DE69627379T2

DE69627379T2 - Igf-i and -ii zur behandlung von krankheiten im zentralnervensystem

Info

Publication number: DE69627379T2
Application number: DE69627379T
Authority: DE
Inventors: Douglas N. Ishii
Original assignee: AUROGEN Inc
Current assignee: AUROGEN Inc
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: EP0874641B1; CA2240327C; WO1997021449A1; ES2196194T3; CA2240327A1; DE69627379D1; EP0874641A1; ATE236652T1; JP2000514038A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verwendung von Insulin-Like Growth Factor I (IGF-I) oder Insulin Like Growth Factor II (IGF-II)- zum Bewirken von Änderungen im Zentralnervensystem. Noch genauer ist die Erfindung auf die Herstellung eines Medikaments zur Behandlung von Störungen oder Krankheiten des Gehirns oder des Rückenmarks mittels parenteraler Verabreichung von IGF-F oder IGF-II berichtet.
Viele Menschen leiden unter Störungen und Krankheiten der Gehirns wie der Alzheimerkrankheit, der Parkinsonkrankheit, mit erworbenem Immundefekt-Syndrom {AIDS) assoziierte Demenz, Pick's Krankheit, Huntington's Krankheit, Gedächtnisverlust auf Grund des Alterns, Störungen des Intellekts und Verhaltens, neurologische Effekte des Alterns usw. Die Behandlung einer Störung oder Krankheit des Gehirns ist im Allgemeinen auf Grund der Blut-Hirn-Schranke, die ein zusätzliches Hindernis bei der Zufuhr von pharmazeutischen Wirkstoffen zum Gehirn darstellt, komplizierter als die Behandlung des peripheren Nervensystems.
Die die Gehirngefäße auskleidenden Endothelzellen trennen das Gehirn von dem Blut. Diese "Blut-Hirn-Schranke" wurde in Friedemann (1942); Rowland et al. (1991) und Schlosshauer (1933) besprochen. Die Blut-Hirn-Schranke schützt das Gehirn z. B. vor Änderungen der zirkulierenden Spiegel der Ionen, Neurotransmitter und wachstumsverändernden Faktoren. Wenn zum Beispiel hohe Konzentrationen gewisser Neurotransmitter aus dem Blut in das Hirn eintreten würden, würden die Gehirnneuronen in unangemessener Weise aktiviert werden und Übererregung könnte eine Störung oder Schädigung des Gehirns Bewirken. Die Gehirnkapillarer, die die Blut-Hirn-Schranke bilden, werden von Endothelzellen ausgekleidet, die von engen Verknüpfungen (engl. tight junctions) zusammenzementiert werden, welche wenige transendotheliale Kanäle haben und nur spärliche Pinozytose erlauben. Im Gegensatz dazu sind die Kapillaren der peripheren Gewebe mit Endothelzellen ausgekleidet, die locker mit Poren von 30–80 Angstrom Durchmesser an ihren Verbindungen miteinander verklebt sind und die viel mehr transendotheliale Kanäle haben und reichliche Pinozytose erlauben. Die engen Verknüpfungen zwischen den Endothelzellen der Blut-Hirn-Schranke begrenzer die Art der Moleküle, die wirksam über die Blut-Hirn-Schranke passieren können, um in das Hirn einzudringen. Diese Moleküle schließen essenzielle Moleküle, wie Glukose und Aminosäuren ein, die für den Gehirnmetabolismus benötigt werden und für die es ein spezifisches Transportsystem gibt. Zusätzlich können kleine lipophile Moleküle in der Lipoiden Umgebung der Epithelzellplasmamembran gelöst werden und passiv in das Gehirn diffundieren. Im Gegensatz dazu sind polare, ionisierte und große Moleküle, einschließlich Proteine, typischerweise durch die Blut-Hirn-Schranke von dem Gehirn ausgeschlossen.
In ähnlicher Weise ist das Rückenmark durch eine Blut-Rückenmark-Schranke geschützt. Z. B. haben die Rückenmarksinterneuronen ihre Zellköper und Neuritenfortsätze vollständig innerhalb der Blut-Rückenmark-Schranke. Wie für das Gehirn besteht ein Bedürfnis nach einem Verfahren um Änderungen in dem reifen Rückenmark zu bewirken oder es zu behandeln.
Verschiedene Prozeduren wurden bedacht bei dem Bemühen, die Blut-Hirn-Schranke zu umgehen und Änderungen in dem Gehirn zu bewirken. In einem Ansatz wird z. B. ein kleines Loch durch den Schädel gebohrt, durch das neurotrophe Wachstumsfaktoren zu den Ventrikeln des Gehirns über einen Katheter appliziert werden können oder durch welches Injektionen oder Implantate durchgeführt werden können. Implantierter Gelschaum, Gewebe oder Zellen können eingesetzt werden um solche Wachstumsfaktoren in dem Gehirn freizusetzen. Allerdings sind solche invasiven Prozeduren verständlicherweise schwierig, riskant und erfordern teure chirurgische Prozeduren. Alternativ könnte es möglich sein, neurotrophe Proteine in Lipidwesikeln zu verkapseln und solche Vesikel zur Verstärkung der Lieferung von Faktoren über die Blut-Hirn-Schranke hinweg zu verwenden.
