IT202000009553A1 - Composizione farmaceutica di derivati del glutatione per l’uso nel trattamento di sindromi respiratorie - Google Patents

Composizione farmaceutica di derivati del glutatione per l’uso nel trattamento di sindromi respiratorie Download PDF

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Description

COMPOSIZIONE FARMACEUTICA DI DERIVATI DEL GLUTATIONE
PER L?USO NEL TRATTAMENTO DI SINDROMI RESPIRATORIE
Campo dell?Invenzione
La presente invenzione si colloca in generale nel settore farmaceutico, e pi? in particolare riguarda una composizione farmaceutica comprendente quale agente attivo un derivato del glutatione di formula (I) pi? avanti definita, formulato per aerosol in dispersione acquosa, per l?uso nella prevenzione, nel trattamento e nel miglioramento di sindromi respiratorie croniche o acute, quali quelle causate dal virus COVID-19.
Stato dell?Arte
La sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) ? caratterizzata da una reazione infiammatoria parossistica all?interno del parenchima polmonare che conduce a disturbi potenzialmente letali nella funzione vasomotoria, nella ventilazione alveolare e nello scambio di gas polmonari. Questa condizione patologica ricorre nelle infezioni da coronavirus, anche se non ? esclusivamente limitata a queste.
La tragica pandemia da coronavirus COVID-19 (o SARS-CoV2), diffusasi recentemente, ha portato in evidenza la gravit? delle sindromi bronco-polmonari atipiche legate alle infezioni umane da coronavirus, che sono la causa di polmoniti mortali nei soggetti affetti da COVID-19. Anche nei soggetti affetti da altri coronavirus precedentemente identificati, seppure aventi minor carica virale, in particolare il virus MERS-CoV del 2012 e l?ancora precedente SARS-CoV del 2002, oppure nei soggetti affetti da HIV, i virus sono molto frequentemente causa di gravi sindromi respiratorie acute (Kalil, A.C. et al. Critical Care 2019; 23, 258).
I rapporti medici sui pazienti affetti da COVID-19 ai nostri giorni descrivono che la maggior parte di loro presenta sintomi di polmonite interstiziale bilaterale, che richiede l?intubazione con ventilazione meccanica invasiva del paziente per facilitare la respirazione. Ci? ? stato verificato anche in pazienti di giovane et?, senza comorbidit?, in cui queste gravi forme di polmonite hanno richiesto la terapia intensiva.
Evidenze cliniche e radiologiche effettuate su pazienti con tali sindromi respiratorie, inclusi i pazienti con COVID-19, hanno chiaramente mostrato un progredire della malattia a cui ? associata l?attivazione di cellule endoteliali di tipo II con presenza di ICAM-1 e VCAM-1, e un pronunciato danno all?endotelio basale e alveolare del polmone. Tali evidenze, insieme alla rilevazione di ipertensione polmonare e alla presenza di fibrina intra-alveolare, suggeriscono che il danno endoteliale possa essere causato da fattori sottostanti la sindrome respiratoria. In particolare, studi recenti su sindromi respiratorie acute come quelle da COVID-19 hanno evidenziato una aumentata produzione di citochine infiammatorie, chemochine, proteasi e stress ossidativo accompagnato da una diffusa deplezione del glutatione, tutti fattori che insieme contribuiscono a una risposta infiammatoria parossistica, che ? tipica degli stati pi? gravi della malattia.
Per quanto riguarda il glutatione, in generale, in quasi tutte le malattie degenerative, cos? come nei tessuti dei soggetti anziani, si pu? rilevare una riduzione significativa dei livelli intracellulari di glutatione. Il glutatione ? infatti una molecola coinvolta in numerose vie metaboliche cellulari e costituisce il principale presidio fisiologico contro l?eccessiva produzione di radicali liberi che caratterizza molteplici processi patologici. Il glutatione ? quindi essenziale per il mantenimento della omeostasi ossidoriduttiva, contrasta i processi infiammatori e contribuisce al normale funzionamento del sistema immunitario e ai processi detossificativi epatici. In particolare, il glutatione svolge un ruolo di protezione cellulare reagendo e neutralizzando radicali liberi e perossidi, limitando quei processi ossidativi che sono dannosi per le cellule. Per questo, gi? da tempo, sono stati proposti sul mercato come antiossidanti prodotti a base di glutatione, allo scopo di integrarne la presenza nell?organismo e limitare gli effetti di perossidi e radicali liberi.
