ES2321631T3 - Metodos para la deteccion de contaminantes microbianos en soluciones de dialisis peritoneal. - Google Patents
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Abstract
Método para fabricar una solución de diálisis peritoneal, comprendiendo el método las fases de: proporcionar un polímero de glucosa; realizar un análisis de biocarga para organismos termófilos acidófilos con el fin de detectar la presencia de Alicyclobacillus acidocaldorius; esterilizar el polímero de glucosa; añadir un reactivo al polímero de glucosa, pudiendo el reactivo reaccionar con un peptidoglicano; determinar la cantidad de peptidoglicano; y utilizar el polímero de glucosa para preparar la solución de diálisis peritoneal si se determina que está presente un nivel suficientemente bajo de peptidoglicano.
Description
Métodos para la detección de contaminantes
microbianos en soluciones de diálisis peritoneal.
En general, la presente invención se refiere a
la detección de contaminantes microbianos
gram-positivos. Más concretamente, la presente
invención se refiere a composiciones y métodos que emplean la
detección de peptidoglicanos en soluciones de diálisis peritoneal.
Los peptidoglicanos son los principales componentes de la pared
celular de los organismos gram-positivos y, por
tanto, sirven como buenos marcadores para estos microbios.
Debido a enfermedades, heridas u otras causas,
el sistema renal puede fallar. En el fallo renal debido a cualquier
causa existen diversos trastornos fisiológicos. El equilibrio entre
el agua, minerales (por ejemplo Na, K, Cl, Ca, P, Mg, SO_{4}) y
la excreción de una carga metabólica diaria de iones fijos ya no es
posible en el fallo renal. Durante el fallo renal, los productos
finales tóxicos del metabolismo del nitrógeno (por ejemplo urea,
creatinina, ácido úrico, etc.) pueden acumularse en la sangre y en
los tejidos.
Los procesos de diálisis están concebidos para
la separación de elementos en solución mediante difusión a través
de una membrana semipermeable (transporte de solutos difusivo),
mediante un gradiente de concentración. Ejemplos de procesos de
diálisis incluyen hemodiálisis, diálisis peritoneal y
hemofiltration.
El tratamiento de hemodiálisis utiliza la sangre
del paciente para eliminar desechos, toxinas y excesos de agua en
el paciente. El paciente se conecta a una máquina de hemodiálisis y
la sangre del paciente se bombea a través de la máquina. Se
insertan catéteres o similares en las venas y arterias del paciente
para conectar el flujo de sangre hacia y desde la máquina de
hemodiálisis. De la sangre del paciente se eliminan residuos,
toxinas y el exceso de agua y la sangre se infunde de nuevo al
paciente. Los tratamientos de hemodiálisis pueden durar varias
horas y generalmente se realizan en un centro de tratamiento
aproximadamente tres o cuatro veces por semana.
Para superar las desventajas que suelen
asociarse con la hemodiálisis clásica se han desarrollado otras
técnicas, tales como la diálisis peritoneal.
La diálisis peritoneal utiliza el propio
peritoneo del paciente como membrana semipermeable. El peritoneo es
el revestimiento membranoso de la cavidad del cuerpo que, debido al
gran número de vasos sanguíneos y capilares, es capaz de actuar como
membrana semipermeable natural.
En la diálisis peritoneal, se introduce una
solución de diálisis estéril en la cavidad peritoneal utilizando un
catéter o similar. Después de un período de tiempo suficiente, se
logra un intercambio de solutos entre el dializado y la sangre. La
eliminación de fluidos se logra mediante el suministro de un
gradiente osmótico adecuado de la sangre al dializado para permitir
la salida de agua de la sangre. Esto permite devolver a la sangre
un equilibrio ácido-base, de electrolitos y fluidos
adecuado. La solución de diálisis simplemente se drena de la
cavidad corporal a través del catéter. Ejemplos de los diferentes
tipos de diálisis peritoneal incluyen diálisis peritoneal
ambulatoria continua, diálisis peritoneal automatizada y diálisis
peritoneal de flujo continuo.
Las soluciones de diálisis peritoneal estándar
contienen dextrosa para efectuar el transporte del agua y de los
productos de desecho metabólicos a través del peritoneo. Aunque la
dextrosa tiene la ventaja de ser relativamente segura y barata,
tiene una serie de desventajas. Debido al reducido tamaño, la
dextrosa se trasporta rápidamente a través del peritoneo, lo que
conduce a una pérdida de gradiente osmótico y a la pérdida de
ultrafiltración en aproximadamente de 2 a 4 horas de infusión. Se
ha sugerido mejorar las características de ultrafiltración de las
soluciones de diálisis peritoneal sustituyendo la dextrosa por
sustancias de alto peso molecular, tales como polímeros de glucosa.
Un ejemplo de agente novedoso de alto peso molecular es la
icodextrina. Las soluciones de diálisis que contienen icodextrina
están disponibles comercialmente y se ha descubierto que son útiles
en el tratamiento de pacientes con enfermedad renal en su etapa
final.
La peritonitis es una de las principales
complicaciones de la diálisis peritoneal. La sospecha clínica de
peritonitis la provoca el desarrollo de un dializado con aspecto
turbio que aparece en combinación con diversas manifestaciones
clínicas que pueden incluir dolor abdominal, náuseas, vómitos,
diarrea y fiebre. Véase, por ejemplo, Vas SI: Peritonitis. En:
Nolph KD, ed. Peritoneal Dyalisis. 3ª ed., Dordrecht, Países
Bajos: Kluwer Academic Publishers, 1989:261-84. La
mayoría de los episodios de peritonitis son causados por infecciones
bacterianas intraperitoneales y el diagnóstico se suele establecer
fácilmente mediante cultivos de dializado positivos. Sin embargo,
hay varias causas bien documentadas de peritonitis estéril no
infecciosa. La peritonitis aséptica o estéril, que también se
describe como peritonitis aséptica, química o de cultivo negativo,
generalmente es causada por un producto químico o por un cuerpo
extraño irritante.
En 1977 se produjo uno de los principales brotes
de peritonitis estéril entre los pacientes en diálisis peritoneal.
