JP4141636B2 - ストレスの治療およびストレスに対する予備調整 - Google Patents
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Description
【発明の技術分野】
この発明は、医薬及び内科療法の分野に関する。特に、ストレスの治療及び、より特別には、哺乳類(人を含む)にストレスに対する向上した反応及び抵抗を与えるために哺乳類を治療する方法及び組成物に関する。
【0002】
【背景と先行技術】
哺乳類についてのストレスの影響は通常、血流力学のパラメーターの変化(心拍数の増加及び血圧の上昇を含む)に伴って体温の上昇に現れる。したがって、上昇した血圧(高血圧)に既にかかっている患者については、高血圧は心臓血管疾患の主な危険因子であるので、ストレスの影響は特に危険である。
【0003】
哺乳類が受け得るストレスは、これらの影響を与え、そして広い種々な身体的な形を取りうる。抑制、制限、危険との突然の遭遇、ショック等によって誘発された心理学的ストレスは体の臓器の一つ以上に影響する身体的ストレスに変わる。同様に、暑さまたは寒さへの暴露、外科的な損傷を含む傷害、精の出し過ぎ等のような身体的ストレスは体の臓器の機能異常を生じる。ストレスは今、心臓血管疾患、癌、及び免疫学的機能障害のような多くの疾患の主な有害因子として認識されている。すべてのストレス応答の基になると見られる普通の心理学的事象には、熱ストレス蛋白または熱ショック蛋白(HSP’s)として知られる分化した一群の細胞内蛋白のすべての体細胞中における合成の誘発及び上昇調節(upregulation)がある。これらのHSPsは、どんな形のストレスが与えられていることによって生じた潜在的な損傷からも細胞を保護するように機能する。
【0004】
身体的ストレスの一つの特別な種は虚血であり、それは減少した血の流れから生じる酸素の欠乏である。身体臓器の虚血は、非常に深刻な場合には、臓器の細胞の終局的な死を生じる。血流の再開による虚血臓器の再潅流は、炎症による臓器への更なる損傷を生じることがよくあり、そして既に損傷した細胞を活気づけることはない。臓器へ弱い虚血ストレスを繰り返し与えると、ストレス虚血に抵抗する能力を増すことがよくあるが、この効果は、HSPsの上昇調節された合成に特に関連すると考えられる。虚血は、病理学上の症状として、例えば、痙攣、血栓症、または他の血管の障害の結果として現れることがある。虚血は、手術の間の血管の締めによってゆっくりと誘発され得る。
【0005】
哺乳類の患者に制御されたストレスを与えることによって、その後に遭遇する制御されない同種のストレスに体をよりよく備えさせるために、その患者を予め調整することが知られている。身体の運動及び訓練が、例えば、物理的運動ストレスのよりよい処理に体を備えさせる。制御された条件下で繰り返し体を温めることが、身体または身体の臓器にその後の熱ストレスのよりよい処理のためのプレコンディショニング(予備調整)を与えることが示された。虚血に関してさえても、以前に軽い虚血にかかったことのある心臓のような身体臓器は、後で起こる心筋梗塞を生じる型虚血の影響によりよく抵抗することが出来る。Gersh等によって述べられているように、“患者の繰り返しのアンギナ症状の発現は本格的な梗塞に発展する可能性があるので、予備調整はおそらく臨床の意味では重要である。以前に梗塞アンギナのある患者は、予備調整の機会なしに突然の冠動脈閉塞を受けたと考えられる患者よりも軽い梗塞を受けることができる。対照的に、動物データによれば、多数回の一時的な虚血を受けた患者は、保護的な予備調整ができた結果耐性になる。”1 しかしながら、熱または虚血にかけることによる予備調整は、ほとんどの哺乳類の身体及び身体の臓器に関して明らかに非実用的である。
【0006】
米国特許第4968483号(Mueller等)は、患者の分取血液を制御された温度で体外的に酸素/オゾンの混合物及び紫外線で処理することによって酸化するための装置を記載している。この装置は、血液学的酸化療法用に提案されている。
【0007】
米国特許第5591457号(Bolton)は、患者から分取血液を抽出し、それを37〜43℃の範囲の温度で酸素/オゾンの混合物及び紫外線放射にかけた後、処理した血液をヒト患者に再注入することによって、ヒトの血小板の凝集を阻害する方法、免疫系を刺激する方法及び白ろう病のような末梢血管疾患を治療する方法を開示している。
【0008】
国際特許出願PCT/GB93/00259(Bolton)は、哺乳類の患者の血液中の酸化窒素の含有量を増すための、哺乳類の患者の高血圧のような症状を治療するのに潜在的に有用な、同様な方法を記載している。
【0009】
【発明の要点】
哺乳類の患者のストレスを治療する新規な方法を提供することが本発明の一つの目的である。
【0010】
後に遭遇するストレスに対する抵抗及び反応を改良するために哺乳類の患者を予備調整する方法を提供することがもう一つの目的である。
【0011】
虚血/再潅流損傷に対して標的臓器を保護する方法を提供することがさらにもう一つの重要な目的である。
【0012】
本発明は、一つ以上のストレッサーに体外的にかけられた後、患者に再注入された患者の分取血液が、後に遭遇するストレスの悪影響に耐えるための患者の後の能力に有利な効果及びストレスの症状に有利な効果を有するという発見に基づいている。本願によって提供される情報によれば、分取血液への選択されたストレッサーの適用は体外的に、その分取血液の血液細胞にある変化を生じさせるように見える。以下でさらに詳細に報告されるように、後に遭遇するストレスに対して増加した抵抗を有することが患者の血液に有利な効果を生み出す。
【0013】
したがって、一つの側面からは、本発明は、ストレスの悪影響を打ち消すために及び/または患者を予備調整して後に遭遇するストレスに対して向上した抵抗及び反応を与えるために患者を治療する方法であって、患者から分取血液を抽出し、該分取血液に1以上のストレッサーの体外的な適用を与え、該処理された分取血液を患者に再注入すること含む方法を提供する。
