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Die
Erfindung betrifft die Verwendung von Ibandronsäure (1-Hydroxy-3-(N-methyl-N-pentyl)aminopropyl-1,1-diphosphonsäure) oder
physiologisch verträglichen
Salzen oder Estern zur Verbesserung der Osseointegration von zementfrei
verankerten Endoprothesen. Die Applikation von Ibandronat oder dessen
Salze erfolgt kurzzeitig sofort nach dem Einsetzen einer Endoprothese.
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Die
Hauptaufgabe von Knochen besteht in seiner Stützfunktion, und folglich wird
Knochen häufig
als einfaches Baumaterial angesehen. Knochen ist jedoch ein kompliziertes
Biomaterial, das auf verschiedenste Anforderungen, Reize und Noxen,
denen er unterworfen ist, Anpassungen findet. Für Knochen und Gelenke stehen
Endoprothesen als Ersatzmaterial zur Verfügung. Die Endoprothesen agieren
jedoch, auch wenn sie biomechanisch noch so ausgefeilt sind, nicht
aktiv auf die einwirkenden Umwelt- und Belastungsfaktoren.
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Weltweit
werden jährlich
etwa 1,5 Millionen Hüftgelenksendoprothesen,
davon etwa 120.000 Stück
in Deutschland implantiert. Es gibt ebenso eine beträchtliche
Anzahl weiterer Gelenkprothesen, wie zum Beispiel Kniegelenk-, Sprunggelenk-
und Schultergelenkendoprothesen. Es ist zu erwarten, daß die Anzahl
der primär implantierten
und vor allem die Anzahl der zu wechselnden Endoprothesen weiterhin
ansteigen werden. Mittlerweile werden sogar jüngere Patienten mit Endoprothesen
versorgt. Die Lebenserwartung des Menschen steigt weiterhin, so
daß zum
Teil bis zu 3 oder 4 Prothesenwechsel für einzelne Patienten im Laufe
ihres Lebens zu erwarten sind. Aus Gründen der Bewahrung von Knochensubstanz
bei der Erstoperation und vor allem bei eventuell erforderlichen
Wechseloperationen sowie der vermutlich längeren Überlebenszeit der Prothesen werden
immer mehr zementfreie Implantate verwendet. Jüngere Patienten, die eine Endoprothese
benötigen, profitieren
von dieser Art der gewebeschonenden Behandlung. Auch unter dem Gesichtspunkt
ansteigender Lebenserwartung und aus ökonomischen Gründen ist
eine längere
Haltbarkeit der Endoprothesen notwendig.
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Die
Prozesse und morphologischen Veränderungen,
die sich in der Zeit nach der Operation bis zur definitiven knöchernen
Stabilisierung des Implantatlagers abspielen, und die Erkenntnisse über die
primäre
und sekundäre
Stabilität
insbesondere zementfreier Endoprothesen sind deshalb besonders zu
berücksichtigen, denn
die zementfreie Verankerung von Implantaten ist zur bevorzugten
Methode geworden.
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Als „primäre Stabilität" eines Implantates
wird die Situation direkt nach der Implantation der Prothese in
den Knochen beschrieben. Die Prothese verankert sich entweder durch
ihren distalen Anteil im intramedullären Kanal in der Diaphyse (kortikaler
Knochen) oder in der proximalen Metaphyse des Trochanterknochenvorsprungs.
Diese primäre
Stabilität
ist nur qualitativer Art, da die Prothese noch nicht in den Knochen
integriert ist.
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Die
sekundäre
Stabilität
wird insbesondere bei Hüftprothesen
in der Regel erst nach einigen Monaten durch das Einwachsen von
Knochen in die Prothesenoberfläche
erreicht (Osseointegration). Zur qualitativen Stabilisierung kommt
also eine quantitative Komponente hinzu, die eine Dauerstabilität der Prothese
gewährleistet.
