DE60107900T2

DE60107900T2 - Pharmazeutische Zusammensetzung und Nahrungsmittel zur Behandlung von Gehirnödem

Info

Publication number: DE60107900T2
Application number: DE60107900T
Authority: DE
Inventors: Hitoo Nagoya-shi Nishino; Kunio Kawasaki-ku Torii; Hisayuki Kawasaki-ku Uneyama
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: EP1161948A3; EP1161948A2; JP2002020285A; US20020119191A1; EP1161948B1; US20070098777A1; DE60107900D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Behandlung oder Vorbeugung von Hirnödemen. Genauer gesagt betrifft sie eine pharmazeutische Zusammensetzung oder Nahrungsmittelzusammensetzung zur Behandlung oder Vorbeugung von Hirnödemen, die Melatonin als aktiven Wirkstoff enthält. Ferner betrifft sei die Verwendung von Melatonin bei der Herstellung der oben genannten Zusammensetzung. Und schließlich betrifft sie die Verwendung der oben genannten Zusammensetzung zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung oder Vorbeugung von Hirnödemen.
Hirnödeme beziehen sich auf einen Zustand, bei dem sich Flüssigkeit in interzellulären Räumen oder in Zellen des Hirngewebes übermäßig ansammelt, was zu einer Hirnschwellung führt. Durch eine Schwellung des Hirngewebes im begrenzten Schädelraum wird der intrakraniale Druck erhöht. Somit werden Hirnödeme im Allgemeinen mit erhöhtem intrakranialem Druck in Verbindung gebracht.
Hirnödeme können ätiologisch in "vasogene Hirnödeme" und "zytotoxische Hirnödeme" eingeteilt werden (I. Klatzko, J. Neuropatho. Exp. Neurol. 25, 1–14 (1967)).
Vasogene Ödeme werden durch Schädigung von Hirn-Blutgefäßen verursacht. Eine Schädigung von Hirngefäßen und -kapillaren verändert und verschlechtert die Gefäßpermeabilität. Wenn die Gefäßpermeabilität verändert und verschlechtert wird, wandert Flüssigkeit in intrazelluläre Zwischenräume des Gehirns. Das Wandern von Flüssigkeit erhöht den Flüssigkeitsgehalt in den intrazellulären Zwischenräumen. Vasogene Ödeme treten typischerweise bei Hirntumoren und Hirnblutung auf.
Zytotoxische Ödeme werden durch Schädigung von Zellen verursacht. Die Schädigung von Zellen verändert und verschlechtert die Permeabilität von Zellmembranen. Wenn die Zellmembranpermeabilität verändert und verschlechtert wird, kann Flüssigkeit in die Zellen wandern. Das Wandern von Flüssigkeit erhöht den Flüssigkeitsgehalt in den Zellen. Zytotoxische Ödeme treten typischerweise bei Hypoxie, Toxikose (durch Arsen, Kohlenoxid und dergleichen verursacht) und Stoffwechselstörungen (diabetisches Koma, Urämie und dergleichen) auf.
Neben den zwei oben genannten Ödemarten gibt es noch Hirnödeme, die durch Hirnischämie oder mangelnde Hirndurchblutung verursacht und als "ischämische Hirnödeme" bezeichnet werden. Hirnödeme, die durch zerebrale Rezirkulation nach einer Hirnischämie oder mangelnden Hirndurchblutung ausgelöst werden, werden "postischämische Hirnödeme" genannt. Die Veränderung der Gefäß- oder Zellpermeabilität spielt auch zu Beginn der Ödeme dieser Klassifikation eine Rolle.
Der durch Hirnödeme verursachte erhöhte intrakraniale Druck führt zu sekundären Hirnstörungen, wie beispielsweise einer Störung der Hirndurchblutung, Ischämie, Hypoxie und zerebraler Hernie. Die sekundären Hirnstörungen ziehen eine weitere Verschlechterung der Gefäß- oder Zellpermeabilität nach sich, und die weitere Verschlechterung der Gefäß- oder Zellpermeabilität löst weitere Hirnödeme aus, sodass sich Ödeme durch Ödeme selbst ausbreiten. Diese Ausbreitung von Ödemen durch Ödeme selbst ähnelt einem Waldbrand, bei dem ein erster Brand weitere Brände auslöst (siehe I. Klatzko & F. Seitelberger (Hrsg.): Brain Edema, Springer-Verlag, New York (1967)).
Somit ist die "waldbrandähnliche" Ausbreitung inhärent und charakteristisch bei Hirnödemen, die sich im starren und begrenzten Schädelraum bilden, wodurch sie sich wesentlich von Ödemen anderer Organe unterscheiden. Aufgrund ihrer "waldbrandähnlichen" Ausbreitung sind Hirnödeme schwere, tödliche Krankheiten.
Die Behandlung von Hirnödemen basiert auf der Verabreichung einer hypertonischen Lösung, eines Steroids, eines Diuretikums und eines Adjuvans, wie z. B. eines thrombolytischen und eines Mikrozirkulationsverbesserers. Die hypertonische Lösung enthält hauptsächlich Glycerin und Mannit (z. B. 10% Glycerin, 5% Fructose und 0,9% NaCl), wodurch die Bewegung einer Flüssigkeit aus Hirngewebe in ein Blutgefäß gefördert wird, indem der osmotische Druck des Serums erhöht wird. Das Steroid weist angeblich Antihirnödemwirkung auf, indem es die Zellmembran stärkt.
Mit der Zunahme der älteren Bevölkerung wird auch die Anzahl an Patienten steigen, die an Hirnkrankheiten (wie z. B. Hirnthrombose, Hirnembolie und Hirninfarkte) leidet, welche Hirngewebe schädigen, Gefäß- oder Zellpermeabilität verändern und Hirnödeme verursachen. Folglich stellt die Behandlung und Vorbeugung von Hirnödemen ein Problem dar, dass dringend gelöst werden muss.
Melatonin (N-[2-(5-Methoxy-1H-indol-3-yl)ethyl]acetamid) wird von der Glandula pinealis sekretiert, die eines der neurohormonalen Organe darstellt und die Entwicklung eines Tagesrhythmus beeinflusst (beispielsweise Chem. & Eng. News 45, 40 (1967)).
Melatonin wird zur Behandlung von Störungen des Tagesrhythmus, wie z. B. von Schlafstörungen und Gemütsstörungen, eingesetzt, die beispielsweise durch Zeitumstellung oder Nachtarbeit ausgelöst werden (z. B. Barchas et al., Nature 214, 919 (1967), und A. Miles et al., CRC Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 25, 231–253 (1987)).
Melatonin weist antioxidative Wirkung auf. Beispielsweise verhindert es eine oxidative In-vitro-Zersetzung durch Sauerstoffradikale in verschiedenen Biokomponenten (R. J. Reiter et al., Life Sci. 60(25), 2255–2271 (1997)).
