JP2022542514A - 脳卒中の処置のためのmek阻害剤 - Google Patents

脳卒中の処置のためのmek阻害剤 Download PDF

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Abstract

本発明は、脳卒中の処置、特にくも膜下出血(SAH)の処置における使用のための、MEK阻害剤およびその組成物に関する。【選択図】図1A

Description

本発明は、MEK阻害剤ならびに脳卒中およびくも膜下出血(SAH)を含む関連する症状の処置のための薬剤としてのその使用に関する。
脳卒中は、死因の第2位であり、世界的に身体的障害の主要な原因である。その発症率は、高齢化の結果として増加している。さらに、脳卒中の発症率は、特に低中所得国において、若年層で増加している。虚血性脳卒中は、より頻繁に起こるタイプの脳卒中であるが、出血性脳卒中は、より多くの死亡および障害調整生存年数の喪失の要因である。脳卒中の発症率および死亡率は、国、地理的地域、および民族の間で異なる。主に高所得国において、予防、急性期処置、および神経リハビリテーションにおける改善は、過去30年にわたり脳卒中の負荷の実質的な減少をもたらしている。
動脈瘤くも膜下出血(SAH)は、すべての脳卒中の発症の約5%を引き起こす出血性脳卒中の一種であるが、死亡率は50%と際立っている。生存者は、認知障害および生活の質の低下を有することが多く、非常に衰弱させる疾患である。SAHは通常、動脈瘤の破裂により引き起こされ、動脈血のくも膜下腔中への急速な漏出をもたらし、頭蓋内圧(ICP)の劇的な上昇および脳血流(CBF)の低下が続く。これは、脳の酸素およびグルコースの喪失をもたらし、その結果脳虚血および脳傷害をもたらし、初期の脳損傷と呼ばれることが多い。遅発性脳虚血(DCI)は、二次的な遅延性脳損傷を伴い、炎症、浮腫、および血液脳関門破綻を含む種々の病態生理学的変化で構成される。DCIは、おそらく、大脳動脈のリモデリングおよび狭窄、特に、遅延性脳血管痙攣(CVS)と呼ばれることが多い血管過敏症を伴い、現在、処置の選択肢がほとんどない。
血管の収縮性はそのため、後に続くDCIを予防しようとする多くの臨床研究および臨床前研究の焦点となっている。これは、例えば、特定のエンドセリンA(ET)、またエンドセリンB(ET)受容体アンタゴニストであるクラゾセンタンを含む、エンドセリン受容体アンタゴニストを用いて急性血管収縮性を調節する最近の試みを含む。これらの試みは、残念なことに、成功しているとは言えない。
したがって、当技術分野において、多くの形状での脳卒中により引き起こされる医療負荷に対処するための新規で優れた脳卒中処置の提供の必要性がある。
本発明者は、驚いたことに、MEK阻害剤であるトラメチニブおよびその類縁体が、他の強力なMEK阻害剤と比較してインビボ脳卒中モデルにおいて優れた効果を提示することを見出した。
第1態様において、対象における脳卒中の予防または処置における使用のための、式(I)

Figure 2022542514000002
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
(式中;
は、メチルなどのC1~C6アルキルであり、
は、シクロプロピルなどのC1~C6アルキルであり、
Arは、アリール、フェニル、およびヘテロアリールからなる群より選択される)
が提供される。
第2態様において、本開示の使用のためのMEK阻害剤は、式(II)、
Figure 2022542514000003
またはその医薬適合性のある塩である。
第3態様において、式(I)のMEK阻害剤の使用は:
a.エンドセリン-1誘導性収縮を低減すること;
b.弛緩薬であるエンドセリンB受容体機能の収縮性表現型への表現型変化を低減すること;および/または
c.誘導性くも膜下出血の後で、回転ポールを横断する対象の能力により評価できる、神経学的スコアを改善すること
のために提供される。
第4態様において、対象における脳卒中を処置するか、それを発症する危険性を低減する方法が提供され、方法は、それを必要とする対象に、式(I)

Figure 2022542514000004
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
(式中;
は、メチルなどのC1~C6アルキルであり、
は、シクロプロピルなどのC1~C6アルキルであり、
Arは、アリール、フェニル、およびヘテロアリールからなる群より選択される)
を投与し、それによって脳卒中を処置するか、それを発症する危険性を低減するステップを含む。
第5態様において、式(II)
Figure 2022542514000005
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩、およびさらなる薬剤を、別個にまたは一緒に含む、組成物が提供される。
脳底動脈の48時間の臓器培養後の9個の異なるMEK1/2阻害剤(1μM)の阻害能力の比較。これは、血管平滑筋細胞における収縮性ET受容体のアップレギュレーションを伴う表現型の変化をもたらす。(A)1μMの異なるMEK1/2阻害剤とのインキュベーション後の、ET特異的アゴニストであるS6cに対する濃度-応答曲線。新鮮な血管において、S6cは、脳血管の弛緩をもたらすか、効果がないが、臓器培養後に、収縮性表現型が出現し、脳卒中の異なるモデルにおける類似の特徴を示す。(B)1μMの異なるMEK1/2阻害剤とのインキュベーション後の、60mM Kに対する最大収縮。媒体(DMSO)および任意のアンタゴニストの間に有意差はない。(C)媒体(DMSO)と比較して、TAK-733、トラメチニブおよびPD0325901をインキュベートした切片において有意な増加を有する内皮誘導性拡張。正常な臓器培養は、低下した内皮機能を示すが、これらの阻害剤は、この有害効果を保護した。データは、二元配置分散分析、その後のHolm-Sidakの多重比較検定による統計付きの平均±SEMとして示される。*P<0.05、** P<0.01DMSOと比較した。n=4~15。 選択された極めて強力なMEK1/2阻害剤の濃度-応答曲線。(A)S6cのEmax、(B)60mM Kに対する最大収縮および(C)3・10-7M 5HTで事前収縮させた動脈に対する10-5Mカルバコールの添加により評価される内皮機能、に基づいて選択された阻害剤の濃度-応答曲線。データは、平均±SEM、n=4として示される。 脳底動脈の48時間の臓器培養後の血管運動を調整する経路に対する、トラメチニブおよびPD0325901の効果。DMSO対照(n=5)、1μMのトラメチニブ(n=6)またはPD0325901(n=5)の存在下のOCからの動脈をU46619(1~3・10-7M)またはK(41mM)で事前収縮させ、累積濃度-応答曲線を、(A)カルバコール(10-10~10-5M)、(B)SNP(10-11~10-4M)または(C)CGRP(10-12~10-7M)を添加することにより実行した。(D)DMSO対照(n=15)、1μMのトラメチニブ(n=4)またはPD0325901(n=4)との臓器培養に続くET-1事前収縮(10-7M)後の、Ca2+(0.0125~3mM)を用いた累積濃度-応答曲線。データは、二元配置分散分析、その後のHolm-Sidakの多重比較検定*/# P<0.05、**/## P<0.01、***/### P<0.001による統計付きの平均±SEMとして示される。正規化されたデータについて、球形度に対するゲイザー-グリーンハウス補正を適用した。 ラットにおけるSAHおよびシャム外科手術後の、60mM Kへの収縮性応答に対するならびに内皮機能に対するトラメチニブおよびPD0325901処置の効果。(A)60mM Kにより誘導されたEmax、K(Nm-1)。(B)内皮機能。データは、全動脈の比較のためにカットオフされた2.0mN未満の脳底動脈;シャム+媒体(n=10)、SAH(n=11)、SAH+媒体(n=27)、トラメチニブ(n=13)およびPD0325901(n=12)を含む。横の黒色破線は、すべてのn(n=73)の全平均を示す。データは、平均値±SEMとして示され、この図において、「n」は、個々の動脈切片に相当する。統計を、一元配置分散分析、その後のHolm-Sidakの多重比較検定により行った。* P<0.05、** P<0.01。 ラットにおけるSAHまたはシャム外科手術後の、エンドセリン-1への収縮性応答に対するトラメチニブおよびPD0325901処置の効果。脳底動脈のET-1(10-14~10-7M)に対する累積濃度-応答曲線。シャム+媒体(n=5)、SAH(n=5)、SAH+媒体(n=12)、SAH+トラメチニブ(n=6)およびSAH+PD0325901(n=6)についての(A)ET-1(Nm-1)および(B)ET-1(ET-1maxの%)。データは、二元配置分散分析、その後のHolm-Sidakの多重比較検定による統計付きの平均±SEMとして示される。* P<0.05。ET-1max正規化データは、球形度についてゲイザー-グリーンハウス補正を使用し、ET-1曲線は、二相非線形回帰曲線適合である。 ラットにおけるSAHおよびシャム外科手術後の、VDCC非依存ET-1誘導収縮に対するトラメチニブおよびPD0325901処置の効果。脳底動脈をET-1(10-7M)で事前収縮させ、Ca2+を用いた累積濃度-応答曲線(Nm-1)が続いた;シャム+媒体(n=5)、SAH(n=5)、SAH+媒体(n=13)、SAH+トラメチニブ(n=7)およびSAH+PD0325901(n=6)。データは、二元配置分散分析、その後のHolm-Sidakの多重比較検定による統計付きの平均±SEMとして示される。*/#/$ P=<0.05。 神経学的機能に対するトラメチニブおよびPD0325901処置の効果。(A)SAH前、(B)SAH後24時間および(C)SAH後48時間、についての、10rpmでの回転ポールインビボ試験。1匹あたり4カウントでの採点、すなわち、それぞれ左回転および右回転について2つのスコアで採点;低=1回の試行で横断不能;高=1回の試行で横断可能。シャム+媒体(n=5)、SAH(n=9)、SAH+媒体(n=14)、SAH+トラメチニブ(n=7)およびSAH+PD0325901(n=6)。シャム+媒体群を除くすべての動物を、実験的SAHに曝露した。統計を、フィッシャーの正確確率検定、両側、95%CIにより実行した。* P<0.05、** P<0.01、*** P<0.001。 ラットにおけるSAH外科手術後のi.p.トラメチニブ処置の効果。(A)SAH+i.p.媒体(n=10)、i.p.トラメチニブ(n=12)について60mM Kにより誘導されたKについてのEmax(Nm-1)。データは、平均値±SEMとして示される。この図において、「n」は、個々の動脈切片に相当する。(B)SAH+i.p.媒体(n=5)またはSAH+i.p.トラメチニブ(n=6)を用いて処置された動物からの、60mM Kで正規化した脳底動脈のET-1(10-14~10-7M)に対する累積濃度-応答曲線。データは、二元配置分散分析、その後のHolm-Sidakの多重比較検定による統計付きの平均±SEMとして示される。*** P=<0.001。ET-1曲線は、二相非線形回帰曲線適合である。右のパネルは、(C)SAH後24時間および(D)SAH後48時間での神経学的機能について、10rpmでの回転ポール試験を示す。1匹あたり4カウントでの採点、すなわち、それぞれ左回転および右回転について2つのスコアで採点;低=1回の試行で横断不能;高=1回の試行で横断可能。統計を、フィッシャーの正確確率検定、両側、95%CIにより実行した。* P<0.05。 くも膜下腔内および腹腔内処置についてのレジメンを示した表。 曲線適合およびEC50値の比較を示した表。 くも膜下腔内および腹腔内処置についての外科手術データを示した表。 回転ポール試験からのデータを示した表。 本研究において使用した阻害剤の概要。 生理学的パラメータ:メスラットにおける実験的誘導SAH(300μLの自己血の大槽内注射)またはシャム手術(対照)に供された動物の体重、平均動脈血圧(MABP)、pH、CO圧(pCO)およびO圧(pO)。値は、平均±SEMであり、各群n=16~18のラットである。 大脳動脈における5-CTおよびET-1の収縮効果。メスラットにおける実験的誘導SAH(250または300μLいずれかの自己血の注射)またはシャム手術(対照)後2日の5-CT(5HT1B/Dアゴニスト)およびET-1(ETA/Bアゴニスト)に対する脳底動脈(BA)および中大脳動脈(MCA)の収縮性応答についての薬理学的パラメータ。収縮性応答を、60mM K誘導収縮(K応答)のパーセンテージとして表した最大収縮性応答(Emax)値、および半最大収縮を生じるモル濃度の負の対数の値(pEC50)により特徴づけた。二相濃度-収縮曲線のため、2つの相のそれぞれについてのEmaxおよびpEC50値が提供される。値は、平均±SEMであり、n=ラットの数である。 外科手術前、外科手術中および外科手術後の頭蓋内圧および相対的脳血流。メスラットにおける実験的誘導SAH(300μLの自己血注射)またはシャム手術(対照)の外科手術中の動物の頭蓋内圧(ICP)および相対的脳血流(rCBF)の変化。値は、平均±SEMであり、各群n=16~18のラットである。 一過性中大脳動脈閉塞後の中大脳動脈の血管収縮性応答に対する卵巣摘出術の効果。(A)サラフォトキシン(S6c)、選択的エンドセリンB受容体アゴニストにより誘導された収縮。a:避妊処置されていない非閉塞と比較したP<0.01。b:卵巣摘出済み(OVX)非閉塞と比較したP<0.01。(B)5-カルボキサミドトリプタミン(5-CT)、非選択的5-ヒドロキシトリプタミン受容体アゴニストにより誘導された収縮。A:閉塞と比較した避妊処置されていない非閉塞P<0.01。B:閉塞と比較したOVX非閉塞P<0.01。(C)アンギオテンシンII受容体1型媒介応答をもたらすアンギオテンシンII受容体2型ブロッカーの存在下でアンギオテンシンII(Ang II)により誘導された収縮。収縮は、最大カリウム-媒介収縮のパーセンテージ(平均±SEM)として表される。実験を、一酸化窒素シンターゼおよびプロスタグランジンの生産をそれぞれ遮断するために、N-ニトロ-L-アルギニンメチルエステル(100μM)およびインドメタシン(10μM)の存在下で実行した。*P<0.05。MCA:中大脳動脈 一過性中大脳動脈閉塞後の、中大脳動脈の血管収縮性応答に対する卵巣摘出済みのメスにおけるホルモン補充の効果。(A)サラフォトキシン(S6c)選択的エンドセリンB受容体アゴニストにより誘導された収縮。異なる群からの非閉塞動脈における応答の中で有意差がなかったので、データを組み合わせ、平均値をここに示す。(B)5-カルボキサミドトリプタミン(5-CT)、非選択的5-ヒドロキシトリプタミン受容体アゴニストにより誘導された収縮。(C)アンギオテンシンII受容体1型受容体-媒介応答をもたらすアンギオテンシンII受容体2型受容体ブロッカーの存在下でアンギオテンシンII(Ang II)により誘導された収縮。収縮は、最大カリウム-媒介収縮のパーセンテージ(平均±SEM)として表される。実験を、一酸化窒素シンターゼおよびプロスタグランジンの生産をそれぞれ遮断するために、N-ニトロ-L-アルギニンメチルエステル(100μM)およびインドメタシン(10μM)の存在下で実行した。*P<0.05、*** <0.001。OVX:卵巣摘出済み、E:17β-エストラジオール、P:プロゲステロン 卵巣摘出済みのメスからの培養された中大脳動脈のエンドセリンB受容体媒介収縮。24時間の臓器培養に供された中大脳動脈における、サラフォトキシン(S6c)、選択的エンドセリンETB受容体アゴニストにより誘導された収縮。処置されていないメス、卵巣摘出済み(OVX)または17β-ストラジオールで処置されたOVX(OVX+E)からの中大脳動脈間の比較。収縮は、最大カリウム-媒介収縮のパーセンテージ(平均±SEM)として表される。 表1。tMCAO後の避妊処置されていないメス、卵巣摘出済みのメスおよびオスからの、MCAにおける収縮性応答についてのEmax値の比較。一過性中大脳動脈閉塞(tMCAO)後の48時間で分離された閉塞および非閉塞中大脳動脈において、サラフォトキシン(S6c)、5-カルボキサミドトリプタミン(5-CT)およびアンギオテンシンII(Ang II)により誘導された最大収縮性応答(Emax)。収縮は、最大カリウム-媒介収縮のパーセンテージ(平均±SD)として表される。処置されていない:完全な卵巣を有するメス、OVX:卵巣摘出済みのメス。非閉塞と比較した*P<0.05。非閉塞と比較した**P<0.01。ns-閉塞および非閉塞の間の有意差なし。a、b-処置されていない閉塞よりも低い応答(P<0.05)。ns=非閉塞と比較して統計的有意差なし。 インビトロ実験において、新たに分離されたMCA(対照)は、ET受容体アゴニストであるS6cに対し収縮性応答を示さなかった。(A)OCの48時間後、S6cは、媒体とインキュベートしたMCAにおいて強力な収縮性応答を生じた。しかし、トラメチニブ(GSK1120212)との共インキュベーションは、S6c-誘導収縮を、OC後48時間で濃度依存的に有意に阻害した。(B)全群において、S6cにより誘導された最大収縮(Emax)。(C)0.1μMのトラメチニブ(GSK1120212)は、増加したET-1誘導性血管収縮に対する抑制効果を確証した。 インビボ実験において、SAH誘導性の増加したET-1媒介血管収縮に対するトラメチニブ(GSKとして描かれている)処置の効果について、2つの異なる処置アプローチを使用した。(A)1時間および24時間での1mMトラメチニブの腹腔内投与または(B)SAH後6時間および24時間での1mMトラメチニブの腹腔内投与。(C)フローサイトメトリー:SAH処置後の6時間後に観察された増強された収縮性応答を、フローサイトメトリーを使用するタンパク質分析で検証した。シャム(61.4%±10.2%;n=6)と比較してSAH(媒体)(74.2%±12.2%;n=7)後にSMC発現ET受容体の有意な増加があった。