In einem anderen Ansatz offenbart Pardridge in US-Patent Nr. 4,801,575 chimäre Peptide, in denen ein hydrophiles Neuropeptid zur Abgabe des Neuropeptids an das Gehirn über eine kovalente Bindung an ein transportierbares Peptid gebunden wird. Pardridge offenbart solche chimären Peptide, bei denen das transportierbare Peptid Insulin, Transferin, Insulin-Like Growth Factor I (IGF-I), Insulin-Like Growth Factor II (IGF-II), basisches Albumin oder Prolaktin ist und bei denen das neurapharmazeutische Mittel Somatostatin, Thyrotropin Releasing Hormone, Vasopressin, Alpha Interferon oder Endorphin ist. Allerdings setzt Pardridge IGF-I oder IGF-II nicht als ein Mittel ein, das selbst für die Behandlung einer Gehirnstörung oder Gehirnkrankheit wirksam ist.
In Bezug auf das Rückenmark haben vorherige Studien gezeigt, dass IGF-I und IGF-II in kultivierten embryonalen Ratten-Rückenmarksneuronen das Auswachsen von Neuriten verstärken können (Ishii et al. (1989)). Allerdings wurde die Verwendung von IGF-F und IGF-II zur Behandlung von Neuronen innerhalb des reifen Rückenmarks, das z. B. eine Blut-Rückenmark-Schranke entwickelt hat, insbesondere bei der Behandlung von Störungen und Krankheiten des reifen Rückenmarks. nicht untersucht.
IGF-I und IGF-II haben eine Größe von ungefähr M, 7500–7700. Die neurotrophen Eigenschaften der IGFs werden in Ishii und Recio-Pinto (1987) diskutiert. IGF-Rezeptoren werden in Gehirngewebe (Sara et al. (1982); Goodyear et al. (1984)) gefunden und sind auf Neuronen und Neurogliazellen vorhanden. Es wurde gezeigt, dass. IGFs das Absterben von kultivierten embryonalen sensorischen und sympathischen Neuronen des Huhns verhindern und Auswachsen von Neuriten fördern (Recio-Pinot et al. (1986)).
Forscher haben berichtet, dass ¹²⁵I-markierte IGF-I und IGF-II die Blut-Hirn-Schranke überqueren und sich selektiv in spezifischen hypothalamischen und anteriorthalamischen Nuklei akkumulieren (Reinhardt und Bondy (1994)). Allerdings haben diese Forscher anerkannt, dass die physiologischen Konsequenzen der angeblichen Fähigkeit der FGFs die Blut-Hirn-Schranke zu überqueren weiter studiert werden müssen.
WO 93/08828 bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung oder Prävention von neuronaler Schädigung im Zentralnervensystem umfassend die parenterale Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge einer pharmazeutischen Zusammensetzung umfassend einen neurotrophen Faktor ausgewählt aus IGF-I und IGF-II und ein pharmazeutisch annehmbarer Träger, außerhalb der Blut-Hirn-Schranke oder Blut-Rückenmark-Schranke in einem Säugetier, das einer solchen Verabreichung bedarf.
Die Wirkung von parenteral verabreichtem IGF-I oder IGF-II auf das Zentralnervensystem zur Behandlung von Gehirn- und Rückenmarksstörungen und Krankheiten wie beansprucht wurde noch nicht bestimmt. Darüber hinaus sind solche Bestimmungen nicht vorhersagbar angesichts der Tatsache dass die Blut-Hirn-Schranke und die Blut-Rückenmark-Schranke Hindernisse bei der Arzneimittelverabreichung darstellen, insbesondere für große Proteinmoleküle wie IGF-I oder IGF-II.
Es besteht daher in der Biotechnologie und in dem biopharmazeutischen Industrien ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Bewirken und Verändern des Zentralnervensystems durch Verabreichung von großen Proteinmolekülen über die Blut-Hirn-Schranke und Blut-Rückenmark-Schranke hinweg, insbesondere bei denen die Verfahren zur Behandlung die Verabreichung von IGF-I oder IGF-II involvieren.
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines IGF-I oder eines IGF-II zur Herstellung eines Medikamentes zur Behandlung oder Prävention eines neuralen Schadens im Zentralnervensystem, wie beansprucht.
Diese Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von IGFs zur Milderung des Schadens oder zur Behandlung von Gehirn- und Rückenmarksstörungen oder Krankheiten mittels der Verwendung von parenteraler Verabreichung von IGF-I und/oder IGF-II in einer pharmazeutischen Zusammensetzung, wie in den Ansprüchen definiert.
Für die Zwecke dieser Erfindung sind unten eine Reihe von Begriffen definiert.
"IGF-I" bezieht sich auf den Insulin-Like Growth Factor I und ist auch als IGFI, IGF1, IGF-1 oder als Somatomedin C bekannt. Für den Zweck der Erfindung umfasst IGF-I auch Homologe von IGF-I aus verschiedenen Tierspezies; unabhängig davon, ob sie aus Geweben extrahiert wurden oder von Produkten rekombinanter genetischer Expressionsvektoren abstammen und IGF-Moleküle mit wesentlicher Sequenzhornologie zu humanem oder tierischem IGF-I, die an Typ I IGF-Rezeptoren binden. Für den Zweck der Erfindung schließt IGF-I allerdings nicht Fusionsproteine von IGF-I und einem Nicht-IGF-Peptid ein, bei denen IGF als ein transportierbares Peptid und nicht als ein pharmazeutisches Mittel zur Behandlung einer Störung oder Krankheit fungiert.