【0014】
したがって、本発明において使用することが出来るストレッサーには、酸化力のあるストレッサー、熱ストレッサー及び紫外線放射があり、これらは、単独または2または3個の組合せにおいて使用され、そして分取血液に同時にまたは連続的に適用される。したがって、本発明のより特定な側面によれば、ストレスの悪影響を打ち消すために及び/または患者を予備調整して後に遭遇するストレスに対して向上した抵抗及び反応を与えるために患者を治療する方法であって、患者から分取血液を抽出し、該抽出された分取血液を酸化力のある環境、UV放射及び上昇温度から選択された少なくとも1つのストレッサーに体外的にかけ、該処理された分取血液の少なくとも一部分を患者に再注入すること含む方法が提供される。
【0015】
【好ましい態様】
発明の方法は、患者から血液の一部(以下分取血液)を取り出し、その分取血液を体外で1つ又はそれ以上のストレッサーにさらし、処置した分取血液を患者に再注入することを含む。この処置は、患者がその処置を受けた時点又はそのしばらく後に患者が被るストレスの影響を打ち消す。さらに意義深く重要なのは、処置、好ましくは一連の処置の結果、患者がその後に遭遇するストレスの悪影響に耐える力が備わることである。本発明の処置方法によれば、哺乳類の患者が、その後ストレスが加わった場合にしめすストレス応答が、体温上昇が小さい、心拍数の増加が小さい、及び/または最少血圧の上昇が小さくなることでしめされるように小さくなる。
【0016】
従って本発明の別の態様は、前もって体外で酸化的環境、紫外線照射、上昇温度から選ばれる少なくとも1つのストレッサーにさらした分取血液を、患者のストレスを治療するための医薬、および、患者がその後に遭遇するストレスに対してよく耐えられるように患者を前もって調整しておくための医薬を製造する目的で、使用する方法を提供する。
【0017】
処置する分取血液のサイズは、人間の患者の場合、一般的に約0.1mlから約400ml、このましくは約0.1−100ml、もっともこのましくは5−15mlで、人間以外の患者に関しての相対体重に適当に比例配分して決める。血液中の白血球の細胞膜が破壊されたり、血液中の細胞が大量に不可逆的なダメージを受けたりすることがないように、ストレッサーのレベルを高くしすぎないように注意する必要がある。
【0018】
本発明の好ましい方法において、分取血液は体外で、熱ストレッサー、UVストレッサー、あるいは酸化的ストレッサーのどれか1つだけにさらすことができる。また分取血液は体外で、熱ストレッサーとUVストレッサー、熱ストレッサーと酸化的ストレッサー、UVストレッサーと酸化的ストレッサーの2つのストレッサーにさらすこともできる。また熱ストレッサーとUVストレッサーと酸化的ストレッサーの3つ全部にさらすこともできる。2つ以上のストレッサーの組合せを用いる場合、どんな順番で加えてもよいし、同時に加えてもよい。後の実施例で示すように、3つのストレッサーの内2つ、特に酸化的ストレッサーとUVストレッサーを順番に加えるか、ストレッサー3つ全部を同時に用いる場合に特に有益な結果が得られる。
【0019】
温度ストレッサーは標品を液相に保たなければならず、45℃を越えて加熱してはならない。
【0020】
上昇温度(elevated temperature)という用語はここでは本発明の操作において血液をストレッサーにさらし始める時点での血液の温度よりも高いということを意味する。分取血液を取り扱う方法によって違うが、操作開始時の温度は15℃と低いことがある。分取血液は初めに患者から採取したときは体温(37℃)であるが、採取、抗凝固剤の添加、処置装置への導入及び分取血液の保存の行動全てが血液を冷却するようにはたらき、操作の開始時には血液の温度は15℃にまで低くなる。したがって本発明の操作に用いられる「上昇温度ストレッサー」とはこの初期温度以上に熱することである。当業界で知られている適切な熱源ならどれを用いても血液を加熱することができるが、好ましくは1つ又はそれ以上の赤外線ランプである。従って本発明の好ましい操作においては分取血液を、ストレッサーとして赤外線照射単独、又は他のストレッサー即ちUV照射、酸化的環境と組み合わせたものにさらす。赤外線照射すると通常は分取血液が熱せられるがいつもとは限らない。
【0021】
温度ストレッサーは好ましくは処理する分取血液を正常体温以上、すなわち約38−44℃にまで、最も好ましくは約42.5℃にまで、約30秒から約10分間、好ましくは約1−5分間、最も好ましくは約3分間のあいだ温めるものである。
【0022】
酸化的ストレッサーを与えるには、分取血液を医薬等級の酸素とオゾンガスの混合物にさらすが、最も好ましいのは前記の温度範囲で分取血液中に医薬等級の酸素ガス(オゾンガスを微量成分として含む)の気流を泡として通すことである。オゾンガスは業界で知られているいかなる供給源から供給してもよい。気流はオゾン含量は約1.0−100μg/ml、このましくは3−70μg/ml、最も好ましくは約5−50μg/mlであるのがよい。流速は約0.01−2リットル/分、好ましくは約0.05−1.0リットル/分、最も好ましいのは約0.06−0.30リットル/分(STP)で気流を分取血液に供給する。酸化的ストレッサーの別のかけ方には、血液に過酸化水素のような過酸化物を加えることや、分取血液に過マンガン酸塩や過ヨウ素酸塩のような生化学的に許される化学酸化剤を加えることがある。
【0023】
