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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Zusammensetzungen und
speziell solche, die Retinoide aufweisen, die vorzugsweise topisch
aufgebracht werden, die zur Verbesserung der Keratinocyten- und
Fibroblastenproliferation verwendbar sind, die Matrix-Metallprotease
(MMP)-Expression verringern
und die Kollagensynthese in der Haut älterer Menschen verbessern
und damit als Wirkung die Verjüngung
gealterter Haut gewähren.
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Soweit
es die Vertreter der Mammalia sind, ist der Mensch weitgehend haarlos,
d.h. der überwiegende
Teil der Haut des menschlichen Körpers
ist ohne Bedeckung von Haar zu sehen. Die Haut wird auf diese Weise
exponiert, welche Unbilden (natürliche
oder vom Menschen erzeugte) die Umwelt auch in sich birgt. Seit
erstmals erkannt wurde, dass die Sonne Erytheme hervorruft, haben
die Menschen Maßnahmen
ergriffen, um ihre "schädlichen
Strahlen" zu vermeiden.
Vor einem Jahrhundert war es im viktorianischen England Mode, die
Sonne um jeden Preis zu meiden. Dennoch war die Haut solcher Viktorianer
noch faltig und zeigte andere Zeichen eines chronologischen Alterns.
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Die
menschliche Haut ist ein komplexes Organ, das sich über den
ganzen Körper
erstreckt. An verschiedenen Abschnitten des Körpers gibt es unterschiedliche
Typen der Haut, beispielsweise ist die Gesichtshaut von der Kopfhaut
verschieden und sogar die Haut auf der Vorderseite (Handinnenfläche) der
Hand unterscheidet sich von der auf dem Handrücken. Obgleich der Typ der
Haut über
den Körper einer
Person variieren kann, baut sich die Haut im Allgemeinen aus zwei
Hauptlagen von Gewebe auf. Die Epidermis oder Cuticula, die äußerste Lage,
ist aus oberflächlichen
Lagen (von außen
nach innen: Stratum corneum, Stratum lucidum und Stratum granulosum)
und Tiefenlagen (Stratum spinosum und Stratum basale). Die Dermis,
Cutis vera, oder die eigentliche Haut baut sich aus einer papillaren
Schicht darüber
und einer retikulären
Schicht darunter auf.
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Zur
Verbesserung des Aussehens ist seit Alterszeiten eine Vielzahl von
Substanzen auf die Haut aufgetragen worden, im Allgemeinen um die äußerste Lage
der Haut zu beeinflussen oder um ein Hautleiden zu behandeln, indem
die Haut im Allgemeinen in Mitleidenschaft gezogen wurde. Neuerlich
hat es Bemühungen
gegeben, die Haut zu verjüngen
und die aus der Exponierung an Sonnenlicht (UV-Strahlung) und Wetter verlorengegangene
Elastizität
und Geschmeidigkeit wieder zurückzugewinnen.
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Es
gibt einen Unterschied zwischen der Physiologie chronologisch gealterter
oder von sich aus gealterter Haut (alte Haut) im Vergleich mit derjenigen
von photogealterter Haut (d.h. Haut, die in Folge einer Schädigung aus
solarer UV-Strahlung alt erscheint). Alte Haut bewahrt typischerweise
ein glattes und makelloses Aussehen im Vergleich zu der lederartigen,
fleckigen und oftmals tief gefalteten photogealterten Haut. Die
Epidermis der alten Haut ist typischerweise dünner als im Normalfall, während die der
photogealterten Haut typischerweise dicker als normal ist (hornhautartig)
und im Verlaufe der Zeit Atrophien zeigt. Photogealterte Haut hat
typischerweise eine große
Grenzzone (ein breites Band von eosinophilem Material unmittelbar
unterhalb der Epidermis sowie Kollagenbildung und Strukturen, die
für Wundheilung
kennzeichnend sind), die bei chronologisch gealterter Haut fehlt.
Siehe hierzu auch N. A. Fenske und C. W. Lober, "Structural and functional changes of
normal aging skin",
J. Am. Acad. Dermatol., 15:571-585 (1986).
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Kligman
et al., beschreiben in der EP-0379367A2 ein Verfahren zur Behandlung
und Verhütung
einer intrinsisch gealterten Haut mit Retinoiden. Kligman et al.
testeten insgesamt frans-Retinsäure
(als Retin-A®-Creme)
an haarlosen Albinomäusen
und an 5 älteren
kaukasischen Frauen, wobei die Frauen vor und nach der Studie lediglich klinisch
untersucht wurden und lediglich eine Biopsie genommen wurde und
diese 6 Monate in die Behandlung genommen wurde (d.h. es gibt in
dieser Veröffentlichung
keine Offenbarung einer Fundstelle für eine Biopsie, die von einem
Probanden vor der Behandlung oder von einer weiter zurück liegenden
Behandlung genommen wurde).
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Die
US-P-3932665 und 4934114 offenbaren die Verwendung von Retinal (Vitamin
A-Aldehyd) für die
Behandlung von Akne bzw. für
die Behandlung von Haut-Keratosen, siehe auch die US-P-3060229. Retinal
und seine Derivate sind auch als nützlich in der Behandlung solcher
Zustände
wie Falten, Warzen, Psoriasis, Ekzeme, Schuppen und dergleichen vorgeschlagen
worden (siehe EP-0391033A2). Es gibt auch eine Bestätigung für einen
Hinweis, dass Tretinoin (vollständig-trans-Retinsäure) das
Aussehen von photogealterter Haut verbessert. Albert M. Kligman, "Current Status of
Topical Tretinoin in the Treatment of Photoaged Skin", Drugs & Aging, 2(1):7-13
(1992); und Chas. N. Ellis et al., "Tretinoin: Its Use in Repair of Photodamage", und A. S. Zelickson
et al., "Topical
Tretinoin in Photoaging: An Ultrastructural Study", beide im Journal
of Cutaneous Aging & Cosmetic
Dermatology, Bd. l, Nr. 1, S. 33-40 und 41-47 (1988).
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Burger
et al., beschreiben in der US-P-5665367 Zusammensetzungen für die topische
Anwendung auf der Haut, die Naringenin und/oder Quercetin und ein
Retinoid enthalten. Die Zusammensetzungen sind als nützlich zum
Behandeln vieler unspezifischer Hautbeschaffenheiten beschrieben
worden, wie beispielsweise Falten, Akne, Hautaufhellung und Altersflecke.
Die Wirkung ihrer Zusammensetzung auf die menschliche Haut wurde im
Bezug auf ein Enzym (Transglutaminase) beschrieben, das für die Bildung
der Zellhülle
wichtig ist und damit für
die Epidermis. Im Gegensatz dazu richtet sich die vorliegende Erfindung
auf Veränderungen in
der Dermis und der Proliferation von nützlichen Hautzellen und Strukturen.
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Die
Erfindung beruht auf der Entdeckung einer Methode zur Verjüngung menschlicher
Haut. In Verbindung mit der Beschreibung und den Ansprüchen der
vorliegenden Erfindung verwendet, schließt "Verjüngen" die Schritte des
gleichzeitigen Verhütens eines
Kollagenabbaus und Stimulierens der Bildung von neuem Kollagen in
gealterter menschlicher Haut ein. Die Erfindung beruht auf Biopsien
von behandelter und unbehandelter, sonnengeschützter menschlicher Haut von
gealterten (80+ Jahre alt) Versuchspersonen im Vergleich zu Biopsien
von sonnengeschützter
Haut von jüngeren
Personen. Im Vergleich mit der Haut von jüngeren Leuten ist die gealterte Haut
dünner,
hat weniger Zellen in der Epidermis (Keratinocyten) und Dermis (Fibroblasten)
hat weniger dichtes und stärker
desorganisiertes Bindegewebe, hat höhere Werte der cJun-Kinase-Aktivität und Matrix-Metallproteasen
(MMP) und hat verringerte Werte der ERK-Aktivität, Cyclin D2 und
Prokollagen Typen I und III.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren für die
kosmetische Verjüngung
von chronologisch gealterter Haut gewährt, umfassend das Auftragen
einer wirksamen, nichttoxischen Menge eines aktiven Inhaltsstoffes
auf die Haut, der ein nicht retinoider MMP-Inhibitor ist, und eines
als Retinoid aktiven Inhaltsstoffes in einer wirksamen Menge, um
Prokollagen-Biosynthese zu fördern,
in welchem Verfahren der MMP-Inhibitor ausgewählt wird aus Aspirin, E5510,
Vitamin D3, G1 12947, TIMP's
und Hydroxyharnstoff-Derivate und Tetracyclin und Derivate davon
sowie die verschiedenen Salze davon.
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Nach
einem weiteren Aspekt gewährt
die Erfindung außerdem
die Verwendung eines Retinoids für
die Herstellung eines Medikaments zur topischen Anwendung auf chronologisch
gealterte Haut zur Hemmung von MMP's, zur Normalisierung der Erzeugung
von Prokollagen, zur Hemmung des Kollagenabbaus, zur Verbesserung
der ERK-Aktivität,
zur Verringerung der c-Jun-Proteinwerte und/oder zur Verringerung
der c-Jun-Kinase-Aktivität.
