DE69533362T2

DE69533362T2 - Diagnostisches präparat zum aufspüren von helicobacter pylori

Info

Publication number: DE69533362T2
Application number: DE69533362T
Authority: DE
Inventors: Christer Nyström; Thomas Lundqvist; Anders Pettersson
Original assignee: Orexo AB
Current assignee: Orexo AB
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: ES2227560T3; ES2227560T5; DE69533362T3; PT787017E; CA2203014A1; AU696375B2; EP0787017B1; SE9403755L; SE504902C2; AU696375C; EP0787017A1; WO1996014091A1; CA2203014C; DE69533362D1; US6113875A; EP0787017B2; AU3861095A; ATE273028T1; NZ295275A; SE9403755D0

Description

Krankheiten, welche mit Magengeschwüren verbunden sind, sind ein ernsthaftes Volksgesundheitsproblem und kosten die Gemeinschaft große Summen an Geld in Form medizinischer Kosten und verloren gegangener Arbeitsfähigkeit. Es ist vollständig anerkannt, dass das Vorhandensein von Helicobacter pylori im Magen eine notwendige Voraussetzung für die Entwicklung von Magengeschwüren und/oder Zwölfingerdarmgeschwüren ist. Wenn das Bakterium im Magen nicht vorhanden ist, entwickeln sich keine Magengeschwüre. Es ist ebenfalls anerkannt, dass es keinen Rückfall bei Magengeschwürerkrankungen gibt, wenn eine Helicobacter pylori-Infektion mit Hilfe von Antibiotika geheilt wird. Magengeschwürerkrankungen werden daher als bakteriell verursachte Erkrankungen angesehen, welche geheilt werden können und sollen.
In dieser Hinsicht gibt es ein großes Bedürfnis nach einer zuverlässigen und einfachen Diagnose, da große Patientenpopulationen, welche unter Magen-Darm-Problemen leiden, hinsichtlich der Anwesenheit von einer Helicobacter pylori-Infektion untersucht werden müssen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass das Helicobacter pylori-Bakterium das Enzym Urease in großen Mengen produziert. Das Enzym Urease wird normalerweise nicht im Menschen angetroffen, und seine Anwesenheit im Magen weist darauf hin, dass Helicobacter pylori vorhanden ist. Helicobacter pylori hat eine ökologische Nische im menschlichen Magen besetzt. Das Bakterium gedeiht bei einem neutralen pH, welcher unterhalb der Schleimschicht im Magen angetroffen wird. Das Bakterium produziert große Mengen des Enzyms Urease, welches wiederum den Abbau von Harnstoff zu Ammoniak und Bicarbonat katalysiert. Das Bicarbonat wird dann in der sauren Umgebung des Magens zu Kohlendioxid und Wasser umgewandelt.
In Schweden ersuchen ca. 470.000 Patienten jährlich medizinische Behandlung für Magengeschwür-ähnliche Probleme. Die Möglichkeit, Helicobacter pylori- Infektionen auf eine einfache und zuverlässige Weise zu diagnostizieren und behandeln zu können, ist daher ein großes Interesse der Patienten und auch vom Gesichtspunkt der Gesundheitsökonomie aus betrachtet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Feststoff-Zusammensetzung für eine einfache und zuverlässige Diagnose von andauernder Ureaseaktivität im Magen im Zusammenhang mit einer Helicobacter pylori-Infektion.
Derzeitige Verfahren zum Nachweis des Vorhandenseins von Helicobacter pylori
Biopsie-Verfahren
Ein gemeinsames Merkmal dieser Verfahren (Kultivieren des Bakteriums, histologische Untersuchung, rascher Ureasetest bzw. Urease-Schnelltest) ist, dass sie mit Biopsiematerial durchgeführt werden. Das bedeutet, dass sich der Patient einer gastroskopischen Untersuchung des Magens unter Verwendung von Faseroptik unterziehen muss, wobei währenddessen Gewebeproben vom Magenepithel entnommen werden. Diese Untersuchung ist sowohl teuer als auch für den Patienten unangenehm.
Serologische Verfahren
Ein gemeinsames Merkmal dieser Verfahren besteht im Nachweis der des Vorhandenseins spezifischer Antikörper gegen Helicobacter pylori im Blut oder im Magensekret. Ein Nachteil dieser Verfahren ist, dass es notwendig ist, Blutproben oder Magensekret zu entnehmen. Außerdem sind serologische Verfahren nicht in der Lage, das Vorhandensein von Bakterien zum Zeitpunkt der Untersuchung zu zeigen.
Es vergehen ca. 20 Tage vom Zeitpunkt der Infektion mit Helicobacter pylori bis zu dem Zeitpunkt, an welchem Antikörper gegen das Bakterium manifest sind.
Nach erfolgreicher Behandlung der bakteriellen Infektion verbleiben erhöhte Antikörperkonzentrationen für eine sehr lange Zeitspanne im Blut, wodurch die Möglichkeit, den Zustand der behandelten Patienten akkurat zu überprüfen stark eingeschränkt wird.
Harnstoff-Atemtests
Das Verfahren basiert auf der Produktion des Ureaseenzyms durch das Helicobacter pylori-Bakterium. Urease katalysiert den Abbau von Harnstoff zu Ammoniak und Bicarbonat. Das Bicarbonat wird dann im sauren Milieu des Magens zu Kohlendioxid und Wasser umgewandelt.
Gegenwärtig wird der Harnstoff-Atemtest auf die folgende Weise durchgeführt: Der Patient schluckt eine wässrige Lösung, welche isotopenmarkierten (¹¹C, ¹³C, ¹⁴C) Harnstoff enthält. Bei Vorhandensein des Urease-produzierenden Helicobacter pylori und Säure im Magen wird Harnstoff abgebaut, so dass die isotopenmarkierten Kohlenstoffatome zu Kohlendioxid umgewandelt und über die ausgeatmete Luft abgegeben wird. Die Menge an isotopenmarkiertem Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft wird bestimmt.
Die Vorteile dieses Verfahrens sind, dass die Untersuchung nicht-invasiv ist, d. h. der Patient muss nicht instrumentell (Gastroskopie) behandelt werden, und es müssen auch keine Blutproben oder Magensekretproben entnommen werden. Da sich außerdem der dem Patienten zugeführte Harnstoff über die gesamte Fläche des Magens verteilt, ist die Tatsache, dass das Bakterium eine sehr fleckenartige Verteilung hat, unbedeutend.
Der Harnstoff-Atemtest hat drei unterschiedliche Nachteile:

1. Isotopenmarkierter Harnstoff wird als wässrige Lösung aufgenommen. Das bedeutet, dass der Harnstoff durch Urease-produzierende Bakterien in der Mundhöhle und der Rachenhöhle des Patienten abgebaut werden kann, wel ches zu falsch positiven Diagnosen hinsichtlich des Vorhandenseins von Helicobacter pylori führen kann.
2. Damit der Test erfolgreich ist, ist es notwendig, dass eine bestimmte Menge an Wasserstoffionen im Magen vorhanden sind, damit das gebildete Bicarbonat zu Kohlendioxid umgewandelt werden kann. Viele an Magengeschwüren leidende Patienten werden mit Säure-Unterdrückungsinhibitoren behandelt, was ein falsch negatives Testergebnis ergibt, wenn diese Patienten gemäß der gegenwärtigen Methode diagnostiziert werden.
3. Isotopenmarkierter Harnstoff hat nur eine kurze chemische Beständigkeit in wässriger Lösung, was zu praktischen Problem führt, wenn der Patient klinisch getestet wird.

Anhand des oben Gesagten wird offensichtlich, dass in der Technik mehrere diagnostische Verfahren zum Nachweis von Helicobacter pylori im Magen bekannt sind, aber dass diese Verfahren eine Anzahl von Nachteilen haben, z. B. indem sie das Vorhandensein der Bakterien unzureichend positiv anzeigen oder für den Patienten unangenehm sind. Daher besteht ein Erfordernis, diese diagnostischen Verfahren zu verbessern, damit eine zuverlässigere Diagnose unter allen Umständen gemacht werden kann, und um die praktische Anwendung solcher Verfahren zu verbessern.
Die Patentschrift DD-A-294 634 beschreibt die Verwendung von ¹⁵N-markiertem Harnstoff für die Diagnose von H. pylori-Infektionen. Bei diesem Verfahren wird der markierte Harnstoff in einem Pudding verabreicht, welcher nicht als wasserfrei bezeichnet werden kann, und der gebildete Ammoniak wird im Urin analysiert.
E. Lotterer et al. beschreiben in Z. Gastroenterol., (Feb. 1993) 31 (2), Seiten 115–9 den Nachweis von Helicobacter pylori-Infektionen in Patienten, welche einer teilweisen Gastrektomie unterzogen wurden. ¹³C-markierter Harnstoff wurde den Patienten verabreicht, und das gebildete Kohlendioxid wurde im Atem analysiert. Was die Verabreichungsmethode des Harnstoffs anbelangt, wurde auf zwei andere Veröffentlichungen Bezug genommen, nämlich R. H. Eggers et al., European Journal of Gastroenterology and Hepatology, 1990, 2: 437–444, und E. Lotterer et al., Z. Gastroenterol. 1991, 29: 590–594. Aus diesen beiden Literaturstellen wird klar, dass nur die Verabreichung des markierten Harnstoffs in Lösung in Erwägung gezogen wurde.
Allgemeine Offenbarung der Erfindung
Durch Herstellen einer Kapsel, Tablette oder einer anderen Feststoff-Zusammensetzung, welche eine hohe Auflösungssrate hat und isotopenmarkierten (¹¹C, ¹³C, ¹⁴C) Harnstoff in Verbindung mit einer Säure hat, werden die folgenden vier wichtigen Vorteile bei Harnstoff-Atem-Tests erreicht, welche sich auf die Diagnose von Magengeschwürerkrankungen beziehen:
1. Wenn isotopenmarkierter Harnstoff in Form einer Feststoff-Zusammensetzung verabreicht wird, wird der Abbau durch Urease-produzierende Bakterien in der Mund- und Rachenhöhle verhindert, bevor der Harnstoff den Magen erreicht hat. Das reduziert die Anzahl der falsch positiven Ergebnisse und erhöht somit beträchtlich die Zuverlässigkeit der Untersuchung.