用語および定義
本明細書において使用されるような用語「処置」および「処置すること」は、症状、疾患または障害に対抗する目的のための患者の管理およびケアを指す。この用語は、患者が悩まされている所与の症状に対する処置の全範囲を含むことを意図する。処置される患者は好ましくは、哺乳動物、特に、人間である。しかし、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヒツジおよびブタなどの動物の処置も、本文脈の範囲内である。処置される患者の年齢層は、様々であり得る。
本明細書において使用されるような用語「全虚血」は、脳のより多くの領域に影響する虚血を指し、通常、脳への血液供給が劇的に低下するか停止する際に生じる。これは典型的に、心停止により引き起こされる。
本明細書において使用されるような用語「局所的虚血」は、脳の特定の領域に限定された虚血を指す。それは通常、凝血塊が脳内の動脈を塞いだ際に生じる。局所的虚血は、血栓または塞栓の結果であり得る。
頭蓋内損傷としても既知である、用語「外傷性脳損傷」(TBI)は、外力により引き起こされる脳への損傷である。TBIは、重症度、機序(閉鎖性または穿通性頭部損傷)または他の特徴(例えば、特定の位置または広範囲にわたる領域に生じること)に基づいて分類できる。TBIは、身体的、認知的、社会的、感情的および行動的症状をもたらす可能性があり、結果は、完全な回復~永続的な障害または死に及ぶ可能性がある。
MEK阻害剤
一実施形態において、対象における脳卒中の予防または処置における使用のための、式(I)
Figure 2022542514000006
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
(式中;
は、メチルなどのC1~C6アルキルであり、
は、シクロプロピルなどのC1~C6アルキルであり、
Arは、アリールおよびヘテロアリールからなる群より選択される)
が提供される。
本開示の一実施形態において、式(I)のMEK阻害剤が提供され、式中、Rは、C1~C3アルキルである。好ましい実施形態において、Rは、直鎖C1~C3アルキルである。さらに好ましい実施形態において、Rは、メチルまたはエチルである。最も好ましい実施形態において、Rは、メチルである。
本開示の一実施形態において、式(I)のMEK阻害剤が提供され、式中、Rは、C2~C4アルキルである。さらなる実施形態において、Rは、C3またはC4シクロアルキルである。好ましい実施形態において、Rは、シクロプロピルである。
本開示の一実施形態において、式(I)のMEK阻害剤が提供され、式中、Arは、フェニルまたは置換フェニルである。さらなる実施形態において、Arは、置換フェニルである。好ましい実施形態において、Arは、2-フルオロ-4-ヨードフェニルである。
本開示の一実施形態において、式(I)のMEK阻害剤が提供され、式中、Rは、C1~C3アルキルであり、Rは、C2~C4アルキルであり、Arは、置換フェニルである。
本開示の好ましい実施形態において、式(I)のMEK阻害剤が提供され、式中、Rは、メチルまたはエチルであり、Rは、C3またはC4シクロアルキルであり、Arは、置換フェニルである。
一実施形態において、MEK阻害剤は、本明細書において定義されるような使用のために提供され、ここで、MEK阻害剤は、式(II)、
Figure 2022542514000007
またはその医薬適合性のある塩である。
一実施形態において、式(I)のMEK阻害剤の使用は;
a.エンドセリン-1誘導性収縮を低減すること;
b.増加した収縮性エンドセリンB受容体機能を低下させること;および/または
c.誘導性くも膜下出血の後で、回転ポールを横断する対象の能力により評価できる、神経学的スコアを改善すること
のために提供される。
一実施形態において、対象における脳卒中を処置するか、それを発症する危険性を低減する方法が提供され、方法は、それを必要とする対象に、式(I)
Figure 2022542514000008
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
(式中;
は、メチルなどのC1~C6アルキルであり、
は、シクロプロピルなどのC1~C6アルキルであり、
Arは、アリール、フェニル、およびヘテロアリールからなる群より選択される)
を投与し、それによって脳卒中を処置するか、それを発症の危険性を低減するステップを含む。
置換基
「アルキル」は、炭素および水素原子からなり、不飽和を含まない、直鎖、分岐、または環状の炭化水素鎖基を指し、直鎖または分岐であり、置換または非置換であり得る。いくらかの好ましい実施形態において、アルキル基は、1~12個の炭素原子、例えば、1個の炭素原子、2個の炭素原子、3個の炭素原子、4個の炭素原子などの12個以下の炭素原子からなり得る。代表的なアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソ-ブチル、sec-ブチルイソブチル、第3級ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、セプチル、オクチル、ノニルおよびデシルを含むが、これらに限定されない。アルキル部分は、単結合により分子の残りに結合されてよく、例えば、メチル(Me)、エチル(Et)、n-プロピル(Pr)、1-メチルエチル(イソ-プロピル)、n-ブチル、n-ペンチル、1,1-ジメチルエチル(t-ブチル)および3-メチルヘキシル等である。本明細書において特段の記述がない限り、アルキル基は、1つまたは複数の任意の置換可能な置換基により、任意で置換される。アルキル基は、原子価の要件を満たすために、必要に応じて、一価、二価、三価または四価であり得る。
用語「アルキレン」は、それ自体または別の置換基の一部として、-CHCHCHCH-により例示されるが、これに限定されない、アルキル部分から誘導される二価の基を意味する。
「シクロアルキル」は、具体的には環状部分を含むアルキル基を意味する。代表的なシクロアルキル基は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、またはシクロヘキシルを含むが、これらに限定されない。
「置換された」は、親部分からの水素原子の置換および別の化学基による置換を意味する。考慮される置換基は、C1~C6アルキルなどのアルキル基;C1~C6アルコキシなどのアルコキシ基;-F、-Cl、-Br、または-Iなどのハロゲン原子;-CN;-NO;-NO;-SOH;-SOH;-COH;ヒドロキシ;アミノ;チオール;アリール;ヘテロアリール;またはアシルであるが、これらに限定されない。
「アリール」は、非置換および置換アリール基の両方を意味する。
「ヘテロアリール」は、非置換および置換ヘテロアリール基の両方を意味する。
一般的な脳卒中
脳卒中は、少なくとも虚血性疾患および出血性疾患の2つの主要カテゴリに分類できる。虚血性脳卒中は、脳への血液供給の中断により引き起こされ、一方で、出血性脳卒中は、血管の破裂または異常な血管構造の結果である。脳卒中の約87%は、虚血性であり、残りは、出血性である。本開示によれば、脳卒中は、一過性虚血発作(TIA)も含んでよく、または、心停止もしくは他の手段、例えば、心臓の細動による全身血圧の劇的な低下の結果である可能性がある。
本開示の一実施形態において、脳卒中は、虚血性脳卒中、出血性脳卒中、および一過性虚血発作からなる群より選択される。
本開示の一実施形態において、脳卒中は、全虚血および局所虚血からなる群より選択される。
一実施形態において、MEK阻害剤は、対象が急性虚血性脳卒中または出血性脳卒中に罹患しているかが決定される前に、対象に投与される。
虚血性脳卒中
虚血性脳卒中において、脳の一部への血液供給が減少し、その領域における脳組織の機能不全をもたらす。これが発生する主要な理由は、4つある:
1.血栓症(局所的に形成される凝血塊による血管の閉塞)
2.塞栓症(体内の他の場所からの塞栓による閉塞)
3.全身灌流低下(例えば、ショック時の血液供給の一般的な低下)
4.脳静脈洞血栓症。
しかし、脳卒中は、血圧の突然の低下もしくは心停止、大脳動脈もしくは細動脈の破裂、またはそれらの組み合わせの結果でもあり得る。
本開示の一実施形態において、虚血性脳卒中は、頭蓋内損傷としても既知である外傷性脳損傷(TBI)の結果である。
本開示の一実施形態において、虚血性脳卒中は、塞栓症、血栓症、全身灌流低下、脳静脈洞血栓症、血圧の突然の低下もしくは心停止、大脳動脈もしくは細動脈の破裂、またはそれらの組み合わせの結果である。
出血性脳卒中
出血性脳卒中には少なくとも2つの主要なタイプがある:
・「脳内出血、これは基本的に脳自体の中で出血しており(脳内の動脈が破裂し、周囲の組織に血液が溢れる場合)、実質内出血(脳組織内の出血)または脳室内出血(脳室系内の出血)のいずれかに起因する。
・くも膜下出血(SAH)、これは基本的に、脳組織の外側であるが依然として頭蓋骨の内側、正確にはくも膜および軟膜(脳を囲む髄膜の3つの層の繊細な最内層)の間で生じる出血であり、通常は大脳動脈の破裂または動脈奇形に起因する。
出血性脳卒中の上記2つの主要なタイプはまた、頭蓋内出血の2つの異なる形状であり、それは頭蓋冠内のいずれかの場所での血液の蓄積である。
出血性脳卒中は、脳アミロイド血管症、脳動静脈奇形および頭蓋内動脈瘤などの、脳内の血管の変化を背景に生じる可能性があり、これは脳実質内またはくも膜下出血を引き起こす可能性がある。
神経学的傷害に加えて、出血性脳卒中は通常、特異的症状を引き起こす(例えば、くも膜下出血は古典的に、雷鳴頭痛として知られる重度の頭痛を引き起こす)か、以前の頭部損傷の証拠を明らかにする。
一実施形態において、本明細書において定義されるようなMEK阻害剤は、脳内出血、くも膜下出血、またはそれらの組み合わせの結果である出血性脳卒中である、脳卒中の予防または処置における使用のために提供される。
一実施形態において、脳内出血は、脳実質内、脳室内、またはそれらの組み合わせである。
一実施形態において、脳卒中は、くも膜下出血の結果である。
遅発性脳虚血(DCI)
遅発性脳虚血は、くも膜下出血後の数日間に生じる可能性があり、最初の出血を生き延びた約1/3の人についての病的状態の潜在的に処置可能な原因である。血管痙攣は従来、くも膜下出血後の数日間の脳虚血の発症に関連しているが、新たに発生している証拠は、遅発性脳虚血がはるかに複雑なくも膜下出血症候群後の一部であることを明らかにしている。遅発性脳虚血の発症は、微小血栓症、灌流ミスマッチおよび神経血管脱共役、伝播性脱分極、および炎症応答を伴う初期細動脈血管痙攣を含み、それらは、出血時に始まり、経時的に進行し、皮質の梗塞に至る。
一実施形態において、本明細書において定義されるようなMEK阻害剤は、遅発性脳虚血(DCI)の処置または予防において使用される。
一実施形態において、DCIは、炎症、浮腫、遅発性脳血管痙攣(CVS)、血液脳関門破綻、および/または、エンドセリン、アンギオテンシン、セロトニンおよびトロンボキサンまたはプロスタグランジンなどの収縮性受容体発現における増加を呈する。
外科手術および併用療法
一実施形態において、MEK阻害剤は、投与前に、投与と同時に、または投与に続いて、外科手術なしで対象に投与される。
一実施形態において、MEK阻害剤は、血栓切除の前に、血栓切除と同時に、または血栓切除に続いて、対象に投与される。
一実施形態において、MEK阻害剤は、血栓溶解の前に、血栓溶解と同時に、または血栓溶解に続いて、対象に投与される。
一実施形態において、本開示のMEK阻害剤は、コイリングおよびクリッピングからなる群より選択される外科手術手技の前に、外科手術手技と同時に、または外科手術手技に続いて、対象に投与される。
手技「コイリング」または「血管内コイリング」は、動脈瘤(動脈壁の弱くなった領域)からの血流を遮断するために実行される手技である。血管内コイリングは、低侵襲技術であり、それは脳動脈瘤を処置するために頭蓋骨の切開を必要としないことを意味する。むしろ、カテーテルが、脳の動脈瘤に到達するために使用される。血管内コイリング中に、カテーテルが、鼠径部を通って動脈瘤を含む動脈まで通される。プラチナコイルがその後、外される。コイルは、動脈瘤の凝固(塞栓)を誘導し、このようにして、血液が動脈瘤に入るのを防止する。
手技「クリッピング」または「顕微手術クリッピング」は、金属製のクリップを使用して動脈瘤への血液供給を遮断する技術である。その手技は、当業者に周知である。
一実施形態において、MEK阻害剤は、神経放射線学的手技の前に、神経放射線学的手技と同時に、または神経放射線学的手技に続いて、対象に投与される。
ほとんどの「神経放射線学的手技」または「インターベンショナル神経放射線学的手技」は、鼠径部に位置する大きな動脈である大腿動脈へのカテーテルの挿入で始まる。長く、可撓性のある中空のチューブであるカテーテルは、ガイドワイヤを超えて大動脈、体、その後、閉塞した脳動脈につながる首の血管に供給する主要な動脈に通される。動脈の画像(血管造影検査としても既知である)がその後、CT血管造影検査に使用されるものと同様のX線造影剤を使用して撮影される。これらの写真は、インターベンショナル神経放射線科医が閉塞部位を特定し、介入を計画することを可能にする。より小さいカテーテル(マイクロカテーテル)をその後、最初のカテーテルに通して配置し、閉塞性凝塊血を通過させる。
凝塊血の除去のための2つの主要なアプローチ:全凝塊血回収(または血栓摘出)および凝塊血吸引、がある。第1の技術において、凝塊血回収装置は、マイクロカテーテルに通して配置され、凝塊血を横切って開かれる。凝塊血を捕捉する装置はその後、除去される。第2の技術である凝塊血吸引は、凝塊血の切片化および吸引を含む。これは、向上した吸引力を与える、従来のマイクロカテーテルよりも大きいカテーテルを使用して実行される。血栓摘出および吸引技術は多くの場合、組み合わせて使用される。これらの機械的アプローチに加えて、多くのインターベンショナル神経放射線科医はまた、血栓を溶解するのを助けるために血栓への局所TPA注入を使用する。
