DE69904918T2

DE69904918T2 - Verwendung von parathyroid-hormon bestehend aus der aminosäuresequenz von 1-34 von human parathyroid-hormone zur reduzierung von knochenbrüchen sowohl im bereich der wirbelsaüle als auch anderer knochen

Info

Publication number: DE69904918T2
Application number: DE69904918T
Authority: DE
Inventors: Willard H. Dere; Gregory A. Gaich; M. Hock
Original assignee: Eli Lilly and Co
Current assignee: Eli Lilly and Co
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: JP2017190332A; AU746277B2; PT2907522T; EP2907522A1; TR200003455T2; NO20072983L; IL138829A0; DK1769804T3; EP1059933A1; BR9909445A; CY1113343T1; HUP0101594A3; DK2266598T3; EP2266598A1; MY129227A; US6977077B1; UA72205C2; DZ2873A1; IL138829A; PE20001089A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Parathormons zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung der Wahrscheinlichkeit und/oder der Schwere eines Knochenbruchs. Die Erfindung bezieht sich noch spezieller auf die Reduzierung des Auftretens eines Wirbelsäulenbruchs, die Reduzierung des Auftretens von mehrfachen Wirbelsäulenbrüchen, die Reduzierung der Schwere eines Wrrbelsäulenbruchs und/oder die Reduzierung des Auftretens eines Nicht- Wirbelsäulenbruchs bei einer Frau nach den Wechseljahren, die ein Osteoporoserisiko oder Osteoporose aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Existierende Mittel, wie zum Beispiel Östrogen, Bisphosphonate, Fluoride oder Calcitonin können Knochenschwund verhindern und bewirken dadurch, daß sie den remodelierten Raum wieder ausfüllen, eine 3- bis 5%ige Erhöhung des Knochenmarks, die Nettoknochenbildung wird jedoch nicht signifikant stimuliert. Die Knochenerhaltung durch die Hemmung der Knochenumwandlung kann gegen das Risiko eines Bruchs bei Patienten, die bereits signifikanten Knochenschwund aufweisen, kein ausreichender Schutz. Vorzugsweise können Anabolika, die die Knochenstärke durch gleichzeitige Knochenbildung erhöhen, besseren Schutz gegen einen Bruch bei Patienten mit nachgewiesener Osteoporose bieten.
Das Parathormon (PTH) ist ein sekretiertes 84-Aminosäure-Produkt der Säugetiernebenschilddrüse, das durch seine Wirkung auf verschiedene Gewebe, einschließlich Knochen, die Serum-Calciumspiegel steuert. Die N-terminalen 34 Aminosäuren von bovinem und humanem PTH (PTH(1-34)) werden dem ungekürzten Hormon als biologisch äquivalent erachtet. Andere amino-terminale Fragmente von PTH (einschließlich zum Beispiel 1-31 und 1-38) oder PTHrP (PTH-ähnliches Peptid/Protein) oder Analoge von einem oder beiden, die den PTH/PTHrP-Rezeptor (PTH1- Rezeptor) aktivieren, haben auf die Knochenmasse ähnliche biologische Wirkungen gezeigt, obgleich das Ausmaß der Wirkungen variieren kann.
Untersuchungen an Menschen mit verschiedenen Formen des PTH haben eine anabolische Wirkung auf den Knochen gezeigt und riefen beträchtliches Interesse an deren Verwendung bei der Behandlung von Osteoporose und verwandten Knochenerkrankungen hervor. Die signifikanten anabolischen Wirkungen von PTH auf den Knochen, einschließlich der Anregung von Knochenbildung, die zu einer Nettozunahme der Knochenmasse und /oder -stärke führt, sind an vielen Tierarten und Menschen demonstriert worden.
Es wird allgemein angenommen, daß die PTH-Verabreichung an Menschen und bestimmte Tierarten eine negative Wirkung auf den Rindenknochen hat. Tatsächlich resultiert die natürlich auftretende Erhöhung des endogenen PTH, die bei der Erkrankung Hyperparathyroeose auftritt, in der Verdünnung des Rindenknochens, begleitet von einer Erhöhung der Konnektivität und Masse des Trabekelknochens. Frühere Untersuchungen lassen darauf schließen, daß es, wenn sich der Havers- Rindenknochen (gefunden in Menschen und höheren Säugetieren) unter dem Einfluß von PTH verändert, eine solche Knochenumverteilung geben wird, daß die Rindenknochenmasse und -stärke abnehmen, während die Masse und die Stärke des Trabekelknochens zunehmen. In veröffentlichten klinischen Studien über die Verabreichung von PTH verringert sich beispielsweise die Rindenknochenmasse nach der Behandlung mit exogenem PTH, und diese Entdeckungen haben das Interesse daran geweckt, daß die Behandlung mit PTH zu einer reduzierten Rindenknochenmasse und -stärke führen wird. Ein Anliegen, das durch derartige Studien geweckt wurde, ist, daß es aufgrund des Verlustes an Rindenknochen, zu einem Vertust der gesamten Skelettknochenmasse kommen könnte. Dies ist von hoher klinischer Relevanz, da ein größerer Verlust an Trabekelknochen, verglichen mit dem Verlust an Rindenknochen, bei Osteoporose bedeutet, daß die mechanische Belastung überwiegend von verbleibendem Rindenknochen getragen wird. Weiterer Verlust an Rindenknochen könnte das Risiko eines Bruchs erhöhen. Es ist daher wichtig, daß ein therapeutisches Mittel gegen Osteoporose den verbliebenen Rindenknochen eines Patienten erhält oder erhöht.
Die Wirkungen von PTH auf den Rindenknochen ist an nicht-menschlichen Tieren mit Havers-Umbau ("Haversian remodeling")wie Hunden, Frettchen, Schafen und Affen untersucht worden, die Probengrößen waren aber für eine zuverlässige statistische Analyse typischerweise zu klein. Die Auswirkung der durch die PTH- Behandlung hervorgerufenen Veränderungen der mechanischen Eigenschaften des Rindenknochens in solchen Tieren bleibt unbekannt. Veröffentlichte Studien über Nagetiere haben gezeigt, daß sich die Rindenknochenmasse während der Verabreichung von PTH erhöht hat, dieser Vorteil nach der Absetzung des PTH aber verschwand. Der Rindenknochen eines Nagetiers weißt jedoch eine deutlich andere Struktur auf als der Havers-Rindenknochen und wird eher durch eine Oberflächenappostionale Bildung und Resorption als durch den intrakortikalen Umbau von Osteonen umgebaut. Weiterhin führen die technischen Einschränkungen der biomedizinischen Tests an den relativ kurzen Knochen von Nagetieren zu artifiziellen Veränderungen der Messung, wenn ein Mittel, wie ein PTH, die Knochengeometrie derart verändert, daß der Knochen dicker wird. Derartige artifizielle Veränderungen machen die Extrapolation der Reaktionen eines Ratten-Rindenknochens gegenüber denen von Menschen oder anderen Tieren mit osteonalem Umbau unzuverlässig. Daher zeigen die existierenden Daten für Tiere, ebenso wie für Menschen, die dem Havers-Umbau unterliegen, an, daß PTH auf den Rindenknochen eine ungünstige Wirkung haben kann, die durch die Auszehrung des Rindenknochens einen Nettoverlust an Knochenmasse verursacht.
Als Folge ist es daher eine verbreitete Überzeugung in Anbetracht der Wirkung von PTH gewesen, daß die Patienten eine gleichzeitige oder anschließende Behandlung mit einem Antiresorbens benötigen, um den Knochenschwund, der durch das PTH hervorgerufen wird, zu minimieren. Tatsächlich ist dieses Modell Grundlage für mehrere klinische Studien an Frauen gewesen. Beispielsweise haben drei klinische Studien PTH an Frauen nach den Wechseljahren bei einer gleichzeitigen Therapie mit Calcitonin oder Östrogen oder an Frauen vor den Wechseljahren, die einen GnRH- Agonisten, Synarel, gegen Endometriose nahmen, angewendet. Die gegensätzlichen Wirkungen des Östrogens und des PTH auf die Rindenknochenumwandlung machen während der Kombinationstherapie mit diesen beiden Mitteln insbesondere die Beobachtung ausschließlich von Wirkungen des PTH schwierig.
Es verbleibt der Bedarf an einem Verfahren für die Anwendung eines PTH, um die Stärke und die Steifheit des Knochens in Menschen und anderen Tieren, die dem Havers-Umbau aufweisen, zu erhöhen und das Vorkommen von Knochenbrüchen in diesen Tieren zu reduzieren. Es verbleibt weiterhin der Bedarf an einem Verfahren zur Erhöhung der Qualität und der Menge des Rindenknochens.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beinhaltet die Verwendung von PTH bei der Herstellung eines Medikaments, wie in Anspruch 1 definiert. Die Erfindung reduziert das Risiko von Wirbelsäulen- und Nicht-Wirbelsäulenbrüchen. Die Erfindung kann zur Verringerung des Risikos derartiger Brüche oder zur Behandlung derartiger Brüche verwendet werden. Die Verwendung der Erfindung kann insbesondere das Vorkommen eines Wirbelsäulen- und/oder Nicht-Wirbelsäulenbruchs, die Schwere eines Wirbelsäulenbruchs und das Vorkommen eines mehrfachen Wirbelsäulenbruchs reduzieren, die Knochenqualität verbessern und dergleichen.
Die Erfindung kann die Festigkeit oder die Steifheit an einer Stelle einer möglichen Verletzung, wie der Hüfte oder des Rückrats einer Person mit Osteoporose, oder an einer anderen Stelle mit abnormal geringer Knochenmasse oder schlechter Knochenstruktur erhöhen. Die Erfindung kann ebenso die Knochenfestigkeit oder -steifheit an einer Stelle einer tatsächlichen Verletzung, wie eines Bruchs, beispielsweise der Hüfte oder Wirbelsäule erhöhen. Der Patient der Erfindung ist eine Frau nach den Wechseljahren mit Risiko zur Osteoporose oder mit Osteoporose und ist von der gleichzeitigen Hormonsubstitutionstherapie (HRT), Ostrogen- oder einer ähnlichen Therapie oder Antiresobenstherapie unabhängig, abgesehen von Calcium- und/oder Vitamin-D-Ergänzungen.
Das Parathormon, wie die N-terminalen Aminosäuren 1-34 des rekombinierten humanen Parathormons, wird bei der Herstellung eines Medikaments verwendet, das entweder zyklisch oder in Abständen verabreicht werden kann. Die zyklische Verabreichung umfaßt vorzugsweise die Verabreichung des Medikaments für 2 oder mehr Umbauzyklen und die Absetzung des Medikaments für einen oder mehrere Umbauzyklen. Zudem kann die Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifheit eines Knochens für mehrere Umbauzyklen oder bis hin zu mehreren Jahren nach der letzten Verabreichung eines Parathormons bestehen bleiben.

