JPH0733601A - Composition for tissue preservation - Google Patents

Composition for tissue preservation

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JPH0733601A
JPH0733601A JP12403692A JP12403692A JPH0733601A JP H0733601 A JPH0733601 A JP H0733601A JP 12403692 A JP12403692 A JP 12403692A JP 12403692 A JP12403692 A JP 12403692A JP H0733601 A JPH0733601 A JP H0733601A
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composition
acid
corneal
solution
medium
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JP12403692A
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Ho Chen Chun
− ホ チェン チュン
C Chen Sumi
シー.チェン スミ
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Abstract

PURPOSE: To obtain a composition capable of providing an energy source for an isolated tissue at the time of surgery and simultaneously suppressing the production and accumulation of lactic acid. CONSTITUTION: This composition comprises a ketonic substance and/or its precursor, glucose and a phosphate buffered balanced salt aqueous solution. The composition is especially useful as a rich energy source for preservation of an isolated tissue and a peripheral tissue at the time of surgery and simultaneously capable of suppressing the intracellular production and accumulation of lactic acid. The composition can usually be utilized for ophthalmic or usual surgery; however, other methods for utilization (e.g. local administration or preservation and washing of a donor tissue before transplantation) can be carried out.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

1.技術分野 本発明は、単離された組織の保存と手術時の組織の豊富
なエネルギー源として特に有用であり、同時に細胞内の
乳酸の生成と蓄積を抑制する、新規組成物に関する。こ
れは目の手術や手術一般に利用できるが、他の利用法
(例えば局所投与や移植前のドナー組織の保存と洗浄)
も可能である。
1. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel composition which is particularly useful as a tissue-rich energy source during the preservation of isolated tissues and during surgery, and at the same time suppresses the production and accumulation of intracellular lactate. It can be used for eye surgery and surgery in general, but for other uses (eg, local administration and preservation and washing of donor tissue prior to transplantation)
Is also possible.

【0002】2.背景情報 一般に潅流液(irrigating solutio
n)は目の外表面や皮膚への局所投与、および手術時の
組織の洗浄と手術された組織を湿潤状態に維持するため
に使用される。しかし目の手術においては、手術(角膜
移植(貫通性角膜形成術)、白内障摘出、眼内水晶体移
植および硝子体切除など)の結果として、潅流液による
房水および/または硝子液の置換が起きる。これらの場
合潅流液の成分が回りの組織に吸収されるか溶液が最終
的に体液と平行に達し血液循環中にクリアランスされる
まで、潅流溶液は目の中に留まる。従って使用される潅
流液は生理的(張性(tonicity)やpHなど)
に融和性であるばかりでなく、少なくとも前眼房(an
terior chamber)と硝子体(vitre
ous)が生理的体液と充分に平衡に達するまで、細胞
が生存活性(viability)と生理的機能を果た
す能力を維持させることができる成分を含有する必要も
ある。
2. Background information Generally, irrigating solutions
n) is used for topical administration to the outer surface of the eye and to the skin, as well as for cleaning tissue during surgery and for maintaining the wet tissue of surgery. However, in eye surgery, replacement of aqueous humor and / or vitreous with perfusate occurs as a result of surgery (corneal transplantation (penetrating corneoplasty), cataract extraction, intraocular lens implantation and vitrectomy) . In these cases, the perfusate solution remains in the eye until the components of the perfusate are absorbed by the surrounding tissue or the solution eventually reaches parallel with body fluids and is cleared into the blood circulation. Therefore, the perfusate used is physiological (tonicity, pH, etc.)
Is not only compatible with at least the anterior chamber (an
terrior chamber and vitreous body (vitre)
It is also necessary to include components that allow the cells to maintain viability and the ability to perform physiological functions until they reach a sufficient equilibrium with physiological fluids.

【0003】目の手術においては、潅流液の成分は角膜
と水晶体に対して特に重要である。いずれの組織も血管
がない。角膜はその栄養を主に前眼房より得て、多少で
はあるが涙と縁血管(limbal vessel)か
ら得る。水晶体はその栄養を前眼房および硝子体の液か
ら得る。網膜、毛様体および虹彩は血管のある組織であ
る;これらはその栄養を血管網の循環している血漿から
得る。従って潅流溶液の成分はこれらの組織に対して
は、角膜と水晶体に対するほど重要な影響を及ぼさな
い。
In eye surgery, the components of the perfusate are of particular importance to the cornea and lens. Neither tissue has blood vessels. The cornea derives its nutrition mainly from the anterior chamber of the eye, and to a lesser extent from tears and limbal vessels. The lens obtains its nutrition from the anterior chamber and vitreous humor. The retina, ciliary body, and iris are vascularized tissues; they derive their nutrition from circulating plasma in the vascular network. Thus, the components of the perfusion solution do not have as significant an effect on these tissues as on the cornea and lens.

【0004】角膜においては後表面をおおう単一層の内
皮が、角膜の洗浄性と従って透明性を維持するのを助け
る液体とイオン輸送部位を含む。水晶体ではイオン輸送
部位は水晶体嚢(capsule)下の表皮中に位置す
る。一般にNa+−K+ATPaseは細胞質膜に存在
し細胞内Na+とK+含量をそれぞれ10mMと100
mMに維持するのを助けており、約120mMのNa+
と10mMのK+の細胞外塩濃度勾配に逆らって輸送す
るのを促進している。この液体および/またはイオン輸
送活動を行うには、細胞(および組織)に充分なエネル
ギーが必要である。
In the cornea, a monolayer of endothelium that covers the posterior surface contains liquid and ion transport sites that help maintain the cleanability and thus transparency of the cornea. In the lens, the ion transport site is located in the epidermis under the capsule. Generally, Na + -K + ATPase is present in the cytoplasmic membrane and has intracellular Na + and K + contents of 10 mM and 100, respectively.
Helps maintain at mM, about 120 mM Na +
And promotes transport against a 10 mM K + extracellular salt gradient. Sufficient energy is required for cells (and tissues) to perform this liquid and / or ion transport activity.

【0005】グルコースは哺乳動物の主要なエネルギー
源である。角膜、水晶体および網膜は非常に活性の高い
解糖系の組織であり、好気的条件下においてもグルコー
スを利用して乳酸を産生している。単離された角膜がグ
ルコースを含む培地中で保存される時、過剰の乳酸が生
成および蓄積されて酸性になり、組織の代謝活性が阻害
される。インビボでは、血管のある組織で生成される乳
酸は血液循環を介して除去され、血管のない組織で生成
される乳酸は前眼房に放出され、血液循環のクリアラン
ス機構により除去される。ヒトにおいては、前眼房の乳
酸は約4.0−4.5mMの一定の低レベルで維持され
る。
Glucose is a major energy source in mammals. The cornea, lens, and retina are highly active glycolytic tissues that utilize glucose to produce lactic acid even under aerobic conditions. When the isolated cornea is stored in a medium containing glucose, excess lactic acid is produced and accumulated and becomes acidic, and the metabolic activity of the tissue is inhibited. In vivo, lactic acid produced in vascular tissues is removed via the blood circulation, and lactic acid produced in non-vascular tissues is released into the anterior chamber of the eye and removed by the clearance mechanism of blood circulation. In humans, anterior chamber lactate is maintained at a constant low level of approximately 4.0-4.5 mM.

【0006】インビボ投与用の溶液中に存在する時、グ
ルコースは組織の重要かつ有用なエネルギー源である。
解糖系によるグルコースの利用により高速度でATPが
産生され、これはOには依存しない。しかし、これは
有効なエネルギー産生経路ではなく、グルコース1モル
が利用される時2モルのATPが産生されるのみであ
る。この時2モルの乳酸も産生される。手術された目の
組織のクリアランス機構が充分に有効でないとき、乳酸
が蓄積しpHが低下して、その結果組織の代謝活性が阻
害される。これに対してミトコンドリアの量が多い組織
ではミトコンドリアを介してCOとHOへのグルコ
ースの完全な酸化が起き、グルコース1モルの消費に対
して38モルのATPが産生される(解糖系で生成され
る2モルのNADHの酸化を含む)。従って酸素が利用
できる場合、ミトコンドリアでの酸化による基質の利用
は有効なエネルギー産生経路であることは明らかであ
る。この条件下では乳酸は生成しない。さらに呼吸の亢
進によりパスツール効果を介して嫌気的解糖系が阻害さ
れる時、乳酸の蓄積は低下しているかまたは最少となっ
ている(クレブス(Krebs,H.A.)、エッセイ
ズ・ビオケム(Essays Biochem.)第8
巻、1頁(1972年))。
Glucose is an important and useful energy source for tissues when present in solution for in vivo administration.
The utilization of glucose by the glycolytic system produces ATP at a high rate, which is independent of O 2 . However, this is not an efficient energy production pathway, only 2 moles of ATP are produced when 1 mole of glucose is utilized. At this time, 2 mol of lactic acid is also produced. When the tissue clearance mechanism of the operated eye is not sufficiently effective, lactic acid accumulates and the pH drops, resulting in inhibition of tissue metabolic activity. In contrast, in tissues with high mitochondria, complete oxidation of glucose to CO 2 and H 2 O occurs via mitochondria, and 38 mol of ATP is produced for consumption of 1 mol of glucose (glycolysis). Including the oxidation of 2 moles of NADH produced in the system). It is therefore clear that utilization of substrates by mitochondrial oxidation is an efficient energy production pathway when oxygen is available. Lactic acid is not produced under these conditions. Furthermore, when anaerobic glycolysis is inhibited via the Pasteur effect due to hyperventilation, lactic acid accumulation is reduced or minimized (Krebs, HA, Essays. Essays Biochem. No. 8
Vol. 1, p. (1972)).

【0007】グルコースはミトコンドリア中では直接基
質としては利用されず、まず解糖系でピルビン酸に変換
されなければならない。ケトン体およびその前駆体(例
えば短鎖脂肪酸とケトン生成性のアミノ酸)はミトコン
ドリア中で直ちに酸化され、1モルのアセチル分子の利
用に対して32モルのATPが産生される。従ってケト
ン体およびその前駆体はエネルギーの豊富なまたはエネ
ルギー効率的な分子である。さらにケトン体およびその
前駆体の酸化により呼吸が亢進し、これがパスツール効
果を介して嫌気的解糖系を阻害する。
Glucose is not directly utilized as a substrate in mitochondria, but must first be converted to pyruvate by glycolysis. Ketone bodies and their precursors (eg short chain fatty acids and ketogenic amino acids) are immediately oxidized in mitochondria, producing 32 moles of ATP for every mole of acetyl molecule utilized. Thus, ketone bodies and their precursors are energy-rich or energy-efficient molecules. In addition, oxidation of ketone bodies and their precursors enhances respiration, which inhibits anaerobic glycolysis via the Pasteur effect.

【0008】ケトン体はアセトン(CH3COCH
3)、アセトアセテート(CH3COCH2COO−)
およびβ−ヒドロキシブチレート(CH3CHOHCH
2COO−)の総称である。脂肪酸とケトン生成性のア
ミノ酸からのケトン体の生成の経路は図1に記載されて
いる。ケトン体は組織における脂肪酸とケトン生成性の
アミノ酸(ロイシン、リジン、フェニルアラニン、チロ
シンそしてトリプトファンを含む)の代謝産物である。
自然界では脂肪酸は一般式CH3(CH2)nCOOH
(nは偶数の整数である)で表される。酢酸はn=0で
ある最小の脂肪酸分子である。ケトン体は体内の保存と
放出のためのアセチルCoAの安定な型の高エネルギー
代謝産物である。すなわちケトン体はインビボで脂肪酸
とケトン生成性のアミノ酸から直ちに産生される。さら
にβ−ヒドロキシブチレートとアセトアセテートは、N
AD+−連結β−ヒドロキシブチレート脱水素酵素の触
媒作用を介して相互に変換される:
The ketone body is acetone (CH3COCH
3), acetoacetate (CH3COCH2COO-)
And β-hydroxybutyrate (CH3CHOHCH
2COO-) is a general term. The pathway for the formation of ketone bodies from fatty acids and ketogenic amino acids is described in FIG. Ketone bodies are metabolites of fatty acids and ketogenic amino acids in tissues, including leucine, lysine, phenylalanine, tyrosine and tryptophan.
In nature, fatty acids have the general formula CH3 (CH2) nCOOH
(N is an even integer). Acetic acid is the smallest fatty acid molecule with n = 0. Ketone bodies are stable forms of high-energy metabolites of acetyl-CoA for storage and release in the body. That is, ketone bodies are immediately produced in vivo from fatty acids and ketogenic amino acids. Furthermore, β-hydroxybutyrate and acetoacetate are N
Mutual conversion via the catalysis of AD + -linked β-hydroxybutyrate dehydrogenase:

【化1】 [Chemical 1]

【0009】これらはケトン体、脂肪酸、およびケトン
生成性のアミノ酸は相互に関連した分子であることを示
している。エネルギーが必要な時、ケトン体およびその
前駆体は組織中で利用されてアセチルCoAが生成し、
これはさらにミトコンドリア中でクレブス回路を介して
COとHOに酸化され、ATPの形の高エネルギー
を産生する。
These indicate that ketone bodies, fatty acids, and ketogenic amino acids are interrelated molecules. When energy is needed, the ketone bodies and their precursors are utilized in the tissue to produce acetyl CoA,
It is further oxidized in the mitochondria via the Krebs cycle to CO 2 and H 2 O, producing high energy in the form of ATP.

【0010】ケトン体の前駆体(脂肪酸とケトン生成性
のアミノ酸)が(ヒトや動物に)投与される時アセチル
CoAが生成され、これはさらに酸化されて高レベルの
ATPが産生される。アセチルCoAの産生が過剰な場
合、ケトン体が生成され、その主要な代謝部位は肝臓で
ある。生成されるこれらのケトン体のうち、アセトンは
利用されず、息、汗および尿から排泄される。一方アセ
トアセテートとβ−ヒドロキシブチレートは抹消組織に
放出され、そこでアセチルCoAに変換され、さらにミ
トコンドリア中でアセチルCoAとクエン酸回路を介し
てCOとHOに酸化され、抹消組織に豊富なエネル
ギーを供給する。
When the precursors of ketone bodies (fatty acids and ketogenic amino acids) are administered (in humans and animals), acetyl CoA is produced, which is further oxidized to produce high levels of ATP. When acetyl-CoA is overproduced, ketone bodies are produced, the main metabolic site of which is the liver. Of these ketone bodies produced, acetone is not utilized and is excreted from breath, sweat and urine. On the other hand, acetoacetate and β-hydroxybutyrate are released to peripheral tissues where they are converted to acetyl CoA and further oxidized in the mitochondria to CO 2 and H 2 O through acetyl CoA and the citric acid cycle, and are abundant in peripheral tissues. Supply the perfect energy.

【0011】抹消組織では、ケトン生成性のアミノ酸か
らのアセトアセテートの生成も起きる。ここでアセトア
セテートが過剰に存在する場合、アセトアセテートは保
存のためβ−ヒドロキシブチレートに変換されるか、ま
たはアセチルCoAに変換されてミトコンドリア中でさ
らにCOとHOに酸化されて高レベルのATPを産
生する。抹消組織では脂肪酸はβ−酸化を介してアセチ
ルCoAに分解され(図1参照)、これはさらにミトコ
ンドリア中でCOとHOに酸化されて高レベルのA
TPを産生する。
In peripheral tissues, acetoacetate is also produced from ketone-forming amino acids. When acetoacetate is present in excess, it is converted to β-hydroxybutyrate for storage, or converted to acetyl-CoA and further oxidized in the mitochondria to CO 2 and H 2 O, resulting in high levels. Produces levels of ATP. In peripheral tissues, fatty acids are decomposed into acetyl-CoA via β-oxidation (see Figure 1), which is further oxidized to CO 2 and H 2 O in mitochondria to produce high levels of A.
Produces TP.

【0012】角膜、水晶体および網膜は解糖系の活性が
高く、グルコースを代謝して多量の乳酸を産生する。通
常の条件下でグルコースはインビボで目の組織のエネル
ギー源である。生成される乳酸は血液循環を介してクリ
アランス機構により除去される。目の手術の間またはそ
の直後は、血液循環による乳酸の除去機構は有効でな
い。目の手術において目の組織のエネルギー源として潅
流溶液中にグルコースが含まれている時、前眼房および
硝子体中に過剰の乳酸が蓄積される。グルコースの利用
が細胞外pHを下げ、これが細胞(および組織)中に乳
酸の蓄積を起こして代謝活性を阻害する(チェンとチェ
ン(Chen,C.H.and Chen,S.
C.)、アーチ・ビオケム・ビオフィズ(Arch.B
iochem.Biophys.)第276巻、70頁
(1990年))。この問題は、目の組織の代替エネル
ギー源として潅流溶液中にケトン体およびその前駆体を
添加することにより解決される。目の組織中でケトン体
およびその前駆体は直ちに利用されてアセチルCoAに
なり、ミトコンドリア中でクレブス回路を介してCO
とHOに酸化されて高レベルのATPを産生する。こ
の過程はパスツール効果により解糖系を阻害し、乳酸産
生を抑制する。
The cornea, lens and retina have high glycolytic activity and metabolize glucose to produce a large amount of lactic acid. Under normal conditions glucose is the energy source of eye tissue in vivo. The lactic acid produced is removed by a clearance mechanism via the blood circulation. During or immediately after eye surgery, the mechanism of lactic acid removal by blood circulation is ineffective. Excess lactic acid accumulates in the anterior chamber of the eye and the vitreous when glucose is included in the perfusion solution as an energy source for eye tissue during eye surgery. Utilization of glucose lowers extracellular pH, which causes accumulation of lactic acid in cells (and tissues) and inhibits metabolic activity (Chen and CH and Chen, S. et al.
C. ), Arch Biochem Biofiz (Arch.B)
iochem. Biophys. ) Volume 276, page 70 (1990)). This problem is solved by adding ketone bodies and their precursors into the perfusion solution as an alternative energy source for eye tissue. In the tissues of the eye, ketone bodies and their precursors are immediately utilized to form acetyl-CoA, which in the mitochondria passes through the Krebs cycle to produce CO 2
And it is oxidized in H 2 O to produce high levels of ATP. This process inhibits glycolysis by Pasteur effect and suppresses lactic acid production.

【0013】さらにケトン体は飢餓中の脳、筋肉および
腎臓の好適なエネルギー源であることが知られている
(オルソン(Olaon R.E.)、ネーチャー(N
ature) 第195巻、597頁、1962年;バ
センジ(Bassenge,E.)ら、アメリカン・ジ
ャーナル・オブ・フィジオロジー(Am.J.Phus
iol.)第208巻、162頁、1965年;オーエ
ン(Owen,O.E.)ら、ジャーナル・オブ・クリ
ニカル・インベスティゲーション(J.Clin.In
vest.)第46巻、1589頁、1967年;およ
びホーキンズ(Howkins,R.A.)ら、バイオ
ケミストリージャーナル(Biochem.J.)第1
22巻、13頁、1971年、および第125巻、54
1頁、1971年)。
Further, ketone bodies are known to be a suitable energy source for the starved brain, muscle and kidney (Olaon RE, Nature (N.
195: 597, 1962; Bassenge, E., et al., American Journal of Physiology (Am. J. Phus).
iol. ) 208, 162, 1965; Owen, OE, et al., Journal of Clinical Investigation (J. Clin. In.
vest. ) 46, 1589, 1967; and Hawkins, RA, et al., Biochemistry Journal (Biochem. J.) 1st.
22:13, 1971, and 125: 54
P. 1, 1971).