本開示の一実施形態において、MEK阻害剤は、神経放射線学的手技の結果である再灌流傷害を低減または防止する。
虚血再灌流損傷(IRI)または再酸素化損傷と呼ばれることもある再灌流損傷は、虚血または酸素不足(無酸素または低酸素)の期間の後に血液供給が組織に戻る(再+灌流)ときに引き起こされる組織傷害である。虚血期間中の血液からの酸素および栄養素の欠如は、循環の回復が正常な機能の回復よりもむしろ(またはそれに伴う)酸化ストレスの誘導を通じて炎症および酸化的傷害をもたらす、状態を作成する。
一実施形態において、組成物は、式(II)

Figure 2022542514000009
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩、およびさらなる薬剤を別個にまたは一緒に含んで提供される。
一実施形態において、さらなる薬剤は、ニモジピンなどのカルシウムチャネル遮断薬、およびクラゾセンタンなどのエンドセリン受容体(ET)受容体遮断薬からなる群より選択される。
一実施形態において、さらなる薬剤は、カルシウムチャネル遮断薬群から選択される。
一実施形態において、さらなる薬剤は、カルシウムチャネル遮断薬のサブクラスのジヒドロピリジンから選択される。
一実施形態において、さらなる薬剤は、アムロジピン(ノルバスク)、アラニジピン(サプレスタ)、アゼルニジピン(カルブロック)、バルニジピン(ヒポカ)、ベニジピン(コニール)、シルニジピン(アテレック、シナロング、シスカード)、クレビジピン(クレビプレックス)、エホニジピン(ランデル)、フェロジピン(プレンディル)、イスラジピン(ダイナサーク、プレスカール)、ラシジピン(モテンズ、ラシピル)、レルカニジピン(ザニジップ)、マニジピン(カルスロット、マニジピン)、ニカルジピン(カルデン、カルデンSR)、ニフェジピン(プロカルディア、アダラート)、ニルバジピン(ニバジール)、ニモジピン(ニモトップ)、ニソルジピン(バイミカード、スラー、シスコール)、ニトレンジピン(カーディフ、ニトレピン、バイロテンシン)、プラニジピン(アカラス)などのジヒドロピリジンから選択される。
一実施形態において、キットオブパーツが、
本明細書において定義されるようなMEK阻害剤;および
本明細書において定義されるようなさらなる薬剤;
および任意で使用説明書
を含んで提供され、
MEK阻害剤およびさらなる薬剤は、同時または順次使用のために配合される。
組成物および投与
一実施形態において、本発明は、有効量のMEK阻害剤、さらなる薬剤を含む医薬組成物に関する。
本明細書において開示されるようなMEK阻害剤は、原料の化学化合物の形状で投与され得るが、有効成分を、任意で生理学的に許容される塩の形状で、1つまたは複数のアジュバント、賦形剤、担体、緩衝液、希釈剤、および/または他の慣例的な調剤補助剤と一緒に医薬組成物に導入することが好ましい。
一実施形態において、本開示は、本明細書において定義されるようなMEK阻害剤、またはその医薬適合性のある塩もしくはその誘導体を、そのための1つまたは複数の医薬適合性のある担体、および、任意で、当技術分野において既知であり使用される他の治療剤および/または予防成分と一緒に含む組成物を提供する。担体(複数可)は、製剤の他の成分と適合性があり、かつその受容者に対し有害でないという意味で「許容可能」でなければならない。さらなる実施形態において、本発明は、医薬組成物または本開示による使用のための1つ以上の化合物もしくはプロドラッグ、例えば、本開示による使用のための2つの異なる化合物もしくはプロドラッグを含む組成物を提供する。
本開示の組成物は、経口、直腸、気管支、経鼻、肺内、局所(口腔内および舌下を含む)、経皮、膣内もしくは非経口(皮膚、皮下、筋肉内、腹腔内、静脈内、動脈内、脳内、眼内注射もしくは点滴を含む)投与に適したもの、または、粉末および液体エアロゾル投与を含む、吸入または吹送による、または徐放性システムによる投与に適した形状のものであり得る。徐放性システムの適切な例は、本開示の化合物を含む固体疎水性ポリマーの半透性マトリックスを含み、そのマトリックスは、成形品の形状、例えば、フィルムまたはマイクロカプセルであり得る。別の適切な例は、ナノ粒子である。
一実施形態において、本明細書において定義されるような使用のためのMEK阻害剤は、経口、くも膜下腔内、腹腔内、眼内、または静脈内で投与される。
一実施形態において、本明細書において定義されるような使用のためのMEK阻害剤は、経鼻で投与される。
一実施形態において、MEK阻害剤は、静脈内で投与される。一実施形態において、MEK阻害剤は、脳卒中の発症後6時間まで、脳卒中の発症後、例えば、1時間まで、例えば、2時間まで、例えば、3時間まで、例えば、4時間まで、例えば、5時間までに対象に投与される。一実施形態において、処置は、MEK阻害剤の初回投与後、脳卒中の発症後最大3日間継続される。
一実施形態において、MEK阻害剤は、脳卒中の発症後最大3日間、毎日1回または複数回投与される。
一実施形態において、MEK阻害剤は、神経保護剤と組み合わせて対象に投与される。MEK阻害剤による対象の処置は、脳卒中の発症後1日、2日または3日で中止される可能性があるが、神経保護剤を用いる処置は、継続される。一実施形態において、神経保護処置は、1ヶ月または複数ヶ月継続される。
対象
本開示による対象は、脳卒中に罹患している、または罹患しかかっている任意の対象であり得る。好ましくは、対象は、患者などの、ヒト対象である。一実施形態において、対象は、過去の脳卒中の病歴がないヒト対象である。一実施形態において、ヒト対象は、以前に脳卒中に罹患したことがある。
条項
1.対象における脳卒中の予防または処置における使用のための、式(I)
Figure 2022542514000010
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
(式中;
は、メチルなどのC1~C6アルキルであり、
は、シクロプロピルなどのC1~C6アルキルであり、
Arは、アリールおよびヘテロアリールからなる群より選択される)。
2.Rが、C1~C3アルキルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
3.Rが、直鎖C1~C3アルキルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
4.Rが、メチルまたはエチルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
5.Rが、メチルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
6.Rが、C2~C4アルキルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
7.Rが、C3~C4シクロアルキルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
8.Rが、シクロプロピルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
9.Arが、フェニルまたは置換フェニルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
10.Arが、置換フェニルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
11.Arが、2-フルオロ-4-ヨードフェニルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
12.Rが、C1~C3アルキルであり、Rが、C2~C4アルキルであり、Arが、置換フェニルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
13.Rが、メチルまたはエチルであり、Rが、C3またはC4シクロアルキルであり、Arが、置換フェニルである、上記条項のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
14.MEK阻害剤が、式(II)、
Figure 2022542514000011
またはその医薬適合性のある塩である、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
15.脳卒中が、虚血性脳卒中、出血性脳卒中、および一過性虚血発作からなる群より選択される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
16.脳卒中が、全虚血および局所虚血からなる群より選択される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
17.虚血性脳卒中が、塞栓症、血栓症、全身灌流低下、脳静脈洞血栓症、血圧の突然の低下もしくは心停止、大脳動脈もしくは細動脈の破裂、またはそれらの組み合わせの結果である、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
18.出血性脳卒中が、脳内出血、くも膜下出血、またはそれらの組み合わせの結果である、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
19.脳内出血が、脳実質内、脳室内、またはそれらの組み合わせである、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
20.脳卒中が、くも膜下出血の結果である、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
21.脳卒中が、遅発性脳虚血(DCI)である、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
22.脳卒中が、外傷性脳損傷(TBI)の結果である、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
23.DCIが、炎症、浮腫、遅発性脳血管痙攣(CVS)、血液脳関門破綻、および/または、エンドセリン、アンギオテンシン、セロトニンおよびトロンボキサンまたはプロスタグランジンなどの収縮性受容体発現における増加を呈する、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
24.MEK阻害剤が、投与前に、投与と同時に、または投与に続いて、外科手術なしで対象に投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
25.MEK阻害剤が、血栓切除の前に、血栓切除と同時に、または血栓切除に続いて、対象に投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
26.MEK阻害剤が、血栓溶解の前に、血栓溶解と同時に、または血栓溶解に続いて、対象に投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
27.MEK阻害剤が、コイリングおよびクリッピングからなる群より選択される外科手術手技の前に、外科手術手技と同時に、または外科手術手技に続いて、対象に投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
28.MEK阻害剤が、神経放射線学的手技の前に、神経放射線学的手技と同時に、または神経放射線学的手技に続いて、対象に投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
29.MEK阻害剤が、神経放射線学的手技の結果である再灌流傷害を低減または防止する、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
30.MEK阻害剤が、対象が急性虚血性脳卒中または出血性脳卒中に罹患しているかが決定される前に対象に投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
31.MEK阻害剤が、経口、くも膜下腔内、腹腔内、眼内、または静脈内で投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
32.MEK阻害剤が、静脈内で投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
33.MEK阻害剤が、脳卒中の発症後6時間まで、脳卒中の発症後、例えば、1時間まで、例えば、2時間まで、例えば、3時間まで、例えば、4時間まで、例えば、5時間まで対象に投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
34.MEK阻害剤が、脳卒中の発症後最大3日間、毎日1回または複数回投与される、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
35.対象が、ヒト対象である、上記条項のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
36.a.エンドセリン-1誘導性収縮を低減すること;
b.エンドセリンB受容体機能を増加させること;および/または
c.誘導性くも膜下出血の後に、回転ポールを横断する対象の能力により評価できる、神経学的スコアを改善すること
のための、上記条項のいずれか一項において定義されるような式(I)のMEK阻害剤の使用。
37.対象における脳卒中を処置するか、それを発症する危険性を低減する方法であって、それを必要とする対象に式(I)
Figure 2022542514000012
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
(式中;
は、メチルなどのC1~C6アルキルであり、
は、シクロプロピルなどのC1~C6アルキルであり、
Arは、アリール、フェニル、およびヘテロアリールからなる群より選択される)
を投与し、それによって脳卒中を処置するか、それを発症する危険性を低減するステップを含む、方法。
38.式(II)
Figure 2022542514000013
のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩、およびさらなる薬剤を別個にまたは一緒に含む、組成物。
39.さらなる薬剤が、ニモジピンなどのカルシウムチャネル遮断薬、およびクラゾセンタンなどのエンドセリン受容体(ET)受容体遮断薬からなる群より選択される、上記条項のいずれか一項に記載の組成物。
40.上記条項のいずれか一項において定義されるようなMEK阻害剤;および
上記条項のいずれか一項において定義されるようなさらなる薬剤;
および任意で使用説明書
を含み、MEK阻害剤およびさらなる薬剤は、同時または順次使用のために配合される、
キットオブパーツ。
実施例
実施例1:臓器培養およびMEK1/2阻害剤の選択に対する濃度-応答曲線
材料および方法
飼育、収容および倫理
タコニック(デンマーク)から得た110匹のスプラーグ-ドーリーラット(NTac:SD)を、12/12時間の明暗周期(照明の開始は午前7時)で維持し、一定温度(22±2℃)および湿度(55±10%)で収容し、食物および水は自由に摂取させた。ラットは一般に、ユーロスタンダードケージ(123-蓋を備えたタイプVI)に2~6匹一緒に収容され、外科手術手技後、1匹ずつ収容(123-蓋を備えたタイプIII)された。52匹のオススプラーグ-ドーリーラット(298~370g)が外科手術手技に使用され、デンマークの動物実験検査官(ライセンス番号2016-15-0201-00940)により承認された。動物の研究は、グロストルプリサーチパーク、リグショスピタレット-グロストルプ、デンマークで実行された。
大脳動脈の採取および臓器培養(エクスビボモデル)