Kurze Beschreibung Zeichnungen

Fig. 1 veranschaulicht die prozentuale Veränderung bei DXA-Messungen des Gesamtknochenmineralgehaltes in Kontroll- und Behandlungsgruppen.
Die Fig. 2A-C veranschaulichen die prozentuale Veränderung bei DXA- Messungen der Wirbelsäule von Kontroll- und Behandlungsgruppen im Lendenwirbels 2-4 für Knochenfläche (A), Knochenmineralgehalt (B) und Knochenmineraldichte (C).
Die Fig. 3A und 3B veranschaulichen die Erhöhung der Knochenmasse (A) und der Knochenstärke (B) der Lendenwirbelsäule bei Primaten, die mit einem Parathormon behandelt wurden.
Die Fig. 4A und 4B veranschaulichen die Erhöhung der Stärke des Oberschenkelhalses (A) und die konstante Stärke der mittleren Diaphyse des Oberarmknochens (B) bei Primaten, die mit einem Parathormon behandelt wurden.
Fig. 5 veranschaulicht die Aktivierung der Knochenbildungsraten auf endostalen und periostalen Oberflächen des mittleren Oberarmknochens.
Fig. 6 veranschaulicht die Histogrammanalyse der Verschiebung der Knochen- Voxel-Dichten im Lendenwirbel, die aus der PTH-Behandlung resultiert, im Vergleich mit dem Kontrollobjekt. Beachten sie die Erhöhung der Dichte im Rindenknochenkompartiment nach der Absetzung der PTH-Behandlung.
Fig. 7 veranschaulicht die Erhöhung der Lendenwirbelsäule-BMD über 23 Monate der Behandlung von Patienten mit entweder 20 ug/Tag PTH oder 40 ug/Tag PTH, im Vergleich mit den Placebo behandelten Kontrollobjekten.
Fig. 8 veranschaulicht die Erhöhung der Oberschenkel- und Hüfthals-BMD über 24 Monate der Behandlung von Patienten mit entweder 20 ug/Tag PTH oder 40 ug/Tag PTH, im Vergleich mit den Placebo behandelten Kontrollobjekten.

Ausführliche Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Parathormons, bestehend aus der Aminosäuresequenz 1 bis 34 des menschlichen Parathormons, zur Herstellung eines Medikaments zur gleichzeitigen Reduzierung des Risikos sowohl von Wirbelsäulen- als auch Nicht-Wirbelsäulenknochenbrüchen bei einer Frau nach den Wechseljahren, die das Risiko zur Osteoporose oder Osteoporose aufweist. Das Medikament kann zur Erhöhung der Steifheit und/oder der Festigkeit an einer Stelle einer möglichen Verletzung oder an einer Stelle einer tatsächlichen Verletzung angewendet werden. Eine Verletzung umfaßt allgemein einen Bruch, eine chirurgische Verletzung, einen Gelenkersatz, orthopädische Verfahren und dergleichen. Die Erhöhung der Knochenfestigkeit und/oder -steifheit umfaßt allgemein die Erhöhung der Mineraldichte des Rindenknochens, die Erhöhung der Stärke des Knochens, die Erhöhung der Belastungsbeständigkeit und dergleichen. Die Reduzierung des Vorkommens eines Bruchs umfaßt allgemein die Reduzierung der Wahrscheinlichkeit oder des tatsächlichen Vorkommens eines Bruchs bei einem Patienten im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrollpopulation.
Grenzbelastung, wie hierin verwendet, bezieht sich auf die maximale Belastung der eine Knochenprobe widersteht; Steifheit bezieht sich auf die Neigung des linearen Teils einer Belastungs-Deformationskurve und Leistung bis zum Ausfall bezieht sich auf die Fläche unter der Belastungs-Deformationskurve vor dem Ausfall. Diese können alle durch Verfahren, die in der Technik der Knochenstudien Standard sind, gemessen und berechnet werden. Diese Parameter sind strukturelle Eigenschaften, die von den intrinsischen Eigenschaften und der Geometrie eines Materials abhängen und wie in Turner CH, Burr DB 1993 "Basic biomechanical measurements of bone: a tutorial." Bone 14: 595-608, was hierin durch Verweis enthalten ist, bestimmt werden können. Grenzbelastung, Steifheit und Leistung bis zum Ausfall können normiert werden, um intrinsische Materialeigenschaften zu erhalten, wie Grenzbeanspruchung, Elastizitätsmodul und Festigkeit, die von der Größe und der Form unabhängig sind. Grenzbeanspruchung, wie hierin verwendet, bezieht sich auf die maximale Beanspruchung, der eine Probe widerstehen kann; Elastizitätsmodul bezieht sich auf die intrinsische Steifheit eines Materials und Festigkeit bezieht sich auf die Widerstandskraft gegen Bruch pro Volumeneinheit. Diese könne alle durch in der Technik bekannte Verfahren bestimmt werden. Id. Femoralknochenstärke, wie hierin verwendet, kann am Oberschenkelhals oder in der Mitte üblicherweise unter Verwendung einer Dreipunkt- oder Vierpunkt Biegung am letzteren Ort gemessen werden.

Knochenverletzung

Die Verwendung der Erfindung ist für einen Patienten, der möglicherweise unter einer Knochenverletzung eines oder mehrerer Knochen leidet oder gelitten hat, von Nutzen.
Der Patient ist eine Frau mit dem Risiko zur Osteoporose oder daran leidend. Risikofaktoren für Osteoporose sind in der Technik bekannt und beinhalten hypogonadale Zustände bei Männern und Frauen, unabhängig vom Alter, körperliche Verfassung, Erkrankungen oder Medikamente, die Hypogonadismus hervorrufen, ernährungsbedingte Faktoren in Verbindung mit Osteoporose (wenig Calcium oder Vitamin D sind am stärksten verbreitet), Rauchen, Alkohol, Medikamente in Verbindung mit Knochenschwund (Glucocorticoide, Thyroxin, Heparin, Lithium, Anticonvulsiva usw.), Verlust des Sehvermögens, was sturzanfällig macht, Raumfahrt, Immobilität, chronische Hospitalisierung oder Bettruhe und andere systemische Krankheiten, die mit Erhöhung des Risikos für Osteoporose verbunden sind. Indikationen für das Vorhandensein von Osteoporose sind in der Technik bekannt und umfassen den radiologischen Nachweis von zumindest einem vertebralen Kompressionsbruch, wenig Knochenmasse (typischerweise mindestens 1 Standardabweichung unter mittleren Normalwerten für Jugendliche) und/oder atraumatische Brüche.
Osteoporose kann beispielsweise zu Wirbelsäulen und/oder Nicht- Wirbelsäulenbrüchen führen. Beispiele für Nicht-Wirbelsäulenbrüche umfassen einen Hüftbruch, einen Bruch des distalen Unterarms, einen Bruch des proximalen Oberarmknochens, einen Bruch der Handwurzel, einen Bruch der Speiche, eines Bruch des Knöchels, einen Bruch des Oberarmknochens, einen Bruch einer Rippe, einen Bruch eines Fußes, einen Bruch des Beckens oder Kombinationen hiervon. Die Erfindung kann zur Reduzierung des Risikos derartiger Brüche oder für die Behandlung derartiger Brüche verwendet werden. Das Risiko eines Bruchs wird verringert und die Heilung eines Bruchs wird durch die Erhöhung der Stärke und/oder Steifheit eines Knochens, beispielsweise in der Hüfte, der Wirbelsäule oder beidem, unterstützt. Eine typische Frau mit dem Risiko zur Osteoporose ist eine Frau nach den Wechseljahren oder eine Frau vor den Wechseljahren mit einer Keimdrüsenunterfunktion. Ein Patient für die Verwendung der vorliegenden Erfrndung ist eine Frau nach den Wechseljahren, und sie ist von einer gleichzeitigen Hormonsubstitutionstherapie (HRT), Östrogen- oder ähnlichen Therapie oder Antiresorbenstherapie unabhängig. Die Erfindung kann einem Patienten in jedem Stadium der Osteoporose helfen, vorzugsweise aber im frühen und fortgeschrittenen Stadium.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Medikament, das insbesondere das Auftreten von Brüchen bei einem Patienten mit Osteoporose oder dem Risiko fortschreitender Osteoporose verhindert oder reduziert. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung das Vorkommen von Wirbelsäulen- und/oder Nichtwirbelsäulenbrüchen, die Schwere eines Wirbelsäulenbruchs, das Vorkommen eines mehrfachen Wirbelsäulenbruchs reduzieren, die Knochenqualität verbessern und dergleichen. In einer anderen Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung Patienten mit wenig Knochenmasse oder einem früheren Bruch helfen, die zum Risiko auf künftige mehrfache Skelettbrüche neigen, wie Patienten, bei denen die Osteoporose in der Wirbelsäule schnell voranschreitet.

Knochenfestigkeit und -steifheit

Durch die Erhöhung der Knochenfestigkeit, -steifheit oder beidem reduziert die Verwendung der Erfindung das Risiko einer Verletzung oder unterstützt die Genesung von der Verletzung. Allgemein resultiert die Festigkeit oder Steifheit eines Knochens aus der Masse und der Stärke des Rindenknochens, Trabekelknochens und des Schwammgewebes des Knochens. Die Verwendung der Erfindung kann Niveaus der Knochenfestigkeit, -steifheit, -masse und/oder -stärke bereitstellen, die innerhalb oder über dem Bereich der normalen Population liegen. Vorzugsweise liefert die Erfindung erhöhte Niveaus in bezug auf die Niveaus, die aus Verletzungen resultieren oder die zu einem Verletzungsrisiko führen. Die Erhöhung der Festigkeit, Steifheit oder beidem vermindert das Risiko oder die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs, im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrollpopulation.
Werden bestimmte Merkmale von Knochen verstärkt, liefern erhöhte Knochenfestigkeit und/oder -steifheit. Derartige Merkmale umfassen die Knochenmineraldichte (BMD), den Knochenmineralgehalt (BMC), die Aktivierungsfrequenz oder die Knochenbildungsrate, Trabekelanzahl, die Trabekeldicke, den Trabekel und andere Konnektivität, periostate und endokortikale Knochenbildung, die Rindenporosität, Querschnittsfläche des Knochens und Knochenmasse, Belastbarkeit und/oder Leistung bis zum Ausfall. Eine Zunahme bei einem oder mehreren dieser Merkmale ist ein bevorzugtes Ergebnis dieser Erfindung.
Bestimmte Merkmale von Knochen, wie Markraum und Elastizitätsmodul, liefern, wenn sie vermindert werden, erhöhte Festigkeit und/oder Steifheit des Knochens. Ein jüngerer (festerer und steiferer) Knochen besitzt Kristallite, die allgemein kleiner sind als die Kristallite eines älteren Knochens. Daher erhöht die Reduzierung der Größe der Knochenkristallite allgemein die Festigkeit und Steifheit eines Knochens und kann das Vorkommen eines Bruchs reduzieren. Außerdem kann das vollständige Auswachsen der Kristallite eines Knochens dem Knochen zusätzliche erwünschte Merkmale verleihen, was die erhöhte Festigkeit und Steifheit des Knochens einschließt und/oder das Vorkommen eines Bruchs reduzieren kann. Die Verminderung eines oder mehrerer dieser Merkmale könnte ein bevorzugtes Ergebnis dieser Erfindung sein.
Die Erfindung ist zur Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifheit verschiedener Knochens wirksam. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung die Festigkeit und/oder Steifheit von Knochen erhöhen, einschließlich eines Hüftknochens, wie einem Darmbein, eines Beinknochens, wie einem Oberschenkelknochen, eines Knochens aus der Wirbelsäule, wie eines Wirbels oder eines Knochens aus einem Arm, wie eines distalen Unterarmknochens oder eines proximalen Oberarmknochens. Diese Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifheit kann im gesamten Knochen gefunden werden oder auf bestimmte Bereiche des Knochens begrenzt sein. Beispielsweise kann die Festigkeit und/oder Steifheit eines Oberschenkels durch die Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifheit eines Oberschenkelhalses oder eines Oberschenkeltrochanters erhöht werden. Festigkeit und/oder Steifheit einer Hüfte kann durch die Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifheit eines Darmbeinkamms oder eines Darmbeinstachels erhöht werden. Festigkeit und/oder Steifheit eines Wirbels kann durch die Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifheit eines Schenkels, einer Lamina oder eines Korpus erhöht werden. Vorteilhaft ist die Wirkung auf die Wirbel in bestimmten Bereichen der Wirbelsäule, wie den Halswirbel, den Brustwirbel, den Lendenwirbel, den Sakralwirbel und/oder dem Steißwirbel. Bevorzugt ist die Wirkung auf einen oder mehrere mittlere Brust- und/oder obere Lendenwirbel.
Die Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifheit kann in jeder der Knochenarten oder überwiegend in einer Knochenart gefunden werden. Knochenarten umfassen den spongiösen Knochen (Schwammgewebe, Trabekel oder Lamelle) und Knochenkompakta (kortikal oder dicht) und den Bruchkallus. Die Erfindung erhöht vorzugsweise die Festigkeit und oder Steifheit durch ihre Wirkung auf das Schwammgewebe und den Rindenknochen oder auf den Rindenknochen allein. Der Trabekelknochen, Knochen, an dem Bindegewebe angebracht ist, kann durch die vorliegende Erfindung ebenso verfestigt und/oder versteift werden. Beispielsweise ist es vorteilhaft an einer Stelle einer Befestigung für ein Band, eine Sehne und/oder einen Muskel zusätzliche Festigkeit bereitzustellen.
In einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Erhöhung der Festigkeit oder Steifheit das Vorkommen eines Bruchs reduzieren. In diesem Aspekt kann die Erhöhung der Festigkeit oder Steifheit die Reduzierung des Vorkommens eines Wirbelbruchs, die Redzierung des Vorkommens eines schweren Bruchs, die Redzierung des Vorkommens eines gemäßigten Bruchs, die Reduzierung des Vorkommens eines Nicht- Wirbelbruchs, die Reduzierung des Vorkommens eines mehrfachen Bruchs oder eine Kombination hiervon, umfassen.