Esto se atribuyó a la intrínseca y oculta contaminación por
endotoxinas de la solución de diálisis. Los lotes de dializado
peritoneal con indicios sospechosos tenían niveles de endotoxina que
oscilaban entre 2 y 2,5 unidades de endotoxina (UE)/ml. Véase, por
ejemplo, Karanicolas S, Oreopoulos DG, Izatt SH, y col.: Epidemic
of aseptic peritonitis caused by endotoxin during chronic peritoneal
dyalisis, N Engl J Med 1977; 296:1336-7. Una
epidemia similar de peritonitis aséptica debida a la contaminación
por endotoxinas en pacientes sometidos a diálisis peritoneal de
ciclo continuo se publicó en 1998. Véase, por ejemplo, Mangram AJ,
Archbald LK, M Hupert, Outbreak of sterile peritonitis among
continuous cycling peritoneal dyalisis patients, Kidney Int 1988;
54: 1367-71. Otras causas publicadas de peritonitis
aséptica incluyen vancomicina administrada intraperitonealmente
(véase, por ejemplo, Smith T, Baile G, Eisele G: Chemical
peritonitis associated with intraperitoneal vancomycin, Ann Pharm
1991; 25:602-3; y DI Chancy, Gouse SF: Chemical
peritonitis secondary to intraperitoneal vancomycin, Am J Kidney
Dis 1991; 17:76-9), anfotericina B (véase, por
ejemplo, Benevent D, El Akoun N, Lagarde C: Dangers of
administration of intraperitoneal amphotericin B in continuous
ambulatory peritoneal dyalisis, Press Med 1984; 13: 1844) y
acetaldehído (véase, por ejemplo, Tuncer M, M Sarikaya, Sezer T, y
col.: Chemical peritonitis associated with high dyalisate
acetaldehyde concentrations, Nephrol Dial Transplant 2000;
15:2037-40). Una forma única de peritonitis
aséptica, peritonitis eosinofílica, es muy habitual que puede tener
lugar poco después del inicio de la diálisis peritoneal. Véase, por
ejemplo, Gokal R, Ramos JM, Ward MK, y col.: "Eosinophilic
peritonitis" in CAPD, Clin Nephrol 1981;
15:328-330.
Como ya se ha explicado anteriormente, se pueden
utilizar polímeros de glucosa, como icodextrina, en lugar de
dextrosa en las soluciones de diálisis peritoneal. La icodextrina es
un polímero de glucosa derivado a partir de la hidrólisis del
almidón de maíz. Tiene un peso molecular de entre 12 y 20.000
dalton. En general, las soluciones de diálisis peritoneal que
contienen icodextrina como agente osmótico se utilizan para
intercambios de larga permanencia (> 4 horas). La mayoría de las
moléculas de glucosa de la icodextrina están unidas linealmente por
enlaces glucosídicos \alpha (1-4) (> 90%),
mientras que una pequeña fracción (< 10%) está unida mediante
enlaces \alpha (1-6).
La icodextrina se introdujo en la práctica
clínica en el Reino Unido en 1994 y en otros países europeos a
partir de 1996. Las ventajas clínicas de la icodextrina para tiempos
de permanencia prolongados, especialmente en pacientes con estados
de alto a alto transporte medio y pérdida de ultrafiltración, son
bien aceptadas y son las responsables de su popularidad mundial.
Véase, por ejemplo, Wilkie ME, Plant MJ, Edwards L, y col.:
icodextrin 7,5% dialysate solution (glucose polymer) in patients
with ultrafiltration failure: extension of technique survival,
Perit Dial Int 1997; 17:84-7; Wolfson M, Piraino B,
Hamburger RJ, Morton AR, for the icodextrin Study Group: A
randomized controlled trial to evaluate the efficacy and safety of
icodextrin in peritoneal dialysis, Am J Kidney Dis 2002; 40:
1055-65; y Mujais S, K Nolph, Gokal R, y col.:
Evaluation and management of ultrafiltration problems in peritoneal
dialysis, Perit Dial Int 2000; 20 (Suppl 4):
S5-S21.
Desde la introducción de la icodextrina para su
uso en soluciones de diálisis peritoneal, se han publicado casos
esporádicos de peritonitis aséptica. Véase, por ejemplo, Pinerolo
MC, porri MT, D'Amico G: Recurrent sterile peritonitis at onset of
treatment with icodextrin, Perit Dial Int 1999;
19:491-2; Williams PF: Timely initiatión of
dialysis, Am J Kidney Dis 34:594-595, 1999; Williams
PF, Foggensteiner L: Sterile/alergic peritonitis with icodextrin in
CAPD patients, Perit Dial Int 2002; 22:89-90;
Foggensteiner L, Bayliss J, Moss H, y col.: Timely Initiation of
dialysis single-exchange experiences in 39 patients
starting peritoneal dialysis, Perit Dial Int 2002;
22:471-6; Heering P, Brause M, Plum J, y col.:
Peritoneal reaction to icodextrin in a female patient on CAPD.
Perit Dial Int 2001; 21:321-2; Del Rosso G, Di
Liberato L, Pirilli A, y col.: A new form of acute adverse reaction
to icodextrin in peritoneal dialysis patient, Nephrol Dial
Transplant 2000; 15:927-8; Goffm E, Scheiff JM:
Transitient sterile chemical peritonitis in a CAPD patient using
icodextrin, Perit Dial Int 2002; 22:90-l;
Tintillier M, Pochet JM, Christophe JL, Scheiff JM, y col.:
Transient sterile chemical peritonitis with icodextrin: clinical
presentation, prevalence, and literature review, Perit Dial Int
2002; 22:534-7; y Gokal R:
icodextrin-associated sterile peritonitis, Perit
Dial Int 2002; 22:445-8. Estos pacientes suelen
presentarse con dializado turbio, sin dolor abdominal y recuentos de
células de dializado que oscilan entre 300 y 3.500/mm^{3} con
porcentajes variables de neutrófilos, linfocitos y macrófagos. En
general, no hay ningún cambio en el perfil de ultrafiltración o en
la permeabilidad peritoneal para los solutos. Los cultivos fueron
invariablemente negativos, sin evidencia de eosinofilia sanguínea
periférica o peritoneal. Además, todos los componentes de la
solución y los niveles de endotoxina están dentro de las
especificaciones del producto y las soluciones de diálisis
peritoneal a base de icodextrina cumplen con todas las normas de la
Farmacopea actual. Apoyado en estos informes, en 2001 el fabricante
de la solución que contiene icodextrina (BAXTER HEALTHCARE
CORPORATION) modificó el Resumen de Características del Producto
(SPC) para incluir un efluente turbio como "efecto secundario no
deseable" de la icodextrina.