"IGF-II" bezieht sich auf den Insulin-Like Growth Factor II und ist auch als IGFII, IGF2 oder IGF-2 bekannt. Die Erfindung schließt auch Homologe von IGF-II aus verschiedenen Tierspezies ein, unabhängig davon ob aus Geweben extrahiert oder abstammend aus Produkten von rekombinanten Genexpressionsvektoren und ferner IGF-Moleküle mit wesentlicher Sequenzhomologie zu humanem oder tierischem IGF-II, und die an Typ I öder Typ II-IGF-Rezeptoren binden. Für die Zwecke der Erfindung umfasst IGF-II allerdings nicht Fusionsproteine von IGF-II und ein Nicht-IGF-Protein, bei denen IGF-II als ein transportierbares Peptid und nicht als ein pharmazeutisches Mittel zur Behandlung einer Störung oder Krankheit fungiert.
"Gehirn" ist definiert als das reife (postnatales) Gehirn innerhalb der Blut-Hirn-Schranke. Für die Zwecke dieser Erfindung schließt das Gehirn nicht-zirkumventrikuläre Organe wie die Hirranhangsdrüse ein.
"Rückenmark" ist definiert als das reife (postnatale) Rückenmark innerhalb der Blut-Rückenmark-Schranke. Für die Zwecke dieser Erfindung schließt das Rückenmark nicht Neuronen wie Motorneuronen ein, deren Axone in peripheren Nerven außerhalb der Blut-Rückenmark-Schranke liegen.
1 ist eine graphische Wiedergabe von Ergebnissen parenteraler Verabreichung von IGF-I an diabetische und nicht-diabetische adelte Ratten. Der Graph zeigt, dass die Verabreichung von IGF-I die Beeinträchtigung von IGF-II Genexpression im Gehirn adulter diabetischer Ratten effektiv verhindert.
2A ist eine graphische Darstellung des Beinrückzugreflexes (untere Spur) und des Muskel EMGs (obere Spur) in der Kontrollratte, die einer Operation unterzogen wurde aber ohne Schädigung der Locus Ceruleus Zellen.
2B ist eine graphische Darstellung des Beinrückzugreflexes (untere Spur) und des Muskel EMGs (obere Spur) in der läsionierten Ratte, die einer Operation unterzogen wurde, mit geschädigten Locus Ceruleus Zellen und mit subkutan implantierter. miniosmotischen Pumpen die Vehikel freisetzen (keine Wirkstoff Lieferung).
2C ist eine graphische Darstellung des Beinrückzugreflexes (untere Spur) und des Muskel EMGs (obere Spur) in der läsionierten Ratte, die einer Operation unterzogen wurde; mit geschädigten Locus Ceruleus Zellen und mit einer subkutan implantierten miniosmotischen Pumpe, die 4,8 μg/Tag rekombinantes humanes IGF-II gelöst in einem Vehikel freisetzt.
Prozeduren zur Reinigung und zum Erhalten physiologisch aktivem IGF-I und IGF-II sind im Stand der Technik bekannt (Zumstein und Humbel (1985); Svoboda und Van Wyk (1985)). IGF-I und IGF-II sind als humane rekombinante Faktoren kommerziell erhältlich und werden von Upstate Biotechnology, Inc., Lake Placid, New York; GroPep Ltd., Adelaide, Australien; Austral Biologicals, San Ramon, Calif.; und anderen verkauft. Die erfindungsgemäß einzusetzenden pharmazeutischen Zusammensetzungen schließen eine wirksame Menge von IGF-I oder IGF-II ein. IGF-I oder IGF-II ist in der pharmazeutischen Zusammensetzung in einer Menge vorhanden, die ausreicht, eine therapeutische Wirkung auf den zu behandelnden Zustand zu haben. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist IGF-I oder IGF-II in einer Menge von 0,1% bis 100% der pharmazeutischen Zusammensetzung vorhanden. Zum Beispiel kann IGF-I oder IGF-II in einer Menge von 0,1 μg/kg/Tag bis zu 4 μmg/kg/Tag verabreicht werden. Als ein weiteres Beispiel kann IGF-I oder IGF-II in einer Menge von 400 ng/kg(Stunde bis zu 160 μg/kg/Stunde verabreicht werden.
Wie sich der Fachmann bewusst sein wird, kann die Dosierung der pharmazeutischen Zusammemsetzungen nach Bedarf der besonderen Verabreichungsart, des Gewichts des Subjekts und der allgemeinen Bedingung und Störung oder Krankheit der Patienten der zu behandeln ist, unabhängig davon ob er Mensch oder Tier ist, angepasst werden. Angemessene Serum-Glukose-Überwachung sollte zur Verhindern von Hypoglykämie durchgeführt werden, insbesondere wenn das obere Ende des IGF-Dosierungsbereichs ausgewählt wird. Die Halbwertszeiten des Abbaus, Volumina der Verteilung, tägliche Produktionsraten und Serumkonzentrationen sind etablierte pharmakokinetische Parameter für IGF-I und IGF-II in normalen Menschen (Guler et al. (1939); Zapf et al. (1981)).