Parathormon

Als Wirkstoff umfaßt die Zusammensetzung oder Lösung die Aminosäuren 1-34 des menschlichen Parathormons hPTH (1-34), das entweder rekombinant durch Peptidsynthese oder durch Extraktion aus menschlicher Flüssigkeit erhalten wurde. Siehe beispielsweise US-Pantent Nr. 5,208,041. Die Aminosäuresequenz für hPTH (1-84) wird von Kimura et al. in Biochem. Biophys. Res. Comm., 114(2): 493 erwähnt.
Das menschliche PTH(1-34) ist ebenso als Teriparatid bekannt. Stabilisierte Lösungen von menschlichem PTH(1-34), wie rekombantes menschliches PTH(1-34) (rhPTH(1-34), das angewendet werden kann, werden in WO 99/29337 beschrieben. Kristalline Formen von menschlichem PTH(1-34), die angewendet werden können, sind in WO 99/31137 beschrieben.

Verabreichung des Parathormons

Ein Parathormon kann typischerweise parenteral, bevorzugt durch subkutane Injektion, durch Methoden und Formulierungen, die im Stand der Technik bekannt sind, verabreicht werden. Stabilisierte Formulierungen von menschlichem PTH(1-34), die vorteilhafterweise angewendet werden können, werden in WO 99/29337 beschrieben. Diese Patentanmeldung beschreibt ebenso zahlreiche andere Formulierungen zur Lagerung und Verabreichung eines Parathormons. Eine stabilisierte Lösung eines Parathormons kann ein Stabilisierungsmittel, einen Puffer, ein Konservierungsmittel und dergleichen umfassen.
Das in die Lösung oder Zusammensetzung eingebrachte Stabilisierungsmittel umfaßt ein Polyol, dasein Saccharid umfaßt, vorzugsweise ein Monosaccharid oder Disaccharid, zum Beispiel Glucose, Trehalose, Raffinose oder Sucrose; einen Zuckeralkohol, wie zum Beispiel Mannitol, Sorbital oder Inositol und einen mehrwertigen Alkohol, wie Glycerin oder Propylenglycol oder Gemische hiervon. Ein bevorzugtes Polyol ist Mannitol oder Propylenglycol. Die Konzentration des Polyols kann in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise etwa 3 bis 10 Gew.-% der Gesamtlösung liegen.
Der in der Lösung oder Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung angewandte Puffer kann jede Säure- oder Salzkombination sein, die pharmazeutisch verträglich ist und fähig ist, die wässerige Lösung in einem pH-Wertbereich von 3 bis 7, vorzugsweise 3 bis 6 zu halten. Geeignete Puffersysteme sind beispielsweise Acetat-, Tartrat- oder Citratquellen. Bevorzugte Puffersysteme sind Acetat- oder Tartratquellen, stärker bevorzugt ist eine Acetatquelle. Die Konzentration des Puffers kann in einem Bereich von etwa 2 mM bis etwa 500 mM, vorzugsweise etwa 2 mM bis 100 mM liegen.
Die stabilisierte Lösung oder Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ebenso ein parenteral verträgliches Konservierungsmittel umfassen. Derartige Konservierungsmittel umfassen beispielsweise Kresole, Benzylalkohol, Phenol, Benzalkoniumchlorid, Benzethoniumchlorid, Chlorbutanol, Phenylethylalkohol, Methylparaben, Propylparaben, Thimerosal und Phenylquecksilbernitrat- und acetat. Ein bevorzugtes Konservierungsmittel ist m-Kresol oder Benzylalkohol; stärker bevorzugt wird m-Kresol. Die Menge des angewendeten Konservierungsmittels kann in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% liegen, vorzugsweise etwa 0,3 bis etwa 1,0 Gew.-% der Gesamtlösung.
Daher kann die stabilisierte Teriparatidlösung Mannitol, Acetat und m-Kresol mit einer vorhergesagten Lagerfähigkeit von über 15 Monaten bei 5ºC enthalten.
Die Parathomionzusammensetzungen können, wenn erwünscht, in Form eines Pulvers bereitgestellt werden, das nicht mehr als 2 Gew.-% Wasser enthält, was aus der Gefriertrocknung einer sterilen, wässerigen Hormonlösung, die durch das Mischen des ausgewählten Parathormons, eines Puffers und eines Stabilisierungsmittels wie oben beschrieben herrührt. Werden lyophilisiserte Pulver hergestellt ist als Puffer besonders eine Tartratquelle geeignet. Besonders geeignete Stabilisierungsmittel umfassen Glycin, Saccharose, Trehalose und Raffinose.
Zudem kann ein Parathormon mit typischen, in der Technik eingesetzten Puffern und Trägerstoffen hergestellt werden, um Proteine für die parenterale Verabreichung zu stabilisieren und aufzulösen. In der Technik anerkannte pharmazeutische Träger und deren Formulierungen werden in Martin, "Remington's Pharmaceutical Sciences", 15. Auflage; Mack Publishing Co., Easton (1975) beschrieben. Ein Parathormon kann ebenso mittels der Lungen, dem Mund, der Nase, durch Zäpfchen oder durch orale Formulierungen zugeführt werden.
Das Parathormon wird zur Verabreichung einer zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit und/oder Schwere eines Knochenbruchs wirksamen Dosis formuliert. Vor¬ zugsweise liefert eine wirksame Dosis eine Verbesserung der Rindenknochenstruktur, -masse und/oder -stärke. Eine wirksame Dosis reduziert das Vorkommen eines Wirbelbruchs, das Vorkommen mehrfacher Wirbelbrüche, die Schwere eines Wirbelbruchs und/oder das Vorkommen eines Nicht-Wirbelbruchs. Vorzugsweise erhält ein Patient, der ein Parathormon erhält ebenso eine wirksame Dosis an Calcium und. Vitamin D, was die Wirkungen des Hormons erhöhen kann. Eine wirksame Dosis des Parathormons beträgt typischerweise 20 bis 40 ug/Tag, um das Vorkommen eines Bruchs zu reduzieren.
Das Hormon kann regelmäßig (zum Beispiel einmal oder mehrmals pro Tag oder Woche), in Abständen (zum Beispiel unregelmäßig während eines Tages oder einer Woche) oder zyklisch (zum Beispiel regelmäßig für einen Zeitraum von Tagen oder Wochen, gefolgt von einem Zeitraum ohne Verabreichung) verabreicht werden. Vorzugsweise wird das Medikament für 1 bis 7 Tage einmal täglich für einen Zeitraum von 3 Monaten bis zu 3 Jahren an Osteoporosepatienten verabreicht. Die zyklische Verabreichung umfaßt vorzugsweise die Verabreichung eines Parathormons für mindestens 2 Umbauzyklen und die Absetzung des Parathormons für mindestens 1 Umbauzyklus. Ein anderes bevorzugtes System der zyklischen Verabreichung umfaßt die Verabreichung des Parathormons für mindestens etwa 12 bis etwa 24 Monate und die Absetzung des Parathormons für mindestens 6 Monate. Ein weiteres bevorzugtes System der täglichen Dosis des Medikaments sind 20 ug. Diese tägliche Dosis wird für zumindest etwa 24 Monate verabreicht. Typischerweise lassen die Vorteile der Verabreichung eines Parathormons nach einer bestimmten Zeit der Verabreichung nach. Die Vorteile einer mehrmonatigen Verabreichung können ohne zusätzliche Verabreichung für ein Jahr oder zwei oder mehr anhalten.

Verwendungen der Formulierungen eines Parathormons

Die vorliegende Erfindung umfaßt ebenso ein Kit, das die vorliegenden pharmazeutischen Zusammensetzungen umfaßt, und die Verwendungen der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise ist das Medikament in einem Verpackungsmaterial enthalten, wobei das Verpackungsmaterial, wie in Anspruch 4 beschrieben, eine Drucksache umfaßt. Das Kit kann eine Ampulle enthalten, die eine Formulierung der vorliegenden Erfindung enthält und geeignete Träger, die entweder getrocknet sind oder in flüssiger Form vorliegen. Das Kit umfaßt zur Verwendung und Einnahme der Verbindungen weiterhin Anleitungen in Form eines Ettikets auf der Ampulle und/oder in Form einer Beilage, die sich in der Schachtel befindet, in der die Ampulle verpackt ist. Die Anleitungen können ebenso auf der Schachtel aufgedruckt sein, in der die Ampulle verpackt ist. Die Anleitungen enthalten Informationen wie ausreichende Dosierungs- und Verabreichungsinformationen, um es einem in diesem Bereich Tätigen zu ermöglichen, das Medikament zu verabreichen. Es wird vorausgesetzt, daß ein in diesem Bereich Tätiger einen Arzt, eine Schwester oder einen Fachmann, der das Medikament verabreichen kann, umfaßt.
Hierin ebenso beschrieben wird eine pharmazeutische Zusammensetzung, die eine Formulierung von menschlichem PTH(1-34) umfaßt und die zur parenteralen Verabreichung geeignet ist. Ebenso beschrieben werden Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen, die eine Formulierung aus menschlichem PTH(1-34) in einer zur parenteralen Verabreichung geeigneten Form umfassen. Beispielsweise kann eine flüssige oder feste Formulierung unter Verwendung konventioneller Techniken auf mehrere Arten hergestellt werden. Eine flüssige Formulierung kann durch die Auflösung menschlichem PTH(1-34), in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Wasser bei einem entsprechenden pH, einschließlich Puffern oder anderen Trägem hergestellt werden, beispielsweise um eine der oben beschriebenen stabilisierten Lösungen zu bilden.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung und sind nicht als die Erfindung einschränkend zu verstehen.