Anche in relazione alle malattie respiratorie, il glutatione ? stato proposto in passato come potenziale farmaco, da introdurre nell?organismo per la prevenzione e il trattamento di tali malattie, i cui stati pi? gravi, come accennato sopra, sono associati a una diminuzione del glutatione sia sul tessuto sia sulla superficie dell?epitelio polmonare. Negli ultimi decenni, in particolare, sono stati condotti studi sull?impiego del glutatione in forma aerosol per il trattamento sperimentale per via inalativa di soggetti affetti da diverse malattie polmonari, quali fibrosi cistica, fibrosi polmonare idiopatica, e asma, che hanno dimostrato una certa efficacia nel contrastare lo stress ossidativo ed il processo infiammatorio a livello degli epiteli polmonari. Bersaglio di questi approcci terapeutici era la normalizzazione dei livelli di glutatione nel fluido epiteliale di rivestimento (Epithelial Lining Fluid, ELF), quindi esclusivamente a livello extracellulare (Holroyd K.J. et al. Thorax 1993;48:985-989; Buhl R. et al., PNAS, June 1, 1990; 87 (11) 4063-4067; Prousky J., eCAM 2008; 5(1) 27?35).
Un ulteriore aspetto della patogenesi della sindrome ARDS, che supporta l?utilit? dell?impiego di derivati lipofilici del glutatione, molecole a carattere anfipatico dotate di elevato potere surfattante, ? l?alterazione biochimico-fisica che caratterizza il sistema surfattante che ammanta l?epitelio alveolare polmonare. Diversi studi condotti con la tecnica del lavaggio bronchiolo-alveolare hanno infatti evidenziato forti incrementi della tensione superficiale, alterazione della composizione in fosfolipidi e riduzione della componente apoproteica (Hallman M. et al. J Clin Invest 1982, 70:673-683; Pison U. et al. Am Rev Respir Dis 1989, 140:1033-1039; Gregory T.J. et al. J Clin Invest 1991, 88:1976-1981; G?nther A. et al. Am J Respir Crit Care Med 1996, 153:176-184; G?nther A. et al. Respir Res 2001, 2:353-364).
Analogamente, sono stati pubblicati nel corso degli ultimi due decenni brevetti in cui era descritta la somministrazione di glutatione sotto forma di aerosol per via inalativa per il trattamento di diverse affezioni polmonari (si vedano ad esempio i brevetti Statunitensi N. US5989521, N. US5989521, e N. US6127342). ? opinione degli inventori del presente brevetto, che il mancato trasferimento delle procedure proposte nella pratica clinica sia imputabile alla incapacit? del glutatione come tale di correggere le alterazioni patologiche bersaglio dei trattamenti proposti.
Il glutatione somministrato come tale, infatti, non ? in grado di attraversare le membrane cellulari, a causa della sua natura idrofila e dell?assenza di uno specifico carrier per il glutatione a livello delle membrane cellulari. Essendo inoltre un peptide, il glutatione ? soggetto all?azione idrolitica degli enzimi digestivi, delle proteasi e peptidasi del canale digestivo. Pertanto, la somministrazione di glutatione tal quale per via orale ? assai scarsamente efficace nell?aumentare la concentrazione plasmatica ed intracellulare della molecola. Analogamente, il glutatione somministrato per altre vie quali la via parenterale oppure l?inalazione risulta inefficace, sia per il rapido turnover plasmatico di questa molecola sia per la sua scarsa capacit? di penetrare i tessuti.
Per superare tali inconvenienti sono stati fino ad oggi proposti diversi derivati del glutatione; tra questi i tioesteri di glutatione descritti nella domanda di brevetto Internazionale pubblicata con il N. WO 2009/047728. Tali derivati grazie alla loro idrofobicit? sono stati descritti come in grado di attraversare facilmente la membrana plasmatica ed essere internalizzati nel citoplasma cellulare per trattare gli effetti citotossici che si manifestano nelle prime fasi di malattie neurodegenerative, quali morbo di Alzheimer, Corea di Huntington, e simili.