R. J. Reiter beschreibt, dass eine der möglichen Hauptursachen für altersbedingte Gehirnbeeinträchtigungen im Gehirn toxische Radikale sind, die durch aeroben Stoffwechsel im Gehirn gebildet werden. Gemäß R. J. Reiter könnten solche Gehirnbeeinträchtigungen durch die antioxidative Aktivität von Melatonin verringert werden (R. J. Reiter, FASEB J. 9, 526–533 (1995)).
Weiters wird darauf hingewiesen, dass verabreichtes Melatonin die Produktion von NO im Gehirn nach vorübergehender Ischämie/Rezirkulation verhindert und Schädi gungen des Gehirns durch Radikale verhindert (J. M. Guerrero et al., J. Pineal Res. 23, 24–31 (1997)).
Sunghee Cho et al., Brain Res. 755(2), 335–338 (1978), berichten, dass intraperitoneal verabreichtes Melatonin, insbesondere vor Hirnischämie oder während einer Rekanalisation, CA1-Hippocampusneuronen vor ischämischer Schädigung schützt.
An einem Rattenmodell mit Hirnischämie, die durch Ligieren einer Arteria cerebri media induziert wurde, wurde gezeigt, dass Hirnnekrose bei Ratten mit keinem detektierbaren Melatoninwert nach Zirbeldrüsenentfernung signifikant größer ist als bei normalen Ratten (Hari Manev et al., FASEB J. 10(13), 1546–1551 (1996)).
Die WO 97/20555 offenbart, dass eine leichte motorische Funktionsstörung, die aus Hirnischämie resultiert, durch Verabreichung einer "Rettungslösung", die Melatonin, Kynurenin und andere Wirkstoffe enthält, an die Ratte mit Hirnischämie von einer Fußfehlerrate von 0,01 auf eine Fußfehlerrate von 0,002 verringert werden kann. Die Fußfehlerrate der Gruppe ohne Verabreichung der Rettungslösung betrug 0,005. Die Fußfehlerrate wird nach dem Fußfehlertest gemäß Hernandez-Schallert bestimmt, bei dem Ratten über eine Stange mit einem Durchmesser von 3 bis 6 cm laufen gelassen werden und die Anzahl der Ratten gezählt wird, die abrutschen. Die Fußfehlerrate entspricht dem Verhältnis zwischen Ratten, die nach Ischämie abrutschen, und Ratten, die vor Ischämie abrutschen.
Andererseits ist bekannt, dass oral verabreichtes Melatonin ins Blut wandert (A. L. Elizabeth et al., J. Clin. Endocrinol. Metab. 61, 1214–1216 (1985); O. Vakkuri et al., Life Sci. 37, 489–495 (1985); M. Aldhous et al., Br. J. Clin. Pharmacol. 18, 517–521 (1985); und F. Waldhauser et al., Neuroendocrinology 39, 307–313 (1984)).
Es ist bekannt, dass intravenös verabreichtes Melatonin ins Gehirn wandert (P. A. Vitte et al., Pineal Res. 5, 437–453 (1988), D. L. Baris et al., Int. J. Rds. Appl. Instrum. [B] 18, 357–362 (1991) und J. Pineal Res. 25, 41–46 (1998).
In Bezug auf Ödeme in anderen Geweben als dem Gehirn beschreiben S. Bertuglia et al., Cardiovascular Research 31, 947–952 (1996), dass die Verabreichung von Melatonin Ödeme verringert, die durch Ischämie-Reperfusion der Mikrozirkulation in der Backentasche eines Hamsters verursacht werden. Gemäß diesem Artikel verringert Melatonin die Permeabilitätssteigerung von Kapillaren, die durch Radikale verursacht wird (produziert durch topisches Aussetzen gegenüber Hypoxanthin-Xanthin-Oxidase). S. Cruzzocrea et al., J. Pineal Res. 23, 106–116 (1997), zeigen, dass die Verabreichung von Melatonin die durch Carrageen verursachte inflammatorische Pfotenschwellungen bei Ratten unterdrücken. Die US 4945103 ; "Digestive Diseases and Sciences" 44(11), 2257–2262 (November 1999), und "European Journal of Pharmacology 363(1), 57–63 (12.11.1998), offenbaren, dass Melatonin nützlich gegen Pfotenödeme ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Regelung der Bildung einer induzierbaren NO-Synthase und einer Fängerwirkung eines Radikals, Peroxynitrit, an der oben genannten Hemmung mitwirken. Y. Oyanagui, Inflammation 21, 643–654 (1997), zeigt, dass verschiedene Antioxidantien, einschließlich Melatonin, die Unterdrückung von durch Ischämie oder Histamin verursachten Pfotenödemen durch Dexamethason fördern oder verlängern. Auch W. Qi et al., Dig. Dis. Sci. 44, 2257–2262 (1999), beschreiben, dass Melatonin durch Cerulein ausgelöste akute Pankreatitis (Pankreasödem) bei Ratten verringert. Es wird angenommen, dass die Radikalfängerwirkung von Melatonin an der oben genannten Reduktion von Ödemen mitwirkt.
Die oben genannten lokalen inflammatorischen Ödeme können auch durch eine Veränderung der Vasopermeabilität (ausgelöst durch eine Entzündung) oder eine Veränderung der Zellmembranpermeabilität (ausgelöst durch Radikale) ausgelöst werden. Die zerebrale Vasopermeabilität wird jedoch durch eine Blut-Hirn-Schranke geregelt, die in Blutgefäßen anderer Organe nicht vorhanden ist. Vor allem Astroglia, die ebenfalls in Blutgefäßen anderer Organe nicht vorkommt, spielt bei der Blut-Hirn-Schranke eine wichtige Rolle. Bisher wurden keine ausreichenden Untersuchungen an Hirnödemen in Bezug auf die gehirnspezifische Vasopermeabilität durchgeführt.
Auch eine umfassende Untersuchung im Hinblick auf die "waldbrandähnliche" Ausbreitung von Hirnödemen, die durch die Gegenwart von Hirngewebe im begrenzten Raum über die gehirnspezifische Blut-Hirn-Schranke und Astroglia verursacht wird, wurde noch nicht durchgeführt.
Um Hirnödeme wirksamer behandeln und vorbeugen zu können, wird eine weitere Untersuchung erforderlich sein, die von einem neuen und anderen Standpunkt ausgeht.
Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung in der Bereitstellung nützlicher und wirksamer Mittel zur Behandlung und Vorbeugung von Hirnödemen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine pharmazeutische Zusammensetzung oder eine Nahrungsmittelzusammensetzung zur Behandlung oder Vorbeugung von Hirnödemen, die eine zur Behandlung oder Vorbeugung wirksame Menge Melatonin enthält.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Verwendung von Melatonin zu Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung oder einer Nahrungsmittelzusammensetzung zur Behandlung oder Vorbeugung von Hirnödemen, die eine zur Behandlung oder Vorbeugung wirksame Menge Melatonin enthält.