Die Verabreichung einer schwachen Säure zusammen mit dem isotopenmarkierten Harnstoff ermöglicht die Durchführung des Harnstoff-Atemtests während andauernder Säure-Unterdrückungsinhibitionsbehandlung. Das ist ein signifikanter Vorteil, da die Mehrzahl der Patienten, welche dem Harnstoff-Atemtest unterzogen werden, chronisch mit starken Säuresekretion inhibierenden Medikamenten behandelt werden. Das reduziert das Auftreten von falsch negativen Ergebnissen beträchtlich.
3. Weil isotopenmarkierter Harnstoff und eine schwache Säure in Kapsel-, Tabletten- oder einer anderen Feststoff-Form über einen relativ langen Zeitraum stabil sind, werden die Probleme, welche durch die begrenzte chemische Stabilität von Harnstoff in wässriger Lösung verursacht werden, vermieden.
Dies bietet beträchtliche praktische Vorteile hinsichtlich des Vertriebs und der Anwendung des Harnstoff-Atemtests.
4. Die Verwendung einer benutzungsfertigen Feststoff-Zusammensetzung (z. B. eine Tablette) bietet auch Vorteile hinsichtlich der Dosierungsgenauigkeit und Zeitersparnis, verglichen mit der Zubereitung der etablierten wasserbasierten Testflüssigkeit.
Um diese beträchtlichen Vorteile zu erreichen, ist es notwendig, die Feststoff-Zusammensetzung so herzustellen, dass sie Schutz für ihren Inhalt vor dem Einfluss von Urease in der Rachen- und Mundhöhle bietet und auch so, dass sie rasch und vollständig im Magen zerfällt.
Technische Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine im wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung bereitgestellt, welche hauptsächlich entweder ¹¹C, ¹³C oder ¹⁴C markierten Harnstoff und eine Säure, beispielsweise Ascorbinsäure, Zitronensäure, Weinsäure oder Glutaminsäure in einer Feststoff-Zubereitung enthält, welche für die orale Verabreichung an den Menschen bestimmt ist. Es wird jedoch angemerkt, dass die Erfindung sich nicht ausschließlich auf Harnstoff beschränkt und dass die vorliegende Erfindung ebenfalls andere Substanzen oder Substrate umfasst, welche durch die Aktivität von Helicobacter pylori beeinflusst werden und einfach analysiert werden können.
Die Zusammensetzung soll ausreichend viel Säure enthalten, um einen ausreichend niedrigen pH-Wert im Magen bei Einnahme zu erzeugen. In dieser Hinsicht ist ein geeigneter pH-Wert unterhalb von pH = 4. Die Menge an benötigter spezifischer Säure, um einen gewünschten pH-Wert im Magen eines Patienten zu erhalten, kann durch den Fachmann auf der Basis einfacher Routineversuche ohne Schwierigkeiten festgestellt werden. Die pharmazeutische Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist so zusammengesetzt, dass isotopenmarkierten Harnstoff im wesentlichen sofort freigesetzt wird, wenn die Zusam mensetzung den Magen erreicht. Eine bevorzugte Form der Zusammensetzung weist ¹³C-Harnstoff und wasserfreie Zitronensäure auf. Die Zusammensetzung kann entweder eine konventionelle Tablette, optional mit einer schnell löslichen Beschichtung versehen, sein, oder sie kann alternativ die Form einer Kapselzubereitung haben. Im letzteren Fall sind sog. harte Gelatinekapseln (operculate capsules) bevorzugt, obwohl auch weiche Gelatinekapseln verwendet werden können. Die einzige Voraussetzung ist, dass die chemische Stabilität ausreichend hoch ist und dass die aktive Substanz der Zusammensetzung schnell freigesetzt und gelöst werden kann. Die chemische Stabilität wird normalerweise verbessert, wenn aktive Substanzen und Hilfssubstanzen in Feststoff-Form vorhanden sind. Die chemische Stabilität wird normalerweise ausreichend sein, wenn eine Öllösung in Verbindung mit einer weichen Gelatinekapsel verwendet wird.