紫外線照射ストレッサーは、処置中の分取血液をUV照射に適した光源を用いて照射することによりうまく与えることができる。紫外線照射は業界で知られている従来の光源を用いて行うことができる。たとえば低圧紫外線ランプを複数個用いて行うことができる。本発明の方法は好ましくは標準型UVランプ、即ちC帯波長(280nmより短い波長)を出すUVランプ、を使用する。標準UV−AとUV−B線源に対応する紫外線も使うことができる。好ましく使用するのは低圧紫外線ランプで少なくとも90%の紫外線が約253.7nmの波長を有するラインスペクトルを生じるものである。上述の温度と酸化的環境のストレッサーと同時にかけるに適当なそのような紫外線の用量を得るには、選んだ波長における出力が約5−25ワット、好ましくは5−10ワットのランプを複数、分取血液を入れたサンプル容器を囲むように配置する。各ランプが1メートルの距離で約40−80μW/cm2 の強度を与える。253.7nmでの合わせた出力が15−40ワット、好ましくは20−40ワットであるこのようなランプ数個でサンプル瓶を囲み、最大強度で用いるのがいいだろう。血液の入射面で供給されるUVエネルギーは3分間の曝露で平方センチメートル当たり0.25−4.5ジュール、好ましくは0.9−1.8J/cm2 である。このように処理することにより、本発明にしたがい適当に改変され、患者に再注射できる状態になった分取血液が供給される。
【0024】
分取血液をストレッサーにさらす時間は数秒から約60分までである。通常は0.5分から60分の間である。これはUV照射の強度、温度、酸化剤の濃度と酸化剤が分取血液に供給されると速度によってある程度変わる。分取血液に加えられるストレッサーが強烈であるほど適用時間は一般に短くなる。実施者は他のストレッサーのレベルを設定してから、最適時間を決めるための実験を行う必要があるだろう。おおかたのストレッサー条件下では、好ましい時間は約0.5−10分の範囲にあり、最も好ましくは2−5分、通常は3分前後である。開始時の血液の温度、および予定の温度まで温めたり冷やしたりする速度は患者ごとに異なる傾向がある。
【0025】
本発明の好ましいプロセスを行うにあたって、分取血液(あるいは分離された血液細胞画分、又は血小板も含め分離された細胞の混合物、これらの種々の白血球を含有する組み合わせも全血とともに集合的に“分取血液”と呼ぶ)は、米国特許第4,968,483号(Mueller)に記載されたタイプの装置を使用してストレッサーで処理することができる。分取血液は適当な、無菌の、紫外線透過性の容器に入れ、次いでこの容器を機械に装着する。分取血液の温度を、IRランプのような適当な熱源を使用して予定の値、例えば42.5±1℃、に調節し、分取血液に酸化ストレスを与えるためのガスを流す前にUVランプを決められた時間点灯してUVランプの出力を安定させる。次いで組成のわかった酸素/オゾンガス混合物を流量を調節しながら分取血液に加えるがその時間は予め決められた0.5から60分、好ましくは2から5分、最も好ましくは上述したように約3分間である。その結果分取血液は3種のすべてのストレッサーを同時に受ける。このようにして本発明にしたがい分取血液は所望の効果を十分に達成できる様に適当に改変される。
【0026】
処理した分取血液の患者への再注入は静脈注射、筋肉内注射、皮下注射あるいは他の通常の注射投与により達成できる。筋肉内再注入が好ましい。
【0027】
本発明のプロセスは、処置する時点で明らかな患者のストレス症状の治療、および処置後に遭遇するストレスの悪影響に対して哺乳類の患者を予備調整しておくことの両方に有用性を示す。これは特定なストレスあるいはストレスのタイプに対し耐久性を与えることが目的ではなく一般的に適用できることは明らかである。本発明のプロセスにしたがう処置あるいは一連の処置を受けた患者は、未処置の患者と比較して、その後に遭遇するストレスに対する有害な反応を顕著に減少させる、例えば、ストレスに応答する体温の増加を顕著に減少させ、および/または心拍数の増加を減少させ、および/または拡張期血圧の増加を減少させるであろう。したがって、本プロセスは、手術のようなストレスを受ける日取りが決まっている患者に特に有用である。その患者等は、手術前に本発明にしたがい処置あるいは一連の処置を受けることにより彼らの体を手術のために前もって調整できる。その結果彼らは手術に良好に耐え、そしてより早く回復し、したがって入院期間を短縮することができるであろう。
【0028】
本発明の他の好ましい使用は、虚血を予め調節することと類似の方法で、ストレス誘導ダメージから組織および臓器を保護することである。上述したように、反復性の軽い虚血(アンギナ)症状の発現は、組織および臓器を虚血予備調整によりストレス誘導ダメージに対する感受性を減らせるが、現行の方法では虚血予備調整は実際には行えない。本発明のプロセスは、虚血が身体ストレスの1種である虚血予備調節に代わるものである。したがって、本発明のプロセスは、不安定アンギナの処置し梗塞部分の大きさを小さくする可能性を提供するが、これらは今利用できる治療法では効果的には行えないものである。
【0029】
同様に、本発明のプロセスは移植手術を受ける体の臓器の保護に適用される。本発明のプロセスによるドナーの体の処置は、臓器をドナーの体から取り出す際、さらに臓器を受け取る体への移植および引き続く外科的処置の間に臓器が被るであろう避けられない虚血の結果として生ずるダメージから体の臓器を保護するに役立つ。本発明にしたがう処置はドナーの体からの臓器の取り出しと臓器を受け取る体への外科的処置との間の移植臓器の有効な寿命を延長し、それにより移植手術の遅延による生存移植臓器の損失が減少される。
【0030】
さらに、本発明のプロセスの特定な臨床適用は、脳のある領域への血液の一時的な閉鎖による、一時的な虚血性発作(TIA、前脳卒中)にかかった患者の処置である。彼らは共通して近い将来重い脳卒中になるようである。TIA発症時に、そのような患者に本発明のプロセス処置を行うと、脳を前もって調整し、来るべき重い脳卒中の作用の辛さを回避あるいは弱めるであろう。
【0031】