Nachstehend sind als Beispiele einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei auf die beiliegenden Abbildungen Bezug genommen wird, worin:
1 Fotografien von Proben eines Gehirns nach Ischämie zeigt. Foto A ist eine Mikroaufnahme einer mit GFAP gefärbten Probe. Foto B ist eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto A. Foto C ist eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto B. Foto D ist eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto A und zeigt einen Cortexbereich nahe des Halbschattens in stärkerer Vergrößerung. 1E und 1F zeigen die Großhirnrinde in nebeneinan der liegenden Abschnitten von 1A. Der in der rechten unteren Ecke jedes Fotos angegebene Balken entspricht in 1A und 1B 1 mm, in 1C 100 μm und in den Fotos D bis F 50 μm. Ein einzelner weißer Pfeil →, wie er in D und E zu sehen ist, weist auf ein Neuron hin, und ein Doppelpfeil →→, wie er in F zu sehen ist, bezeichnet Neuronen und Astroglia.
2 zeigt Fotos von Proben von ischämischen Gehirnen von mit Melatonin behandelten Ratten und einer nicht mit Melatonin behandelten Ratte (Kontrolle). Die Fotos A, B und C sind Mikroaufnahmen von Proben von nicht mit Melatonin behandelten Ratten, denen einen Salzlösung verabreicht worden war. Die Fotos D, E und F sind Mikroaufnahmen von Proben von einer Ratte, der Melatonin verabreicht worden war. Die Proben der Fotos A, B, D und E wurden mit DFAP gefärbt. Die Proben der Fotos C und F wurden mit MAP-2 gefärbt.
3 zeigt 30 aufeinander folgende T₂-gewichtete Magnetresonanzbilder des Gehirns einer Ratte mit Ischämie, der eine Salzlösung verabreicht worden war (Kontrolle). Die Fotos A zeigen die gesamten Schnittbildbereiche. Die Fotos B zeigen die ödematösen Bereiche der Gesamtbereiche der Fotos A. Die Bilder wurden von rostral nach kaudal angeordnet. Die Schnittdicke betrug 0,6 mm, und die gesamte untersuchte Dicke betrug 18,0 mm.
4 zeigt 30 aufeinander folgende T₂-gewichtete Magnetresonanzbilder des Gehirns einer Ratte mit Ischämie, der Melatonin verabreicht worden war. Die Fotos A zeigen die gesamten Schnittbildbereiche. Die Fotos B zeigen die ödematösen Bereiche der Gesamtbereiche der Fotos A. Die Bilder wurden von rostral nach kaudal angeordnet. Die Schnittdicke betrug 0,6 mm, und die gesamte untersuchte Dicke betrug 18,0 mm.
5 zeigt das Volumen der Hirnödeme von Ratten mit Ischämie, denen Melatonin verabreicht worden war, bestimmt mithilfe der Magnetresonanzbilder aus 3 und 4, im Vergleich zum Volumen der Hirnödeme von Ratten mit Ischämie, denen eine Salzlösung verabreicht worden war.
Während der Studie zur Behandlung und Vorbeugung von Hirnödemen wurde die Aufmerksamkeit der Erfinder auf eine Blut-Hirn-Schranke gelenkt, die stark an einer "waldbrandähnlichen" Ausbreitung von Hirnödemen beteiligt ist und zerebralen Blutgefäßen inhärent ist, insbesondere der Astroglia, die charakteristisch für eine Blut-Hirn-Schranke sind. Danach konzentrierte sich die Untersuchung der Erfinder auf die Blut-Hirn-Schranke, insbesondere Schädigungen von Astroglia, ihren Schutz und die Behandlung von geschädigter Astroglia.
Die oben genannte Studie führte zu zwei Ergebnissen, auf denen die Erfindung basiert.
Das erste Ergebnis ist, dass Hirnischämie vorzugsweise Astroglia und nicht Neuronen schädigt (1). Die Schädigung von Astroglia hängt direkt mit einer Schädigung der Blut-Hirn-Schranke zusammen, d. h. einer Modifikation der Permeabilität von zerebralen Blutgefäßen. Die erste Schädigung von Astroglia führt somit zu Hirnödemen, und die Hirnödeme führen wiederum zu Beeinträchtigungen der Hirndurchblutung. Die zusätzliche Beeinträchtigung der Hirndurchblutung führt zu sekundärer Schädigung anderer gesunder Astrozyten, wodurch sich die Hirnödeme ausbreiten.
Das zweite Ergebnis ist, dass Melatonin vorzugsweise Astroglia vor Schädigungen schützt, die durch eine Vergiftung oder Ischämie verursacht werden, und heilt vorzugsweise geschädigte Astroglia (2). Der Schutz und die Heilung von Astroglia durch Melatonin verhindert direkt eine Beeinträchtigung der Gefäßpermeabilität und heilt Schädigungen.
Durch weitere auf den oben genannten zwei Ergebnissen basierende Studien fanden die Erfinder heraus, dass Melatonin zur Behandlung und Prävention von Hirnödemen eingesetzt werden kann und dass es eine "waldbrandähnliche" Ausbreitung von Hirnödemen durch ihre Fähigkeit verhindert, Astroglia vor Schädigung zu schützen und geschädigte Astroglia zu heilen.
Die bevorzugte Aktivität von Melatonin gegenüber Astroglia kann nicht durch die antioxidative Aktivität von Melatonin erklärt werden, die, wie in den oben genannten Verweisen beschrieben wird, bei lokalen inflammatorischen Ödemen eine Rolle spielt.
Die erste Gruppe von Probanden, der die Melatonin enthaltende pharmazeutische Zusammensetzung oder Nahrungsmittelzusammensetzung der Erfindung verabreicht werden soll, sind Patienten, die an Hirnödemen leiden. Gemäß der Untersuchung der Erfinder wirkt Melatonin in der ersten Probandengruppe positiv auf durch Ischämie, Ödeme oder andere Ursachen geschädigte Astroglia und wirkt auch positiv auf eine Blut-Hirn-Schranke, sodass Ödeme geheilt werden. Melatonin verhindert oder verringert sekundäre Schädigung der Blut-Hirn-Schranke, die durch sekundäre Schädigung von Astroglia ausgelöst wird, die durch Hirnödeme verursacht werden, sodass eine "waldbrandähnliche" Ausbreitung von Hirnödemen unterdrückt wird. Demgemäß wird die Zusammensetzung der Erfindung in der ersten Probandengruppe zur Behandlung von Hirnödemen eingesetzt.
Die zweite Gruppe von Probanden, der die pharmazeutische Zusammensetzung oder Nahrungsmittelzusammensetzung der Erfindung verabreicht werden soll, sind Probanden, die laut Ärzten ein Risiko für Hirnischämie aufweisen. Gemäß der Untersuchung der Erfinder sind solche Probanden gefährdet, eine Schädigung von Astroglia und der Blut-Hirn-Schranke zu erleiden. In der zweiten Probandengruppe schützt Melatonin Astroglia und die Blut-Hirn-Schranke vor durch Hirnischämie verursachte Schädigung, sodass der Ausbruch von Hirnödemen verhindert wird. Demgemäß wird die Zusammensetzung der Erfindung in der zweiten Probandengruppe zur Vorbeugung von Hirnödemen eingesetzt.
