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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Zinktranexamat
zur Behandlung von Diabetes. Sie betrifft insbesondere die Verwendung
von Zinktranexamat als α-Glucosidaseinhibitor
bei der Behandlung von Diabetes und als Wirkstoff zur Behandlung
von Insulin-resistentem
Diabetes Typ II.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
der Vergangenheit wurde empfohlen, Patienten mit Diabetes Typ II
vor Aufnahme einer medikamentösen
Therapie durch eine Therapie in Form einer Diät und/oder Sport zu behandeln,
um deren Blutzuckerkonzentrationen unter Kontrolle zu halten. Da
die Insulinsekretionsfunktion des Patienten mit fortschreitender Krankheit
allmählich
abnimmt, ist es übliche
Praxis, ab einem frühen
Stadium des Diabetes die Blutzuckerkonzentration der Patienten aktiv
zu steuern.
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Bekannte
therapeutische Wirkstoffe für
Diabetes umfassen Insulinzubereitungen und orale hypoglycämische Mittel,
wie beispielsweise Sulfonylharnstoffe (SU). Darüber hinaus interessiert man
sich zur Zeit für α-Glucosidaseinhibitoren
bei der Behandlung von Diabetes. α-Glucosidase
ist ein Enzym, das auf Poly- und Oligosaccharide einwirkt und sie
in die Monosaccharide hydrolysiert, aus denen sie bestehen. Die
Verabreichung eines α-Glucosidaseinhibitors
kann durch Inhibition des Enzyms in vivo die Absorption von Glucose durch
den Verdauungstrakt verzögern.
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Die
bekannten oralen hypoglycämischen
Wirkstoffe einschließlich
der SU können
zu akuten hypoglycämischen
Zuständen
führen,
wenn eine Überdosis
verabreicht wird, und weisen eine Vielzahl eigener nachteiliger
Wirkungen auf. Bekannte α-Glucosidaseinhibitoren
rufen mit hoher Inzidenz gastrointestinale Nebenwirkungen hervor
und führen
daher bei Langzeitverabreichung zu einer Reihe von Problemen. Alle
vorstehend genannten Wirkstoffe sind bei der Behandlung von Insulin-resistentem
Diabetes Typ II unwirksam.
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Antidiabetica
werden im Allgemeinen über
einen langen Zeitraum verabreicht und machen somit eine niedrige
Inzidenz von nachteiligen Wirkungen erforderlich. Es besteht ein
Bedarf für
einen neuen α-Glucosidase-inhibierenden
antidiabetischen Wirkstoff, der sicher ist und die Erhöhung der
Blutzuckerkonzentration bei diabetischen Patienten nach Einnahme
einer Mahlzeit verzögert
ohne ihre normale Blutzuckerkonzentrationen zu beeinflussen, indem
er die Absorption von Glucose aus dem Verdauungstrakt angemessen
verzögert.
Es ist ebenfalls wünschenswert,
einen Wirkstoff bereitzustellen, der für die Behandlung von Insulin-resistentem Diabetes
Typ II wirksam ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Behandlung von Diabetes bereit, das sich der oralen Verabreichung
einer therapeutisch wirksamen Menge von Zinktranexamat an einen
Patienten mit Diabetes bedient.
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In
einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung
von Zinktranexamat zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung
von Diabetes beim Menschen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei
der Tranexamsäure,
die chemisch gesehen trans-1-(Aminomethyl)cyclohexancarbonsäure ist, handelt
es sich um ein hämostatisches
Mittel mit Antiplasmin-Wirkung. Zwei Moleküle dieser Säure bilden ein stabiles Salz
mit einem Atom Zink, das „Zinktranexamat" genannt wird. Das
Zinksalz bildet wiederum einen wasserlöslichen Komplex mit einer physiologisch
ungiftigen organischen Säure,
wie beispielsweise Essigsäure,
Glycolsäure,
Milchsäure,
Bernsteinsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Maleinsäure oder
Fumarsäure.
In dieser Anmeldung umfasst der Begriff „Zinktranexamat" Zinktranexamat sowohl
in wasserfreier als auch hydratisierter Form und dessen Komplex
mit einer organischen Säure.
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Fujimura
et al. (siehe JP-B-0702524 und US-Patent Nr. 5,506,264) synthetisierten
erstmals Zinktranexamate und entdeckten deren antiinflammatorische
und antiulcerative Aktivitäten.