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Der
Prozeß von
der Primärstabilität zur Sekundärstabilität durchläuft verschiedene
Phasen. Die erste Phase nach der Prothesenimplantation ist gekennzeichnet
durch einen partiellen Knochentod. Unmittelbar nach der Operation
sind noch die größten Anteile
des benachbarten Knochens intakt. Dieser folgende partielle Knochentod
spielt sich wenige Millimeter in unmittelbarer Nähe des Prothesengrenzbereiches
(die Kontaktfläche
zwischen der Prothese und dem Knochen) ab. An der Grenze zwischen
noch lebendem Knochen und bereits abgestorbenem Knochen finden sich
schnell Gefäßerweiterungen,
Infiltrationen polymorphkerniger Zellen, danach erscheinen Fibroblasten,
Osteoblasten und Osteoklasten. Das nächste Stadium dient der Reparation.
Das abgestorbene Knochengewebe wird von Granulationsgewebe und Bindegewebe
infiltriert. Gelegentlich können
Makrophagen und Riesenzellen gesehen werden. Neu aufgebauter Knochen
erscheint dem abgestorbenen Knochen aufgelagert.
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Die
dritte Phase kann bis zu zwei Jahre andauern, währenddessen die Prothese stabilisiert
wird. In dieser Zeit wird das abgestorbene Knochenmaterial abgebaut
und durch gewobenen und lamellären
Knochen ersetzt. Am Ende der Umbauvorgänge verbleibt häufig ein
schmaler bindegewebartiger Saum zwischen Prothesen mit einer glatten
Oberfläche
und dem Knochen. Beeinflußt
werden diese Phasen auch durch die individuellen Vorgaben des Patienten,
wie z. B. Knochenstoffwechsel (osteoporotisch, osteopenisch, juvenil)
und extrinsische Faktoren, wie z. B. Entlastung der Prothese postoperativ
und Art der Rehabilitation.
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Die
Nachteile der zementfreien Verankerung gegenüber der zementierten Technik
liegen darin, daß nach
bisherigen Kenntnissen die sekundäre Stabilisierung einer Prothese
frühestens
nach einem Zeitraum von 6 bis 8 Wochen eintritt.
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Aus
Hofmann et al. (Progression of human bone ingrowth into porous-coated
implants. Acta Orthop Scan 1997; 68 (2): 161–166) ist zu entnehmen, daß der Vorgang
der sekundären
Stabilität
bei Hüftprothesen auf
bis zu 9 Monate verlängert
ist. Das Einwachsverhalten von menschlichem trabekulärem Knochen
bei einer Geschwindigkeit von etwa 1 Mikrometer/Tag erklärt die Ergebnisse
seiner Studie. Es wurde ein maximal erreichbares Einwachsen der
Prothese erst 9 Monate nach der Operation, selbst wenn oberflächenbehandelte Prothesen
verwendet wurden, erreicht. Dies deckt sich mit den Beobachtungen
von Krüger
et al. (Teilbelastung oder Vollbelastung – Therapiestrategie nach zementfreier
Hülftotalendoprothese
Orthop Praxis 1998; 34 (5): 287–293).
Krüger
stellte stets in den ersten 6 Monaten nach der Operation ein Nachsintern
des Prothesenschaftes mit Ausbildung einer zarten Skleroselinie
in der Zone 1 nach Gruen fest. Auch Wall et al. (Auswertung der
Osseointegration von zementlosen Hüftprothesenstielen mit Computerauswertung
digitaler Röntgendensitometrie
Orthop. Praxis 34: 73–77
1998) zeigte unabhängig
von den beiden untersuchten Prothesentypen in den ersten 6 Monaten
nach der Operation in allen Gruen-Zonen eine Verminderung der optischen
Dichte des Knochengewebes um 18 Prozent. Erst danach fand sich ein
Wiederanstieg der Knochendichte, welche 24 Monate nach der Operation
jedoch nur einen Ausgangswert von 92 bis 97% erreichte. Als Folge
davon sollen in vielen Zentren Patienten das operierte Bein (bis
zu 6 Monate nach der Operation) entlasten. Hierdurch soll vermieden
werden, daß die
Prothese weiter in den Knochen einsinkt oder Frakturen entstehen.
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Die
durch pathologische Mikrobewegungen (> 150 Mikrometer) gestörte sekundäre Integration des Knochens
in die Prothese führt
nach Burke et al. (Micromotion of cemented and uncemented femoral
components. J Bone Joint Surg 73B: 33–38 1991) zu einer bindegewebigen
Ausbildung des Grenzbereiches zwischen Knochen und Prothese. Dies
und die dadurch resultierende Angst vor Frakturen machen eine Entlastung
der Prothese für
einen längeren
Zeitraum notwendig. Dadurch wird die Rehabilitation der Patienten
deutlich verlängert
und es kann zu mehr und längerandauernden
Beschwerden kommen.