Beispiele

Beispiel 1 - Erhöhte Knochenstärke und -dichte bei Verabreichung von rhPTH(1-34) an Affen

Experimentelle Verfahren

Allgemein

Die Lebensphase der Studie verwendete wild lebende, erwachsene (abgeschlosse¬ ne Wachstumszonen) Cynomologus-Primaten (Macaca fascicularis), die 2,77 ± 0,03 kg (Mittelwert ± mittlerer Fehler des Mittelwertes [SEM]) wogen. Die Affen wurden 3 Monate in Quarantäne gehalten und anschließend wurde mit einem Futter begonnen, das 0,3% Calcium, 0,3% Phosphat und 250 IU Vitamin D3/100 g Futter enthält, und nach Belieben fluoriertes Wasser (1 ppm Fluor) gegeben. Der Calciumgehalt entsprach 1.734 mg Calcium/2.000 Kalorien. Nach einem Monat mit diesem Futter wurden die Tiere in 21iger oder 22iger Gruppen eingeteilt, scheinoperiert oder ovariektomiert. 24 Stunden nach der Ovariektomie wurde mit subkutanen Injektionen einmal täglich von Trägerstoffen (Schein- oder ovariektomierte Kontrollgruppe) oder rhPTH(1-34), bei 1 ug/kg (PTH1) oder 5 ug/kg (PTH5) begonnen. Die Tiere wurden entweder 18 Monate (PTH1 und PTH5) oder 12 Monate, gefolgt von der Aussetzung der Behandlung (PTH1-W und PTH5-W), behandelt.
Die Versuchsgruppen wurden wie in Tabelle 1 gezeigt unterteilt. Tabelle 1 - Versuchsgruppen für die Primatenstudie
Serum- und Urinproben wurden 24 Stunden nach der Träger oder rhPTH(1-34)- Injekton in 3-Monatsintervalen genommen. Aus jeder rhPTH(1-34) behandelten Gruppe wurde eine sparsame Probengestaltung von 5 Affen für die Pharmakokinetik mit einer Probenentnahme (jedes in einer Zeitspanne von 0 bis 240 Minuten) am Beginn (Grundlinie), nach 7, 11 und 17 Monaten verwendet. Bei 0-Zeit und bei 6- monatigen Intervallen wurde die gesamte Skelett- und Wirbelsäulen (L-2 bis L-4)- Knochenmasse durch Dualenergie-Röntgenstrahlen-Absorptiometrie (DXA) beurteilt; wobei die peripherale quantitative Röntgen-Computertomographie (pQCT) verwendet wurde, um die Knochenmasse in den mittleren und distalen Speichen und des proximalen Schienbeins zu beurteilen. Für die Histomorphometrie wurden nach 6 und 15 Monaten Darmbeinbiopsien genommen. Alle Tiere wurden nach 18 Monaten getötet.
Es wurden biomechanische Tests an den Lendenwirbeln L-3 bis L-4, dem Oberschenkelhalsknochen, dem mittleren Oberarmknochen und an Rindenknochenproben, die maschinell aus der Oberschenkelknochen-Diaphyse (Messungen in Tabelle 2 definiert) hergestellt wurden, durchgeführt. Am mittleren Oberarmknochen, dem Lendenwirbel L-2, dem Schenkelhals, dem mittleren Oberschenkelknochen, der mittleren Speiche und der distalen Speiche wurden konventionelle statische und dynamische Histomorphometrien durchgeführt. Anfängliche statistische Analysen verglichen alle Gruppen mit den Trägerstoff behandelten ovariektomierten Kontrollobjekten. Die Daten sind für weitere Forschungsanalysen zur Prüfung der Dosisabhängigkeit, Wirkungen der Absetzung, Wechselwirkungen zwischen Ergebnissen und den Zeitveränderungen durch Methoden, die dem Fachmann bekannt sind, geeignet. Alle Tests wurden durch im Stand der Technik bekannte Verfahren durchgeführt und bestimmt.
Für bestimmte experimentelle Versuchstiere wurde der Rindenknochen des Oberarmknochens durch Histomorphometrie und durch polarisierte Fourier-Transfer-IR- Mikroskopie geprüft. Die Fourier-Transfer-IR-Mikroskopie wurde durch eine Adaption bekannter Verfahren für derartige Mikroskopien durchgeführt.

3D-Finite-Elemente-Modellierungsstudien

Diese Studien bestimmten 3D-Finite-Elemente-Modellierungsdaten an Wirbeln von Affen der Studie, denen 18 Monate lang PTH verabreicht wurde. Die aus den ovariektomierten (n = 7) und PTH-(n = 7)-Gruppen entfernten Wirbel L-5 in 50% Ethanol/Kochsalz wurden in 500 um Schritten durch quantitativ berechnete Tomographie (QCT, Norland, Ft. Atkinson, WI) unter Verwendung von 70 · 70 um Pixeln fortlaufend gescannt. Jeder der 500 um Querschnitte wurde auf die volumetrische Knochenmineraldichte (BMD, mg/cm³), den Knochenmineralgehalt (BMC, mg), die Querschnittsfläche (X-Fläche), das Volumen der Knochenschwammsubstanz (BV/TV), die Trabekeldichte (Tb.Th) und die Konnektivität (Knotendichte, Verstrebungsanalyse) analysiert. Die Pixel in jedem aufeinanderfolgenden Scan wurden gemittelt, um 490 · 490 · 500 um Voxel zu erstellen. Die aufeinanderfolgenden Scans wurden anschließend geschichtet und unter Verwendung des "marching cubes"-Algorithmus (siehe zum Beispiel Lorensen und Cline 1987, "Marching cubes, a high resolution 3D surface construction algorithm", Computer Graphics 21, 163-169) ein dreieckiges Oberflächennetz erzeugt. Anschließend wurde eine geglättete Ausführung jedes Oberflächennetzes verwendet, um ein tetraedrisches Netz zur 3D-Finite-Elemente- Modellierung zu erzeugen.
Der Youngsche Modul für jedes tetraedrische Element wurde aus den ursprünglichen Voxeldichten und die Materialeigenschaften aus einem Stab eines Rindenknochen, der aus der Femur-Diaphyse der Affen gefräst wurde, erhalten. Jedes tetraedrische Netz wurde so gedreht, daß die Unterseite jedes Wirbels in einer Linie ausgerichtet wurde. Dann wurde die Analyse der linearen elastischen Benapsruchung für jedes L-5-Modell durchgeführt, auf das die verteilte Last von 100 N auf die Oberseite des Zentrums, senkrecht zur unteren Ebene, ausgeübt wurde, während die Unterseite in Richtung der Last fixiert wurde. Die resultierenden Konturen der axialen Formänderung wurden dahingehend bewertet, wie die BMD-Verteilungen waren, und zwischen PTH und ovariektomiert verglichen. Bei dieser Auflösung ist die Dichte jedes Voxels von dem Ausmaß abhängig, mit dem jedes Voxel mit Knochen gefüllt wird, im Gegensatz zu weichem Gewebe.

Ergebnisse

Angaben von Unterschieden im Text sind statistisch signifikant, p < 0,05. Alle Tiere nahmen während der Studie unabhängig von der Behandlung 4% bis 9% des anfänglichen Körpergewichts zu.

Serum- und Urinmessungen

Die Serum-Estradiot-Spiegel nach 3 und 18 Monaten lagen bei allen ovariektomierten Affen unter 5 pg/ml. Wurden die Messungen der Calcium-Homöostase mit den Schein-Kontrollobjekten vergleichen, wiesen die ovariektomierten Kontrollobjekte niedrigere Serum-Calcium- und -Phosphat- und 1,25-Dihydroxyvitamin-D-Spiegel auf, unterschieden sich aber im endogenen PTH, zyklischem Adenosin- Monophosphat (cAMP) aus Urin, Urincalcium, Urincreatinin oder Serum- Harnstoffstickstoff, die 24 Stunden nach der letzen Injektion gemessen wurden, nicht. Tiere, die mit rhPTH(1-34) behandelt wurden, wiesen im Vergleich zu den ovariektomierten Tieren niedrigeres Phophat, niedrigeres endogenes PTH und höheres 1,25-Dihydroxyvitamin D und Urin-cAMP auf. Serum-Knochenbildungsmarker- Assays zeigten, daß die ovariektomierten Affen im Vergleich zu den Schein- Kontrollobjekten insgesamt einen niedrigeren Serum-Gesamtwert an alkalischer Phosphatase (ALP) und Osteocalcin aufwiesen und sich das wiederhergestellte rhPTH(1-34) zurück auf Schein-Kontrollobjekt-Werte einstellte. Urin-C-Telopeptid- (CrossLaps)-Absonderung, die als biochemische Markerssubstanz für die Knochenresorption verwendet wird, wurde im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrolobjekten durch rhPTH(1-34) nicht verändert.

Knochenmasse

Die gesamte Skelettknochenmasse, ausgedrückt als Gesamtkörper-BMC, wurde durch PTH(1-34) signifikant erhöht (Fig. 1). Die Knochenmineraldichte (BMD) der Wirbelsäule blieb bei ovariektomierten Kontrollobjekten 18 Monate stabil, während die Schein-Kontrollobjekte annähernd 5% über die Grundlinie zunahmen (Fig. 2A-2C und 3A). rhPTH(1-34) erhöhte die Wirbelsäulen-BMD um 7% bis 14% und den Knochenmineralgehalt des gesamten Körpers (BMC, Fig. 3) um bis zu 6%, im Vergleich zur Grundlinie (Fig. 2A-2C und 3A). Auch der Wirbelsäulen- Knochenmineralgehalt wurde erhöht (Fig. 3A). Bei rhPTH(1-34) behandelten Primaten war das Ausmaß dieser Erhöhungen signifikant höher als das der ovariektomierten Kontrollobjekte und entsprach (PTH1) oder überstieg (PTH5) das der Scheinobjekte. rhPTH(1-34) veränderte die BMD der mittleren oder distalen Speiche nicht. Die Querschnittsfläche der Mitte erhöhte sich um 7% bei der PTHS-Gruppe. Im proximalen Schienbein gab es keine Erhöhung der Querschnittsfläche, aber das rhPTH(1-34) erhöhte den BMC und die BMD im Vergleich zu ovariektomierten Kontrollobjekten. Sechs Monate, nachdem die Behandlung abgesetzt worden war, blieben BMD und BMC in der Wirbelsäule und im Oberschenkelhalsknochen höher als bei den ovariektomierten Kontrollobjekten, wobei es aber keine Änderung der kortikalen Mitte des Oberarmknochens gab.

