Lösungen für die Perfusion und Konservierung von Organen und Geweben.
Die vorliegende Erfindung betrifft Lösungen, die für die Perfusion und Konservierung von Organen, Organteilen, Geweben oder Gewebeteilen menschlichen oder tierischen Ursprungs geeignet sind. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen Lösun- gen, sowie die Verwendung dieser Lösungen bei verschiedenartigen medizinischen Verfahren, insbesondere im Bereich der Transplantationsmedizin.
Obwohl Organtransplantationen inzwischen zum Standard der medizinischen Versorgung gehören, ist der Erfolg solcher Operationen noch unbefriedigend. Da das Spenderorgan im Zeitraum zwischen der Entnahme und der Implantation in den Empfanger nicht mit Blut versorgt ist, können während dieser Ischämiezeit aufgrund des Sauerstoffmangels Zellschädigungen und nekrotische Gewebsveränderungen entstehen, wodurch die Vitalität und Funktionsfähigkeit des jeweiligen Organs beeinträchtigt werden. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die ischämiebedingte Schädigung der Gefäßendothelien.
Femer kann bei der Reperfusion des implantierten Organs infolge der durch oxidativen Streß ver- ursachten Bildung von freien Radikalen und zellulären Mediatoren ein Ischämie-
Reperfusionssyndrom auftreten, welches das Versagen des Transplantats zur Folge hat (= primäres
Transplantatversagen oder "initiale Nichtfunktion"). Die Funktionsaumahme des reperfundierten
Organs unterbleibt dabei völlig oder ist stark eingeschränkt. Dies ist im wesentlichen auf die i- schämie- und reperfusionsbedingte Störung oder Obstruktion der Mikrozirkulation zurückzufüh- ren.
Des weiteren können die ischämie- und/oder reperfusionsbedingten Schädigungen des Gewebes, insbesondere des Endothels, auch Langzeitkomplikationen zur Folge haben, z. B. sekundäres Transplantatversagen infolge von thrombotischen Gefäßveränderungen. Im Falle von Gefäßtransplantaten kann die Neigung zur Restenosierung verstärkt werden.
Die vorstehend beschriebenen Komplikationen können nicht nur bei Organtransplantationen, sondern auch bei anderen chirurgischen Eingriffen an ischämischen Organen auftreten, z. B. bei kar- diochirurgischen Operationen unter Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine.
Um das Auftreten von Ischämieschäden bei Organen, insbesondere Transplantaten, möglichst zu reduzieren, sollte die Ischämiezeit grundsätzlich möglichst kurz sein. Andererseits ist eine Verlän- gerung der Ischämiezeit wünschenswert, damit ausreichend Zeit für den Transport des Transplantats vom Spender zum Empfänger sowie für eine optimale Auswahl von Spendern und Empfänger
nach Gewebsübereinstimmung bleibt. Eine Verlängerung der Ischämiezeit ist auch deshalb wünschenswert, um kompliziertere Operationen mit ausgedehnter Operationsdauer zu ermöglichen.
Üblicherweise werden als Schutz-, Konservierungs- und Perfusionslösungen zum Schutz von Organen vor Ischämieschäden gepufferte, physiologische Elektrolytlösungen verwendet, die mit ver- schiedenartigen Zusätzen versehen sind. Beispiele für solche im Stand der Technik gebräuchlichen Standardlösungen sind:
- Bretschneider-Lösung (EP 12272 Al, EP 1362511 Al);
- HTK-Lösung nach Bretschneider (EP 54635 Al ; mit Histidin, Tryptophan und α-Ketoglutarat), Handelsprodukt: Custodiol®'
- Euro-Collins-Lösung (eine hyperosmolare Lösung, deren Ionenzusammensetzung der des Intrazellularraumes entspricht);
- UW-Lösung (University-of-Wisconsin-Lösung);
- St.-Thomas-Hospital-Lösung (Plegisol®);
- Viaspan® ("Beizer UW"; US 4 798 824 Bl, US 4 879 283 Bl; DuPont-Pharma GmbH, Bad Homburg);
- Celsior® (Imtix Sangstat, Lyon);
- Perfadex® (Vitrolife AB, Göteborg);
- Polysol® (WO 2006/052133 A2).
Bei Verwendung von Standardlösungen der vorstehend beschriebenen Art ist stets mit dem Auftre- ten von Ischämieschäden oder von Ischämie-Reperfusionsschäden zu rechnen.
Um das Ausmaß von Ischämieschäden möglichst gering zu halten, erfolgt die Anwendung der Perfusionslösungen meist unter hypothermischen Bedingungen (bei ca. 4 bis 10 0C), d. h. bei "kalter Ischämie". Das Auftreten von Ischämie-Reperfusionsschäden läßt sich damit nicht verhindern.