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Andererseits
kommt es durch die verminderte mechanische Belastung des Knochens
(Spannungsabschirmung) zu einer periprothetischen Knochenatrophie,
die bis zu einem Jahr andauern und als ein Grund für eine frühzeitige
Lockerung der zementfreien Prothese angesehen werden kann.
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Durch
die Operationen, die Zeit der postoperativen Nachbehandlung in den
Kliniken, die Ausfallzeit in der Rehabilitationsphase, für jüngere Patienten
die Reintegration in den Arbeitsprozeß und durch spätere Folgeoperationen
entstehen enorme Kosten für
die Solidargemeinschaften.
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Zur
Verbesserung der Früh-
und Langzeitergebnisse nach endoprothetischem Ersatz stehen bisher Überlegungen
zur Verbesserung des Prothesendesigns mit proximaler Krafteinleitung,
Rotationsstabilität, Oberflächenbeschichtungen
und Pressfit-Technik bei der zementfreien Endoprothese im Vordergrund.
Bei der derzeitigen klinischen Behandlung gibt es keine Verwendung
von Arzneimitteln zur Steigerung des Einwachsens von Endoprothesen,
wenn auch in neueren Studien der Einsatz von Wachstumsfaktoren (z.
B. BMPs) in Verbindung mit zementfreien Implantaten untersucht wird
(Proceedings of the annual meeting of the ORS 5,245,339,599 1998
New Orleans).
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Andererseits
zeigen insbesondere in der Osteoporoseforschung Medikamente aus
der Gruppe der Amino-Bisphosphonate
einen positiven Einfluß auf
das „bone-remodeling" und eine Zunahme
der Knochenmasse und der Knochenqualität. Vorklinische Kenntnisse über biologische
und physische Eigenschaften der Bisphosphonate existieren seit etwa
30 Jahren.
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Jedes
Bisphosphonat hat seine eigenen chemischen, biologischen und physiologischen
Eigenschaften und somit sein eigenes Wirkungsprofil. Unter anderem
können
Bisphoshonate auch in der Knochenchirurgie eingesetzt werden.
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So
ist aus WO 94/21266 A1 die Verwendung von Bisphosphonaten in der
Knochenchirurgie bekannt. Insbesondere Clodronat wird vor und/oder
nach einer Transplantationsoperation zur verstärkten Bildung von Knochengewebe
und/oder zur Eliminierung späterer
Komplikationen nach Implantationen eingesetzt. Es wird eine tägliche Dosierung
von 0,01 bis 100 mg/kg beschrieben, für parenterale Anwendung bevorzugt
von 0,5 bis 20 mg/kg, für
i.v. Applikation von 0,5 bis 5 mg/kg und für orale Anwendung 10 bis 100
mg/kg.
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Es
wird empfohlen, die Behandlung 1 bis 3 Wochen vor der Operation
zu beginnen und/oder nach einer Operation bevorzugt für 1 bis
6 Monate durchzuführen.
Anhand einer Knochentransplantation wurde gezeigt, daß nach 35
Tagen neue Knochenformation fast durch die ganzen Transplantate
in den behandelten Tieren vorhanden war. Anhand eines explantierten
Knochen-Zahnimplantates wurde gezeigt, daß bei Anwendung von Clodronat
nach 4-wöchiger
Behandlung (1 Woche vor der Operation und 3 Wochen danach) die Osteogenese
(Knochenbildung) intensiver ist als bei nicht mit Clodronat behandelten
Patienten.
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In
WO 94/30421 A1, WO 95/28936 A1 bzw.
US
5,646,134 werden Bisphosphonate zur Behandlung und/oder
Vorbeugung von Endoprothesen-Lockerungen und -Wanderungen beschrieben.