Los productos farmacéuticos parenterales están
obligados a estar libres de sustancias contaminantes, por ejemplo
sustancias que pueden causar fiebre. Debido a que las endotoxinas
derivadas de bacterias gram-negativas son el
contaminante más común en los productos parenterales, los famosos
pirógenos que nos interesan son los LPS. Las normas actuales de la
farmacopea establecen que se aplicará uno de los dos análisis de
detección de contaminación por pirógenos a los productos
parenterales. Estos análisis son el análisis de pirógenos en conejos
y el análisis LAL. Aunque generalmente fiables, ambos análisis
tienen deficiencias. El análisis en conejos se basa en una
respuesta febril que depende a su vez de la elaboración de
citoquinas pirogénicas. Los análisis de pirógenos en conejos pueden
ser falsamente negativos si el pirógeno se encuentra en una
concentración demasiado baja como para inducir una respuesta
sistémica, aunque de magnitud suficiente para producir una reacción
inflamatoria local. A su vez, el análisis LAL, más sensible, no
detecta pirógenos distintos a los LPS. Pirógenos, tales como virus,
hongos, ADN, exotoxinas gram-positivas o componentes
de la pared celular bacteriana procedentes de bacterias
gram-positivas, como peptidoglicanos y similares, no
van a ser detectados por un análisis LAL. Véase, por ejemplo,
Dinarello CA, O'Conner JV, LoPreste G: Human leukocyte pyrogen test
for detection of pyrogenic material in growth hormone produced by
recombinant Escherichia coli, CHN J Microbiol 1984;
20:323-9; Poole S, Thorpe R, Meager A, y col.:
Detection of pyrogen by cytokine release, Lancet 1988; l (8577):
130; Ray A, Redhead K, Selkirk S, et y col.: LPS composition
antigenicity and reactogenicity of phase variants of Bordetella
pertussis, FEMS Microbiol Lett 1991; 63:211-7;
Taktak YS, Selkirk S, Bristow AF, y col.: Assay of pyrogens by
interleukin-6 release monocytic cell lines, J Pharm
Pharmacol 1991; 43:578-82; y Fennrich S5 Fischer M,
Hartung T, y col.: Detection of endotoxins and other pyrogens using
human whole blood, Dev Biol Stand 1999;
101:131-9.
El brote epidémico mundial de peritonitis
aséptica observado con las soluciones de diálisis peritoneal a base
de icodextrina mencionado anteriormente sirve como ejemplo centinela
de cómo productos parenterales actuales con contaminantes
microbianos libres de endotoxinas pueden considerarse seguros en
virtud de las normas de la Farmacopea, aunque provocando efectos
clínicos adversos. Por tanto, existe la necesidad de proporcionar
normas mejoradas para productos parenterales que emplean
procedimientos de detección a fin de garantizar mejor que los
productos parenterales estén efectivamente libres de sustancias
contaminantes.
Según la presente invención, se proporciona un
método para fabricar una solución de diálisis peritoneal según la
reivindicación 1 y un método para analizar un polímero de glucosa
según la reivindicación 12.
En general, la presente invención se refiere a
la detección de contaminantes microbianos
gram-positivos. En particular, la presente
invención se refiere a composiciones y métodos que emplean la
detección de peptidoglicanos en soluciones de diálisis peritoneal.
Los inventores han descubierto de manera sorprendente una nueva
causa de la peritonitis aséptica - peritonitis aséptica asociada a
la contaminación microbina gram-positiva de una
solución de diálisis. El peptidoglicano es un componente importante
de la pared celular bacteriana en gram-positivos y,
por tanto, puede servir como marcador para bacterias
gram-positivas. Por tanto, los análisis de
peptidoglicanos se pueden utilizar de manera eficaz para prevenir
la peritonitis en pacientes que utilizan soluciones de diálisis
peritoneal, tales como soluciones de diálisis peritoneal que
contienen un polímero de glucosa que incluye una icodextrina y
similares.
La icodextrina se obtiene a partir de almidón de
maíz, un producto natural. Es bien sabido que los productos de
origen natural están contaminados con una amplia variedad de
microorganismos. Los inventores han descubierto que algunos
productos naturales, tales como el almidón de maíz, contienen una
bacteria acidófila termófila, tal como Alicyclobacillus
acidocaldariuos. Este último organismo es ubicuo en la industria
alimentaria, en particular en bebidas ácidas. Es el
Alicyclobacillus el que produce el guayacol, una sustancia
que elimina el sabor del zumo de naranja. Véase, por ejemplo,
Matsubara H, Goto K, Matsumara T, y col., Alicyclobacillus
acidiphilus sp. Nov, una nueva bacteria termoacidófila,
omega-alicíclica que contiene ácido graso, aislada
de las bebidas ácidas. Int J Syst Evol Microbiol 2002;
52:1681-5.
En general no se ha admitido que las soluciones
de diálisis peritoneal y las soluciones parenterales están
contaminadas por este organismo o por sus productos de degradación.
Esto se debe principalmente a que el procedimiento actual de
análisis para la contaminación microbiana de las soluciones de
diálisis peritoneal y parenteral, en general, no es capaz de
detectar este organismo o sus productos de degradación.
Con este propósito, en una realización, la
presente invención proporciona un método para la fabricación de una
solución de diálisis peritoneal tal como se describe en la
reivindicación 1.
En una realización, la reacción inicia una
cascada de serina-proteasa.
En una realización, la cascada de
serina-proteasa incluye una cascada de
profenol-oxidasa.
En una realización, el reactivo se obtiene a
partir de plasma de larvas de gusanos de seda.
En una realización, la cantidad de
peptidoglicano se determina mediante una medida colorimétrica en
respuesta a la reacción entre el peptidoglicano y el reactivo.