Knochenstärke

rhPTH(1-34) erhöhte die Stärke (Fy) in den Wirbeln um bis zu 43% (Tabellen 2 und 3, Fig. 3B). rhPTH(1-34) verbesserte die Stärke des Oberschenkelhalses (fu) um bis zu 12% (Tabellen 2 und 4, Fig. 4A). rhPTH(1-34) veränderte die Messungen bei der Kortikaldiaphyse des mittleren Oberarmknochens (Tabellen 2 und 5) oder die Materialeigenschaften der Stabproben, die aus der Femoraldiaphyse hergestellt wurden (Tabellen 2 und 4, Fig. 4B), im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten nicht. Bei Tieren, die 12 Monate mit rhPTH(1-34) behandelt wurden und dann für 6 Monate von der Behandlung abgesetzt wurden, blieben die Knochenstärkemessungen signifikant höher als die der ovariektomierten Kontrollobjekte (Tabellen 2 bis 5, Fig. 3B und 4A). Tabelle 2 - Variablen, angegeben für den dritten und vierten Lendenwirbel (L-3 und L-4), den mittleren Oberarmknochen, den proximalen Schenkelhals und femorale Stab-Proben Tabelle 3 - Biomechanische Messungen der Stärke in der Wirbelsäule (Lendenwirbel, L-3 und L-4 kombiniert) bei ovariektomierten Primaten nach 18 Monaten
Abkürzungen: OVX = ovariektomiert; PTH1 = rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 18 Monate;
PTH1-W = Absetzung für 6 Monate nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 12 Monate; PTH5 = rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 18 Monate; PTH5-W = Absetzung für 6 Monate nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 12 Monate;
a siehe Tabelle 4.1 für die Beschreibung der Variablen
b Daten, ausgedrückt als Mittelwert ± mittlerer Fehler des Mittelwertes (SEM) pro Gruppe.
o statistisch signifikant, verglichen mit OVX-Kontrollen (p < 0,05).
S statistisch signifikant, verglichen mit Schein-Kontrollen (p < 0,05). Tabelle 4 - Biomechanische Messungen der Materialeigenschaften größenäquivalenter Stabproben aus der Femurdiaphyse und biomechanische Messung der Stärke des Oberschenkelhalses von ovariektomierten Primaten nach 18 Monaten
Abkürzungen: OVX = ovariektomiert; PTH1 = rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 18 Monate;
PTH1-W = Absetzung nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 12 Monate;
PTHS = rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 18 Monate; PTH5-W = Absetzung nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 12 Monate;
a siehe Tabelle 4.1 für die Beschreibung der Variablen
b Daten, ausgedrückt als Mittelwert ± mittlerer Fehler des Mittelwertes (SEM) pro Gruppe.
o statistisch signifikant, verglichen mit OVX-Kontrollen (p < 0,05).
s statistisch signifikant, verglichen mit Schein-Kontrollen (p < 0,05). Tabelle 5 - Biomechanische Messungen des Rindenknochens des mittleren Oberarmknochens von ovariektomierten Primaten nach 18 Monaten
Abkürzungen: OVX = ovariektomiert; PTH1 = rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 18 Monate;
PTH1-W = Absetzung nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 12 Monate;
PTH5 = rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 18 Monate; PTH5-W = Absetzung nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 12 Monate;
a siehe Tabelle 4.1 für die Beschreibung der Variablen
b Daten, ausgedrückt als Mittelwert t mittlerer Fehler des Mittelwertes (SEM).
o statistisch signifikant, verglichen mit OVX-Kontrollen (p < 0,05).
s statistisch signifikant, verglichen mit Schein-Kontrollen (p < 0,05).

Knochenhistomorphometrie

Obwohl die Umwandlungsgeschwindigkeiten bei ovariektomierten größer waren als bei Schein-Kontrollobjekten, gab es keinen signifikanten Verlust an Knochenvolumen im Darmbeinkamm. Da der Tetracyclinmarker, der nach 6 Monaten verabreicht wurden, bei vielen Tieren nicht nachweisbar war, wurden zu diesem Zeitpunkt nur statische Parameter gemessen. Statische und dynamische Histomorphometriedaten nach 15 Monaten zeigten, daß die Behandlung mit rhPTH(1-34) die Fläche an Schwammgewebe im Vergleich zu ovariektomierten Kontrollobjekten und die Knochenbildung erhöhte, ohne die Resorptionsmessungen über die, der bei ovariektomierten Kontrollobjekten gemessenen, zu erhöhen. Die Knochenbildungsrate wurde durch eine höhere Dosis rhPTH(1-34) progressiv erhöht. Obwohl das Schwammgewebe nach der Absetzung des rhPTH(1-34) im Anschluß an eine 12monatige Behandlung im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten erhöht blieb, ging die Knochenbildung und Resorption auf die zurück, die bei ovariektomierten Kontrollobjekten zu sehen war, und die Knochenumwandlung blieb höher als die von Schein-Kontrollobjekten. rhPTH(1-34) beeinflußte die Mineralisierung, die Aktivierungsfrequenz oder die Umbauphasen nicht. Zwischen Resorption und Bildung gab es keine Unterschiede im Knochengleichgewicht auf Basis der individuellen multizellulären Knocheneinheit (BMU). Im Ergebnis erhöhte rhPTH(1-34) durch die selektive Stimulation der Knochenbildung das Schwammgewebe.
Im Rindenknochen des Oberarms, wo das rhPTH(1-34) die BMD- oder Knochenstärkemessungen nicht signifikant modifizierte, stimulierte das rhPTH(1-34) Veränderungen der periostalen, endostalen und intrakortikalen Kompartimente (Tabellen 6 und 7). Obwohl es zwischen den Gruppen keine Unterschiede in der Gesamtfläche oder der medullären Fläche gab, erhöhte das rhPTH(1-34) die Rindenfläche und die PTH5- und PTHS-W Gruppen wiesen signifikant mehr Rindenknochen auf, was aus dem erhöhten Querschnitt des Trägheitsmoments zu schließen ist, einem Maß der Stärke. Diese Erhöhung der Fläche könnte der erhöhten Bildung von sowohl periostalen als auch endostalen Oberflächen zuzuschreiben sein (Fig. 5).
Schein-Konfrollobjekte und PTH5-W Gruppen wiesen im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten und den anderen rhPTH(1-34)-behandelten Gruppen reduzierte periostale Mineralisierungsoberflächen auf. Endokortikale Mineralisierungsoberflächen waren bei den ovariektomierten Kontrollobjekten im Vergleich zu den Scheinobjekten signifikant größer, und das rhPTH(1-34) stieg nicht über die Werte der ovariektomierten Kontrollobjekte. Bei dem interkortikalen Umbau gab es bei den ovariektomierten Tieren mehr Resorptionsräume und die Aktivierungsfrequenz war bei der ovariektomierten, der PTH1- und der PTH5-Gruppe größer als bei den Schein-Kontrollobjekten oder einer der beiden Absetzungsgruppen. Im Vergleich zu den Schein-Kontrollobjekten gab es bei den ovariektomierten Kontrollobjekten signifikant mehr markierte Osteone pro Flächeneinheit, und das rhPTH(1-34) erhöhte diese nicht signifikant über die Werte der ovariektomierten Kontrollobjekte.
Die intrakortikale Porosität war im Vergleich zu den Scheinkontrollobjekten bei den ovariektomierten Kontrollobjekten höher, aber zwischen den ovariektomierten Kontrollobjekten und den PTH1-behandelten nicht unterschiedlich. PTHS- und PTH5-W erhöhten die Porosität über die, die bei den ovariektomierten Kontrollobjekten zu sehen war. Daten aus den Kaninchenstudien geben Anlaß zu der Annahme, daß die Erhöhung der Porosität, in Verbindung mit dem erhöhten Rindenknochen, eine strukturelle Reaktion sein kann, um die biomechanischen Eigenschaften des rhPTH(1-34)-behandelten Knochens aufrechtzuerhalten. Nach 18 Monaten gab es zwischen ovariektomierten und den anderen Gruppen im Bildungszeitraum, Osteoidbreite, Wandbreite oder Osteoidreifung keine Unterschiede.
Im Ergebnis gab es zwischen den ovariektomierten Kontrollobjekten und beiden Dosen an rhPTH(1-34) bei der Umwandlungsrate keine Unterschiede. Schein- Kontrollobjekte wiesen eine niedrigere Umwandlungsrate auf als entweder die ovariektomierten Kontrollobjekte oder die rhPTH(1-34)-behandelten Tiere. Wurde das rhPTH(1-34) für 6 Monate abgesetzt, sanken die Umwandlungsraten signifikant, aber die BMD und die Messungen der biomechanischen Stärke bleiben höher als die der ovariektomierten Kontrollobjekte. Normale Werte für die Osteoidbreite und -reifungszeit, intrakortikal für alle Gruppen, zeigen an, daß die Behandlung keine Störung bei der normalen zeitlichen Abstimmung des Mineralisierungsverfahrens hervorrief. Normale Werte für die Wanddicke zeigen an, daß die Behandlung das normale Gleichgewicht zwischen der Resorption und der Bildung bei einem Stand der individuellen BMU nicht verändert. Tabelle 6 - Histomorphologische Variablen für Rindenknochenmessungen des Oberarmknochens
a Die Nomenklatur ist die, die in Journal of Bone and Mineral Research, 1987, empfohlen wurde. Tabelle 7 - Kortikale Histomorphometry der Oberarmknochenmitte von ovariektomierten Primaten nach 18 Monaten (n = 121)
Abkürzungen: OVX = ovariektomiert; PTH1 = rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 18 Monate; PTH1-W = Absetzung nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 1 ug/kg für 12 Monate; PTH5 = rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 18 Monate; PTH5-W = Absetzung nach der Behandlung mit rhPTH(1-34) 5 ug/kg für 12 Monate;
a statistisch signifikant, verglichen mit OVX-Kontrollen (p < 0,05).
b siehe Tabelle 4.2 für die Beschreibung der Variablen
c die Daten sind als Mittelwert ± mittlerer Fehler des Mittelwertes (SEM) dargestellt.
Die Analyse durch die Histomorphometrie und die polarisierte Fourier-Transfer-IR- Mikroskopie offenbarte, daß die Verabreichung von PTH die Knochenqualität durch den Austausch alter Knochen (große Kristallite) mit jungen Knochen (Bereich von abgemessenen Kristalliten, eher von kleinerer Größe) verbesserte. Außerdem gibt es durch das Absetzen von rhPTH bei Affen, denen niedrige Dosen gegeben wurden einen zusätzlichen Vorteil, da die Matrix optimal mineralisiert wird und die Kristallite reifen. Die Daten, die aus der Histomorphometrie und der Fourier-Transfer-IR- Mikroskopie erhalten wurden, zeigen eine unerwartet positive Auswirkung auf die Knochenqualität des Rindenknochens, da die optimale Mineralisation die Reifung der Mineralphase auslöst.