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Darüber hinaus
gewährt
die Erfindung die Verwendung eines nicht retinoiden MMP-Inhibitors und
eines als Retinoid aktiven Inhaltsstoffes, der die Prokollagensynthese
fördert,
und zwar für
die Herstellung eines Medikaments zur topischen Anwendung auf chronologisch
gealterte Haut, um MMP's
zu hemmen, die Erzeugung von Prokollagen zu normalisieren, den Kollagenabbau
zu hemmen, die ERK-Aktivität
zu verbessern, den c-Jun-Proteinwert zu verringern und/oder die
c-Jun-Kinase-Aktivität
zu verringern.
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Zusammenfassend
haben wir festgestellt, dass gealterte menschliche Haut verjüngt werden kann,
indem topisch eine oder mehrere Verbindungen in Mengen verabreicht
werden, die wirksam sind, um den Kollagenabbau zu hemmen und die
Prokollagensynthese zu fördern,
wobei die Anwendung vorzugsweise auf einer regelmäßigen Basis
ausgeführt wird.
Eine bevorzugte Klasse von Verbindungen, die beide Funktionen übernimmt,
sind Retinoide und speziell Retinol und trans-Retinsäure.
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Gealterte
menschliche Haut kann aus einer verstärkten Prokollagensynthese Nutzen
ziehen. Wir haben als eine andere Erfindung festgestellt, dass Prokollagenmengen
in gealterter menschlicher Haut durch die bevorzugt regelmäßige Aufbringung
wirksamer Mengen eines Retinoids auf die Haut erhöht werden
können,
wobei in bevorzugten Ausführungsformen
die Behandlung auch eine Hemmung des Kollagenabbaus durch die Verwendung
eines MMP-Inhibitors einbezogen ist, wie in den Ansprüchen festgelegt
ist.
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Zusätzlich zu
dem Behandeln und/oder Verhüten
eines chronologischen Alterns der Haut gewährt unsere Entdeckung, dass
wirksame Menge eines auf die Haut aufgebrachten Retinoids die Prokollagensynthese
verstärken
kann, eine andere Erfindung der Verhütung (Prophylaxe) von Hautgeschwüren. Durch
Erhöhen
des Kollagengehalts der Haut werden die Form, Festigkeit und Funktion
der Haut verbessert. Die erhöhte
Prokollagensynthese und damit eine Erhöhung des Kollagengehalts der
Haut lindert den Verlust an Festigkeit und Stützfähigkeit in Folge von reduziertem
abgebautem Kollagen, so dass eine verbesserte Prokollagensynthese
zu erwarten ist, um das Auftreten und/oder die Schwere von Hautgeschwüren zu verringern.
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In
Verbindung mit dem Vorgenannten haben wir als noch eine andere Erfindung
festgestellt, dass Keratinocyten und Fibroblasten, die beide für den Zusammenhalt
der Haut nützlich
sind, beide durch den topischen Auftrag eines Retinoids, der wiederum
vorzugsweise auf einer regelmäßigen Basis
erfolgt, in der Zahl erhöht
sind. Fibroblasten sind für
die Epidermis trophisch; unter normalen Bedingungen geben sie eine
Reihe von Wachstumsfaktoren ab (z.B. FGF, IGF und KGF unter anderem)
und erzeugen Prokollagen, das in die dermale Matrix eintritt und
zum strukturellen Kollagen wird.
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Eine
noch andere Erfindung ist die Verringerung der cJUN-Aktivität und/oder
Verringerung der Menge des in der Haut vorhandenen cJun-Proteins und
die Erhöhung
der ERK-Aktivität,
beide in gealterter Haut, durch den topischen Auftrag einer wirksamen
Menge eines Retinoids auf die gealterte Haut.
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In
zusätzlichen
Ausführungsformen
werden Prophylaxe und Behandlung des dermalen chronologischen Alterns
beide verbessert, indem zusammen mit dem Wirkstoff mindestens eine
zusätzliche
Verbindung aufgebracht wird, die ausgewählt ist aus einem Sonnenschutzmittel
für mindestens
eine der UVA1, UVA2 und UVB, und einer Antioxidans, einem MMP (Matrix-Metall-Proteinase)-Hemmer
und Mischungen davon.
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In
den Figuren zeigen:
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1 unsere
Darstellung bestimmter ERK- und SAP-Wege in einer idealisierten
Hautzelle;
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2 die
Fibroblastendichte (2A), Bindegewebsmerkmale (2B), Epidermis-Dicke
(2C) und Keratinocyten-Dichte (2D) in allen von uns anhand einer Biopsie
untersuchten Alterspopulationen;
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3 das
relative Wachstumspotential (gemessen als die Zahl der Zellkolonien
pro Biopsie) von Human-Keratinocyten (3A) und Fibroblasten (3B)
in den von uns untersuchten verschiedenen Alterspopulationen;
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4 die
relative Aktivität
der drei MMP (MMP-1 in 4A, MMP-9 in 4B und MMP-2 in 4C) die in jeder
von uns untersuchten Alterspopulation angetroffen wurden;
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5 die
Unterschiede in der Expression interstitieller Kollagenase in vivo
zwischen junger und alter Haut;
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6 die
Unterschiede in der Expression von Typ I-Prokollagen in vivo zwischen
junger und alter Haut;
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7 die
Unterschiede in der ERK-Aktivität in
vivo zwischen junger und alter Haut;
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8 die
Unterschiede in der Expression von phosphorylierter (aktivierter)
ERK in vivo zwischen junger und alter Haut;
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9 die
Unterschiede in der Cyclin D2-Expression
in vivo zwischen junger und alter Haut;
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10 die
Unterschiede in der cJUN-Kinase-Aktivität in vivo zwischen junger und
alter Haut;
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11 die Änderung
der Fibroblasten-Dichte (11A), der dermalen Bindegewebsmerkmale
(11B), der Epidermis-Dicke (11C) und der Keratinocyten-Dichte (11D)
in der Haut alter Menschen (80+ Jahre) bei Anwendung eines Retinoids
(1% Retinol; ein Auftrag, abgedeckt und 7 Tage später untersucht);
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12 den
Einfluss einer Retinoid (Retinol)-Behandlung auf das Wachstum von
Humankeratinocyten und Fibroblastenzellen, die ex vivo von Biopsieproben
aufgezogen wurden;
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13 gefärbte Schnitte
und Vergrößerungen
der Haut einer jungen Person (13A und 13B), einer älteren Person
(13C und 13D) und der gleichen älteren
Person (13E und 13F) nach einer einmaligen Anwendung von 1% Retinol
(abgedeckt, für
7 Tage belassen und anschließend
bioptiert);
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14 den
Einfluss auf die Aktivitäten
der drei MMP-Enzyme (MMP 1, 2 und 9; analog zu 4)
nach einer einmaligen Anwendung von Retinol auf die Haut eines alten
Menschen nach einer Bestimmung anhand einer Biopsie;
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15 die
durch Retinsäure
vermittelte Induktion einer Typ I-Kollagensynthese in aufgezogenen
Fibroblasten von Humanhaut;
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16 in
vivo-Induktion von Typ III-Prokollagen α1(III) mRNA, hervorgerufen durch
Retinolverabreichung an die Haut eines älteren Menschen;
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17 die
in vivo-Induktion von ERK-Aktivität, hervorgerufen durch Retinolverabreichung
an die Haut eines älteren
Menschen;
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18 eine
Mikrophotographie, die in gefärbten
Schnitten von Biopsien der Haut älterer
Menschen zeigt, dass 7 Tage nach einer einmaligen Anwendung von
1 % Retinol c-Jun-Protein verringert ist und die Mengen an Typ I-
und III-Prokollagen in der Haut erhöht sind.
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1 zeigt
bestimmte Abbauwege, die das Funktionieren einer idealisierten Hautzelle
auf der Grundlage unserer Ergebnisse beeinflussen. Die besonders
wichtigen Ursachen für
das chronologische Altern der menschlichen Haut werden wahrscheinlich unter
einer Population älterer
Menschen variieren, einschließlich
solcher Faktoren wie Nahrungsaufnahme, Genetik und Umgebung. Dennoch
glauben wir generell, dass das chronologische Alter der Haut auf die
Aktivierung der stressaktivierten Wege (SAP's) und einer Unterdrückung der Mitogen-aktivierten Wege
(ERK) zurückzuführen ist.
Im Gegensatz zur herkömmlichen
Ansicht im Vergleich zu unseren Erfindungen im Zusammenhang mit
dem Photoaltern menschlicher Haut haben wir herausgefunden, dass das
chronologische Altern und Photoaltern menschlicher Haut eine verwandte
Molekular-Pathophysiologie haben. ERK vermittelt die für die gesunde
Haut nötigen
Aktivierungen der Wachstumsfaktoren. Eine Störung der ERK kann zu einem
Ausdünnen
chronologisch gealterter Haut führen,
was auf die verringerte Zahl von Zellen in der Epidermis und der
Dermis zurückzuführen ist.
Beinahe entgegengesetzt hierzu, aktivieren SAP's die Faktoren (z.B. c-Jun), die sowohl
die Hemmung der Prokollagensynthese als auch den Abbau von reifem
Kollagen fördern
und dadurch zu einer Herabsetzung von Form, Festigkeit und Funktion
der Haut führen.
