von Akkommodation axial
im Auge zu bewegen. Solche akkommodierenden IOLs können die
bei Levy, US-Patent 4,409,691 und bei Cumming, US-Patente 5,674,282
und 5,496,366 offenbarten IOLs einschließen, sind jedoch nicht auf
diese beschränkt. In
einer sehr nützlichen
Ausführungsform
ist die akkommodierende IOL für
eine bidirektionale Akkommodationsbewegung geeignet, d.h. sowohl
nach vorne als auch nach hinten in dem Auge aus einer mittleren
Ruheposition im Auge. Solch eine IOL wird in der gemeinsam angemeldeten
US-Patentanmeldung 19980213976 offenbart, die am 17. Dezember 1998
eingereicht wurde.
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In
einem bestimmten nicht-beschränkenden
erfindungsgemäßen Beispiel
wird eine Basislösung
wie folgt formuliert (%-Angaben: Gewicht/Volumen (w/v)): Natriumchlorid
0,3%; Dinatriumedetat 0,1%; Borsäure 1,0%;
Benzalkoniumchlorid 0,01%; Natriumhydroxid (zur Einstellung auf
pH 6,4) und Wasser. Pilocarpin wird in einer Konzentration von 0,1
Gewicht/Volumen-% zu der Basislösung
hinzugefügt.
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Die
obige Formulierung wird an das Auge eines 50 Jahre alten erwachsenen
Menschen verabreicht, das eine monofokale IOL enthält, die
geeignet ist, sich axial im Auge zu bewegen, um Akkommodation zu
erzielen. Ein vergrößerter Bereich
von axialer Bewegung im Auge, der durch einen erhöhten Grad
an Akkommodation belegt wird, ist nach der Verabreichung von Augentropfen
ersichtlich.
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Werden
andere muskarinische Agonisten und verschiedene muskarinische Antagonisten
anstelle von Pilocarpin eingesetzt, so werden ähnliche Ergebnisse erhalten.