Die erfindungsgemäß eingesetzten pharmazeutischen Zusammensetzungen können weiterhin einen anorganischen oder organischen, flüssigen oder festen pharmazeutisch annehmbaren Träger umfassen, der vorzugsweise zur parenteralen Verabreichung geeignet ist. Die Zusammensetzungen können ggf. Zusätze einschließlich Konservierungsmittel, Befeuchtungsmittel, Emulgatoren, Auflösungsmittel (engl: solubilizing agents), Stabilisierungsmittel, Puffer, Lösungsmittel und Salze zum Erhalt der Tonizität und des osmotischen Drucks enthalten. Die Zusammensetzungen können sterilisiert sein und als Feststoffe, Partikel oder Puder, Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen vorhanden sein.
Die Erfindung setzt parenterale Verabreichung ein. Beliebige Mittel der parenteralen IGF-Verabreichung können in dieser Erfindung eingesetzt werden, einschließlich intradermaler, subkutaner, intramuskulärer, intravenöser, intraarterieller oder intraperitonealer Verabreichung. Andere Mittel zur parenteralen IGF-Verabreichung könnten die Verwendung einer speziellen Infusion oder einer langsamen Freisetzungsvorrichtung (engl. slow release device), Freisetzung von IGFs aus implantierten Zellen oder Vorrichtungen, die Zeilen enthalten oder Gentherapie in Gewebe, die alle außerhalb der Blut-Hirn-Schranke oder Blut-Rückenmark-Schranke liegen umfassen, mit der Absicht eine Änderung in dem Zentralnervensystem zu bewirken, insbesondere zum Behandeln einer Gehirn- oder Rückenmarksstörung oder Krankheit.
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Verfahren der Erfindung herzustellen und zu verwenden. Es wurden Anstrengungen unternommen, die Genauigkeit in punkto der verwendeten Zahlen, die zur Charakterisierung der gemessenen Bedingungen verwendet werden, sicherzustellen, allerdings können einige experimentelle Fehler und Abweichungen vorhanden sein.
BEISPIEL I
Beispiel einer pharmazeutischen Zubereitung mit IGF-I oder IGF-II
Eine trockene Ampulle (1–60 ml) wird teilweise mit einer sterilen Lösung von FGF-I oder IGF-II und ggf. pharmazeutischen Zusätzen oder Trägern gefüllt und lyophilisiert. Die parenterale Lösung wird hergestellt durch Zusetzen eines geeigneten Volumen sterilen Wassers, Saline oder 0,001–0,1 M Essigsäure. Ein pharmazeutisches Paket kann eine gewünschte Anzahl Ampullen für einen Ablauf der Behandlung enthalten, ggf. zusammen mit Anweisungen zur Benutzung.
BEISPIEL II
Parenterale Verabreichung von IGF-I, das eine Wirkung auf beeinträchtigte IGF-II-Genexpression in metabolisch gestörtem Gehirn hat
Gewisse Bedingungen können signifikante Schädigungen des Gehirns mit einem potentiellen Zusammenbrechen der Blut-Hirn-Schränke umfassen, z. B. schwere Gehirnerschütterung, große Penetrationswunden oder Infektionen, die Entzündung der Meningen verursachen. Die parenterale Verabreichung von IGFs unter solchen Bedingungen würde nicht abschließend erkennen lassen, ob IGFs im Allgemeinen die Blut-Hirn-Schranke in wirksamen Mengen überqueren können und diese Bedingungen wurden daher in diesen Beispielen vermieden.
Dieses Beispiel bezieht die metabolische Störung Diabetes mit ein, unter Verwendung der wohl studierten diabetischen Ratte als ein Modellsystem. Die Blut-Hirn-Schranke ist in Ratten, bei denen Diabetes mit Streptozotocin induziert wurde für gewisse kleine Ionen wie Natrium und Kalium permeabler aber nicht für andere kleine Ionen und Moleküle wie Chlor, Kalzium und Saccharose (Knudsen et al. (1986); Jacobsen et al. (1987)). Es wird erwartet, dass wenn die Permeabilität für Chlor, Kalzium oder Saccharose in Subjekten mit Diabetes nicht erhöht ist, die Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke für große Proteinmoleküle wie IGFs reduziert sein wird.
Erwachsene Ratten (12-14 Wochen alt, ungefähr 300 g Körpergewicht) wurden mit Streptozotocin zur Induktion Insulin-defizienter Diabetes behandelt. Eine Woche später wurde den Raten subkutan in die Mitte des Rückens miniosmotische Pumpen implantiert, die entweder rekombinantes humanes IGF-I (4,8 μg/Tag) oder Vehikel freisetzten. Nach zwei Wochen kontinuierlicher parenteraler Verabreichung von IGF-F wurden von den Rattengehirnen die Meningen abgezogen und die Gehirne wurden auf IGF-II mRNA-Gehalt getestet. Zur Extraktion von RNA aus Gehirn und zum Laufen lassen von Northern und Slot Blots wurden biochemische Standartmethoden verwendet. Eine Ratten cDNA, die die gesamte kodierende Region von Ratten IGF-II enthielt, wurde zur Herstellung einer einzelsträngigen antisense ³ ²P-markierten Hybridisierungsprobe verwendet, die vorher gut charakterisiert worden war. Die Probe kreuzhybridisierte nicht mit IGF-I mRNA. Zur Messung des IGF-II mRNA-Gehalts in relativen densitometrischen (rel. Einheiten) pro mg Gehirngewebenassgewicht wurden Autoradiogramme verwendet. Die Werte sind Durchschnittswerte ± SEM (N = 4 Ratten pro Gruppe). Die experimentellen Verfahren sind anderswo noch vollständiger beschrieben (Soares et al. (1985); Ishii et al. (1994)).