ラットを、O/CO(30/70%)で鎮静させ、断頭により屠殺した。脳をゆっくりと取り出し、以下の組成:119mM NaCl、4.6mM KCl、1.5mM CaCl、1.2mM MgCl、1.2mM NaHPO,15mM NaHCOおよび5.5 mMグルコース;pH7.4の冷酸素化緩衝溶液中で冷却した。脳低動脈(BA)を、生理学的緩衝溶液中の脳から注意深く切断し、続いて、OC(ナイーブ動物)またはワイヤミオグラフへの直接固定(外科手術手技を受けたラットからの動脈)のいずれかを行った。切片を、阻害剤または媒体(DMSO)と共に、ストレプトマイシンおよびペニシリンを加えたDMEM中で、加湿5%O/COで37℃にて48時間インキュベートした。培養培地を、24時間後に交換した。
ミオグラフ-エクスビボ薬理学(OCおよびインビボ)
収縮性測定のため、インキュベートしたBA(エクスビボ)および外科手術手技後のBA(インビボ)の両方を、切片に切断し、ミオグラフ浴中で一対の金属製ワイヤ(40μm)上に固定した。OCからの動脈を、培地中で48時間後に同じ方法で固定した。1つのワイヤを、ワイヤ間の距離の微調整を可能にし、血管緊張を制御する、マイクロメータねじに取り付けた。第2のワイヤを、アナログ-デジタルコンバータ(AD Instruments、オクスフォード、UK)と一緒に対にされた力変位変換器に接続した。
切片を、95%O/5%COで通気される、pH7.4、温度設定37℃の生理学的緩衝液中で平衡化し、ワイヤを、2Nm-1での等尺性予張力のために分離した。動脈切片を、緩衝液を60mM K緩衝溶液で交換することにより、60mM Kに2回または3回曝露した。等浸透圧を維持するために、比例する量のNaを、緩衝液から除去した。絶対カットオフを、外科手術手技を受けたラットからの動脈切片を含めるため、2.0mN K maxで設定した。内皮機能を、5-HT(3・10-7M)、続いてカルバコール(10-5M)の添加で、評価した。OCからの動脈について、プロトコルは以下の通りであった:最初に、サラフォトキシン6C(S6c、10-14~10-7M)に対する累積濃度-応答曲線、続いて、エンドセリン-1(ET-1、10-14~10-7M)に対する濃度-応答曲線。ピークET-1(10-7M)で、緩衝液を、10-7M ET-1およびニモジピン(電位依存性Ca2+チャネル流入阻害薬のL型、10-7M)を含む無Ca2+緩衝液に変更した。Ca2+(0.0125~3mM)に対する濃度-応答曲線をその後、実行した。血管拡張を調査した際、動脈を、U46619(1・10-7~3・10-7M)またはK(41mM)で事前収縮させ、累積濃度-応答曲線を、カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP、10-12~10-7M)、カルバコール(10-10~10-5M)またはSNP(10-11~10-4M)を添加することにより実行した。
手術された動物それぞれからの2つの動脈切片を、ET-1(10-14~10-7M)に対する累積濃度-応答曲線またはニモジピン(10-7M)の存在下でのET-1事前収縮(10-7M)Ca2+濃度-応答曲線(0.0125~3mM)のいずれかのために選択した。カットオフを超える1つのみの曲線があった場合、ET-1に対する濃度-応答曲線を優先した。最も高いK応答を有する切片を一般に、ET-1に対する濃度-応答曲線に割り当てた。Ca2+に対する濃度-応答曲線を、125mMの原液から無Ca2+緩衝溶液へと、CaClの体積を増加させて添加することにより、実行した。無Ca2+緩衝溶液は、上記のような類似の組成を有したが、1.5mM CaClを、0.03mM EDTAと交換した。
統計およびデータ収集
各切片の収縮性応答を、動脈の長さにしたがって調節し、mN/mm(Nm-1)として表す。60mM Kに対する応答に有意差がなかった場合、収縮性データを、ベースラインからの各血管60mM K maxプラトー応答のパーセンテージとして示す。ET-1感受性を比較するため、動脈を、各血管ET-1maxのパーセンテージで正規化した。動脈が、最後の濃度が添加された前に最大収縮に到達した場合、曲線を、最大収縮へと収縮した。相対log IC50/log EC50は、下側プラトーおよび上側プラトーの推定値間の応答の中間に相当する濃度である。Emaxは、濃度応答曲線における最大収縮であり、ET-1maxは、ET-1に対する最大収縮である。特に明記しない限り、すべての定量的データを、平均±平均の標準誤差(SEM)として表す。
および内皮依存性応答を、一元配置分散分析、その後のHolm-Sidakの多重比較検定(全群を相互に比較)により統計的に比較した。濃度-応答曲線を、Holm-Sidakの多重比較検定を用いる二元配置反復測定分散分析により統計的に比較し、真球度のためのゲイザー-グリーンハウス補正を、正規化されたET-1maxデータについて使用した。競合曲線適合を、二相vs.非線形回帰曲線適合、log(アゴニスト)-可変勾配を比較することにより実行した。すべてのET-1曲線について、二相性回帰モデルが、最良の曲線適合として認められた。神経学的評価スコアの有意性を、両側フィッシャーの正確確率検定を用いて評価した。統計分析を、Graphpad8.02ソフトウエアを使用して行い、有意性p値を、*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001として定義した。
試薬
S6cは、PolyPeptide Group(スウェーデン)から、ET-1は、Bachem(ドイツ)から、CGRPは、Tocris(UK)からであった。U0126を除くすべてのMEK1/2阻害剤を、Selleckchemから得て、DMSOに溶解した。U0126モノエタノレート(U120)、DMSO(シグマD2650)およびすべての他の化学物質を、シグマ・アルドリッチから得た。
結果
臓器培養(OC)を、588匹のラット(スプラーグ・ドーリーオスラット、約320g)から分離されたラット脳底動脈(BA)に対し実行し、各BAを、4つの切片に分割した。MEK1/2阻害剤のパネルを、最初に、現在まで使用されるU0126の有効性の確立された閾値(10μM)をわずかに下回る、1μMの濃度で試験した。図1Aは、60mM Kにより誘導された収縮に対し、高度に特異的なETアゴニスト、S6cにより誘導された収縮を示す。阻害剤を、4群に分割し、続いて初期スクリーニングを行った。群は、以下の通りであった:I)1μM媒体(DMSO)およびU0126で効果なし。II)いくらかの効果:ビニメチニブ、セルメチニブおよびRO5126766。III)境界上の効果:ラファメチニブ。IV)非常に効果的:コビメチニブ、TAK-733、トラメチニブおよびPD0325901。後者の群を、2つの下位群が1μMで相互に識別できなかったので、無細胞IC50(図9)に基づき2群にさらに分割した。
DMSO(媒体)またはMEK1/2阻害剤とインキュベートした動脈切片間で脱分極誘導収縮において有意差はなかった(図1B)。動脈の内皮機能も、調査した。これは、3・10-7Mの5-HTで事前収縮させた動脈に、10-5Mカルバコールを適用することにより試験した。DMSOまたはU0126を用いるOCは両方とも、カルバコールに対する低下した内皮応答と関連した(図1C)。興味深いことに、いくらかの群間で有意差があり、それはS6cの阻害について観察されたのと同じ傾向にしたがうようである(図1A)。MEK1/2阻害剤の3つ、TAK-733(P=0.0065)、トラメチニブ(P=0.0026)およびPD0325901(P=0.0474)は、DMSO媒体と比較して有意に良好な内皮機能を有した。
選択された阻害剤を、特徴づけた。IC50値を、S6c-誘導収縮の阻害なし~ほぼ最大阻害の範囲の全対数濃度を使用して、6つの選択された候補(S6cに対するEmaxに基づく)について決定した(図2A)。ビニメチニブ(pIC505.17±0.46)およびRO5126766(pIC505.68±0.26)は、図1におけるデータと相関する、最も効力の弱い阻害剤であった。阻害剤に対する濃度-応答曲線を分析する場合、TAK-733(pIC506.89±0.31)およびコビメチニブ(pIC507.25±0.51)は、トラメチニブ(pIC507.68±0.32)およびPD0325901(pIC507.71±0.29)よりも効力が小さいことが明らかであり(図2A)、これは、図1において観察されなかった。
さらに、動脈の脱分極(60mM K)誘導収縮性に対し何らかの影響があるかを調査した(図2B)。群間で有意差はなく、明らかな濃度依存効果は、観察されなかった。最初の画面(図1C)は、内皮機能に対するMEK1/2阻害剤の興味深い効果を示した。図2Cは、カルバコールに応答した内皮機能に対するMEK1/2阻害剤の濃度依存効果を示し、S6cのEmaxについての濃度-応答曲線において観察された阻害剤について同様の傾向を有する(図2A)。
結論
48時間OCにおいて10μM U0126で処置された脳底動脈が、ET特異的S6c誘導収縮性に対し阻害効果を示すことは、既知である。本開示において、1μM U0126は、有意な効果を示さなかったが、トラメチニブおよびPD0325901は1μMで、48時間の臓器培養後に収縮性応答をほぼ完全に阻害した(図1A)。OC実験からのデータは、特異的ETアゴニストS6cを用いて評価した、MEK1/2阻害剤とET受容体の機能的アップレギュレーションの間の強力な関連を示す。無細胞IC50値(図13)もまた、ET受容体アップレギュレーションの阻害についてのIC50値と良く相関する(図2A)。これは、MEK1/2阻害剤と脳底動脈における機能的受容体変化の間の関連を裏付ける。
したがって、エクスビボでのET受容体の機能的アップレギュレーションは、MEK1/2を含むシグナル伝達経路を阻害することにより、完全に防止できる。
実施例2:脳底動脈の48時間の臓器培養後の血管運動を調節する経路に対する強力なMEK1/2阻害剤の効果
材料および方法
方法を、上記実施例において概説したように実行した。
結果
最も強力なMEK1/2阻害剤とともにインキュベートした動脈が、保全された内皮機能を示唆したので、この改善の可能な原因をさらに調査した。1μMのトラメチニブまたはPD0325901を用いるOC後の動脈を、トロンボキサンA2アゴニスト、U46619(1・10-7~3・10-7M)またはK(41mM)を用いて事前収縮させた。群間の事前収縮のレベルにおいて有意差はなかった。この新規の実験セットにおいて、カルバコールに応答して改善された血管拡張が、確認された(10-10~10-5M、図3A)。カルバコールのこの効果は、改善された内皮のNO放出または血管平滑筋細胞(VSMC)におけるNO感受性の変化のいずれかにより引き起こされる可能性がある。図3Bに示すように、NO供与体ニトロプルシドナトリウム(SNP、10-11~10-4M)の添加後のEmaxにおいて有意差があった。これは、MEK1/2阻害剤とのインキュベーション後の増加した見かけの内皮機能の原因として、VSMCにおけるcGMPおよびNO感受性シグナル伝達の変化を示唆する。cGMPおよびcAMPの両方が、大脳動脈における血管運動を調節することにおいて重要であるので、cAMPの生成に関連するシグナル伝達経路も調査した。CGRPに対する応答における差(10-12~10-7M、図3C)は、観察されなかった。
脳動脈が、脳虚血およびSAHの後にVDCC(電位依存性カルシウムチャネル)非依存的収縮を示すことは既知であり、これは、未使用の動脈では提示されない。増強された収縮につながる細胞経路における変化をさらに特徴づけるため、Ca2+に対する濃度-応答曲線を、10-7Mニモジピン(L型VDCC阻害剤)を含む無Ca2+緩衝液中でET-1を用いて事前収縮させたBAにCa2+を添加することにより、実行した。図3Dは、BAのVDCC非依存的収縮を示し、ここでトラメチニブのみ(P=0.019)が、この増加したVDCC非依存的収縮を有意に防止した。
結論
非SAH大脳動脈または未使用の動脈において、VDCCが優勢であり、これはニモジピン(SAHにおける標準処置)により遮断される可能性がある。本開示において、SAHおよび48時間OCで、カルシウムチャネルにおける変化があることが認められる。これらの手順は、非依存型のVDCCにおける増加された発現をもたらす、すなわち、ニモジピンを用いる標準処置により遮断できない。トラメチニブは、この増加されたVDCC非依存的収縮を有意に防止することが認められ、これは(i)カルシウムチャネル発現を正常化し、かつ(ii)おそらく、対象をニモジピンでの治療に適したものにする。
実施例3:ラットにおけるトラメチニブとPD0325901の比較
材料および方法
ラットくも膜下出血モデル(インビボモデル)
ラットを、麻酔し、SAHをシミュレートする自己血の大槽注入のために準備した。シャム手術されたラットは、300μLの大槽内血液注射を省略して同じ手順を行った。手順の最後で、PinPort(PNP3F22、Instech、US)を、ICPカテーテルの端に配置して、PinPort注射器(PNP-3M、Instech、US)によるくも膜下腔内(i.t.)注射可能な処置のためのアクセスを提供した。外科手術後24時間で、ラットは、鎮痛のためにカルプロフェン(ノロディル、5mg/kg)(Scanvet、デンマーク)のs.c.注射を受けた。
インビボ治療計画
本開示において使用されるトラメチニブおよびPD0325901の濃度および投与量は、この本開示からのエクスビボデータに基づく。すべての処置は、研究を通じて盲検化され、すべての治療計画は、図9で見出される。
くも膜下腔内処置
くも膜下腔内(i.t.)処置量を、約90μLの脳脊髄液(CSF)量と推定し(21)、全投与量を、外科手術手技中に、大槽に配置されたICPカテーテルでPinPortを通じて3回の処置(4時間、10時間および24時間)として投与した。1回目および3回目の注射を、ラットの固定下で与えた。外科手術後10時間の処置は1人の研究者により投与されたので、ラットに、ラットの突然の動きを防止するため、フェイスマスクを使用して大気/O(70%/30%)中でイソフルラン3.5~4%(1.75~2%で維持)を用いて、短時間麻酔をかけた。動物に、外科手術直後ならびに10時間および24時間の処置と組み合わせて、脱水を回避するために2.5mlの等張食塩水をs.c.で与えた。すべてのインビボ処置を、エリオッツB(人工CSF):NaCl 125mM、NaHCO 23mM、デキストロース4mM、MgSO 1mM、KCl 4mM、CaCl 1mMおよびNaHPO 1mM中の0.5%クレモフォールEL(Kolliphor EL)に溶解した。
外科手術パラメータ-i.t.群
全41匹のラットにおいて、平均動脈血圧(MABP)、pH、pCO、pO、ICP(138.4±6.9mmHg)および温度は、外科手術中、許容可能な生理学的限界内であった。SAH+媒体群においてSAH後24時間に、外科手術後の死亡の一例があった。
結果
SAHのラットモデルに対するOC研究で同定された2つの最も強力なMEK1/2阻害剤を、さらに調査した。トラメチニブおよびPD0325901は、最も高い効力を有し、それらがおそらく、現在の選択薬であるU0126よりもより少量で適用され得ることを意味する。ラットのCSF量(90μLであると推定)への1μM、15μLのi.t.注射に続いて、希釈後の約10-7MのCSF濃度を、予測した。これは、エクスビボOC研究で推定される75%阻害剤効果に相当する(図2A)。
結論
トラメチニブは、高い効力を有すると見出され、それが現在の選択薬U0126よりもより低い投与量で適用できることを示唆した。第1選択薬U0126は、インビボくも膜下腔内で同様の好都合な効果を有すると見出されたが、その貧溶解性のために、この薬剤を全身投与に変えることは不可能であった。トラメチニブは、優れた溶解性および効力を有すると見出され、このことは、それがより少量で使用でき、依然として好都合な抗SAHパラメータを示しながら全身的使用を可能にすることを示す。
実施例4:60mM Kへの収縮性応答に対するおよび内皮機能に対するi.t.トラメチニブおよびPD0325901処置の効果
材料および方法
方法を、上記実施例において概説したように実行した。
結果