Il glutatione resta pertanto una molecola molto interessante dal punto di vista farmacologico in tutte le manifestazioni patologiche associate a processi infiammatori e a condizioni di stress ossidativo; inoltre, anche la sua attivit? antivirale nei confronti di numerose specie virali a DNA e RNA ? stata documentata in numerosi studi sia sperimentali sia clinici che hanno dimostrato l?attivit? inibente della replicazione virale o di modulazione della risposta immunitaria esercitata dal glutatione o da suoi derivati, risposta mediata attraverso effetti sull?equilibrio redox o sui mediatori del processo infiammatorio.
Per le ragioni illustrate sopra ? estremamente sentita l?esigenza di disporre di un prodotto a base di glutatione biodisponibile, che possa essere efficacemente utilizzato nel trattamento delle sindromi respiratorie acute, in particolare di quelle causate da virus influenzali quali COVID-19, esercitando un?azione di trattamento mediante innalzamento della quantit? di glutatione anche a livello intracellulare.
Sommario dell?Invenzione
Ora la Richiedente ha trovato che derivati tioesteri del glutatione di formula (I) pi? avanti riportata, quando formulati in dispersione acquosa per aerosol, sono utili per la prevenzione, il trattamento e il miglioramento di sindromi respiratorie croniche o acute, in particolare delle sindromi da distress respiratorio acuto (ARDS) caratterizzate da processi infiammatori, stress ossidativo e alterazioni nell?efficienza degli scambi gassosi a livello dell?epitelio polmonare, quali quella causata dal virus COVID-19.
Oggetto della presente invenzione ? dunque una composizione farmaceutica in forma di dispersione acquosa per aerosol di derivati del glutatione di formula generale (I) per l?uso nella prevenzione, nel trattamento e nel miglioramento di sindromi respiratorie acute, le cui caratteristiche essenziali sono definite nella rivendicazione 1 qui annessa.
Ulteriori importanti caratteristiche della composizione farmaceutica per l?uso secondo l?invenzione, sono definite nelle rivendicazioni dipendenti ed illustrate nella descrizione dettagliata che segue.
Descrizione dettagliata dell?Invenzione
Nell?ambito della presente invenzione, con il termine ?glutatione? si intende il composto in forma monomerica, detto anche ridotto, mentre il suo corrispondente dimero ? normalmente noto come glutatione ossidato o glutatione disolfuro.
Il termine ?aerosol?, come utilizzato nella presente invenzione, ? da intendersi come goccioline di una soluzione acquosa, o di una dispersione acquosa, sospese nell?aria, con o senza un gas propellente. Resta inteso che le dimensioni delle goccioline, determinate dal dispositivo e dalle condizioni operative con cui vengono formate, sono appropriate per trasportare e rilasciare il principio attivo, o i principi attivi, nel tratto respiratorio superiore e inferiore per il trattamento delle condizioni cliniche a cui la presente composizione ? destinata.
Oggetto di questa invenzione ? una composizione farmaceutica in forma di dispersione acquosa per aerosol comprendente quale principio attivo un derivato di glutatione di formula generale (I)
o un suo sale,
in cui R<1 >? un gruppo acilico alifatico, lineare o ramificato, saturo o insaturo, C2-C24 oppure un gruppo acilico aromatico, e comprendente inoltre eccipienti, veicolanti e/o diluenti farmaceuticamente accettabili, per l?uso nella prevenzione, nel trattamento e nel miglioramento di sindromi respiratorie acute o croniche.
Secondo una forma realizzativa preferita di questa invenzione nei derivati di glutatione di formula generale (I) R<1 >? un gruppo acilico alifatico C2-C24; maggiormente preferita ? una forma realizzativa dell?invenzione in cui R<1 >? un gruppo acilico alifatico C12-C24.