In der Literatur sind verschiedene Zusatzstoffe für Organperfusionslösungen vorgeschlagen wor- den, welche eine Reduzierung von Ischämieschäden oder Reperfusionsschäden bewirken sollen, beispielsweise Benzopyrone (DE 198 44 116 Al), Glutathion (DE 41 38 040 Al), Insulin (EP 1
164 841 Bl) oder Superoxiddismutase (WO 02/30192 A2). Jedoch ist die Wirkung derartiger Zu-
sätze ungenügend und ihre Verwendung ist mit Nachteilen verbunden, wie z. B. Auftreten von Nebenwirkungen, Stabilitätsprobleme, oder erhöhte Kosten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand deshalb darin, Perfusions- und Konservierungslösungen für Organe und Gewebe bereitzustellen, bei welchen die vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Lösungen beseitigt oder vermindert sind. Insbesondere bestand die Aufgabe in der Bereitstellung von Perfusions- und Konservierungslösungen, welche eine verlängerte Ischämiezeit, eine Verminderung der ischämiebedingten Schädigungen oder/und eine verbesserte Funktionsaufhahme eines transplantierten Organs ermöglichen, und durch welche Ischämie- Reperfusionsschäden vermieden oder vermindert werden können.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise durch Bereitstellung einer Perfusions- und Konservierungslösung gelöst, welche gemäß vorliegender Erfindung mindestens einen Wirkstoff enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase umfaßt. Die Aufgabe wird ferner durch die in den Patentansprüchen definierten Verwendungen und Verfahren gelöst.
Es hat sich gezeigt, daß durch Verwendung der erfindungsgemäßen Perfusions- und Konservierungslösungen das Auftreten von Zell-, Gewebs- und Organschädigungen unter ischämischen Bedingungen deutlich reduziert wird. Ferner hat sich gezeigt, daß Organe oder Gewebe nach Behandlung mit einer erfindungsgemäßen Lösung bei anschließender (Re-)Implantation eine verbesserte Funktionsaufnahme zeigten, im Vergleich zu Standardlösungen, welche die genannten Wirkstoffe nicht enthalten. Die Häufigkeit des Auftretens eines primären oder sekundären Transplantatversagens konnte durch Verwendung der erfindungsgemäßen Lösungen erheblich reduziert werden.
Die erfindungsgemäßen Lösungen eignen sich insbesondere für die Perfusion und Konservierung (d. h. Aufbewahrung) von Organen, insbesondere Hohlorganen, sowie von Organteilen, Geweben oder Gewebeteilen, j eweils menschlichen oder tierischen Ursprungs.
NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase (sGC) sind dem Fachmann bekannt (EVGENOV O.E. et al., Nature Reviews Drug Discovery Vol. 5, Sept. 2006, 755-768). Allgemein handelt es sich hierbei um Verbindungen, welche eine NO-unabhängige (d. h. direkte) Aktivierung oder Stimulation der sGC, oder eine Steigerung der durch NO verursachten Aktivierung der sGC, bewirken, woraus ein Anstieg der intrazellulären cGMP-Konzentration resultiert.
AIs Aktivatoren der sGC werden Verbindungen bezeichnet, die eine Häm-unabhängige Aktivierung der sGC bewirken. Diese Wirkstoffgruppe der NO-unabhängigen, Häm-unabhängigen Aktivatoren der sGC (= sGC-Aktivatoren) ist besonders vorteilhaft, da diese Aktivatoren sogar auf Häm- defiziente bzw. oxidierte Formen der sGC aktivierend wirken, d. h. bei oxidativem Streß.
Als Stimulatoren der sGC (= sGC-Stimulatoren) werden Verbindungen bezeichnet, welche eine NO-unabhängige, jedoch Häm-abhängige Aktivierung der sGC bewirken.
Als Stimulatoren im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen allgemein alle Verbindungen in Betracht, die eine NO-unabhängige Stimulierung oder Aktivierung, oder eine Steigerung oder Potenzierung der sGC-Aktivität, bewirken, und/oder die durch NO oder CO verursachte Aktivierung der sGC additiv oder synergistisch verstärken.
Die erfindungsgemäßen Lösungen können als Wirkstoff(e) eine einzige Verbindung oder Kombinationen von zwei oder mehreren Verbindungen aus der Gruppe der NO-unabhängigen Stimulatoren und Aktivatoren der sGC enthalten.
Durch die Verwendung der Bezeichnung "Lösung" wird nicht ausgeschlossen, daß die erfϊndungs- gemäßen Lösungen auch Anteile von nicht gelösten Stoffen enthalten, z. B. in suspendierter, kolloidaler oder emulgierter Form.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform enthält eine erfindungsgemäße Lösung mindestens einen NO-unabhängigen Aktivator der löslichen Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der Amino- dicarbonsäurederivate ausgewählt ist. Derartige Wirkstoffe sowie deren Herstellung und therapeu- tische Verwendung wurden in WO 01/19780 A2 und WO 2007/025595 Al offenbart. Sämtliche dort offenbarten Wirkstoffe kommen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Betracht, insbesondere die in WO 01/19780 A2 (S. 97-171; Synthesebeispiele 1-232) beschriebenen Verbindungen.
Besonders bevorzugt wird als Wirkstoff eine Verbindung der nachfolgenden Formel (I) verwendet. Diese Substanz wurde ebenfalls in WO 01/197S0 A2 beschrieben (vgl. S. 103, Bsp. 8).