60mM Kへの全BA(カットオフ未満の血管を含む)の収縮性応答(Nm-1)は、シャム+i.t.媒体群(3.30±0.45Nm-1)およびSAH+i.t.媒体群(3.45±0.22Nm-1)の両方と比較して、SAH+i.t.トラメチニブ群(5.00±0.29Nm-1)において有意に高い収縮性応答を示した(図4A)。個々の切片の長さ(0.9~1.2mmの範囲;1.0±0.1mm)は、群間で有意差がなかった。SAH群は、他の群と比較してわずかに平均より低い内皮機能を有したが、有意差はなかった(SAH vs.i.t.トラメチニブ、P=0.1382)(図4B)。
結論
U0126よりも高い効力を有するMEK1/2阻害剤の使用は、見かけの内皮機能の濃度依存的保全を可能にする(図2C)。類似のパターンが、内皮機能および収縮性ET受容体の機能的アップレギュレーションの両方について観察された(図2A)。そのため、MEK1/2経路は、動脈を通る血流の減少に応答する内皮およびVSMCシグナル伝達の破壊に関与しているように見える。これは、CGRPにより例示されるニューロンの血管拡張シグナル伝達とは対照的であり、変化は観察されなかった(図3C)。比較的高い変動性のために、有意な変化は、インビボでトラメチニブでもPD0325901でも処置されなかった動物の内皮機能において観察されなかった。しかし、両方の群は、SAH群およびSAH+i.t.媒体群よりもより高い平均値を有した(図4B)。
ET受容体収縮性および見かけの内皮機能に対するトラメチニブまたはPD0325901の効果とは対照的に、OC後のK応答に対する阻害剤の濃度依存的効果は、観察されなかった(図2B)。しかし、i.t.トラメチニブ(i.t.PD0325901ではない)で処置されたラットは、実験的SAHの後、i.t.媒体での処置と比較してより高いK応答を示した(図4A)。i.t.トラメチニブまたはi.t.PD0325901とインキュベートした血管は、OCモデルにおいて試験された化合物の上限でK応答を有した(図1B)。
実施例5:ET-1への収縮性応答に対するi.t.トラメチニブおよびPD0325901処置の効果
材料および方法
方法を、上記実施例において概説したように実行した。
結果
応答が異なっていたので、非正規化データを、最初に使用した。全治療計画からのBA(図9)を、ET-1(10-14~10-7M)に対する累積濃度-応答曲線により比較した。曲線間の有意差は、観察されなかった(図5A)。動脈のET-1感受性を、それら自身のET-1maxに対して曲線を正規化することにより調査した。ET-1max正規化データについて、低ET-1濃度(10-12.5~10-11.0M)での収縮は、SAH+媒体群と比較して、SAH+i.t.トラメチニブ群において有意に低下した(図5B)。競合曲線適合を、二相vs.4パラメータ可変勾配回帰を比較することにより実行した。全群について、二相性回帰モデルは、最良の曲線適合として許容された(図10)。SAH群についてのlogEC50(1)95%信頼区間(CI)(-12.74~-12.17)は、シャム+i.t.媒体群(-11.91~-10.07)およびSAH+i.t.トラメチニブ群(-11.04~-9.936)と比較して有意に高い感受性を有した。logEC50(2)で、SAH+i.t.トラメチニブ群(-8.964~-8.862)は、SAH+i.t.媒体群(-9.228~-9.050)よりも有意に低い感受性であった。logEC50(1)値およびlogEC50(2)値は、絶対曲線(Nm-1)およびET-1max正規化曲線の両方について類似であった(図5Aおよび図5B)。logEC50(1)値、logEC50(2)値および95%CI値はすべて、図10に見出される。
結論
SAHは、疾患の特徴である、ET-1に対する増加された感受性をもたらす。SAH+i.t.トラメチニブは、ET-1に対しSAH+i.t.媒体群よりも感受性が有意に低いと見出された。したがって、トラメチニブは、SAH後のエンドセリン受容体の有害なアップレギュレーションを効果的に停止できた。
実施例6:VDCC非依存的カルシウムイオン収縮に対するi.t.トラメチニブおよびPD0325901処置の効果
材料および方法
方法を、上記実施例において概説したように実行した。
結果
インビボ処置が、VDCC非依存的収縮性に影響するかを調査するため、ET-1(10-7M)予備収縮BAでおよび10-7Mのニモジピンの存在下でのCa2+(0.0125~3mM)に対する累積濃度-応答曲線を、実行した。SAH群(2.8±0.5Nm-1)は、シャム+i.t.媒体群(0.6±1.2Nm-1)、SAH+i.t.媒体群(1.2±0.2Nm-1)およびSAH+i.t.PD0325901群(1.0±0.3Nm-1)と比較して、有意に高いニモジピン非感受性ET-1max収縮を有したが、SAH+i.t.トラメチニブ群(1.8±0.5Nm-1)および対照群の間で有意差はなかった(図6)。
結論
SAHは、高い度合いのニモジピン非感受性カルシウムチャネル応答をもたらした。トラメチニブ処置は、対照と同様のレベルにVDCC非依存的収縮を正常化した。
実施例7:i.t.トラメチニブおよびPD0325901処置の効果の神経学的評価
材料および方法
神経学的評価-回転ポール試験
総感覚運動機能を、SAHの誘導前日のベースライン評価を含む、回転ポール試験を使用して評価した。簡単に言うと、10rpmの回転ポール(径45mm、長さ150cm)を横断する動きを、末端でラット自身の床敷材(「家のような臭い」)を含むケージを用いて評価した。ラットの能力を、以下の定義にしたがって採点した:低、動物は落下せずにポールを横断できない;高、動物は落下することなくポール全体を横断できる。すべての動物を、外科手術前にポールを横断するように訓練した。SAH前ならびに外科手術後1日目および2日目に、各動物を、左回転および右回転についてそれぞれ2回、すなわち動物1匹あたり4カウントで、採点した。動物を、動物の実験群を知らされていない職員により評価した。データを、%高スコアカウント/合計スコアカウントとしてパーセンテージで示す。
結果
本明細書において実行された回転ポール試験は、事前にラットの訓練が必要なため、純粋な運動機能試験ではない。学習の側面に加えて、ポールが回転しているということもまた、成功の要因であるモチベーションにつながる。そのため、記憶、動機付けおよび注意力を、成功スコアに含める。ラットを、3つの時点:SAH前、SAH後24時間および48時間で採点した(データを、%高スコアカウント/合計スコアカウントとして示す)。
すべてのラットは、外科手術前の回転ポール試験において100%を得た(図7A)。神経学的スコア不足は、シャム+i.t.媒体群を除いて、SAH後24時間とSAH前を比較したすべての群について確認された(図7A~C、図12)。実験的SAHの後のラットは、SAH前と比較した場合、48時間後に有意に劣化された神経学的スコアを示した(前のスコア100%に対し48時間のスコア75%、P=0.0022)。48時間のエンドポイントで、SAH+i.t.トラメチニブ(48時間のスコア96%)、シャム+i.t.媒体(48時間のスコア100%)およびSAH+i.t.媒体(48時間のスコア94%)の群におけるラットは、SAH群(48時間のスコア75%)におけるラットよりも有意に高い神経学的スコアを有した(図7C)。すべてのスコアパーセンテージについては図12を参照されたい。
結論
改善された神経学的評価スコア(回転ポール試験)は、トラメチニブについて観察されたが、薬物動態学的に不安定なPD0325901では観察されず、これは、SAHに続くVSMCで観察された表現型調節におけるMEK1/2経路の関与を裏付ける。
実施例8:60mM K、ET-1への収縮性応答に対するi.p.トラメチニブ処置の効果および神経学的評価
材料および方法
腹腔内処置
腹腔内処置(i.p.)のために、化合物を、媒体としても機能するNaCl中の10%クレモフォールEL(Kolliphor EL)および10%PEG400に溶解した。全投与量を、2回の処置(6時間および24時間)として投与した。動物に、外科手術直後および処置と組み合わせて、脱水を回避するために2.5mlの等張食塩水をs.c.で与えた。
外科手術パラメータ-i.p.群
全11匹のラットにおいて、平均動脈血圧(MABP)、pH、pCO、pO、ICP(124.2±6.3mmHg)および温度は、外科手術中、許容可能な生理学的限界内であった。
結果
i.t.概念実証研究からさらに進んで、トラメチニブを、i.p.注射処置プロトコルを使用して試験した。動物を、SAHに曝露し、SAH後6時間および24時間で、トラメチニブまたは媒体のi.p.注射で処置した。誘導実験的SAHの後48時間で、動脈を、ワイヤミオグラフのために分離した。個々の切片の長さ(0.9~1.2mmの範囲;1.13±0.02mm)は、SAH+i.p.媒体またはSAH+i.p.トラメチニブの間で有意に異ならなかった。60mM Kに対する全BAの収縮性応答(Nm-1)は、SAH+i.p.トラメチニブ群(3.03±0.19Nm-1)をSAH+i.p.媒体群(3.23±0.27Nm-1)と比較した場合、差異を全く示さなかった(図8A)。これは、SAH+i.t.処置とは対照的である(図4A)。
SAH+i.p.トラメチニブ群およびSAH+i.p.媒体群を、ET-1(10-14~10-7M)に対する累積濃度-応答曲線により比較した。SAH+i.p.媒体群と比較して、SAH+i.p.トラメチニブ群について収縮性における有意な低下(10-9.5Mで)があった。競合曲線適合を、二相vs.4パラメータ可変勾配回帰を比較することにより実行した。両群について、二相性回帰モデルは、最良の曲線適合として受け入れられ、logEC50(1)値、logEC50(2)値および95%CI値は、図10に見出される。同じ動物を、回転ポール試験により神経学的損失について評価した(図8C/D)。ラットを、2つの時点:SAH後24時間および48時間で採点した(データを、%高スコアカウント/合計スコアカウントとして示す)。48時間のエンドポイントで、SAH+i.p.トラメチニブにおけるラット(48時間のスコア100%)は、SAH+i.p.媒体(48時間のスコア71%)よりも有意により良く得点した(p=0.0143)。すべてのスコアパーセンテージについては図12を参照されたい。
結論
SAH+i.p.トラメチニブラットについて収縮性における有意な低下が、SAH+i.p.媒体群と比較して見出された。SAH+i.p.トラメチニブでのラットは、回転ポール試験で、SAH+i.p.よりも有意により良く得点した。
実施例9:メスラットにおけるくも膜下出血の亜急性期の効果
材料および方法
動物
メスのスプラーグ-ドーリーラット(NTac:SD、タコニック・デンマーク)を、毎日12時間明/12時間暗のリズムで、一定温度(22±2℃)および湿度(55±10%)で維持し、標準の固形飼料(Altromin、Scanbur、デンマーク)および水を自由に摂取させた。ラットを一般に、ユーロスタンダードケージ(123-蓋を備えたタイプVI)に2~6匹一緒に収容し、外科手術手技後、1匹ずつ収容(123-蓋を備えたタイプIII)した。すべてのラットを、実験前に、5~7週間順応させた。
膣スミア-発情周期の決定
SAH外科出術前の2週間、各ラットの発情周期を、存在する細胞の種類の顕微鏡的特徴づけのため膣スミアの回収により毎日監視した。エストロゲンレベルの変動による潜在的な実験の変動を最小限にするために、発情前のメスラットを、研究から除外した。
SAHの実験モデル
すべての手順は、国内法およびガイドラインの範囲内で厳密に実行され、デンマークの動物実験検査官(ライセンス番号2016-15-0201-00940)により認証された。
SAHを、オスラットに関して誘導した。メススプラーグ-ドーリーラットラット(230~300g、14~17週齢)を、Hypnorm/ミダゾラムの混合物(Hypnorm(フェンタニルクエン酸(0.16mg/kg)、フルアニソン(5.0mg/kg)およびミダゾラム(ハーメルンファーマ、ドイツ)(2.0mg/kg)の混合物0.25ml/kg)の皮下(s.c)投与またはケタミン/はキシラジンの混合物(ケタミン(MSDアニマルヘルス)(100mg/ml)およびキシラジン(KVPファーマ、ドイツ)(20mg/ml)の3:2混合物1.5ml/kg)の腹腔内(i.p)投与のいずれかにより麻酔し、その後、挿管して30%Oおよび70%大気で換気した。血液試料を、血液ガス分析装置(ABL80 FLEX、ラジオメーター、デンマーク)中で定期的に分析した(PaO、PaCOおよびpH)。体温を、調節された加熱パッド(TC-1000、CWE社、PA、USA)を用いて37℃±0.5℃で維持した。MABPおよびICPを、それぞれ尾動脈および大槽に挿入され、圧力トランスデューサおよびPowerlabユニットに接続されたカテーテルを介して連続的に測定し、LabChartソフトウエアにより記録した(両方ともADインスツルメンツ、オックスフォード、UKから)。レーザ-ドップラ血流計プローブ(Oxford Optronix、UK)を、ブレグマから4mm前方で、正中線の3mm右方向にドリルで開けられた頭蓋骨の穴に通して硬膜に配置した(手順中に生理食塩水灌漑により定期的に冷却した)。正中線でブレグマから6.5mm前方にドリルで開けられた2番目の穴に通して、25G Spinocan(登録商標)カニューレ(REF:4505905、ビー・ブラウン・メルズンゲンAG、ドイツ)を、視交叉のすぐ前方の先端の最終位置に向かって垂直面に対し30°の角度で定位的に下降させた。平衡化の10分後に、250μLまたは300μLの血液を、尾カテーテルから引き出し、カニューレを通して手動で注入した。血液注入の圧力および速度を、ICPをすべての動物の平均MABPレベルのより高い範囲(約150mmHg)まで上げることを目的として、手動で制御し、同時に、注入速度を、CBFにおける急激で長期的な低下を生じるように制御した。続いて、ラットを、さらに30分間麻酔下で維持した。手順の最後に、ICPカテーテルの先端を、ICPの後の測定のために、PinPort(PNP3F22、Instech、US)でシールし、尾カテーテル、ニードルおよびレーザ-ドップラプローブを、注意深く取り出し、切開を、閉じた。ラットをその後、活性化し、抜管した。外科手術終了時およびその後1日1回、ラットに、カルプロフェン(5mg/kg、Scan Vet、デンマーク)および2.5mLの等張食塩水を皮下注射した。シャム手術されたラットは、カニューレが下降されず、かつ視交叉に血液が注入されなかったことを除いて、同じ手順を経た。ラットを、外科手術後2日で断頭による安楽死まで、単一のケージで維持した。
実験群
予備研究において、SAHを、250μLの自己血を前視交叉槽に注入することにより、メスラットにおいて誘導し、脳底動脈(BA)および中大脳動脈(MCA)の収縮性応答を、ミオグラフィーにより評価した(n=12、7のSAHおよび5のシャム手術)。実際の研究のための実験において、メスラットに、300μLの自己血を注入した。シャム手術されたラットは、対照として機能した(n=34、18のSAHおよび16のシャム手術)。ラットを、SAHまたはシャム群のいずれかに無作為に分割した。46匹のラットの総数を、研究に利用した。
神経学的試験
a)回転ポール試験
総感覚運動機能を、異なる速度(3または10rpm)での回転ポール試験を使用して評価した。ポール(径45mm、長さ150cm)の一端で、ケージを、入口穴をポールに面して配置した。ケージの床は、試験されているラットのホームケージからの寝具材料で覆われる。ラットの能力を、以下にしたがって採点した:スコア1、動物は、ポールでバランスをとることができず、すぐに落ちる;スコア2、動物はポール上でバランスをとるが、ポールを横切るのが非常に困難であり、<30cm移動する;スコア3、動物は、足でポールを抱き、ポールの端には到達しないが、なんとか>30cm動く;スコア4、動物は、ポールを横断するが、ポールを前足で抱きしめる、および/または後足でジャンプする;スコア5、動物は、通常の姿勢でポールを横断するが、>3フィートのスリップがある;ならびに、スコア6、動物は、<3フィートのスリップでポールを完全に横断する。外科手術前に、すべての動物を、スコア5または6に達するまで訓練する。外科手術後1日目および2日目に、各動物を、静止ポールで2回、各回転速度で4回、左への回転で2回および右への回転で2回試験した。