Wie in 1 gezeigt, war der IGF-II mRNA-Gehalt pro mg Gewebenassgewicht in Gehirnen diabetischer Ratten verglichen mit nicht-diabetischen Ratten signifikant reduziert. Dies definiert eine biochemische Abnormalität in diabetischen Gehirnen. IGF-II mRNA wird in verschiedenen Gehirnregionen einschließlich Hippocampus, Thalamus, Schicht 5 des cerebralen Cortex, und Choroidplexus hergestellt (Hypes et al. (1988); Lee et al. (1992)). Neurogliazellen produzieren IGF-II mRNAs (Rotwein et al. (1988)). Der Erfinder hat ferner IGF-II mRNA in Gehirnregionen wie Hippocampus, Striatum, Mittelhirn, Kleinhirn und Pons gefunden.
Wie ferner in 1 gezeigt, war die eingeschränkte IGF-II Genexpression in diabetischen Gehirnen durch parenterales IGF-I abgeschwächt. Diese Daten zeigen, dass die parenterale Verabreichung von IGF-I eine Änderung im Gehirn bewirkt und dass sie eine Gehirnstörung, die aus einer Krankheit resultiert, in diesem Fall Diabetes, korrigieren kann.
Diese Korrektur einer Gehirnstörung geht nicht auf eine signifikante Reduktion der Hyperglykämie bei Diabetes zurück, da die gleiche geringe Dosis von IGF-I keine Wirkung auf sowohl Hyperglykämie hatte, wenngleich sie die gestörte sensorische Nervenregeneration in diabetischen reifen Ratten erhielt (Ishii and Lupien (1995)). Andere Studien fanden, dass die gleichen Dosen von IGF-I oder IGF-II weder eine signifikante Wirkung auf Hyperglykämie noch auf Gewichtsverlust in diabetischen adulten Ratten hatten; während Hyperalgesie (Schmerz) verhindert wurde (Zhuang et al. (1994)). Bei vielfach höheren IGF-Dosierungen kann Hyperglykämie oder Gewichtsverlust vermindert werden, aber dies ist nicht erforderlich damit IGFs auf das Nervensystem wirken.
BEISPIEL III
Parenterale Verabreichung von IGF-II das eine Wirkung auf beeinträchtigtes Verhalten hat, das von einer Gehirnläsion resultiert
In diesem Modelsystem erzeugte eine chemische Läsion Absterben von Locus ceruleus Zellen in adulten Rattengehirnen. Locus ceruleus Zellen projizieren normalerweise ihre noradrenergen Axone herab in das Rückenmark um auf Interneuronen Synapsen zu bilden, die ihrerseits die Aktivität von Motorneironen modifizieren, die den Hinterbeinrückzugreflex steuern. Dieses Beispiel testet die Kapazität von parenteral verabreichtem rekombinanten humanem IGF-II diesen Rückzugreflex zu erhalten. Solche Erhaltung würde nur erzielt werden, wenn das verabreichte IGF-II auf das Gehirn wirken wurde, um die noradrenergen Axone zu erhalten.
In dem in 2 gezeigten Experiment wurde eine 6-Hydroxydopamin (6OHDA) (4 μl einer Lösung bestehend aus 12,5 mg 6OHDA pro ml und 0,2 mg/ml Ascorbinsäure in isotonischer Saline) über 30 Gauge-Nadeln in die Cisterna magna von adulten (12 Wochen alten) Sprague-Dawley Ratten injiziert, um die noradrenergen Locus ceruleus Zellen in der Pons des Gehirns zur zerstören. Eine solche Behandlung führte zum Verschwinden der Axone dieser noradrenergen Zellen, die normalerweise herab in das Rückenmark absteigen um auf Interneuronen Synapsen zu bilden, die ihrerseits die Aktivität von Motorneuronen modulieren, die den Beinrückzugreflex steuern. Dieser Reflex wurde durch Verabreichung von 6,25 mg L-DOPA gefolgt von elektrischer Stimulierung, die die Freisetzung von Noradrenalin in den absteigenden noradrenergen Fasern des Rückenmarks bewirkt was zu einer großen Amplitude und fangen Latenz des Hinterbeinrückzugreflex führt, dessen Stärke mit einem Kraft-Federweg Transduzierer gemessen wurde. Das EMG des Muskels wurde auch aufgezeichnet. Zusätzliche experimentelle Details sind erhältlich aus Barnes et al. (1989) und Pulford et al. (1994).
2A zeigt eine Kontrollratte, die einer Operation unterzogen wurde und mit einem Lösungsmittel, das kein 6OHDA enthielt, injiziert wurde. Unter dieser Bedingung würden die Locus ceruleus Zellen nicht verletzt werden. Die unteren Spuren zeigen die intakte große Amplitude und Land Latenz der Hinterbeinrückzugreflexkraft. Fl–F4 sind die Kraft-Zeit Spuren, die aus elektrischen Stimulationen steigender Intensität von 1,0–7,5 mA in 2,5 mA Schritten resultierten. Die oberen Spuren zeigen dass damit assoziierte hochaktive EMG.