(I)
Weitere Aminodicarbonsäurederivate, sowie Dicarbonsävirederivate, welche gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden können, sind in WO 01/19355 Al, WO 01/19776 Al, WO 01/19778 Al, WO 02/070462 Al, WO 2002/070459 Al, WO 02/070510 Al, WO/2007/045433 Al, offenbart worden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält eine erfindungsgemäße Lösung mindestens einen Aktivator der löslichen Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der schwefelsubstituierten Sulfonylamino-carbonsäure-N-arylamide ausgewählt ist. Derartige Wirkstoffe, sowie deren Herstellung und medizinische Verwendung, sind in WO 00/02851 Al beschrieben worden. Sämtliche in WO 00/02851 Al offenbarten Wirkstoffe kommen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung in Betracht, insbesondere die in den Beispielen 1-226 (S. 39-65) beschriebenen Verbindungen, wobei die nachfolgend genannten Verbindungen (II), (III ) und (IV) besonders bevorzugt sind:
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform enthält eine erfindungsgemäße Lösung mindestens einen Häm-abhängigen Stimulator der löslichen Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der substituierten Pyrazolderivate ausgewählt ist, insbesondere aus der Gruppe der Pyrazolopyridinde- rivate. Geeignete Pyrazolderivate, sowie Verfahren zu deren Herstellung, sind in beispielsweise in WO 98/16507 Al, WO 98/23619 Al, WO 98/16223 Al, WO 00/06567 Al, WO 00/06568 Al, WO 00/06569 Al, WO 00/21954 Al, WO 01/083490 Al, WO 02/042299 Al, WO 02/042300 Al,
WO 02/42301 Al, WO 02/42302 Al, WO 02/092596 Al, WO 03/004503 Al, WO 03/095451 Al, WO 03/097063 Al, WO 03/095452 Al beschrieben worden.
Aus der Gruppe der substituierten Pyrazolderviate sind die Verbindungen der nachfolgenden Formeln (V) bis (Viπ) besonders bevorzugt:
(V) (VI)
(VII) (VIII)
Die Herstellung dieser Verbindungen ist in WO 00/06569 Al (V), WO 00/06569 Al und WO 02/42301 Al (VI), bzw. in WO 00/06569 Al und WO 02/095451 Al (VII, VIII) beschrieben worden.
Des weiteren kommen auch die in WO 00/27394 Al offenbarten Pyrazolderivate und Indazolderi- vate als Stimulatoren oder Aktivatoren der sGC in Betracht, wobei der sGC-Stimulator 3-[3-(Di- methylamino)propoxy]-N-(4-methoxyphenyl)-1-(phenyhmethyl)-1H-pyrazol-5-carboxamid-Hydro- chlorid besonders bevorzugt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält eine erfindungsgemäße Lösung mindestens einen Häm-abhängigen Stimulator der löslichen Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der Indazolderivate, insbesondere der Benzylindazolderivate, ausgewählt ist, wobei 3-(5'- Hydroxymethyl-2'-furyl)-l-ben2ylindazol bevorzugt ist (Ko FN et al., Blood 84 No. 12, 1994, 4226-4233). Weitere geeignete Indazol-Derivate sind in WO 03/076408 A2 offenbart.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält eine erfindungsgemäße Lösung mindestens einen Häm-abhängigen Stimulator der löslichen Guanylatcyclase, der aus der Gruppe der Acrylamid-Derivate ausgewählt ist, wobei 3-[2-(4-Chlorophenyltbio)phenyl]-N-(4-dimethyl- aminobutyl)acrylamid besonders bevorzugt ist (siehe Miller LN et al., Life Sei., 72 (2003), 1015- 1025; Nakane M et al., J Pharmacol. Sei., Vol. 102, 231-238 (2006)).
Weitere Verbindungen, die als Stimulatoren gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden können, sind in den nachfolgend genannten Druckschriften beschrieben: WO 2004/009590 Al (Pyrimidinderivate), WO 2004/009589 Al (2,5-disubstituierte Pyrimidinderivate), WO 2004/031186 Al (Morpholin-überbrückte Indazolderivate), WO 2007/045366 Al (Heterozyklische Verbindungen mit carboxyl-isosteren Gruppen), WO 2007/045367 Al (Cyclopropylessigsäu- rederivate), WO 2007/ 045369 Al (Difluorphenolderivate).