Die Probanden, die gefährdet sind, an Hirnischämie zu erkranken, umfassen solche mit Hirnthrombose, Hirnembolie, Hirninfarkt, Hirnblutung, Subarachnoidalblutung, vo rübergehender Hirnischämie, Hyperlipämie, Hypertonie, Herzstillstand oder Hirnkontusion, sind jedoch nicht auf diese eingeschränkt.
Die Diagnose und Überwachung von Hirnödemen wird von einem Arzt basierend auf Informationen durchgeführt, zu denen ein Fortschreiten von Zuständen, wie z. B. ein Anstieg des intrakranialen Drucks, ein CT-Scanning, eine Magnetresonanztomographie (MRI) und dergleichen gehören. D. h. Hirnödeme gemäß vorliegender Erfindung hängen von der Bewertung des behandelnden Arztes ab und werden von diesem basierend auf der obigen Diagnose oder Überwachung definiert.
Melatonin umfasst hierin Melatonin, das in eine Einkapselungsmatrix oder ein Liposom eingekapselt ist.
Melatonin, das in eine Einkapselungsmatrix eingekapselt ist, wird von der Matrix nach und nach ins Blut abgegeben, sodass scheinbar seine Verweildauer im Blut verlängert wird.
Die Einkapselungsmatrix umfasst Cyclodextrin und pharmazeutisch annehmbare, biologisch abbaubare synthetische Polymere, wie z. B. Polymilchsäure, Copolymere aus Milchsäure und Glykol, Poly-β-hydroxybuttersäure und dergleichen. Cyclodextrine, die an pharmazeutisch annehmbare synthetische Polymere gebunden sind, sind in die Definition von Cyclodextrin eingeschlossen.
Wenn Melatonin in ein Liposom eingekapselt wird, kann seine Verweildauer im Blut ebenfalls verlängert werden.
Als Verfahren zur Herstellung von Liposomen sind verschiedene Verfahren geeignet, wie beispielsweise ein Vortexverfahren (A. D. Bangham et al., Methods Membr. Biol. 1, 1–20 (1974)), ein Ultraschallbehandlungsverfahren (S. M. Johnson et al., Biochim. Biophys. Acta 233, 820–826 (1971)), ein Ethanolinjektionsverfahren (J. M. H. Kremer et al., Biochemistry 16, 3932–3941 (1980)), ein French-Pressverfahren (Hamilton et al., J. Lipid Res. 21, 981–982 (1980)), ein Cholsäureentfernungsverfahren (H. G. Enoch et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 76, 145–149 (1979)), ein Etherinjektionsverfahren (D. N. Deamer, Ann. N.Y. Acad. Sci. 308, 250–258 (1987)), ein Gefrier-Auftau-Verfahren (D. Papahadjopoulos et al., Biochim. Biophys. Acta 394, 483–491 (1975)) und ein Umkehrphasenverdampfungsverfahren (F. Szoka et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 4191–4198 (1978)) und dergleichen.
Die Zusammensetzung der Erfindung kann entweder eine pharmazeutische Zusammensetzung oder eine Nahrungsmittelzusammensetzung sein, die dem Probanden verabreicht oder von ihm aufgenommen werden soll. Die pharmazeutische Zusammensetzungen und Nahrungsmittelzusammensetzungen enthalten im Wesentlichen Melatonin in einer Menge, die zur Behandlung oder Vorbeugung von Hirnödemen wirksam ist.
Die Zusammensetzung der Erfindung sollte dem Probanden wünschenswerterweise so bald wie möglich nach der Diagnose einer Hirnischämie verabreicht oder von ihm aufgenommen werden. Wenn die Verabreichung oder Aufnahme verzögert wird, treten Hirnödeme auf und verbreiten sich. Durch eine frühe Verabreichung oder Aufnahme ist es möglich, den Ausbruch eines Hirnödems zu verhindern.
Zur Vorbeugung von Hirnödemen kann die Zusammensetzung der Erfindung täglich oder in vorgegebenen Intervallen verabreicht oder aufgenommen werden, abhängig vom Zustand oder Krankheitszustand, der das Risiko für Hirnödeme bestimmt, wie z. B. Hirnthrombose oder Hirnembolie. Die Verabreichung oder Aufnahme der Zusammensetzung der Erfindung wird fortgesetzt, bis das Risiko eines Ausbruchs von Hirnödemen auf einen gewünschten Wert gesenkt wurde, was vom Urteil des behandelnden Arztes abhängt.
Bei der Behandlung von Hirnödemen wird die Verabreichung oder Aufnahme der Zusammensetzung der Erfindung solange fortgesetzt, bis das Hirnödem geheilt oder auf einen gewünschten Wert verringert ist. Auch das hängt vom Urteil des behandelnden Arztes ab.
Die Melatoninmenge, die den Probanden verabreicht oder von ihnen aufgenommen werden soll, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie beispielsweise dem Geschlecht des Probanden, dem Alter des Probanden, dem Körpergewicht des Probanden, der Ernährung des Probanden, dem angewandten Verabreichungsweg, dem Zustand des Hirnödems, dem Risiko, Hirnischämie auszulösen, dem Zustand der Krankheiten, die Hirnischämie beim Patienten auslösen könnten (wie z. B. Hirnthrombose und Hirnembolie), und dem Zustand des Kreislaufsystem des Probanden. Die Menge wird von einem Arzt bestimmt.
Wenn die Zusammensetzung der Erfindung zur Vorbeugung von Hirnödemen verabreicht oder aufgenommen wird, wird die tägliche Dosis oder Menge Melatonin so bestimmt, dass die Tageskonzentration von Melatonin im Blut von 1 ng/ml bis 100 μg/ml reicht. Wenn die Zusammensetzung zur Behandlung von Hirnödemen verabreicht oder aufgenommen wird, wird die tägliche Dosis so bestimmt, dass die Tageskonzentration von Melatonin im Blut von 10 ng/ml bis 300 μg/ml reicht.
Die Verfügbarkeit von Melatonin variiert je nachdem, ob Melatonin oral oder durch intravenöse Injektion verabreicht wird und ob Melatonin eingekapselt ist oder nicht. Die Verfügbarkeit variiert außerdem je nach Dosierungsform der oralen Verabreichung. Daher variiert die tägliche Dosis der Zusammensetzung der Erfindung, die verabreicht werden soll, je nach den Verabreichungsbedingungen, wie oben beschrieben ist. Im Falle oraler Verabreichung von Melatonin wäre beispielsweise eine orale Dosis von etwa 0,8 mg/kg Körpergewicht notwendig, um eine Melatoninkonzentration im Blut von 100 ng/ml zu erreichen.