【0014】本発明の組成物は、単に目の手術において
目の液または一般の手術における体液を代替する人工の
液、または潅流溶液自体として機能することのみを目的
とするものではない。それよりも本発明の目的は、単離
された組織の保存中の、そして手術中や手術後の一時的
な組織の高エネルギー源としての、ケトン体およびその
前駆体を与え、少なくとも前眼房と硝子体が生理的体液
と充分に平衡に達するまで、細胞が生存活性と生理的お
よび生物学的機能を果たすことを可能にさせることにあ
る。
The compositions of the present invention are not solely intended to function in eye surgery as artificial fluids that replace eye fluids or body fluids in general surgery, or as perfusion solutions themselves. Rather, it is an object of the present invention to provide ketone bodies and precursors thereof during storage of isolated tissue and as a temporary high energy source of tissue during and after surgery, at least the anterior chamber of the eye. And allowing the cells to perform viability and physiological and biological functions until the vitreous is in sufficient equilibrium with physiological fluids.

【0015】すなわちバランスト製剤中のケトン体およ
びその前駆体とグルコースは、保存中の単離された組織
や手術中の抹消組織に特に有用である。グルコースは、
ミトコンドリアがほとんどないかまたは全然ない組織
(例えば角膜間質(corneal stroma)や
水晶体)のエネルギー源として与えられる。ケトン体お
よびその前駆体はエネルギーが豊富である。これらはク
レブス回路を介してミトコンドリア中でCOとH
に直ちに酸化され、他の代謝上の廃棄物は産生されな
い。生成される二酸化炭素は、水和されて炭酸となり、
これはさらに酸化されてpH7.4で重炭酸塩になる。
重炭酸塩は角膜内皮を通過するイオン輸送過程に必要で
あることが示唆されている(ホドソン(Hodosi
n,S.)ら、ジャーナル・オブ・フィジオロジー
(J.Physiol.)第263巻、563頁、19
76年)。さらにケトン体およびその前駆体の酸化は高
レベルのATPを産生するのみでなく、パスツール効果
を介して解糖系を抑制し、その結果乳酸の産生を阻害す
る。
That is, the ketone body and its precursor and glucose in the balanced preparation are particularly useful for isolated tissues during storage and peripheral tissues during surgery. Glucose is
It serves as an energy source for tissues with little or no mitochondria (eg, corneal stroma and lens). Ketone bodies and their precursors are rich in energy. These are CO 2 and H 2 O in mitochondria through the Krebs cycle.
It is immediately oxidised to produce no other metabolic waste. The generated carbon dioxide is hydrated to carbonic acid,
It is further oxidized to bicarbonate at pH 7.4.
It has been suggested that bicarbonate is required for the process of ion transport across the corneal endothelium (Hodosi (Hodosi
n, S. ) Et al., Journal of Physiology (J. Physiol.) 263, 563, 19
1976). In addition, the oxidation of ketone bodies and their precursors not only produces high levels of ATP, but also suppresses glycolysis via the Pasteur effect and consequently inhibits lactic acid production.

【0016】本発明において、バランスト塩(bala
nced salts)は成分中に含まれて、インビボ
投与用の生理的に融和性のある溶液を生成する。成分中
のリン酸塩はケトン体およびその前駆体が酸化される時
のATP産生過程の酸化的リン酸化の要素である。さら
にリン酸はpH7.2−7.4の生理的pH範囲で高度
の緩衝能を有する緩衝液として働く。
In the present invention, the balanced salt (bala)
nced salts) are included in the components to produce a physiologically compatible solution for in vivo administration. Phosphate in the component is a component of oxidative phosphorylation of ATP production process when the ketone body and its precursor are oxidized. Furthermore, phosphoric acid acts as a buffer having a high buffering capacity in the physiological pH range of pH 7.2-7.4.

【0017】本発明の理論と目的とする応用は、米国特
許第4,663,289号に記載のビーチ(Veec
h)の理論とは異なる。ビーチ(Veech)の発明
は、生きている動物細胞の代謝過程は1つまたはそれ以
上の一定比率の[HCO−]/[CO]、[L−乳
酸塩−]/[ピルビン酸塩−]、および[β−ヒドロキ
シブチレート]/[アセトアセテート]対により制御さ
れることができるという理論に基づいており、これはp
Hを調整するための「弱酸/共役塩基」対の緩衝系に類
似の効果である。
The theory and intended application of the invention is based on the beach (Veec) described in US Pat. No. 4,663,289.
It is different from the theory of h). The invention of Beech teaches that the metabolic processes of living animal cells are one or more fixed ratios [HCO 3 −] / [CO 2 ], [L-lactate-] / [pyruvate- ], And the [β-hydroxybutyrate] / [acetoacetate] pair, which is based on the theory that p
The effect is similar to a "weak acid / conjugated base" paired buffer system for adjusting H.

【0018】ビーチ(Veech)の理論はいくつかの
仮説に基づいている: 1.一定比率の対の基質の両方が細胞または組織に摂取
される。 2.(組織に)蓄積される一定比率の基質は、次に代謝
活性を制御するために生きている細胞中に留まる。 3.これらの基質対による基質の摂取と代謝制御はすべ
ての組織で類似している。
Vech's theory is based on several hypotheses: Both a fixed ratio of both substrates are taken up by cells or tissues. 2. A proportion of the substrate (in the tissue) that accumulates then lodges in living cells to control metabolic activity. 3. Substrate uptake and metabolic regulation by these substrate pairs is similar in all tissues.

【0019】ビーチ(Veech)の発明の基礎となっ
ている多くの実験はラットの肝臓で実施された(ビーチ
(Veech)ら、バイオケミストリージャーナル(B
iochem.J.)第115巻、609頁、1969
年;およびビーチ(Veech)ら、ジャーナルオブバ
イオロジカルケミストリー(J.Biol.Che
m.)第254巻、6538頁、1979年)。肝臓は
ヒトおよび動物において代謝の中心である。肝臓におけ
る代謝過程は抹消組織でのそれとは異なる。従って代謝
過程を制御する仕組みは肝臓で働くかも知れないが、そ
れは必ずしも抹消組織で働くとは限らない。例えば肝臓
では脂肪酸のβ−酸化を通してケトン体が生成される。
生成されたケトン体は肝臓で使用されないが、血液循環
を介して抹消組織に移動される。ここでそれらはクレブ
ス回路を介して高レベルのATPの産生と共役してCO
とHOに酸化される(生化学の原理(Phncip
lesof Biochemistry)、レーニンジ
ャー(Lehninger)、ワースパブリッシャーズ
社(Worth Publishers,In
c.))。すなわちβ−ヒドロキシブチレートは抹消組
織の効率的な代替エネルギー源であるが、肝臓の代替エ
ネルギー源ではない。本発明は、アセトアセテートと共
役することなくβ−ヒドロキシブチレートを抽出し代謝
してATPを産生し、同時に細胞での乳酸の生成と蓄積
を抑制する、角膜と水晶体のような抹消組織の高い活性
を利用する。
Many of the experiments that underlie the invention of Vech were carried out in rat liver (Vech et al., Biochemistry Journal (B).
iochem. J. ) Volume 115, p. 609, 1969
Year; and Vech et al., Journal of Biological Chemistry (J. Biol. Che.
m. ) 254, 6538, 1979). The liver is the center of metabolism in humans and animals. The metabolic processes in the liver are different from those in peripheral tissues. Thus, the mechanisms that control metabolic processes may work in the liver, but not necessarily in peripheral tissues. For example, in the liver, ketone bodies are produced through β-oxidation of fatty acids.
The ketone bodies produced are not used in the liver, but are transported to the peripheral tissues via the blood circulation. Here they are coupled to the production of high levels of ATP via the Krebs cycle
2 and H 2 O (the principle of biochemistry (Phncip
less Biochemistry, Lehninger, Worth Publishers, In
c. )). That is, β-hydroxybutyrate is an efficient alternative energy source for peripheral tissues, but not a liver alternative energy source. The present invention extracts β-hydroxybutyrate without conjugating it with acetoacetate and metabolizes it to produce ATP, and at the same time suppresses the production and accumulation of lactic acid in cells. Utilize activity.

【0020】生成される乳酸は、活発に糖を分解してい
る正常な細胞(例えば赤血球、骨格筋、角膜および網
膜)により血液中に放出され、次に肝臓と心臓により血
液から抽出されて代謝される。乳酸は細胞質膜を通し
て、競合的インヒビターとしてのピルビン酸とともに移
動される(スペンサーとレーニンジャー(Spence
rand Lehninger)、バイオケミストリー
ジャーナル(Biochem.J.)第154巻、40
5頁、1976年)。ケトン体は肝臓で生成されて血液
中に放出され、次に抹消組織(例えば角膜と水晶体)に
より血液から抽出され代謝される(生化学の原理(Pr
inciples of Biochemistr
y)、レーニンジャー(Lehninger)、ワース
パブリッシャーズ社(Worth Publisher
s,Inc.))。細胞質膜を通してのケトン体の輸送
機構はまだ確率していない。
The lactic acid produced is released into the blood by normal cells actively degrading sugars (eg erythrocytes, skeletal muscle, cornea and retina) and then extracted from the blood by the liver and heart and metabolized. To be done. Lactate is translocated through the cytoplasmic membrane with pyruvate as a competitive inhibitor (Spencer and Lenninger (Spence).
rand Lehninger), Biochemistry Journal (Biochem. J.) 154, 40.
P. 5, 1976). Ketone bodies are produced in the liver and released into the blood, then extracted and metabolized from the blood by peripheral tissues (eg cornea and lens) (Principles of biochemistry (Pr
inciples of Biochemistr
y), Leninger, Worth Publishers
s, Inc. )). The transport mechanism of ketone bodies through the cytoplasmic membrane has not been established yet.

【0021】ピルビン酸、乳酸、アセトアセテート、お
よびβ−ヒドロキシブチレートの代謝は細胞または組織
により異なる。心臓と肝臓の乳酸脱水素酵素(LDH)
アイソザイムは低濃度の乳酸のピルビン酸への酸化を促
進し;角膜、水晶体および網膜のLDHアイソザイムは
低濃度のピルビン酸を乳酸に還元するのを促進する。肝
臓中のβ−ヒドロキシブチレート脱水素酵素(BDH)
アイソザイムは、低濃度のアセトアセテートのβ−ヒド
ロキシブチレートへの還元を促進し;抹消組織(例えば
角膜)中のBDHアイソザイムは低濃度のβ−ヒドロキ
シブチレートのアセトアセテートへの酸化を促進する。
異なる組織での種々のLDHやBDHアイソザイムが異
なること、基質−対(例えば[乳酸塩]/[ピルビン酸
塩]や[β−ヒドロキシブチレート]/[ピルビン酸
塩]そして[β−ヒドロキシブチレート]/[アセトア
セテート])のすべての組織についての一般的な比率の
確立を困難にしている。食物摂取および他の代謝反応似
よる基質摂取、これらの化学物質の連続的な流入、およ
びこれらの化学物質の流出や他の代謝反応による除去に
より、基質一対の一般的な比率の確立は一層困難になっ
ている。
The metabolism of pyruvic acid, lactic acid, acetoacetate, and β-hydroxybutyrate varies depending on cells or tissues. Heart and liver lactate dehydrogenase (LDH)
Isozymes promote the oxidation of low concentrations of lactate to pyruvate; corneal, lens, and retinal LDH isozymes help reduce low concentrations of pyruvate to lactate. Β-hydroxybutyrate dehydrogenase (BDH) in liver
Isozymes promote the reduction of low concentrations of acetoacetate to β-hydroxybutyrate; BDH isozymes in peripheral tissues (eg corneas) promote the oxidation of low concentrations of β-hydroxybutyrate to acetoacetate.
Different LDH and BDH isozymes in different tissues, substrate-pairs (eg [lactate] / [pyruvate] or [β-hydroxybutyrate] / [pyruvate] and [β-hydroxybutyrate] ] / [Acetoacetate]) makes it difficult to establish a general ratio for all tissues. Food intake and other metabolic reactions Substrate uptake due to similarities, continuous influx of these chemicals, and efflux of these chemicals and removal by other metabolic reactions make it more difficult to establish a general ratio of substrate-pair It has become.

【0022】組織保存用の培地の応用において、リンド
ストローム(Lindstrom)らの理論(米国特許
第4,695,536号)は、基本的に組織培養の分野
の科学者が何年も使用している組織培養技術である。具
体的にはリンドストローム(Lindstrom)ら
は、以下の方法よりなる角膜保存法を教えている:
In the application of culture media for tissue preservation, the theory of Lindstrom et al. (US Pat. No. 4,695,536) was basically used by scientists in the field of tissue culture for many years. It is a tissue culture technology. Specifically, Lindstrom et al. Teach a method of corneal preservation consisting of the following methods:

【0023】(a)アールズ塩(Earls salt
s)を含む50mlの基本培地のギブコ(Gibco’
s)の最少基本培地、L−グルタミンを含まない25m
MのHEPES緩衝液、培地の最終容量の最終濃度が1
%である5mlのL−グルタミン(200mM)、およ
び50−100μgのガラマイシン(garamyci
n)を含む抗生物質を含む角膜保存培地;ウシ血清、胎
児ウシ血清またはヒト血清の群からの血清;そしてコン
ドロイチン硫酸、ヒアルロン酸ナトリウム、ケラタン硫
酸、ポリビニル−ピロリドン、メチルセルロース、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロース、セルロースガムおよ
びデキストランよりなる群から選択される有効量の高分
子量分子を混合し; (b)角膜保存容器に混合培地を充填し;そして (c)培地を含む容器中で角膜−強膜輪(cornea
l−scleralrim)を維持して、培地を4−3
4℃の温度に維持することにより中期間の保存と長期間
の保存を可能にし、そしてこの系は温度の変化を可能に
して組織の輸送の準備ができる。
(A) Earls salt
s) containing 50 ml of basal medium Gibco '
s) minimal basic medium, 25 m without L-glutamine
M HEPES buffer, final concentration of medium is 1
% Of L-glutamine (200 mM) and 50-100 μg of garamyci.
Corneal preservation medium containing antibiotics containing n); serum from the group of bovine serum, fetal bovine serum or human serum; and chondroitin sulfate, sodium hyaluronate, keratan sulfate, polyvinyl-pyrrolidone, methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, cellulose gum. And an effective amount of high molecular weight molecules selected from the group consisting of dextran; (b) filling a corneal storage container with mixed medium; and (c) a cornea-sclear ring in a container containing medium.
1-scleralrim) and maintained the medium at 4-3
Maintaining a temperature of 4 ° C allows for medium and long term storage, and the system allows for changes in temperature ready for tissue transport.

【0024】この理論は単離された角膜がマクカレイ−
カウフマン(MacCarey−Kaufmann)培
地(組織培養培地199プラス5%デキストラン;マク
カレイとカウフマン(MacCarey,B.and
Kaufman,H.)、インベスト・オフサルモル
(Invest.Ophthalmol.)第13巻、
165頁、1974年)中で、ウシ血清の補足が有りま
たはなし(リンドストローム(Lindstrom)
ら、アメリカンジャーナルオブオフサルモロジー(A
m.J.Ophthalmol.)第95巻、869
頁、1977年)で培養または保存される時、乳酸の産
生と蓄積が阻害される機構について何も記載していな
い。マクカレイ(MacCarey)ら(インベスト・
オフサルモル(Invest.Ophthalmo
l.)第13巻、165頁、1974年)の理論では、
デキストランは組織培養培地(TC199)は脱水剤と
して添加され、これにより培地の活性オスモル濃度はや
や高張(約305−340mOsM)となる。このやや
高張溶液におけるデキストランは保存された角膜に対し
てコロイド浸透圧を及ぼし、人工的脱水効果を与える。
しかし培地中のデキストランの存在は乳酸の産生と蓄積
に阻害作用を示さない。
This theory is based on the fact that the isolated cornea is
Kaufman (MacCarey-Kaufmann) medium (tissue culture medium 199 plus 5% dextran; McCray and Kaufmann.
Kaufman, H .; ), Invest. Ophthalmol. Volume 13,
165, 1974) with or without bovine serum supplementation (Lindstrom).
, American Journal of Off Salmology (A
m. J. Ophthalmol. ) Volume 95, 869
(1977, 1977) do not describe any mechanism by which the production and accumulation of lactic acid is inhibited when cultured or stored. MacCarey et al.
Ofsalmol (Invest. Ophthalmo
l. ) Volume 13, p. 165, 1974)
Dextran is added to tissue culture medium (TC199) as a dehydrating agent, which makes the active osmolality of the medium slightly hypertonic (about 305-340 mOsM). Dextran in this slightly hypertonic solution exerts a colloid osmotic pressure on the stored cornea, giving an artificial dehydration effect.
However, the presence of dextran in the medium has no inhibitory effect on lactate production and accumulation.

【0025】これとは全く対照的に、チェン(Che
n)らの理論(米国特許第4,873,186号)は、
単離された角膜がβ−ヒドロキシブチレートを含むダル
ベッコーのリン酸緩衝化塩溶液(PBS)でインキュベ
ートされるか、またはβ−ヒドロキシブチレートを含む
TC199(培地199としても知られている)中で保
存される時、組織中で高レベルのATPが同時に産生さ
れ乳酸の産生と蓄積が阻害される機構について記載して
いる。具体的には、チェン(Chen)らは、手術的性
質の単離された角膜が保存される時間を延長する方法を
開示しており、この方法は保存された角膜を含む角膜保
存培地中に、(1)短鎖脂肪酸、(2)ケトン体、およ
び(3)乳酸産生を阻害するのに充分な量の、単離され
た角膜による乳酸産生を阻害することができるケトン生
成性のアミノ酸またはケトン体前駆体よりなる群から選
択される少なくとも1つの化合物のある量を含有させる
ことよりなる。
In stark contrast to this, the Che
n) et al. (US Pat. No. 4,873,186)
Isolated corneas are incubated with Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS) containing β-hydroxybutyrate or in TC199 containing β-hydroxybutyrate (also known as medium 199). Describe the mechanism by which high levels of ATP are simultaneously produced in tissues and the production and accumulation of lactic acid are inhibited when stored in. Specifically, Chen et al. Disclose a method of prolonging the time that an isolated cornea of surgical nature is stored, which method is used in a corneal storage medium containing the stored cornea. , (1) short chain fatty acids, (2) ketone bodies, and (3) a ketogenic amino acid capable of inhibiting lactic acid production by the isolated cornea in an amount sufficient to inhibit lactic acid production, or Containing an amount of at least one compound selected from the group consisting of ketone body precursors.

【0026】角膜保存培地は、ハンクス塩を含むTC1
99のような組織保存培地の重炭酸塩バランスト塩溶液
部分を、本発明の組成物で置換することにより製剤化さ
れる。この場合、陰イオンと陽イオンの合計濃度が生理
的に融和性があるように維持するために、NaCl濃度
は減少させなければならない。その結果NaCl以外の
組織培養培地中の成分は完全には分解されないため、活
性オスモル濃度はやや低張となる。溶液の活性オスモル
濃度は290mOsMの等張、または285−300m
OsMの範囲でなければならない。オスモル濃度調整に
は細胞質膜透過性の糖(例えばマンニトール、ショ糖お
よびデキストラン)が使用される。これらを利用すると
溶液が等張であるため、保存された角膜にコロイド浸透
圧を及ぼさない。従ってマクカレイ(MacCare
y)らの理論(マクカレイ(MacCarey)ら、イ
ンベスト・オフサルモル(Invest.Ophtha
lmol.)第13巻、165頁、1974年)におけ
るデキストランの目的の応用とが完全に異なる。
The corneal preservation medium is TC1 containing Hank's salt.
Formulated by replacing the bicarbonate balanced salt solution portion of a tissue preservation medium such as 99 with the composition of the present invention. In this case, the NaCl concentration must be reduced in order to keep the total concentration of anions and cations physiologically compatible. As a result, the components in the tissue culture medium other than NaCl are not completely decomposed, and the active osmolality is slightly hypotonic. The active osmolality of the solution is isotonic at 290 mOsM, or 285-300 m
Must be in the OsM range. Sugars permeable to the plasma membrane (eg mannitol, sucrose and dextran) are used for adjusting the osmolality. The use of these does not exert a colloid osmotic pressure on the stored cornea because the solution is isotonic. Therefore, MacCare
y) et al. (MacCarey et al., Invest. Ophtha.
1 mol. ) Vol. 13, 165, 1974) is completely different from the intended application of dextran.