Der Inhalt der in den vorangehenden Abschnitten angeführten Dokumente, insbesondere die dort im allgemeinen und vor allem die dort spezifisch genannten Verbindungen, sind ausdrücklicher Bestandteil der Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
Die vorstehend beschriebenen Stimulatoren und Aktivatoren der sGC, welche gemäß vorliegender Erfindung als Wirkstoffe in Lösungen für die Perfusion und Konservierung von Organen, Geweben und Zellen verwendet werden, können jeweils in Form ihrer freien Basen oder freien Säuren, oder in Form ihrer Salze, Hydrate, oder Hydrate der Salze verwendet werden. Geeignete pharmazeutisch akzeptable Salze sind dem Fachmann bekannt. Als Salze kommen beispielsweise in Betracht: Hydrochlorid, Hydrobromid, Natriumsalze, Fumarat, Citrat, Acetat, Propionat, Oxalat, Suc-
cinat, Lactat, Butyrat, Methansulfonat, Sulfat, Aspartat, Decanoat, Maleat, Tartrat, Hydrogen- tartrat, Phosphat.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Lösungen als physiologische Elektrolytlösungen formuliert, welche die genannte(n) Wirkstoff(e) enthalten. Die gesamte Wirkstoffkonzentration in der Lösung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 nmol/1 bis 100 μmol/1, insbesondere von 0,5 nmol/1 bis 5 μmol/1. Die jeweils optimale Wirkstoffkonzentration kann auf dem Fachmann bekannte Weise ermittelt werden. Geeignete physiologische Elektrolytlösungen, welche zur Herstellung einer erfϊndungsgemäßen Lösung verwendet werden können, sind dem Fachmann bekannt.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform werden erfindungsgemäße Lösungen aus Basislösungen hergestellt, die durch Zusatz des/der genannten Wirkstoffe(s) modifiziert werden. Als Basislösung wird vorzugsweise eine herkömmliche oder im Handel erhältliche Organkonservierungs- oder Organperfusionslösung verwendet.
Als Basislösungen kommen insbesondere die bereits weiter oben erwähnten bekannten Lösungen in Betracht, nämlich UW-Lösung (= University-of-Wisconsin-Lösung), St.-Thomas-Hospital- Lösung; HTK-Lösung nach Bretschneider, Euro-Collins-Lösung, Viaspan® ("Beizer UW"), Celsi- or®, Perfadex®, Polysol®. Auch bekannte, klinisch gebräuchliche Infusionslösungen können als Basislösungen zur Herstellung von erfindungsgemäßen Lösungen verwendet werden. Ferner können auch Blutplasma, Blutserum oder Blutersatzmittel als Basislösung verwendet werden.
Im allgemeinen enthält eine als Basislösung geeignete physiologische Lösung Elektrolyte (Natri- um, Kalium, Magnesium, Calcium, Chlorid) in einer Zusammensetzung, die dem extrazellulären oder intrazellulären Milieu entspricht, ferner ein Puffersystem (z. B. Phosphatpuffer, Carbonatpuf- fer, HEPES, MOPS; bei pH 7,2-7,6), kolloidosmotische Substanzen (z. B. Dextran, Hydroxye- thylstärke) und Glucose oder andere Zucker, sowie weitere optionale Bestandteile wie Mannitol,
Glutatbion, ATP, Gluconat, Lactobionat. Die Osmolarität wird im allgemeinen so eingestellt, daß sie derjenigen des Plasmas oder des intrazellulären Milieus entspricht.
Beispiele für Basislösungen, die zur Herstellung erfindungsgemäßer Lösungen geeignet sind, sind in EP 12272 Al, EP 1362511 Al, EP 54635 Al, US 4 798 824 Bl, US 4 879 283 Bl und WO 2006/052133 A2 beschrieben worden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf kardioplegische Lösungen, die jeweils mindestens einen aus der NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase umfassenden Gruppe ausgewählten Wirkstoff enthalten. Als kardioplegische Lösungen kommen beispielsweise folgende in Betracht: HTK-Lösung
nach Bretschneider; St.-Thomas-Hospital-Kardioplegielösung. Als kardioplegische Agenzien können z. B. folgende verwendet werden: Kaliumionen (> 15 mM), Lidocain, Novocain, Procain.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die vorliegende Erfindung auch Lösungen, welche zusätzlich einen oder mehrere weitere pharmazeutische Wirkstoffe enthalten, die nicht aus der Gruppe der Stimulatoren und Aktivatoren der sGC ausgewählt sind. Diese weiteren Wirkstoffe können insbesondere aus der Gruppe ausgewählt sein, die Vasodilatatoren, Thrombozytenaggregationshemmer, Thrombolytika, Koagulationshemmer, Phosphodiesterase-Hemmer, Adenosinagonisten, Prostaglandine, Glukokortikoide, antiinflammatorische Wirkstoffe und Antibiotika umfaßt.
Die erfindungsgemäßen Lösungen werden im allgemeinen als gebrauchsfertige Lösungen hergestellt. Alternativ können die Lösungen in Form von Konzentraten vorliegen, die vor der Anwendung entsprechend zu verdünnen sind, um die benötigte Endkonzentration einzustellen. Ferner umfaßt die vorliegende Erfindung auch Kits, welche ein definiertes Volumen einer Basislösung zusammen mit einer definierten Menge eines Stimulators oder/und Aktivators der sGC, wie oben beschrieben, enthalten.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Perfusions- oder Konservierungslösungen für Organe, Organteile, Gewebe oder Gewebeteile menschlichen oder tierischen Ursprungs. Das Verfahren beruht darauf, daß einer physiologischen Elektrolytlösung, beispielsweise einer Konservierungs- oder Perfusionslösung bekannter Zusammensetzung, mindestens ein Wirk- Stoff zugesetzt wird, welcher aus der Gruppe ausgewählt ist, die NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase umfaßt, wie oben beschrieben.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer der vorstehend beschriebenen Lösungen als Schutzlösung, Konservierungslösung, Aufbewahrungslösung oder als Präparationsmedium für Organe, Organteile, Gewebe, Gewebeteile und/oder Zellen. Die genannten Organe, Organteile etc. können menschlichen oder tierischen Ursprungs sein. Die erfindungsgemäßen Lösungen können insbesondere vor, während und nach einer Explantation (d. h. Organ- oder Gewebsentnahme), oder während einer ex-vivo-Behandlung von isolierten Organen, Organteilen, Geweben, Gewebeteilen und/oder Zellen eingesetzt werden.