2B zeigt mit 6OHDA läsionierte Ratten, denen subkutan miniosmotische Pumpen implantiert wurden, die nur Vehikel freisetzen. Die unteren Spuren zeigen den Verlust der Dauer und Amplitude der Hinterbeinreflexkraft an. Die oberen Spuren zeigen den Verlust der EMG-Aktivität an.
2C zeigt Ratten, die mit 6OHDA läsioniert wurden und denen subkutan miniosmotische Pumpen, die 4,8 μg/Tag rekombinantes humanes IGF-II freisetzen, implantiert wurden. Diese Behandlung erhielt sowohl den Hinterbeinreflex als auch die EMG Aktivität.
Es ist durch andere wohl bekannt, dass die Behandlung mit 6OHDA zu einem Verlust an noradrenergen Gehirnzellen führt. Dies wurde belegt durch den assoziierten Verlust des Hinterbeinrückzugreflexes, der zwei Wochen später in adulten Ratten (2A vs. 2B ) gemessen wurde. Ein typisches Beispiel ist in 2B zeigt. Die unteren Spuren zeigen die Antwort auf den L-DOPA Test bei dem die große Amplitude und Lang-Latenz des Rückzugreflexes der in unläsionierten Kontrolltieren vorhanden ist in den läsionierten Ratten fast vollständig verloren wurde. Die oberen Spuren zeigen den Verlust der EMG Aktivität. Diesen Tieren wurden subkutan osmotische Minipumpen implantiert, die nur Vehikel freisetzten. In einer Gruppe von 6 so behandelten Ratten betrug die durchschnittlich erzeugte Höhepunktkraft in dem Hinterbeinrückzugstest 15,6 ± 3,8 Gramm (Durchschnitt, Standardabweichung (SD)).
Im Gegensatz dazu blieb der Hinterbeinrückzugreflex in 6 OHDA läsionierten Tieren, denen subkutan Pumpen implantiert wurden, die kontinuierlich für 2 Wochen IGF-II (4,8 μg/Ratte/Tag) freisetzten erhalten. Ein typisches Beispiel ist in 2C gezeigt. Die unteren Spuren zeigen die Beibehaltung der für unläsionierte Ratten typischen großen Amplitude und Lang Latenz des Rückzugreflexes. Die oberen Spuren zeigen die Beibehaltung der EMG Aktivität. In einer Gruppe von 7 so behandelten Ratten betrug die durchschnittliche Höhepunktkraft 296 ± 38 Gramm (Durchschnitt, Standardabweichung). Die TGF-II Behandlung bewirkte daher verglichen mit der Vehikelbehandlung eine signifikante (p < 0,025) Erhaltung des Reflexes. Die parenterale Verabreichung von IGF schwächte daher die Schädigung ab, höchstwahrscheinlich der noradrenergen Locus ceruleus Nervenzellen in dem Gehirn.
Der Reflex wird durch Noradrenalin vermittelt, da die Antwort auf den L-DOPA Test mittels des α-adrenergen Blockierungsmittels Phentolamin blockiert werden konnte. Die in dem Gehirn Läsionen produzierende Prozedur beeinflusst die Rückenmarksmotorneuronen nicht direkt, da direkte elektrische Stimulation der Motorneuronen Axone in läsionierten Tieren eine wirksame Kontraktion des Hinterbeins bewirken kann.
In den obigen Experimenten gab es im Verlauf der Behandlungen keine Anzeichen von Toxizität auf Grund der IGF Verabreichung.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen hier die neue und unerwartete Beobachtung, dass parenteral verabreichte IGF-I und IGF-II Änderungen in reifen Gehirnen von behandelten Ratten bewirken können. Parenterale Verabreichung kann nun als ein gangbarer Weg der Verabreichung für IGFs zur Behandlung von Gehirnstörungen und Krankheiten wie Alzheimerkrankheit, Parkinsonkrankheit, mit erworbener Immunschwäche Syndrom (AIDS) assoziierte Demenz, Pick's Krankheit, Huntington's Krankheit, Gedächtnisverlust auf Grund von Altern, Schlaganfall, Störungen des Intellekts und Verhaltens, neurologische Effekte des Alterns usw. angesehen werden.
Die Abnormalitäten im humanem diabetischem Gehirn sind allgemein bekannt (besprochen von Mooradian et al. (1966); McCall (1991)). Diese schließen Majordepressionen und kognitive Defizite wie Verlust des Gedächtnisses und der komplexen Fähigkeiten zum logischen Denken ein. Gehirnatrophie sowohl mit Degeneration von Neuronen als auch mit Verlust von Axonen und Neurotransmitterungleichtgewicht werden beobachtet. Sie werden sowohl in diabetischen Menschen (Reske-Nielsen et al. (1965); Olsson et al. (1968); Soininen et al. (1992)) als auch in diabetischen Ratten (Jacobsen et al. (1967); Trulson et al. (1966)) beobachtet. IGF-II ist das im Gehirn vorherrschende IGF und die Abnahme von IGF-II mRNA Gehalt in diabetischem Gehirn (1) deutet darauf hin, dass es zu der Pathogenese der Enzephalopathie beiträgt, da von IGFs angenommen wird, dass sie notwendig sind für das Überleben der Neuronen, das Neuritenauswachsen und das Aufrechterhalten. der Synapsen. Die parenterale Verabreichung von IGF-I verhinderte die Abnahme der IGF-II mRNA im Kontext der Diabetes, und es wird erwartet, dass solche parenterale Verabreichung zum Verhindern und Behandeln verschiedener biochemischer Störungen in dem erkrankten, gestörten oder verletzten Gehirn nützlich sein wird.