Der Begriff "Tageskonzentration im Blut" steht hierin für die Gesamtkonzentration von Melatonin, das pro Tag verabreicht wird, im Blut. Wenn die Konzentration im Blut nach der ersten Verabreichung beispielsweise 50 μg/ml erreicht und die Konzentrati on im Blut nach der zweiten Verabreichung am selben Tag 30 μg/ml erreicht, beträgt die Tageskonzentration im Blut mit 80 μg/ml. Es ist nicht notwendig, die Tageskonzentration im Blut durch praktische Messung der Melatoninkonzentration im Blut zu bestimmen. Ärzte oder Spezialisten können die Tageskonzentration m Blut in einem spezifischen klinischen Fall schätzen.
Die oben genannte Melatoninkonzentration im Blut bezieht sich auf Melatonin in freier Form. Falls Melatonin in eine Einkapselungsmatrix oder ein Liposom eingekapselt ist, ist seine scheinbare Verweildauer im Blut länger, da Melatonin in eingekapselter Form nach und nach ins Blut abgegeben wird. Somit kann die Konzentration von Melatonin in eingekapselter Form im Blut geringer sein als die von Melatonin in freier Form.
Die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung kann auf verschiedene Wegen verabreicht werden, beispielsweise permukosal (sublingual, intranasal, oral-mukosal und dergleichen), oral, enteral, perkutan, intravenös, durch Aspiration, durch Zäpfchen oder durch Instillation. Der Verabreichungsweg wird je nach Melatoninmenge, die verabreicht werden soll, Zustand des Patienten oder Probanden und dergleichen bestimmt. Die Entscheidung wird von einem Arzt getroffen.
Neben Melatonin enthält die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung noch einen oder mehrere pharmazeutische Träger. Der pharmazeutische Träger sollte pharmazeutisch annehmbar sein. Welcher pharmazeutische Träger verwendet wird, hängt hauptsächlich von der Dosierungsform ab.
Wenn die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung oral verabreicht wird, kann der pharmazeutische Träger ein Bindemittel (wie z. B. Tragantgummi, Akaziengummi, Maisstärke und Gelatine), ein Vehikel (wie z. B. Kaliumdiphosphat), Desintegrator (wie z. B. Maisstärke, Kartoffelstärke und Alginsäure), ein Gleitmittel (wie z. B. Magnesiumstearat), ein Süßungsmittel (wie z. B. Saccharose), ein Farbstoff, ein Geschmacksstoff (wie z. B. Orangengeschmack) und ein Lösungsmittel (wie z. B. Was ser, Ethanol und Glycerin) sein. Die zur oralen Verabreichung bestimmte pharmazeutische Zusammensetzung kann ein pharmazeutisch annehmbares Antioxidans (z. B. Cystein, Glutathion, Ascorbinsäure, Natriummetasulfit und Natriumbisulfit) als pharmazeutischen Träger enthalten.
Die zur Injektion bestimmte pharmazeutische Zusammensetzung gemäß vorliegender Erfindung kann eine sterile Pulverzusammensetzung, eine gefriergetrocknete Pulverzusammensetzung oder dergleichen sein, die einfach in sterilem Wasser gelöst wird.
Ein Verdünner oder Lösungsmittel, wie z. B. steriles Wasser, eine isotone Kochsalzlösung und ein pH-Puffer, können in der zur Injektion bestimmten pharmazeutischen Zusammensetzung als pharmazeutisch annehmbarer Träger verwendet werden. Wässriges Ethanol kann als Lösungsmittel verwendet werden.
Die zur Injektion bestimmte pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung kann als pharmazeutischen Träger Saccharide (z. B. Glucose, Mannit und Dextran), mehrwertigen Alkohol (z. B. Glycerin) und/oder anorganische Salze (z. B. Natriumsalze und Magnesiumsalze) enthalten. Ferner kann sie ein pharmazeutisch annehmbares Antioxidans, wie beispielsweise Cystein, Glutathion, Ascorbinsäure, Natriummetasulfit und Natriumbisulfit, enthalten.
Pharmazeutische Träger, die in Dosierungsformen für andere Verabreichungswege, wie z. B. intranasale Verabreichung, Aspiration oder perkutane Verabreichung, enthalten sind, sind Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung bekannt.
Die oben genannten Dosierungsformen und pharmazeutischen Träger sind allgemein bekannt und beispielsweise in Remington's Pharmaceutical Science, Aufl. 16, Mack Publishing Company (1980), beschrieben.
Die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung kann neben Melatonin eine beliebige Nährsubstanz enthalten. Beispielsweise kann sie, wenn die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung oral oder parenteral verabreicht wird, Nährsubstanzen, wie beispielsweise Aminosäuren, Vitamine, Lipide und Glucose, enthalten. Wenn die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung durch Instillation verabreicht wird, kann sie Nährsubstanzen wie beispielsweise Glucose, Vitamine, Aminosäuren und Lipide enthalten.
Ferner kann die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung ein oder mehrere therapeutische Wirkstoffe enthalten, die herkömmlicherweise bei der Behandlung von Hirnödemen eingesetzt werden. Die Beispiele für therapeutische Wirkstoffe für Hirnödeme umfassen hypertonische Lösungen, wie z. B. Glycerin und Mannit; Steroide, wie z. B. Dexamethason; Diuretika, wie z. B. Furosemid und Acetazol; und Adjuvantien, wie z. B. ein thrombolytisches Mittel, Mikrozirkulationsverbesserer und Urinastin und Gabexatmesilat, welche Zellmembranen stabilisieren.
Außerdem kann die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung therapeutische Wirkstoffe zur Behandlung von Krankheiten, wie z. B. Hirnthrombose, Hirnembolie und hypertensive Encephalopathie, enthalten. Bekannte therapeutische Wirkstoffe zur Behandlung von Hirnembolie umfassen Antiödemmittel, Antikoagulantien, thrombolytische Mittel, Calciumantagonisten und dergleichen. Bekannte therapeutische Wirkstoffe zur Behandlung von Hirnthrombose umfassen Antiödemmittel, Antiplättchenmittel, Calciumantagonisten und dergleichen.
Die zur oralen Verabreichung bestimmte pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung liegt vorzugsweise in Form eines Retardpräparats vor. Für die Depotwirkung können herkömmliche Retardpräparate verwendet werden, wie beispielsweise ein Präparat mit einem Gelüberzug und ein Präparat mit mehreren Überzügen sowie Präparate zur lokalen Freisetzung, wie z. B. ein Präparat, das im Pylorus aufbrechen kann, oder ein Präparat, das im Duodenum schäumen kann. Beispiele für die zur oralen Verabreichung bestimmten Zusammensetzungen umfassen Tabletten, Pillen, Kapseln, Ampullen, Pulverpäckchen, Elixiere, Suspensionen, Sirupe und dergleichen.