Die organ-, gewebs- und zeilschützende Wirkung der erfindungsgemäßen Lösungen wird sowohl unter warmer Ischämie (d. h. bei Körpertemperatur bzw. unter Verzicht auf Kühlmaßnahmen) als auch unter kalter Ischämie erzielt. Vorzugsweise werden die Lösungen gekühlt verwendet, insbesondere bei 1 bis 12 0C, besonders bevorzugt bei 4 bis 8 0C. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Konservierungslösungen läßt sich bei Lagerung unter hypothermischen Bedingungen (ca. 1 bis
12 0C) die Konservierungsdauer (d. h. die "kalte Ischämiezeit") für isolierte ischämische Organe wie z. B. Herz oder Niere auf bis zu 96 h, vorzugsweise 72 h, ausdehnen, wobei die Lebens- und Funktionsfähigkeit der auf diese Weise konservierten Organe erhalten bleibt.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Lösung nach einem der vorangehenden An- Sprüche als Perfusionslösung oder Reperfusionslösung für Organe, Organteile, Gewebe oder Gewebeteile menschlichen oder tierischen Ursprungs. Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Perfusionslösung kann insbesondere vor oder während einer Explantation, oder während der ex- vivo-Lagerung eines explantierten Organs, Organteils, Gewebes oder Gewebeteils erfolgen.
Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Lösung als Reperfusionslösung wird vorzugsweise vor, während oder nach der Implantation eines explantierten Organs, Organteils, Gewebes oder Gewebeteils vorgenommen, d. h. zur Reperfusion eines Organs, Organs etc. nach einer vorangegangenen Ischämiezeit, und vor der Wiederherstellung der Blutversorgung nach erfolgter Transplantation bzw. Re-Implantation.
Die Erfindung umfaßt ferner die Verwendung einer erfindungsgemäßen Lösung, wie oben be- schrieben, als Schutzlösung oder Perfusionslösung bei chirurgischen Eingriffen an Körperorganen, insbesondere bei kardiochirurgischen Eingriffen. Die erfindungsgemäßen Lösungen können vorzugsweise als Maschinenperfusionslösungen verwendet werden, beispielsweise in Herz-Lungen- Maschinen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines Wirkstoffs, welcher aus der NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guany- latcyclase umfassenden Gruppe ausgewählt ist, oder einer Kombination mindestens zweier solcher Wirkstoffe, zur Herstellung einer Perfusions- oder Konservierungslösung für Organe, Organteile, Gewebe oder Gewebeteile menschlichen oder tierischen Ursprungs, für folgende therapeutische oder prophylaktische Zwecke:
- zur Verhinderung oder Reduzierung von Ischämieschäden bei Transplantaten, oder
- zur Verhinderung oder Reduzierung von Reperfusionsschä-den, insbesondere zur Verhinderung eines Ischämie-Reperfusionssyndroms; oder
- zum Schutz vor Organ- oder Gewebeschädigung während der Explantation, der Lagerung oder des Transports von ex-plantierten Organen oder Geweben; oder
- zur konservierenden Behandlung von explantierten Organen oder Geweben, oder
- zur Verbesserung der Funktionsaufnahme bei Re-Implantation von Organen oder Geweben, oder
- zu Verhinderung oder Reduzierung einer Restenosierung bei Gefäßtransplantationen; oder
- zur Verhinderung eines Transplantatversagens oder
- zur Verlängerung der Ischämiezeit bei chirurgischen Ein-griffen, insbesondere bei kardiochirur- gischen Eingriffen;
- zur Verhinderung oder Reduzierung von postoperativen Komplikationen, insbesondere nach Eingriffen unter ischämischen Bedingungen.
Bei den im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung erwähnten Organen handelt es sich insbesondere um das Herz, die Lunge, die Leber, die Niere, das Pankreas, die Milz, den Darm oder die Harnblase. Als Organteile kommen insbesondere folgende in Betracht: Herzklappen, Blutgefäßabschnitte, Leberlappen, Daπnabschnitte, Muskelpräparate, Gliedmaßen. Als Gewebe oder Gewebeteile kommen insbesondere Hauttransplantate in Betracht. Als Zellen kommen insbesondere die Inselzellen des Pankreas in Betracht.