Bei dem chronologischen Altern der Haut könnte man erwarten, dass eine
gewisse Störung
mit ERK und/oder eine gewisse Aktivierung der SAP's einbezogen sind,
während wir
festgestellt haben, dass beide Ereignisse in chronologisch gealterter
menschlicher Haut auftreten. Wie in 1 gezeigt
ist, verfügt
die idealisierte Hautzelle 101 über eine Zellmembran 103,
die von verschiedenen Verbindungen durchdrungen wird oder an der
sie mit der Zelle über
Rezeptoren an der Oberfläche
der Zelle wechselwirken. Eine der Gruppen von Eingängen, bezeichnet
mit 105, aktiviert den ERK-Weg, der durch Phosphorylierung
ERK auslöst. Aktiviertes
ERK induziert die Bildung von Cyclin D2 (107)
in dem Zellkern mit dem Ergebnis, dass das Zellwachstum gefördert wird.
Die andere Gruppe der Eingänge
ist mit 109 bezeichnet und aktiviert den stressaktivierten
Weg, der zu Erhöhungen
in der c-Jun-Kinase-Aktivität
führt.
Sobald es aktiviert ist (wiederum durch Phosphorylierung) wird c-Jun
zu einer Komponente von AP-1, was zur Bildung von MMP 111 führt und
MMP's aus der Zelle
exportiert mit dem Ergebnis des Abbaus von Kollagen in der dermalen
Matrix. Matrix-Metall-Proteinasen (MMP's) schließen Kollagenasen ein, Gelatinasen
und andere Enzyme, die in der menschlichen Haut von Natur aus vorkommen,
die extrazellulare Matrixmoleküle,
wie beispielsweise Kollagen, abbauen. Ohne auf eine spezielle Theorie
beschränkt
sein zu wollen, wird angenommen, dass die erhöhte c-Jun-Kinase-Aktivität die Synthese
von Prokollagen stört
(löslicher
Kollagen-Präkursor),
welches dann von der Zelle in die Matrix exportiert wird (113,
unter Bezugnahme auf 1), um zu strukturiertem Kollagen
(unlösliches Kollagen)
zu werden. Es wird angenommen, dass aktiviertes c-Jun einen oder
mehrere Schritte in der Synthese von Prokollagen hemmt, wie in der
Figur dargestellt wird.
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Unsere
Erfindung richtet sich allgemein auf die topische Verabreichung
vorzugsweise auf regelmäßiger Basis
mit einer Menge eines Retinoids und bevorzugt Retinol oder Retinsäure auf
die Haut einer alten Person in wirksamen Mengen, um die Proliferation
mindestens eines der Keratinocyten und Fibroblasten zu induzieren,
um die Expression von MMP's zu
reduzieren, um die Synthese von Prokollagen in der Haut älterer Personen
zurück
auf normalen Werten zu stimulieren und/oder um die Menge von aktivierter
ERK zu erhöhen
und die Aktivität
von c-Jun-Kinase zu verringern und die Menge von c-Jun-Protein in der Haut älterer Personen
zu reduzieren.
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ANALYSE DER
HAUT ÄLTERER
PERSONEN
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Wir
haben festgestellt, dass es eine altersbezogene Abnahme der Zahl
der Keratinocyten und Fibroblasten gibt, die anhand von Vergleichen
replizierter 4 mm-Stanzbiopsien bestimmt wurden, die von sonnengeschützter Haut
von 40 Personen im Alter von 18 bis über 80 Jahren erhalten wurden.
Keratinocyten sind die Hauptzellen, aus denen die Epidermis zusammengesetzt
ist. Die Zellen der Epidermis entstehen durch Differenzierung von
Basalkeratinocyten, von denen einige durch aufeinanderfolgende, sich überlagernde
Schichten differenzieren, um zum Stratum corneum zu werden (die äußerste Lage
der Haut). 2A, 2B, 2C und 2D repräsentieren
morphometrische Daten auf der Grundlage der Untersuchung der gesamten
Population, die wir ausgeführt haben.
Die Biopsien von unseren Probanden bestätigten mittlere Abnahmen von
27% (Keratinocyten) und 39% (Fibroblasten) bei Vergleich der jüngsten Altersgruppe
(18 bis 29 Jahre) mit der ältesten
Altersgruppe (80+ Jahre) (p<0,1
für beide
Zelltypen), was in 2A und 2D gezeigt wird; ebenfalls haben wir bemerkt,
dass altersbezogene Änderungen
in der Haut als eine Abnahme der Fibroblasten oberhalb eines Alters
von 30 und eine andere Abnahme oberhalb eines Alters von 80 (2A) zu erkennen sind. Unsere Populationsstudie
bestätigte
außerdem
eine Zunahme der Zahl von unerwünschten
dermalen Bindegewebsmerkmalen oberhalb eines Alters von 60 (2B) und eine Abnahme der Epidermis-Dicke oberhalb
eines Alters von 60 (2C). Diese Daten zeigen,
dass es eine altersbezogene Zunahme in der Bindegewebsdesorganisation
und/oder -degeneration gibt (2,25-fache Zunahme in der ältesten
Gruppe im Vergleich zu der jüngsten
Gruppe; p<0,05),
was in 2B gezeigt wird. Die Desorganisation
und Degeneration der Bindegewebe wurde anhand einer mikroskopischen
histologischen Untersuchung von Biopsien von Hautgewebe gemessen,
die von diesen älteren
Probanden erhalten wurden, und mit der Histologie der Haut von Biopsien
von jungen Personen verglichen.
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Diese
Ergebnisse werden weiter von unserer Entdeckung altersbedingter
Abnahmen des Wachstums von Keratinocyten (54% Abnahme) und Fibroblasten
(50% Abnahme) bestätigt,
die als die Zahl der Zellkolonien in Kultur von Biopsiegewebe im
Vergleich zwischen den gleichen zwei Altersgruppen (p<0,1 für beide
Zelltypen) entsprechend der Darstellung in 3 bestimmt
wurden.
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Wie
in 4 gezeigt ist, haben wir jetzt auch eine altersbedingte
Zunahme in den relativen Aktivitäten
von MMP-1, MMP-2 und MMP-9 entdeckt, wenn diese Gruppen junger und
alter Personen verglichen wurden (jeweils mittlere Zunahme von 40%, 82%
und 53% bzw. p<0,01,
0<0,001 und p<0,01). Diese Ergebnisse
wurden unter Verwendung von replizierten 4 mm-Stanzbiopsien von
unseren 40 Probanden bestimmt.
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Wie
in 5 gezeigt wird, ergaben unsere Messungen der interstitiellen
Kollagenase aus den Biopsien der Haut von 16 Personen in jeder der
zwei Gruppen (jung und alt), dass die relative Expression des Kollagenaseproteins
in alten Personen in nahezu den doppelten Mengen zu denen vorhanden
war, die in jüngeren
Probanden gefunden wurden.
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6 zeigt
unsere Analyse zur Bestimmung des Vorhandenseins von Typ I Prokollagen
in in vivo Proben von nicht exponierter Haut, die von jeder der zwei
Gruppen der getesteten Personen (jung und alt) genommen wurden.
Wir haben festgestellt, dass etwa 2 Mal so viel Typ I Prokollagen
in nicht exponierter (sonnengeschützter) junger Haut exprimiert
wird als in nicht exponierter älterer
Haut.
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7 zeigt
unsere Ergebnisse für
die Aktivität
von ERK in stationärem
Zustand in Hautbiopsien von unseren Probanden sowohl von den alten
(über 80+
Jahre) und jungen (19 bis 29 Jahre) entsprechend den hierin beschriebenen
Methoden. Das Histogramm in 7 zeigt,
dass die relative Aktivität
von ERK in der Haut von älteren
Probanden fast die Hälfte
ihres Wertes der Aktivität
in der Haut jüngerer
Leute hat.
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Die
reduzierte ERK-Aktivität
könnte
ein Ergebnis reduzierter ERK-Mengen oder einer reduzierten ERK-Aktivierung
in gealterter Haut oder einer Kombination von beiden sein. Daher
wurden von uns 15 Probanden getestet, um die relativen Mengen in der
Haut vorhandener ERK sowohl insgesamt als auch in den aktivierten
(phosphorylierten) Formen zu bestimmen; die aktivierte Form stimuliert
das Zellwachstum. Wie in 8 gezeigt wird, hatten ältere Probanden
im Wesentlichen die gleiche Menge an Gesamt-ERK in ihrer Haut wie
Probanden die ein halbes Jahrhundert jünger waren, jedoch hatten sie
bedeutend weniger aktivierte, phosphorylierte Form von ERK. Dementsprechend
haben wir festgestellt, dass die verringerte Aktivität der ERK
in Haut alter Personen nicht auf eine verringerte Gesamtmenge an
ERK zurückzuführen ist,
sondern vielmehr auf die geringe Konzentration der aktivierten Form.