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Gemäß WO 95/30421
A1 wird zum Schutz vor Prothesenlockerung und -wanderung die Verabreichung
eines Bisphosphonates vor, während
und nach der Operation empfohlen. Die vorgeschlagene Dosierung liegt
zwischen 0,002 und 3,40 mg/kg, vorzugsweise 0,01 und 2,40 mg/kg,
die kontinuierlich, z. B. täglich oder
in zyklischen Intervallen zu verabreichen ist. Getestete Tiere (Schafe)
erhielten die Behandlung mit einem Bisphosphonat unmittelbar i.v.
nach der Operation. Gegebenenfalls soll diese Behandlung in Abständen fortgesetzt
werden, so z. B. alle 4 oder 8 Wochen. Durch monatliche Untersuchungen
wurde der Prothesensitz kontrolliert und nach einem Jahr aufgrund
weiterer Untersuchungen festgestellt, daß die Verbindungen zum Schutz
vor Prothesenlockerung geeignet seien. Genaue Daten sind aber nicht
offenbart. Ebenso ist nicht beschrieben, welche Mittel zum Einsatz
kamen. Da die Ausführungsbeispiele
Darreichungsformen von Pamidronat, Risedronat und EB 1053 darstellen,
ist anzunehmen, daß es
sich bevorzugt um diese Verbindungen handelt.
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Gemäß WO 95/28936
A1 bzw.
US 5,646,134 werden
Bisphosphonate, vorzugsweise Alendronat, zum Schutz vor periprothetischem
Knochenverlust durch Hemmung der Knochenresorption und zur Linderung
der mit dem Knochenverlust einhergehenden Schmerzen eingesetzt.
Alendronat wird vorzugsweise oral oder parenteral appliziert, wobei
alternativ auch das orthopädische
Implantat mit einem Bisphosphonat überzogen sein kann, um die
Befestigung an den Knochen während
der Operation zu verstärken.
Die effektive Dosierung liegt bei 1,5 bis 3000 μg/kg Körpergewicht, vorzugsweise bei
10 μg/kg,
wobei die Knochenresorption nicht vollständig gestoppt werden kann.
Sie erfolgt durch die Behandlung mit höheren Dosen Alendronat lediglich
viel langsamer.
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Es
war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung der
Osseointegration von Endoprothesen derart zu erreichen, daß die sekundäre Stabilität so schnell
wie möglich
erreicht wird, um so auch eine schnellere Rehabilitation der Patienten
zu gewährleisten.
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Überraschend
wurde festgestellt, daß durch
eine kurzzeitige direkt postoperative Applikation von Ibandronsäure (1-Hydroxy-3-(N-methyl-N-pentyl)aminopropyl-1,1-diphosphonsäure), deren
physiologisch verträglichen
Salzen und Estern die Osseointegration von Endoprothesen, insbesondere
von Gelenkprothesen, wie zum Beispiel Kniegelenk-Sprunggelenk- und Schultergelenkendoprothesen,
ganz besonders bevorzugt jedoch von Hüftgelenkendoprothesen, beschleunigt
wird und die sekundäre
Stabilisierung der Prothese bereits nach 5 Wochen, vorzugsweise
nach 2 bis 4 Wochen erreicht wird. Man versteht unter „Osseointegration" die direkte strukturelle
und funktionelle Verbindung zwischen vitalen Knochen und der Oberfläche von
belasteten Implantaten.
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Die
kurzfristige Gabe von Ibandronat, beginnend während der Operation, über einen
Zeitraum von ca. 2 bis 4 Wochen, 1 bis 7 × pro Woche oder zyklisch intermittierend
(in Abhängigkeit
der individuellen Vorgaben des Patienten, wie z. B. Alter, Geschlecht
und Knochenstoffwechsel (osteoporotisch, osteopenisch, juvenil)) verhinderte
die osteoklastär
vermittelte Knochenresorption und unterstützte durch ein Überwiegen
der osteoblastischen Reaktion ein vermehrtes Knochenwachstum an
die Prothese. Es wurde somit eine schnelle Zunahme der Knochenmasse
um die Prothese erreicht. Sowohl die Bildung einer größeren Menge
des integrierten Knochens als auch dessen frühere Reifung konnte unter Vermeidung
von Osteopenie um die Prothese durch Ibandronatgabe erzielt werden.
Da der Zeitraum der verminderten mechanischen Belastung der intakten Knochen
des Patienten, insbesondere bei Hüfgelenkoperationen, erheblich
verkürzt
werden konnte, trat auch die gefürchtete
Knochenatrophie nicht oder nur in vernachlässigbarem Maße auf.