【0027】β−ヒドロキシブチレートは還元剤であ
る。溶液中では、特に高温でOにより酸化される。従
って本発明の組成物を作成するためには脱気した水を使
用する必要がある。得られた溶液は真空下で保存してβ
−ヒドロキシブチレートがOにより酸化されるのを防
ぎ、その結果寿命を延ばすことができる。臨床応用のた
めにビンを開くとき溶液を空気と平衡化させれば、組織
(または細胞)の生物学的機能のためにOを利用する
ことができる。
Β-hydroxybutyrate is a reducing agent. In solution, it is oxidized by O 2 especially at elevated temperatures. Therefore, it is necessary to use degassed water to make the compositions of the present invention. The resulting solution is stored under vacuum and β
- prevents hydroxybutyrate is oxidized by O 2, can be extended resulting life. If the solution is allowed to equilibrate with air when opening the bottle for clinical applications, O 2 will be available for the biological function of the tissue (or cells).

【0028】あるいはβ−ヒドロキシブチレートがO
により酸化されるのを防ぐために、クエン酸、フェニル
アラニンおよびビタミンEよりなる群の抗酸化剤を使用
してもよい。好ましい抗酸化剤はクエン酸であり、溶液
中のクエン酸の濃度は8−12mMの範囲である。しか
し長期間保存すると、溶液中のOも抗酸化剤を酸化し
て、β−ヒドロキシブチレートがOにより酸化される
のを防ぐ抗酸化剤の効力を低下させてしまう。従って本
発明の組成物の作成には脱気した水の使用が好ましい方
法である。
Alternatively, β-hydroxybutyrate is O 2
Antioxidants of the group consisting of citric acid, phenylalanine and vitamin E may be used to prevent oxidization by the. The preferred antioxidant is citric acid, and the concentration of citric acid in the solution is in the range of 8-12 mM. However, upon long-term storage, O 2 in solution also oxidizes the antioxidant, reducing the effectiveness of the antioxidant in preventing β-hydroxybutyrate from being oxidized by O 2 . Therefore, the use of degassed water is the preferred method for making the compositions of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の要約】本発明は、ケトン体および/またはその
前駆体、グルコース、リン酸塩緩衝化バランスト塩水溶
液よりなる新規組成物に関する。本発明はまた、ケトン
体および/またはその前駆体、グルコース、リン酸塩緩
衝液化バランスト塩水溶液を、前記した単離された組織
の保存と、手術時の組織の効率的な生理的および生化学
的機能のための要求を有効に満たす組成物を形成するの
に充分な量で混合することよりなる、組成物の調製方法
に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a novel composition comprising a ketone body and / or its precursor, glucose, a phosphate buffered balanced salt aqueous solution. The present invention also provides a ketone body and / or its precursor, glucose, and a phosphate buffered balanced salt solution in water to preserve the isolated tissue described above and to efficiently and physiologically reproduce the tissue during surgery. It relates to a process for preparing a composition, which comprises mixing in an amount sufficient to form a composition which effectively meets the requirements for its chemical function.

【0030】図1は、脂肪酸とケトン生成性のアミノ酸
からのケトン体生成の経路を示す。
FIG. 1 shows a pathway of ketone body formation from a fatty acid and a ketone-forming amino acid.

【0031】図2は、実施例1に記載されたように、B
SSで前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕微鏡
(specular microscope)による写
真の複製である。
FIG. 2 shows B as described in Example 1.
FIG. 7 is a reproduction of a photograph of the feline endothelium after perfusion of the anterior chamber with SS by spectroscopic microscopy.

【0032】図3は、実施例1に記載されたように、B
SS−プラスで前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反
射顕微鏡による写真の複製である。
FIG. 3 shows B as described in Example 1.
FIG. 6 is a reflection microscopy photocopy of the cat endothelium after perfusion of the anterior chamber with SS-plus.

【0033】図4は、実施例1に記載されたように、本
発明の組成物で前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反
射顕微鏡による写真の複製である。
FIG. 4 is a reflection microscopy photocopy of the cat endothelium after perfusion of the anterior chamber with the composition of the present invention as described in Example 1.

【0034】図5は、実施例2に記載されたように、本
発明の組成物の存在下での単離された角膜のインビトロ
での収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時
間」をプロットしたものである。
FIG. 5 shows the “corneal thickness vs. time” of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of the composition of the invention, as described in Example 2. It is a plot.

【0035】図6は、実施例2に記載されたように、B
SS−プラスの存在下での単離された角膜のインビトロ
での収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時
間」をプロットしたものである。
FIG. 6 shows B as described in Example 2.
FIG. 4 is a plot of “corneal thickness versus time” of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of SS-plus.

【0036】図7は、実施例3に記載されたように、本
発明の組成物を含む培地中で4℃で7日間と11日間前
もって保存した、移植されたドナーの角膜のインビボで
の収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時
間」をプロットしたものである。図8は、実施例3に記
載されたように、本発明の組成物を含む培地中で4℃で
7日間と11日間前もって保存した移植されたドナーの
角膜のインビボでの収縮(deswelling)の
「角膜の厚さ対時間」をプロットしたものである。
FIG. 7: In vivo contraction of transplanted donor corneas pre-stored for 7 and 11 days at 4 ° C. in medium containing the composition of the invention as described in Example 3. (Deswelling) is a plot of "corneal thickness versus time". FIG. 8 shows in vivo deswelling of transplanted donor corneas pre-stored for 7 and 11 days at 4 ° C. in medium containing the composition of the invention as described in Example 3. "Corneal thickness versus time" is plotted.

【0037】おおまかに記載すると、本発明の組成物
は、ケトン体および/またはその前駆体、グルコース、
およびリン酸塩緩衝液化バランスト塩水溶液よりなる。
本発明の組成物は、目および他の抹消組織の効率的な生
理的および生化学的機能のための要求を有効に満たすこ
とができるように、その成分(特に前述したケトン体お
よび/またはその前駆体、グルコース、およびリン酸塩
緩衝液化バランスト塩水溶液)の特別な性質のいくつか
を利用する。
Broadly stated, the composition of the present invention comprises a ketone body and / or its precursor, glucose,
And a phosphate buffered balanced salt solution.
The composition of the present invention comprises its components (particularly the above-mentioned ketone bodies and / or the like) so that it can effectively fulfill the requirements for efficient physiological and biochemical functions of the eye and other peripheral tissues. Utilizes some of the special properties of precursors, glucose, and phosphate buffered balanced salt solutions.

【0038】従ってケトン体および/またはその前駆
体、グルコース、およびリン酸塩緩衝液化バランスト塩
水溶液よりなる本発明の組成物は、高密度のミトコンド
リアがある場合またはない場合(または全くミトコンド
リアがない場合)、または一般に他の組織がある場合ま
たはない場合も、目の組織の最小の必須の栄養要求を満
たす。例えば手術後に本発明の組成物で潅流された目お
よび他の抹消組織は、エネルギー源依存性代謝機能(例
えば液体およびイオン輸送および蛋白合成)や、薄く透
明な角膜を維持するような生理的機能を実行することが
できる。
Accordingly, the composition of the present invention comprising a ketone body and / or its precursor, glucose, and a phosphate buffered balanced salt solution in water, with or without a high density of mitochondria (or no mitochondria at all). Case), or generally with or without other tissues, to meet the minimum essential nutritional requirements of eye tissues. For example, eyes and other peripheral tissues perfused with the compositions of the present invention after surgery have energy source-dependent metabolic functions (eg, fluid and ion transport and protein synthesis) and physiological functions such as maintaining a thin, transparent cornea. Can be executed.

【0039】従って本発明の組成物は、例えば角膜の3
つの異なる組織の層に代表される抹消組織のバランスの
取れた豊富なエネルギー源を与える。すなわち本発明の
組成物は、内皮の高呼吸活性に対するニーズ、内皮と間
質(stroma)の高解糖系活性に対するニーズ、お
よび角膜液の基本的な細胞内エネルギーレベルとイオン
輸送の達成のニーズを満たすことができる。
Therefore, the composition of the present invention can be used, for example, for cornea 3
It provides a well-balanced and abundant source of energy for eradicated tissue represented by three different organizational layers. That is, the composition of the present invention has a need for high respiratory activity of endothelium, a need for high glycolytic activity of endothelium and stroma, and a need for achieving basic intracellular energy level and ion transport of corneal fluid. Can meet.

【0040】潅流溶液としての使用に適した本発明の代
表的な組成物を、その成分の範囲とともに、以下の表1
に記載する。
Representative compositions of the present invention suitable for use as a perfusate solution, along with their component ranges, are set forth in Table 1 below.
Described in.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】本発明の組成物に含まれる代表的な陰イオ
ンと陽イオンは以下の表2に記載されている。表2はま
た、本発明の組成物中のこれらのイオンの濃度を示す。
本発明の組成物の計算されるオスモル濃度は、すべての
塩が完全に溶解している場合約300から約320mO
sMの範囲である。本発明の組成物の調製された溶液の
実際のオスモル濃度は、約285から約300mOsM
の範囲である。
Representative anions and cations included in the compositions of the present invention are set forth in Table 2 below. Table 2 also shows the concentration of these ions in the composition of the invention.
The calculated osmolarity of the composition of the present invention is about 300 to about 320 mO when all salts are completely dissolved.
The range is sM. The actual osmolality of the prepared solution of the composition of the present invention is about 285 to about 300 mOsM.
Is the range.

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】本発明の1つの態様によれば、本発明の組
成物のケトン体はβ−ヒドロキシブチレートイオンとア
セトアセテートイオンである。β−ヒドロキシブチレー
トイオンはβ−ヒドロキシブチレートのD−異性体、β
−ヒドロキシブチレートのD−ラセミ体とL−ラセミ体
の混合物、およびβ−ヒドロキシブチレートのD−異性
体とL−異性体の混合物よりなる群から選択され、最も
好ましくはβ−ヒドロキシブチレートのD−異性体であ
る。β−ヒドロキシブチレートの濃度は好ましくは5−
30mMの範囲である本発明の組成物の好適なケトン体
の前駆体は酢酸と酪酸よりなる群から選択される脂肪酸
であり、好適なケトン生成性のアミノ酸はロイシン、リ
ジン、フェニルアラニン、チロシンそしてトリプトファ
ンよりなる群から選択される。
According to one embodiment of the present invention, the ketone bodies of the composition of the present invention are β-hydroxybutyrate ion and acetoacetate ion. β-hydroxybutyrate ion is the D-isomer of β-hydroxybutyrate, β
Selected from the group consisting of a mixture of D-racemic and L-racemic hydroxybutyrate, and a mixture of D- and L-isomers of β-hydroxybutyrate, most preferably β-hydroxybutyrate Is the D-isomer. The concentration of β-hydroxybutyrate is preferably 5-
Preferred ketone body precursors of the composition of the present invention in the range of 30 mM are fatty acids selected from the group consisting of acetic acid and butyric acid, and preferred ketogenic amino acids are leucine, lysine, phenylalanine, tyrosine and tryptophan. Is selected from the group consisting of:

【0045】ケトン体の前駆体の濃度は好ましくは0.
1−25mMの範囲である。ケトン生成性のアミノ酸の
濃度は好ましくは、0.1−5.0mMの範囲であり、
最も好ましくは1−2mMの範囲である。ケトン生成性
のアミノ酸は好ましくは、合計濃度は7.5−12.5
mMであり、最も好ましくは合計濃度は10mMであ
る。
The concentration of the precursor of the ketone body is preferably 0.
It is in the range of 1-25 mM. The concentration of the ketogenic amino acid is preferably in the range of 0.1-5.0 mM,
The most preferred range is 1-2 mM. The ketogenic amino acid is preferably at a total concentration of 7.5-12.5.
mM, most preferably the total concentration is 10 mM.

【0046】好適な脂肪酸は酢酸であり、好ましくは1
5−25mMの範囲の濃度であり、または酪酸であり、
好ましくは5−15mMの範囲の濃度である。酢酸の濃
度は最も好ましくは20mMであり、酪酸の濃度は最も
好ましくは10mMである。
The preferred fatty acid is acetic acid, preferably 1
A concentration in the range 5-25 mM, or butyric acid,
The concentration is preferably in the range of 5-15 mM. The concentration of acetic acid is most preferably 20 mM and the concentration of butyric acid is most preferably 10 mM.

【0047】本発明の組成物のpHは好ましくは7.3
−7.5に調整される。
The pH of the composition of the present invention is preferably 7.3.
Adjusted to -7.5.

【0048】β−ヒドロキシブチレートのOによる酸
化を防ぎ、室温での溶液の寿命を延ばすために、本発明
の組成物を作成するには脱気した水を使用することが好
ましい。
To prevent the oxidation of β-hydroxybutyrate by O 2 and prolong the life of the solution at room temperature, it is preferred to use degassed water to make the compositions of this invention.

【0049】好ましくは15−35mM、または最も好
ましくは25−30mMの量のNaClの一部は、D−
グルクロン酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌロン酸、
D−グルコン酸およびD−グルカリック酸よりなる群か
ら選択される1つまたはそれ以上の糖酸(sugar
acids)の当量のNa+塩で置換される。
A portion of NaCl, preferably in the amount of 15-35 mM, or most preferably 25-30 mM, is
Glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid,
One or more sugar acids selected from the group consisting of D-gluconic acid and D-glucaric acid (sugar)
acid) equivalent Na + salt.

【0050】目の手術において起きる癒着を同時に防い
で、目の組織の効率的な生理的および生化学的機能のた
めの要求を有効に満たす組成物を形成するのに充分な量
の、40−500キロダルトンの範囲の量の中性の多糖
デキストランの添加により、本発明の組成物の粘度は上
昇している。中性の高分子量デキストランの好適な濃度
は2%−20%の範囲である。
A sufficient amount of 40-to form a composition that simultaneously prevents adhesions that occur during eye surgery and effectively meets the requirements for efficient physiological and biochemical function of the eye tissue. The addition of neutral polysaccharide dextran in an amount in the range of 500 kilodaltons increases the viscosity of the composition according to the invention. Suitable concentrations of neutral high molecular weight dextran are in the range 2% -20%.

【0051】別の態様において本発明は、本発明の組成
物、イーグル(Eagle’s)培地、ダルベッコー
(Dulbecco’s)培地およびダニエル(Dan
iel’s)培地よりなる群から選択される一員の最少
の必須アミノ酸、および最少の必須ビタミンよりなる、
角膜保存培地に関する。この溶液は市販されており、当
業者に明らかなように、添加される量は特定の条件に依
存して変化する。
In another aspect, the invention provides a composition of the invention, Eagle's medium, Dulbecco's medium and Daniel.
iel's) consisting of a member of the minimum essential amino acids and the minimum of essential vitamins selected from the group consisting of
It relates to a corneal preservation medium. This solution is commercially available and, as will be apparent to those skilled in the art, the amount added will vary depending on the particular conditions.

【0052】別の態様において、本発明は、組織培養培
地のバランスト塩溶液が本発明の組成物で置換されてい
る角膜保存培地に関する;溶液中の陽イオンと陰イオン
の合計濃度がバランスト塩水溶液と同じ濃度を維持する
ために、NaCl濃度は好ましくは70−100mMの
範囲内、または最も好ましくは85mMに減少されてい
る;溶液の活性オスモル濃度(osmolarity)
は285−300mOsMの等張または最も好ましくは
290mOsMに調整されており;必要があれば必要に
応じてマンニトール、ショ糖およびデキストランが添加
される。組織培養培地は、好ましくはハンクス塩を含む
TC199、またはハンクス塩を含むイーグル最小最少
培地である。
In another aspect, the invention relates to a corneal preservation medium in which a balanced salt solution of tissue culture medium has been replaced with a composition of the invention; the total concentration of cations and anions in the solution is balanced. To maintain the same concentration as the saline solution, the NaCl concentration is preferably reduced to within the range of 70-100 mM, or most preferably 85 mM; the active osmolarity of the solution.
Is adjusted to isotonicity of 285-300 mOsM or most preferably 290 mOsM; mannitol, sucrose and dextran are added if necessary. The tissue culture medium is preferably TC199 with Hank's salt or Eagle's minimal minimal medium with Hank's salt.

【0053】角膜保存培地のpHは好ましくは7.10
−7.50の範囲であり、最も好ましくは7.25−
7.40の範囲である。
The pH of the corneal preservation medium is preferably 7.10.
-7.50 range, most preferably 7.25-
The range is 7.40.

【0054】15−35mM、または最も好ましくは2
5−30mMの量のNaClの一部は、D−グルクロン
酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌロン酸、D−グルコ
ン酸およびD−グルカリック酸よりなる1つまたはそれ
以上の糖酸の等量のNa+塩で置換されている。
15-35 mM, or most preferably 2
A portion of NaCl in the amount of 5-30 mM is equivalent to one or more sugar acids consisting of D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D-gluconic acid and D-glucaric acid. It is replaced with Na + salt.

【0055】別の態様において本発明は、本発明の組成
物のリン酸塩緩衝化バランスト塩溶液が、角膜の保存に
適しているが好ましくない乳酸の産生が普通に起きる組
織培養培地よりなる角膜保存用組成物の重炭酸塩緩衝化
バランスト塩溶液に取って代わっている、角膜保存培地
に関する。さらに角膜保存培地は、角膜による乳酸の産
生を阻害することができる短鎖脂肪酸とケトン体よりな
る群から選択される、乳酸産生を阻害するのに充分な量
で存在する、少なくとも1つの化合物を含む。
In another aspect, the invention provides that the phosphate buffered balanced salt solution of the composition of the invention comprises a tissue culture medium suitable for corneal preservation but in which unfavorable lactic acid production normally occurs. It relates to a corneal preservation medium replacing the bicarbonate buffered balanced salt solution of the corneal preservation composition. Furthermore, the corneal preservation medium contains at least one compound selected from the group consisting of short-chain fatty acids and ketone bodies capable of inhibiting the production of lactic acid by the cornea and present in an amount sufficient to inhibit the production of lactic acid. Including.

【0056】さらに別の態様において本発明は、本発明
の角膜保存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジン
および血清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、
角膜保存組成物に関する。
In yet another aspect, the invention comprises a corneal preservation medium of the invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
It relates to a corneal preservation composition.

【0057】さらに別の態様において本発明は、本発明
の組成物、およびVEGF、ウリジン、チミジンおよび
血清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、臓器移
植(例えば角膜移植)用組織の調製のための製剤に関す
る。さらに別の態様において本発明は、本発明の角膜保
存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジンおよび血
清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、例えば局
所投与用の潅流溶液に関する。
In yet another aspect, the present invention provides for the preparation of tissue for organ transplantation (eg corneal transplantation), which comprises the composition of the present invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor. For formulations. In yet another aspect, the invention relates to a perfusate solution, eg, for topical administration, comprising a corneal preservation medium of the invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum derived factor.

【0058】さらに別の態様において本発明は、本発明
の角膜保存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジン
および血清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、
例えば投与用の臓器用培地に関する。
In yet another aspect, the invention comprises a corneal preservation medium of the invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
For example, it relates to an organ medium for administration.