Andere Feststoff-Zusammensetzungen können auch verwendet werden. Ohne die Liste dieser Zusammensetzungen in dieser Hinsicht zu begrenzen, kann erwähnt werden, dass solche Zusammensetzungen Feststoff-Lösungen, Feststoff-Dispersionen und sog. Pellet-Zubereitungen umfassen können. Mit Pellet-Zubereitung sind größere oder kleinere Körner gemeint, welche durch Granulierung oder durch Extrusion/Spheronisation hergestell werden. Die aktive Substanz kann dann in diese Pellets inkorporiert oder an ihren Oberflächen angebracht werden. Die aktiven Pellets können dann zu einer schnell löslichen Tablettenform komprimiert werden oder in harte Gelatinekapseln gefüllt werden.
Tabletten, welche die bevorzugte Form sind, können mit der Hilfe von Hilfssubstanzen und Verfahrensschritten hergestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Um also eine maximal rasche Freisetzung und Auflösung zu erreichen, werden bevorzugt im wesentlichen wasserlösliche Komponenten und Hilfsstoffe verwendet, welche das Auflösen der Tablette beschleunigen. die verwendeten Hilfsstoffe können pharmazeutische Zerfalls- oder Auflösungsmittel (bursting or disintegrating agents) der Sorte sein, die dem Fachmann bekannt ist. Besonders geeignete Stoffe sind in dieser Hinsicht jene, welche in Wasser durch Hydration beträchtlich anschwellen, auf ein Volumen, das dem 10- bis 20-fachen ihres Trockenvolumens entspricht. Beispiele solcher Stoffe schließen Cellulose- und Stärkederivate in Form von kreuzvernetzten Polymeren ein, welche in Wasser unlöslich sind, aber darin beträchtlich anschwellen. Derivate von Polyvinylpyrrolidon sind ein weiteres Beispiel solcher Stoffe. Ein modifizierter Cellulose-Gum (Carboxymethylcellulose) mit hoher Wasserschwellfähigkeit, welcher unter dem Handelsnamen Ac-Di-Sol^® durch die FMC Corporation, USA, vertrieben wird, ist ein spezifisches Beispiel eines pharmazeutischen Auflösungsmittels. Andere Typen pharmazeutischer Auflösungsmittel können auch verwendet werden, und der Fachmann wird keine Schwierigkeiten haben, ein geeignetes Mittel zu wählen.
Im Fall der besonders bevorzugten Form hat die aktive Harnstoffsubstanz eine sehr feine Partikelqualität. In dieser Form ist die Partikelgröße vorzugsweise kleiner als 200 μm und besonders bevorzugt kleiner als 20 μm. Dies schließt jedoch nicht die Verwendung von Partikel-aktiven Substanzen mit größerer Partikelgröße aus, wenn der Rest der Formulierung das zulässt. Solche Betrachtungen sind dem Fachmann bekannt.
Beispiel
Tabletten wurden gemäß dem Folgenden zum Zweck hergestellt, die Erfindung zu testen und sie mit konventionellen Techniken (wässrige Lösung) zu vergleichen:
Die Inhaltsstoffe der folgenden Zusammensetzung wurden in einem konventionellen Doppelkegel-Drehmixer gemischt. Dann wurden Tabletten in einer sog. Exzenterpresse-Maschine mit Stempeln mit 12 mm Konkav-Oberfläche kompaktiert. Zusammensetzung einer Tablette