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Vorzugsweise
wurde das Natriumsalz der Ibandronsäure eingesetzt.
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Ibandronsäure oder
seine pharmazeutisch verträglichen
Salze, vorzugsweise das Natriumsalz, sind in der Technik allgemein
bekannt. Ibandronsäure
und ihre pharmazeutisch verträglichen
Salze sind beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung Nr.
252,504 und US-Patent Nr. 4,927,814 beschrieben worden.
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Ibandronsäure oder
seine Salze können
in flüssiger,
fester oder in Form von Aerosolen oral, enteral, parenteral, topisch,
nasal, pulmonal oder rektal in allen üblichen nichttoxischen pharmazeutisch
akzeptierten Trägermaterialien,
Adjuvantien und Zusätzen
verabreicht werden. Der Begriff „parenteral" umfaßt dabei
subkutane, intravenöse
und intramuskuläre
Zufuhr oder Infusionen. Orale Applikationsformen können z.
B. Tabletten, Kapseln, Dragees, Sirupe, Lösungen, Suspensionen, Emulsionen,
Elixiere etc. sein, die einen oder mehrere Zusätze aus den folgenden Gruppen
enthalten können,
wie z. B. Geschmacksstoffe, Süßstoffe,
Farbstoffe und Konservierungsmittel. Orale Applikationsformen enthalten
den wirksamen Bestandteil zusammen mit nichttoxischen, pharmazeutisch
akzeptierten Trägermaterialien,
die zur Herstellung von Tabletten, Kapseln, Dragees usw. geeignet
sind, wie z. B. Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Lactose, Calciumphosphat oder
Natriumphosphat; Stärke,
Mannit, Methylcellulose, Talkum, hochdisperse Kieselsäuren, höhermolekulare Fettsäuren (wie
Stearinsäure),
Erdnußöl, Olivenöl, Paraffin,
Miglyol, Gelatine, Agar-Agar,
Magnesiumstearat, Bienenwachs, Cetylalkohol, Lecithin, Glycerol,
tierische oder pflanzliche Fette oder feste hochmolekulare Polymere
(wie Polyethylenglykole). Tabletten, Kapseln, Dragees usw. können mit
einem entsprechenden Überzug,
wie z. B. Glycerylmonostearat oder Glyceryldistearat versehen werden,
so daß unerwünschte Nebenwirkungen
im Magen verhindert werden, oder es durch die verzögerte Absorption
im Gastrointestinaltrakt zu einer länge ren Wirkungsdauer kommt.
Als Injektionsmedium kommen vorzugsweise sterile injizierbare wäßrige oder ölige Lösungen oder
Suspensionen zur Anwendung, welche die üblichen Zusätze, wie z. B. Stabilisierungsmittel
und gegebenenfalls Lösungsvermittler
enthalten. Derartige Zusätze
können
z. B. Wasser, isotonische Kochsalzlösung, 1,3-Butandiol, Fettsäuren (wie Ölsäure), Monoglyceride, Diglyceride
oder Miglyol sein. Für
die rektale Anwendung können
alle geeigneten nicht irritierenden Zusätze verwendet werden, die bei
normalen Temperaturen fest und bei Rektaltemperatur flüssig sind,
wie z. B. Kakaobutter und Polyethylenglykol. Für die Anwendung als Aerosol
kommen die pharmazeutisch üblichen
Trägermedien
zur Anwendung. Für
den äußerlichen
Gebrauch finden Cremes, Tinkturen, Gele, Lösungen oder Suspensionen usw.
mit den pharmazeutisch üblichen
Zusätzen
Anwendung.
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Folglich
umfaßt
die vorliegende Erfindung die Verwendung von Ibandronsäure oder
ihren physiologisch verträglichen
Salzen oder Estern zur Herstellung von Medikamenten für die Verbesserung
der Osseointegration von zementfrei verankerten Endoprothesen durch
kurzzeitige Verabreichung direkt nach der Operation und für einen
Zeitraum von zwei bis vier Wochen.
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Die
tägliche
i.v. äquivalente
Dosierung für
Ibandronat liegt vorzugsweise bei 0,1 μg/kg bis 100 μg/kg Körpergewicht,
vorzugsweise bei 1 bis 100 μg/kg
Körpergewicht.