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In
dem in 1 gezeigten ERK-Weg induziert ERK Cyclin D2, das für
das Zellwachstum benötigt
wird. Wiederum war zu erwarten, dass eine Interferenz mit diesem
ERK-Effektor zu einem verzögerten
Zellwachstum und einer verzögerten
Reparatur führen
würde und
die Auswirkungen des Alterns auf die Haut gefördert würden. 9 zeigt
unsere Ergebnisse, bei denen 12 junge Probanden und 11 alte Probanden
auf Expression von Cyclin D2 in normalerweise
bedeckter (sonnengeschützter)
Haut analysiert wurden. Das Histogramm in 9 zeigt,
dass die Menge an Cyclin D2, die in chronologisch
gealterter Haut exprimiert wird, im Vergleich zu ihrer Expression
in junger Haut deutlich verringert ist.
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Wir
haben 15 Probanden in zwei Altersgruppen von jungen Probanden (19
bis 29) und alten Probanden (80+) getestet, um den Grad der Aktivierung von
stressaktivierter Proteinkinase ("SAPK")
in jeder Gruppe zu bestimmen; die SAPK-Aktivität wird anhand der Phosphorylierung
von c-Jun-Protein gemessen. 10 zeigt,
dass in vivo Proben von nicht exponierter Haut von jungen Probanden
etwa 25% der relativen c-Jun-Kinase-Aktivität der von nicht exponierter
Haut von alten Probanden hatte. Aus diesen Ergebnissen wären erhöhte Werte
an aktivierter c-Jun in der Haut der alten Personen zu erwarten,
die zu einer erhöhten
MMP-Aktivität
führen.
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RETINOIDBEHANDLUNG
VON GEALTERTER HAUT
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Zurückkehrend
zu 1, fördert
die Aktivierung von SAP (spannungsaktivierte Wege 109) den Abbau
von Haut-Kollagen durch die Erzeugung von MMP einschließlich Kollagenase
und die 92 kDa-Gelatinase.
Das SAP kann durch UV-Strahlung aktiviert oder hochgeregelt werden
(was in unserer gleichzeitig anhängigen
Patentanmeldung 08/588771, eingereicht am 16. Januar, 1996 und die
vorläufigen
Anmeldungen 60/048520, eingereicht am 4. Juni, 1997 und 60/057976,
eingereicht am 5. September, 1997 beschrieben wurde, die insgesamt
auf das Photoaltern menschlicher Haut Bezug nehmen und deren Offenbarungen
hiermit als Fundstelle einbezogen sind), durch Tumornekrose-Faktoren
(z.B. TNF-α),
durch Interleukine (z.B. IL-1α)
und andere Stressoren. Wie in der hier erwähnten '771-Patentanmeldung und den vorläufigen Patentanmeldungen '520 und '976 beschrieben wurde,
induziert AP-1 MMP's,
Enzyme, die Kollagen abbauen. Obgleich wir in den vorgenannten Patentanmeldungen
in Verbindung mit dem Photoaltern gezeigt haben, dass wir in die
UV-induzierte Erzeugung von Kollagenasen eingreifen können, gibt es
zusätzliche
Wege, die beim chronologischen Altern beteiligt sind, so dass Wege,
die das chronologische Altern der Haut bewirken (z.B. der ERK-Weg) nicht
notwendigerweise beeinflusst werden müssen, wenn ein Patient auf
Photoalterung der Haut behandelt wird (beispielsweise unter Verwendung
einer Verbindung, die lediglich die Bildung von MMP hemmt und nicht
notwendigerweise den ERK-Weg beeinflusst).
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Zur
Untersuchung der Behandlung von chronologisch gealterter Haut erhielten
17 Probanden mit einem Alter von mindestens 80 Jahren eine topische Behandlung
mit 1% Retinol oder mit Vehikel allein, wobei die Testfläche für 7 Tage
abgedeckt wurde und die Testfläche
anschließend
bioptiert wurde. Das Vehikel setzte sich aus einer Mischung von
Ethanol und Polyethylenglykol in einem Volumenverhältnis von 70:30
zusammen. Im Vergleich von Vehikel-behandelter Haut mit unbehandelter
Haut von Vertretern des gleichen Altersbereichs alter Personen gab
es keine signifikanten statistischen Unterschiede in irgendeinem
der Parameter, die im Zusammenhang mit 2 beschrieben
wurden, nämlich
der Zahl der Fibroblasten und Keratinocyten, die Epidermis-Dicke und
der unerwünschten
dermalen Bindegewebsmerkmale. Beim Vergleichen von mit Retinol behandelter
Haut mit Vehikel behandelter Haut der gleichen Personen gab es,
wie in 11 gezeigt wird, erhöhte Zahlen
an Keratinocyten (11A) und Fibroblasten (11D) pro Schnitt in der
mit Retinol behandelten Haut (273% (p<0,001) bzw. 30% (p<0,05) mittlere Zunahmen). Zusätzlich erhöhte die
Retinoidbehandlung die Epidermis-Dicke erheblich (11C). Aufgrund
der kurzen Dauer der Retinoid(Retinol)-Behandlung war eine nur geringe Änderung
in der Zahl der nachteiligen dermalen Bindegewebsmerkmale (11B)
zu erkennen.
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12A und 12B demonstrieren
die Wirkungen einer 7-tägigen
in vivo Retinolbehandlung auf ex vivo Wachstum von Keratinocyten
und Fibroblasten, die aus den Biopsien der sonnengeschützten Haut extrahiert
wurden, die von unserem einzelnen Probanden im Alter über 80 genommen
wurden. D.h., ein Proband aus der Alten-Gruppe wurde mit Retinol
behandelt (einmaliger Auftrag von 1 % Retinol, abgedeckt für 7 Tage)
von der behandelten Fläche
wurde eine Biopsie genommen und die Keratinocyten und Fibroblasten
von der Biopsie ex vivo kultiviert. Die Retinolbehandlung der Zellen
in vivo führte
zu einer wesentlichen Erhöhung
des ex vivo Wachstums beider Zellentypen. Speziell das Keratinocytenwachstum
nahm um etwa 30% (12A) zu, während
sich das Fibroblastenwachstum um etwa 200% (12B) mit p<0,05 für beide
Fälle erhöhte. Dementsprechend konnte
man erwarten, dass der topische Auftrag eines Retinoids auf gealterte
Haut die Zahl von Keratinocyten und/oder die Zahl von Fibroblasten
in der Haut erhöhen
würde.
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Die
graphischen Ergebnisse unserer neuartigen Behandlungen sind in 13 gezeigt. 13A und 13B zeigen
Mikrophotographien des histologischen Aussehens von sonnengeschützter Haut
einer 22 Jahre alten Person, wobei der Abschnitt in 13B eine
vergrößerte Ansicht
der eingerahmten Fläche
von 13A ist. Wie darin gezeigt wird,
setzt sich die Haut aus der Epidermis E zusammen, die über der Dermis
D liegt. Ein Teil der Haftung zwischen der Epidermis und der Dermis
wird durch eine große
Grenzfläche
zwischen der Epidermis und der Dermis erleichtert. Diese Grenzfläche ist
mit Hilfe der Rete-Pfropfen
oder Rippen R festgelegt, die von der Epidermis nach unten in die
Dermis verlaufen, sowie durch die Hautpapillen P, die von der Dermis
nach oben in die Epidermis verlaufen. Diese Pfropfen und Papillen
erzeugen die im Querschnitt von 13A zu erkennenden
Faltungen und erhöhen
die Oberfläche der
Grenzfläche
zwischen den 2 Lagen der Haut. Der Abschnitt an der Unterseite (13B) zeigt eine detailliertere Ansicht
der Dermis, die wenige Zellen C enthält und überwiegend Kollagen L ist.
Wie in diesem Schnitt von einer jüngeren Person zu erkennen ist,
ist das Kollagen in der Dermis verhältnismäßig dicht und von gleichförmiger Struktur.
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13C und 13D zeigen
das Histogramm von Vehikel behandelter, sonnengeschützter Haut
einer Person im Alter von 86 Jahren. Wie in 13C zu
sehen ist, ist die Epidermis in der gealterten Haut dünner und
es gibt im Wesentlichen keine Rete-Pfropfen und im Wesentlichen
keine dermalen Hautpapillen. Die detaillierte Ansicht in 13D zeigt, dass die Dermis gealterter
Haut im Allgemeinen weniger Zellen hat und über Kollagen verfügt, das
weniger dicht ist und ungleichförmiger
verteilt ist, als man dies in jüngeren
Personen antrifft. Die dünnere
Epidermis und die verringerte Oberfläche der Grenzfläche zwischen
der Epidermis und der Dermis können
dazu führen,
dass alte Menschen ein stärkeres
auftreten von Prellungen und Geschwulsterkrankungen zeigen, wie
beispielsweise Purpura nach Bateman.
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13E und 13F sind
Darstellungen von Retinol behandelter, sonnengeschützter Haut
von der gleichen Person, von der die in 13C und 13D gezeigte Biopsie genommen wurde, und
zwar nach 7 Tagen einer vorstehend beschriebenen Behandlung (ein
einziger Auftrag von Retinol). Die gezeigten Änderungen an der Haut sind
durchaus bemerkenswert und unerwartet. Die Epidermis ist dicker
geworden, die Oberfläche
der Grenzfläche
hat zugenommen, was durch das Vorhandensein neuer Rete-Pfropfen und
dermaler Papillen bestätigt
wird, und, was in der detaillierten Ansicht gezeigt ist, das dermale
Kollagen ist dichter und in seinem Aussehen regelmäßiger geworden.