b)行動観察
ラットを、1日1回観察し、それらの行動を、集められた以下のパラメータにしたがって採点した:体温、身体姿勢(腰部または猫背)、眼(閉じている、乾燥または充血)、毛皮(汚れまたは立毛)、糞便(乾燥またはなし)、ラットの鳴き声(ラットを扱うとき)、鳴き声感応性(活動過多)、気質(受動性、能動性)、運動、バランスおよび耳(白色)。全11の観察を、以下のように採点した:正常状態=0、中程度の状態=1および不良状態=2。各群についての平均スコアを、観察の各日について算出した。
大脳動脈の回収
ラットは、外科手術を受けた2日後、CO鎮静下で断頭された。脳を、迅速に取り出し、冷重炭酸塩緩衝溶液中で冷却した。脳底動脈(BA)および中大脳動脈(MCA)を、注意深く脳から切断した。収縮性の測定のために、BAおよびMCAを、1~1.5mm長の円筒形切片に切断し、ワイヤミオグラフに固定した。
インビトロ薬理学
大脳動脈の収縮性応答の測定のため、ミオグラフ(Danish Myograph Technology A/S、デンマーク)を使用して、分離された動脈の切片における等尺性張力を記録した。血管切片を、ワイヤミオグラフセットアップにおいて、2つの径40μmのステンレス鋼ワイヤに固定した。切片をその後、以下の組成(mmol/L):NaCl 119、NaHCO 15、KCl 4.6、MgCl 1.2、NaHPO 1.2、CaCl 1.5、およびグルコース5.5、の温度制御された重炭酸塩緩衝溶液(37℃)に浸した。緩衝液を、pH7.4を維持しながら、O中の5%COで継続的に通気する。血管切片を、以前に最適であると認められたように3段プロセスで最適なプレテンション(2mN)に引き伸ばし、その後、約20~30分間この張力で平衡化させる。血管をその後、上述した等張重炭酸塩緩衝溶液中のKClで59.5mmol/L NaClを部分的に置換することにより得られた60mM Kを含む重炭酸塩緩衝液に曝露した。K誘発収縮性応答を、アゴニスト誘導応答の正規化のための参照値として、また、血管の脱分極誘導収縮能力を評価するために使用した。それぞれ>2mNおよび>0.8mNのK誘導収縮性応答を有するBAおよびMCAのみを、さらなる評価に使用した。血管切片中の機能的内皮の存在を、5-ヒドロキシトリプタミン(5-HT)(シグマ-アルドリッチ、H9523)(3×10-7M)を用いる事前収縮、続いてカルバコール(シグマ-アルドリッチ、C4382)(10-5M)を用いる弛緩により評価した。コリン作動性受容体アゴニストであるカルバコールに対する弛緩応答は、機能的内皮の示唆とみなされる。濃度-応答曲線を、10-14~10-7Mの濃度範囲において、エンドセリン受容体の天然リガンド(ET/ET)、ET-1(Bachem、4040254)の累積的適用により得た。同様に、5-カルボキサミドトリプタミン(5-CT)(シグマ-アルドリッチ、C117)、5-HT1B/5-HT1Dアゴニストに対する濃度-応答曲線を、10-12~10-5Mの濃度範囲において、5-CTの累積的適用により得た。
頭蓋内圧測定
ICP記録を、ラットにおける連続リアルタイムICP測定用に開発された、新規液体充填密封PinPortシステムを使用して、外科手術後1日および2日に実行した。大槽カテーテルの密封PinPort(PNP3F22、Instech、US)を、PinPortインジェクタ(PNP-3M、Instech、US)を有する液体充填管を介して、圧力トランスデューサに接続した。圧力トランスデューサを、power labと接続し、ICPを、LabChartソフトウエア(AD Instruments、オックスフォード、UK)により記録した。動きにより影響されない測定を得るため、ラットを、ICP記録の15分前に0.5mL/kgミダゾラム(2.0mg/kg)を用いて鎮静させ、続いて15分間、ICPを記録し、その後、PinPortインジェクタを取り除き、ラットを動物施設に戻した。
脳浮腫の評価
断頭術後、脳を、迅速に取り出し、氷冷重炭酸塩緩衝溶液に入れた。脳を、小脳のない2つの無傷の大脳半球に分割した。各半球を、脳浮腫形成の局所的決定のために以下の領域;線条体、海馬および皮質にさらに分割した。脳浮腫を、乾湿比(WDR)を比較することにより評価した。組織を、0.1mg以内の目盛りで秤量した(湿重量(ww))。脳の乾燥重量(dw)を、乾燥オーブン中110℃で24時間組織を加熱した後、測定した。組織の水分含量をその後、以下の式:(ww-dw/ww)×100%を用いて、脳中の水分含量の%として算出した。
統計およびデータ解析
データは、平均±平均の標準誤差(SEM)として表され、nは、ラットの数を指す。インビトロ薬理学的研究について、収縮性応答は、ベースラインから最大60mM K誘導収縮のパーセンテージとして表される。Emax値は、アゴニストにより誘発された最大収縮性応答を表し、pEC50は、最大応答の半分を誘発する薬剤濃度の負の対数である。二相性応答について、Emax1およびpEC50 1は、高親和性相を表し、Emax2およびpEC50 2は、低親和性相を表す。濃度-応答曲線、回転ポールおよびICP測定の間の統計的差異を、ボンフェローニ後検定を用いる二元配置分散分析を使用して分析した。2つの異なる観察/時点を比較する場合、統計的差異を、独立t検定を使用して調査した。Graphpad5.1ソフトウエアを、統計分析およびデータ表示のために使用した。有意性p値を、*:P=(<0.05)、**:P=(<0.01)、***:P=(<0.001)として定義した。
結果
外科手術、膣スミアおよび生理学的パラメータ
すべてのラットは、研究を生き延びた。2匹のラットは、外科手術当日でのホルモン状態(高レベルのエストロゲンを有する発情前のラット)により研究から除外された。膣スミアの毎日の評価は、外科手術当日に、残りのラットがシャムおよびSAH群の間の周期のステージ(発情後期、発情間期、発情期)に対して無作為に分割されたことを確認した。予備研究(250μLの自己血注射、データを示さず)でも、主研究(300μLの血液注射、図14)でも、SAHおよびシャム手術されたラットを比較して、生理学的パラメータ(重量、MABP、pH、pOまたはpCO)における有意差はなかった。血液注射の結果として、皮質血流は、300μLの自己血を受けたメスラットにおいて安静時血流の16.24±6%に低下した(図15)。
予備研究(250μLの血液を受けたメスラット)
シャムと比較して250μLの自己血を受けたメスラットにおいてSAH後2日で部分的に増加した脳血管収縮
シャムおよびSAH手術されたラットからの動脈切片(BAおよびMCA)を比較して、60mM K濃縮緩衝液を用いる脱分極誘導収縮における差異はなかった(図16)。同様に、シャムおよびSAHからの動脈切片(BAおよびMCA)を比較して、5-HT事前収縮血管におけるアセチルコリン誘導性弛緩により研究された内皮媒介拡張における差異はなかった。オスSAH誘導ラットからの動脈切片は二相性曲線への移行を伴うET-1濃度-収縮曲線の左方向へのシフトをもたらし、一方でシャム手術されたオスラットについてのET-1濃度-収縮曲線はS字状であることが、以前に示されている。オスラットにおけるSAH後の二相性曲線は、既に存在する収縮性ET受容体に加えて、VSMCにおける収縮性ET受容体の発生を反映する。メスラットにおける250μlの自己血を注射することによるSAH誘導を用いる予備研究において、ET-1は、それぞれSAH誘導ラットおよびシャム手術されたラットからのBAおよびMCA切片の両方においてS字曲線を誘導した。しかし、SAHに供されたメスラットからのBAおよびMCAは、シャムと比較して左方向へのシフトおよびET-1に対する有意に増加された感受性をもたらした(図16)。メスSAHラットからのMCA切片において、シャムと比較して5-CT濃度-収縮曲線の有意な左方向へのシフトが観察され、したがって、BAにおいて、SAHおよびシャムラットの間の5-CT誘導性収縮における明らかな差異はなかった(図16)。
主研究(300μLの血液を受けたメスラット)
予備研究は、250μLの血液を大槽内に受け取った、SAHに供されたメスラットが、大脳動脈においてET-1および5-CTに対する増加した血管収縮を誘導したことを示した。しかし、ET-1誘導濃度-応答曲線における二相性曲線への移行の欠如、データの高いばらつきおよびシャムおよびSAHを比較した場合のBAにおける5-CT誘導収縮に差異がないことにより、注射された血液の量が増加し、より大きなSAH誘導損傷をもたらした。そのため、提示された以下の結果(主研究)において、SAHに供されたすべてのラットは、大槽内に300μLの自己血を受けた。
メスラットにおけるSAH後の低下された一般的な健康状態および感覚運動認知
SAHがメスラットにおける神経学的損失を誘導するかどうかを評価するため、ラットの一般的な健康状態の観察および回転ポール試験の2つの異なる試験を、使用した。図1aにおいて示されるように、SAHは、シャムと比較して、1日目および2日目の両方で、一般的な健康状態のスコアにおける有意な低下をもたらした。さらに、SAHに供されたメスラットは、それらが木製ポールを横断したとき、回転がないか、回転の2つの異なる速度であるかに関わらず、有意に損なわれたバランスおよび動きを示した。感覚運動障害は、シャムと比較してメスラットにおいてSAH後1日目および2日目で重大であった。
シャムと比較したメスラットにおけるSAH後の亜急性期の上昇された頭蓋内圧
頭蓋内圧は、外科手術の当日、シャム手術されたラットにおいて4.0±0.2mmHgであり、ICPは、シャム手術後1日または2日で、有意に変化しなかった(図15)。SAH前の実験用ラットにおいて、ICPは、4.1±0.3mmHgであった。ICPはその後、SAH誘導時に平均149±11.5mmHgに一時的に増加し、SAH後30分で7.1±0.8mmHgであった(図15)。メスラットの平均ICPは、シャムと比較してSAH後1日目および2日目の両方で、有意に増加した。
メスSAHラットにおいて、ICPは、外科手術後1日目に、SAH前レベルと比較してすべてのラットにおいて増加し、一方で2日目に、ICPは、1日目のレベルに対して、さらに増加した(4匹/9匹のラット)か、低下した(5匹/9匹のラット)。しかし、SAH後2日目にICPが低下したラットにおいて、ICPは、1匹を除くすべての5匹/9匹のラットでSAH前に記録されたICPと比較してさらに増加した。メスのシャム手術されたラットにおいて、ICPは、外科手術後1日目およびその後2日目に、わずかに増加した(5匹/9匹のラット)か、外科手術前のレベルで維持され、ICPは、1日目のICPと比較してわずかに低下した(2匹/9匹)か、SAH前レベルで維持された(3匹/9匹)か、わずかに増加した(4匹/9匹)。
メスラットにおいてシャムと比較してSAH後2日で増加された脳血管収縮
60mM K濃縮緩衝液を用いるカリウム誘導応答は、シャムおよびSAH動物からの動脈切片(BAおよびMCA)の間で有意に異ならなかった(図16)。さらに、シャムおよびSAH手術されたラットからの動脈切片(BAおよびMCA)を比較して、内皮媒介拡張における差異はなかった。
メスSAHラットからのBA切片のET-1に対する濃度-収縮曲線は、二相性曲線への移行の開始を伴い左にシフトした。メスSAHラットからのBA切片は、シャム手術されたラットからのBA切片と比較してET-1に対する有意に増加した感受性を有した(図16)。SAH誘導メスラットからのMCAはまた、二相性曲線を有するシャムと比較してET-1に対する有意に上昇した収縮を示した(増加したEmax1)。BA切片についてのET-1曲線とは対照的に、MCA曲線は、シャムと比較してSAH後に左方向にシフトしなかった(図16)。
オスラットにおいて、大脳動脈は、シャムと比較してSAH後の5-CTに対する有意に増加された感受性を有することが実証されている。これらの曲線は、5-HT1B受容体のアップレギュレーションを反映して、左方向にシフトしたと示された。メスSAHラットからのBAおよびMCA切片の両方において、シャムと比較して、5-CT誘導収縮に対する有意に増加された感受性があった。SAH後2日にメスラットからの大脳切片について得られた濃度-応答曲線は、シャムと比較して、左方向へのシフトを示した(図16)。
シャムと比較したメスラットにおけるSAH後2日の増加された脳の水分含量
浮腫の形成を、分離した脳領域における脳の水分含量を算出することにより、線条体、皮質および海馬において別々に評価した。シャムと比較してメスラットにおけるSAH後2日に皮質の脳の水分の割合における有意な増加があった(p<0.0473)。脳の水分の割合は、シャムと比較してメスのラットにおけるSAH後2日で海馬において増加する傾向があった(P=0.05)。線条体における脳の水分含量は、SAHおよびシャム手術されたメスラットの間で異ならなかった(p<0.2711)。これらの結果は、シャムと比較してメスラットにおけるSAH後2日の皮質中および海馬中の限局性浮腫を示す。
結論
メスラットにおけるSAHは、低下された一般的な健康状態および著しく低下された感覚運動機能を伴うSAH後のオスラットにおいて見られる神経学的傷害に類似することが示された。メスラットにおいてSAH後1日目および2日目の両方で、ICPにおける有意な増加が実証された。SAH後の最初の数日間にわたるICPにおける変化の経過は、EBIおよびDCI感受性の予測を可能にできる。メスラットにおけるSAHは、大脳動脈におけるET-1および5-CTに対する増加された血管収縮性をもたらした。SAH後の遅延した神経学的傷害を防止するために血管の変化を標的とすることはしたがって、オスおよびメスの両方における治療的戦略としてである。
したがって、これらの性別に依存しない機構の防止は、SAH後のDCIについて普遍的な処置戦略の基礎を与える。
実施例10:メスラットにおける限局性脳虚血後のラット中大脳動脈の血管運動応答に対する卵巣摘出の効果
材料および方法
倫理
研究デザインは、ルンド地方行政裁判所(M178-11、M8-09)により承認された。すべての手順および動物の処置は、ルンド大学の倫理委員会のガイドラインにしたがった。この研究は、ARRIVEガイドライン(動物研究:インビボ実験の報告)に準拠する。
インビボホルモン処置
ラットは、ベンダー(チャールズ・リバー、ラルブレルセデックス、フランス)により卵巣摘出され、ホルモンレベルを回復するために、プロゲステロン(9mm長)または17β-エストラジオール(5mm長)のいずれかを含む皮下移植されたシラスティックカプセル(1.57mmID×3.18mmOD、ダウコーニング、ヘムロック、MI、USA)で処置された。適切な長さの空のシラスティックカプセルを、プラセボとして使用した。卵巣摘出術およびカプセルの移植を、同じセッション中に実行した。このプロトコルは、生理学的範囲内のレベルの17β-エストラジオールおよびプロゲステロンを生産することが示されている。
乾燥子宮重量および血清17β-ストラジオールを、安楽死時に測定して、効果的なエストロゲン補充を検証した。体幹血液または心臓穿刺からの血液を、プレーンチューブに安楽死時に回収し、室温で40分間凝固させた後、2,000×gで12分間、4℃で遠心分離した。上清を、回収し、17β-エストラジオールの測定時(ラジオイムノアッセイ)まで、-80℃にてアリコートで貯蔵した。ラジオイムノアッセイにおける17β-エストラジオールの検出限界は、11pg/mLであった。
ホルモン処置の3週間後、エストロゲン処置卵巣摘出済みラット(OVX+E)は、卵巣摘出済み(OVX)動物と比較して、低体重(187±4g vs.254±8g、P<0.05)および高子宮重量(98±16g vs.19±1g、P<0.05)を有した。OVX+E動物における17β-エストラジオールの血清レベルは、生理学的範囲内(26±2pg/mL)であり、一方で卵巣摘出済み動物におけるレベルは、検出限界未満であった(全試料において<11pg/mL、p<0.05)。