Besonders bevorzugt ist eine tägliche
Dosierung von 20 bis 30 μg/kg
Körpergewicht
mit der eine komplette Integration bereits nach 15 bis 20 Tagen
erreicht wird.
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Für die erfindungsgemäße Verwendung
liegt Ibandronat vorzugsweise als Lösung zur parenteralen Anwendung
vor, die den Wirkstoff in einer Menge von 0,01 bis 20 mg enthält.
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Bei
Verwendung anderer Applikationsformen muß die Dosierung entsprechend
der Bioverfügbarkeit der
Applikationsform eingestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich daher speziell auf die Verwendung
von Ibandronsäure
oder ihren physiologisch verträglichen
Salzen, vorzugsweise Natriumsalz, oder Estern zur Herstellung von
Medikamenten für
die Verbesserung der Osseointegration von zementfrei verankerten
Endoprothesen durch kurzzeitige Verabreichung direkt nach der Operation
und für
einen Zeitraum von zwei bis vier Wochen. Ibandronat kann in einer
Dosierung von 0,1 bis 100 μg/kg
Körpergewicht,
vorzugsweise 1 bis 100 μg/kg
Körpergewicht verwendet
werden. Inbandronat kann ebenso als eine Lösung zur parenteralen Verwendung
mit einem Wirkstoffgehalt von 0,01 bis 20 mg verwendet werden. Die
Verabreichung kann ein- bis siebenmal pro Woche durchgeführt werden.
Die Verwendung von Ibandronsäure,
wie beschrieben, kann ebenso durch intermittierende zyklische Applikation
durchgeführt
werden.
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Anschließend wird
die Erfindung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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BEISPIEL
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Material und
Methoden
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Sechs
Monate alte weibliche Spregue-Dawley Ratten werden in Käfigen gehalten
und einem 12 Stunden Tag und Nacht Rhythmus ausgesetzt. Zu Nahrung
und Wasser haben die Tiere freien Zugang. Die Tiere wurden nach
den gesetzlichen Vorgaben gehalten und gepflegt und die Studien
wurden mit der Genehmigung und unter Aufsicht des Regierungspräsidiums
Darmstadt durchgeführt.
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Die
Tiere wurden randomisiert auf die verschiedenen Versuchsgruppen
aufgeteilt. Die Anästhesie
wurde durch eine intraperitoneale Gabe von Ketamin (75 mg/kg) und
Xylazin (5 mg/kg) durchgeführt.
Beide Hinterläufe
wurden rasiert und mit Betaisadonna Lösung desinfiziert. Unter aseptischen
Bedingungen wurde eine medioparapatellare Arthrotomie des Kniegelenkes
durchgeführt
und die Patella nach lateral disloziert. Der medullare Kanal wurde
distal in der intercondylaren Inzisur eröffnet und der Kanal mit einem
1,0 mm im Durchmesser messenden Kirchnerdraht aufgebohrt bis zur
proximalen Metaphyse des Femurs. Anschließend wurde in den rechten Femur
ein Titan-Kirchnerdraht und in den linken Femur ein Hydroxylapatit-beschichteter
Kirchnerdraht bis in die proximale Metaphyse eingebracht. Das Zugangsloch
wurde mit Knochenwachs verschlossen, die Patella reponiert, der
Extensorapparat des Hinterlaufes rekonstruiert, das Weichteilgewebe
adaptiert und die Haut mit einer intrakutanen Naht verschlossen.
Die Hinterläufe
wurden dann auf eine normale postoperative Bewegung untersucht.
Den Tieren wurden eine freie Beweglichkeit in ihren Käfigen erlaubt
und täglich wurde
die Aktivität
und die Belastung der Hinterlaufe kontrolliert.
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Die
Gabe von Ibandronat oder NaCl 0,9% erfolgte gemäß der Beispiele 1 und 2. Nach
Ablauf der vorgegebenen Therapiezeit wurden die Tiere in einer Kohlendioxidkammer
euthanasiert und direkt anschließend beide Feniora entnommen,
vollständig
vom Weichteilgewebe befreit und in Alkohol für die weitere histologische
Bearbeitung fixiert. Es folgte die röntgenologische Darstellung
der- kompletten Rattenfemura im Seitenvergleich zur Beurteilung
der groben Morphologie und zur Dokumentation. Besondere Berücksichtigung
erfahren hierbei die Knochenareale, in denen es zu einer Veränderung
des Knochens, wie zum Beispiel Zunahme bzw. Abnahme von trabekulärem Knochen,
Veränderungen
der Knochendichte, Lockerungssäume
am Implantat, periostale oder endostale Veränderungen gekommen ist. Die
Auswertung erfolgt hier rein deskriptiv.