【0059】本発明の溶液の調製方法は、前述した目お
よび他の抹消組織の効率的な生理的および生化学的機能
のための要求を有効に満たす組成物を形成するのに充分
な量の、脱気したリン酸塩緩衝化塩水溶液中で、グルコ
ース、およびケトン体および/またはその前駆体を混合
することよりなる。この溶液は室温で長期間保存した場
合、β−ヒドロキシブチレートがOにより酸化される
のを防ぐためOを完全に除去するように真空下でビン
に詰められる。もしこの溶液を直ちにまたは短期間の間
に使用する場合、真空下でのビン詰めは有用であるが、
必ずしも必要でない。
The method of preparing the solution of the present invention provides a sufficient amount of the composition to form a composition that effectively meets the requirements for efficient physiological and biochemical function of the eye and other peripheral tissues described above. Mixing glucose and ketone bodies and / or their precursors in a degassed phosphate buffered saline solution. This solution is bottled under vacuum to completely remove O 2 to prevent β-hydroxybutyrate from being oxidized by O 2 when stored at room temperature for extended periods. If this solution is used immediately or for a short period of time, bottling under vacuum is useful,
Not necessarily required.

【0060】高濃度のCa2+とMg2+はリン酸塩沈
澱物を作るため、CaClとMgCl以外のすべて
の成分は、まず充分な脱気した水(好ましくは全容量の
90−95%)で溶解することが好ましい。溶液を完全
に混合し、1NのD−グルクロン酸またはNaOHでP
Hを7.3−7.5の範囲に調整する。次に0.5Mの
保存液(または0.2−1.0Mの範囲)のCaCl
とMgClを加える。pHをチェックして必要であれ
ば7.3−7.5、好ましくは7.4に調整する。最後
に水を加えて容量を調整する。この溶液の調製には脱イ
オン化2回蒸留水を使用することが好ましい。使用され
るすべての成分は、特級(reagent grad
e)である。
Since high concentrations of Ca 2+ and Mg 2+ produce phosphate precipitates, all components except CaCl 2 and MgCl 2 must first be thoroughly degassed with water (preferably 90-95% of total volume). ) It is preferable to dissolve it. Mix the solution thoroughly and add P with 1N D-glucuronic acid or NaOH.
Adjust H to be in the range 7.3-7.5. Then 0.5 M stock solution (or 0.2-1.0 M range) of CaCl 2
And MgCl 2 are added. Check the pH and adjust if necessary to 7.3-7.5, preferably 7.4. Finally, add water to adjust the volume. Deionized doubly distilled water is preferably used to prepare this solution. All ingredients used are of the reagent grade.
e).

【0061】本発明の潅流溶液の調製にはいくつかの変
更が可能である。そのいくつかを以下に記載する。
Several variations are possible in the preparation of the perfusion solution of the present invention. Some of them are described below.

【0062】1.リン酸緩衝液はリン酸二カリウムとリ
ン酸一カリウムを用いて調製される。この場合総カリウ
ムイオン濃度は15mMに増加する。
1. The phosphate buffer is prepared using dipotassium phosphate and monopotassium phosphate. In this case, the total potassium ion concentration increases to 15 mM.

【0063】2.リン酸緩衝液はリン酸二ナトリウムと
リン酸一ナトリウムを用いて調製される。この場合8−
12mMのKClを加えなければならず、NaClは5
mM引かれる。
2. Phosphate buffer is prepared using disodium phosphate and monosodium phosphate. In this case 8-
12mM KCl must be added, NaCl is 5
mM subtracted.

【0064】3.リン酸緩衝液は任意の他のリン酸塩と
リン酸を用いて調製され、pHを適当に7.4に調整す
る。いずれの場合も、K+の最終濃度は8−12mMで
なければならない。pHは7.3−7.5の範囲で変化
し得る。
3. Phosphate buffer is prepared with any other phosphate and phosphoric acid and the pH is adjusted appropriately to 7.4. In each case, the final concentration of K + should be 8-12 mM. The pH can vary in the range 7.3-7.5.

【0065】4.NaClの一部を、D−グルクロン
酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌロン酸、D−グルコ
ン酸およびD−グルカリック酸を含む1つまたはそれ以
上の糖酸のNa+塩でで置換して、塩素濃度は生理的濃
度の90−105mMの範囲内に維持しなければならな
い。
4. Substituting some of the NaCl with Na + salts of one or more sugar acids including D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D-gluconic acid and D-glucaric acid to give chlorine. Concentrations should be maintained within the physiological range of 90-105 mM.

【0066】5.0.1−5.0mM、好ましくは1−
2mMのロイシン、リジン、フェニルアラニン、トリプ
トファンそしてチロシンよりなる1つまたはそれ以上の
ケトン生成性のアミノ酸を、潅流溶液の成分として添加
することができる。Na濃度を調整するために等量の
NaClを差し引く。
5.0.1-5.0 mM, preferably 1-
One or more ketogenic amino acids consisting of 2 mM leucine, lysine, phenylalanine, tryptophan and tyrosine can be added as a component of the perfusion solution. Subtract equal amounts of NaCl to adjust Na + concentration.

【0067】6.β−ヒドロキシブチレートの一部を2
倍量の酢酸(ケトン体前駆体短鎖脂肪酸の最も小さい分
子)で置換することができる。
6. 2 part of β-hydroxybutyrate
It can be replaced with double the amount of acetic acid (the smallest molecule of the ketone body precursor short chain fatty acid).

【0068】7.10mM、または5−15mMの範囲
の他の短鎖脂肪酸(例えば酪酸やカプロン酸)のナトリ
ウム塩を使用することもできる。しかしこれらの水溶液
は溶解度が低いためその使用が限定される。
It is also possible to use the sodium salts of other short chain fatty acids in the range of 7.10 mM, or 5-15 mM, such as butyric acid and caproic acid. However, the use of these aqueous solutions is limited due to their low solubility.

【0069】8.β−ヒドロキシブチレートは、アセテ
ートまたはアセトアセテートで置換することができる
が、β−ヒドロキシブチレートが好ましい。β−ヒドロ
キシブチレートは安定で低価格である。これはまた細胞
により直ちに利用され、アセトアセテートよりエネルギ
ー効率が高い。1モルのβ−ヒドロキシブチレートから
64モルのATPと1モルのNADHが産生され、これ
がさらに3モルのATPを産生する。
8. The β-hydroxybutyrate can be replaced with acetate or acetoacetate, with β-hydroxybutyrate being preferred. β-hydroxybutyrate is stable and inexpensive. It is also readily utilized by cells and is more energy efficient than acetoacetate. One mole of β-hydroxybutyrate produces 64 moles of ATP and one mole of NADH, which produces an additional 3 moles of ATP.

【0070】9.細胞ではD−異性体のみが使用される
ため、β−ヒドロキシブチレートのD−異性体が本発明
の組成物として好ましい。しかしD−、L−ラセミ体ま
たはD−、L−異性体混合物も低価格であり、市販品が
すぐ入手可能であり、これらも使用することができる。
9. Since only D-isomers are used in cells, the D-isomer of β-hydroxybutyrate is preferred as the composition of the invention. However, the D-, L-racemate or the D-, L-isomer mixture is also low in price, and commercial products are readily available, and these can also be used.

【0071】10.必要な場合は、溶液のオスモル濃度
を290mOsM、または約285−300mOsMの
範囲に調整するために、マンニトールやショ糖のような
糖類またはデキストランのような中性多糖類を使用する
ことができる。このような調整ではNa濃度やCl
濃度は変化しない。もしNa濃度やCl濃度がいず
れも高すぎる場合は、NaClの代わりに等量の糖類を
使用するべきである。
10. If desired, sugars such as mannitol and sucrose or neutral polysaccharides such as dextran can be used to adjust the osmolality of the solution to the range of 290 mOsM, or about 285-300 mOsM. In such adjustment, Na + concentration and Cl
The concentration does not change. If both Na + and Cl concentrations are too high, an equal amount of sugar should be used instead of NaCl.

【0072】11.溶液の粘度を増加させるために、5
%または2−20%の範囲の中性の高分子量デキストラ
ン(好ましくは70−500キロダルトン)を使用する
ことができる。非常に高粘度の組成物は、水晶体または
虹彩が角膜の内皮に吸着したり、虹彩が水晶体に吸着し
たりするような、目の手術における手術の傷に起因する
癒着を防ぐために適用するのに有用である。この場合、
NaClは添加されるデキストラン1%につき2.5m
Mだけ差し引かれる。
11. 5 to increase the viscosity of the solution
% Or 2-20% neutral high molecular weight dextran (preferably 70-500 kilodaltons) can be used. Very high viscosity compositions are used to prevent adhesions resulting from surgical wounds in eye surgery, such as the lens or iris adsorbing to the corneal endothelium or the iris adsorbing to the lens. It is useful. in this case,
NaCl is 2.5m per 1% of dextran added
Only M is subtracted.

【0073】本発明の組成物は主に、目の中の手術(例
えば角膜移植、眼内水晶体移植、白内障摘出、および硝
子体切除など)の後の暫定期間の間に、目や他の抹消組
織(または細胞)が、その生存活性と生理的機能を果た
す能力を維持させることができるようにするために使用
される、最少の必須成分で製剤化される。暫定期間と
は、手術してから、前眼房および/または硝子体中の溶
液が体の生理的溶液と充分に平衡に達するまでの時間を
意味する。前述したように本発明の組成物は、例えば皮
膚や目への局所投与、移植前のドナー組織の保存と洗
浄、そして手術一般に使用することができる。
The compositions of the present invention are primarily used during the interim period after surgery in the eye, such as corneal transplants, intraocular lens transplants, cataract extractions, and vitrectomy, to remove eye and other eradication. It is formulated with the minimum of essential ingredients used to enable the tissue (or cells) to maintain their viability and ability to perform physiological functions. By interim period is meant the time after surgery until the solution in the anterior chamber and / or vitreous reaches sufficient equilibrium with the body's physiological solution. As described above, the composition of the present invention can be used for topical administration to, for example, the skin and eyes, preservation and lavage of donor tissue before transplantation, and general surgery.

【0074】本発明の組成物は、その濃度範囲が血漿中
に見いだされるものに類似の、生理的に融和性のある塩
溶液を含有する。本発明においてリン酸塩(代表的には
10mM)は、緩衝液としてもまたエネルギー代謝にお
けるATPの産生のためのADPのリン酸化の基質とし
ても使用することができる。リン酸塩はpH7.2−
7.4で強い緩衝能力を有する。重炭酸塩は現在市販さ
れている他の潅流溶液で使用されている(例えばテキサ
ス州、フォートワースのアルコン社製BSS−プラ
ス)。しかし重炭酸塩緩衝液を使用するとCO分圧
(Pco2)により溶液のpHが変化するため、本発明
の組成物の成分として重炭酸塩は使用されない。さらに
外から重炭酸塩を加えなくても、組織自身の呼吸(すな
わち酸化的リン酸化)により重炭酸塩が生成する。この
場合、この基質が(ミトコンドリア中で)酸化されてC
とHOが生成される。次に生成されたCOは水
和されてHCOとなり、これがさらに分解されてH
CO が 生成される。ウサギの角膜では約1.3μ
モル/cm/時間の速度でCOが産生される。ヒト
の角膜ではこの速度は30−50%高い。
The composition of the present invention contains a physiologically compatible salt solution whose concentration range is similar to that found in plasma. In the present invention, phosphate (typically 10 mM) can be used both as a buffer and as a substrate for ADP phosphorylation for the production of ATP in energy metabolism. Phosphate has a pH of 7.2-
It has a strong buffering capacity at 7.4. Bicarbonate is used in other perfusion solutions currently on the market (e.g. BSS-Plus from Alcon, Fort Worth, Tex.). However, when a bicarbonate buffer is used, bicarbonate is not used as a component of the composition of the present invention because the CO 2 partial pressure (P co2 ) changes the pH of the solution. Further, without the addition of bicarbonate from the outside, bicarbonate is generated by the respiration (that is, oxidative phosphorylation) of the tissue itself. In this case, this substrate is oxidized (in mitochondria) to C
O 2 and H 2 O are produced. Next, the generated CO 2 is hydrated to H 2 CO 3 , which is further decomposed into H 2 CO 3 .
CO 3 is produced. About 1.3μ in the rabbit cornea
CO 2 is produced at a rate of mol / cm 2 / hour. In the human cornea, this rate is 30-50% higher.

【0075】ミトコンドリア中ではβ−ヒドロキシブチ
レートはβ−ヒドロキシブチレート脱水素酵素による触
媒作用により、直ちにアセトアセテートとNADHに酸
化される。アセトアセテートはさらにサクシニルCoA
と反応してアセトアセチルCoAを生成し、これはチオ
フォラーゼ(thiophorase)によりさらに分
解されてアセチルCoAを生成する。細胞中で脂肪酸は
β−酸化により利用されてアセチルCoAを生成する。
ケトン生成性のアミノ酸もまた細胞中で資化されてアセ
トアセテートまたはアセトアセチルCoAを生成し、次
にアセチルCoAを生成する。これらの反応からのアセ
チルCoAは、次にミトコンドリア中でクエン酸回路を
介してCOとHOに酸化される。脂肪酸とケトン生
成性のアミノ酸からのケトン体の生成経路は図1に簡単
に記載されている。アセチルCoAの酸化はエネルギー
効率の高い過程であり、アセチルCoAlモルの使用に
対して30モルのATPと2モルのGTP(すなわち合
計で32モルのATP)が生成する。無機リン酸は酸化
的リン酸化(これは電子伝達系に共役してADPと反応
してATPを産生する)の源となる。
In mitochondria, β-hydroxybutyrate is immediately oxidized to acetoacetate and NADH by the catalytic action of β-hydroxybutyrate dehydrogenase. Acetoacetate is also succinyl CoA
React with to produce acetoacetyl CoA, which is further degraded by thiophorase to produce acetyl CoA. In cells, fatty acids are utilized by β-oxidation to produce acetyl CoA.
Ketogenic amino acids are also assimilated in cells to produce acetoacetate or acetoacetyl CoA, which in turn produces acetyl CoA. Acetyl CoA from these reactions is then oxidized to CO 2 and H 2 O in the mitochondria via the citric acid cycle. The pathway for the formation of ketone bodies from fatty acids and ketogenic amino acids is briefly described in FIG. Oxidation of acetyl-CoA is an energy efficient process, which yields 30 moles ATP and 2 moles GTP (ie 32 moles ATP total) for the use of moles acetyl CoAl. Inorganic phosphate is the source of oxidative phosphorylation, which is coupled to the electron transport chain and reacts with ADP to produce ATP.

【0076】下記の表から明らかなように、角膜で消費
されるグルコースのうち、約47%は解糖系を介してお
り、53%は呼吸を介している(チェンとチェン(Ch
enand Chen)、アーク・ビオケム・ビオフィ
ズ(Arch.Biochem.Biophys.)第
276巻、70頁、1990年)。
As is clear from the table below, about 47% of the glucose consumed in the cornea is glycolytic and 53% is respiratory (Chen and Chen (Ch
End and Chen), Ark Biochem. Biophys. 276, 70, 1990).

【0077】[0077]

【表3】 [Table 3]

【0078】角膜組織層でのグルコースの消費%は上記
表3の括弧内に示してある。間質は呼吸よりも2倍速い
速度で解糖系によりグルコースを消費する。水晶体では
ミトコンドリアは表皮にのみ存在している。従って間質
と水晶体(特に水晶体の核内の細胞)では、グルコース
は重要なエネルギー源である。これらの細胞ではアセチ
ルCoAを利用するミトコンドリアはほとんどまたは全
くない。他の目の組織(例えばミトコンドリア密度の高
い角膜の内皮や光受容体)では、ケトン体およびその前
駆体はエネルギー効率的な基質である。さらにこれらの
組織では、アセチルCoAの酸化が呼吸の増加を引き起
こし、これがパスツール効果により嫌気的解糖系を阻害
する。
The% glucose consumption in the corneal tissue layer is shown in brackets in Table 3 above. The interstitium consumes glucose by the glycolytic system at a rate twice as fast as respiration. In the lens, mitochondria are present only in the epidermis. Therefore, glucose is an important source of energy in the stroma and lens (especially cells within the nucleus of the lens). There is little or no mitochondria utilizing acetyl CoA in these cells. In other eye tissues, such as the mitochondrial dense corneal endothelium and photoreceptors, ketone bodies and their precursors are energy efficient substrates. Moreover, in these tissues, the oxidation of acetyl-CoA causes an increase in respiration, which inhibits the anaerobic glycolysis system by the Pasteur effect.

【0079】すなわちケトン体および/またはその前駆
体、グルコース、およびリン酸塩緩衝化バランスト塩溶
液よりなる本発明の組成物は、高密度のミトコンドリア
がある場合もない場合も、または全くミトコンドリアが
ない場合の目の組織、または一般に他の抹消組織の最少
の必須の栄養要求性を満たす。
Thus, the composition of the present invention comprising a ketone body and / or its precursor, glucose, and a phosphate buffered balanced salt solution may or may not have a high density of mitochondria, or no mitochondria. Meet the minimum essential nutritional requirements of absent eye tissue, or other peripheral tissue in general.

【0080】本発明の組成物は、チェン(Chen)ら
(米国特許第4,873,186号、前述)の開示し
た、短期間の投与に適した、角膜保存組成物の単純なも
のとして使用することができる。チェン(Chen)ら
の理論では、短鎖脂肪酸とケトン体よりなる群から選択
される少なくとも1つの化合物を、組織培養培地と混合
して、角膜からにより起きる乳酸産生を同時に阻害して
高エネルギーを産生するために単離された角膜の保存に
使用される。
The composition of the present invention is used as a simple corneal preservation composition suitable for short-term administration as disclosed by Chen et al. (US Pat. No. 4,873,186, cited above). can do. According to Chen's theory, at least one compound selected from the group consisting of short-chain fatty acids and ketone bodies is mixed with a tissue culture medium to simultaneously inhibit the lactate production caused by the cornea and increase high energy. Used for storage of the isolated cornea to produce.

【0081】本発明の1つの態様によれば、本発明の組
成物、必須アミノ酸、およびイーグル培地(サイエンス
(Science)第130巻、432頁、1959
年;プロク・ソク・エクスペ・ビオル(Proc.So
c.Exp.Biol.)第89巻、362頁、195
5年)、ダルベッコー培地(ビロロジー(Virolo
gy)第8巻、396頁、1959年および第12巻、
185頁、1960年)またはダニエル培地(プロク・
ソク・エクスペ・ビオル(Proc.Soc.Exp.
Biol.)第127巻、919頁、1968年)のい
ずれかの必須ビタミンよりなる角膜保存培地が調製され
る。Hepes(N−2−ヒドロキシエチルピペラジン
−N−2−エタンスルホン酸)緩衝液を20−30mM
で添加すると、緩衝力を増強するのに有効である。あら
かじめ調製された最少必須アミノ酸と必須ビタミンが市
販されている。溶液中の必須アミノ酸とビタミンは一般
に、比較的寿命が短く冷所で保存し短期間(通常6−1
2カ月)のうちに使用しなければならないため、角膜保
存培地として使用される本発明の組成物の作成には脱気
した水の使用は有効ではあるが必ずしも必要ではない。
According to one aspect of the present invention, the composition of the present invention, essential amino acids, and Eagle's medium (Science, Vol. 130, p. 432, 1959).
Year; Proc. Sok Expe Biol
c. Exp. Biol. ) Vol. 89, 362, 195
5 years, Dulbecco's medium (virology
gy) Vol. 8, 396, 1959 and Vol. 12,
185, 1960) or Daniel's medium (Proc.
Sok Expe Biol (Proc. Soc. Exp.
Biol. ) Vol. 127, p. 919, 1968), a corneal preservation medium comprising the essential vitamin is prepared. Hepes (N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethanesulfonic acid) buffer solution 20-30 mM
Is effective in increasing the buffering power. Pre-prepared minimal essential amino acids and essential vitamins are commercially available. Essential amino acids and vitamins in solution are generally relatively short-lived and stored in cold places for short periods (usually 6-1
Since it has to be used within 2 months), the use of degassed water is effective but not always necessary for the preparation of the composition of the present invention used as a corneal preservation medium.