Die pharmazeutische Zusammensetzung der Erfindung zur rektalen Verabreichung kann in Form von Zäpfchen vorliegen. Verschiedene Zäpfchenformen sind allgemein bekannt.
Wenn die Zusammensetzung der Erfindung eine Nahrungsmittelzusammensetzung ist, kann jedes beliebige Nahrungsmittel verwendet werden, da Melatonin geschmacklos und beim Kochen stabil gegenüber Hitze und Enzymen ist. Die Nahrungsmittel umfassen gekochte Speisen, wie z. B. Hamburger und Suppen, sowie ungekochte Speisen, wie z. B. Fruchtsäfte. Kalte Nahrungsmittel, wie z. B. Eis, emulgierte Nahrungsmittel, wie z. B. Mayonnaise, gelierte Nahrungsmittel, wie z. B. Custard Pudding und Götterspeise, und fermentierte Nahrungsmittel, wie z. B. Joghurt, gehören zu den Nahrungsmitteln für die Nahrungsmittelzusammensetzung der Erfindung. Auch Nahrungsmittel, wie beispielsweise Gewürze wie Tomatensoße, Bouillon und Sojasoße, gehören zu den Nahrungsmitteln für die Nahrungmittelzusammensetzung der Erfindung.
Melatonin kann in reiner Form oder in Form eines Gemischs mit einem oder mehreren Lebensmittelzusätzen zum Nahrungsmittel zugesetzt werden. Die Gemischform kann als Tablette, Granulat, Pulver, Extrudat, Emulsion, Gel oder dergleichen vorliegen. Beispiele für die Lebensmittelzusätze sind Desintegratoren (wie z. B. Stärke), Füllstoffe (z. B. Stärke, Proteinlysat, Casein, Zucker und Glucose), Lösungsmittel (wie z. B. Speisefett oder -öl, Ethanol und Wasser), Emulgatoren für W/O- oder O/W-Emulsionen und Geliermittel.
Der Zusatz von Melatonin zu einem Nahrungsmittel kann zu jedem geeigneten Zeitpunkt erfolgen. Beispielsweise kann Melatonin vor dem Kochen zu rohen Nahrungsmitteln, wie beispielsweise zu Faschiertem, zu gekochten Speisen, wie beispielsweise zu Bouillabaisse und Eintopfgerichten, oder zu Milch vor der Joghurtherstellung zugesetzt werden. Alternativ dazu kann Melatonin auch vor kühler Lagerung oder vor dem Einfrieren zu Nahrungsmitteln zugesetzt werden.
Die Menge an Melatonin, die zu einem Nahrungsmittel zugesetzt werden soll, sollte so gewählt werden, dass die oben genannte tägliche Dosis an Melatonin erreicht wird. Die Nahrungsmittelzusammensetzung der Erfindung kann dem Probanden ein-, zwei- oder dreimal täglich serviert werden, mit oder ohne Verabreichung der pharmazeutischen Zusammensetzung der Erfindung.
Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der folgenden Beispiele beschrieben, die lediglich zur Veranschaulichung dienen.
Beispiel 1
(1) Hirnischämie schädigt bevorzugt Astroglia
Acht bis zehn Wochen alte männliche Wistar-Ratten mit einem Körpergewicht von 250 bis 300 g wurden verwendet.
Unter Halothan-Anästhesie wurde jeder Ratte ein 24G-Pfropf durch die rechte Arteria carotis externa eingeführt, um durch die Arteria carotis interna den Ursprung der Arteria cerebri media im Circulus arteriosus cerebri zu erreichen. Dann wurde die Anästhesie sofort gestoppt und die Ratte wurde wieder aufgeweckt. Nach einer Stunde wurde der Pfropfen unter Halothan-Anästhesie entfernt, wodurch die Durchblutung rekanalisiert wurde.
11 Tage nach Ausbruch einer Hirnischämie wurde das Gehirn jeder Ratte mit einer wässrigen 4%igen Paraformaldehydlösung fixiert, um eine Hirnprobe zu entnehmen. Dann wurde die Hirnprobe gemäß dem herkömmlichen ABC-Verfahren unter Verwendung eines Anti-GFAP-Antikörpers gefärbt (GFAP-Färbung; Astroglia wurde gefärbt).
Wie in Foto A und Foto B, das eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto A zeigt, zu sehen ist, waren Astrozyten in einem ischämischen Kernbereich ausgefallen, und Gliose (d. h. eine Wucherung von Astroglia) wurde im Halbschattenbereich (d. h. im seitlichen Bereich des Corpus striatum und im Mantel der Großhirnrinde) beobachtet. Foto C, das eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto B ist, zeigt, dass in einem ischämischen Kernbereich der Großhirnrinde Astroglia abgetötet wurde, Neuronen aber überlebten. Foto D, das eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto A ist, zeigt, dass in einem Halbschattenbereich der Großhirnrinde Astroglia abgetötet wurde, aber Neuronen (die durch einzelne weiße Pfeile gekennzeichnet sind) überlebten. Die Fotos E und F zeigen eine Großhirnrinde, in der → ein Neuron markiert und →→ sowohl ein Neuron als auch Astroglia markiert. Foto E zeigt, dass Astroglia abgetötet wurde, Neuronen aber überlebten. Foto F zeigt, dass sowohl Neuronen als auch Astroglia überlebten.
Die Ergebnisse zeigen, dass Schädigung durch Hirnischämie Astroglia gegenüber Neuronen bevorzugt, d. h. dass Neuronen nicht direkt durch Hirnischämie geschädigt werden.
Die Ergebnisse legen die Vermutung nahe, dass Hirnödeme, die aus Hirnischämie resultieren, durch eine Modifikation der zerebrovaskulären Permeabilität verursacht werden, die durch die Schädigung von Astroglia verursacht wird, und dass eine sekundäre Modifikation der zerebrovaskulären Permeabilität, die aus einer sekundären Schädigung von Astroglia resultiert, die durch eine sekundäre Verringerung oder Beeinträchtigung der Hirndurchblutung verursacht wird, welche durch das ursprüngliche Ödem ausgelöst wird, an einer "waldbrandähnlichen" Ausbreitung von Hirnödemen beteiligt ist.
(2) Melatonin schützt Astroglia vor Schädigung durch Hirnischämie (in vivo)
Die an Ischämie leidenden Ratten aus Beispiel 1 wurden in zwei Gruppen geteilt. In der ersten Gruppe (der kein Melatonin verabreicht wurde) wurde jeder Ratte eine physiologische Kochsalzlösung in den Bauch injiziert, wobei vom ersten Tag an 10 Tage lang eine Sonde verwendet wurde (24 Stunden nach der Rekanalisation der Durchblutung). In der zweiten Gruppe (der Melatonin verabreicht wurde) wurde auf ähnliche Weise eine Melatonin enthaltende physiologische Kochsalzlösung in einer Menge von 6 mg Melatonin pro kg Körpergewicht der Ratte verabreicht.