Die Begriffe "Transplantat" oder "Transplantation" beziehen sich insbesondere auf autologe, syn- gene, allogene oder xenogene Transplantate bzw. Transplantationen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Behandlung von isolierten oder explantierten menschlichen oder tierischen Organen, Organteilen, Geweben oder Gewebeteilen zur Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit oder zum Schutz vor Or- gan- oder Gewebeschädigung. Die erfindungsgemäßen Verfahren weisen zumindest einen Verfahrenschritt auf, bei welchem das isolierte oder explantierte Organ, Organteil, Gewebe oder Gewebeteil mit mindestens einem Wirkstoff aus der Gruppe der NO-unabhängigen Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase in Kontakt gebracht wird. Vorzugsweise wird hierzu eine der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen verwendet. Das In-Kontakt-Bringen kann insbesondere in der Weise erfolgen, daß das isolierte oder explantierte Organ, Organteil, Gewebe oder Gewebeteil mit einer den genannten Wirkstoff enthaltenden Flüssigkeit in Kontakt gebracht, darin eingetaucht, inkubiert oder gelagert wird, oder mit dieser Flüssigkeit perfundiert wird.
Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Transplantation, insbesondere zur allogenen oder syngenen Transplantation, eines menschlichen oder tierischen Organs, Organ- teils, Gewebes oder Gewebeteils. Das erfindungsgemäße Verfahren weist mindestens einen der folgenden Schritte auf:
(i) In-Kontakt-Bringen eines explantierten Organs, Organ-teils, Gewebes oder Gewebeteüs mit mindestens einem Wirkstoff, welcher aus der NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase umfassenden Gruppe ausgewählt ist;
(ii) Implantieren des Organs, Organteils, Gewebes oder Ge-webeteils in einen Empfängerorganis- mus und In-Kontakt-Bringen des Organs, Organteils, Gewebes oder Gewebe-Teils mit dem genannten Wirkstoff vor, während oder nach der Implantation.
Vorzugsweise wird hierbei eine der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen verwendet. Das In-Kontakt-Bringen erfolgt bevorzugt mittels einer oder mehrerer der nachfolgend genannten Methoden: Perfusion, Eintauchen, Spülen, Injektion.
Durch die vorstehend beschriebene Behandlung des Organs, Organteils, Gewebes oder Gewebeteils mit dem genannten Wirkstoff werden ischämische Schädigungen der Organe und Gewebe unterdrückt oder verhindert, und es wird eine prophylaktische Wirkung in Bezug auf Ischämie- Reperfusionsschäden erzielt.
Gemäß einer Abwandlung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen, daß das Organ oder Gewebe bereits vor der Entnahme aus dem Spenderorganismus, z. B. einem menschlichen Organspender, mit mindestens einem der genannten Wirkstoffe oder mit der genannten Lösung in Kontakt gebracht wird. Dadurch wird ein frühzeitig beginnender Schutz des Spenderorgans vor Gewebs- und Zellschädigung erreicht.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Konservierung oder Lagerung von isolier- ten oder explantierten Organen, Organteilen, Geweben, Gewebeteilen oder Zellen menschlicher oder tierischer Herkunft. Das Verfahren weist einen Verfahrensschritt auf, bei welchem die Organe, Organteile, Gewebe, Gewebeteile oder Zellen in eine Flüssigkeit, die mindestens einen aus der NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guanylatcyclase umfassenden Gruppe ausgewählten Wirkstoff enthält, eingetaucht und darin gelagert werden. Vorzugsweise wird als Flüssigkeit eine Lösung der oben beschriebenen Art verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung Verfahren zur chirurgischen Behandlung eines Organs oder Gewebes, insbesondere unter Ischämie. Erfindungsgemäß weisen diese Verfahren einen Verfahrensschritt auf, in welchem das Organ oder Gewebe mit mindestens einem Wirkstoff, der aus der NO-unabhängige Stimulatoren und Aktivatoren der löslichen Guany- latcyclase umfassenden Gruppe ausgewählt ist, in Kontakt gebracht wird. Dies geschieht vorzugsweise mittels Perfusion mit einer der oben beschriebenen Lösungen. Das Verfahren ist insbesonde-
re bei kardiochirurgischen Eingriffen anwendbar, beispielsweise bei Bypass-Operationen oder Herzklappenoperationen.
Beispiele
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Wirkungen werden durch die folgenden Beispiele näher er- läutert:
1. Kardioplegische Konservierungs- und Perfusionslösung
Zur Herstellung der Lösung wurde eine HTK-Lösung nach Bretschneider als Basislösung verwendet. Zu dieser Lösung wurde Verbindung (T) in einer Endkonzentration von 10 nmol/1 hinzugefügt.
Die Zusammensetzung der Lösung ist wie folgt:
Natriumchlorid 15,0 mmol/1
Kaliumchlorid 9,0 mmol/1
Magnesiumchlorid (6 H2O) 4,0 mmol/1
Histidin-HCl (H2O) 18,0 mmol/1
Histidin 180,0 mmol/1
Tryptophan 2,0 mmol/1
Mannitol 30,0 mmol/1
Calciumchlorid (2 H2O) 0,015 mmol/1
Kaliumhydrogen- 2-ketoglutarat 1,0 mmol/1
Verbindung (I) 10,0 nmol/1
(pH = 7,2)
Die so erhaltene Lösung kann beispielsweise zur Konservierung von Spenderherzen, zur Perfusion vor oder nach der Explantation eines Spenderherzens, oder zur Reperfusion eines Spenderherzens vor, während oder nach der Implantation verwendet werden. Im allgemeinen wird diese Lösung unter hypothermischen Bedingungen eingesetzt (4 bis 8 0C).