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Präparation
der Knochenproben
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Beschreibung
der Präparatherstellung
mittels der Trenn-Dünnschnitt-Technik
zur Herstellung histologischer Schnitte von konventionell nicht
schneidbaren Geweben nach Prof. Donath. (Donath, K.; Breuner, G.: A
method for the study of undecalcified bones and teeth with attached
soft tissue. The Saege-Schliff (sawing and grinding) technique.,
1. Oral Pathology 1982, 11: 318–26).
Die Trenn-Dünnschnitt-Technik
ist eine bewährte
Methode zur Erstellung dünner
Schnitte unter 10 μm
von konventionell nicht schneidbaren Geweben und Materialien (z.
B. Implantat tragende Röhrenknochen)
zur histologischen Diagnostik.
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Histologie
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Die
histologische Untersuchung von Knochen unter dem Lichtmikroskop
gibt Kenntnis über
die gesamte Struktur und über
die Verteilung von Knochenkomponenten. Nach der histologischen Fixierung
und der Erstellung von Dünnschnitten
mit dem Exakt-Trennschleifsystem der Firma Exakt-Apparatebau, (Norderstedt/Germany)
erfolgt die Färbung
mit Toluidinblau. Diese Färbung
ist einfach durchzuführen
und ihre Metachroniasie erlaubt Aussagen über Knochenan- und -umbauvorgänge. Auch
andere Färbemethoden,
wie z. B. die Hämatoxylin-Eosin-Färbung, die
van Gieson-Färbung
oder die Masson-Golner-Färbung
erlaubten gute Darstellungen der eingebetteten Gewebe. Es erfolgte
eine Fotodokumentation der erstellten Präparate. Die quantitative Auswertung
der Ergebnisse erfolgte histomorphometrisch.
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Histomorphometrie
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Histomorphometrisch
wurde die knochenbedeckende Fläche
am Metallimplantat dargestellt und berechnet. Hierzu wurde eine
spezielle Software eingesetzt.
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Beispiel 1
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- 1a) Zeitlicher Ablauf der Osseointegration
von Titanimplantaten und hydroxylapatitbeschichteten Implantaten
im Knochen von 6 Monaten alten Spregue-Dawley-Ratten
- 1b) Zeitlicher Ablauf der Osseointegration von Titanimplantaten
und hydroxylapatitbeschichteten Implantaten im Knochen von 6 Monaten
alten Spregue-Dawley-Ratten unter der Gabe von 1 μg FAE/kg/d,
5 μg FAE/kg/d
und 25 μg
FAE/kg/d Ibandronat (FAE = free acid equivalent, d. h. alle Dosierungen
beziehen sich auf freie Säureäquivalente)
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Vier
experimentelle Gruppen wurden gebildet und die Tiere randomisiert
auf diese verteilt. Pro Zeitpunkt wurden 2 Tiere für jede Gruppe
operiert und getötet.
| 1)
Kontrollgruppe: | Nach
der Implantation der Implantate tägliche subkutane Gabe von 0,9%
NaCl |
| 2)
Experimentelle Gruppe 1: (1 μg
FAE/kg/d) | Nach
der Implantation der Implantate tägliche subkutane Gabe von 1 μg FAE/kg/d
Ibandronat |
| 3)
Experimentelle Gruppe 2: (5 μg
FAE/kg/d) | Nach
der Implantation der Implantate tägliche subkutane Gabe von 5 μg FAE/kg/d
Ibandronat |
| 4)
Experimentelle Gruppe 3: (25 μg
FAE/kg/d) | Nach
der Implantation der Implantate tägliche subkutane Gabe von 25 μg FAE/kg/d
Ibandronat |
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Die
Tiere wurden an 11 definierten Zeitpunkten (Tage nach der Implantation)
getötet:
0, 4, 7, 10, 14, 18, 22, 27, 32, 37, 42.