本発明のプロセスにおける分取血液の処置に使用した、および以下に説明する試験において記載したストレッサーは、血液細胞におけるSAPキナーゼ経路を活性化する作用を有することが知られているストレッサーに含まれる。血液への適用時にSAPキナーゼ経路を活性化する他の公知のストレッサーも血液に適用した場合に本発明のプロセスにおける分取血液と同様な効果が得られると考えられる、すなわち分取血液が患者への再注入後に、ここに記載したようなストレスに対し体の臓器を保護する効果を有するような状態にする。そのようなストレッサーは、ガンマ線および他の形態のイオン線、高浸透圧剤、化学療法剤(例えばシスプラチンおよびマイトマイシンC)、TNFおよびIL−1のような抗炎症性サイトカイン、ツニカマイシン、アニソマイシンおよび亜ヒ酸ナトリウムである。ストレス活性化プロテインキナーゼ(SAPK)、さらに公知のcJunアミノ末端キナーゼ(JNK)は、Erk−1およびErk−2 MAPK(マイトジェン活性化プロテインキナーゼ)と類似のプロテインキナーゼのファミリーである。それらはシグナル伝達経路(SAPキナーゼ経路またはSAP/JNキナーゼ経路)で活性化され、そのリン酸化機構に作用する。SAPキナーゼファミリーの一員には、p38 HOG、JNK(Jun N−末端キナーゼ)およびBMK−1がある。それら同様なストレッサーはヒートショックプロテイン経路を活性化するものとしても知られている。
【0032】
SAPキナーゼ経路の活性化状態の測定は、分取血液をストレス調整のために患者にすぐに再注入できるような状態にする本発明により、分取血液が処理されているかいないかについての有用な指標になりうる。SAPキナーゼ経路の活性化を決定するために利用できる標準方法は公知であり、また文献で発行されている。それらは個々のSAPキナーゼ(例えばp38およびSAP−K3)に対し特異的な抗体による免疫沈降反応、引き続くホスホチロシンブロッティングであり、それらにおいてもしポジティブであればSAPキナーゼ経路活性化を示す。
【0033】
本発明の有益な効果は、幼若および成熟ラット、特に同系の遺伝的に高血圧症のラット(SHR)に関するインビトロ臨床試験により証明された。遺伝的な高血圧ラット(SHR)は最も広く知られた高血圧研究用動物モデルであり、この分野の研究者において周知かつ容易に入手可能なものである。SHRはいくつかの遺伝子欠損を有し、最も重要なものはストレスを受けたときに適当量のHSPを産生しないことである。SHRは急激に高血圧を発症し、ストレスに応答した脈拍数、血圧および体温の劇的な増加を示す。それらはストレスに対する過剰感受性モデルを表す。それらを使用して得られた結果はヒト患者に関し得られる可能性のある結果をかなりの信頼性で提供する。その効果は、以下の実施例8で記載した犬に関するインビボ臨床試験によっても示された。
【0034】
【実施例】
実施例1
試験動物と同じ血統の、犠牲にしたSHRから血液を収集し、クエン酸ナトリウム抗凝血剤で処理し、貯蔵した。それからその血液の一部を滅菌容器に置き、そして、上述のミュエラー(Mueller)の米国特許第4,968,483号に一般的に記載されたような装置内にて、UV照射、オゾン/酸素ガス酸化環境そして上昇した温度ストレッサーに同時にさらした。より具体的には、滅菌UV透過容器内の血液試料を赤外線ランプで42.5℃に加熱し、その温度に維持している間、先に述べた好適な条件下で波長253.7nmのUV照射にさらした。同時に、13.5乃至15.5μg/mlのオゾン含有量である、医療用等級の酸素とオゾンとの気体混合物を、60乃至240ml/minの範囲にわたる流速にて血液試料を通じてバブリングさせた。UV露光と気体混合物供給を同時に行った時間は、3分間であった。
【0035】
貯蔵した血液の別の部分は、コントロールとして機能させるべく、同様に滅菌容器内に置き前述の装置内に配置し、加熱はせず、UV照射もオゾン/酸素気体混合物の供給もしなかった。加えて、さらなるコントロールを提供するべく、滅菌した生理的塩類水溶液を調製した。
【0036】
7週齢のSHRを総数44匹選び、15匹から成るA群、15匹から成るB群及び14匹から成るC群の三群に分けた。10日間(7乃至9週齢時)、A群の各個体はUV、熱及びオゾン処理された血液150μlの臀部内注射を毎日受けた。B群の各個体は未処理血液の同様な日毎の注射を同じ時期に受けた。C群の各個体は生理的塩類溶液の同様な注射を同じ時期に受けた。
【0037】
9週齢時に、該注射の完了後4日間、被験動物は麻酔されテレメトリープローブ(遠隔測定探針)が各個体の大腿動脈に外科的に挿入された。この遠隔測定探針(商標DATAQUEST LABPRO、Data Sciences Internationalから入手可能)は無線送信機を装備した市販されている探針であり、未制御のストレス反応を誘発するかもしれないさらなる操作を動物に施すこと無しに心拍、収縮期血圧、拡張期血圧及び他の信号が感受され記録されることを許容する。追加の探針が各個体の腹膜腔内に外科的に挿入され、体温を測定した。
【0038】
体温、血圧及び心拍数の連続した日毎の記録が手術後の10日間各個体から為され、動物の日々のサイクルのうちの不活動な休息時すなわち日中(「点灯」)時、及び活動時間(夜)に読みが為された。本発明のプロセスに従って処理された血液の注射を受けたA群の動物は、休息時の間取られた読みによって特に示されるように、未処理血液の注射を受けたB群及び生理的塩類溶液の注射を受けたC群に比較して、手術後の平常体温のより素早い復帰を有意に示した(10日間に対して6日間)。この違いは、夜時間、活動状態の読みとりからはさほど明らかではなく、活動の間存在するより高いコルチゾールレベルが結果に影響しているであろうことを示唆している。このことは、手術のストレスに対する哺乳類個体の応答を軽減することにおいて、本発明の処理の有意な効果を示している。
【0039】
これらの実験の結果は、図1(測定された個体の体温の手術後日数に対するプロット)に図示される。プロットされた各値は休息時の間全群から得られた値の平均である。曲線AはA群の動物から導かれ、曲線BはB群の動物からそして曲線CはC群の動物から導かれる。生理的塩類溶液を注射された群と未処理血液を注射された群の結果(B対C)は有意には異なっていない(P値 0.6764)。しかしながら、処理された血液の群からの結果は有意に異なっている(A対B、p=0.008。A対C、p=0.0002)。