Ia. Kardioplegische Konservierungs- und Perfusionslösung
Diese Lösung hat dieselbe Zusammensetzung wie die unter 1. beschriebene Lösung, wobei allerdings Verbindung (I) durch Verbindung (II) ersetzt wurde (10 μmol/1). Die Verwendung kann wie unter 1. beschrieben erfolgen.
2. Konservierungs- und Perfusionslösung auf Basis einer University-of- Wisconsin-Lösung (UW- Lösung)
Zur Herstellung der Lösung wurde eine im Handel erhältliche UW-Lösung verwendet. Zu dieser Lösung wurde Verbindung (I) in einer Endkonzentration von 15 nmol/1 hinzugefügt.
Die Zusammensetzung der Lösung ist wie folgt:
Natriumchlorid 29,0 mmol/1
Kaliumchlorid 125,0 mmol/1
Lactobionat 100,0 mmol/1
Glutathion 3,0 mmol/1
Adenosin 5,0 mmol/1
Allopurinol 1,0 mmol/1
HES* 50,0 g/l
KH2PO4/KHPO4- 25,0 mmol/1
Verbindung (I) 15,0 nmol/1
(pH = 7,4)
*Hydroxyethylstärke
Die so erhaltene Lösung kann beispielsweise zur Konservierung von Spenderorganen wie Leber, Niere oder Lunge, zur Perfusion dieser Organe vor oder nach der Explantation, oder zur Reperfu- sion vor, während oder nach der Implantation verwendet werden.
Im allgemeinen wird diese Lösung unter hypothermischen Bedingungen eingesetzt (4 bis 8 0C).
2a. Konservierungs- und Perfusionslösung auf Basis einer University-of-Wisconsin-Lösung (UW- Lösung)
Diese Lösung hat dieselbe Zusammensetzung wie die unter 2. beschriebene Lösung, wobei allerdings Verbindung (I) durch Verbindung (ET) ersetzt wurde (10 μmol/1). Die Verwendung erfolgt wie unter 2. beschrieben.
3. Konservierungs- und Perfusionslösung auf Basis einer Euro-Collins-Lösung
Zur Herstellung der Lösung wurde eine im Handel erhältliche Euro-Collins-Lösung verwendet. Zu dieser Lösung wurde Verbindung (I) in einer Endkonzentration von 15 nmol/1 hinzugefügt.
Die so erhaltene Lösung kann beispielsweise zur Konservierung von Spenderorganen wie Leber, Niere oder Lunge, oder von Gefaßtransplantaten, oder zur Perfusion dieser Organe vor oder nach der Explantation, oder zur Reperfusion vor, während oder nach der Implantation verwendet werden.
Im allgemeinen wird diese Lösung unter hypothermischen Bedingungen eingesetzt (4 bis 8 0C).
4. Konservierende Wirkung
Venensegmente (Vena-saphena-magna; Länge ca. 2-6 cm; aus Bypass-Patienten) wurden über einen Zeitraum von 12 bzw. 24 h in Euro-Collins-Lösung (nicht modifiziert; Kontrollversuch) oder in einer erfindungsgemäßen Euro-Collins-Lösung, wie oben unter 3. beschrieben, bei 8 0C gelagert. In einer weiteren Versuchsreihe wurde eine erfindungsgemäße UW-Lösung, wie oben unter 2. beschrieben, und als Kontroll-Lösung eine Standard-UW-Lösung verwendet.
Anschließend wurde der Erhaltungszustand des Gefäßendothels histologisch untersucht. Insbesondere bei den 24 h gelagerten Proben war die Erhaltung der Gewebsintegrität bei den mit der erfindungsgemäßen Lösung behandelten Gefäßproben deutlich besser als bei den Kontrollen.
Zusätzlich wurde die Relaxationsfähigkeit der konservierten Venenabschnitte untersucht. Hierzu wurden von den Venensegmenten ringförmige Abschnitte (Länge ca. 3-5 mm) abgetrennt und auf triangelformige Edelstahlhaken aufgezogen, die mit einer Verstärker- und Meßapparatur zur Registrierung der Kontraktion bzw. Relaxation verbunden waren. Die Gefäßringe wurden in die jeweilige Konservierungslösung eingehängt. Zum Nachweis einer dilatativen Reaktion wurden die Gefäßringe zunächst mittels Phenylephrin vorkontrahiert und anschließend Acetylcholin oder Nitroglycerin behandelt. Es wurde gefunden, daß bei den mit der erfindungsgemäßen Lösung behan- delten Gefäßsegmenten selbst nach vierstündiger Lagerung die Kontraktions- und Relaxationseigenschaften weitgehend erhalten blieben, wohingegen bei den in herkömmlicher Euro-Collins-
Lösung gelagerten Gefäßsegmenten eine Verschlechterung der Kontraktions- und Relaxationseigenschaften auftrat. Durch die erfindungsgemäße Lösung wurde eine deutliche bessere Erhaltung der Vitalität der konservierten Gefäßabschnitte erreicht.