完全な卵巣を有するメスラットを、対照として含めた(この後、「処置されていない」と呼ぶ)。処置されていない動物における発情周期を、3回の連続した周期について膣スミアで監視した。発情周期の相を、確立された方法(Goldman et al、2007、Develop Reprod Toxicol.)にしたがって存在する細胞の種類および細胞の量を調べることにより決定した。ホルモンレベルの変動により引き起こされる影響を排除するため、実験において使用された処置されていないラットを、循環するエストロゲンおよびプロゲステロンのレベルが発情前期と比較して低い場合、発情期または発情間期のいずれかの日にtMCAOに供した。
一過性片側中大脳動脈閉塞
12週齢でホルモン処置の3週間後、メスのウイスターラットを、腔内閉塞技術(Stenman et al、2002、Stroke)を使用して一過性片側中大脳動脈閉塞(tMCAO)に供した。麻酔を、NO:O(70:30)中の4.5%イソフルランにより誘導し、手順の間NO:O(70:30)中の1.5~2.0%イソフルランの吸入により維持した。平均動脈血圧、pCO、pO、pHおよび血漿グルコースを、動脈尾カテーテル(ラジオメーター;LabChart)を介して、閉塞前に測定した。等温ブランケットに接続された直腸体温計を使用して、外科手術手技の間体温を+37℃で維持した。首の正中線を切開して、右総頸動脈、内頸動脈、外頸動脈を露出させた。総頸動脈および外頸動脈を、縫合糸で永久的に結紮し、切開を、総頸動脈で行った。レーザードップラープローブ(Perimed、イェルフェッラ、スウェーデン)を、中大脳動脈により供給される領域に対応する領域中で薄くなった頭蓋骨に固定した(ブレグマの後方1mmで正中線から右6mm)。シリコン、ゴムコーティングされたモノフィラメント(Doccol Corporation、レッドランズ、CA、USA)を、先端が右中大脳動脈(MCA)の入口に到達するまで切り口を通して挿入した。閉塞を、レーザードップラーモニタリングを使用して観察された皮質血流の急激な減少により確認した。フィラメントを固定した後、皮膚を縫合し、麻酔を中止した。2時間の閉塞後に、ラットを短時間再麻酔してフィラメントを除去し、再灌流を可能にした。適切な再灌流を、レーザードップラー流速計により示されるように、血流の有意な増加により確認した。動物を、COで麻酔し断頭される前に、食物および水を自由に摂取できる状態で、外科手術後48時間で回復させた。脳を、取り出し、氷冷重炭酸塩緩衝溶液ですぐに冷却した(組成については、薬剤、化学薬品および溶液を参照されたい)。右(閉塞)および左(非閉塞)の中大脳動脈を、付着組織がない状態で切断し、ミオグラフ研究に使用した。
臓器培養
12週齢のメスラットを、卵巣切除し、上述したように17β-エストラジオールを含むシラスティックカプセルを移植した(n=6)。卵巣切除済みプラセボ処置ラット(n=6)および処置されていないラット(n=6)を、比較のために使用した。卵巣摘出術およびホルモンカプセル移植の後3週に;動物を、COで麻酔し断頭した。脳を、すぐに取り出し、氷冷重炭酸塩緩衝液で冷却した(組成については、薬剤、化学薬品、および溶液を参照されたい)。MCAを、除去し、空気中にて加湿した5%CO中+37℃でペニシリン(100U ml-1)、ストレプトマイシン(100μg mL-1)およびアムホテリシンB(0.25μg mL-1)が添加されたダルベッコ改変イーグル培地(DMEM;Gibco、インビトロジェン、カールスバッド、CA、USA)を用いる臓器培養中で直後にまたは24時間後にミオグラフィーで試験した。
インビトロ薬理学
中大脳動脈の収縮特性を、等尺性張力を記録するワイヤMulvany-Halpernミオグラフ(Danish Myo Technology A/S、オーフス、デンマーク)を使用して調べた。動脈を、円筒形切片(2mm)に切断し、内腔を通って挿入された2本の平行な40μmワイヤにより、ミオグラフ中に固定した。ミオグラフ浴は、5mlの+37℃重炭酸塩緩衝溶液(組成については、薬剤、化学薬品および溶液を参照されたい)を含み、酸素中にて5%二酸化炭素で継続的に通気され、pH7.4となった。20分間の平衡化期間の後で、動脈を、100mmHgの経壁圧を用いる生理学的条件中に動脈のサイズに対応するワイヤの1つと接続されたマイクロメータねじを用いて通常の内周の90%に伸ばした。他のワイヤを、アナログ-デジタルコンバータ(AD Instruments、チャルグローヴ、UK)に取り付けられた力変位トランスデューサに接続した。結果を、Power Labユニット(AD instruments)およびソフトウエアLabChart(ADInstruments)を使用してコンピュータ上で記録した。正規化手順の後で、動脈を、この張力で20分間平衡化させた。
収縮能力を、緩衝液を5mlカリウム濃縮緩衝液(63.5mM、薬剤、化学薬品および溶液を参照されたい)に切り替えることにより試験した。最大カリウム媒介収縮を、収縮能力の参照値(=100%)として使用した。内皮の影響を排除するため、一酸化窒素およびプロスタグランジンの生産を、それぞれ、インビボ脳卒中モデルからの動脈に対する実験全体で組織浴中に存在していた100μM L-NG-ニトロアルギニンメチルエステル(L-NAME)および10μMインドメタシンで遮断した。
5-ヒドロキシトリプタミン受容体(5-HT)に対する受容体を、10-11~10-5Mの濃度範囲で、5-カルボキサミドトリプタミン(5-CT、非選択的5-HTアゴニスト)を添加することにより評価した(Hansen-Schwartz)。アンギオテンシン1型(AT)受容体を、10-12~10-6Mの濃度範囲で、アンギオテンシンIIの累積適用により評価した。実験の30分前に、AT受容体アンタゴニストであるPD123319を添加して、あらゆるAT受容体媒介効果を排除した。選択的ET受容体アゴニストであるサラフォトキシン6c(S6c)(アレックスバイオケミカルズ、ファーミングデール、NY、USA)を、10-11~10-7Mの濃度範囲で添加した。
分析および統計
ノンパラメトリックマン・ホイットニーの検定を、2つの群の最大収縮(Emax)を比較する場合に使用し、クラスカル-ウォリス検定、それに続くダンの多重比較検定を、3つ以上の群を比較する場合に使用した。0.05未満のp値を有する統計分析を、有意であるとみなした。結果を、平均±SDとして表し、n=群中の動物の数である。
薬剤および溶液
すべての物質は、特に明記されていない場合、シグマ-アルドリッチ(セントルイス、MO、USA)から購入した。重炭酸塩緩衝液は、以下の組成:119mM NaCl、15mM NaHCO、4.6mM KCl、1.5mM CaCl、1.2mM NaHPO、1.2mM MgClおよび5.6mMグルコースを有した。63.5mM Kを含む重炭酸塩緩衝溶液は、上記緩衝液中のNaClのKClへの部分交換により得られた。
結果
インビトロ薬理学
高カリウム(63.5mM)により誘導された最大収縮性応答は、処置群間、閉塞および非閉塞半球の動脈間、または未使用および培養動脈間で有意に異ならなかった(全体の平均収縮は、4.2mNであった)。各動脈切片において、最大カリウム誘導応答を、収縮能力についての参照(=100%)として使用して、応答における変化を比較した。
tMCAO後の血管収縮応答:卵巣摘出術の効果
メスMCAを、ワイヤミオグラフにおいて脳虚血後48時間に調べた。脳の非閉塞側からの動脈において、以前の研究から予想されるように、選択的ET受容体アゴニストS6cに応答する収縮は、ほとんどなかったか、全くなかった。対照的に、一過的に閉塞された動脈は、S6cに応答して有意な収縮を示した(図17A、図20)。S6c媒介収縮は、処置されていないメスと比較して卵巣摘出済みメスからのMCAにおいて有意に低かった(それぞれ8±9%および22±16%;p<0.05)(図17A、図20)。
5-ヒドロキシトリプタミン5-HT)受容体アゴニストである5-CTについての濃度-応答曲線は、処置されていないメスおよび卵巣摘出済みメスからの非閉塞動脈において類似であった(図17B、図20)。非閉塞動脈における濃度-応答曲線は、二相性であり、オスの大脳動脈において以前に示されたように、5-CTが、動脈中で1つ以上のタイプの収縮性5-HT受容体に作用したことを示唆した。処置されていないメスからの閉塞動脈において、5-CT媒介血管収縮は一般に、非閉塞動脈と比較して有意に低く、曲線は、単相であり、単一の受容体サブタイプと一致した。興味深いことに、卵巣摘出済み動物からの動脈は、5-CTに対して血管収縮性応答をほとんど示さず(8±11%)、これは処置されていないメスにおける応答(27±18%)と有意に異なる(p<0.01)(図17B、図20)。したがって、tMCAO後の5-CT媒介性の応答の平均の低下は、処置されていないメスと比較して卵巣摘出済みラットにおいてより大きかった。
アンギオテンシンII(Ang II)に対するAT受容体媒介収縮は、閉塞および非閉塞動脈において類似であった(図17C、図20)。この知見は、非閉塞動脈におけるAT媒介収縮性が閉塞動脈と比較して比較的低いことが認められた、オスにおける過去のデータとはかなり異なる(図20)。卵巣摘出術は、閉塞および非閉塞動脈で観察される強力なAT受容体媒介収縮に影響しなかった(図17C、図20)。
tMCAO後の血管収縮性応答:17β-エストラジオールおよびプロゲステロン処置の効果
卵巣摘出済みラットを、移植されたカプセルを介して17β-エストラジオール、プロゲステロンまたはプラセボを用いて3週間処置し、その後、片側tMCAOに供した。一般に、S6c、Ang IIまたは5-CTに対する閉塞および非閉塞動脈の最大の収縮性応答は、プラセボ処置の卵巣摘出済みラットからの動脈と比較して、ホルモン処置により影響されなかった(図18A~C)。図17に示すように、卵巣摘出術は、処置されていないメスにおいて確認されるものと比較してETおよび5-HT受容体媒介性の最大の収縮性応答を有意に低下させ、一方で、すでに強力なAT受容体媒介性応答において差異はなかった。したがって、卵巣摘出術の後でプロゲステロンまたはエストロゲンの生理学的レベルを維持することは、ETおよび5-HT受容体アゴニストに対する最大の収縮性応答の低下を防止するには不充分であった。
処置されていないメス、卵巣摘出済みメスおよび17β-エストラジオール処置のメスからの動脈における臓器培養後の血管運動応答
OVX、OVX+Eおよび処置されていないメスからのMCA切片を、分離直後または臓器培養の24時間にワイヤミオグラフで研究した。ET受容体媒介性収縮は、S6cの累積適用により誘発された。新鮮な動脈(新鮮な対照)におけるS6c媒介性収縮はなかった;しかし、S6cの増加した濃度に対する強力な収縮が、全ての培養動脈において確認され、かつこの応答は、処置群間で異ならなかった(図19)。したがって、インビボでの卵巣ホルモンへの事前曝露は、培養中に動脈で生じるET受容体のアップレギュレーションに影響しなかった。
結論
エンドセリンB(ET)受容体アゴニストであるサラフォトキシン6c(S6c)により媒介される最大収縮性応答は、I/R後にメス動脈において増加されたが、最大応答は、卵巣摘出済みメスからのMCAにおいて有意に低かった。
対照的に、5-ヒドロキシトリプタミン受容体アゴニストである5-カルボキサミドトリプタミン(5-CT)により媒介される最大収縮は、I/R後に低下され、卵巣摘出済みメスからの動脈は、最大の収縮性応答において大きな低下を示した。アンギオテンシンIIにより誘発される収縮は、どのような手順によっても変更されなかった。卵巣摘出済みメスにおけるエストロゲンまたはプロゲステロンのいずれかの補給は、ETおよび5-CT誘導性血管収縮におけるI/R誘導性変化を修正しなかった。臓器培養に供された分離されたMCAは、ET媒介収縮における増加を示した。応答は、処置されていないメス、プラセボ処置卵巣摘出済みメスおよびエストロゲン処置卵巣摘出済みメスから培養された動脈において類似であった。これらの知見は、性ホルモンは虚血性脳卒中後に生じる血管収縮性受容体の変化に直接影響しない;しかし、卵巣摘出術はこのプロセスに影響する、ということを示唆する。
ET受容体アップレギュレーションは、tMCAO後のメスでよりもオスにおいてより顕著であった。対照的に、非閉塞メスMCAにおける5-CTおよびAng IIに対する収縮性応答は、オスの場合よりも強力であった。tMCAO後に、5-CT応答は、両方の性で低下し、Ang II応答は、メスにおいては変化せず、オスにおいては増加した。したがって、血管応答の挙動は、性によりいくらか異なる(図20)。
仮説は、これらのオス-メスの差異が、大脳動脈における収縮性応答に対する性ホルモンの影響を反映しているということであった。驚いたことに、ET媒介最大収縮はtMCAO後および臓器培養後に増加されたが、卵巣摘出術後の性ホルモン充填の効果は認められなかった。それどころか、tMCAO後のメスの動脈において、S6cおよび5-CTに対する血管収縮性応答は、オスについて以前報告されたよりも顕著に低い。最も興味深いことに、エストロゲンまたはプロゲステロンのいずれかの補充により逆転されなかった、tMCAO後の血管収縮性受容体応答に対する卵巣摘出術の有意な効果があった。むしろ、これは、脳卒中の影響の取り扱いにおける性差を意味し、オスの場合よりもメスにおいて、より好都合である。
実施例11:ラットにおけるインビボくも膜下出血後のMEK1/2阻害剤トラメチニブ(GSK1120212)の全身投与-U0126との比較
材料および方法
動物
オススプラーグ-ドーリーラットラット(300~350g、タコニック、デンマーク)を使用した。すべての手順は、国内法の範囲内で厳密に実行され、デンマークの動物実験検査官(2012-15-2934-389)により承認された。
インビボくも膜下出血
SAHを、ラットに滅菌水中のHypnorm-ミダゾラム(1:1:2)の混合物2.5mL・kg-1で麻酔をかけたことを除いて、以前に詳細に説明されたように(Povlsen et al、2013、BMC Neurosci)誘導し、300μlの血液を、視交叉に注射した。
実験群
32匹のラットを、本研究のために手術した。動物を、NaCl中10%クレモフォールおよび10%PEG400中で希釈した、95μg/体重の最終投与量をもたらす、トラメチニブ(Selleckchem)の1mM溶液250μl/体重を用いて腹腔内処置した。媒体およびシャム群の動物を、NaCl中の250μl/体重10%クレモフォールおよび10%PEG400で処置した。処置を、外科手術後1時間および24時間または6時間および24時間のいずれかで、腹腔内投与した。動物を、CO2麻酔および断頭により外科手術後48時間に処分した。
インビトロ臓器培養
MCAを、ナイーブなラットから切断し、切片(1.5mm)を、加湿した5%CO2雰囲気でペニシリン(100U/ml)およびストレプトマイシン(100mg/ml)を添加したL-グルタミン(584mg/L)を含むダルベッコ改変イーグル培地中にて48時間インキュベートした。インキュベーション前に、NaCl中0.1%ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解した、トラメチニブの4つの異なる濃度(5μM、1μM、0.1μMまたは0.03μM)またはNaCl中0.1%DMSO(媒体)を加えた。
ワイヤミオグラフィー
ワイヤミオグラフを使用して、分離した大脳動脈の切片(1.5mm)における等尺性張力を記録した。血管切片は、2mN/mmの初期プレテンションを受け、63.5mM K+の溶液で事前収縮させた。2mNを超えるK+誘導応答を有する脳底動脈(BA)および0.7mNを超えるK+誘導応答を有する中大脳動脈(MCA)のみを、実験に使用した。濃度-応答曲線を、サラフォトキシン(Sarafatoxin)6c(S6c)、10-12~10-4Mの濃度範囲のETB受容体特異的アゴニスト(アレックスバイオケミカルズ、USA)および10-14~10-7Mの濃度範囲のエンドセリン-1(ET-1)(AnaSpec、USA)の累積適用により得た。