Esempi preferiti di derivati di glutatione di formula (I) sono scelti ad esempio tra i composti in cui R<1 >? scelto nel gruppo consistente di radicali dell?acido laurico, palmitoleico, ?-linoleico, linolenico, eicosapentaenoico (EPA), docosaesaenoico (DHA), e arachidonico. Risultati ottimali per l?uso secondo l?invenzione possono ottenersi per composizioni farmaceutiche comprendenti un composto di formula (I) scelto tra S-linolenoil glutatione, S-linoleoil glutatione, S-eicosapentaenil glutatione, e S-docosaesaenoil glutatione. La presenza di lunghe catene alifatiche nel derivato di glutatione di formula (I) consente non solo il trasporto attraverso le membrane cellulari del derivato che potr? poi rilasciare il glutatione all?interno delle cellule, ma permette anche il contemporaneo rilascio di omega-3, che sono inibitori noti delle cicloossigenasi e quindi della sintesi delle prostaglandine. Vi ? una sinergia quindi tra le due parti della molecola di formula (I), quella riconducibile al glutatione che agisce sullo stress ossidativo, sullo stato infiammatorio e sul sistema delle interleuchine/Tnf, e quella riconducibile agli acidi grassi che inibisce la sintesi delle prostaglandine.
Secondo l?invenzione le presenti composizioni possono comprendere eccipienti, veicolanti e diluenti, in particolare tensioattivi e/o propellenti, che potranno essere selezionati senza sforzo alcuno da qualsiasi tecnico del settore tra i composti adatti alla formulazione per aerosol della composizione.
Oltre al derivato di glutatione di formula (I), la composizione dell?invenzione pu? comprendere inoltre uno o pi? ulteriori principi attivi, scelti ad esempio tra arginina o altri precursori del monossido di azoto ed eparina a basso peso molecolare (Low Molecular Weight Heparine, LMWH), o altre molecole aventi effetti benefici sulla funzionalit? polmonare. L?arginina, quale precursore del monossido di azoto, ? utile nel favorire gli scambi e il trasporto di ossigeno a livello dei capillari alveolari, mentre l?eparina a basso peso molecolare LMWH pu? svolgere notoriamente un?azione di contrasto della microtrombosi intravascolare nei capillari delle pareti alveolari.
Nelle presenti composizioni il derivato di glutatione (I) ed eventuali ulteriori principi attivi presenti sono formulati come dispersioni in acqua o in una soluzione acquosa, ad esempio una soluzione salina, che pu? essere una soluzione acquosa di NaCl in concentrazione ad esempio fino a circa 1.2% in peso rispetto al peso totale della soluzione acquosa. Nella presente invenzione, preferita come veicolo per la somministrazione dei derivati del glutatione sopra descritti ? una soluzione acquosa salina sterile e apirogena contenente come soluto NaCl a una concentrazione compresa tra 0.2 e 1.0% in peso rispetto al volume totale della soluzione.
La concentrazione di derivato del glutatione di formula (I) nelle composizioni della presente invenzione pu? ad esempio variare tra 0.02 e 10 mg/mL, preferibilmente varia tra 0.1 e 5.0 mg/mL, e pi? preferibilmente ? tra 0.5 e 3.0 mg/mL.
Ulteriori principi attivi quali arginina ed eparina a basso peso molecolare possono essere presenti nelle composizioni dell?invenzione in quantit? uguale o diversa tra loro, e per ciascun principio attivo compresa ad esempio tra 0.01 e 10 mg/mL, preferibilmente tra 0.5 e 5.0 mg/mL. Tali dosaggi dei principi attivi consentono di raggiungere un livello di dispersione della composizione dell?invenzione nelle goccioline aerosol tale da trasportare all?epitelio alveolare polmonare livelli elevati di glutatione, dell?ordine di concentrazione di 1-2 mM.
Le sindromi respiratorie acute e croniche che costituiscono il target delle presenti composizioni farmaceutiche sono quelle sindromi caratterizzate da processi infiammatori, stress ossidativo e alterazioni nell?efficienza degli scambi gassosi a livello degli alveoli polmonari. Preferibilmente le composizioni farmaceutiche dell?invenzione sono proposte per l?uso nella prevenzione, nel trattamento e nel miglioramento di sindromi respiratorie acute, quali quelle causate da virus come ad esempio HIV e coronavirus, in particolare SARS-CoV, MERS-CoV e SARS-CoV2 (o COVID-19).