3D-Finite-Elemente-Modellierungstudien

Die Prüfung der mittleren 500 um Scheibe des L-5 zeigte im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten eine 21%ige Erhöhung der BMD für PTH, was an der 27%igen Erhöhung des BMC ohne Veränderung der Querschnittsfläche liegt. Die Analyse aus des Zentrums von PTH zeigte im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten eine 73%ige Erhöhung der BVJTV, was an einer 30%igen Erhöhung der Tb.Th und einer 37% größeren Tb.N liegt. Konnektivitätsanalysen für diesen Bereich zeigten eine 140% größere Knotendichte (Knoten/Gewebe-Volumen) und eine 286% größere Knoten-Knoten-Verstrebung für die PTH-Wirbel.
Die Histogrammverteilungsanalyse der Knochenvoxeldichten für PTH zeigten im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten eine Verringerung des Anteils von niedrigen Dichten (0 bis 355 mg/cm³), eine Erhöhung der mittleren Dichten (356 bis 880 mg/cm³), mit einer geringen Auswirkung auf die Voxel der hohen Dichte (887 bis 1200 mg/cm³ (Fig. 6). Am auffallendsten war die Verlagerung zu einer größeren Knochenvoxeldichte im Rindenknochenkompartiment, die der Aussetzung der Behandlung für 6 Monate folgte (Fig. 6).
Der Anteil an Wirbelknochenelementen (Voxel), die in einen bestimmten Bereich der BMD-Werte fielen, wurde berechnet. Die ausgewählten BMD-Bereiche waren die folgenden: niedrige BMD, 0 bis 300 mg/cm³; mittlere BMD, 300 bis 700 mg/cm³; hohe BMD, 700 bis 1000 mg/cm³ und kortikale BMD, > 1000 mg/cm³ (Tabelle 8). Im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten verringerte die PTH-Behandlung signifikant das Volumen von Knochen mit niedriger BMD und erhöhte das Volumen von Knochen mit mittlerer BMD. Nach der Absetzung von PTH gab es eine Verringerung des Knochens mit mittlerer BMD und eine Erhöhung des Knochens mit hoher BMD, was anzeigte, daß der Knochen mit mittlerer BMD dichter wurde. Tabelle 8 - Prozentsätze des vertebralen L5-Volumens, gruppiert nach BMD-Werten (Mittelwert ± SEM) Tabelle 9 - BMC in der Mittelebene des L5-Wirbels und vertebral wirksame Dehnung
* statistisch unterschiedlich (p < 0,05 aus dem Fischer PLSD-Test)
Die in Tabelle 6 zusammengefaßten Daten zeigen, daß der L-5 Wirbel aus Cynomologus-Affen, die 18 Monate mit PTH behandelt wurden, mit einer signifikanten Erhöhung der Knochenmasse, der Trabekeldicke und der Trabekelkonnektivität reagiert mit unwesentlichen Wirkungen auf die äußeren Abmessungen (X-Fläche) des Wirbels. Die Analyse der Verteilung der Knochenelemente in L-5 zeigte, daß die schwer mineralisierten Knochenregionen letztere veränderten, wobei es kein Anzeichen auf Knochensklerose gab. Vielmehr war es der poröse Trabekelknochen, der am stärksten auf das PTH reagierte. Die Verlagerung im BMD führte zu einer erheblichen Reduzierung der axialen Dehnung, was ein Anzeichen für eine mechanische Verbesserung ist. Wie in den Histogrammen von PTH und Ovariektomie-BMD deutlich gezeigt, wandelte das PTH die niedrigen Knochendichtevoxel in mittlere Dichtevoxel um, wobei es keine signifikante Wirkung auf die höheren Dichtevoxel gab.
Die durchschnittliche mechanische Dehnung in den Wirbeln wurde durch die PTH- Behandlung um 36% reduziert und blieb nach der Absetzung von PTH 23% unter der der OVX. Diese Studie zeigt, daß die Aussetzung der PTH-Behandlung für 6 Monate nicht zu einer Resorption neu gebildeter Knochen führt, es gab aber anstelle dessen eine vorteilhafte Umverteilung von Knochen mittlerer Dichte in Knochen niedrigerer und höherer Dichte. Diese Umverteilung führte zu einer weiteren Dehnungsreduzierung in den Wirbeln und daher zu einer verbesserten mechanischen Funktion.

Diskussion

Diese Primatenstudie zeigt, daß PTH, das in Abwesenheit anderer Medikamente verabreicht worden ist, die den Knochen beeinflussen könnten, sowohl den Rinden- als auch den Trabekelknochen günstig beeinflußt, so daß die Gesamtskelettknochenmasse erhöht wird. Außerdem führt die Absetzung des PTH nicht zu einem signifikanten Verlust von günstigen Einflüssen, die mit der PTH-Behandlung über einen Zeitraum von mindestens 2 Umbauzyklen in Verbindung stehen.
In anderen Versuchen sind Surrogatmarker verwendet worden, um die Aktivität im Knochen anzuzeigen, und sie gingen davon aus, daß Veränderungen im Wert die Veränderungen der Knochenmasse wiedergeben. Obgleich es keine veröffentlichten Daten an Menschen und Affen gibt, die zeigen, daß sich sowohl die Bildungs- als auch die Resorptionsmarker übereinstimmend mit der Aktivierung der Knochenumwandlung erhöhen, beispielsweise während der frühen Wechseljahre oder bei aktiven Krankheitszuständen, wird angenommen, daß die hohe Umwandlung für den Knochenverlust bezeichnend ist. In der Adoleszenz ist die hohe Umwandlung während der Reifung des menschlichen Skeletts bisher weniger gut untersucht worden, aber er wird von einer anabolischen Zunahme der Knochenmasse begleitet. Ein derartiges Phänomen ist in der Medikamententherapie von Osteoporose gemäß der derzeitigen Technik völlig unerwartet gewesen. Daher steht die Erhöhung der Knochenumwandlungsmarker zu der bekannten anabolischen Wirkung von PTH auf die Erhöhung der Knochenmasse und -stärke, wie durch die Daten der vorliegenden Studie gezeigt, im Widerspruch.
Die Daten aus dieser 18monatigen Studie an Cynomolgus-Affen stützen die folgenden unerwarteten Erkenntnisse:
- Insgesamt signifikante Erhöhung der Geamtknochenmasse.
- Signifikante Erhöhung der Knochenmasse und stärke im Oberschenkelhalsknochen.
- Kein Anzeichen von "Entzug" aus Rindenknochen, damit der Trabekelknochen zunimmt. Die Erhöhung der Knochenmasse und -stärke war an Stellen, die entweder mit Rindenknochen (Oberschenkelhals) oder Trabekelknochen (Lendenwirbel) angereichert waren, statistisch signifikant. An reinen Rindenknochenstellen (mittlere Oberschenkeldiaphyse) gab es im Vergleich zu den ovariektomierten Kontrollobjekten eine Tendenz von PTH, die Knochenmasse und -stärke zu stabilisieren oder leicht zu erhöhen.
- Veränderungen der Knochenmarker bei ovariektomierten Affen (und Menschen) gaben die günstigen, anabolischen Wirkungen des PTH auf das Skelett nicht wieder. Die Verwendung von Körperflüssigkeiten von Primaten in der vorliegenden Studie, ermöglicht die Entwicklung neuer und wirksamerer Ersatzmarker.
- Aufrechterhaltung der Zunahme von Knochenmasse und -stärke für mindestens zwei Umbauzyklen nach der Absetzung der Behandlung.
Diese PTH-Primatenstudie unterscheidet sich von veröffentlichten Studien an Rhesus- und Cynomologus-Affen darin, daß sie einen größeren Probenbreich verwendet, um eine geeignete statistische Aussagekraft über Unterschiede bereitzustellen, die bei vorherigen viel kleineren Studien nicht offensichtlich werden konnten; wobei die Kontrollobjekte sowohl ovariektomierte Primaten (in den veröffentlichten Studien verwendet) als auch Schein-operierte, aber gesunde Primaten einschließen. Die letztere Kontrollgruppe ist vorher in dieser Art Studie nicht angegeben worden, so daß einige der Vorteile des PTH und die Wiederherstellung bestimmter Messungen an den Kontrollspiegeln der Scheinobjekte im Vergleich zu den Werten der ovariektomierten Tiere zum ersten Mal bewertet wurden.