Damit wirkt der topische Auftrag einer wirksamen Menge eines Retinoids
dahingehend, dass die Dicke der Epidermis (z.B. verglichen mit der jungen
Haut) zunimmt, die Bildung von Rete-Pfropfen und dermalen Papillen
gefördert
wird und die Menge, Dichte und Regelmäßigkeit des Kollagens in der
Dermis zunimmt. Diese Änderungen
kehren die offensichtlichen histologischen Änderungen um, die man in der
alten Haut sieht, und tragen dazu bei, Prellungen, Risse, Ulzeration
und ähnliche
Trauma in gealterter Haut zu verhindern, die in junger Haut nicht in
Erscheinung treten.
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Wir
haben auch die Biopsien von den vorgenannten Probanden benutzt,
um die Wirkung der gleichen Retinoidbehandlung auf die relative
Aktivität
der gleichen Kollagenaseenzyme zu bestimmen, die für die in 4 gezeigten
Ergebnisse untersucht wurden. 14A, 14B und 14C zeigen
Darstellungen der mittleren Werte der MMP-Aktivität (für Kollagenase
MMP-1 und Gelatinasen MMP-9 bzw. MMP-2) nach Behandlung älterer Personen
mit Retinol. Wie in 14 gezeigt wird, waren 7 Tage
nach einer einzigen Retinolbehandlung die Aktivitäten von
MMP-1 und MMP-9 beide verringert (48% bzw. 39% mit p<0,001 für beide
Enzyme); es wurde keine signifikante Änderung in der Aktivität von MMP-2
festgestellt. Die Werte der Enzymaktivitäten waren signifikant verringert
für MMP-1
und 9 im Vergleich zu einer Kontrollbehandlung mit ausschließlich Vehikel.
(In 14A bis 14C betrug
die Zahl der Probanden für die jeweilige 10, "*" zeigt p<0,5 gegenüber den Werten von 18 bis 29
Jahre alten Personen, "**" zeigt p<0,1 und "***" zeigt p<0,001).
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Unter
Anwendung der vorgenannten und analoger Methoden, worin wir Proben
von 7 Probanden im Alter über
80 Jahren genommen und Fibroblasten aus Biopsieproben ihrer nicht
exponierten (sonnengeschützten)
Haut aufgezogen haben, haben wir festgestellt, dass eine Konzentration
der Retinsäure
von 0,25 μg/ml
die relative Expression von Kollagen um das 3-fache gegenüber derjenigen
von unbehandelten Zellen erhöhte
und 0,5 und 1,0 μg/ml im
Allgemeinen die Biosynthese von Kollagen in diese aufgezogenen Zellen
um das 5-fache gegenüber unbehandelten
Zellen entsprechend der Darstellung in 15 erhöhten.
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Es
wurden 7 Personen im Alter von 80+ Jahren klinisch mit 1% Retinolcreme
behandelt, die einmalig auf sonnengeschützter Haut aufgetragen, mit einem
Pflaster abgedeckt und für
7 Tage ungestört belassen
wurde. Biopsien dieser behandelten Flächen unter dem Pflaster ergaben,
dass Typ III Prokollagen-mRNA
in der Haut dieser Personen um etwa das 2,5-fache gegenüber den
Kontrollflächen
(mit Vehikel behandelt), die nach der gleichen Methode behandelt
wurden (einmaliger Auftrag und abgedeckt für 7 Tage), zugenommen hatte.
Diese Ergebnisse sind in 16 gezeigt.
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Unter
Anwendung der gleichen Methode, wie sie vorstehend für die Retinoidbehandlung
beschrieben wurde (1% Retinol aufgebracht auf sonnengeschützter Haut,
abgedeckt und 7 Tage später
untersucht), sind von uns Probanden im Alter von 80+ Jahren behandelt
und getestet worden, um die Wirkung einer Retinoidbehandlung auf
die ERK-Aktivität
zu ermitteln. Die Ergebnisse von Biopsien dieser Personen zeigen,
dass nach der Behandlung die ERK-Aktivität in vivo mehr als das 2-fache
im Vergleich zu einer mit Vehikel behandelten Biopsiefläche der
gleichen Probanden betrug. Diese Ergebnisse sind in 17 gezeigt
(worin die Kontrolle, mit Vehikel behandelte Haut, auf einen Wert
eins normiert wurde).
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In 18 sind
zusätzliche
sektionierte und gefärbte
Biopsien von unserer Gruppe der Ältesten (80+)
Probanden nach einer Retinoidbehandlung wie vorstehend ausgeführt. Wie
vorstehend beschrieben wurde, induziert AP-1 die MMP-Bildung und
wird durch Heterodimerisierung von c-Jun und c-Fos-Proteinen erzeugt. 18A zeigt, dass nach einer Woche einer
Retinoidbehandlung (Retinol, "ROL") die c-Jun-Konzentration
in der Haut von alten Personen (c-Jun ist rot gefärbt) signifikant
im Vergleich zu einer Sektion einer Biopsie von Vehikel-behandelter
Haut reduziert war (fast fehlte). Damit scheint unsere Erfindung
die Bildung von c-Jun zu hemmen und damit die Bildung von AP-1 und
der resultierenden MMP's
zu hemmen. 18B und 18C zeigen,
dass die Mengen an Prokollagen der Typen I und III (rot gefärbt) in
Retinoid-behandelter Haut erhöht
sind. (Die scheinbar geringere Dichte von Prokollagen in der Dermis
in 18C ist ein Artefakt der hergestellten
Sektion; es gibt in der Retinol-behandelten Sektion einen eindeutig
höheren
Grad der Färbung
als in der mit Vehikel behandelten Sektion).
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Nach
einer der Ausführungsformen
umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Verjüngen gealterter Haut durch
Aufbringung einer wirksamen, nicht toxischen Menge eines Retinoids
für eine
wirksame Zeitdauer. Die wirksame Zeitdauer ist in der Regel täglich und
bevorzugt mit lediglich einem Auftrag/Verabreichung der Zusammensetzung
pro Tag. Eine bevorzugte Behandlung und Erhaltungstherapie benutzt eine
wirksame Menge von etwa 0,4% Retinoid, obgleich höhere Dosierungen
bei Rechtfertigung angewendet werden können. Das bevorzugte Retinoid
ist Retinol.
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In
einer anderen Ausführungsform
gewährt die
Erfindung ein Verfahren zum Induzieren in vivo von Keratinocyt-
und/oder Fibroblast-Proliferation durch die topische Verabreichung
einer wirksamen, nicht toxischen Menge eines Retinoids (bevorzugt Retinol
oder alle vollständige
trans-Retinsäure)
für eine
wirksame Zeitdauer. Wiederum erfolgt die Behandlung bevorzugt täglich ein
Mal oder zwei Mal mit der bevorzugten Menge von Retinoid von etwa
0,1% bis etwa 1,0%.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
reduziert und/oder hemmt die Erfindung MMP-1- und/oder MMP-9-Expression in der Haut
von alten Personen durch topische Verabreichung einer wirksamen
Menge eines Retinoids für
eine wirksame Zeitdauer; wobei die bevorzugten Retinoide wiederum
Retinol und alle vollständigen
trans-Retinsäuren sind.
Wiederum erfolgt die Behandlung bevorzugt täglich ein Mal oder zwei Mal
mit der bevorzugten Menge an Retinoid von etwa 0,1% bis etwa 1,0%.
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Wie
vorstehend ausgeführt,
lässt sich
die Abnahme an Keratinocyten und Fibroblasten und die Zunahme der
MMP-Expression als ein altersbezogener Zustand betrachten, ohne
auf Verletzungen zurückzugreifen,
wie beispielsweise eine Schädigung durch
Sonne. Die vorliegende Erfindung gewährt damit eine Prophylaxe gegen
eine schädliche Änderung in
irgendeinem dieser altersbezogenen Parameter, wie sie außerdem eine
Behandlung zur Linderung der schädlichen ätiologischen Änderungen,
die durch Altern ausgelöst
werden.
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In
einem anderen Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung auf
die Verbesserung oder Stimulierung der Synthese von Prokollagen
der Typen I und III in der Haut von alten Personen. Wir haben festgestellt,
dass eine signifikante Herabsetzung der Synthese von Prokollagen
der Typen I und III in sonnengeschützter Haut von vielen gealterten
Personen (mindestens 50% von ihnen) gibt und dass sich dieser Zustand
durch den topischen Auftrag eines Retinoids behandeln lässt. Prokollagen
ist ein Protein, das von Fibroblastzellen der Haut synthetisiert
und anschließend
in das extrazelluläre
Medium ausgeschieden wird, wo es durch natürlich vorkommende Enzyme in
Kollagen umgewandelt wird. Eine herabgesetzte Prokollagensynthese
in der Haut von alten Personen ist ein Symptom für das verringerte Vorkommen
von Prokollagenprotein sowohl in der oberen Dermis (extrazellulär) als auch
in Fibroblasten in der gesamten Dermis und lässt sich (beispielsweise) mit
Hilfe der Immunohistochemie bestimmen.