En una realización, el nivel suficientemente
bajo de peptidoglicano es de aproximadamente 10 ng/ml o
inferior.
En una realización, la solución a base de
polímero de glucosa incluye una icodextrina.
En una realización, el reactivo se añade a la
icodextrina en la forma de una materia prima que se emplea para
obtener la solución polimérica basada en glucosa.
Aún en otra realización, la presente invención
proporciona un método de análisis de una solución de diálisis
peritoneal como se describe en la reivindicación 12.
En una realización, se pueden utilizar columnas
de afinidad con resinas que se unen a los peptidoglicanos a fin de
reducir al mínimo la contaminación por peptidoglicanos en los
polímeros de glucosa.
Una ventaja de la presente invención es
proporcionar mejores métodos para la fabricación y utilización de
soluciones de diálisis peritoneal que emplean un análisis de
biocarga para organismos termófilos acidófilos a fin de detectar la
presencia de Alicyclobacillus acidocaldorius y un protocolo
de detección para determinar la presencia de peptidoglicanos en las
soluciones de diálisis peritoneal.
Se describen y evidencian otras características
y ventajas de la presente invención en la siguiente descripción
detallada de la invención y en las figuras.
Figura 1: ilustra la correlación entre la
respuesta IL-6 en un análisis PBMC y la
concentración de peptidoglicanos en icodextrina. La respuesta
IL-6 se midió en monocitos recién aislados de
voluntarios sanos. Cada símbolo y cada línea representan datos de
un único donante.
Figura 2: ilustra el efecto de los
peptidoglicanos en la infiltración de neutrófilos en el fluido
peritoneal de la rata. El fluido peritoneal se recogió seis horas
después de una inyección única (35 ml/kg) de icodextrina
conteniendo peptidoglicanos.
Figura 3: ilustra el efecto de los
peptidoglicanos en TNF-\alpha en el fluido
peritoneal de la rata.
Figura 4: ilustra el efecto de los
peptidoglicanos en IL-6 en el fluido peritoneal de
la rata.
Figura 5: ilustra la frecuencia (%) de
peritonitis aséptica relacionada con el uso de icodextrina.
En general, la presente invención se refiere a
la detección de organismos gram-positivos y de
fragmentos de los mismos. En particular, la presente invención se
refiere a métodos y composiciones que emplean la detección de
peptidoglicanos en soluciones de diálisis peritoneal. Los inventores
han descubierto sorprendentemente una nueva causa de la peritonitis
aséptica - peritonitis aséptica asociada a la contaminación
microbiana gram-positiva de una solución de
diálisis. Un peptidoglicano es un componente importante de la pared
celular bacteriana gram-positiva y por ello puede
servir como marcador para bacterias gram-positivas.
En este sentido, se puede utilizar un análisis para detectar la
contaminación por un peptidoglicano a fin de evitar de manera eficaz
la peritonitis en pacientes que necesitan soluciones de diálisis
peritoneal, por ejemplo en soluciones de diálisis peritoneal que
contienen un polímero de glucosa que comprende icodextrina y
equivalentes.
Se cree que la peritonitis aséptica asociada a
las soluciones de diálisis peritoneal basadas en icodextrina es el
caso más adverso conocido debido a un contaminante de origen
microbiano para una solución de diálisis peritoneal. en base a
investigaciones experimentales que se describirán en detalle
después, esto sugiere que el peptidoglicano de la solución de
diálisis peritoneal basada en icodextrina es el agente causante de
la peritonitis aséptica. Además, los datos de farmacovigilancia que
se detallarán posteriormente confirman la efectividad de la acción
correctiva y del método de "screening" de fabricación para
prevenir la aparición de peritonitis. Estos resultados ponen de
manifiesto que aunque la endotoxina merecidamente es uno de los
productos bacterianos más preocupantes que pueden causar efectos
adversos en los pacientes, no es el único. En este sentido,
pirógenos sin endotoxinas, tales como peptidoglicanos, que no han
sido previamente identificados, pueden producir una inflamación
clínicamente significativa. Por tanto, esto demuestra que a los
productos farmacéuticos parenterales que superan los análisis
compendiados y, por tanto cumplen las normas de la farmacopea,
todavía se les puede exigir un mayor nivel de análisis para
determinar la eficacia y seguridad de la utilización de estos
productos a fin de garantizar una mejor calidad de vida a los
sujetos relacionados con la utilización de los mismos.
En la presente invención, se reconoció la
contaminación pirogénica no LPS como un problema, ya que los
intercambios de diálisis peritoneal permitieron la observación
directa de una inflamación inducida por peptidoglicanos in
situ. Un peptidoglicano es un heteropolímero que se forma a
partir de enlaces beta -1,4 entre el ácido
N-acetilmurámico y residuos de
N-acetil-D-glucosamina
reticulados por puentes peptídicos. Véase, por ejemplo, Royce CL,
Pardy RL: Endotoxin-like properties of an extract
from a symbiotic, eukaryotic chloerella-like green
algae, J Endotoxin Res 1996;3:437-44. el
esqueleto glicano es químicamente homogéneo, mientras que los
péptidos que reticulan los azúcares varían. Los peptidoglicanos
constituyen aproximadamente el 40% en peso de la pared celular
gram-positiva, aunque aproximadamente entre el 1 y
el 10% del peso total de la pared celular
gram-negativas. Royce CL, Pardy RL:
Endotoxin-like properties of an extract from a
symbiotic, eukaryotic chloerella-like green algae,
J Endotoxin Res 1996;3:437-44. El
peptidoglicano y otro componente de pared celular, el ácido
lipoteicoico, incluyen prácticamente todos los componentes
inflamatorios principales de las paredes celulares
gram-positivas. Véase, por ejemplo, Sriskandan S,
Cohen J: Gram-positive sepsis, en: Opal SM, Cross
AS, eds. Bacterial Sepsis and Septic Shock, Philadelphia: WB
Saunders Company, 1999:397-412.