Schlußfolgerungen

Diese 18monatige Studie an ausgewachsenen, wild lebenden, ovariektomierten (OVX) Cynomologus-Affen, Macaca fascicularis, gewährleistet Wirksamkeit und Sicherheit im Knochen im Anschluß an eine Behandlung mit rhPTH(1-34) für entweder 12 Monate, gefolgt von der Absetzung der Behandlung für 6 Monate, oder eine Behandlung für 18 Monate. RhPTH(1-34) erhöhte die Knochenmasse und -stärke der Wirbelsäule und des Oberschenkelhalses gegenüber der ovariektomierten Kontrollobjekte auf Niveaus, die gleich oder größer als die der Schein-Kontrollobjekte waren. Bei ovariektomierten Affen, die mit rhPTH(1-34) behandelt wurden, gingen die Messungen der Calciumhomöostase (Serumcalcium, Phosphat und 1,25-Dihydroxyvitamin D) auf die der Schein-Kontrollobjekte zurück. Serum-, Urin- und Histomorphometriemessungen, die zur Beurteilung der Knochenumwandlung verwendet wurden, zeigten, daß rhPTH(1-34) Bildungsraten aufrechterhielt, die denen der ovariektomierten Kontrollobjekte äquivalent oder höher als diese waren, während die biochemischen Marker der Knochenresorption denen der Schein-Kontrollobjekte äquivalent blieben. Bei allen Tieren, die bis zu 18 Monate mit rhPTH(1-34) behandelt wurden, veränderten sich die pharmakokinetischen Messungen mit der Zeit nicht und es gab keine Anhäufung von rhPTH(1-34). Es gab kein Anzeichen auf länger anhaltende Hypercalcämie oder Nierenpathologie nach 18 Monaten der Behandlung. Es gab keine Veränderungen der Mineralisations- oder der Umbauphasen. Die Nettozunahme des Skelettknochenmineralgehaltes, die in Verbindung mit rhPTH(1-34) beobachtet wurde, kann durch die erhöhte Knochenbildungsrate und Knochenbildungsoberfläche, mit einer kleinen oder keiner Wirkung auf die Knochenresorption erklärt werden. Es gab signifikante Erhöhungen des Knochenmineralgehaltes, der Knochenmineraldichte und der biomechanischen Messungen der Stärke, einschließlich der Festigkeit und Steifheit an klinisch relevanten Stellen, wie der Wirbelsäule, dem Schenkelhals und dem proximalen Schienbein.
rhPTH(1-34) erhöhte die Umwandlungsgeschwindigkeit des Rindenknochens des mittleren Oberarm- und Speichenknochens, veränderte aber die Knochenmasse oder die biomechanischen Messungen der Stärke im Vergleich zu den ovariektomierten oder Schein-Kontrollobjekten nicht signifikant. Die Erhöhung der Kortikalbreite und/oder der Rindenknochenfläche ist jedoch mit der Erhöhung des Querschnitts- Trägheitsmoments, ein Maß der Stärke und Steifheit, vereinbar. rhPTH(1-34) hatte auf die intrinsischen Materialeigenschaften des Rindenknochens keine signifikanten Wirkungen. Die endokortikale Knochenbildung wurde angeregt, was zur Erhöhung der Kortikalbreite und der intrakortikalen Porosität führte. Es scheint, daß diese Veränderungen der Porosität für die Erhaltung der Elastizität des Knochens verantwortlich sind.
Bei Affen war eine 12monatige Behandlung mit rhPTH(1-34), gefolgt von einer Absetzung von 6 Monaten, mit einer geringeren aber immer noch signifikanten Zunahme der Knochenmasse und -stärke in der Wirbelsäule und dem Oberschenkelhals verbunden. Nach der Absetzung wurden keine signifikanten Wirkungen auf den mittleren Rindenknochen des Oberarmknochens und der Speiche beobachtet. Knochenmarker und Histomorphometrie zeigten Tendenzen auf die niedrigen Umwandlungswerten, die bei Schein-Kontrollobjekten gemessen wurden, zurückzufallen.
Mechanistische Studien in vivo an Nagetieren zeigten, daß Gene in Verbindung mit anabolischen Ergebnissen von rhPTH(1-34) innerhalb von 1 bis 6 Stunden aufreguliert wurden und die Erhöhung der Knochenbildungsoberflächen innerhalb von 24 Stunden nach der ersten Verabreichung beobachtet werden kann, ohne das Auftreten von ersichtlichen Wirkungen auf die Resorption. rhPTH(1-34) scheint Osteoprogenitoren in der S-Phase zu rekrutieren und regt deren Differenzierung zu Osteoblasten an, wobei die prozentualen Knochenoberflächen schnell erhöht werden. Einzelne oder mehrmalige Injektionen von rhPTH(1-34) können innerhalb eines einstündigen Zeitraums verabreicht werden, um die anabolische Wirkung im Knochen auszulösen. Wird die gleiche Dosis jedoch bei jungen Ratten in mehrmaligen Injektionen über 6 oder 8 Stunden verabreicht, wird die anabolische Wirkung aufgehoben, was darauf schließen läßt, daß eine kurze, eingeschränkte rhPTH(1-34)-Einwirkung erforderlich ist, um die synthetische Wirkung auszulösen.
Zusammengefaßt wirkt das rhPTH(1-34) in den Knochen von Affen und Kaninchen anabolisch, wobei die Knochenmasse und die biomechanischen Stärkemmaße an klinisch relevanten Stellen wie der Lendenwirbelsäule und dem Oberschenkelhals durch die selektive Anregung der Knochenbildung erhöht werden. Die Erhöhungen der Knochenumwandlung, der endokortikalen Oberflächenbildung und der Porosität, die durch Histomorphometrie an kortikalen Stellen detektiert wurden, veränderten die Knochenmasse oder die biomechanischen Messungen der Knochenstärke nicht, erhöhten aber den Querschnitts-Trägheitsmoment durch die Erhöhung der Rindenknochenfläche und/oder -breite.
Diese Studien demonstrieren, daß die Verabreichung eines Parathormon-Rezeptor- Aktivators, wie ein rekombinantes menschliches PTH(1-34), die Knochenqualität sowohl während als auch nach der Behandlung verbessert. Tatsächlich zeigte die Verabreichung des PTH einmal täglich über 18 Monate oder mit der gleichen Dosis über 12 Monate, gefolgt von einer 6moantigen Absetzungsphase, eine deutliche Verbesserung der Qualität des Rindenknochens des Oberarms, wie es durch die Histomorphometrie und die polarisierte Fourier-Transfer-IR-(FTIR)-Mikroskopie analysiert wurde. Diese Analyse offenbart, daß die Verabreichung von PTH die Knochenqualität durch die Ersetzung alter Knochen (große Kriatallite) durch junge Knochen (ein Bereich von abgemessenen Kristalliten, die eher zu kleineren Größen tendieren) verbesserte. Daher kann die Verabreichung von PTH die Qualität des Rindenknochens verbessern, die Mineralisation erhöhen und die Mineralisation und die Ersetzung von alten Knochen durch neue Knochen beschleunigen.
Ferner tritt bei der Absetzung des PTH bei Affen, denen niedrige Dosen verabreicht wurden, ein zusätzlicher Vorteil darin auf, daß die Matrix und die Reifung der Kristallite optimaler mineralisiert wird. Das heißt, daß das PTH bei niedrigen Dosen während der Absetzungsphase der Behandlung durch die Erhöhung der Mineralisierung einen zusätzlichen Vorteil bringen kann. Diese Daten zeigen Vorteile eines finiten Systems der Behandlung mit PTH, gefolgt von einer Absetzungsphase, um erhöhte Vorteile zu erreichen. Die derzeitigen Definitionen der Knochenqualität schließen diese Aspekte einer verbesserten Mineralisation nicht ein.
Bei früheren Studien über eine Behandlungsphase mit PTH, gefolgt von einer Phase, in der keine Behandlung stattfand, betrug die Behandlungsphase weniger als einen Monat. Die lang andauernde aber begrenzte Behandlungsphase von 18 bis 24 Monaten, gefolgt von einer Phase von mindestens 2 Umbauzyklen, ist vorher nicht erforscht worden. Die anhaltenden günstigen Einflüsse bei Primaten nach der Absetzung der Behandlung stehen zu den erreichten Ergebnissen bei Nagetieren bei der Dosierung mit PTH im Gegensatz. Die Studien an Ratten zeigten einheitlich, daß der Knochen nach der Absetzung der Behandlung schnell schwand. Gunnes-Hey, M., und Hock, J. M., (1989) Bone 10: 447-452; Shen, V., et al., (1993) J. Clin Invest 91: 2479-2487; Shen, V., et al., (1992) Calcif. Tissue Int. 50: 214-220; und Mosekilde, L., et al., (1997) Bone 20: 429-437.
Ein derartiges Verfahren zur Erhöhung der Knochenmineralisation ist vorher nicht beobachtet worden und ist hinsichtlich der Offenbarung eines neuen Verfahrens, bei dem das PTH den Knochen stärkt und festigt und Brüche verhindern kann, unerwartet. Dieses neue Verfahren schließt die Erhöhung und Regulierung der Mineralisation ein, um einen festeren, steiferen und bruchbeständigeren Knochen bereitzustellen. Solch günstige Wirkungen erfordern mehr als die Bildung einer neuen Matrix. Diese Erkenntnisse zeigen, daß das PTH sich bei Patienten mit unbeweglichen Knochen oder Skeletten, oder bei Skeletten denen es an Mineralen fehlt, günstig wirken, vorausgesetzt, das ebenso eine adäquate Calcium- und Vitamin-D-Ergänzung vorhanden ist.

Beispiel 2 - Erhöhte Knochenstärke und -dichte und verminderte Brüche bei der Verabreichung von rhPTH(1-34) an Menschen

Anzahl der Patienten: rhPTH(1-34): 1093 angemeldet, 848 beendet. Placebo: 544 angemeldet, 447 beendet.
Diagnose- und Aufnahmekriterien: Frauen im Alter von 30 bis 85 Jahren, mindestens 5 Jahre in den Wechseljahren, mit wenigstens einem mä¬ ßigen oder zwei leichten atraumatischen Wirbelbrüchen
Dosierung und Verabreichung: Testprodukt (verdeckt) rhPTH(1-34): 20 um/Tag, subkutan verabreicht rhPTH(1-34): 40 um/Tag, subkutan verabreicht
Referenztherapie (verdeckt) Placebostudienmaterial zur Injektion
Dauer der Behandlung: rhPTH(1-34): 17-23 Monate (ausschließlich einer 6monatigen Einlaufphase)
Placebo: 17-23 Monate (ausschließlich einer 6monatigen Einlaufphase)
Kriterien für die Bewertung: Wirbelsäulenröntgen; biologische Serummarker (Calcium, Knochen spezifisches Alkaliphosphat, Procollagen I carboxy-terminales Propeptid); Urinmarker (Calcium, N- Telopeptid, freies Deoxypyridinolin); 1,25- Dihydroxyvitamin D; Knochenmineraldichte: Wirbelsäule, Hüfte, Handwurzel und gesamter Körper; Höhe, Popula¬ tionspharmakokinetik; Knochenbiopsy (ausgewählte Studienstellen). Patientenmerkmale