Gehirnproben der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde (Fotos A, B und C), und der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde (Fotos D, E und F), wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 entnommen. Diese Gehirnproben wurden durch GFAP-Färbung (Fotos A, B, D und E) oder MAP-2-Färbung gefärbt. MAP-2 färbt Neuronen.
Foto B ist eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto A. Foto E ist eine Vergrößerung des Bereichs innerhalb des Quadrats in Foto D.
Die GFAP-Färbung zeigte, dass in der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde, eine Ausfällung von Astroglia im ischämischen Kernbereich und Gliose im Halbschattenbereich vorhanden waren und dass in der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde, die Ausfällung von Astroglia und die Gliose durch die Verabreichung von Melatonin verringert wurden.
Die MAP-2-Färbung zeigte, dass Neuronen sowohl in der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde (Foto C), als auch in der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde (Foto F), überlebten, dass aber die Anzahl an lebenden Neuronen in der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde, höher war als in der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde.
(3) Melatonin schützt die Blut-Hirn-Schranke vor Schädigung durch Hirnischämie
IgG-Diapedesebereiche (mit einem Anti-IgG-Antikörper gefärbter Bereich) von Blutgefäßen der Großhirnrinde und des Corpus striatum wurden unter Verwendung des NIH-Bildgebungssystems sowohl in der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde, als auch in der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde, welche in Beispiel 2 beschrieben wurden, untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt, dass in der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde, aufgrund einer Hirnischämie eine Diapedese von IgG in die Großhirnrinde und den Corpus striatum stattfindet und Hirnischämie die Blut-Hirn-Schranke durchbricht. Sie zeigt außerdem, dass das Durchbrechen der Blut-Hirn-Schranke aufgrund von Hirnischämie in der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde, durch die Verabreichung von Melatonin verhindert werden kann.
Die Ergebnisse des Versuchs (3) zusammen mit jenen des Versuchs (2) zeigen, dass Hirnischämie bevorzugt Astroglia schädigt, was zum Durchbrechen der Hirn-Blut-Schranke führt, und dass die Schädigung von Astroglia, d. h. das Durchbrechen der Blut-Hirn-Schranke, durch Melatonin verhindert wird.
(4) Melatonin schützt Astroglia vor Schädigung durch ein Arzneimittel (in vitro)
Astrozyten wurden gemäß dem in Neuroscience 87, 497–807 (1998), beschriebenen Verfahren isoliert und inkubiert. Aus einer Großhirnrinde, die von einem Rattenfötus entnommen worden war, wurden Astrozyten durch eine 20-minütige Trypsinbehandlung bei 37°C abgetrennt und auf einer Kulturschale mit 24 Wells, die DMEM-Medium + 10% FBS enthielt, unter Luftatmosphäre mit 5% CO₂ bei 37°C inkuziert.
Eine Schädigung von inkubierten Astrozyten wurde induziert, indem das Medium durch ein serumfreies DMEM-Medium (serumfreie Gruppe) ersetzt oder 6 mM eines Stoffwechselinhibitors, 3-Nitropropionsäure (3-NPA), zum Medium zugesetzt wurden (3-NPA-Gruppe). Die serumfreie Gruppe und die 3-NPA-Grupe wurden jeweils in zwei Untergruppen geteilt. Bei jeweils einer Untergruppe jeder Gruppe wurden 10 μg/ml Melatonin zum Medium zugesetzt.
Die Anzahl an lebenden Astrozyten wurde in der 3-NPA-Gruppe 3 Tage nach der Inkubation gemäß dem Neutralrot-Test oder 10 Tage nach Ersatz des Mediums gemäß dem MTT-(3-(4,5-Dimethylthiozolyl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid-)Test gezählt. Der Signifikanz-Test wurde durch ANOVA durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2
Wie aus den Ergebnissen in Tabelle 2 ersichtlich ist, schützte Melatonin Astrozyten vor Schädigung durch 3-NPA oder Schädigung durch den Ersatz mit einem serumfreien Medium.
Die Versuche von Beispiel 1 zeigen also, dass Hirnischämie bevorzugt Astroglia schädigt, die Blut-Hirn-Schranke zerstört und die Gefäßpermeabilität beeinträchtigt und dass diese Beeinträchtigungen Hirnödeme verursachen. Ferner zeigen die Versuche, dass die ischämische oder toxische Schädigung von Astroglia durch die Verabreichung von Melatonin verhindert und geheilt werden kann, was vermuten lässt, dass mit Melatonin durch die erste Schädigung von Astroglia verursachte Hirnödeme oder eine durch Ödeme verursachte zweite Schädigung von Astroglia behandelt und verhindert werden können.
Beispiel 2
Behandlung/Vorbeugung von Hirnödemen durch die Verabreichung von Melatonin (1)
Acht bis zehn Wochen alten männlichen SD-Ratten wird durch die Arteria carotis interna ein Pfropfen eingeführt, sodass er einen Zweig der Arteria cerebri media erreicht, wodurch die Arteria cerebri media 60 Minuten lang verschlossen wird.
Astroglia in einem Halbschattenbereich einer Hirnkapillare werden durch Hirnischämie geschädigt, und Astroglia in anderen Bereichen und Neuronen werden durch eine ischämische Stoffwechselstörung geschädigt, sodass hauptsächlich ein zytotoxisches Ödem auftritt. Danach wird die Durchblutung rekanalisiert, indem der Pfropf entfernt wird, wodurch Blut mit einem Schlag in die ischämischen Bereiche fließt und Feuchtigkeit von der geschädigten Blut-Hirn-Schranke zum Parenchym des Gehirns übertritt, sodass hauptsächlich ein vasogenes Ödem verursacht wird.
Sofort, 6 Stunden und 12 Stunden nach der Rekanalisation werden 0,1 bis 1 mg/kg Melatonin intravenös verabreicht. Die Verbreitung der Hirnödeme wird 24 Stunden nach der Rekanalisation untersucht.
Die Ausdehnung des Hirnödems kann untersucht werden, indem die Veränderung des intrazerebralen Feuchtigkeitsgehalts unter Verwendung von Magnetresonanzdarstellung (MRI) gemäß zweier Analyseverfahren bestimmt wird; das T₂-gewichtete Bild zeigt vor allem vasogene Ödeme, und das hervorgehobene Streubild zeigt vor allem zytotoxische Ödeme. Außerdem kann sie durch Untersuchung einer Gehirnprobe unter dem Mikroskop untersucht werden.
Außerdem werden nach der oralen Verabreichung von Melatonin in einer Menge von 6 mg/kg/Tag eine Woche lang die Mortalität und ein Hirninfarktbereich bestimmt.