【0040】
実施例2
実施例1に記載されたように処置された44体、すなわち、本発明のプロセスに従って処理された血液の注射を受けた15体のA群、未処理の血液の注射を受けた15体のB群、そして生理的塩類溶液の注射を受けたC群を、実施例1に記載された探針植え込み手術後10日間、小さな拘束篭内に30分間それら(個体の齢は11週)を置くことによって、標準の固定ストレス試験を通しての心理的ストレスにさらした。この固定期間の間、体温、血圧及び心拍数の読みが一分間隔で記録された。
【0041】
図2は、三群の体温測定の結果のグラフを提示したものである。すなわち、固定ストレス試験の30分間にわたって横座標としての体温に対する縦座標としての時間のプロットである。図2が示すように、実験群Aから導かれる曲線2Aは、一貫してそして有意に、コントロール群Bから得られる曲線2Bとコントロール群Cから得られる曲線2Cよりも下にある。得られた全てのデータの統計的な分析は、実験群Aから得られた特徴における違いの高い意義を確かなものにしている。
【0042】
図3は、三つの群における心拍数測定の結果を、ストレス試験の時間に対して縦座標としてプロットした心拍数(分当たりの拍動、bpm)でもって図表的に提示している。(各群における動物にわたって平均された)同結果は、またも、本発明に従って処理された血液の注射を受けた群であるA群が実質的に試験の全継続時間にわたって心拍数において他の2つの群に比較してより低い増加を有した、ということを示している。各群間の違いは統計的に有意である−各ケースにおいてp=0.0001。
【0043】
図4は、三つの試験群の各々の拡張期血圧の測定結果を、ストレス試験の時間に対して縦座標としてプロットした拡張期血圧(mmHg)でもって図表的に提示している。本発明に従って処理された血液の注射を受けた群であるA群からの値(平均されたもの)は、またも、他の2つの群からのそれらよりも一貫してそして有意に低い(各ケースにおいてp=0.0001)。
【0044】
実施例3
実施例2からのC群、すなわち7乃至9週齢で生理的塩類溶液の注射を受けたコントロール群の動物を、三つの亜群Ca,Cb及びCcに分けた。各群は、処理された血液150μl、未処理の血液150μl、及び生理的塩類溶液150μlの各々の注射を10日間受けた。注射は動物が12週齢すなわち充分に成熟した成体となったとき開始した。遠隔測定探針を適所に留めた。同じ30分固定ストレス試験を16週齢の各個体に行い、心拍数、血圧、及び体温の測定を行った。
【0045】
体温応答においては、本発明のプロセスに従って処理された血液を注射されたCa群はストレス期間、より鈍感な上昇を有意に示した。このことは、図2と類似の、結果についての図表的提示である図5にて明らかにされている。Ca群の動物から導かれた曲線Caは、Cb群の動物から導かれた曲線Cbよりも一貫して低く、そして、Cc群の動物から導かれた曲線Ccよりも一貫して低い。処理された血液対未処理血液の結果、そして、処理された血液対生理的塩類溶液の結果は統計的に区別される− 各ケースにおいてp=0.0001。
【0046】
実施例4
本発明に従って処理された血液を注射した、実施例2の実験的に処置された7〜9週令の動物のグループAを、各グループ5匹ずつ、Aa、AbおよびAcと称する3つのサブグループに分けた。次に、第2のシリーズとして、処理血液、非処理血液および生理食塩水を、それぞれに150μl、10日間毎日注射した。動物が12週令となった時、注射のクールを開始した。テレメトリープローブを実施例1における場所に残しておいたので、手術を再度行う必要はなかった。16週令で再度、実施例2に記載したのと同じ不動ストレステストを30分行い、心拍、血圧および体温を1分間隔で測定した。
【0047】
体温の上昇のグループ間における違いは非常に大きかった。図2と同様、時間に対する平均体温をプロットしたものの結果を図6に示す。テスト開始約12分後、本発明に従って処理した血液を2クール注射したグループAaは、一貫して有意に(各ケースでp=0.0019以下)、最も低い体温の上昇を示した。グループAaから得られたカーブAaは、グループAbから得られたカーブAbおよびグループAcから得られたカーブAcよりも一貫して低い。また、カーブAaの値は、図2のカーブAの値よりも低いことが分かるであろう。これは、本発明による第2の処理が、動物のストレスに対する耐性を調整するという、さらなる効果を示すものである。これに対しカーブAcの値は、図2のカーブAの値より高く、図2のカーブCの値よりも低い。これは、2回目の本発明の“ブースター”処理を行わなければ、処理の効果が、処理のクール終了約24日後では失われる傾向にあることを示すものである。
【0048】
実施例5
7週令と12週令で、同じ液体を2クール注射した(生理食塩水の後に生理食塩水、未処理血液の後に未処理血液、および処理血液の後に処理血液)実施例1で得られた動物のストレス応答を、16週令で実施した前述の第2の不動ストレステストの間、測定した。体温測定から得られた結果を図7に示す。これは、図2と同様に、30分ストレステストの間における、時間に対する体温のグラフである。カーブAAは、本発明によって処理した血液を、10日間毎日注射する2クール後の動物の測定結果(5匹の平均)から得られる。カーブBBは、非処理血液を10日間毎日注射した2クール後の動物の測定結果(5匹の平均)から得られる。カーブCCは、生理食塩水を10日間毎日注射した2クール後の動物の測定結果(5匹の平均)から得られる。図が示すように、本発明の方法によって処理された動物から得られた値は、他の2つのグループから得られた値よりも、一貫して有意に(P=0.0001)低い。
【0049】
同様に図8は、ストレステストの間の3つのグループの心拍の測定結果を示す。本発明に従って処理した血液の注射を2クール行った動物から得られたカーブAAは、他の2つのカーブより有意に低い(p=0.0001)。