【0082】本発明の第2の態様において、ハンクス塩
を含むTC199やハンクス塩を含むイーグル最少基本
培地のような組織培養培地のバランスト塩溶液を、本発
明の組成物で置換することにより角膜保存培地が製剤化
される。培地中の陽イオンと陰イオンの合計濃度が生理
的に融和性のあるレベルに維持されるように、NaCl
濃度は70−100mMの範囲内に減少されている。溶
液は290mOsMの等張、または活性オスモル濃度約
285−300mOsMの範囲内に維持されなければな
らない。活性オスモル濃度は、マンニトールやショ糖の
ような糖類、または40および70キロダルトンのデキ
ストランのような中性高分子量多糖類で調整される。
In a second aspect of the invention, the corneal membrane is replaced by replacing the balanced salt solution of a tissue culture medium such as TC199 containing Hank's salt or Eagle's minimal basal medium containing Hank's salt with the composition of the present invention. The storage medium is formulated. To maintain the total concentration of cations and anions in the medium at physiologically compatible levels, NaCl
The concentration is reduced within the range of 70-100 mM. The solution should be maintained isotonic at 290 mOsM, or within an active osmolality range of about 285-300 mOsM. The active osmolality is adjusted with sugars such as mannitol and sucrose, or neutral high molecular weight polysaccharides such as 40 and 70 kilodaltons dextran.

【0083】第3の態様において、チェン(Chen)
ら(米国特許第4,873,186号、前述)の理論の
角膜保存組成物の重炭酸塩バランスト塩溶液を、本発明
の組成物のリン酸塩緩衝化バランスト塩溶液で置換する
ことにより、角膜保存培地が調製される。15−35m
M、好ましくは25−30mMの量のNaClの一部
を、D−グルクロン酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌ
ロン酸、D−グルコン酸およびD−グルカリック酸を含
む1つまたはそれ以上の糖酸のナトリウム塩で置換する
ことにより、Cl濃度を90−105mMの生理的範
囲に維持することが好ましい。チェン(Chen)らの
理論では、短鎖脂肪酸とケトン体よりなる群から選択さ
れる少なくとも1つの化合物が組織培養培地と混合され
て、角膜保存に使用される。重炭酸塩緩衝化バランスト
塩溶液は組織培養培地成分の一部である。
In a third aspect, Chen
Replacing the bicarbonate balanced salt solution of the corneal preservation composition of the theory of et al. (US Pat. No. 4,873,186, supra) with the phosphate buffered balanced salt solution of the composition of the present invention. The corneal preservation medium is prepared by. 15-35m
M, preferably a portion of NaCl in an amount of 25-30 mM, and one or more sugar acids including D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D-gluconic acid and D-glucaric acid. It is preferred to maintain the Cl - concentration in the physiological range of 90-105 mM by substituting it with the sodium salt of. In the theory of Chen et al., At least one compound selected from the group consisting of short chain fatty acids and ketone bodies is mixed with tissue culture medium and used for corneal preservation. The bicarbonate buffered balanced salt solution is part of the tissue culture medium component.

【0084】第4の態様において、好適な角膜保存組成
物は、チェン(Chen)ら(米国特許第5,073,
492号)の記載する相乗的組成物と組合せた、前記の
第1、第2または第3の態様の製剤よりなる。チェン
(Chen)らの理論では、相乗的組成物は基本的に、
血管内皮増殖因子(VEGF)、ウリジン、チミジンお
よび血清由来因子(SDF)の相乗的に有効な混合物よ
りなる。ウリジンとチミジンの化学量論比は、ウリジン
10μM対チミジン0.5μMである。代表的には、透
析した胎児ウシ網膜抽出物(0.1mg/ml)と胎児
ウシ血清(3mg/ml)が、それぞれVEGFとSD
Fの供給源として使用される。
In a fourth embodiment, a suitable corneal preservation composition is described by Chen et al. (US Pat. No. 5,073,
No. 492) in combination with a synergistic composition as described above, consisting of the formulation of the above-mentioned first, second or third aspect. In the theory of Chen et al., A synergistic composition is basically
It consists of a synergistically effective mixture of vascular endothelial growth factor (VEGF), uridine, thymidine and serum derived factor (SDF). The stoichiometric ratio of uridine to thymidine is 10 μM uridine to 0.5 μM thymidine. Typically, dialyzed fetal bovine retina extract (0.1 mg / ml) and fetal bovine serum (3 mg / ml) were added to VEGF and SD, respectively.
Used as a source of F.

【0085】第5の態様において、本発明の組成物は第
4の態様で記載したチェン(Chen)ら(米国特許第
5,073,492号)の相乗的組成物と一緒にされ
て、臓器移植(角膜移植を含む)用の組織の調製のため
の製剤が作成される。
In a fifth aspect, the composition of the present invention is combined with the synergistic composition of Chen et al. (US Pat. No. 5,073,492) described in the fourth aspect to produce organs. Formulations are prepared for the preparation of tissues for transplants (including corneal transplants).

【0086】第6の態様において、前述した第1または
第2の態様の角膜保存培地は、第4の態様で記載したチ
ェン(Chen)ら(米国特許第5,073,492
号)の相乗的組成物と一緒にされて、内皮細胞再生を刺
激するための局所投与用の潅流溶液が作成される。
In a sixth aspect, the corneal preservation medium of the first or second aspect described above is the same as that described in the fourth aspect by Chen et al. (US Pat. No. 5,073,492).
No.) synergistic composition to produce a perfusion solution for topical administration to stimulate endothelial cell regeneration.

【0087】第7の態様において、前述した第1または
第2の態様の角膜保存培地は、第4の態様で記載したチ
ェン(Chen)ら(米国特許第5,073,492
号)の相乗的組成物と一緒にされて、角膜を移植する前
の角膜の内皮細胞再生過程を促進するための投与用の組
織培養培地が作成される。
In the seventh embodiment, the corneal preservation medium of the first or second embodiment described above is the same as that described in the fourth embodiment by Chen et al. (US Pat. No. 5,073,492).
No.) synergistic composition to produce a tissue culture medium for administration to accelerate the corneal endothelial cell regeneration process prior to corneal transplantation.

【0088】本発明の溶液は、Ca2+とMg2+塩以
外は、総容量の約95%に等しい容量の脱気した2回蒸
留水中で、すべての成分を調製法に示された正確な量で
溶解させることにより調製される。必要な場合は溶液の
pHは、D−グルコン酸またはNaOHで7.4に調製
される。次にCa2+とMg2+塩を加えて、脱気した
2回蒸留水で容量を調整する。pHを再チェックして必
要な場合は調整する。次に溶液を適当な手段(例えばオ
ートクレーブまたは0.22μmフィルター(ナルゲ社
(Nalge Co.)、ニューヨーク州、ローチェス
ター)の使用)で滅菌する。次にβ−ヒドロキシブチレ
ートがOにより酸化されるのを防ぐため溶液からO
を完全に除去するため、真空下でビンに詰める。
The solutions of the present invention were prepared in a degassed double distilled water volume equal to about 95% of the total volume, with the exception of the Ca 2+ and Mg 2+ salts, in the exact amounts indicated in the preparation method. It is prepared by dissolving in. If necessary, the pH of the solution is adjusted to 7.4 with D-gluconic acid or NaOH. Then Ca 2+ and Mg 2+ salts are added and the volume is adjusted with degassed double distilled water. Recheck pH and adjust if necessary. The solution is then sterilized by any suitable means, such as autoclaving or using a 0.22 μm filter (Nalge Co., Rochester, NY). Next O 2 from the solution to prevent the β- hydroxybutyrate is oxidized by O 2
Bottles under vacuum for complete removal.

【0089】本発明の組成物を(例えば前述した第1、
2、4、5および7の態様のように)製剤の一部として
使用する場合、まずCa2+とMg2+を含まない濃縮
した保存溶液を調製することが好ましい。次に正確な計
算された量を測り、成分の別の部分と一緒にし2回蒸留
水を加え約95%の容量にする。Ca2+とMg2+
加え、pHを再チェックし、必要な場合は再調整する。
保存溶液は好ましくは2倍から10倍濃縮液であり、さ
らに好ましくは2倍から5倍の濃縮液である。直ちに使
用しない場合は、保存溶液をナルゲン(Nalgen
e)(ナルゲ社(Nalge Co.)、ニューヨーク
州、ローチェスター)のような0.22または0.45
μmフィルターに通して滅菌する。滅菌した溶液を4℃
の冷蔵庫中で保存する。溶液は、比較的寿命の短い必須
アミノ酸、ビタミンおよび他の成分を含むため、4℃に
保存して短期間の間(通常約6−12カ月)に使用しな
ければならない。従ってこれらの溶液の調製に、脱気し
た水を使用することは有用ではあるが必ずしも必要では
ない。
The composition of the present invention (for example, the above-mentioned first,
When used as part of a formulation (as in aspects 2, 4, 5 and 7) it is preferred to first prepare a concentrated stock solution free of Ca 2+ and Mg 2+ . The exact calculated amount is then weighed, combined with another portion of the ingredients and double distilled water is added to bring the volume to about 95%. Add Ca 2+ and Mg 2+ , recheck pH and readjust if necessary.
The stock solution is preferably a 2- to 10-fold concentrated solution, more preferably a 2- to 5-fold concentrated solution. If not used immediately, store the stock solution with Nalgen.
e) 0.22 or 0.45 such as (Nalge Co., Rochester, NY)
Sterilize by passing through a μm filter. Sterilized solution at 4 ℃
Store in the refrigerator. Because the solution contains relatively short-lived essential amino acids, vitamins and other components, it must be stored at 4 ° C and used for a short period of time (usually about 6-12 months). Therefore, the use of degassed water for the preparation of these solutions is useful, but not necessary.

【0090】相乗的組成物は充分な量のMg2+を含む
ため、本発明の組成物を相乗的組成物と組合わせる場合
はMg2+を加えてはならない。
[0090] For synergistic composition comprising a Mg 2+ sufficient amount, they shall not Mg 2+ if combining a composition of the present invention the synergistic compositions.

【0091】本発明を以下の実施例で詳細に説明する。
ここに記載する実施例は例示のためであり、決して本発
明を限定するものではない。
The invention is illustrated in detail in the examples below.
The examples described herein are for purposes of illustration and are not intended to limit the invention in any way.

【0092】実施例1 バランスの取れたエネルギー源としての本発明の組成物
の有効性を、現在最もよく使用されている2つの潅流溶
液であるBSSとBSS−プラス(アルコンラボラトリ
ーズ社(Alcon Laboraories,In
c.)、テキサス州、フォートワース)と比較した(B
SS−プラスの方が、BSSよりも有効であると報告さ
れている)。BSS−プラスにはトリペプチドである、
酸化型グルタチオンが存在する。ディクスタイン(Di
kstein)ら(ジェイ・フィジオル(J.Phys
iol.)第221巻、29頁、1972年)によれ
ば、グルタチオンは角膜の液体輸送に有効であるとされ
ている。
Example 1 The effectiveness of the composition of the present invention as a balanced energy source is demonstrated by the two most commonly used perfusion solutions at present: BSS and BSS-Plus (Alcon Laboratories, Inc.). In
c. ), Fort Worth, Texas) (B)
SS-plus is reported to be more effective than BSS). BSS-Plus is a tripeptide,
Oxidized glutathione exists. Dixstein (Di
Kstein et al. (J. Phys)
iol. ), 221, 29, 1972), glutathione is effective for corneal fluid transport.

【0093】本発明の組成物は表1に示してあるが、本
例では10mMのβ−ヒドロキシブチレートの代わりに
20mMのアセテートを使用し、抗酸化剤としてクエン
酸を使用した。表1に示した範囲のこれらの成分の濃度
の変更も同様に有効である。しかし溶液の活性オスモル
濃度は約285−300mOsMの範囲、好ましくは2
90mOsMに維持しなければならない。塩の純度はロ
ット毎に変わるため溶液の活性オスモル濃度は調製した
もの毎に変わる。オスモル濃度が低すぎる場合はマンニ
トールを添加して調整するか、または高すぎる場合はN
aClの代わりにD−グルクロン酸ナトリウムまたは糖
酸のNa塩を用いる。
The compositions of the present invention are shown in Table 1, but in this example 20 mM acetate was used instead of 10 mM β-hydroxybutyrate and citric acid was used as the antioxidant. Changes in the concentrations of these components within the ranges shown in Table 1 are similarly effective. However, the active osmolality of the solution is in the range of about 285-300 mOsM, preferably 2
Must be maintained at 90 mOsM. Since the purity of the salt varies from lot to lot, the active osmolality of the solution varies from preparation to preparation. If the osmolality is too low, adjust by adding mannitol, or if it is too high, N
Instead of aCl, sodium D-glucuronate or the Na + salt of sugar acid is used.

【0094】本実験では6個のネコの目の角膜に対し
て、それぞれ約2mmの長さの2つの切れ目を入れた。
各角膜の切れ目の1つを通して前眼房に、25ゲージの
カニューレを差し込んだ。10mMのβ−ヒドロキシブ
チレートの代わりに20mMのアセテートを使用し抗酸
化剤としてクエン酸を使用した以外は、上記表1に示し
た本発明の溶液を約15mmHgの圧力で約7ml/分
の速度で、角膜1個当り合計1リットル注入した。
In this experiment, two nicks each having a length of about 2 mm were made on the corneas of six cat eyes.
A 25 gauge cannula was inserted into the anterior chamber through one of the cuts in each cornea. The solution of the present invention shown in Table 1 above was used at a pressure of about 15 mmHg and a rate of about 7 ml / min, except that 20 mM acetate was used instead of 10 mM β-hydroxybutyrate and citric acid was used as an antioxidant. Thus, a total of 1 liter was injected per cornea.

【0095】比較のため、本溶液の代わりに、ある場合
はBSSを、別の場合はBSS−プラスを使用して同じ
方法を実施した。
For comparison, the same procedure was carried out using BSS in some cases and BSS-plus in others instead of this solution.

【0096】注入後1、2そして6日後にすべての角膜
を調べた。反射顕微鏡を使用して内皮の形態を調べ、デ
ィジタル測厚器を使用して角膜の厚さを測定した。
All corneas were examined 1, 2 and 6 days after injection. The morphology of the endothelium was examined using a reflection microscope and corneal thickness was measured using a digital caliper.

【0097】図2に示したように、BSSを注入された
角膜は広範囲にわたって内皮細胞が失われており、内皮
の多形態性が見られ、また注入後1日目に角膜の膨潤が
見られた。図3と4に示したように、BSS−プラスま
たは本発明の潅流溶液の注入後1日目に、内皮細胞の形
は多角形(正常な形)のままであり、角膜の厚さも正常
であった。注入後6日目に観察すると、本発明の溶液を
注入した角膜(図4)は、内皮の多形態性と角膜の厚さ
の面でBSS−プラスを注入した角膜(図5)と同定度
かやや良好であった。
As shown in FIG. 2, in the cornea injected with BSS, endothelial cells were extensively lost, endothelium polymorphism was observed, and corneal swelling was observed 1 day after injection. It was As shown in FIGS. 3 and 4, on the first day after the injection of BSS-plus or the perfusion solution of the present invention, the shape of the endothelial cells remained polygonal (normal shape) and the corneal thickness was normal. there were. When observed 6 days after the injection, the cornea injected with the solution of the present invention (FIG. 4) was identified as BSS-plus injected cornea (FIG. 5) in terms of endothelium polymorphism and corneal thickness. Somewhat good.

【0098】上記の結果は、内皮や薄く透明な角膜を維
持するという点から、本発明の灌流溶液はBSS−プラ
スより優れていることを示している。
The above results show that the perfusion solution of the present invention is superior to BSS-Plus in that it maintains the endothelium and the thin and transparent cornea.

【0099】この動物実験で前眼房への試験溶液の注入
は、通常の目の手術で行われるよりもはるかに長い期間
実施された。従って本発明の組成物は臨床応用において
も、目の組織に対して有効な作用を示すと結論された。
In this animal study, injection of the test solution into the anterior chamber of the eye was performed for a much longer period than would be done with normal eye surgery. Therefore, it was concluded that the composition of the present invention has an effective action on the eye tissue even in clinical application.

【0100】実施例2 イオンポンプと液体ポンプを含む内皮は、角膜を高度の
水和状態に維持するのを助け、従って透明度を維持する
ことを助けることは、よく知られている。内皮の液体と
イオン輸送はエネルギー依存性過程である。ドナーが死
んで(または角膜が単離されて)ある期間4℃に維持さ
れると、角膜の洗浄には4℃でエネルギーの産生が不充
分なため角膜は膨潤する。溶液の温度を上昇させるとエ
ネルギー産生が増加して角膜は収縮する。この過程は温
度逆転(temperaturereversal)と
呼ばれる。従って温度逆転を基礎とするこの単離された
角膜の洗浄活性は、角膜の障壁(barrier)、液
体ポンプおよび代謝機能の尺度であり、角膜がこれらの
機能を果たすための外来性代謝物の効率の尺度である。
Example 2 It is well known that the endothelium, which includes an ion pump and a liquid pump, helps to maintain the cornea in a highly hydrated state and thus to maintain clarity. Endothelial fluid and ion transport are energy-dependent processes. If the donor dies (or the cornea is isolated) and is maintained at 4 ° C for a period of time, the cornea swells due to insufficient energy production at 4 ° C to clean the cornea. Increasing the temperature of the solution increases energy production and causes the cornea to contract. This process is called temperature reversal. Thus, the cleansing activity of this isolated cornea, which is based on temperature reversal, is a measure of the corneal barrier, liquid pump and metabolic function, and the efficiency of exogenous metabolites for the cornea to perform these functions. Is a measure of.

【0101】本発明の方法では、体重が2.5−3.0
kgの雄のニュージーランドアルビノ(New Zea
land albino)ウサギにペントバルビタール
を過剰に心臓内投与して殺し、4℃の冷室に維持し、あ
る場合には目をテープで24時間閉じ、別の場合には4
8時間閉じて角膜の膨潤を誘導し、代謝活性の低下を誘
導した。1.5mmの強膜輪(scleral ri
m)を有する角膜を切り出し、ダルベッコーのPBS中
で軽く洗浄し、表1に示す本発明の溶液22mlを含む
クーβ−ビジョンビューイングチェンバー(Coope
r VisionViewing Chamber)中
に入れた。反射顕微鏡に接続したディジタル測厚器で角
膜の厚さを測定した。「角膜の厚さ対時間」をプロット
し、組織の収縮速度による角膜の洗浄活性を求めた。
According to the method of the present invention, the weight is 2.5-3.0.
kg Male New Zealand Albino (New Zea)
Land albino) rabbits were killed by overdosing with pentobarbital intracardiacally and kept in a cold room at 4 ° C, in some cases eyes closed with tape for 24 hours, in other cases 4
After being closed for 8 hours, swelling of the cornea was induced and a decrease in metabolic activity was induced. 1.5mm scleral ri
m) was excised, lightly washed in Dulbecco's PBS and coo β-vision viewing chamber (Coope) containing 22 ml of the solution of the invention shown in Table 1.
r VisionViewing Chamber). The corneal thickness was measured with a digital thickness gauge connected to a reflection microscope. "Corneal thickness vs. time" was plotted to determine the corneal lavage activity according to the tissue contraction rate.

【0102】比較のため、本溶液の代わりに、BSS−
プラスを使用して同じ方法を実施した。
For comparison, instead of this solution, BSS-
The same method was performed using a plus.

【0103】この実験方法は、ドナーの角膜が受容者に
移植された後のインビボの洗浄過程に類似していること
が注目される。
It is noted that this experimental method is similar to the in vivo wash process after the donor cornea has been transplanted into the recipient.