Al igual que las endotoxinas, los
peptidoglicanos pueden inducir la producción de citoquinas en una
amplia variedad de células y se sabe hace tiempo que tienen una
acción inmunomoduladora. Véase, por ejemplo, Garner RE, Hudson JA:
Intravenous inyection of candida-derived mannan
results in elevated tumor necrosis factor alpha levels in serum,
Infect Immun 1996; 64:4561-6; y Schwab J:
Phlogistic properties of
peptidoglycan-polysaccharide polymers from cell
walls of pathogenic and normal flora bacteria which colonize humans,
Infect Immun 1993; 61:4535-9. Sin embargo,
los peptidoglicanos son varios órdenes de magnitud menos potentes
que las endotoxinas como provocadores de estos efectos biológicos.
Véase, por ejemplo, Henderson B, Poole S, Wilson M: Modulins
bacteriana: a novel class of virulence factors which cause host
tissue pathology by inducing cytokine synthesis, Microbiol Rev
1996; 60:316-41; y Nakagawa Y, Maeda H, Murai T:
Evaluation of the in vitro pyrogen test system based on
proinflammatory cytokine release from human monocytes: Comparison
with a human whole blood culture test system and with rabbit
pyrogens test, Clin Diag Inmunol 2002;
9:588-97. Por ejemplo, la dosis mínima pirogénica
de peptidoglicanos en conejos es 7,3 \mug/kg, mientras que la de
endotoxinas es 0,0027 \mug/kg. Véase, por ejemplo, Henderson B,
Poole S, Wilson M: Bacterial modulins: a novel class of virulence
factor which cause host tissue pathology by inducing cytokine
synthesis, Microbiol Rev 1996; 60:316-41.
Además de por la ausencia de sustancias que
contienen pirógenos, en general la seguridad de los productos
parenterales se define mediante los análisis de Farmacopea de
determinación de la esterilidad. Los cultivos bacterianos se
realizan normalmente a pH neutro utilizando una temperatura de
incubación de entre 20 y 35ºC. Éstas son condiciones subóptimas
para el crecimiento de microorganismos acidófilos termófilos tales
como Alicyclobacillus acidocaldarius, que requieren un medio
ácido y una temperatura elevada para el crecimiento. Por tanto, las
"definiciones de esterilidad" habitualmente empleadas y los
ensayos de apoyo pueden no detectar aquellos microorganismos que no
crecen en condiciones convencionales. En una realización de la
presente solicitud, se utiliza la hidrólisis ácida a alta
temperatura para hidrolizar el almidón a fin de producir
icodextrinas. Estas condiciones de fabricación son adecuadas para
el crecimiento de Alicycclobacillus acidocadarius, aunque
incompatibles con las que se utilizan para determinar la esterilidad
en base a la biocarga.
Como se ha mencionado anteriormente, a
continuación se muestra una descripción detallada de las
conclusiones de la investigación de conformidad con una realización
de la presente invención, a modo de ejemplo y sin limitación.
La mayoría de las moléculas de glucosa de la
icodextrina están unidass linealmente mediante enlaces glicosídicos
\alpha(1-4) (> 90%), mientras que una
pequeña fracción (< 10%) está unida mediante enlaces
\alpha(1-6). La distribución de pesos
moleculares de la icodextrina se llevó a cabo por cromatografía de
permeabilidad en gel. Se evaluó la distribución de los enlaces
glicosídicos \alpha (1 \rightarrow 6) y \alpha (1
\rightarrow 4) en icodextrina por espectroscopía de resonancia
magnética nuclear. Se examinaron las impurezas orgánicas volátiles
y semivolátiles por cromatografía líquida de alta resolución y
espectroscopía de masas.
Se analizaron muestras del efluente dializado de
pacientes para detectar la presencia de metabolitos de icodextrina,
triglicéridos, proteínas totales y citoquinas pirogénicas selectivas
(IL-6, IL-1\beta y
TNF-\alpha). Se analizaron los metabolitos de
icodextrina mediante cromatografía de intercambio aniónico de alta
resolución con detección amperométrica pulsada. Véase, por ejemplo,
Burke RA, Hvizd MG, Shockley TR: Direct determination of
polyglucoside metabolites in plasma using
anion-exchange chromatography with pulsed
amperometric detection, J Chromatogr B 1997;
693:353-7. Los análisis de triglicéridos y proteínas
se realizaron mediante un analizador químico Boehringer Mannheim /
Hitachi 911. Las medidas de las citoquinas se llevaron a cabo
utilizando kits ELISA (R & D Sistemas, Minneapolis, MN).
Se determinó la concentración de endotoxinas en
solución de icodextrina mediante un análisis LAL cromogénico de
punto fijo. Véase, por ejemplo, Weary M, Dubczak J, Wiggins J, y
col.: Validating an LAL chromogenic substrate pyrogen test for
large volume parenterals, In: Watson SW, Levin J, Novitsky TJ, eds,
Detection of bacterial endotoxin with limulus amebocyte lysate
test, New York: Alan R. Liss, 1987:307-22. Se llevó
a cabo un análisis de pirógenos en conejos de conformidad con las
directrices establecidas en la Farmacopea Europea. Farmacopea
Europea, pirógenos, 4ª ed., Estrasburgo, Francia: Consejo de Europa,
2002:131-2. Se utilizó un análisis de pirógenos
ex vivo que mide la respuesta IL-6 en células
mononucleares de sangre periférica recién aisladas (PBMC) después
de la exposición a una sustancia de análisis para cuantificar los
pirógenos sin endotoxinas. Véase, por ejemplo, Dinarello CA,
O'Conner JV, LoPreste G: Human leukocyte pyrogen test for detection
of pyrogenic material in growth hormone produced by recombinant
Escherichia coli, J Clin Microbiol 1984;
20:323-9, y Poole S, Thorpe R, Meager A, y col.:
Detection of pyrogen by cytokine release, Lancet 1988; l (8577):
130.
Se realizó la cuantificación de Peptidoglicanos
(PG) mediante el análisis de plasma de larvas de gusano de seda
(SLP) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd, Osaka, Japón). Véase, por
ejemplo, Tsuchiya M, N Asahi, Suzouki F: Detection of
peptidoglycan and B-glucan with silkworm larvae
plasma test, FEMS Immunol médical Micrbiol 1996;
15:129-34, y la patente U.S. 4970152. El SLP
contiene todos los factores de la reacción en cascada de la
profenol-oxidasa, un mecanismo de autodefensa de los
insectos. La reacción en cascada PPO se inicia mediante los
peptidoglicanos, en la cual se activa en última instancia la PPO
para la fenol-oxidasa. La actividad
fenol-oxidasa se detecta colorimétricamente con
3,4-dihidroxifenilalanina como sustrato. El límite
de detección de los peptidoglicanos en solución de icodextrina se
encontró a 7,4 ng/ml. El análisis SLP no detectó endotoxinas.