Oggetto della presente invenzione ? un metodo per la prevenzione, il trattamento e il miglioramento di sindromi respiratorie acute o croniche comprendente la somministrazione per inalazione a un soggetto che ne ha necessit? di una quantit? efficace di una composizione farmaceutica in forma di dispersione acquosa per aerosol di un derivato del glutatione di formula generale (I) come sopra definita.
Il campo di applicazione della presente invenzione comprende perci? non solo le affezioni polmonari caratterizzate da distress respiratorio acuto ma anche le affezioni acute o croniche dell?albero respiratorio caratterizzate dalle alterazioni patogenetiche, funzionali e strutturali tipiche della ARDS, quali infiammazione, stress ossidativo e alterazioni dell?efficienza degli scambi gassosi.
La composizione farmaceutica in forma di aerosol secondo questa invenzione per l?uso nella prevenzione, nel trattamento e nel miglioramento di sindromi respiratorie croniche o acute, e il metodo suddetto che ne prevede la somministrazione permettono di conseguire notevoli vantaggi nella cura delle sindromi suddette, anche rispetto alla somministrazione del solo glutatione in forma aerosol.
La copresenza nella molecola di formula generale (I) di glutatione e catene di acidi grassi, in particolare omega-3, rende la molecola un precursore ideale del glutatione, consentendone il trasporto dentro le cellule attraverso le membrane cellulari e allo stesso tempo rilascia anche preziosi omega-3. In questo modo, le presenti composizioni farmaceutiche svolgono un duplice ruolo grazie a un duplice meccanismo di azione: da una parte gli omega-3 esplicano la loro azione antiinfiammatoria per inibizione della COX-2 e aiutano a normalizzare la struttura e funzione degli alveoli polmonari e dall?altra parte il glutatione svolge la sua funzione di antiossidante all?interno delle cellule. Inoltre, aspetto non secondario, il tioestere del glutatione sopra descritto, contenuto nella dispersione, per la sua natura anfipatica ? in grado di ridurre notevolmente l?alterata tensione superficiale del fluido epiteliale di rivestimento documentata in corso di ARDS.
Nella parte sperimentale che segue sono descritti esempi di realizzazione, al solo scopo illustrativo e non limitativo dell?invenzione.
Parte sperimentale
Sono state impiegate cellule A549 (pneumociti tipo 2, cellule epiteliali basali alveolari derivate da adenocarcinoma umano, commercializzate da Sigma-Aldrich) in co-coltura con cellule PLB-985 (cellule mieloidi disponibili in commercio) differenziate nel fenotipo neutrofilo maturo con dimetilformammide, come descritto da Pedruzzi E. et al., British Journal of Haematology, 2002; 117, 719-726.
Le co-colture cellulari sono state stimolate con lipopolisaccaride (LPS) estratto da E. coli, 0.1 ?g/mL. Dopo 24 ore sono state analizzate le citochine nel surnatante cellulare con un kit Elisa commerciale, come descritto in Mol Cancer Res Oct. 2009; 7(10). Le cellule sono state quindi raccolte ed omogeneizzate, e l?omogenato centrifugato a 10.000 g per 15 min. Il surnatante ? stato quindi congelato a -80?C fino all?esecuzione del dosaggio del glutatione totale normalizzato per mg di proteine, mediante Kit Sigma Aldrich CS0260.
La Tabella 1 seguente riporta i dati ottenuti, espressi come valori percentuali per uno dei derivati di glutatione di formula (I) dell?invenzione (SLin-SG) in soluzione salina fisiologica in concentrazione di 10 mg/mL, in parallelo al controllo positivo, costituito dalle cellule non trattate n? addizionate con il lipopolisaccaride batterico, e alle seguenti molecole di confronto:
GSH L-glutatione in soluzione salina fisiologica 10 mg/mL,
NAC N-acetil cisteina in soluzione fisiologica 10 mg/mL,
SAG S-acetil glutatione in soluzione fisiologica 10 mg/mL.