【0104】図5は、上記表5に示す本発明の溶液中で
インビトロで室温(22−23℃)で膨潤させたウサギ
の典型的な「角膜の厚さ対時間」プロットを示す。ウサ
ギの死後24または48時間後にウサギから組織を単離
した。死後24および48時間後に測定した角膜(それ
ぞれ6個ずつ)の収縮速度による洗浄活性は、それぞれ
137.3±5.4μm/時間と63.3±6.7μm
/時間であった。
FIG. 5 shows a typical “corneal thickness vs. time” plot of rabbits swollen in vitro at room temperature (22-23 ° C.) in the solutions of the invention shown in Table 5 above. Tissues were isolated from rabbits 24 or 48 hours after their death. The cleaning activity according to the contraction rate of the cornea (6 each) measured 24 and 48 hours after death was 137.3 ± 5.4 μm / hour and 63.3 ± 6.7 μm, respectively.
/ Hour.

【0105】図6に示すように、BSS−プラスの存在
下では単離された角膜(それぞれ6個ずつ)の収縮速度
は、死後24および48時間後に、それぞれ89.7±
6.4μm/時間と30.3±3.8μm/時間であっ
た。この速度は本発明の溶液の存在下で観察されたもの
(図5)と比較して、それぞれ35%と50%低かっ
た。
As shown in FIG. 6, in the presence of BSS-plus, the rate of contraction of the isolated corneas (6 each) was 89.7 ± 24% at 24 and 48 hours after death, respectively.
The values were 6.4 μm / hour and 30.3 ± 3.8 μm / hour. This rate was 35% and 50% lower, respectively, compared to that observed in the presence of the solution of the invention (FIG. 5).

【0106】上記の結果は、組織(および細胞)の生理
的および生化学的機能を果たすためのエネルギー源とし
ての効率という点で、本発明の組成物はBSS−プラス
より優れていることを示している。この結果は、実施例
1で記載した実験の結果をさらに支持している。
The above results indicate that the compositions of the present invention are superior to BSS-Plus in terms of efficiency as an energy source for fulfilling the physiological and biochemical functions of tissues (and cells). ing. This result further supports the results of the experiment described in Example 1.

【0107】実施例3 チェン(Chen)ら(米国特許第4,873,186
号、前述)の理論は、β−ヒドロキシブチレートを組織
培養培地に混合し、単離された角膜、抹消組織の保存に
使用される時、保存された組織中での乳酸の産生と蓄積
を同時に阻害してATPとしての高レベルのエネルギー
が産生されることを明らかにした。インビボでのドナー
角膜の生存活性と内皮のポンプ機能を保存するための、
本発明の組成物を含有する角膜保存培地の有効性を、オ
プチゾール(Optisol、カリホルニア州、アーバ
イン(Irvine)、カイロン社(Cmiron)が
製造)と比較した(オプチゾールは現在市販されている
最も優れた角膜保存培地の1つである)。オプチゾール
中にはコンドロイチン硫酸とデキストランが脱水剤とし
て、組織に対するコロイド浸透圧を及ぼすのに充分な量
で含まれている。
Example 3 Chen et al. (US Pat. No. 4,873,186)
No., supra), the theory is that when mixed with tissue culture medium, β-hydroxybutyrate is used to preserve isolated cornea, peripheral tissue, the production and accumulation of lactic acid in the preserved tissue is suppressed. At the same time, it was revealed that a high level of energy as ATP was produced by inhibition. To preserve donor corneal viability and endothelial pump function in vivo,
The efficacy of the corneal preservation medium containing the composition of the invention was compared to Optizol (manufactured by Optimir, Irvine, Calif., Manufactured by Cmiron), which is currently the best commercially available product. It is one of the corneal preservation media). Chondroitin sulfate and dextran are contained as a dehydrating agent in optisol in a sufficient amount to exert a colloid osmotic pressure on tissues.

【0108】本実験のために、TC199の重炭酸塩と
バランスト塩溶液を本発明の組成物で置換した角膜保存
培地を調製した。その典型的なものは表1に示してある
が、グルコースを除外し、NaClを15mMだけ減少
させた。TC199はすでにグルコースを含んでいるた
めグルコースを余分に添加する必要はない。15mMの
NaClの減少は、TC199の重炭酸塩とバランスト
塩溶液を本発明の組成物で置換したあとの、陽イオンと
陰イオンの合計濃度が同じになるようにするためであ
る。表1に示した範囲内でこれらの成分の濃度を変更し
ても同様に有効である。しかし溶液の活性オスモル濃度
は290mMの等張、または約285−300mOsM
の範囲に維持して、溶液が組織に対して浸透圧作用を示
す用にしなければならない。活性オスモル濃度はマンニ
トールやショ糖のような糖類、またはデキストランのよ
うな中性多糖で調整される。
For this experiment, a corneal preservation medium was prepared in which the bicarbonate and balanced salt solutions of TC199 were replaced with the composition of the present invention. A typical one, shown in Table 1, excludes glucose and reduces NaCl by 15 mM. Since TC199 already contains glucose, it is not necessary to add extra glucose. The reduction of 15 mM NaCl is to ensure that the total concentration of cations and anions is the same after replacing the TC199 bicarbonate and balanced salt solutions with the composition of the present invention. Even if the concentrations of these components are changed within the ranges shown in Table 1, it is similarly effective. However, the active osmolality of the solution is 290 mM isotonic, or about 285-300 mOsM.
Should be maintained in the range of 10 to provide the solution with an osmotic effect on the tissue. The active osmolality is adjusted with sugars such as mannitol and sucrose, or neutral polysaccharides such as dextran.

【0109】溶液を0.22μmのナルゲンフイルター
メンブラン(Nalgene filter memb
rane)(ナルゲ社(Nalge Co.)、ニュー
ヨーク州、ローチェスター)で濾過して滅菌し、25m
lのシンチレーションバイアル中に入れ4℃で冷蔵保存
する。
The solution was applied to a 0.22 μm Nalgene filter membrane.
25 m by filtration (Nalge Co., Rochester, NY).
Place in a 1 scintillation vial and store refrigerated at 4 ° C.

【0110】本実験の方法では、体重が3.0−3.5
kgの雄のニュージーランドアルビノ(New Zea
land albino)ウサギにペントバルビタール
を過剰に心臓内投与して殺し、1.5mの強膜輪を有す
る角膜を単離した。比較のため同じドナーからの1対の
角膜の1個を、本発明の組成物を含有する角膜保存培地
中に保存し、別の1個をオプチゾール中で保存した。あ
る場合は7日間、別の場合は11日間保存した後、保存
培地からドナーの角膜を取り出し、ダルベッコーのPB
Sで軽く洗浄した。トレフィン(trephine)で
ドナーの角膜の7.5mmの先端(button)を切
り、受容者のウサギに移植した。移植操作に約30−4
5分間要した。移植後直ちにドナーの角膜の厚さを測定
し、次に7時間後までは30−60分毎に、1週間目ま
では毎日1回か2回測定し、4週間目までは週に1回測
定した。
According to the method of this experiment, the body weight was 3.0-3.5.
kg Male New Zealand Albino (New Zea)
Land albino) rabbits were sacrificed by intracardiac administration of excess pentobarbital, and corneas with 1.5 m scleral rings were isolated. For comparison, one of a pair of corneas from the same donor was stored in corneal storage medium containing the composition of the invention and another was stored in Optizol. After storage for 7 days in some cases and 11 days in other cases, the donor corneas were removed from the storage medium, and PB from Dulbecco's was removed.
Lightly washed with S. A 7.5 mm button of the donor cornea was cut with a trephine and transplanted into a recipient rabbit. About 30-4 for transplant operation
It took 5 minutes. Measure the corneal thickness of the donor immediately after transplantation, then every 30-60 minutes until 7 hours later, once or twice daily for up to 1 week, and once a week for up to 4 weeks. It was measured.

【0111】一般に単離された角膜は4℃での保存中に
膨潤するが、これは保存された角膜の生存活性、細胞の
代謝活性そして内皮の液体ポンプ機能が保持されていれ
ば可逆的である。受容者に移植された時、生物学的機能
が充分保持されたドナーの角膜は急速に洗浄され、移植
片の清澄性は直ちに達成される。充分に保持されていな
い場合は、ドナーの角膜の洗浄速度は遅く、移植後に膨
潤さえする。
[0111] In general, isolated corneas swell during storage at 4 ° C, which is reversible if the preserved corneal viability, cellular metabolic activity and endothelial liquid pump function are retained. is there. When transplanted into the recipient, the donor's cornea, which is well preserved in biological function, is rapidly washed and the clarity of the implant is immediately achieved. If not well retained, the donor's cornea is washed slowly and even swells after implantation.

【0112】図7に示すように、本発明の組成物を含有
する培地中で移植後7日間保存されたドナー角膜は、急
速に(約16.2μm/時間、4個の移植角膜の平均)
洗浄され、11日間保存された角膜はもっと遅い速度
(約1.4μm/時間、4個の移植角膜の平均)で洗浄
される。移植後7日間と11日間保存された角膜が、約
340−370μmの正常な厚さに戻るための半減期
(t1/2)は、それぞれ2.4と33.6時間(各4
個の移植片)である(表4)。
As shown in FIG. 7, the donor corneas stored in the medium containing the composition of the present invention for 7 days after transplantation rapidly (about 16.2 μm / hour, average of 4 transplanted corneas).
The corneas that have been washed and stored for 11 days are washed at a slower rate (approximately 1.4 μm / hr, average of 4 transplanted corneas). The half-life (t 1/2 ) for the cornea stored for 7 days and 11 days after transplantation to return to the normal thickness of about 340 to 370 μm was 2.4 and 33.6 hours (4 times each).
Individual implants) (Table 4).

【0113】図8に示したように、これとは全く対照的
にオプチゾール中で7日間保存したドナー角膜は移植後
約3時間緩やかに膨潤し、その後約0.5μm/時間
(4個の移植角膜の平均)の推定速度で膨潤した。オプ
チゾール中で11日間保存したドナー角膜は、移植後5
時間著しく膨潤し、その後約0.4μm/時間(4個の
移植角膜の平均)の推定速度で膨潤した。移植後7日間
と11日間保存された角膜が、約340−370μmの
正常な厚さに戻るための半減期(t1/2)は、それぞ
れ133と311時間(各4個の移植片)であると推定
される(表4)。
In contrast to this, as shown in FIG. 8, donor corneas stored in Optizol for 7 days were gently swollen for about 3 hours after transplantation and then about 0.5 μm / hour (4 transplants). Swelling at an estimated rate of (corneal mean). Donor corneas stored for 11 days in Optizol were
It swelled significantly for hours and then at an estimated rate of about 0.4 μm / hour (average of 4 transplanted corneas). The half-life (t 1/2 ) for the cornea stored for 7 days and 11 days after transplantation to return to the normal thickness of about 340-370 μm was 133 and 311 hours (4 grafts each), respectively. Presumed to be present (Table 4).

【0114】[0114]

【表4】 [Table 4]

【0115】これらのインビボの実験で得られた結果
は、角膜組織の生存活性と角膜内皮の液体ポンプ機能の
保持の点から、本発明の組成物を含有する角膜保存培地
はオプチゾールよりも有意に優れていることを明白に示
している。
The results obtained in these in vivo experiments showed that the corneal preservation medium containing the composition of the present invention was significantly more significant than optizole in terms of survival activity of corneal tissue and retention of the liquid pump function of corneal endothelium. It clearly shows that it is excellent.

【0116】すなわち、実施例1、2および3に記載し
た実験は、本発明がユニークな組成物であることを示し
ている。抹消組織がその生理的および生化学的機能を果
たし、組織の生存活性を維持するためのエネルギー源と
して、本発明の組成物がインビトロおよびインビボでの
応用に特に有用であることは、明白である。
Thus, the experiments described in Examples 1, 2 and 3 show that the present invention is a unique composition. It is clear that the compositions of the invention are particularly useful for in vitro and in vivo applications as an energy source for peripheral tissues to perform their physiological and biochemical functions and to maintain tissue viability. .

【0117】その臨床的性質に加えて、本発明の組成物
は、BSS−プラスなどの他の潅流溶液が有していない
以下の性質を有している:
In addition to its clinical properties, the compositions of the present invention have the following properties not possessed by other perfusion solutions such as BSS-Plus:

【0118】1) 本発明の組成物は細胞の豊富なエネ
ルギー源となる一方で、乳酸の産生と蓄積を抑制する機
構を有している。 2) 本発明の組成物は化学的にBSS−プラスよりも
安定であり、寿命が長い。 3) 本発明の組成物はBSS−プラスよりも製造コス
トが低い。 4) 本発明の組成物の緩衝液(リン酸緩衝液)は安定
であり、能力が大きい。一方BSS−プラスは重炭酸ナ
トリウムの緩衝液系を使用しており、CO分圧により
pHが変化する。 5) 本発明の組成物は投与前の混合段階を必要とせ
ず、従って使用が簡単である。
1) The composition of the present invention serves as an abundant energy source for cells and has a mechanism of suppressing the production and accumulation of lactic acid. 2) The composition of the present invention is chemically more stable than BSS-plus and has a longer life. 3) The composition of the present invention has a lower manufacturing cost than BSS-Plus. 4) The buffer solution (phosphate buffer solution) of the composition of the present invention is stable and has a large capacity. On the other hand, BSS-Plus uses a buffer system of sodium bicarbonate, and the pH changes depending on the CO 2 partial pressure. 5) The composition of the present invention does not require a mixing step prior to administration and is therefore easy to use.

【0119】いくつかの具体的な態様について本発明を
説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく多くの
変更が可能であることは当業者には明らかであろう。従
ってそれらの変更も本請求の範囲に含まれると理解する
べきである。
Although the invention has been described with respect to several specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the scope of the invention. Therefore, it should be understood that those modifications are also included in the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、脂肪酸とケトン生成性のアミノ酸から
のケトン体生成の経路を示す。
FIG. 1 shows a pathway of ketone body formation from a fatty acid and a ketogenic amino acid.

【図2】図2は、実施例1に記載されたように、BSS
で前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕微鏡(s
pecular microscope)写真である。
FIG. 2 is a BSS as described in Example 1.
Reflection microscopy (s) of cat endothelium after perfusion of the anterior chamber with
It is a photograph of a specific microscope.

【図3】図3は、実施例1に記載されたように、BSS
−プラスで前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕
微鏡写真である。
FIG. 3 shows the BSS as described in Example 1.
-A reflection micrograph of the cat's endothelium after positive perfusion of the anterior chamber.

【図4】図4は、実施例1に記載されたように、本発明
の組成物で前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕
微鏡写真である。
FIG. 4 is a reflex micrograph of feline endothelium after perfusion of the anterior chamber with the composition of the invention as described in Example 1.

【図5】図5は、実施例2に記載されたように、本発明
の組成物の存在下での単離された角膜のインビトロでの
収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」
をプロットしたものである。
FIG. 5: “Corneal thickness vs. time” of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of a composition of the invention, as described in Example 2.
Is a plot of.

【図6】図6は、実施例2に記載されたように、BSS
−プラスの存在下での単離された角膜のインビトロでの
収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」
をプロットしたものである。
FIG. 6 shows the BSS as described in Example 2.
-"Corneal thickness vs. time" of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of plus.
Is a plot of.

【図7】図7は、実施例3に記載されたように、本発明
の組成物を含む培地中で4℃で7日間と11日間前もっ
て保存した、移植されたドナーの角膜のインビボでの収
縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」を
プロットしたものである。
FIG. 7 shows in vivo transplanted donor corneas pre-stored at 4 ° C. in medium containing a composition of the invention for 7 and 11 days as described in Example 3. 1 is a plot of "corneal thickness versus time" of contraction (deswelling).

【図8】図8は、実施例3に記載されたように、本発明
の組成物を含む培地中で4℃で7日間と11日間前もっ
て保存した移植されたドナーの角膜のインビボでの収縮
(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」をプ
ロットしたものである。
FIG. 8: In vivo contraction of transplanted donor corneas pre-stored for 7 and 11 days at 4 ° C. in medium containing the composition of the invention as described in Example 3. (Deswelling) is a plot of "corneal thickness versus time".

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年6月2日[Submission date] June 2, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 組織保存用組成物Title of Invention Composition for preserving tissue

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の背景】 1.技術分野 本発明は、単離された組織の保存と手術時の組織の豊富
なエネルギー源として特に有用であり、同時に細胞内の
乳酸の生成と蓄積を抑制する、新規組成物に関する。こ
れは目の手術や手術一般に利用できるが、他の利用法
(例えば局所投与や移植前のドナー組織の保存と洗浄)
も可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel composition which is particularly useful as a tissue-rich energy source during the preservation of isolated tissues and during surgery, and at the same time suppresses the production and accumulation of intracellular lactate. It can be used for eye surgery and surgery in general, but for other uses (eg, local administration and preservation and washing of donor tissue prior to transplantation)
Is also possible.

【0002】2.背景情報 一般に潅流液(irrigating solutio
n)は目の外表面や皮膚への局所投与、および手術時の
組織の洗浄と手術された組織を湿潤状態に維持するため
に使用される。しかし目の手術においては、手術(角膜
移植(貫通性角膜形成術)、白内障摘出、眼内水晶体移
植および硝子体切除など)の結果として、潅流液による
房水および/または硝子液の置換が起きる。これらの場
合潅流液の成分が回りの組織に吸収されるか溶液が最終
的に体液と平行に達し血液循環中にクリアランスされる
まで、潅流溶液は目の中に留まる。従って使用される潅
流液は生理的(張性(tonicity)やpHなど)
に融和性であるばかりでなく、少なくとも前眼房(an
terior chamber)と硝子体(vitre
ous)が生理的体液と充分に平衡に達するまで、細胞
が生存活性(viability)と生理的機能を果た
す能力を維持させることができる成分を含有する必要も
ある。
2. Background information Generally, irrigating solutions
n) is used for topical administration to the outer surface of the eye and to the skin, as well as for cleaning tissue during surgery and for maintaining the wet tissue of surgery. However, in eye surgery, replacement of aqueous humor and / or vitreous with perfusate occurs as a result of surgery (corneal transplantation (penetrating corneoplasty), cataract extraction, intraocular lens implantation and vitrectomy) . In these cases, the perfusate solution remains in the eye until the components of the perfusate are absorbed by the surrounding tissue or the solution eventually reaches parallel with body fluids and is cleared into the blood circulation. Therefore, the perfusate used is physiological (tonicity, pH, etc.)
Is not only compatible with at least the anterior chamber (an
terrior chamber and vitreous body (vitre)
It is also necessary to include components that allow the cells to maintain viability and the ability to perform physiological functions until they reach a sufficient equilibrium with physiological fluids.

【0003】目の手術においては、潅流液の成分は角膜
と水晶体に対して特に重要である。いずれの組織も血管
がない。角膜はその栄養を主に前眼房より得て、多少で
はあるが涙と縁血管(limbal vessel)か
ら得る。水晶体はその栄養を前眼房および硝子体の液か
ら得る。網膜、毛様体および虹彩は血管のある組織であ
る;これらはその栄養を血管網の循環している血漿から
得る。従って潅流溶液の成分はこれらの組織に対して
は、角膜と水晶体に対するほど重要な影響を及ぼさな
い。
In eye surgery, the components of the perfusate are of particular importance to the cornea and lens. Neither tissue has blood vessels. The cornea derives its nutrition mainly from the anterior chamber of the eye, and to a lesser extent from tears and limbal vessels. The lens obtains its nutrition from the anterior chamber and vitreous humor. The retina, ciliary body, and iris are vascularized tissues; they derive their nutrition from circulating plasma in the vascular network. Thus, the components of the perfusion solution do not have as significant an effect on these tissues as on the cornea and lens.