1. Harnstoff, ¹³C 50 mg

2. wasserfreie Zitronensäure 63 mg

3. Avicel^® pH 101 60 mg

4. Ac-Di-Sol^® 24 mg

5. Magnesiumstearat 3 mg
Avicel^® pH 101 ist der Handelsname einer durch die FMC Corporation, USA vertriebener mikrokristallinen Cellulose.
Ac-Di-Sol^® ist der Markenname eines modifizierten Cellulose-Gums mit hoher Schwellfähigkeit in Wasser von der FMC Corporation, USA. In diesem Fall fungiert es als pharmazeutisches Zerfalls- bzw. Auflösungsmittel für eine rasche Auflösung der Tablette.
In bei Patienten durchgeführten Tests wurden entweder zwei Tabletten (entspricht 100 mg Harnstoff), 2,5 ml wässrige Lösung, welche ebenfalls 100 mg Harnstoff enthielt, durch die entsprechenden Patienten eingenommen.
Bei einem Vergleich zwischen gemäß einer konventionellen Technik (wässrige Lösung) verabreichtem isotopenmarkierten Harnstoff und einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung wurde isotopenmarkiertes Kohlendioxid in der Ausatmungsluft von acht Patienten, welche das Bakterium nicht im Magen hatten, 10 min nach der Verabreichung der wässrigen Lösung beobachtet.
Wenn isotopenmarkierter Harnstoff in Form der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingenommen wurde, wurde kein isotopenmarkiertes Kohlendioxid in der Ausatmungsluft dieser Patienten beobachtet.
Als ein Vergleich zwischen isotopenmarkiertem Harnstoff in wässriger Lösung und in Feststoff-Zusammensetzung gemäß der Erfindung bei zehn Patienten gemacht wurde von denen bekannt war, dass sie Magenbakterien haben, wurden beträchtlich erhöhte Mengen von isotopenmarkiertem Kohlendioxid in der Ausatmungsluft 10 min nach Einnahme der Tablette beobachtet. Wenn der isotopenmarkierte Harnstoff in wässriger Lösung eingenommen wurde, war es notwendig, weitere 10 min zu warten, bevor eindeutig gesagt werden konnte, dass die gemessenen Mengen von isotopenmarkiertem Kohlendioxid von der Urease im Magen stammten.
Die genannten zehn Patienten wurden eine Woche mit Säureunterdrückungsmedikamenten behandelt. Konventionelle Harnstoff-Atemtests, welche isotopenmarkierten Harnstoff in wässriger Lösung verwenden, zeigten in allen Fällen negative Ergebnisse.
Bei Verwendung von isotopenmarkiertem Harnstoff als Feststoff-Zusammensetzung mit einem Säurezusatz gemäß der Erfindung wurde die Ureaseaktivität im Magen sämtlicher zehn Patienten festgestellt.
Tabelle 1: Eine Zusammenstellung der erhaltenen Ergebnisse bei Diagnose von Helicobacter pylori mit Hilfe von isotopenmarkiertem Harnstoff in wässriger Lösung und in einer Feststoff-Zusammensetzung, welche gemäß der Erfindung hergestellt wurde

Claims

Verwendung von isotopenmarkiertem Harnstoff zur Herstellung einer Zusammensetzung für den Nachweis des Vorhandenseins von Ureaseaktivität im Magen in Verbindung mit einer Helicobacter pylori Infektion, wobei die Zusammensetzung als im Wesentlichen wasserfreie Feststoff-Zusammensetzung formuliert ist und der isotopenmarkierte Harnstoff von der Aktivität von Helicobacter pylori beeinflusst wird zur Bildung eines nachweisbaren Reaktionsprodukts, welches ausgeatmete Luft begleitet und in dieser analysiert wird.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung ferner eine wasserlösliche Feststoff-Säure aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der isotopenmarkierte Harnstoff mit ¹¹C, ¹³C und/oder ¹⁴C markiert ist.
Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Säure eine oder mehrere der Säuren Ascorbinsäure, Weinsäure, Zitronensäure und Glutaminsäure ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Säure in der Zusammensetzung in einer Menge vorhanden ist, welche einen pH-Wert von kleiner als 4 im Magen erzeugt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Zusammensetzung zur raschen Auflösung im Magen nach Verabreichung formuliert ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die isotopenmarkierte Harnsäure eine Partikelgröße von im Wesentlichen unter 200 μm, bevorzugt unter 20 μm, hat.