Beispiel 3
Behandlung/Vorbeugung von Hirnödemen durch die Verabreichung von Melatonin (2)
Verfahren
Ischämie: Zwanzig männliche Wistar-Ratten mit einem Gewicht von 250–300 g wurden zufällig in eine Melatonin-Behandlungsgruppe und eine Kochsalzlösung-Behandlungsgruppe geteilt (N = 10 pro Gruppe). Die Ratten der beiden Gruppen wurden einem chirurgischen Eingriff zur Okklusion/Repertusion der Arteria cerebri media (MCA) unterzogen. Der ischämische Eingriff war der gleiche wie von C. V. Borlongan et al., FASEB J. 14, 1307–1317 (2000), und H. Nishino et al., Neurobiology 2, 223–234 (1994), beschrieben (siehe auch Beispiele 1 und 2). Kurz gesagt wurden die Ratten mit Halothan anästhesiert, und durch die Arteria carotis externa wurde ihnen über die Arteria carotis interna ein Embolus (4-0 Ethicon Nylon-Filament mit einem Spitzendurchmesser, der auf die Größe einer 26G-Nadel abgeschrägt war) zur Basis der entweder linken oder rechten MCA eingeführt, wodurch die Durchblutung der MCA unterbrochen wurde. Während der Ischämie wurde die Anästhesie abgebrochen, und die Ratten wurde 1 Stunde lang aufwachen gelassen. Verhaltenstests (siehe unten) wurden durchgeführt, um eine erfolgreiche unilaterale Ischämie zu bestätigen. Nach 1 Stunde Ischämie wurden die Ratten erneut mit Halothan anästhesiert, der Embolus wurde entfernt, eine Reperfusion durchgeführt und die Operationswunde vernäht.
Verhaltenstests: Unter MCA-Okklusion (d. h. während der 1-stündigen Embolie) wurden als Verhaltenstests ein Akinesietests an den Vorderpfoten und ein Spontandrehungstest durchgeführt. Eine detaillierte Beschreibung und spezifische Kriterien für die Tests, um Ischämie erfolgreich zu bestimmen, finden sich in C. V. Borlongan et al. und H. Nishino et al., w. o. Kurz gesagt wird das Tier beim Vorderpfoten-Akinesietest am Schwanz festgehalten und die Position der Vorderpfoten beobachtet. Ratten mit MCA-Okklusion weisen eine charakteristische Haltung auf; d. h. die Vorderpfote auf der ischämischen Seite ist ausgestreckt, während die Vorderpfote auf der kontralateralen Seite gegen die Brustmuskeln gedrückt ist. Beim Spontandrehungstest wurde die Ratte in eine Kiste aus Plexiglas gegeben, wonach 5 Minuten lang beobachtet wurde, in welche Richtung sich die Ratte dreht.
Behandlung: Melatonin wurde in einer Kochsalzlösung gelöst und direkt vor der 1-stündigen MCA-Okklusion sowie 1 Tag nach der Operation oral verabreicht (6,0 mg/kg) (Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde). Der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde, wurde auf ähnliche Weise eine Kochsalzlösung verabreicht.
MRI: Ein MRI-System (SMIS, GB), das aus einem waagrechten supraleitenden 4,7-T/400-Magneten bestand, der mit aktiv abgeschirmten Gradientenspulen (60 mT/m, Innendurchmesser 26 cm) ausgestattet war, wurde verwendet, um Bilder des Gehirns von Ratten mit Ischämie zu erhalten. Zur Bestimmung des Volumens von Ödemen wurden unter Verwendung einer T₂-gewichteten mehrschichtigen Spin-Echo-Impulsfolge (TR = 15.000 ms, TE = 80 ms, FOV = 19,2 mm × 19,2 mm, Matrix = 64 × 64, Schichtdicke = 0,6 mm, Schichtanzahl = 30, Schichtlücke = 0 mm, Schichtverschachtelung = 5, Anzahl an Versuchen = 2) 30 aufeinander folgende koronale Bilder des Gehirns erzeugt. Das Volumen des Ödems ist (Pixelanzahl im Ödembereich) × (Voxelvolumen), worin das Voxelvolumen 0,054 mm³ beträgt. Die Pixel innerhalb des Ödembereichs wurden als Pixel definiert, die im Vergleich zur mittleren Signalintensität auf der kontralateralen Seite des Gehirns mehr als 120% Signalintensität aufweisen. Pixel, die den Ventrikeln entsprechen, wurden sorgfältig ausgeschlossen. Statistiken wurden durch ANOVA gefolgt von dem t-Test gemäß Schelte erstellt. Unterschiede wurden bei P < 0,05 als signifikant betrachtet.
Ergebnisse
Verstärkungen der T₂-gewichteten MR-Signale, die Ödeme in Ratten mit MCA-Okklusion darstellen, wurden hauptsächlich im Striatum und in der Großhirnrinde gefunden (3 und 4). Das Volumen von Hirnödemen wurde durch die orale Verabreichung von Melatonin stark und signifikant verringert (um 40,8% verringert, P < 0,01, 446,5 33,6 m³ in der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde, und 264,2 52,2 mm³ in der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde) (3, 4 und 5). Die Schutzwirkung von Melatonin gegen Ödeme war in der Großhirnrinde am ausgeprägtesten (um 50,3% verringert, P < 0,01, 303,6 22,5 mm³ in der Gruppe, der kein Melatonin verabreicht wurde, und 151,0 37,4 mm³ in der Gruppe, der Melatonin verabreicht wurde) (3, 4 und 5).
Durch die MRI wurde folglich klar gezeigt, dass die Verabreichung von Melatonin wirksam zur Verringerung von Ödemen ist, vor allem in der Großhirnrinde von Tieren mit Ischämie.

Claims

Verwendung von Melatonin bei der Herstellung einer Zusammensetzung für die Behandlung oder Vorbeugung von Hirnödemen.
Verwendung nach Anspruch 1, worin die Zusammensetzung eine pharmazeutische Zusammensetzung ist.
Verwendung nach Anspruch 2, worin Melatonin in eine Einkapselungsmatrix oder ein Liposom eingekapselt ist.
Verwendung nach Anspruch 2, worin die Zusammensetzung für die orale Verabreichung bestimmt ist.
Verwendung nach Anspruch 1, worin die Zusammensetzung eine Nahrungsmittelzusammensetzung ist.
Verwendung nach Anspruch 5, worin Melatonin einem Nahrungsmittel in der Form eines Gemischs aus Melatonin und einem Lebensmittelzusatz zugesetzt ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Zusammensetzung zur Verwendung bei der Behandlung eines an einem Hirnödem leidenden Patienten bestimmt ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Zusammensetzung zur Verabreichung an einen Patienten mit Risiko für Hirnischämie bestimmt ist.
Verwendung nach Anspruch 8, worin der Patient mit Risiko für Hirnischämie ein Patient ist, der an Hirnthrombose, Hirnembolie, Hirninfarkt, Hirnblutung, Subarachnoidalblutung, vorübergehender Hirnischämie, Hyperlipämie, Hypertonie, Herzstillstand oder Hirnkontusion leidet.