Es wird davon ausgegangen, dass die Abnahme zirkulierender IGF Aktivität in diabetischen Patienten zu Abnormalitäten im diabetischen Gehirn beiträgt. Insofern die Leber die primäre Quelle von zirkulierenden IGFs ist, können andere Zustände, die die Leberfunktion reduzieren, zu assoziierten Gehirnstörungen beitragen. Z. B. ist hepatische Enzephalopathie, chronische Leberkrankheit oder Leberausfall assoziiert mit verändertem Verhalten, beeinträchtigter Kognition, Konfusion und Koma. Letzteres trägt das Risiko des Todes oder dauerhafter neurologischer Behinderung mit sich. Daher kann die Erfindung weiterhin auf die Behandlung des Gehirns bei hepatischer Enzephalopathie angewandt werden.
Die Locus ceruleus Zellen sind unterhalb des Kleinhirns tief in der Pons in der zentralgrauen Region der rostralen Pontine lokalisiert. Ihre Axone haben Terminalien auf Interneuronen, die vollständig innerhalb des Rückenmarks lokalisiert sind. Da die Locus ceruleus noradrenergen Neuronen vollständig innerhalb des Zentralnervensystems lokalisiert sind, das vollständig von den Blut-Hirn- und Blut-Rückenmarks-Schranken umschlossen wird, ist es klar, dass die parenterale Verabreichung von IGF-II eine Änderung im Gehirn und/oder Rückenmark bewirkte (2). Die parenterale Verabreichung von IGF-II war in der Lage, die Folgen der Gehirnverletzung zu verhindern. Andere Studien zeigten, dass eine einzelne Behandlung mit 2 μg IGF-II gemischt mit GOHDA (das durch die Cisterna magna injiziert wurde) nicht den Hinterbeinrückzugreflex erhielt. Die kontinuierliche Verabreichung von IGF-II für zwei Wochen war daher wirksamer.
IGF-II könnte auch die sekundären Konsequenzen der akuten Verletzung verhindert haben. Zum Beispiel kann sich über mehrere Tage nach Verletzung des Gehirns sekundärer Tod von Neuronen einstellen. Da die kontinuierliche Verabreichung von IGF-II für zwei Wochen wirksam war, während die Einzelinjektionen in das Gehirn nicht wirksam waren, erscheint die kontinuierliche Verabreichung von IGF Prophylaxe Prävention gegen sekundäres Absterben von Neuronen oder funktionale Schädigung der Neuronen bereitzustellen. Die am meisten wahrscheinliche Erklärung ist, dass IGFs die Blut-Hirn-Schranke in wirksamem Mengen passieren. Es wird erwartet, dass die Erfindung geeignet ist für die Behandlung anderer Gehirn- und Rückenmarksstörungen und Krankheiten wie Parkinsonkrankheit und Alzheimerkrankheit. Bei Parkinsonkrankheit gibt es sowohl einen Verlust der dopaminergen Neuronen in dem Gehirn als auch der noradrenergen Neuronen in dem Locus ceruleus. Die Erfindung zeigt, dass. sich die parenterale Verabreichung von IGFs auf das Gehirnsystem, dass diese noradrenergen Neuronen involviert, auswirken kann und dass erwartet wird, dass solche Behandlungen mit IGFs für die Behandlung von Parkinsonkrankheit hilfreich ist. Die dopaminergen und noradrenergen Neuronen sind Beispiele von nah verwandten catecholaminergen Neuronen; und catecholaminerge Neuronen des Gehirns werden in der Alzheimerkrankheit verloren. Neurofibriläre Gewirre (engt. neurofibrillary tangles) werden bei Alzheimerkrankheit auch in dem Locus ceruleus beobachtet und solche Gewirre werden als pathogen angesehen. Es wird erwartet_; dass IGFs helfen, solche Locus ceruleus Zellen, catecholaminerge Neuronen und andere Gehirnzellen, die in dieser Krankheit geschwächt sind, zu unterstützen.
Die Wirkungen der IGFs sind nicht auf catecholaminerge und Locus ceruleus Gehirnzellen beschränkt und intracraniale IGF Verabreichung kann das Überleben einer großen Vielzahl von verschiedenen Gehirnzellen nach ischämischer Verletzung unterstützten. Es wird daher erwartet, dass die IGF parenterale Behandlung auch bei anderen Störungen nützlich ist, einschließlich lobarer Atrophie (Pick's Krankheit), Huntington's Krankheit und verschiedener neurodegenerative Störungen, bei denen viele Typen von Neuronen in Gefahr sind.