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Die
weitere Verfahrensweise entsprach der Versuchsbeschreibung.
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Auswertung:
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Die
Osseointegration der mit Ibandronat behandelten Gruppen konnte im
Vergleich zur unbehandelten Gruppe deutlich verbessert werden. Ein
nahezu komplettes Einwachsen war in der unbehandelten Gruppe nach
37 Tagen zu finden, hingegen war bei der mit 25 μg FAE/kg/d Ibandronat behandelten
Gruppe überraschenderweise
schon nach 18 Tagen die komplette Integration zu sehen. Somit konnte
ein zeitlicher Vorteil durch Ibandronat-Behandlung von mehr als
50% erzielt werden.
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Beispiel 2
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- 2a) Signifikante Unterschiede der Osseointegration
von Titanimplantaten und hydroxylapatitbeschichteten Implantaten
im Knochen von 6 Monate alten Ratten an einem definierten Zeitpunkt
nach der Gabe von 1 μg
FAE/kg/d, 5 μg
FAE/kg/d und 25 μg
FAE/kg/d Ibandronat im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrollgruppe
- 2b) Signifikante Unterschiede der Osseointegration von Titanimplantaten
und hydroxylapatitbeschichteten Implantaten im Knochen von 6 Monate
alten Ratten an einem definierten Zeitpunkt nach einer Bolusgabe von
Ibandronat in der Gesamtmenge der Dosis von 1 μg FAE/kg/d, 5 μg FAE/kg/d
und 25 μg
FAE/kg/d Ibandronat einmal pro Tag, im Vergleich zu einer unbehandelten
Kontrollgruppe
- 2c) Signifikante Unterschiede der Osseointegration von Titanimplantaten
und hydroxylapatitbeschichteten Implantaten im Knochen von 6 Monate
alten Ratten an einem definierten Zeitpunkt zwischen einer Bolusgabe
und einer kumulativen Gabe über
den gesamten Zeitraum
-
Sieben
experimentelle Gruppen wurden gebildet, die Auswertung erfolgte
nach 15 bis 20 Tagen, vorzugsweise nach 18 Tagen. Der definierte
Zeitpunkt wurde aus Beispiel 1 abgeleitet (mit einer statistisch
ausreichenden Anzahl von 15 Versuchstieren, wodurch ein signifikanter
Unterschied zwischen den Gruppen erzielt werden konnte (p < 0,01)).
| 1)
Kontrollgruppe: | Nach
der Operation subkutane Gabe von 0,9% NaCl für 15 bis 20 Tage |
| 2)
Experimentelle Gruppe: | Nach
der Operation subkutane Gabe von 1 μg FAE/kg/d Ibandronat für 15 bis
20 Tage |
| 3)
Experimentelle Gruppe: | Nach
der Operation subkutane Gabe von 5 μg FAE/kg/d Ibandronat für 15 bis
20 Tage |
| 4)
Experimentelle Gruppe: | Nach
der Operation subkutane Gabe von 25 μg FAE/kg/d Ibandronat für 15 bis
20 Tage |
| 5)
Experimentelle Gruppe: | Nach
der Operation einmalige Bolusgabe subkutan von 1 μg FAE/kg/d
Ibandronat für
15 bis 20 Tage |
| 6)
Experimentelle Gruppe: | Nach
der Operation einmalige Bolusgabe subkutan von 5 μg FAE/kg/d
Ibandronat für
15 bis 20 Tage |
| 7)
Experimentelle Gruppe: | Nach
der Operation einmalige Bolusgabe subkutan von 25 μg FAE/kg/d
Ibandronat für
15 bis 20 Tage |
-
Auswertung:
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- 2a) Deutliche signifikante Unterschiede der
behandelten Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe (50%ige Steigerung
bei einer Gabe von 25 μg
FAE/kg/d Ibandronat im Vergleich zur Kontrollgruppe)
- 2b) Deutliche signifikante Unterschiede der Bolus-behandelten
Gruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe (50%ige Steigerung bei einer
Gabe von 25 μg
FAE/kg/d Ibandronat im Vergleich zur Kontrollgruppe)
- 2c) Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den
Bolusgaben und den kumulativen Gaben festgestellt. Damit hat die
einmalige Bolusgabe deutlich klinische Vorteile.