5. Perfusion / Lagerung von Rattenherzen
Isolierte Rattenherzen (Anzahl: 36) wurden mittels Langendorff-Perfusionsapparatur perfundiert und nach 30 min in einer Konservierungslösung gelagert (4 0C). Als Perfusions- und Konservierungslösung wurde eine HTK-Lösung nach Bretschneider (ohne Zusatz von Wirkstoffen; als Kontrolle), eine modifizierte HTK-Lösung wie oben unter 1. angegeben, oder eine modifizierte HTK- Lösung wie oben unter Ia. angegeben, verwendet. Jeweils 12 Rattenherzen wurden mit einer der genannten Lösungen behandelt. Nach einer Lagerzeit von 6 Stunden wurden die Herzen mit oxy- genierter Tyrode-Lösung bei 37 0C reperfundiert (1 h) und der koronare Fluß (ml/min) bestimmt. Die beste Wiederherstellung des koronaren Flusses wurde bei denjenigen Herzen beobachtet, die mit Lösung "1 " bzw. mit Lösung "Ia" behandelt worden waren.
6. Re-Implantation nach Ischämie (Herz)
Männliche Kaninchen (New Zealand White Rabbits; 12 Tiere) wurden betäubt, nach Thorakotomie das Herz entnommen, und die Tiere an eine Herz-Lungen-Maschine angeschlossen. Die explantierten Herzen wurden anschließend mit (A) einer erfindungsgemäßen kardioplegischen Lösung (s. o., 1.) bzw. mit (B) einer nicht modifizierten HTK-Bretschneider-Lösung (als Vergleichsversuch) mittels Pertusionsmaschine perfundiert wurde, wobei jede Gruppe (A, B) sechs Tiere umfaßte. Die Perfusion erfolgte bei 5 0C über eine Zeitraum von 90 min. Anschließend wurden die Herzen re-implantiert. Bei sämtlichen Versuchstieren der Gruppe A nahm das re-implan- tierte Herz die Funktion wieder auf und der Zustand der Tiere verbesserte sich bis zur vollständigen Wiederherstellung. In der Gruppe B trat bei zwei Tieren ein akutes Transplantatversagen auf (d. h. initiale Nicht-Funktion), und drei weitere Tiere dieser Gruppe überlebten nur wenige Tage nach der Re-Implantation. Dies war, wie der Autopsiebefund ergab, auf die Dysfunktion der nekrotisch veränderten Transplantate zurückzuführen.
Die Ergebnisse zeigen, daß durch Verwendung der erfindungsgemäßen Perfusionslösung das Auftreten von Reperfusionsschäden wirksam verhindert werden kann. Ahnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn statt Lösung (1.) die oben beschriebene Lösung (La) verwendet wurde.
7. Re-Implantation nach Ischämie (Niere)
Für diese Versuchsreihe wurden Hunde der Rasse Beagle verwendet (Geschlecht männlich, Gewicht ca. 8-10 kg). Jedem Hund wurde unter Betäubung die linke Niere entnommen, die sofort mit
einer Perfusionslösung perfunndiert wurde. Anschließend wurden die explantierten Nieren bei 4 0C in jeweils derselben Perfusionslösung eingetaucht und über einen Zeitraum von drei Tagen bei 4 0C gelagert.
Als Perfusionslösung wurde eine erfindungsgemäße Lösung auf der Basis von UW-Lösung (siehe oben, 2.) verwendet. Für Kontrollversuche wurde eine herkömmliche UW-Lösung verwendet. Jede Gruppe von Versuchstieren umfaßte vier Tiere.
Nach drei Tagen wurden die Nieren wieder in dieselben Hunde, aus denen sie entnommen worden waren, re-implantiert. Gleichzeitig wurde dabei die kontralaterale (rechte) Niere entfernt.
Nach Beendigung der Operation wurde über einen Zeitraum von 10 Tagen der Verlauf der Se- rumkreatininkonzentration ermittelt. Bei der Gruppe von Versuchstieren, deren Nieren mit der erfindungsgemäßen Lösung behandelt worden waren, betrug die Serumkreatininkonzentration durchschnittlich weniger als die Hälfte des bei den Kontrolltieren (nicht modifizierte UW-Lösung) gemessenen Wertes. Dies zeigt, daß durch die Behandlung der Nieren mit der erfindungsgemäßen
Lösung eine wesentlich bessere Aufrechterhaltung und Wiederherstellung der Nierenfunktion er- zielt wurde als bei Verwendung einer herkömmlichen UW-Lösung. Dadurch ist die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Lösungen bei der Organ- und Gewebskonservierung sowie beim Schutz vor Ischämie- und Ischämie-Reperfusionsschäden belegt worden.
Vergleichbare Ergebnisse wurden erzielt, wenn statt Lösung (2.) die oben beschriebene Lösung (2a) verwendet wurde.