Es war jedoch nicht bekannt, dass Tranexamsäure oder Zinktranexamate für die Behandlung
von Diabetes wirksam sind.
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Durch
eine Reihe von Tierversuchen entdeckten die vorliegenden Erfinder überraschenderweise,
dass Zinktranexamate eine verzögernde
Wirkung auf die Absorption von Glucose aus dem Verdauungstrakt haben, indem
sie α-Glucosidase
in vivo inhibieren, was zu einer merklichen Unterdrückung der
Blutzuckerkonzentrationen in Tieren mit experimentellem Diabetes
führt,
nachdem die Tiere mit einem Substratzucker belastet wurden. Die
vorliegenden Erfinder fanden ebenfalls, dass die Insulinresistenz
in Ratten mit Insulin-resistentem Diabetes Typ II durch die orale
Verabreichung von Zinktranexamat abgeschwächt wurde. Einzelheiten der
Tierversuche sind in den nachfolgend beschriebenen Beispielen angegeben,
bei denen, soweit nicht anders angegeben, Zinktranexamatmonohydrat
(Y-4) in Form einer Suspension in 0,5% wässriger CMC-Lösung verwendet
wurde.
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BEISPIELE
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1. Unterdrückende Wirkung
von Y-4 auf die Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration nach Glucosebelastung
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Man
ließ jede
aus fünf
Mäusen
bestehende Gruppe 17–24
Stunden hungern und verabreichte dann Y-4 oral in unterschiedlichen
Dosierungen. Nach 30 Minuten gab man den Mäusen oral Glucose in einer
Dosis von 1 g/kg Körpergewicht.
Man entnahm nach verschiedenen Zeitintervallen Blutproben vom Schwanzende der
Mäuse und
untersuchte die Blutzuckerkonzentration mit einem von der Matsushita
Kotobuki Electronic Industry Company erhältlichen GLUTESTTM-Sensor.
Wie nachfolgend in Tabelle 1 gezeigt, unterdrückte Y-4 die Erhöhung der
Blutzuckerkonzentration.
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Tabelle
1
Unterdrückende
Wirkung von Y-4 auf die Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration nach Glucosebelastung
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2. Unterdrückende Wirkung
von Y-4 auf die Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration nach Saccharosebelastung
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Man
ließ jede
aus fünf
Mäusen
bestehende Gruppe 17–24
Stunden hungern und verabreichte dann Y-4 oral in unterschiedlichen
Dosierungen.
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Man
gab den Mäusen
30 Minuten nach der Verabreichung von Y-4 oral 1 g/kg Körpergewicht
Saccharose oder zwei Stunden nach der Verabreichung von Y-4 2 g/kg
Körpergewicht
Saccharose. Wie im vorangegangenen Beispiel wurden in verschiedenen
Zeitintervallen Blutproben aus den Schwanzenden der Mäuse entnommen
und auf Blutzuckerkonzentrationen untersucht. Tabelle 2 zeigt die
Ergebnisse der Verabreichung der Testverbindung 30 Minuten vor der
Saccharosebelastung und Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Verabreichung
der Testsubstanz zwei Stunden vor der Saccharosebelastung. Wie in
Tabelle 2 gezeigt, wurde eine signifikante unterdrückende Wirkung
auf die Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration in einer dosisabhängigen Weise beobachtet; eine
verzögerte
Absorption von Saccharose bis zu 90 Minuten nach der Saccharosebelastung
wurde bei Gruppen gezeigt, denen 30 Minuten vor der Saccharosebelastung
100 mg/kg bzw. 200 mg/kg Y-4 verabreicht worden waren. Wie in Tabelle
3 gezeigt, wurden ähnliche
Ergebnisse in der Gruppe erhalten, der zwei Stunden vor der Saccharosebelastung
200 mg/kg Y-4 verabreicht worden war.