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Zusammengefasst,
zeigt unsere Untersuchung der in 1 dargestellten
Regulationswege, dass das chronologische Altern der Haut durch Deaktivierung
von ERK und/oder durch Aktivierung der SAP's hervorgerufen werden kann. Im Grunde
haben wir nachgewiesen, dass beide Ereignisse in der Haut alter
Personen ablaufen können.
Die in 7 bis 9 dargestellten Ergebnisse zeigen,
dass die sonnengeschützte
Haut von alten Personen (Haut, die im Allgemeinen nicht auf chronischer
Basis der Sonne exponiert war) verringerte Mengen an aktiver ERK und
eine verringerte Menge an Cyclin D2 aufweist,
die zu einem verringerten Zellwachstum führen. Ebenfalls haben wir gezeigt,
dass es in der Haut alter Personen eine Herabsetzung der Menge an
synthetisiertem Prokollagen der Typen I und III gibt (siehe 6).
Wenn es in der Dermis ein geringeres Zellwachstum gibt, dann ist
wahrscheinlich auch die epidermale Decke in Mitleidenschaft gezogen.
Unsere Ergebnisse an Versuchen verschiedener Signal gebender Komponenten
des ERK-Weges, die insofern wichtig sind, dass sie für das Wachstum
in menschlicher Haut sorgen, zeigen, dass das chronologische Altern
in menschlicher Haut gekennzeichnet ist durch eine verringerte Aktivierung
von mindestens zwei Komponenten des Weges, der das Zellwachstum
fördert.
Mit dem Altern der Haut führen
die verringerte Aktivierung von ERK und die verringerte Erzeugung von
Cyclin D2 zu einem reduzierten Zellwachstum, was
schließlich
zu gealterter Haut führt.
Unsere in 15 bis 17 gezeigten
Ergebnisse bestätigen die
in vivo Wirksamkeit einer Retinoidbehandlung im Erhöhen des
Aktivitätsniveaus
von ERK und der Erzeugung von Prokollagen der Typen I und III.
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Andererseits
zeigen die in den 4, 5 und 10 dargestellten
Ergebnisse (Abbau der Dermis gegenüber der Erzeugung einer neuen
Dermis), dass die nicht exponierte Haut von alten Personen über erhöhte cJUN-Kinase-
und MMP-Aktivitäten verfügt. Die
Aufwärtsregulierung
der abbauenden MMP-Enzyme
und die Abwärtsregulierung
der Prokollagensynthese führen
zu einem Defizit an Kollagen und rufen eine Alterung der Haut und
ein beeinträchtigtes
Reparaturvermögen
gealterter Haut hervor. Eine Zunahme in der Aktivität des Weges,
der eine erhöhte
Abbaugeschwindigkeit der Haut verursacht (wie beispielsweise der
durch MMP vermittelte Abbau der dermalen Matrix und Hemmung der
Prokollagensynthese) gleichzeitig mit einer Abnahme der Aktivität des Weges,
der Zellwachstum fördert (wie
beispielsweise eine Abnahme der ERK-Aktivität) tragen beide zu einem chronischen
Altern der menschlichen Haut bei. Unsere Verfahren zum Verhüten und
Verjüngen
von chronologisch gealterter Haut, die an nicht exponierter und
sonnengeschützter
Haut und oftmals unter Abdeckung der behandelten Stelle getestet
wurden, lassen sich zum Behandeln des chronologischen Alterns der
Haut über
den gesamten Körper
und einschließlich
das Gesicht und die Hände
anwenden. In Anbetracht der Lehren der vorgenannten Patentschrift
und der vorläufigen
Anmeldungen, die auf das Photoaltern gerichtet sind, wird die tägliche Anwendung
eines Retinoids auf der Haut die Einflüsse des natürlichen Alterns sowie die verschärfenden
Einflüsse
der Sonne auf das natürliche
Altern der Haut mildern.
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Ohne
damit auf eine spezielle Theorie der Funktion eingeschränkt sein
zu wollen, gehen wir davon aus, dass die gezeigten Ergebnisse, z.B.
in 13E und 13F,
mindestens teilweise auf eine gewisse Kombination einer verbesserten
ERK-Aktivierung, verringerter Mengen an c-Jun und erhöhter Mengen
an Prokollagen der Typen I und/oder III zurückzuführen sind. Unter Anwendung
der gleichen Methode, wie sie für
die Retinoidbehandlung beschrieben wurde (1% Retinol aufgetragen
auf sonnengeschützter
Haut, abgedeckt und 7 Tage später untersucht)
haben wir 3 von unseren Probanden im Alter von 80+ Jahren getestet.
Die Ergebnisse der Biopsien dieser Personen zeigen, dass nach der
Behandlung die ERK-Aktivität
in vivo mehr als das 2-fache betrug, wie in 13 gezeigt
wird (worin die Kontrolle, mit Vehikel behandelte Haut, auf einen Wert
von 1 normiert ist).
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Retinoide
sind die eine Klasse von MMP-Inhibitoren. Die Inhibitoren der MMP's können direkt auf
die MMP's und/oder
auf die Transkriptionsfaktoren AP-1 und NF-κB wirken, durch die MMP's auf natürlichem
Wege erzeugt werden. Aspirin und E5510 (beschrieben von Fujimori,
T., et al., Jpn. J. Pharmacol. (1991), 55(1):81-91) hemmen die NF-κB-Aktivierung.
Retinoide, wie sie beispielsweise in der US-P-4877805 offenbart
wurden, sowie die dissoziierenden Retinoide, die für den AP-1-Antagonismus spezifisch
sind (wie er beispielsweise beschrieben wurde von Fanjul, et al.
in Nature (1994) 372:104-110), Glucocorticoide und Vitamin D3-Target AP-1. Verbindungen zur Verstärkung der
therapeutischen Wirkung von Vitamin D3 wurden
in der gleichzeitig anhängigen
Patentanmeldung mit Aktenzeichen 08/832865 (J. Voorhees et al., "Method for Assessing
1,25(OH)2D3-Activity
in Skin and for Enhancing the Therapeutic Use of 1,25(OH)2D3"), eingereicht am
4. April, 1997, beschrieben, deren Offenbarung hiermit als Fundstelle
einbezogen ist. Außer
Retinol schließen
andere Retinoide natürlich
vorkommende und synthetische Analogstoffe von Vitamin A (Retinol),
Vitamin A-Aldehyd (Retinal), Vitamin A-Säure (Retinsäure (RA)), einschließlich vollständig-trans,
9-cis und 13-cis-Retinsäure),
Etretinat und andere ein, die in der EP-0379367A2, US-P-4887805 und
4888342 beschrieben wurden. Es ist zu erwarten, dass zahlreiche
synthetische Retinoide und Verbindungen mit Retinoid-Aktivität in der
vorliegenden Erfindung bis zu dem Maße verwendbar sind, dass sie
eine Retinoid-Aktivität
in vivo zeigen, wie sie beispielsweise in zahlreichen Patentschriften
beschrieben wurden, die auf ihrem Deckblatt der Allergan Inc., zuerkannt
wurden, wie beispielsweise die folgenden US-Patentschriften: 5514825,
5698700, 5696162, 5688957, 5677451, 5677323, 5677320, 5675033, 5675024,
5672710, 5688175, 5663367, 5663357, 5663347, 5648514, 5648503, 5618943, 5618931,
5618836, 5605915, 5602130. Noch andere Verbindungen, von denen beschrieben
wurde, dass sie über
eine Retinoid-Aktivität
verfügen,
wurden in anderen US-Patentschriften
beschrieben: 5648563, 5648385, 5618839, 5559248, 5616712, 5616597, 5602135,
5599819, 5556996, 5534516, 5516904, 5498755, 5470999, 5468879, 5455265,
5451605, 5343173, 5426118, 5414007, 5407937, 5399586, 5399561, 5391753
und dergleichen, sowie Offenbarungen aller vorgenannten und nachfolgenden
Patentschriften und Literaturstellen.
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MMP's werden auch durch
BB2284 gehemmt (beschrieben von Gearing, A.J.H. et al., Nature (1994)
370:555-557), GI129471 (beschrieben von McGeehan, G.M., et al.,
Nature (1994) 370:558-561) und TIMP's (Gewebeinhibitoren der Metall-Proteinasen,
die Kollagenasen und andere Metall-Proteinasen von Vertebraten hemmen,
einschließlich
Gelatinase und Stromelysin). Noch andere Verbindungen, die in der
vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schließen Hydroxyharnstoff-Derivate
ein, wie beispielsweise Galardin, Batimastat und Marimastat und
solche, die in der EP-0558635A1 und EP-0558648A1 offenbart worden
(offenbart darin als verwendbar zum Hemmen von MMP's in der Behandlung
unter anderem von Ätologien,
Hautgeschwüren,
Hautkrebs und Epidermolysis bullosa). Von Retinoiden ist von Goldsmith,
L.A. ("Physiology, Biochemistry
and Molecular Biology of the Skin", 2. Ausg., (New York: Oxford Univ.