Ergebnisse

Die Daten aus diesem klinischen Versuch der insgesamt 1637 Frauen umfaßt, die mit dem rekombinanten menschlichen Parathormon (1-34), rhPTH(1-34) 0, 20 oder 40 ug/Tag, ergänzt mit Vitamin D und Calcium, 18 bis 24 Monate behandelt wurden, zeigten die Ergebnisse, die in den Tabellen 10 bis 14 dargestellt werden.
Die Tabelle 10 veranschaulicht Daten, die die Reduzierung der Anzahl und der Schwere von Wirbelsäulenbrüchen bei der Behandlung mit PTH zeigen. Vergleicht man alle PTH behandelten Patienten mit dem Placebo, betrug die Gesamtreduzierung der Zahl von Patienten mit Wirbelsäulenbrüchen 67% (p < 0,001), bei einer 65%igen Reduzierung (p < 0,001) bei 20 ug/Tag PTH, verglichen mit dem Placebo, und einer 69%igen Reduzierung bei 40 ug/Tag PTH, verglichen mit dem Palcebo (Tabelle 10). Vergleicht man alle PTH behandelten Patienten mit dem Palcebo betrug die Gesamtreduzierung der Zahl von Patienten mit mehrfachen Wirbelsäulenbrüchen 81% (p < 0,001), bei einer 77%igen Reduzierung (p < 0,001) bei 20 ug/Tag PTH, verglichen mit dem Placebo, und einer 86%igen Reduzierung bei 40 ug/Tag PTH, verglichen mit dem Palcebo. Vergleicht man alle PTH behandelten Patienten mit dem Palcebo betrug die Gesamtreduzierung der Zahl von Patienten mit mäßigen bis starken Wirbelsäulenbrüchen 84% (p < 0,001), bei einer 90%igen Reduzierung (p < 0,001) bei 20 ug/Tag PTH, verglichen mit dem Placebo, und einer 78%igen Re¬ duzierung bei 40 ug/Tag PTH, verglichen mit dem Palcebo (Tabelle 10). Tabelle 10 - Wirkung der Behandlung mit PTH auf die Anzahl und die Schwere vertebraler Brüche
*n = Zahl der Patienten bei sowohl Beginn- als auch Endpunkt Röntgenstrahlung
** Gemäßigter Bruch resultiert in einem mehr als 25%igen Verlust der Wirbelhöhe (oder einem äquivalenten Maß). Starker Bruch resultiert in einem mehr als 40%igem Verlust der Wirbelhöhe (oder einem äquivalenten Maß). Die Brüche sind wie von Genant et al. (1993) "Vertebral fracture assessment using a semiquantitative technique"; J. Bone & Min Res 81137-1148 beschrieben.
Tabelle 11 veranschaulicht die Wirkung der Behandlung mit PTH auf die Anzahl der Brüche an verschiedenen Nicht-Wirbelknochen im gesamten Körper. Die Anzahl der Brüche verringerte sich offensichtlich an der Hüfte, der Speiche, dem Knöchel, dem Oberarm, den Rippen, am Fuß, am Becken und anderen Stellen (Tabelle 11). Die Reduzierung ist statistisch signifikant, wenn sie aus der Sicht der Gesamtanzahl von Brüchen von den PTH behandelten Patienten im Vergleich zu den Placebo behandelten Patienten betrachtet wird. Noch signifikanter ist die Reduzierung, wenn sie als die Reduzierung der Gesamtanzahl der Brüche der Hüfte, der Speiche, dem Knöchel, dem Oberarm, den Rippen, dem Fuß und dem Becken bei PTH behandelten Patienten im Vergleich zu den Placebo behandelten Patienten betrachtet wird (Tabelle 11). Tabelle 11 - Wirkung der Behandlung mit PTH auf die Anzahl von Nichtwirbelsäulenbrüchen
* Placebo (pbo)
Die Wirkung des PTH auf den Knochenmineralgehalt (BMC), die Knochenmineraldichte (BMD) und die Knochenfläche wurden durch die Dual-Energie-Absorptiometrie (DEXA) bestimmt und die Ergebnisse werden in den Tabellen 12 bis 14 dargestellt. Die PTH-Verabreichung rief offensichtlich die Erhöhungen der BMC in der Wirbelsäule der Patienten, dem Oberschenkel und der Hüfte, dem Handgelenk und am gesamten Körper der Patienten hervor (Tabelle 12). Die Behandlung mit PTH löste die signifikanten Erhöhungen der BMD der Patienten an der Wirbelsäule, dem Oberschenkel und der Hüfte aus (Tabelle 13). Die Erhöhungen in der Wirbelsäule, dem Oberschenkel und der Hüfte waren mit p < 0,001 statistisch signifikant (Tabelle 13). Die Knochenfläche erhöhte sich offensichtlich während der PTH-Behandlung in der Wirbelsäule, dem Oberschenkel und in der Hüfte der Patienten (Tabelle 14). Die Erhöhungen waren in der Wirbelsäule und dem Hüfthals statistisch signifikant (Tabelle 14).
Besonders signifikant ist die Wirkung des PTH auf den gesamten Körper, die Messung der Knochenquantität und -qualität, den BMC. Diese Gesamtkörperwirkung zeigt, daß die Menge an Knochen in den Körpern der Patienten steigt. PTH führt nicht nur zur Bewegung der Knochenmasse aus einem Teil des Körpers des Patienten in einen anderen. Sondern die Behandlung mit PTH erhöht die Menge und Qualität des Knochens im Körper der Patienten.
Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen die Erhöhungen der Wirbelsäulen-BMD bzw. der Oberschenkel-/Hüfthals-BMD mit der Zeit, für PTH behandelte und Placebo- Kontrollpatienten. Die Wirbelsäulen-BMD der Patienten erhöhte sich stetig über mindestens 18 Monate, wobei keine oder wenig signifikante Erhöhung über die nachfolgenden Monate auftrat. Die Oberschenkel-/Hüfthals-BMD der Patienten erhöhte sich über mindestens 18 Monate und kann sich bei einer weiter andauernden PTH- Behandlung erhöhen. Tabelle 12 - Wirkung von PTH auf den Knochenmineralgehalt, dargestellt als % Änderung am Endpunkt (SD) von der Grundlinie Tabelle 13 - Wirkung von PTH auf Knochenmineraldichte, dargestellt als % Änderung am Endpunkt (SD) von der Grundlinie Tabelle 14 - Wirkung von PTH auf die Knochenfläche, dargestellt als % Änderung am Endpunkt (SD) von der Grundlinie
Zusammengefaßt zeigen die oben dargestellten Daten, daß Patienten, die mit PTH behandelt wurden, reduzierte Brüche aufweisen. Genauer gesagt, reduzierte die PTH-Behandlung die Zahl der Patienten mit vorherigen Wirbelbrüchen, die an neuen Wirbelbrüchen litten, um mehr als 66%. Die PTH-Behandlung reduzierte ebenso die Zahl der Patienten mit vorherigen Wirbelbrüchen, die an neuen, mehrfachen Wirbelbrüchen litten, um mehr als 78%. Zusätzlich verringerte das PTH die Schwere von Wirbelbrüchen, wobei die Zahl der Patienten mit mäßigen bis starken Brüchen um 78% reduziert wurde. Patienten, die das PTH erhalten, profitierten von einer signifikanten Reduzierung aller Nicht-Wirbelbrüche (einschließlich Brüchen der Hüfte, der Speiche, des Handgelenks, des Beckens, des Fußes, des Oberarms, der Rippen oder des Knöchels) mit einer Signifikanz bei einem Niveau von p < 0,007. Die Knochenqualität erhöhte sich ebenso. Patienten mit vorherigen Brüchen profitierten aus der signifikanten Erhöhung des Knochenmineralgehaltes der Hüfte, der Wirbelsäule und des gesamten Körpers. Die Erhöhung zeigt, daß die Bruchreduzierung an diesen Stellen früher als nach 12 Monaten der Therapie eintreten kann.

Diskussion

Diese Daten über die Brüche sind die ersten Daten über Bruchreduzierung durch PTH an Menschen. Diese Erkenntnisse demonstrieren eine Verbesserung der Knochenqualität und der Knochenstärke, wie die vorklinischen Daten, die hierin angegeben wurden. Die Ergebnisse zeigen ebenso günstige Einflüsse auf die Knochenqualität und -stärke an Nicht-Wirbelstellen. Die Erkenntnisse einer Reduzierung der Anzahl von Brüchen, die über den 18 bis 23monatigen Zeitraum der Behandlung anhalten, ist in klinischen oder vorklinischen Studien vorher nicht beobachtet worden.
Die Frage, ob das PTH allein die Festigkeit und Stärke des Knochens erhöht, um die Beständigkeit gegen Bruch zu verbessern, ist vorher an Menschen nicht getestet worden. Die veröffentlichte Literatur hat übereinstimmend vorgeschlagen, daß das PTH in Kombination mit einem Antiresorptiv oder einem Östrogen verabreicht werden muß. Vorangegangene veröffentlichte klinische Versuche umfaßten Patientenpopulationen, die für eine Bestimmung einer signifikanten Bruch-Reduzierung zu klein waren. In einer Studie konnten die Vorteile des PTH allein nicht beurteilt werden, da es keine Placebo-Kontrollobjekte gab. In einer zweiten Studie wurde unter Anwendung der allgemein akzeptierten Bruchdefinition keine Bruchreduzierung beobachtet.
Die Erkenntnisse über eine Reduzierung von Brüchen an kombinierten Nicht- Wirbelstellen sind unter dem Gesichtspunkt der allgemeinen Annahme, daß das PTH negative Wirkungen auf diese Stellen ausübt, besonders unerwartet. Das allgemeine Dogma hält fest, das PTH die kortikale Porosität erhöhen wird und dadurch den Knochen schwächt, besonders früh in der Therapie. Weiterhin behauptet dieses Dogma, daß die Rindenknochenstellen einem hohen Risiko zum Brauch unterliegen und daß das PTH der Bruchreduzierung an Nicht-Wirbelstellen keinen Vorteil bringen wird. Das Dogma hält ebenso fest, daß es eher unwahrscheinlich ist, daß PTH allein wirksam sein wird, und daher gleichzeitig einer Antiresorptiv-Therapie erforderlich ist, um negative Wirkungen auf den Rindenknochen abzublocken. Die vorliegenden Daten zeigen die früher nicht beobachteten Vorteile von PTH, das Patienten verabreicht wurde, die Vitamin D- und Calcium-Ergänzungen erhalten. Unerwarteter Weise härtete das PTH den Knochen, so daß die Zahl neuer Brüche bei Patienten mit Risiko auf mehrfache Brüche der Wirbelsäule, mit Risiko auf zusätzliche Nicht- Wirbelbrüche, mit Risiko auf zusätzliche mäßige bis starke Brüche der Wirbelsäule und dergleichen, reduziert wurde.
Diese klinische Studie an Frauen nach den Wechseljahren zeigte besondere Vorteile bei der Behandlung von Patienten mit einer niedrigen Dosis (20 ug/Tag), wenn die Dosis des PTH (das bei hohen Dosen bei einigen Patienten Nebenwirkungen zeigen könnte) vermindert wurde, wobei die Bruchverhinderung und die Bruchreduzierung jedoch bewahrt wurden und denen, die bei der höheren Dosis (40 ug/Tag) beobachtet wurden, ungefähr gleich waren. Die FT-IR-Affendaten liefern eine mögliche, aber nicht einschränkende mechanistische Erklärung. Die Affenstudie zeigt, daß niedrig dosiertes PTH die Kristallbildung erhöht und die Mineralisierung im Rindenknochen beschleunigt. Außerdem zeigten Niedrig-Dosis-Affen nach der Absetzung zusätzliche Vorteile, da das PTH den Mineralgehalt des Knochens erhöhte. Die vorliegenden Daten demonstrieren die neue Erkenntnis, daß das in niedrigen Dosen verabreichte PTH an Patienten, die Vitamin D- und Calcium-Ergänzungen erhalten, zur Verhinderung von sowohl Wirbel- als auch Nicht-Wirbelbrüchen wirksam ist. Im Gegensatz zum allgemeinen Glauben, stärkt das PTH den Knochen an Nicht Wirbelstellen, offensichtlich durch die Verbesserung der Mineralisation und des Mineralgehaltes des Knochens, um so neue Brüche zu verhindern oder die Schwere der Brüche zu reduzieren.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die verschiedenen speziellen und bevorzugten Ausführungsformen und Techniken beschrieben worden. Es sollte sich jedoch von selbst verstehen, daß viele Variationen und Modifizierungen vorgenommen werden können, obgleich diese im Umfang der Erfindung bleiben. Alle Veröffentlichungen und Patentanmeldungen in dieser Beschreibung lassen auf das Niveau der durchschnittlichen Fertigkeiten in der Technik schließen, zu der diese Erfindung betrifft.

Claims

1. Verwendung eines Parathormons, bestehend aus der Aminosäuresequenz 1 bis 34 des menschlichen Parathormons, zur Herstellung eines Medikaments zur gleichzeitigen Reduzierung des Risikos sowohl von Wirbelsäulen- als auch Nicht-Wirbelsäulenknochenbrüchen bei einer Frau nach den Wechseljahren, die das Risiko zur Osteoporose oder Osteoporose aufweist, wobei das Medikament der Frau ohne gleichzeitige Verabreichung eines antiresorbierenden Mittels, das anders als Vitamin D oder Kalzium ist, in einer täglichen Dosis von 20 ug bis 40 ug für mindestens etwa 12 Monate bis zu 3 Jahren zu verabreichen ist.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die tägliche Dosis 20 ug ist.

3. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die tägliche Dosis für mindestens etwa 24 Monate zu verabreichen ist.

4. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Medikament in einem Verpackungsmaterial enthalten ist, wobei das Verpackungsmaterial eine Drucksache umfaßt, die anzeigt, daß das Medikament zur gleichzeitigen Reduzierung des Risikos sowohl von Wirbelsäulen- als auch Nicht- Wirbelsäulenknochenbrüchen bei einer Frau nach den Wechseljahren, die das Risiko zur Osteoporose oder Osteoporose aufweist, wirksam ist, wenn es der Frau verabreicht wird, wobei das Parathormon ohne gleichzeitige Verabreichung eines antiresorbierenden Mittels, das anders als Vitamin D oder Kalzium ist, in einer täglichen Dosis von 20 ug bis 40 ug für minde¬ stens etwa 12 Monate bis zu 3 Jahren verabreicht wird.