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Tabelle
2
Unterdrückende
Wirkung von Y-4 auf die Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration nach Saccharosebelastung (30 Minuten
vor der Saccharosebelastung)
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Tabelle
3
Unterdrückende
Wirkung von Y-4 auf die Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration nach Saccharosebelastung (2 Stunden
vor der Saccharosebelastung)
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3. Wirkung von Y-4 auf
die Blutzucker- und Insulinkonzentrationen nach Saccharosebelastung
in Mäusen
mit experimentellem Diabetes
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Experimenteller
Diabetes wurde in Mäusen
durch Behandlung der Mäuse
mit Streptozocin (STZ) (100 mg/kg/Tag i. p. über zwei Tage) ausgelöst. Nachdem
man die Mäuse
17–24
Stunden hatte hungern lassen, verabreichte man ihnen 30 Minuten
vor Belastung mit 2 g/kg Saccharose oral Y-4 in unterschiedlichen
Dosierungen. Nach der Saccharosebelastung wurden wie in den vorangegangenen
Beispielen in verschiedenen Zeitintervallen Blutproben entnommen
und auf Blutzuckerkonzentrationen untersucht. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 4 gezeigt. Die Verabreichung von Y-4 30 Minuten vor der
Saccharosebelastung unterdrückte
merklich die Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration bis zu drei Stunden.
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Tabelle
4
Unterdrückende
Wirkung von Y-4 auf die Erhöhung
der Zuckerkonzentration nach Saccharosebelastung in Mäusen mit
experimentellem Diabetes
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Ähnlich wie
in den vorstehend beschriebenen Experimenten wurde Y-4 30 Minuten
vor der Belastung mit 2 g Saccharose Mäusen mit experimentellem Diabetes
in einer Dosis von 100 mg/kg oral verabreicht. Die Blutzucker- und
Insulinkonzentrationen in Blutproben, die 30 Minuten nach der Zuckerbelastung
entnommen wurden, sind in 1 bzw. 2 gezeigt.
Die Verabreichung von Y-4 30 Minuten vor der Saccharosebelastung unterdrückte die
Erhöhung
der Blutzuckerkonzentration fast vollständig, während die Insulinkonzentration
auf einen Wert anstieg, der sich nicht signifikant vom Kontrollwert
der normalen Mausgruppe unterschied.
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4. Inhibitorische Wirkung
von Y-4 auf die intestinale α-Glucosidaseaktivität einer
normalen Maus
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Ein
aus einer normalen Maus entnommener Intestinaltrakt wurde nach Entfernen
der Membranmukosa auf übliche
Weise homogenisiert. Saccharose, Stärke, Maltose oder Isomaltose
wurden als Substrat verwendet. Das Homogenat wurde in Gegenwart
einer Testverbindung (Y-4 oder Zinkchlorid) 30 Minuten bei 37°C inkubiert.
Man zentrifugierte das Reaktionsgemisch und untersuchte die Glucosekonzentration
des erhaltenen Überstandes.
Man führte
die Glucoseuntersuchung colorimetrisch durch, indem man den Überstand
mit einem chromogenen Reagenz (0,47 Mol/l Orthotoluidin, 16 Mol/l
Essigsäure,
10 mmol/l Borsäure)
versetzte, das Gemisch in einem siedenden Wasserbad 8 Minuten erhitzte
und die Extinktion bei 635 nm maß. Die als Glucosekonzentration/mg
Protein ausgedrückte α-Glucosidaseaktivität wurde
berechnet. Die Ergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 5 bis Tabelle
8 gezeigt. Bei einer Konzentration von mehr als 5 mM inhibierte
Y-4 die α-Glucosidaseaktivität in der
Reaktion mit allen Substraten in einer dosisabhängigen Weise. Das zu Vergleichszwecken
verwendete Zinkchlorid war bei der Inhibierung der enzymatischen
Reaktion mit Saccharose ebenso wirksam wie Y-4, aber unwirksam mit
anderen Substraten.
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Tabelle
5
Inhibierung der Glucoseproduktion aus Saccharose (normale
Maus)
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Tabelle
6
Inhibierung der Glucoseproduktion aus Stärke (normale Maus)
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Tabelle
7
Inhibierung der Glucoseproduktion aus Maltose (normale Maus)
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Tabelle
8
Inhibierung der Glucoseproduktion aus Isomaltose (normale
Maus)
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5. Inhibitorische Wirkung
von Y-4 auf die intestinale α-Glucosidaseaktivität einer
Streptozocin-induzierten diabetischen Maus
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Um
die inhibitorische Wirkung von Y-4 auf die α-Glucosidaseaktivität zu bestimmen,
wurde Beispiel 5 wiederholt, wobei man anstelle eines aus einer
normalen Maus entnommenen Intestinaltrakts einen aus einer Maus
entnommenen Intestinaltrakt verwendete, bei der durch Behandlung
mit Streptozocin Diabetes induziert worden war. Die Ergebnisse sind
nachfolgend in den Tabellen 9 bis 12 gezeigt. In der Streptozocin-induzierten diabetischen
Maus war die intestinale α-Glucosidaseaktivität höher als
in der normalen Maus. Y-4 inhibierte das Enzym merklich bei der
Reaktion mit allen Substraten. Die inhibitorische Wirkung von Y-4
war bei der diabetischen Maus ausgeprägter als bei der normalen Maus.