Press, 1991) Kapitel 17) veröffentlicht
worden, dass sie eine Erhöhung
der stationären
Werte von TIMP mRNA hervorrufen, die eine transkriptionelle Regelung
nahelegen würden, obgleich
wir auf der Grundlage unserer Entdeckungen festgestellt haben, dass
dies in menschlicher Haut in vivo nicht der Fall ist. Noch andere
Inhibitoren von MMP's,
die topisch angewendet werden können und
für die
Ausführung
der beanspruchten Erfindung verwendbar sind, schließen Tetracycline
und Derivate davon ein, wie beispielsweise Minocyclin, Roliteracyclin,
Chlortetracyclin, Methacyclin, Oxytetracyclin, Doxycyclin, Demeclocyclin
und die verschiedenen Salze davon. Aufgrund der möglichen
allergischen oder sensibilisierenden Reaktionen sollte die topische
Verabreichung von Tetracyclinen sorgfältig auf derartige unerwünschte Reaktionen überwacht
werden. Andere MMP- Inhibitoren schließen Genistein und Quercetin
ein (beschrieben in den US-P-5637703, 5665367 und FR-A-2671724)
und verwandte Verbindungen sowie andere Antioxidantien, wie beispielsweise
NAC (N-Acetylcystein), Extrakt von Grünem Tee unter anderem.
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Die
wirksame Menge des auf die Haut aufgetragenen Wirkstoffes liegt
vorzugsweise im Bereich von etwa 0,001% bis 5 Gew.% und mehr bevorzugt etwa
0,01% bis 2 Gew.% und noch mehr bevorzugt 0,1 % bis 1 Gew.% des
Gesamtgewichts der Zusammensetzung. Die Zusammensetzungen sind so
formuliert, dass sie vorzugsweise etwa 5 μg/cm2 Haut beim
Auftrag bereitstellen. Beispielsweise ist eine bevorzugte Zusammensetzung
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung Retin-A® als
ein Retinsäure- Gel und -Creme (verfügbar bei
Ortho Pharmaceuticals für
die Behandlung von Akne vulgaris) in Konzentrationen von 0,01% bis
0,1%, wobei in das Vehikel vorzugsweise in Abhängigkeit von der speziellen Formulierung
mindestens eines der folgenden einbezogen ist: butyliertes Hydroxytoluol,
Alkohol (denaturiert mit tert-Butanol und Brucinsulfat), Stearinsäure, Isopropylmyristat,
Polyoxyl-40-stearat, Stearylalkohol und dergleichen sowie kompatible
Mischungen davon.
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Wir
haben 15 Probanden in zwei Altersgruppen getestet, junge Probanden
(19 bis 29 Jahre) und alte Probanden (über 80 Jahre), um den Grad
der Aktivierung der SAP-Kinase in jeder Gruppe zu bestimmen, wobei
die SAP-Kinase-Aktivität
anhand der Phosphorylierung von c-Jun gemessen wird. 10 zeigt,
dass in vivo Proben von nicht exponierter Haut von den jungen Probanden
etwa 25% der relativen c-Jun-Kinase-Aktivität gegenüber der nicht exponierten Haut
von alten Probanden hatte. Aus diesen Ergebnissen könnte man
entsprechend erhöhte
Konzentrationen von AP-1 und MMP's
in der Haut der alten Personen erwarten.
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Es
ist überraschend
entdeckt worden, dass eine topische Behandlung alter Personen, d.h.
chronologisch gealterte Haut, mit einem Retinoid zu einer Wiederherstellung
der intrazellularen Prokollagen-Proteinkonzentrationen ähnlich denjenigen
führte,
wie sie in jungen Personen beobachtet werden (wie beispielsweise
bei solchen mit einem Alter von 40 Jahren und darunter). Insbesondere
haben wir festgestellt, dass ein einmaliger Auftrag von 1% Retinol
auf chronologisch gealterte Haut und abgedeckt mit einem luftundurchlässigen Klebverband
bei Untersuchung 7 Tage danach zu Prokollagen-Proteinkonzentrationen führte, die
mit denen vergleichbar waren, die bei sonnengeschützter Haut
von wesentlich jüngeren
Personen (z.B. unterhalb eines Alters von 40 Jahren, angetroffen
werden. Mehr bevorzugt würde
bei alten Personen das Retinoid ein Mal oder zwei Mal täglich aufgebracht
werden, um einen Therapieplan durchzuführen, obgleich das Mittel weniger häufig, dafür aber bevorzugt
regelmäßigen Basis
aufgebracht werden könnte
(z.B. alle 2 Tage oder ein Mal wöchentlich).
Für die
Haut könnte
es auch wünschenswert
sein, gegenüber äußeren Angriffen
abgedeckt zu werden und speziell gegenüber Quellen von UV-Licht, Detergentien
und anderen aggressiven Chemikalien und dergleichen. Dementsprechend wäre es von
Vorteil, der Retinoidzusammensetzung ein UV-Schutzmittel, eine Antioxidans
und dergleichen hinzuzufügen.
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Die
Stimulation der Prokollagenerzeugung ist ein wichtiger Faktor in
der Bewahrung des Zusammenhaltes chronologisch gealterter Haut.
Gealterte Haut ist dünn
und brüchig,
was zum Teil auf den verringerten Kollagengehalt und der verringerten
Organisation der Kollagenfaser zurückzuführen ist. Die Stimulation der
Prokollagensynthese durch Retinoide und deren nachfolgende Umwandlung
zu Kollagen müssten
erwartungsgemäß die Brüchigkeit
verringern, die Dicke erhöhen
und das Aussehen gealterter Haut verbessern. Dementsprechend gewährt die
vorliegende Erfindung Verfahren zum Erhöhen der Prokollagenkonzentrationen
sowohl intra- als auch extrazellulär und damit auch zur Verbesserung
von Kollagenkonzentrationen insgesamt in chronologisch gealterter
Haut. Wie hierin gezeigt wird, werden darüber hinaus die MMP-Konzentrationen
in der Haut alter Personen im Vergleich zu denen erhöht, die
in der Haut jüngerer
Personen angetroffen werden. Die verbesserte Erzeugung von Prokollagen
wäre enttäuschend,
wenn das resultierende Kollagen in der Haut abgebaut werden würde, weshalb
die Behandlung der Haut alter Personen sowohl mit einem Retinoid als
auch ein MMP-Inhibitor wichtig ist, um die gewünschten Vorteile einer verbesserten
Prokollagen-Biosynthese zu erzielen. Wir haben im Grunde entdeckt,
dass in Haut, die nicht über
eine verringerte Menge an Kollagen verfügt, die Behandlung mit einem
Retinoid die Kollagenkonzentrationen nicht über das normale erhöht; somit
zeigt unsere Erfindung, dass der Auftrag eines Retinoids die Kollagenkonzentrationen
bis zu ihrem gewünschten
Grundwert wiederherstellen kann. Damit erhöht unsere erfindungsgemäße Behandlung
mit einem Retinoid nicht nur die Erzeugung von (Pro)kollagen der
Fibroblasten, sondern sie greift auch in die MMP-Aktivitäten ein,
die ein epidermales Ausdünnen
hervorrufen.
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Obgleich
Retinol die bevorzugte Verbindung zur topischen Verabreichung ist,
schließen
wirksame Derivate von Retinol, von denen eine Verwendbarkeit zur
Ausführung
der vorliegenden Erfindung erwartet werden könnte, ein: Retinal, Retinsäure (einschließlich vollständige trans-,
9-cis- und 13-cis-Isomere) sowie Derivate davon (z.B. 7,8-Didehydroretinsäure) und
andere, die von Kligman et al., beschrieben wurden, auf die vorstehend
Bezug genommen wurde und deren Offenbarung hiermit als Fundstelle
einbezogen ist, einschließlich
kosmetisch zulässige
Salze, Ester, Umkehrester und Ether davon, Konjugate davon und Mischungen
davon.
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Die
hierin beschriebenen und auf kommerzieller Grundlage angesetzten
Zusammensetzungen können
enthalten: verschiedene konventionelle Farbmittel, Duftstoffe, Eindickungsmittel
(wie beispielsweise Xanthanlösung),
Konservierungsmittel, Feuchthaltemittel, Emollientien, Milderungsmittel, Tenside,
Dispergiermittel, Penetrationsverstärker und dergleichen, die zugesetzt
werden können,
um zusätzliche
Vorteile zu gewähren
und den Eindruck und/oder das Aussehen des topischen Präparats zu verbessern.
In ähnlicher
Weise lässt
sich die Zusammensetzung als eine Creme, Lotion, Salbe, Seife oder
Duschgel, Shampoo oder eine Maske ansetzen.
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Die
vorangegangene Beschreibung und die folgenden Methoden sind als
eine Veranschaulichung der Erfindung zu verstehen.
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IN DEN BEISPIELEN
ANGEWENDETE METHODEN
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HISTOLOGIE UND MORPHOMETRIE:
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Von
der Gesäßhaut jeder
Person wurden replizierte 4 mm Stanzbiopsien erhalten. Es wurden
in Formalin fixierte Gewebestücke
sektioniert, mit Hämatoxylin
und Eosin gefärbt,
randomisiert und mit Blindprotokoll versehen. Die Sektionen wurden
unter Verwendung eines Olympus BX40-Mikroskop in Verbindung mit
einer hoch auflösenden
Kamera Sony DCX-151 untersucht. Es wurden geblockte Bereiche von
200 μm auf
einer Seite unter Verwendung einer NIH-Imager-Software isoliert
und die Epidermishöhe an
4 Seiten (25 μm
Abstand) in jedem von zwei solchen Bereichen ermittelt. Die gleichen
zwei geblockten Bereiche wurden für Zählungen der Epithelzellen verwendet.