【0050】
実施例6
虚血ストレスと続いて起こる再潅流の悪影響を防ぐための、哺乳動物の体内器官と組織とを前もって調整する本発明の方法の使用をさらに実証するため、本発明の方法によって処理した後の動物の腎臓における虚血を誘発する実験を、前述したタイプの遺伝的に高血圧のラット(SHR)に関して行った。その手順は以下の通りである。
【0051】
63匹のラット(SHR)のグループを、ほぼ同じようにサブグループAとBに分けた。サブグループAには実施例1に記載した貯留からの血液を2クール注射した。注射した血液は、実施例1に記載したように、紫外光、オゾン−酸素ガスおよび上昇温度ストレッサーで同時に処理したものである。注射の最初のクールは7週令でスタートし、臀部の内部に処理血液の150μl分取血液を10日間に渡り、10回注射したものである。2番目の注射のクールは12週令でスタートし、同じようにして、処理血液を毎日同量で、10回注射したものである。サブグループBには、生理食塩水を同じ回数、同量注射してコントロールとした。
【0052】
注射の第2クール後、ラットを軽い麻酔で麻痺させ、背中を切開して右の腎臓を取り出した。閉塞性クリップを残りの腎臓の動脈と静脈上に配置し、左の腎臓に一過性の虚血を60分間起こさせた。皮膚をクリップで一時的に閉じた。続いて、虚血および/または続いて起こる再潅流から生じる損傷の程度に関して、血清クレアチニンおよび血中尿素窒素(BUN)を測定するための血液サンプルをとり、生存率を測定した。最初の血液サンプルを採取後、皮膚を完全に閉じた。
【0053】
生存率を毎日の生き残った数で計った。14日後、処理血液を注射したサブグループAの55%が生存していた。これに対し、生理食塩水−生理食塩水で処理した動物のサブグループBではわずか32%であった。生存率をより詳細に図9に示す。縦軸に腎臓の虚血後に生き残ったもののパーセントを、横軸に日数をプロットした。図9中で、実線はサブグループAの動物の結果を、破線はサブグループBの動物の結果を示す。
【0054】
その結果は、本発明による処理を受けた動物において有意な改善(p<0.05,ログランクテスト)を示している。これは、虚血および/または続いて起こる再潅流から生じる損傷に対して、本発明の方法によるプレコンディショニング(予備調整)がうまくいっていることを表すものである。
【0055】
100〜200μlの血液サンプルを、虚血後、1、3、6および12日目に生き残っている再潅流した動物のしっぽの動脈から採取し、クレアチニン量と血中尿素窒素(BUN)量を測定した。クレアチニンの高含有量は腎臓の機能の悪化、すなわち、腎臓が血液から適切にクレアチニンを取り除く機能を果たしていないことを示している。同様に、BUN量は腎臓の機能の効率を表す尺度であり、血液のBUNとクレアチニンの量が減れば減るほど、腎臓はさらに効率よく機能する。両方のテストは、ほ乳類の患者における腎臓の機能の標準的な測定である。
【0056】
図10はBUN量測定の結果を示すグラフであり、動物の各グループにおける平均で表してある。各カーブは、虚血後の日数に対するBUN値のプロットで示してある。カーブ10BはサブグループBの動物のコントロールから、カーブ10Aは処理血液を受けたサブグループAの動物から得られたものである。6日目に、サブグループAの動物の平均BUN値は有意に低くなった(p=<0.025)。
【0057】
同様に図11は、血清クレアチニンの測定結果を示すグラフであり、処理された血液から平均化されたカーブ11Aから、サブグループAの動物は、コントロールのサブグループBの動物から平均化されたカーブよりも、1、3および6日目で一貫して有意に低い(p=<0.025)。これらの結果は本発明の処理を受けた動物のサンプル中における、一貫してより低いクレアチニン量と、より低いBUN量とを示している。これは、虚血ストレスおよび/または再潅流損傷に対するより高い耐性に関して、この処理によって体の個々の器官と組織とが効果的に、予備調整されることを示している。
【0058】
各サブグループのクレアチニンとBUNの増加は3日目にピークとなり、12日目に底の方に戻った。サブグループAの動物の増加のピークは有意に低い。虚血/再潅流後の6日目では、サブグループAの動物からのサンプル中のクレアチニンとBUNは両方とも、コントロールの動物からのサンプルに対して約半分である。虚血後の最初の24時間、コントロールであるサブグループBのラットの83%は乏尿症であり(24時間経過後で尿2ml以下)、一方、サブグループAのラットの乏尿症はわずか42%であった(p<0.01)。これを図12に示す。ここで、各グル−プの動物のバーの数字は、腎臓の虚血/再潅流後の24時間で排尿した量であり、動物を乏尿、やや乏尿そして正常と、適切に分類してある。図12の塗りつぶしたバーはサブグループAの動物から、そして白抜きのバーはサブグループBの動物から得られたものである。
【0059】
実施例7
合計48匹の雄のSHRラットを、グループ当たり動物12匹ずつの5つのグループに分けた。同系統のSHRラットを殺して採取しプールした血液サンプルは、下記の同時に適用されるストレッサーの組み合わせを使用した他は実施例1と同様にして、4つの異なるストレッサー処理を施した。
【0060】
1.−IRランプによって保持された42.5℃の上昇温度で、紫外線に曝しながらO2/O3混合ガスをバブリングさせる;
2.−紫外線に曝しながらO2/O3混合ガスをバブリングさせる;
3.−IRランプによって上昇温度(42.5℃)に保持して、O2/O3混合ガスをバブリングさせる;
4.−IRランプによって42.5℃に保持し、紫外線に曝しながらO2ガスをバブリングさせる(これは酸化的環境を構成しない)。
【0061】
ストレッサーの量、時間、強度等は実施例1に詳述されているとおりであった。
【0062】