Como se explica con todo detalle en la patente
U.S. 4.970.152, por ejemplo, la detección de peptidoglicanos (o
\beta-G) se puede llevar a cabo de la siguiente
manera. Una muestra que contiene el peptidoglicano se mezcla bien
con un reactivo que incluye una fracción que reacciona
específicamente con el peptidoglicano ("PG") para preparar una
solución de reacción. Después de un cierto tiempo, se puede medir la
actividad enzimática, por ejemplo la actividad BAEEasa, PPAE, PO,
etc., en la solución de reacción mediante un método convencional y
compararse con las curvas de calibración previamente obtenidas con
soluciones de PG estándar a concentraciones conocidas para
determinar la cantidad de PG.
Alternativamente, es posible aplicar el fenómeno
de que el tiempo necesario para la activación de PO depende de la
concentración de PG en la muestra. Esto es, después de la mezcla del
reactivo de PG con una muestra en presencia del sustrato de PO se
mide el tiempo necesario para llegar a un cierto valor de la
cantidad de producto de reacción generado por la PO.
A modo de ejemplo y no limitativo, puede
llevarse a cabo un procedimiento experimental que utiliza el
análisis SLP de conformidad con una realización de la presente
invención de la siguiente manera.
El peptidoglicano (PG) y
(1,3)-D-glucano (BG) son componentes
de las paredes celulares de bacterias gram-positivas
y hongos respectivamente. Se miden PG y BG mediantet el análisis de
plasma de larvas de gusanos de seda (SLP). El análisis SLP contiene
todos los factores de la reacción en cascada de la
profenol-oxidasa (PPO), un importante mecanismo de
autodefensa de los insectos. La reacción en cascada de la PPO se
inicia mediante el peptidoglicano, donde que la PPO transforma la
3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA) en melanina. El
resultado de la formación de melanina es detectado
colorimétricamente a 650 nm utilizando un lector de placas estándar.
Se analiza la materia prima de icodextrina sin diluir, teniendo un
límite de detección (LOD) de 0,74 ng/ml (el punto estándar más bajo
detectable). El producto terminado, tal como EXTRANEAL, se analiza
después de diluirlo diez veces a fin de mitigar la inhibición
matricial causada por la presencia de electrolitos. La fase de
dilución de la muestra da como resultado un LOD de 7,4 ng/ml
después de corregido para la dilución 1:10.
Se determinó el Nivel Sin Efecto Observado
(NOEL) para el peptidoglicano en icodextrina en un modelo de rata.
Un total de 45 ratas Sprague-Dawley macho (Harlan
Inc, Indianapolis, IN, EE.UU.), con un peso de entre
255-280 g fueron divididas en 9 grupos iguales.
Cada grupo recibió una única inyección intraperitoneal de
icodextrina enriquecida con 0, 1, 5, 10, 50, 100, 500, 1.000 o
5.000 ng/ml de peptidoglicano a una dosis de 35 ml/kg. En estos
experimentos se utilizó el peptidoglicano derivado de
Staphylococcus aureus (Toxin Technology Inc, Sarasota, FL,
USA). Seis horas después de la inyección, las ratas se sacrificaron
y se recogió el fluido de la cavidad peritoneal cuantitativamente
determinando el peso y volumen. Se analizó el fluido peritoneal
para determinar el recuento de células nucleadas y el recuento
diferencial, las proteínas totales y las concentraciones de
IL-6 y TNF-\alpha.
Después de un estudio de mercado se analizaron
los datos de varios centenares de lotes de icodextrina fabricados
entre julio de 2000 y septiembre de 2002 para determinar la relación
entre el nivel de peptidoglicanos y la incidencia de peritonitis
aséptica. Para acumular las suficientes frecuencias de de
reclamaciones a fin de mostrar visualmente y de manera efectiva las
reclamaciones por millón (CPM), los datos se clasificaron en cuanto
al nivel de peptidoglicanos en una escala logarítmica, a saber
\leq 7,4, > 7,4-15, > 15-30,
> 30-60 y \geq 60 ng/ml. Para cada rango de
concentración de peptidoglicano, se calculó el total de
reclamaciones y el total de unidades vendidas. Las unidades CPM
vendidas se calcularon como el total de reclamaciones dividido
entre el total de unidades vendidas multiplicado por un millón. Se
utilizó una regresión binomial negativa para evaluar la relación
entre las CPM y el nivel de peptidoglicanos. El análisis estadístico
se realizó con el procedimiento GENMOD SAS (SAS Institute, Cary, NC,
EE.UU.).
Según los informes recibidos a través del
sistema de farmacovigilancia mundial de Baxter Healthcare
Corporation en el año 2000, la frecuencia [(número de reclamaciones
\div número de pacientes tratados) x 100] de peritonitis aséptica
fue del 0,095%. Se produjo un aumento constante en los casos
reclamados en 2001 hasta un pico de frecuencia de 1,04% en marzo de
2002. Los pacientes rara vez presentaban fiebre o toxicidad en
apariencia; el dolor abdominal era de moderado a ausente, el
dializado era turbio y celular con recuentos de células de
dializado que oscilaban entre 300 y 3.500/mm^{3} (porcentajes
variables de neutrófilos, linfocitos y macrófagos sin eosinófilos).
A diferencia de la peritonitis bacteriana, no hubo cambios en la
ultrafiltración o en la permeabilidad peritoneal para solutos
pequeños. Los cultivos de sangre y dializado siempre fueron
negativos. Los médicos locales eligieron de manera variable los
antibióticos. Todos los signos clínicos se resolvieron al poner fin
a la icodextrina. En algunos casos, se volvió a usar la icodextrina
y reapareció la peritonitis aséptica. La Baxter Healthcare
CORPORATION inició una retirada voluntaria en todo el mundo de
varios centenares de lotes de icodextrina en mayo de 2002.