Die Zahl der interstitiellen Zellkerne (d.h. Kerne unterhalb der
dermo-epidermalen Verbindung, nicht in Verbindung mit Kapillaren) über der
gesamten histologischen Sektion wurde als Maß für die dermale Zellenförmigkeit
bestimmt. Die gleichen, mit Blindwert versehenen Sektionen wurden
unter Verwendung einer Skala von 1 bis 9 für jeden Parameter der Bindegewebsfaser
auf Abstand, Dicke, Desorganisationsgrad und Tiefe der Desorganisation
bewertet.
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HERSTELLUNG VON HAUT-ÜBERSTÄNDEN FÜR DIE BIOCHEMISCHE
ANALYSE:
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Es
wurden Hautproben mit Mörser
und Pistill unter flüssigem
Stickstoff zerrieben und in einem Dounce-Gewebezerkleinerer in Puffer
mit einem Gehalt von 10 mM HEPES, 1 mM EDTA, 5 mM EGTA, 10 mM MgCl2, 50 nM Glycerinphosphat, 5 mM NaVO4, 2 mM DTT, 0,5 mM PMSF, 10 μg/ml Aprotinin, 10 μg/ml Leupeptin
und 10 μg/ml
Pepstatin und 0,5% NP-40 homogenisiert. Es wurden für 15 min Homogenate
bei 14.000g zentrifugiert und die Überstände aufgenommen und für die biochemischen
Bestimmungen entsprechend der nachfolgenden Beschreibung verwendet.
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EX VIVO-ZELLWACHSTUM:
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Es
wurden Biopsien zu kleinen Fragmenten (näherungsweise 15 Fragmente pro
Gewebestück) zerkleinert
und die Gewebefragmente in Kunststoff Zellkulturflaschen gegeben.
Das Kulturmedium bestand aus modifiziertem Eagle-Minimalmedium nach Dulbecco
mit Earle's Salzen,
nichtessentiellen Aminosäuren
und 10% fötalem
Rinderserum. Es wurden Gewebefragmente bei 37°C und 5% CO2/95%
Luft für
bis zu einem Monat inkubiert. Jedes Fragment wurde darauf bewertet,
ob Keratinocyten und/oder Fibroblasten auf dem Gewebe wuchsen und
daraus der prozentuale Anteil von Fragmenten, aus denen Keratinocyten
und Fibroblasten isoliert wurden, nach der Methode von Varani, J.,
et al., J. Clin. Invest., 96, 1747-1756 (1994) bestimmt.
-
MATRIX-METALLPROTEINASE-ASSAY:
-
Es
wurden Gewebestücke
unmittelbar nach der Biopsie in flüssigem Stickstoff tiefgefroren,
in 20 mM Tris-HCl (pH 7,6) plus 5 mM CaCl2 homogenisiert und
für 10
min bei 3.000 × g
zur Entfernung der partikulären
Substanz zentrifugiert. Die Fähigkeit,
lösliche
radioaktive Fragmente von 3H-markiertem fibrillarem Typ I Kollagen
(beschrieben von Fisher, G.J., et al., Nature, 379, 335-339 (1996)
und Hu, C-L, et al., Analytic. Biochem., 88, 638-643 (1978)) freizusetzen,
wurde als Maß für die kollagenolytische
Wirksamkeit verwendet. Es wurden Gewebeextrakte für 3 Stunden
mit 1 mM Aminophenylquecksilberacetat (APMA) inkubiert, um die inaktive
Form der Matrix-Metallproteinase in eine aktive Form umzuwandeln.
Anschließend
wurden 0,2 μCi
Kollagensubstrat (NEN-DuPont, Boston, MA) für 24 Stunden mit 50 μl Gewebeextrakt
inkubiert. Am Ende der 24-stündigen Inkubationszeit
wurden die Proben bei 12.000 × g
für 10
min zentrifugiert, um das intakte Protein zu pelletisieren. Die
in der Überstandflüssigkeit
verbleibende Radioaktivität
wurde sodann gemessen und daraus der prozentuale Anteil von hydrolysiertem
Substrat bestimmt.
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Es
wurde eine Gelatine-Zymographie (Varani et al., op. cit.) verwendet,
um die Akivität
von MMP-2 (72 kD Gelatinase, Gelatinase A) und MMP-9 (92 kD Gelatinase,
Gelatinase B) zu ermitteln. Es wurden Gewebeextrakte in einem 8,5%
SDS-Polyacrylamid-Gel mit einem Gehalt von 1 mg/ml Gelatine elektrophoresiert.
Nach der Elektrophorese wurde das SDS mit Hilfe von 3 aufeinander
folgenden Wäschen
in 1% Triton X-100 entfernt. Die ersten zwei Wäschen dauerten jeweils 20 nun
und die letzte erfolgte über
Nacht. Die Quantifizierung der Breite der Hydrolysenzone wurde mit
Hilfe der Laser-Densitometrie ausgeführt.
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ASSAYS DER ERK-PHOSPHORYLIERUNG
UND AKTIVITÄT:
-
ERK1
und ERK2 wurden in Haut-Überständen mit
Antikörpern
von der Santa Cruz Biotechnology Inc. einer Immunfällung unterzogen
und auf enzymatische Aktivität
unter Verwendung eines Myelinbasischen Proteins als Substrat assayiert,
wie von J. D. Weber et al. ("Sustained
activation of extracellularsignal regulated kinase I (ERK1) is required
for the continued expression of cyclin D1 in G1 phase", ("verzögerte Aktivierung
von mit extrazellulärem
Signal regulierter Kinase I (ERK1) ist für die fortgesetzte Expression
von Cyclin D1 in G1 Phase erforderlich") Biochem. J., 326:61-68 (1997)) beschrieben
wurde. In Überständen wurden
sowohl die Summe als auch phosphorylierte ERK1 und ERK2 mit Hilfe
der Western-Blot-Analyse
bestimmt, indem Antikörper
von der New England Biolabs Inc. (Beverly, MA) verwendet wurden.
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ASSAY AUF C-JUN-KINASE-AKTIVITÄT:
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Die
c-Jun-Aktivität
in Haut-Überständen wurde
mit Hilfe von Assays der Festphase-Kinase bestimmt (entsprechend
der Beschreibung z.B. von M. Hibi et al., "Identification of an oncoprotein and
UV-responsive protein kinase that binds and potentiates the c-Jun
activation domain",
("Identifikation
eines Onkoproteins und von auf UV ansprechender Proteinkinase, die
c-Jun-Aktivierungsdomäne
bindet und potenziert"),
Genes Dev., 7:2135-2148 (1993)).
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NORTHERN-BLOT-ANALYSE
VON RNA:
-
Die
Gesamt-RNA (z.B. für
c-Jun, Prokollagen α1(III))
wurde aus Hautproben mit Hilfe der Guanidinium-hydrochlorid-Lyse
und Ultrazentrifugation isoliert (entsprechend der Beschreibung
von G.J. Fisher et al., "Cellular,
immunologic and biochemical characterization of topical retinoic
acid-treated human skin",
("Zellulare, immunologische
und biochemische Charakterisierung von topisch mit Retinsäure behandelter
menschlicher Haut"),
J. Investig. Dermatol., 96:699-707 (1991)). Die Northern-Analyse
auf Gesamt-RNA (40 μg/Spur)
mit willkürlich
Primer-unterstützten 32P-markierten cDNA-Sonden für die zu bestimmende
spezielle mRNA wurde entsprechend der Beschreibung von G.J. Fisher
et al. ausgeführt
(in "All trans retinoc
acid induces cellular retinol-binding protein in human skin in vivo", ("Vollständige trans-Retinsäure induziert
zellular Retinol-bindendes Protein in menschlicher Haut in vivo") J. Investig. Dermatol.,
105:80-86 (1995)). Prokollagen Typ III-mRNA wurde unter Anwendung
der Umkehrtranskriptase-Polymerase-Kettenreaktion bestimmt.
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WESTERN-BLOT-ANALYSE VON
PROTEINEN:
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In
Zellkernextrakten von menschlicher Haut wurden Jun-Proteine, Cyclin
D2 (beides Antikörper von der Santa Cruz Biotechnology
Inc.) und phosphoryliertes c-Jun (Antikörper von der New England Biolabs
Inc.) mit Hilfe der Western-Analyse detektiert, die beschrieben
wurde von G.J. Fisher et al., (in "Immunological identification and functional
quantitation of retinoic acid and retinoid X receptor proteins in
human skin", ("Immunologische Identifikation
und funktionelle Quantifizierung von Retinsäure- und Retinoid-X-Rezeptorproteinen in
menschlicher Haut")
J. Biol. Chem., 269:20629-20635 (1994)).
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Immunoreaktive
Proteine wurden mit Hilfe der verstärkten Chemilumeneszensbestimmung sichtbar
gemacht und mit Hilfe der Laserdensitometrie quantifiziert oder
mit Hilfe der verstärkten
Chemifluoreszensanalyse sichtbar gemacht und mit Hilfe eines Storm-Bildgebers
quantifiziert (Molecular Dynamics, Palo Alto, CA).