Das zu Vergleichszwecken verwendete ZnCl2 zeigte
nur schwache inhibitorische Wirkung.
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Tabelle
9
Inhibition der Glucoseproduktion aus Saccharose (diabetische
Maus)
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Tabelle
10
Inhibierung der Glucoseproduktion aus Stärke (diabetische Maus)
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Tabelle
11
Inhibierung der Glucoseproduktion aus Maltose (diabetische
Maus)
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Tabelle
12
Inhibierung der Glucoseproduktion aus Isomaltose (diabetische
Maus)
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6. Verbesserung der Insulinresistenz
in Mäusen
mit Diabetes Typ II
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Über einen
Zeitraum von 8 aufeinanderfolgenden Wochen verabreichte man in einer
durchschnittlichen täglichen
Dosis von 150 mg/kg Y-4 oral an männliche fettleibige Wistar
Ratten (WFR), die Diabetes Typ II mit Fettleibigkeit und Hyperlipidämie aufwiesen.
Acht Wochen nach Beginn der Verabreichung ließ man die Ratten 20 Stunden
hungern und verabreichte dann oral 2,5 g/kg/Ratte Glucose. 30, 60,
120 und 180 Minuten nach der Verabreichung von Glucose wurden zur
Untersuchung der Blutzucker- und Insulinkonzentrationen Blutproben
aus der Schwanzvene entnommen. Die Ergebnisse sind in 3 bzw. 4 gezeigt.
Wie in 3 gezeigt, wurde die Blutzuckerkonzentration in
der mit Y-4 behandelten Gruppe in signifikanter Weise unter Kontrolle
gehalten, und wie in 4 gezeigt, war die Insulinkonzentration
in der selben Gruppe normalisiert. Dies zeigt, dass eine Langzeitverabreichung
von Y-4 die Insulinresistenz verbessern kann.
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Die
akute Toxizität
von Zinktranexamatmonohydrat (Y-4) ist bekanntermaßen sehr
niedrig, da bei einer Toxizitätsuntersuchung,
bei der 1.200 mg/kg Y-4 Mäusen
oral verabreicht wurden, keine Todesfälle beobachtet wurden. Andere
nachteilige Effekte sind hinsichtlich Y-4 nicht bekannt. Die vorliegende Erfindung
stellt demzufolge eine wirksame und hochgradig sichere Behandlung
von Diabetes durch medikamentöse
Therapie über einen
langen Zeitraum bereit.
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Zinktranexamat
oder das Monohydrat davon kann entweder in Form fester Zubereitungen,
wie beispielsweise Tabletten, Granula, Pulvern oder Kapseln, oder
in Form flüssiger
Zubereitungen wie Sirups oder anderer flüssigen Zubereitungen oral verabreicht
werden. Zinktranexamat bildet bekanntermaßen mit einer physiologisch
ungiftigen organischen Säure,
wie beispielsweise Essigsäure,
Glycolsäure,
Milchsäure,
Bernsteinsäure,
Apfelsäure,
Weinsäure,
Maleinsäure
oder Fumarsäure
einen wasserlöslichen
Komplex. Flüssige Zubereitungen
können
unter Verwendung dieses löslichen
Komplexes formuliert werden. Diese festen und flüssigen Zubereitungen können nach
bekannten Verfahren durch Verarbeitung des aktiven Bestandteils
mit einem pharmazeutisch verträglichen
Träger
hergestellt werden.
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Die
Dosis kann in Abhängigkeit
vom Krankheitszustand, dem Alter und dem Körpergewicht eines jeweiligen
Patienten variieren und liegt im Allgemeinen zwischen 300 mg und
2.000 mg Zinktranexamat pro Tag für erwachsene Patienten. Diese
tägliche
Dosis kann für
die orale Verabreichung in 3 bis 4 Fraktionen aufgeteilt werden.