Se llevaron a cabo investigaciones físicas y
químicas exhaustivas de los lotes retirados de icodextrina. Estos
análisis no revelaron ninguna diferencia en la distribución de pesos
moleculares de la icodextrina, en la derivación porcentual de
enlaces glucosídicos o en las trazas de impurezas orgánicas
volátiles y semivolátiles entre los lotes relacionados con la
peritonitis aséptica y aquellos no asociados con casos clínicos
adversos. Todos los componentes de la solución de los lotes
problemáticos de dializado que contenían icodextrina estaban dentro
de las especificaciones del producto y cumplían las normas de la
Farmacopea actual.
Se observó una acusada elevación en la
concentración de IL-6 en el efluente dializado del
paciente con peritonitis aséptica en comparación con el efluente
control (> 5.000 frente a 59 pg/ml respectivamente). Se observó
un aumento en la concentración de proteínas de la muestra problema
en comparación con el control (236 mg/dl frente a 125 mg/dl
respectivamente). No hubo diferencias en la icodextrina y sus
metabolitos (polímeros de glucosa con un grado de polimerización de
2 a 7) entre las muestras problema y las de control. Estos
resultados indican que ni la icodextrina ni sus metabolitos son la
causa probable de la peritonitis aséptica.
Los niveles de endotoxinas de todas las muestras
de icodextrina relacionadas con la peritonitis aséptica se
encontraban dentro de los límites del producto (< 0,25 EU/ml)
según se determinó mediante en ensayo LAL. En el análisis de
pirógenos en conejos no hubo un aumento de la temperatura ni en los
lotes de icodextrina problema ni en los otros. Sin embargo, se
observó un aumento en la respuesta de IL-6 en el
análisis PBMC in vitro de los lotes de dializado que
contienen icodextrina problema y con la materia prima utilizada para
la fabricación de los lotes de dializado peritoneal problema, tal
como se ilustra en la Tabla 1 siguiente.
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La sustancia que provoca IL-6 en
las muestras problema no se vio afectada en presencia de polimixina
B, lo que sugiere que no era LPS. Véase, por ejemplo, Pool EJ,
Johaar G, James S, y col.: Diferenciación between endotoxin and
non-endotoxin pyrogens in human albumin solutions
using an ex vivo whole blood culture assay, J Inmunoassay
1999; 20:79-89. En un experimento de filtración
utilizando un filtro de corte de peso molecular de 30 kD, se
encontró el contaminante que produce la respuesta inflamatoria en el
análisis PBMC en el retenido, lo que indica que el peso molecular
de la sustancia era > 30 kD, es decir, mayor que la icodextrina.
Los análisis negativos para LPS, aunque con una respuesta positiva
para la PBMC de IL-6, indicaron que la causa
probable de la peritonitis aséptica era un contaminante pirogénico
sin endotoxinas en la materia prima de icodextrina utilizada para
la fabricación de la solución de diálisis peritoneal final.
El análisis de varios centenares de lotes
retirados de icodextrina indicaron que el 41% de los lotes estaban
contaminados con peptidoglicanos, detectado mediante análisis SLP.
Las concentraciones de peptidoglicano oscilaban entre el límite de
detección de 7,4 ng/ml y 303 ng/ml. Debido a que la fabricación de
icodextrina a partir de maltodextrina requiere calor y
acidificación, se realizó una investigación microbiológica de la
presencia de organismos problemáticos. Se descubrió que las
primeras fases de la icodextrina estaban contaminadas con un
organismo gram-positivo termófilo y acidiofílico,
Alicyclobacillus acidocaldarius. El Alicyclobacillus
era la fuente de peptidglicano contaminante. El calor y los
procedimientos de filtración estéril aplicados al producto casi
final eliminaron las bacterias, aunque no los contaminantes de
peptidoglicano. Se descubrió una correlación positiva entre los
niveles de peptidoglicano en la icodextrina y la respuesta
IL-6 observada en el análisis PBMC (Véase la Fig.
1). Se observó una variabilidad sustancial en la respuesta
IL-6 entre donantes, lo que sugiere un rango de
sensibilidad al peptidoglicano.
Se investigaron los efectos de la administración
intraperitoneal de peptidoglicano en ratas con el fin de establecer
un NOEL. Esto puede emplearse para establecer una regulación en la
fabricación de icodextrina. Las proteínas totales, los glóbulos
blancos y los neutrófilos se elevaron en el líquido peritoneal de
icodextrina + ratas tratadas con peptidoglicano en comparación con
las ratas control, que recibieron icodextrina sin peptidoglicano.
La infiltración de neutrófilos en el fluido peritoneal mostró un
aumento dosis-dependiente en NOEL de 100 ng/ml
(Véase la Fig. 2). Ambas citoquinas inflamatorias mostraron un
aumento dosis-dependiente con valores NOEL de 10
ng/ml para TNF-\alpha (Véase la Fig. 3) y de 100
ng/ml para IL-6 (Véase la Fig. 4). El NOEL más bajo
para el peptidoglicano fue para la respuesta
TNF-\alpha, que era de 10 ng/ml.
Se encontró una correlación positiva entre la
concentración de peptidoglicanos en la icodextrina y la CPM, tal
como se ilustra en la Tabla 2.
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El CPM de referencia era de 18,2 cuando los
niveles de peptidoglicano estaban por debajo del límite de detección
de 7,4 ng/ml. En cambio, el CPM era 252,9 cuando los niveles de
peptidoglicano eran iguales o superiores a 60 ng/ml. La asociación
entre la CPM y el peptidoglicano fue altamente significativa (p <
0,0001).
En mayo de 2002, la BAXTER HEALTHCARE
CORPORATION retiró todos los lotes de icodextrina contaminados con
peptidoglicano en una concentración >10 ng/ml, así como todos
los lotes que no fueron analizados para detectar los peptidoglicanos
en el momento de la retirada. Además, se aplicó una regulación
interna para los peptidoglicanos por debajo del límite de detección
del análisis (< 7,4 ng/ml) para la liberación del producto. Se
puso en práctica un control en serie sistemático de peptidoglicanos
y bacterias termófilas. Las concentraciones de peptidoglicanos en
todos los últimos lotes fabricados estaban por debajo del límite de
detección del análisis SLP y están libres de agente inductor
IL-6 según el análisis PBMC
La Fig. 5 muestra la tasa mensual de incidencia
de la peritonitis aséptica de septiembre de 2001 a enero de 2003.