処理を施した血液サンプルを第1、第2、第3及び第4グループのそれぞれの動物に投与した。なお、第5グループは、同じ養生法で同量の生理食塩水を投与された。すなわち、動物が第7週齢の時に開始した第1期の10日間及び動物が第12週齢の時に開始した同様な第2期の10日間に、毎日150μlを筋肉注射した。
【0063】
第2期の注射を完了した後の日に、実施例6と同様に動物に麻酔をして、一方の腎臓を摘出した。残った左の腎臓は、残った腎動脈を塞いで60分間、一時的に虚血状態とした。虚血状態とこれに続く再潅流の後8日間、生存率をモニターした。手術の後24時間、尿の排出量を測定した。
【0064】
添付の図13は、手術後8日目におけるそれぞれのグループの動物の生存率を示している。対照グループとして生理食塩水を投与された第5グループの生存率はわずか25%であったが、他の全てのグループは顕著にこれより良好であった。酸化的ストレッサー及び紫外線を伴う血液処理を受けた第2グループは、生存率が75%と特に良好であって、続けてうける虚血状態−再潅流のストレスに耐えるために非常に良い予備調整であることを示している。
【0065】
添付の図14は、尿排出量測定についての結果を示している。ここで、手術後24時間に6ml以下の尿排出量であることは、動物が乏尿(尿量過小)であることを決定づけるものであり、換言すれば、極度に腎臓の機能が損なわれたか、全く腎臓の機能が存在しないということである。乏尿の動物数は縦軸で示されている。乏尿の動物の最高数は対照である第5グループにおいてみられるが、本発明によって処理を施された他の全てのグループでは顕著に改善されている。
【0066】
実施例8
虚血インビボ腎臓試験での虚血ストレスと再潅流に対する予備調整にこの方法を使用することを示す実施例6の実験的手法を、実験用イヌについて行った。これらのイヌは純血の正常ビーグル犬(1−2歳)で各グループ、サブグループはそれぞれオスメス同数である。
【0067】
このように、動物は、ABCDの4グループに分けられ、各グル−プはオス3頭とメス3頭の合計6頭より構成された。グループAとCには、本発明の方法を適用した、すなわち、実施例6で記載したように毎日、分取血液(3ml)を採血し、この分取血液をオゾン/酸素処理、紫外線照射および熱処理を体外で行い、同じ動物に処理分取血液を筋内注入により戻すという10日間コースを2回行った。2回の10日間コースの間に3週間の静養期間を設けた。
【0068】
第2回目のコースに続く日に動物を負担の軽い麻酔で麻酔を行い、背中を切開し右の腎臓を各動物から取り出した。残りの腎臓の動脈と静脈を閉塞クリップで留め、一過性の虚血状態に60分間維持した。続いて血液サンプルを動物から採血し、実施例6で記載したように障害腎臓作用の指標としてクレアチニンと血尿窒素を分析した。
【0069】
ケレアチニンの結果は、添付の第15図のグラフに示すとおりであり、血液クレアチニンの含有量が虚血に続く6日間のデータが時間軸にプロットしてある。カーブACは、グループAとグループCの動物から得られた結果であり、対照グループBDよりも一貫して低い値であり、これは本発明の方法で処理された犬において著しく腎臓の機能が改善されたものであることを示すものである。記号ARFは、急性腎不全を示すものである。グループ内の時間に対する変化は高度に有意である(p<0.0001)。
【0070】
虚血にさらされた場合の器官の損傷は、虚血の結果による理由だけから生じることがあり(たとえば、虚血が後で溶解する血栓によって生じた場合であって、血栓が溶解しても器官の損傷を受けたところに血液が流れないといういわゆる不再流現象が生じたとき)、あるいは、虚血のあと、白血球またはフリーラジカルなどが器官の血管とか細胞を損傷する可能性があるときに器官に血液を再潅流したときにも起こる。ここで使用されている用語「虚血および/または再潅流の結果生ずる損傷」および「虚血/再灌流損傷」は、それぞれ単独であるいはその組み合わせにより生ずる損傷の2つのタイプのものを包含するものである。
【0071】
本発明の方法の上述の結果は、SHRにおける生存率、血液中の尿素とクレアチニンレベルおよび尿流によって測定されるように、虚血およびまたは再潅流の結果生ずる損傷から腎臓を保護することができることを示すものである。これは、一般に身体の器官、これには心臓、肝臓、脳、脊髄および腎臓のようなその他の器官とか組織が含まれるが、これらを虚血/再潅流から保護する処置として本方法が応用できることを意味するものであり、また、外科的治療、身体の器官の除去または移植のような、身体の器官の虚血/再潅流を含む外科的処置が予定されている患者の処置に本方法を実際に適用できることを示している。
【0072】
とくに、虚血による深刻な腎臓の機能不全は、高い罹病率と死亡率を伴う重大な臨床上の問題である。本発明の方法は、これらの病気を克服する新規な治療法を提供するものである。これは、腎臓移植に先立ってドナーあるいはレシピエントのいずれかあるいは両者に適用することができる。これは、腎臓の再血管新生の前に適用することができる。危険性の高い患者の侵襲的評価、たとえば糖尿病患者の血管造影のような場合、の前に適用することができる。大動脈瘤の治療や腎臓のベンチ手術(すなわち、腎臓を一時的に摘出し、エクスビボで手術しそのあと再移植される場合)のような腹部の大動脈手術の前に適用することができる。
【0073】
心臓に絡む処置に関連するこの利用について、この発明の処置は、冠状動脈、およびバイパス形成に先立って、あるいは腎臓の場合のような移植に先立って行うことができる。これは、冠状の動脈のバイパス移植のための心肺のバイパス形成、弁修復あるいは先天的ないし後天的心臓の形態的異常の外科的治療を伴う心臓切開手術をしようとしている患者への利用を示唆している。脳、あるいは腸、腎臓および手足を含むほかの器官と組織の場合には、この発明の処置は、危険率の高い患者の血管形成あるいは血管内膜切除に先立って適用することができる。
【0074】