【0004】角膜においては後表面をおおう単一層の内
皮が、角膜の洗浄性と従って透明性を維持するのを助け
る液体とイオン輸送部位を含む。水晶体ではイオン輸送
部位は水晶体嚢(capsule)下の表皮中に位置す
る。一般にNa+−K+ATPaseは細胞質膜に存在
し細胞内Na+とK+含量をそれぞれ10mMと100
mMに維持するのを助けており、約120mMのNa+
と10mMのK+の細胞外塩濃度勾配に逆らって輸送す
るのを促進している。この液体および/またはイオン輸
送活動を行うには、細胞(および組織)に充分なエネル
ギーが必要である。
In the cornea, a monolayer of endothelium that covers the posterior surface contains liquid and ion transport sites that help maintain the cleanability and thus transparency of the cornea. In the lens, the ion transport site is located in the epidermis under the capsule. Generally, Na + -K + ATPase is present in the cytoplasmic membrane and has intracellular Na + and K + contents of 10 mM and 100, respectively.
Helps maintain at mM, about 120 mM Na +
And promotes transport against a 10 mM K + extracellular salt gradient. Sufficient energy is required for cells (and tissues) to perform this liquid and / or ion transport activity.

【0005】グルコースは哺乳動物の主要なエネルギー
源である。角膜、水晶体および網膜は非常に活性の高い
解糖系の組織であり、好気的条件下においてもグルコー
スを利用して乳酸を産生している。単離された角膜がグ
ルコースを含む培地中で保存される時、過剰の乳酸が生
成および蓄積されて酸性になり、組織の代謝活性が阻害
される。インビボでは、血管のある組織で生成される乳
酸は血液循環を介して除去され、血管のない組織で生成
される乳酸は前眼房に放出され、血液循環のクリアラン
ス機構により除去される。ヒトにおいては、前眼房の乳
酸は約4.0−4.5mMの一定の低レベルで維持され
る。
Glucose is a major energy source in mammals. The cornea, lens, and retina are highly active glycolytic tissues that utilize glucose to produce lactic acid even under aerobic conditions. When the isolated cornea is stored in a medium containing glucose, excess lactic acid is produced and accumulated and becomes acidic, and the metabolic activity of the tissue is inhibited. In vivo, lactic acid produced in vascular tissues is removed via the blood circulation, and lactic acid produced in non-vascular tissues is released into the anterior chamber of the eye and removed by the clearance mechanism of blood circulation. In humans, anterior chamber lactate is maintained at a constant low level of approximately 4.0-4.5 mM.

【0006】インビボ投与用の溶液中に存在する時、グ
ルコースは組織の重要かつ有用なエネルギー源である。
解糖系によるグルコースの利用により高速度でATPが
産生され、これはOには依存しない。しかし、これは
有効なエネルギー産生経路ではなく、グルコース1モル
が利用される時2モルのATPが産生されるのみであ
る。この時2モルの乳酸も産生される。手術された目の
組織のクリアランス機構が充分に有効でないとき、乳酸
が蓄積しpHが低下して、その結果組織の代謝活性が阻
害される。これに対してミトコンドリアの量が多い組織
ではミトコンドリアを介してCOとHOへのグルコ
ースの完全な酸化が起き、グルコース1モルの消費に対
して38モルのATPが産生される(解糖系で生成され
る2モルのNADHの酸化を含む)。従って酸素が利用
できる場合、ミトコンドリアでの酸化による基質の利用
は有効なエネルギー産生経路であることは明らかであ
る。この条件下では乳酸は生成しない。さらに呼吸の亢
進によりパスツール効果を介して嫌気的解糖系が阻害さ
れる時、乳酸の蓄積は低下しているかまたは最少となっ
ている(クレブス(Krebs,H.A.)、エッセイ
ズ・ビオケム(Essays Biochem.)第8
巻、1頁(1972年))。
Glucose is an important and useful energy source for tissues when present in solution for in vivo administration.
The utilization of glucose by the glycolytic system produces ATP at a high rate, which is independent of O 2 . However, this is not an efficient energy production pathway, only 2 moles of ATP are produced when 1 mole of glucose is utilized. At this time, 2 mol of lactic acid is also produced. When the tissue clearance mechanism of the operated eye is not sufficiently effective, lactic acid accumulates and the pH drops, resulting in inhibition of tissue metabolic activity. In contrast, in tissues with high mitochondria, complete oxidation of glucose to CO 2 and H 2 O occurs via mitochondria, and 38 mol of ATP is produced for consumption of 1 mol of glucose (glycolysis). Including the oxidation of 2 moles of NADH produced in the system). It is therefore clear that utilization of substrates by mitochondrial oxidation is an efficient energy production pathway when oxygen is available. Lactic acid is not produced under these conditions. Furthermore, when anaerobic glycolysis is inhibited via the Pasteur effect due to hyperventilation, lactic acid accumulation is reduced or minimized (Krebs, HA, Essays. Essays Biochem. No. 8
Vol. 1, p. (1972)).

【0007】グルコースはミトコンドリア中では直接基
質としては利用されず、まず解糖系でピルビン酸に変換
されなければならない。ケトン体およびその前駆体(例
えば短鎖脂肪酸とケトン生成性のアミノ酸)はミトコン
ドリア中で直ちに酸化され、1モルのアセチル分子の利
用に対して32モルのATPが産生される。従ってケト
ン体およびその前駆体はエネルギーの豊富なまたはエネ
ルギー効率的な分子である。さらにケトン体およびその
前駆体の酸化により呼吸が亢進し、これがパスツール効
果を介して嫌気的解糖系を阻害する。
Glucose is not directly utilized as a substrate in mitochondria, but must first be converted to pyruvate by glycolysis. Ketone bodies and their precursors (eg short chain fatty acids and ketogenic amino acids) are immediately oxidized in mitochondria, producing 32 moles of ATP for every mole of acetyl molecule utilized. Thus, ketone bodies and their precursors are energy-rich or energy-efficient molecules. In addition, oxidation of ketone bodies and their precursors enhances respiration, which inhibits anaerobic glycolysis via the Pasteur effect.

【0008】ケトン体はアセトン(CH3 COCH
3)、アセトアセテート(CH3 COCH2 COO
−)およびβ−ヒドロキシブチレート(CH3 CHO
HCH2 COO−)の総称である。脂肪酸とケトン生
成性のアミノ酸からのケトン体の生成の経路は図1に記
載されている。ケトン体は組織における脂肪酸とケトン
生成性のアミノ酸(ロイシン、リジン、フェニルアラニ
ン、チロシンそしてトリプトファンを含む)の代謝産物
である。自然界では脂肪酸は一般式CH3(CH2)n
COOH(nは偶数の整数である)で表される。酢酸は
n=0である最小の脂肪酸分子である。ケトン体は体内
の保存と放出のためのアセチルCoAの安定な型の高エ
ネルギー代謝産物である。すなわちケトン体はインビボ
で脂肪酸とケトン生成性のアミノ酸から直ちに産生され
る。さらにβ−ヒドロキシブチレートとアセトアセテー
トは、NAD+−連結β−ヒドロキシブチレート脱水素
酵素の触媒作用を介して相互に変換される:
The ketone body is acetone (CH3 COCH
3), acetoacetate (CH3 COCH2 COO
-) And β-hydroxybutyrate (CH3CHO
HCH2 COO-) is a general term. The pathway for the formation of ketone bodies from fatty acids and ketogenic amino acids is described in FIG. Ketone bodies are metabolites of fatty acids and ketogenic amino acids in tissues, including leucine, lysine, phenylalanine, tyrosine and tryptophan. In nature, fatty acids have the general formula CH3 (CH2) n
It is represented by COOH (n is an even integer). Acetic acid is the smallest fatty acid molecule with n = 0. Ketone bodies are stable forms of high-energy metabolites of acetyl-CoA for storage and release in the body. That is, ketone bodies are immediately produced in vivo from fatty acids and ketogenic amino acids. Furthermore, β-hydroxybutyrate and acetoacetate are converted to each other via the catalysis of NAD + -linked β-hydroxybutyrate dehydrogenase:

【化1】アセトアセテート+NADH+H+= D−β−ヒドロキシブチレート+NAD+Embedded image Acetoacetate + NADH + H + = D-β-hydroxybutyrate + NAD +

【0009】これらはケトン体、脂肪酸、およびケトン
生成性のアミノ酸は相互に関連した分子であることを示
している。エネルギーが必要な時、ケトン体およびその
前駆体は組織中で利用されてアセチルCoAが生成し、
これはさらにミトコンドリア中でクレブス回路を介して
COとHOに酸化され、ATPの形の高エネルギー
を産生する。
These indicate that ketone bodies, fatty acids, and ketogenic amino acids are interrelated molecules. When energy is needed, the ketone bodies and their precursors are utilized in the tissue to produce acetyl CoA,
It is further oxidized in the mitochondria via the Krebs cycle to CO 2 and H 2 O, producing high energy in the form of ATP.

【0010】ケトン体の前駆体(脂肪酸とケトン生成性
のアミノ酸)が(ヒトや動物に)投与される時アセチル
CoAが生成され、これはさらに酸化されて高レベルの
ATPが産生される。アセチルCoAの産生が過剰な場
合、ケトン体が生成され、その主要な代謝部位は肝臓で
ある。生成されるこれらのケトン体のうち、アセトンは
利用されず、息、汗および尿から排泄される。一方アセ
トアセテートとβ−ヒドロキシブチレートは抹消組織に
放出され、そこでアセチルCoAに変換され、さらにミ
トコンドリア中でアセチルCoAとクエン酸回路を介し
てCOとHOに酸化され、抹消組織に豊富なエネル
ギーを供給する。
When the precursors of ketone bodies (fatty acids and ketogenic amino acids) are administered (in humans and animals), acetyl CoA is produced, which is further oxidized to produce high levels of ATP. When acetyl-CoA is overproduced, ketone bodies are produced, the main metabolic site of which is the liver. Of these ketone bodies produced, acetone is not utilized and is excreted from breath, sweat and urine. On the other hand, acetoacetate and β-hydroxybutyrate are released to peripheral tissues where they are converted to acetyl CoA and further oxidized in the mitochondria to CO 2 and H 2 O through acetyl CoA and the citric acid cycle, and are abundant in peripheral tissues. Supply the perfect energy.

【0011】抹消組織では、ケトン生成性のアミノ酸か
らのアセトアセテートの生成も起きる。ここでアセトア
セテートが過剰に存在する場合、アセトアセテートは保
存のためβ−ヒドロキシブチレートに変換されるか、ま
たはアセチルCoAに変換されてミトコンドリア中でさ
らにCOとHOに酸化されて高レベルのATPを産
生する。抹消組織では脂肪酸はβ−酸化を介してアセチ
ルCoAに分解され(図1参照)、これはさらにミトコ
ンドリア中でCOとHOに酸化されて高レベルのA
TPを産生する。
In peripheral tissues, acetoacetate is also produced from ketone-forming amino acids. When acetoacetate is present in excess, it is converted to β-hydroxybutyrate for storage, or converted to acetyl-CoA and further oxidized in the mitochondria to CO 2 and H 2 O, resulting in high levels. Produces levels of ATP. In peripheral tissues, fatty acids are decomposed into acetyl-CoA via β-oxidation (see Figure 1), which is further oxidized to CO 2 and H 2 O in mitochondria to produce high levels of A.
Produces TP.

【0012】角膜、水晶体および網膜は解糖系の活性が
高く、グルコースを代謝して多量の乳酸を産生する。通
常の条件下でグルコースはインビボで目の組織のエネル
ギー源である。生成される乳酸は血液循環を介してクリ
アランス機構により除去される。目の手術の間またはそ
の直後は、血液循環による乳酸の除去機構は有効でな
い。目の手術において目の組織のエネルギー源として潅
流溶液中にグルコースが含まれている時、前眼房および
硝子体中に過剰の乳酸が蓄積される。グルコースの利用
が細胞外pHを下げ、これが細胞(および組織)中に乳
酸の蓄積を起こして代謝活性を阻害する(チェンとチェ
ン(Chen,C.H.and Chen,S.
C.)、アーチ・ビオケム・ビオフィズ(Arch.B
iochem.Biophys.)第276巻、70頁
(1990年))。この問題は、目の組織の代替エネル
ギー源として潅流溶液中にケトン体およびその前駆体を
添加することにより解決される。目の組織中でケトン体
およびその前駆体は直ちに利用されてアセチルCoAに
なり、ミトコンドリア中でクレプス回路を介してCO
とHOに酸化されて高レベルのATPを産生する。こ
の過程はパスツール効果により解糖系を阻害し、乳酸産
生を抑制する。
The cornea, lens and retina have high glycolytic activity and metabolize glucose to produce a large amount of lactic acid. Under normal conditions glucose is the energy source of eye tissue in vivo. The lactic acid produced is removed by a clearance mechanism via the blood circulation. During or immediately after eye surgery, the mechanism of lactic acid removal by blood circulation is ineffective. Excess lactic acid accumulates in the anterior chamber of the eye and the vitreous when glucose is included in the perfusion solution as an energy source for eye tissue during eye surgery. Utilization of glucose lowers extracellular pH, which causes accumulation of lactic acid in cells (and tissues) and inhibits metabolic activity (Chen and CH and Chen, S. et al.
C. ), Arch Biochem Biofiz (Arch.B)
iochem. Biophys. ) Volume 276, page 70 (1990)). This problem is solved by adding ketone bodies and their precursors into the perfusion solution as an alternative energy source for eye tissue. Ketone bodies and their precursors are immediately utilized in the tissues of the eye to form acetyl CoA, which in the mitochondria is CO 2 via the Krepp cycle.
And it is oxidized in H 2 O to produce high levels of ATP. This process inhibits glycolysis by Pasteur effect and suppresses lactic acid production.

【0013】さらにケトン体は飢餓中の脳、筋肉および
腎臓の好適なエネルギー源であることが知られている
(オルソン(Olamn R.E.)、ネーチャー(N
ature) 第195巻、597頁、1962年;バ
センジ(Bassenge,E.)ら、アメリカン・ジ
ャーナル・オブ・フィジオロジー(Am.J.Phus
iol.)第208巻、162頁、1965年;オーエ
ン(Owen,O.E.)ら、ジャーナル・オブ・クリ
ニカル・インベスティゲーション(J.Clin.In
vest.)第46巻、1589頁、1967年;およ
びホーキンズ(Howkins,R.A.)ら、バイオ
ケミストリージャーナル(Biochem.J.)第1
22巻、13頁、1971年、および第125巻、54
1頁、1971年)。
Furthermore, ketone bodies are known to be a suitable energy source for the starved brain, muscles and kidneys (Olamn RE, Nature.
195: 597, 1962; Bassenge, E., et al., American Journal of Physiology (Am. J. Phus).
iol. ) 208, 162, 1965; Owen, OE, et al., Journal of Clinical Investigation (J. Clin. In.
vest. ) 46, 1589, 1967; and Hawkins, RA, et al., Biochemistry Journal (Biochem. J.) 1st.
22:13, 1971, and 125: 54
P. 1, 1971).

【0014】本発明の組成物は、単に目の手術において
目の液または一般の手術における体液を代替する人工の
液、または潅流溶液自体として機能することのみを目的
とするものではない。それよりも本発明の目的は、単離
された組織の保存中の、そして手術中や手術後の一時的
な組織の高エネルギー源としての、ケトン体およびその
前駆体を与え、少なくとも前眼房と硝子体が生理的体液
と充分に平衡に達するまで、細胞が生存活性と生理的お
よび生物学的機能を果たすことを可能にさせることにあ
る。
The compositions of the present invention are not solely intended to function in eye surgery as artificial fluids that replace eye fluids or body fluids in general surgery, or as perfusion solutions themselves. Rather, it is an object of the present invention to provide ketone bodies and precursors thereof during storage of isolated tissue and as a temporary high energy source of tissue during and after surgery, at least the anterior chamber of the eye. And allowing the cells to perform viability and physiological and biological functions until the vitreous is in sufficient equilibrium with physiological fluids.

【0015】すなわちバランスト製剤中のケトン体およ
びその前駆体とグルコースは、保存中の単離された組織
や手術中の抹消組織に特に有用である。グルコースは、
ミトコンドリアがほとんどないかまたは全然ない組織
(例えば角膜間質(corneal stroma)や
水晶体)のエネルギー源として与えられる。ケトン体お
よびその前駆体はエネルギーが豊富である。これらはク
レブス回路を介してミトコンドリア中でCOとH
に直ちに酸化され、他の代謝上の廃棄物は産生されな
い。生成される二酸化炭素は、水和されて炭酸となり、
これはさらに酸化されてpH7.4で重炭酸塩になる。
重炭酸塩は角膜内皮を通過するイオン輸送過程に必要で
あることが示唆されている(ホドソン(Hodosi
n,S.)ら、ジャーナル・オブ・フィジオロジー
(J.Physiol.)第263巻、563頁、19
76年)。さらにケトン体およびその前駆体の酸化は高
レベルのATPを産生するのみでなく、パスツール効果
を介して解糖系を抑制し、その結果乳酸の産生を阻害す
る。
That is, the ketone body and its precursor and glucose in the balanced preparation are particularly useful for isolated tissues during storage and peripheral tissues during surgery. Glucose is
It serves as an energy source for tissues with little or no mitochondria (eg, corneal stroma and lens). Ketone bodies and their precursors are rich in energy. These are CO 2 and H 2 O in mitochondria through the Krebs cycle.
It is immediately oxidised to produce no other metabolic waste. The generated carbon dioxide is hydrated to carbonic acid,
It is further oxidized to bicarbonate at pH 7.4.
It has been suggested that bicarbonate is required for the process of ion transport across the corneal endothelium (Hodosi (Hodosi
n, S. ) Et al., Journal of Physiology (J. Physiol.) 263, 563, 19
1976). In addition, the oxidation of ketone bodies and their precursors not only produces high levels of ATP, but also suppresses glycolysis via the Pasteur effect and consequently inhibits lactic acid production.

【0016】本発明において、バランスト塩(bala
nced salts)は成分中に含まれて、インビボ
投与用の生理的に融和性のある溶液を生成する。成分中
のリン酸塩はケトン体およびその前駆体が酸化される時
のATP産生過程の酸化的リン酸化の要素である。さら
にリン酸はpH7.2−7.4の生理的pH範囲で高度
の緩衝能を有する緩衝液として働く。
In the present invention, the balanced salt (bala)
nced salts) are included in the components to produce a physiologically compatible solution for in vivo administration. Phosphate in the component is a component of oxidative phosphorylation of ATP production process when the ketone body and its precursor are oxidized. Furthermore, phosphoric acid acts as a buffer having a high buffering capacity in the physiological pH range of pH 7.2-7.4.

【0017】本発明の理論と目的とする応用は、米国特
許第4,663,289号に記載のビーチ(Veec
h)の理論とは異なる。ビーチ(Veech)の発明
は、生きている動物細胞の代謝過程は1つまたはそれ以
上の一定比率の[HCO−]/[CO]、[L−乳
酸塩−]/[ピルビン酸塩−]、および[β−ヒドロキ
シブチレート]/[アセトアセテート]対により制御さ
れることができるという理論に基づいており、これはp
Hを調整するための「弱酸/共役塩基」対の緩衝系に類
似の効果である。
The theory and intended application of the invention is based on the beach (Veec) described in US Pat. No. 4,663,289.
It is different from the theory of h). The invention of Beech teaches that the metabolic processes of living animal cells are one or more fixed ratios [HCO 3 −] / [CO 2 ], [L-lactate-] / [pyruvate- ], And the [β-hydroxybutyrate] / [acetoacetate] pair, which is based on the theory that p
The effect is similar to a "weak acid / conjugated base" paired buffer system for adjusting H.