Tabella 1
I risultati ottenuti, riassunti nella Tabella 1 sopra, mostrano come la stimolazione delle co-colture cellulari A549-PLB985 con lipopolisaccaride (LPS) da batteri gram negativi induca una sovraespressione di TNF-alfa, IL-6, IL-8 e PGE-2 e stress ossidativo, con riduzione di GSH. Il trattamento delle co-colture cellulari al tempo t=0 con GSH 10?M e NAC 10?M ha ridotto invece la sovraespressione delle citochine e causato un incremento modesto della concentrazione del glutatione rispetto ai campioni trattati con LPS. Il trattamento con SAG ha prodotto effetti analoghi ma nettamente pi? marcati, mentre i campioni trattati con il derivato di glutatione della presente invenzione S-Lin-SG hanno invertito il quadro dei marcatori di infiammazione e di stress ossidativo a valori prossimi ai valori normali.
Risulta evidente da questi risultati come, nel modello cellulare considerato, la molecola dell?invenzione SLin-SG sia particolarmente efficace nel contrastare il notevole incremento di TNF-alfa, IL-8, -6, PGE-2 e la deplezione del glutatione provocati dalla esposizione al LPS. Nelle cellule trattate con SAG si osserva un effetto ugualmente positivo, ma meno molto marcato. Risultati del tutto analoghi a quelli ottenuti con SLin-SG si sono ottenuti con S-linoleil-SG, S-EPA-SG, e S-DHA-SG.
La presente invenzione ? stata fin qui descritta con riferimento a una sua forma di realizzazione preferita. ? da intendersi che possono esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell?ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Una composizione farmaceutica in forma di dispersione acquosa per aerosol comprendente quale principio attivo un derivato di glutatione di formula generale (I)
    o un suo sale, in cui R<1 >? un gruppo acilico alifatico, lineare o ramificato, saturo o insaturo, C2-C24 oppure un gruppo acilico aromatico, detta composizione comprendente inoltre eccipienti, veicolanti e/o diluenti farmaceuticamente accettabili, per l?uso nella prevenzione, nel trattamento e nel miglioramento di una sindrome respiratoria acuta o cronica.
  2. 2. La composizione farmaceutica per l?uso della rivendicazione 1, in cui in detto derivato di glutatione di formula generale (I) R<1 >? un gruppo acilico alifatico C12-C24.
  3. 3. La composizione farmaceutica per l?uso della rivendicazione 1 o 2, in cui R<1 >? un scelto nel gruppo consistente di radicali dell?acido laurico, palmitoleico, ?linoleico, linolenico, eicosapentaenoico (EPA), docosaesaenoico (DHA), e arachidonico.
  4. 4. La composizione farmaceutica per l?uso di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto derivato di glutatione di formula generale (I) ? scelto tra S-linolenoil glutatione, S-linoleoil glutatione, S-eicosapentaenoil glutatione, e S-docosaesaenoil glutatione.
  5. 5. La composizione farmaceutica per l?uso di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, comprendente una quantit? di derivato del glutatione di formula (I) che varia tra 0.02 e 10 mg/mL, preferibilmente tra 0.1 e 5.0, pi? preferibilmente tra 0.5 e 3 mg/mL
  6. 6. La composizione farmaceutica per l?uso di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, comprendente inoltre uno o pi? ulteriori principi attivi.
  7. 7. La composizione farmaceutica per l?uso della rivendicazione 6, in cui detti uno o pi? ulteriori principi attivi sono scelti tra arginina, o altri precursori del monossido di azoto, ed eparina a basso peso molecolare.
  8. 8. La composizione farmaceutica per l?uso della rivendicazione 7, in cui la quantit? di arginina ed eparina a basso peso molecolare varia tra 0.01 e 10 mg/mL.
  9. 9. La composizione farmaceutica per l?uso di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, in forma di dispersione di detto derivato di glutatione di formula (I) in una soluzione acquosa salina.
  10. 10. La composizione farmaceutica per l?uso di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, in cui detta sindrome respiratoria acuta ? una sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS).
  11. 11. La composizione farmaceutica per l?uso della rivendicazione 10, in cui detta sindrome da distress respiratorio acuto ? causata da un virus.
  12. 12. La composizione farmaceutica della rivendicazione 11, in cui detto virus ? un coronavirus, quali COVID-19 (SARS-CoV2), MERS-Cov e SARS-CoV.
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