細胞内フローサイトメトリー
MCA、BAおよびウィリス動脈輪を、1匹のラットからプールした。大脳動脈のVSMCを、2つのプロトコル(Navone et al、2013、Nat Protoc;van Beijnum et al、2008、Nat Protoc)に基づいて、本発明者らにより進歩させた新規技術により分離した。組織を、機械的に破壊し(外科用メス)、その後、高度に精製されたコラゲナーゼIおよびコラゲナーゼIIを用いる酵素的消化に供した。分離された細胞懸濁液を、30分間4%パラホルムアルデヒドを用いて固定し、PBSを用いて洗浄し、その後0.25%TritonX-100を用いて透過処理した。細胞を、5%ロバ血清を含むブロッキング緩衝液中に再懸濁し、同じブロッキング緩衝液中の一次ヤギ抗-SM22α(1:100、アブカム)またはヤギアイソトープコントロールIgG(5μg/mL、アブカム)および一次抗体ウサギ抗-ET(1:100、アブカム)またはウサギアイソトープコントロールIgG(10μg/mL、アブカム)を用いて4℃で一晩、二重染色した。翌日、細胞試料を、RTで2時間(暗所)Alexa 488共役ロバ抗-ヤギIgG(1:100、Jackson ImmunoResearch)およびアロフィコシアニン(APC)共役ロバ抗-ウサギIgG(1:100)とインキュベートした。最後に、細胞懸濁液を、BD FACSVerse機(BDバイオサイエンス、USA)上での蛍光活性化セルソーティング(FACS)により分析する前に、PBSで0.5mLの最終容積へと希釈した。蛍光を、640nmの赤色レーザを用いて誘導した。ETを発現するSM22α陽性細胞の比率を、各試料中で算出した。データを、BD FACSuiteソフトウエアにより分析した。
算出および統計
データは、平均±SEMとして表され、nは、ラットの数を指す。濃度-収縮曲線を、二元配置分散分析により比較した。正規化のため、K誘発収縮性応答を、100%に設定した。フローサイトメトリーを、一元配置分散分析により分析した。有意水準を、p<0.05に設定した。
結果
全ラットにおいて、生理学的パラメータおよび温度は、群間にあらゆる差異なく外科手術中、許容限度内であった。ICPは、5.4mmHgから116.8mmHgに増加し、皮質CBFは、安静時の流れの19%に低下した(全SAH動物についての平均値)。
初期のインビトロ実験において、新たに分離したMCA(対照)は、ET受容体アゴニストであるS6cに対し収縮性応答を示さなかった。OCの48時間後に、S6cは、媒体とともにインキュベートしたMCAにおいて強力な収縮性応答を生じた。しかし、トラメチニブとの共インキュベーションは、濃度依存的にOC後48時間でS6c誘導収縮を有意に阻害した(図21A。全群において、S6cにより誘導された最大収縮(Emax)を、図21Bに示す。上述した結果に基づいて、0.1μMのトラメチニブは、増加したET-1誘導性血管収縮に対する阻害効果を確認した(図21C)。媒体インキュベートMCAにおいて、増強は、二相性曲線形状への移行を伴うET-1濃度-応答曲線の左方向へのシフトとして観察された。トラメチニブの存在下でインキュベートされたMCAは、濃度-応答曲線の右方向へのシフトをもたらし、ET受容体サブタイプ応答の完全な遮断を示唆した。
SAH誘導により増加したET-1媒介血管収縮に対するトラメチニブ処置のインビボ効果を確認するため、2つの異なる処置アプローチ;SAH後1時間および24時間(図22A)または6時間および24時間(図22B)での1mMトラメチニブの腹腔内投与を、使用した。SAH後のBAにおける増加したET-1誘導性収縮-応答曲線は、左方向へのシフトとして観察され、両方の処置アプローチを使用するトラメチニブにより有意に阻害された。SAH処置後6時間後に観察された、増強された収縮性応答を、フローサイトメトリーを使用するタンパク質分析を用いて検証した。シャム(61.4%±10.2%;n=6)と比較して、SAH(媒体)後にSMC発現ET受容体の有意な増加があった(74.2%±12.2%;n=7)。しかし、この増加したタンパク質発現は、この特定の処置アプローチを用いるトラメチニブにより有意に消失しなかった(図22C)。
結論
MEK1/2阻害剤であるトラメチニブは、インビトロOC後の大脳動脈における増加されたET受容体媒介収縮を完全に阻害する能力を有する強力な化合物である。トラメチニブは、ラットにインビボで全身投与できるが、大槽内投与後と同じ割合で、SAH後48時間で大脳動脈において、増加されたET-1媒介血管収縮を依然として縮小させることができる。
初期インビボ実験は、0.1μMトラメチニブが、ET-1により誘導される増加したET受容体媒介収縮を有意に阻害できたことを示した。同じインビトロセットアップを使用する以前の研究では、10μMの濃度のU0126が、同等の阻害のために使用された。U0126は以前に、100%DMSOに溶解した最終濃度50mMで、全脳虚血および局所的脳虚血のモデルにおいて、腹腔内にインビボ投与された。しかし、腹腔内投与は、SAHの初期の研究において使用されたことはなく、むしろ、SAH後6時間、12時間、24時間および36時間でのU0126(0.1%DMSOに溶解した10μM)の大槽内投与が使用されていた。現在の研究において、強力で選択的なMEK1/2阻害剤であるトラメチニブは、非DMSO溶液(NaCl中のクレモフォール/PEG400)に溶解され、ラットは、最終濃度1mMで2回(SAH後1時間および24時間または6時間および24時間)腹腔内で処置された。これらの条件下で、結果は、SAH後48時間の大脳動脈における増加された血管収縮に対するトラメチニブの正の効果を示す。
結論として、結果は、強力なMEK1/2阻害剤であるトラメチニブが、SAH後の増加された血管収縮の阻害のためのあらゆる処置用途により使用できることを示す。

Claims (40)

  1. 対象における脳卒中の予防または処置における使用のための、式(I)
    Figure 2022542514000014
    のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
    (式中;
    は、メチルなどの、C1~C6アルキルであり、
    は、シクロプロピルなどの、C1~C6アルキルであり、
    Arは、アリールおよびヘテロアリールからなる群より選択される)。
  2. が、C1~C3アルキルである、請求項1に記載のMEK阻害剤。
  3. が、直鎖C1~C3アルキルである、請求項1から2のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  4. が、メチルまたはエチルである、請求項1から3のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  5. が、メチルである、請求項1から4のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  6. が、C2~C4アルキルである、請求項1に記載のMEK阻害剤。
  7. が、C3~C4シクロアルキルである、請求項1から6のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  8. が、シクロプロピルである、請求項1から7のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  9. Arが、フェニルまたは置換フェニルである、請求項1から8のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  10. Arが、置換フェニルである、請求項1から9のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  11. Arが、2-フルオロ-4-ヨードフェニルである、請求項1から10のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  12. が、C1~C3アルキルであり、Rが、C2~C4アルキルであり、かつArが、置換フェニルである、請求項1から11のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  13. が、メチルまたはエチルであり、Rが、C3またはC4シクロアルキルであり、かつArが、置換フェニルである、請求項1から12のいずれか一項に記載のMEK阻害剤。
  14. MEK阻害剤が、式(II)、
    Figure 2022542514000015
    またはその医薬適合性のある塩である、請求項1から13のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  15. 脳卒中が、虚血性脳卒中、出血性脳卒中、および一過性虚血発作からなる群より選択される、請求項1から14のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  16. 脳卒中が、全虚血および局所虚血からなる群より選択される、請求項1から15のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  17. 虚血性脳卒中が、塞栓症、血栓症、全身灌流低下、脳静脈洞血栓症、血圧の突然の低下もしくは心停止、大脳動脈もしくは細動脈の破裂、またはそれらの組み合わせに起因する、請求項1から16のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  18. 出血性脳卒中が、脳内出血、くも膜下出血、またはそれらの組み合わせに起因する、請求項1から17のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  19. 脳内出血が、脳実質内、脳室内、またはそれらの組み合わせである、請求項1から18のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  20. 脳卒中が、くも膜下出血(SAH)に起因する、請求項1から19のいずれか一項に記載の使用のための使用のためのMEK阻害剤。
  21. 脳卒中が、虚血性脳損傷(TBI)に起因する、請求項1から20のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  22. 脳卒中が、遅発性脳虚血(DCI)である、請求項1から21のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  23. DCIが、炎症、浮腫、遅発性脳血管痙攣(CVS)、血液脳関門破綻および/またはエンドセリン、アンギオテンシン、セロトニンおよびトロンボキサンまたはプロスタグランジンに対するものなどの、収縮性受容体発現における増加を呈する、請求項1から22のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  24. MEK阻害剤が、投与前に、投与と同時に、または投与に続いて外科手術なしで対象に投与される、請求項1から23のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  25. MEK阻害剤が、血栓切除の前に、血栓切除と同時に、または血栓切除に続いて対象に投与される、請求項1から24のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  26. MEK阻害剤が、血栓溶解の前に、血栓溶解と同時に、または血栓溶解に続いて対象に投与される、請求項1から25のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  27. MEK阻害剤が、コイリングおよびクリッピングからなる群より選択される外科手術手技の前に、外科手術手技と同時に、または外科手術手技に続いて対象に投与される、請求項1から26のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  28. MEK阻害剤が、神経放射線学的手技の前に、神経放射線学的手技と同時に、または神経放射線学的手技に続いて対象に投与される、請求項1から27のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  29. MEK阻害剤が、神経放射線学的手技に起因する再灌流傷害を低減するまたは防止する、請求項1から28のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  30. MEK阻害剤が、対象が急性虚血性脳卒中または出血性脳卒中に罹患しているかが決定される前に対象に投与される、請求項1から29のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  31. MEK阻害剤が、経口で、くも膜下腔内で、腹腔内で、眼内で、鼻腔内で、または静脈内で投与される、請求項1から30のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  32. MEK阻害剤が、静脈内で投与される、請求項1から31のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  33. MEK阻害剤が、脳卒中の発症後1時間までなど、2時間までなど、3時間までなど、4時間までなど、5時間までなどの、脳卒中の発症後6時間まで対象に投与される、請求項1から32のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  34. MEK阻害剤が、脳卒中の発症後最大で3日間毎日1回または複数回投与される、請求項1から33のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  35. 対象が、ヒト対象である、請求項1から34のいずれか一項に記載の使用のためのMEK阻害剤。
  36. a.エンドセリン-1誘導収縮性を低減すること;
    b.エンドセリンB受容体機能を増加させること;および/または
    c.誘導性くも膜下出血の後に、回転ポールを横断する対象の能力により評価されてよい、神経学的スコアを改善すること
    のための、請求項1から35のいずれか一項において定義されるような式(I)のMEK阻害剤の使用。
  37. 対象における脳卒中を処置するまたはそれを発症する危険性を低減する方法であって、それを必要とする対象に式(I)
    Figure 2022542514000016
    のMEK阻害剤またはその医薬適合性のある塩
    (式中;
    は、メチルなどの、C1~C6アルキルであり、
    は、シクロプロピルなどの、C1~C6アルキルであり、
    Arは、アリール、フェニル、およびヘテロアリールからなる群より選択される)
    を投与するステップ、それにより脳卒中を処置するまたはそれを発症する危険性を低減するステップを含む、方法。
  38. 式(II)
    Figure 2022542514000017
    のMEK阻害剤、またはその医薬適合性のある塩、およびさらなる薬剤を、別個にまたは一緒に、含む組成物。
  39. さらなる薬剤が、ニモジピンなどの、カルシウムチャネル遮断薬、およびクラゾセンタンなどの、エンドセリン受容体(ET)受容体遮断薬からなる群より選択される、請求項1から39のいずれか一項に記載の組成物。
  40. 請求項1から39のいずれか一項において定義されるようなMEK阻害剤;および
    請求項1から39のいずれか一項において定義されるようなさらなる薬剤;
    および任意で使用のための説明書
    を含み、MEK阻害剤およびさらなる薬剤が、同時のまたは順次の使用のために配合される、
    キットオブパーツ。
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