大手術のための全身麻酔に先立って本発明の方法を行うことは、主な器官があとで被る虚血ー再潅流障害に十分耐えるために身体を全般的に予備調整することとみることができる。脳、心臓、肝臓、腸、脊髄、腎臓あるいは四肢に供給している動脈に潜むアテローマ性動脈硬化症は手術時または手術後に血栓症虚血をより引き起こしやすいものであるが、このアテローマ性動脈硬化症が相当程度進行したあるいはしているらしい患者に、全身麻酔を含む大きな手術的処置を行うに先立って本方法を適用できることを示すものである。また、この発明の方法による同様の身体の全般的予備調整は、続いて生じるショック、つまり血液とかそのほかの体液のロス、心臓の機能不全、血管の極端な肥大および極端な低血圧により生体器官や組織の低潅流を引き起こすものであるが、この影響を軽減するのに利用できることを示すものである。実例は、重大な血液損失、外傷、敗血症および心臓性ショックである。手術を待っている患者を含めて、事故にさらされようとしている人々とか自然災害の救援救助隊員は、本発明の方法の受益者となるであろう。
【0075】
ストレス、たとえば、外科処置と一部としての虚血ストレス、手術あるいは予見できるストレスー状況の一部としての一般的心理的ストレスあるいは生理的ストレス、にかかるに先立って患者の身体および身体の器官の予備調整に関連した本発明の処置の有用性の他の分野は、当業者にとって明らかであろう。
【0076】
参考文献
1.B.J.ゲルシュ(Gersh)、E.ブラウンワールド(Braunwald)およびJ.D.ラザフォールド(Rutherford):心臓の収縮と弛緩の機構(Mechanism of Cardiac Contraction and Relaxation),(ブラウンワールド編集「心臓病:心臓血管薬のテキストブック」(Heart Disease:Textbook of Cardiovascular Medicine)第5版、360−393ページ、1997年、フィラデルフィア所在、W. B. Saunder社出版)
【図面の簡単な説明】
添付の図面において:
【図1】 下記の具体的実施例1で得られた結果を図示したものである。
【図2】 下記の実施例2で得られた体温についての結果を図示したものである。
【図3】 下記の実施例2で得られた心拍数についての結果を図示したものである。
【図4】 下記の実施例2で得られた拡張期の血圧についての結果を図示したものである。
【図5】 下記の実施例3で得られた体温についての結果を図示したものである。
【図6】 下記の実施例4で得られた体温についての結果を図示したものである。
【図7】 下記の実施例5で得られた体温についての結果を図示したものである。
【図8】 下記の実施例5で得られた心拍数についての結果を図示したものである。
【図9】 下記の実施例6で得られた結果を図示したものである。
【図10】 下記の実施例6で得られた結果を図示したものである。
【図11】 下記の実施例6で得られた結果を図示したものである。
【図12】 下記の実施例6で得られた結果を図示したものである。
【図13】 下記の実施例7で得られた結果を図示したものである。
【図14】 下記の実施例7で得られた結果を図示したものである。
【図15】 下記の実施例8の結果を図示したものである。
Claims (21)
- 患者から採取した血液の分取血液を酸化性環境、UV照射および45℃までの上昇温度から選択される少なくとも2つのストレッサーに曝すことを特徴とする、
患者の細胞、組織および/または内臓の虚血−再灌流を生ずる外科手術後発生する虚血のストレスの副作用をよりよく阻止するよう患者を予備調整するための分取血液の製造方法。 - 分取血液が0.1mlから400mlの量である請求項1の方法。
- 選択したストレッサーまたはストレッサーの組合せを0.5〜60分の範囲の期間分取血液に適用することを特徴とする請求項2の方法。
- 分取血液が曝される酸化性環境ストレッサーが医療用酸素とオゾンとの混合物からなり、オゾン含量が0.1〜100μg/mlであることを特徴とする請求項3の方法。
- 紫外線照射ストレッサーが、主として280nmまたはそれより短い波長で発するUVランプからの紫外線である請求項3の方法。
- 上昇温度ストレッサーが38〜43℃の範囲にある温度である請求項3の方法。
- 分取血液が酸化性環境ストレッサーおよびUV照射ストレッサーに同時に曝される請求項3の方法。
- 分取血液が酸化性環境ストレッサーおよび上昇温度ストレッサーに同時に曝される請求項3の方法。
- 分取血液がUV照射ストレッサーおよび上昇温度ストレッサーに同時に曝される請求項3の方法。
- 分取血液が三つの該ストレッサー全てに同時に曝される請求項3の方法。
- 上昇温度ストレッサーが赤外線により適用される請求項10の方法。
- 虚血性ストレスが患者の腎臓、心臓、肝臓、腸、脊髄または脳の虚血−再灌流である請求項1の方法。
- 虚血性ストレスが腎臓の虚血−再灌流である請求項1の方法。
- 患者がアテローム性動脈硬化症を患っており、外科的処置の際に生命維持に必要な器官が虚血する前に、患者が全身麻酔を行うよう予定されている請求項1の方法。
- 患者が心肺バイパスを用いた開胸手術または心臓移植を受けるよう予定されている請求項1の方法。
- 分取血液が赤外線により曝されることで熱せられることを特徴とする請求項1の方法。
- 患者が大動脈瘤手術を受けるよう予定されている請求項1の方法。
- 分取血液が酸化性環境および/またはUV照射と組合せて赤外線に曝されることを特徴とする請求項16の方法。
- 患者がアテローム性動脈硬化症を患っており、外科的処置を予定されている請求項1の方法。
- 複数の分取血液を該ストレッサーに曝すことを特徴とする請求項19の方法。
- 分取血液が曝される酸化性環境ストレッサーが、オゾン含量が0.1〜100μg/mlの医療用酸素とオゾンとの混合物であり、紫外線ストレッサーが主として280nmまたはそれより短い波長で発するUVランプからの紫外線であり、上昇温度ストレッサーが38〜43℃の範囲の温度である請求項10の方法。
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