Es ist von vielen Umweltneurotoxinen wohl bekannt, dass sie eine Schädigung des Gehirns bewirken,. z. B. 6OHDA, dass. in den obigen Beispielen als Neurotoxin verwendet wurde. Drogenmissbrauch mit intravenösen Formen von Drogen die mit MPTP kontaminiert sind, das gegen über dopaminergen Neuronen des Gehirns hochtoxisch ist, wurde auch mit einem Parkinson Syndrom in Verbindung gebracht. IGF-Behandlung kann zur Beschränkung des Gehirnschadens, bei Patientem, die solchen Neurotoxinen ausgesetzt sind, nützlich sein. Umweltneurotoxine können mit einem speziellen genetischen Faktor interagieren, um die Entstehung von Störungen oder Krankheiten wie Alzheimerkrankheit zu bewirken.
Es ist allgemein anerkannt, dass Altern das Risiko der Schädigung des Gehirns bei vielen progressiven neurodegenerativen Störungen erhöht. Zum Beispiel haben Individuen mit familiären Formen von Alzheimer-krankheit oder Huntington's Krankheit eine genetische Störung, aber diese Krankheit manifestiert sich typischerweise nicht vor der vierten oder fünften Dekade des Lebens. "Senile Demenz" ist ein weiteres Beispiel. Andere Beispiele in denen gefunden wurde, dass das Alter ein Faktor ist, schließen ohne darauf beschränkt zu sein kortikal-basale gangkonische Syndrome, Progressive Demenz, familiäre Demenz mit spastischer Paraparese, progressive supranukleare Palsy und Parkinsonkrankheit ein. Das Alter ist ein Risikofaktor bei diabetischer Neuropathie und diese Krankheit schließt diabetische Enzephalopathie ein.
Es ist bekannt, das zirkulierende IGF-Spiegel mit dem Alter fortschreitend abnehmen (Hall und Sara (1984)). Die Experimente in dieser Untersuchung zeigen, dass IGF-Spiegel als Ergebnis dieser altersabhängigen Abnahme der zirkulierenden IGF-Spiegel in dem Gehirn fortschreitend reduziert sein können. Zusammengenommen mit dem Wissen, dass IGFs neurotrophe Faktoren sind und Erhaltungsfaktoren (engt. maintenance factors) des Nervensystems sein können, ist die parenterale IGF-Behandlung insbesondere hilfreich, um Änderungen in dem Gehirn zu bewirken und dadurch das Risiko der Schädigung des Gehirns bei verschiedenen Störungen in denen das Alter ein Faktor ist, zu reduzieren.
Es gibt andere Gehirnstörungen, bei denen erwartet wird, dass IGFs nützlich sind. Bei multipler Sklerose liegt eine progressive Demyelierung des Gehirns und des Rückenmarks vor. Die Etiologie schließt Umweltfaktoren ein, da die Prävalenz in nördlicher. Klimata verglichen mit äquatorialen Gebieten 50-fach höher ist. Das Alter spielt eine Rolle und die Inzidenz ist während der Kindheit gering und in der dritten und vierten Dekade des Lebens hoch. Es ist von IGFs bekannt, dass sie die Myelinbildung unterstützen und parenterale Formen von IGFs könnten sowohl bei dieser Störung nützlich sein als auch bei der diffusiven cerebralen Sklerose von Schilder, bei der die Myelinbildung mit fortschreitender mentaler Verschlechterung und akuter nekrotisierender hämoragischer Enzephalomyelitis assoziiert ist, die eine fulminante Form einer Demyelinisierungskrankheit ist.
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Claims

Verwendung eines IGF-I oder eines IGF-II für die Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung oder Prävention eines neuronalen Schadens im Zentralnervensystem auf Grund von AIDS-bedingter Demenz, Alzheimerkrankheit, Parkinsonkrankheit, Pick's Krankheit, Huntington's Krankheit, hepatischer Encephalopathie, Syndromen, die cortical-basale Ganglien betreffen, fortschreitende Demenz, familiäre Demenz mit spastischer Paraparese, fortschreitende supranukleare Lähmung, multiple Sklerose, cerebrale Sklerose (Schilder) oder akute nekrotisierende, hämoragische Enzephalomyelitis, wobei das Arzneimittel in einer Form zur parenteralen Verabreichung einer wirksamen Menge des genannten IGFs außerhalb der Blut-Hirn-Schranke oder Blut-Rückenmarks-Schranke ist.
Verwendung nach Anspruch 1 zur Behandlung oder Prävention von neuronalen Schäden auf Grund einer Störung oder Krankheit des Gehirns.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei besagte Störung oder Krankheit die Alzheimerkrankheit ist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei besagte Störung oder Krankheit die Parkinsonkrankheit ist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei besagte Störung oder Krankheit die AIDS-Demenz ist.
Verwendung nach Anspruch 1 zur Behandlung oder Prävention von neuronalen Schäden auf Grund einer Störung oder Krankheit des Rückenmarks.
Verwendung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Arzneimittel zur Verabreichung von IGF in einer Menge von 0,1 μg/kg/Tag bis zu 4 μg/kg/Tag formulier ist.
Verwendung nach irgendeinem der Ansprache 1 bis 7, wobei das Arzneimittel zur Verabreichung von IGF in einer Menge von 400 ng/kg/Stunde bis zu 160 μg/kg/Stunde formuliert ist.