La frecuencia de las reclamaciones disminuye desde un valor máximo
del 1,04% en marzo de 2002 al 0,013% en enero de 2003 a raíz de la
aplicación de las medidas correctivas. El número de pacientes que
utilizan una solución de diálisis peritoneal conocida comercial tal
como EXTRANEAL de Baxter Healthcare CORPORATION durante este
período se mantuvo aproximadamente en 7.000. Estos resultados
sugieren que las acciones correctivas son eficaces para evitar el
exceso de reclamaciones de peritonitis aséptica debida a la
contaminación por peptidoglicanos en una solución de diálisis que
contiene icodextrina.
Como ya se ha explicado, la presente invención
se refiere a composiciones y métodos que emplean la detección de
peptidoglicanos en soluciones de diálisis peritoneal. Esto permite
analizar fragmentos bacterianos, ya que los peptidoglicanos son los
principales componentes de la pared celular de los organismos
gram-positivos. En este sentido, la detección de
peptidoglicanos se puede utilizar eficazmente para prevenir la
peritonitis en pacientes que utilizan soluciones de diálisis
peritoneal, tales como soluciones de diálisis peritoneal que
contienen un polímero de glucosa, incluyendo icodextrina y
similares.
Cabe destacar que las composiciones, las
soluciones de diálisis peritoneal y los métodos de fabricación y la
utilización de los mismos se pueden proporcionar en cualquier forma
adecuada de conformidad con una realización de la presente
invención. En una realización, la presente invención proporciona
análisis de biocarga, tales como análisis de biocarga para
organismos acidofílicos y termofílícos de acuerdo con los
procedimientos estándar tal como se describen en diversas
farmacopeas. Este tipo de análisis se puede utilizar como un nivel
adicional de análisis, además de los análisis de detección de
fragmentos bacterianos mediante la detección de peptidoglicanos como
ya se ha expuesto.
En una realización, la presente invención
proporciona métodos para la fabricación de una solución de diálisis
peritoneal tal como se describe en la reivindicación 1.
En una realización, la presente invención
proporciona un análisis tal como se describe en la reivindicación
12 para determinar si una solución de diálisis peritoneal, tal como
una solución a base de icodextrina, incluye peptidoglicanos
superando un nivel suficiente para causar peritonitis en el paciente
que utiliza la misma. La presente invención proporciona un
protocolo de detección que utiliza un reactivo, por ejemplo un
reactivo derivado de un plasma larvas de gusanos de seda, para tal
fin. Cabe destacar que el procedimiento de detección puede llevarse
a cabo en cualquier momento oportuno antes de aplicar la solución de
diálisis peritoneal.
Claims (18)
1. Método para fabricar una solución de diálisis
peritoneal, comprendiendo el método las fases de:
proporcionar un polímero de glucosa;
realizar un análisis de biocarga para organismos
termófilos acidófilos con el fin de detectar la presencia de
Alicyclobacillus acidocaldorius;
esterilizar el polímero de glucosa;
añadir un reactivo al polímero de glucosa,
pudiendo el reactivo reaccionar con un peptidoglicano;
determinar la cantidad de peptidoglicano; y
utilizar el polímero de glucosa para preparar la
solución de diálisis peritoneal si se determina que está presente
un nivel suficientemente bajo de peptidoglicano.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la reacción inicia una cascada de
serina-proteasa.
3. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque la cascada de
serina-proteasa incluye una cascada de
profenol-oxidasa.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el reactivo se deriva de plasma de
larvas de gusano de seda.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cantidad de peptidoglicano se
determina además mediante una medida colorimétrica en respuesta a
la reacción entre el peptiglicano y el reactivo.
6. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el nivel suficientemente bajo de
peptidoglicano es de aproximadamente 10 ng/ml o inferior.
7. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la solución a base de polímero de
glucosa incluye una icodextrina.
8. Método según la reivindicación 7,
caracterizado porque el reactivo se añade a la solución a
base de polímero de glucosa.
9. Método según la reivindicación 1, que además
comprende una fase que consiste en separar el peptidoglicano para
proporcionar el nivel suficientemente bajo del mismo cuando se
determina que no existe el nivel suficientemente bajo de
peptidoglicano.
10. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el polímero de glucosa incluye
icodextrina.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el análisis
de biocarga se realiza en un medio ácido a una temperatura superior
a 35ºC.
12. Método de análisis de un polímero de glucosa
para usar en la preparación de una solución de diálisis peritoneal
para detectar contaminación por peptidoglicanos, comprendiendo el
método las fases de:
proporcionar un polímero de glucosa,
realizar un análisis de biocarga para organismos
termófilos acidófilos a fin de detectar la presencia de
Alicyclobacillus acidocaldorius;
esterilizar el polímero de glucosa;
añadir un reactivo a una solución del polímero
de glucosa, pudiendo el reactivo reaccionar con el peptidoglicano
para iniciar una cascada de serina-proteasa; y
determinar la cantidad de peptidoglicano.
13. Método según la reivindicación 12,
caracterizado porque la cascada de
serina-proteasa incluye una casada de
profenol-oxidasa.
14. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque el reactivo se deriva de plasma de
larvas de gusano de seda.
15. Método según la reivindicación 12,
caracterizado porque la solución a base de polímero de
glucosa incluye una icodextrina.
16. Método según la reivindicación 12,
caracterizado porque el reactivo se añade a un polímero de
glucosa en forma del materia prima que se utiliza para preparar la
solución a base de polímero de glucosa.
17. Método según la reivindicación 12,
caracterizado porque la solución a base de polímero de
glucosa se analiza en lo que se refiere a una cantidad de
peptidoglicano que sobrepasa aproximadamente 10 ng/ml.
18. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 17, caracterizado porque el análisis de
biocarga se realiza en un medio ácido a una temperatura superior a
35ºC.
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