【0018】ビーチ(Veech)の理論はいくつかの
仮説に基づいている: 1.一定比率の対の基質の両方が細胞または組織に摂取
される。 2.(組織に)蓄積される一定比率の基質は、次に代謝
活性を制御するために生きている細胞中に留まる。 3.これらの基質対による基質の摂取と代謝制御はすべ
ての組織で類似している。
Vech's theory is based on several hypotheses: Both a fixed ratio of both substrates are taken up by cells or tissues. 2. A proportion of the substrate (in the tissue) that accumulates then lodges in living cells to control metabolic activity. 3. Substrate uptake and metabolic regulation by these substrate pairs is similar in all tissues.

【0019】ビーチ(Veech)の発明の基礎となっ
ている多くの実験はラットの肝臓で実施された(ビーチ
(Veech)ら、バイオケミストリージャーナル(B
iochem.J.)第115巻、609頁、1969
年;およびビーチ(Veech)ら、ジャーナルオブバ
イオロジカルケミストリー(J.Biol Che
m.)第254巻、6538頁、1979年)。肝臓は
ヒトおよび動物において代謝の中心である。肝臓におけ
る代謝過程は抹消組織でのそれとは異なる。従って代謝
過程を制御する仕組みは肝臓で働くかも知れないが、そ
れは必ずしも抹消組織で働くとは限らない。例えば肝臓
では脂肪酸のβ−酸化を通してケトン体が生成される。
生成されたケトン体は肝臓で使用されないが、血液循環
を介して抹消組織に移動される。ここでそれらはクレブ
ス回路を介して高レベルのATPの産生と共役してCO
とHOに酸化される(生化学の原理(Princi
ples of Biochemistry)、レーニ
ンジャー(Lehninger)、ワースパブリッシャ
ーズ社(Worth Publishers,In
c.))。すなわちβ−ヒドロキシブチレートは抹消組
織の効率的な代替エネルギー源であるが、肝臓の代替エ
ネルギー源ではない。本発明は、アセトアセテートと共
役することなくβ−ヒドロキシブチレートを抽出し代謝
してATPを産生し、同時に細胞での乳酸の生成と蓄積
を抑制する、角膜と水晶体のような抹消組織の高い活性
を利用する。
Many of the experiments that underlie the invention of Vech were carried out in rat liver (Vech et al., Biochemistry Journal (B).
iochem. J. ) Volume 115, p. 609, 1969
Year; and Vech et al., Journal of Biological Chemistry (J. Biol Che.
m. ) 254, 6538, 1979). The liver is the center of metabolism in humans and animals. The metabolic processes in the liver are different from those in peripheral tissues. Thus, the mechanisms that control metabolic processes may work in the liver, but not necessarily in peripheral tissues. For example, in the liver, ketone bodies are produced through β-oxidation of fatty acids.
The ketone bodies produced are not used in the liver, but are transported to the peripheral tissues via the blood circulation. Here they are coupled to the production of high levels of ATP via the Krebs cycle
2 and H 2 O (the principle of biochemistry (Princi
Ples of Biochemistry, Lehninger, Worth Publishers, In
c. )). That is, β-hydroxybutyrate is an efficient alternative energy source for peripheral tissues, but not a liver alternative energy source. The present invention extracts β-hydroxybutyrate without conjugating it with acetoacetate and metabolizes it to produce ATP, and at the same time suppresses the production and accumulation of lactic acid in cells. Utilize activity.

【0020】生成される乳酸は、活発に糖を分解してい
る正常な細胞(例えば赤血球、骨格筋、角膜および網
膜)により血液中に放出され、次に肝臓と心臓により血
液から抽出されて代謝される。乳酸は細胞質膜を通し
て、競合的インヒビターとしてのピルビン酸とともに移
動される(スペンサーとレーニンジャー(Spence
rand Lehninger)、バイオケミストリー
ジャーナル(Biochem.J.)第154巻、40
5頁、1976年)。ケトン体は肝臓で生成されて血液
中に放出され、次に抹消組織(例えば角膜と水晶体)に
より血液から抽出され代謝される(生化学の原理(Pr
inciples of Biochemistr
y)、レーニンジャー(Lehninger)、ワース
パブリッシャーズ社(Worth Publisher
s,Inc.))。細胞質膜を通してのケトン体の輸送
機構はまだ確率していない。
The lactic acid produced is released into the blood by normal cells actively degrading sugars (eg erythrocytes, skeletal muscle, cornea and retina) and then extracted from the blood by the liver and heart and metabolized. To be done. Lactate is translocated through the cytoplasmic membrane with pyruvate as a competitive inhibitor (Spencer and Lenninger (Spence).
rand Lehninger), Biochemistry Journal (Biochem. J.) 154, 40.
P. 5, 1976). Ketone bodies are produced in the liver and released into the blood, then extracted and metabolized from the blood by peripheral tissues (eg cornea and lens) (Principles of biochemistry (Pr
inciples of Biochemistr
y), Leninger, Worth Publishers
s, Inc. )). The transport mechanism of ketone bodies through the cytoplasmic membrane has not been established yet.

【0021】ピルビン酸、乳酸、アセトアセテート、お
よびβ−ヒドロキシブチレートの代謝は細胞または組織
により異なる。心臓と肝臓の乳酸脱水素酵素(LDH)
アイソザイムは低濃度の乳酸のピルビン酸への酸化を促
進し;角膜、水晶体および網膜のLDHアイソザイムは
低濃度のピルビン酸を乳酸に還元するのを促進する。肝
臓中のβ−ヒドロキシブチレート脱水素酵素(BDH)
アイソザイムは、低濃度のアセトアセテートのβ−ヒド
ロキシブチレートへの還元を促進し;抹消組織(例えば
角膜)中のBDHアイソザイムは低濃度のβ−ヒドロキ
シブチレートのアセトアセテートへの酸化を促進する。
異なる組織での種々のLDHやBDHアイソザイムが異
なること、基質−対(例えば[乳酸塩]/[ピルビン酸
塩]や[β−ヒドロキシブチレート]/[ピルビン酸
塩]そして[β−ヒドロキシブチレート]/[アセトア
セテート])のすべての組織についての一般的な比率の
確立を困難にしている。食物摂取および他の代謝反応似
よる基質摂取、これらの化学物質の連続的な流入、およ
びこれらの化学物質の流出や他の代謝反応による除去に
より、基質−対の一般的な比率の確立は一層困難になっ
ている。
The metabolism of pyruvic acid, lactic acid, acetoacetate, and β-hydroxybutyrate varies depending on cells or tissues. Heart and liver lactate dehydrogenase (LDH)
Isozymes promote the oxidation of low concentrations of lactate to pyruvate; corneal, lens, and retinal LDH isozymes help reduce low concentrations of pyruvate to lactate. Β-hydroxybutyrate dehydrogenase (BDH) in liver
Isozymes promote the reduction of low concentrations of acetoacetate to β-hydroxybutyrate; BDH isozymes in peripheral tissues (eg corneas) promote the oxidation of low concentrations of β-hydroxybutyrate to acetoacetate.
Different LDH and BDH isozymes in different tissues, substrate-pairs (eg [lactate] / [pyruvate] or [β-hydroxybutyrate] / [pyruvate] and [β-hydroxybutyrate] ] / [Acetoacetate]) makes it difficult to establish a general ratio for all tissues. Food intake and other metabolic reactions Substrate uptake by mimicking, continuous influx of these chemicals, and removal of these chemicals by efflux and other metabolic reactions further establish a general substrate-to-pair ratio. It's getting harder.

【0022】組織保存用の培地の応用において、リンド
ストローム(Lindstrom)らの理論(米国特許
第4,695,536号)は、基本的に組織培養の分野
の科学者が何年も使用している組織培養技術である。具
体的にはリンドストローム(Lindstrom)ら
は、以下の方法よりなる角膜保存法を教えている:
In the application of culture media for tissue preservation, the theory of Lindstrom et al. (US Pat. No. 4,695,536) was basically used by scientists in the field of tissue culture for many years. It is a tissue culture technology. Specifically, Lindstrom et al. Teach a method of corneal preservation consisting of the following methods:

【0023】(a)アールズ塩(Earls salt
s)を含む50mlの基本培地のギブコ(Gibco’
s)の最少基本培地、L−グルタミンを含まない25m
MのHEPES緩衝液、培地の最終容量の最終濃度が1
%である5mlのL−グルタミン(200mM)、およ
び50−100μgのガラマイシン(garamyci
n)を含む抗生物質を含む角膜保存培地;ウシ血清、胎
児ウシ血清またはヒト血清の群からの血清;そしてコン
ドロイチン硫酸、ヒアルロン酸ナトリウム、ケラタン硫
酸、ポリビニル−ピロリドン、メチルセルロース、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロース、セルロースガムおよ
びデキストランよりなる群から選択される有効量の高分
子量分子を混合し; (b)角膜保存容器に混合培地を充填し;そして (c)培地を含む容器中で角膜−強膜輪(cornea
l−scleralrim)を維持して、培地を4−3
4℃の温度に維持することにより中期間の保存と長期間
の保存を可能にし、そしてこの系は温度の変化を可能に
して組織の輸送の準備ができる。
(A) Earls salt
s) containing 50 ml of basal medium Gibco '
s) minimal basic medium, 25 m without L-glutamine
M HEPES buffer, final concentration of medium is 1
% Of L-glutamine (200 mM) and 50-100 μg of garamyci.
Corneal preservation medium containing antibiotics containing n); serum from the group of bovine serum, fetal bovine serum or human serum; and chondroitin sulfate, sodium hyaluronate, keratan sulfate, polyvinyl-pyrrolidone, methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, cellulose gum. And an effective amount of high molecular weight molecules selected from the group consisting of dextran; (b) filling a corneal storage container with mixed medium; and (c) a cornea-sclear ring in a container containing medium.
1-scleralrim) and maintained the medium at 4-3
Maintaining a temperature of 4 ° C allows for medium and long term storage, and the system allows for changes in temperature ready for tissue transport.

【0024】この理論は単離された角膜がマクカレイ−
カウフマン(MacCarey−Kaufmann)培
地(組織培養培地199プラス5%デキストラン;マク
カレイとカウフマン(MacCarey,B.and
Kaufman,H.)、インベスト・オフサルモル
(Invest.Ophthalmol.)第13巻、
165頁、1974年)中で、ウシ血清の補足が有りま
たはなし(リンドストローム(Lindstrom)
ら、アメリカンジャーナルオブオフサルモロジー(A
m.J.Ophthalmol.)第95巻、869
頁、1977年)で培養または保存される時、乳酸の産
生と蓄積が阻害される機構について何も記載していな
い。マクカレイ(MacCarey)ら(インベスト・
オフサルモル(Invest.Ophthalmo
l.)第13巻、165頁、1974年)の理論では、
デキストランは組織培養培地(TC199)は脱水剤と
して添加され、これにより培地の活性オスモル濃度はや
や高張(約305−340mOsM)となる。このやや
高張溶液におけるデキストランは保存された角膜に対し
てコロイド浸透圧を及ぼし、人工的脱水効果を与える。
しかし培地中のデキストランの存在は乳酸の産生と蓄積
に阻害作用を示さない。
This theory is based on the fact that the isolated cornea is
Kaufman (MacCarey-Kaufmann) medium (tissue culture medium 199 plus 5% dextran; McCray and Kaufmann.
Kaufman, H .; ), Invest. Ophthalmol. Volume 13,
165, 1974) with or without bovine serum supplementation (Lindstrom).
, American Journal of Off Salmology (A
m. J. Ophthalmol. ) Volume 95, 869
(1977, 1977) do not describe any mechanism by which the production and accumulation of lactic acid is inhibited when cultured or stored. MacCarey et al.
Ofsalmol (Invest. Ophthalmo
l. ) Volume 13, p. 165, 1974)
Dextran is added to tissue culture medium (TC199) as a dehydrating agent, which makes the active osmolality of the medium slightly hypertonic (about 305-340 mOsM). Dextran in this slightly hypertonic solution exerts a colloid osmotic pressure on the stored cornea, giving an artificial dehydration effect.
However, the presence of dextran in the medium has no inhibitory effect on lactate production and accumulation.

【0025】これとは全く対照的に、チェン(Che
n)らの理論(米国特許第4,873,186号)は、
単離された角膜がβ−ヒドロキシブチレートを含むダル
ベッコーのリン酸緩衝化塩溶液(PBS)でインキュベ
ートされるか、またはβ−ヒドロキシブチレートを含む
TC199(培地199としても知られている)中で保
存される時、組織中で高レベルのATPが同時に産生さ
れ乳酸の産生と蓄積が阻害される機構について記載して
いる。具体的には、チェン(Chen)らは、手術的性
質の単離された角膜が保存される時間を延長する方法を
開示しており、この方法は保存された角膜を含む角膜保
存培地中に、(1)短鎖脂肪酸、(2)ケトン体、およ
び(3)乳酸産生を阻害するのに充分な量の、単離され
た角膜による乳酸産生を阻害することができるケトン生
成性のアミノ酸またはケトン体前駆体よりなる群から選
択される少なくとも1つの化合物のある量を含有させる
ことよりなる。
In stark contrast to this, the Che
n) et al. (US Pat. No. 4,873,186)
Isolated corneas are incubated with Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS) containing β-hydroxybutyrate or in TC199 containing β-hydroxybutyrate (also known as medium 199). Describe the mechanism by which high levels of ATP are simultaneously produced in tissues and the production and accumulation of lactic acid are inhibited when stored in. Specifically, Chen et al. Disclose a method of prolonging the time that an isolated cornea of surgical nature is stored, which method is used in a corneal storage medium containing the stored cornea. , (1) short chain fatty acids, (2) ketone bodies, and (3) a ketogenic amino acid capable of inhibiting lactic acid production by the isolated cornea in an amount sufficient to inhibit lactic acid production, or Containing an amount of at least one compound selected from the group consisting of ketone body precursors.

【0026】角膜保存培地は、ハンクス塩を含むTC1
99のような組織保存培地の重炭酸塩バランスト塩溶液
部分を、本発明の組成物で置換することにより製剤化さ
れる。この場合、陰イオンと陽イオンの合計濃度が生理
的に融和性があるように維持するために、NaCl濃度
は減少させなければならない。その結果NaCl以外の
組織培養培地中の成分は完全には分解されないため、活
性オスモル濃度はやや低張となる。溶液の活性オスモル
濃度は290mOsMの等張、または285−300m
OsMの範囲でなければならない。オスモル濃度調整に
は細胞質膜透過性の糖(例えばマンニトール、ショ糖お
よびデキストラン)が使用される。これらを利用すると
溶液が等張であるため、保存された角膜にコロイド浸透
圧を及ぼさない。従ってマクカレイ(MacCare
y)らの理論(マクカレイ(MacCarey)ら、イ
ンベスト・オフサルモル(Invest.Ophtha
lmol.)第13巻、165頁、1974年)におけ
るデキストランの目的の応用とが完全に異なる。
The corneal preservation medium is TC1 containing Hank's salt.
Formulated by replacing the bicarbonate balanced salt solution portion of a tissue preservation medium such as 99 with the composition of the present invention. In this case, the NaCl concentration must be reduced in order to keep the total concentration of anions and cations physiologically compatible. As a result, the components in the tissue culture medium other than NaCl are not completely decomposed, and the active osmolality is slightly hypotonic. The active osmolality of the solution is isotonic at 290 mOsM, or 285-300 m
Must be in the OsM range. Sugars permeable to the plasma membrane (eg mannitol, sucrose and dextran) are used for adjusting the osmolality. The use of these does not exert a colloid osmotic pressure on the stored cornea because the solution is isotonic. Therefore, MacCare
y) et al. (MacCarey et al., Invest. Ophtha.
1 mol. ) Vol. 13, 165, 1974) is completely different from the intended application of dextran.

【0027】β−ヒドロキシブチレートは還元剤であ
る。溶液中では、特に高温でOにより酸化される。従
って本発明の組成物を作成するためには脱気した水を使
用する必要がある。得られた溶液は真空下で保存してβ
−ヒドロキシブチレートがOにより酸化されるのを防
ぎ、その結果寿命を延ばすことができる。臨床応用のた
めにビンを開くとき溶液を空気と平衡化させれば、組織
(または細胞)の生物学的機能のためにOを利用する
ことができる。
Β-hydroxybutyrate is a reducing agent. In solution, it is oxidized by O 2 especially at elevated temperatures. Therefore, it is necessary to use degassed water to make the compositions of the present invention. The resulting solution is stored under vacuum and β
- prevents hydroxybutyrate is oxidized by O 2, can be extended resulting life. If the solution is allowed to equilibrate with air when opening the bottle for clinical applications, O 2 will be available for the biological function of the tissue (or cells).

【0028】あるいはβ−ヒドロキシブチレートがO
により酸化されるのを防ぐために、クエン酸、フェニル
アラニンおよびビタミンEよりなる群の抗酸化剤を使用
してもよい。好ましい抗酸化剤はクエン酸であり、溶液
中のクエン酸の濃度は8−12mMの範囲である。しか
し長期間保存すると、溶液中のOも抗酸化剤を酸化し
て、β−ヒドロキシブチレートがOにより酸化される
のを防ぐ抗酸化剤の効力を低下させてしまう。従って本
発明の組成物の作成には脱気した水の使用が好ましい方
法である。
Alternatively, β-hydroxybutyrate is O 2
Antioxidants of the group consisting of citric acid, phenylalanine and vitamin E may be used to prevent oxidization by the. The preferred antioxidant is citric acid, and the concentration of citric acid in the solution is in the range of 8-12 mM. However, upon long-term storage, O 2 in solution also oxidizes the antioxidant, reducing the effectiveness of the antioxidant in preventing β-hydroxybutyrate from being oxidized by O 2 . Therefore, the use of degassed water is the preferred method for making the compositions of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の要約】本発明は、ケトン体および/またはその
前駆体、グルコース、リン酸塩緩衝化バランスト塩水溶
液よりなる新規組成物に関する。本発明はまた、ケトン
体および/またはその前駆体、グルコース、リン酸塩緩
衝液化バランスト塩水溶液を、前記した単離された組織
の保存と、手術時の組織の効率的な生理的および生化学
的機能のための要求を有効に満たす組成物を形成するの
に充分な量で混合することよりなる、組成物の調製方法
に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a novel composition comprising a ketone body and / or its precursor, glucose, a phosphate buffered balanced salt aqueous solution. The present invention also provides a ketone body and / or its precursor, glucose, and a phosphate buffered balanced salt solution in water to preserve the isolated tissue described above and to efficiently and physiologically reproduce the tissue during surgery. It relates to a process for preparing a composition, which comprises mixing in an amount sufficient to form a composition which effectively meets the requirements for its chemical function.

【0030】図1は、脂肪酸とケトン生成性のアミノ酸
からのケトン体生成の経路を示す。
FIG. 1 shows a pathway of ketone body formation from a fatty acid and a ketone-forming amino acid.

【0031】図2は、実施例1に記載されたように、B
SSで前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕微鏡
(specular microscope)による写
真の複製である。
FIG. 2 shows B as described in Example 1.
FIG. 7 is a reproduction of a photograph of the feline endothelium after perfusion of the anterior chamber with SS by spectroscopic microscopy.

【0032】図3は、実施例1に記載されたように、B
SS−プラスで前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反
射顕微鏡による写真の複製である。
FIG. 3 shows B as described in Example 1.
FIG. 6 is a reflection microscopy photocopy of the cat endothelium after perfusion of the anterior chamber with SS-plus.

【0033】図4は、実施例1に記載されたように、本
発明の組成物で前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反
射顕微鏡による写真の複製である。
FIG. 4 is a reflection microscopy photocopy of the cat endothelium after perfusion of the anterior chamber with the composition of the present invention as described in Example 1.

【0034】図5は、実施例2に記載されたように、本
発明の組成物の存在下での単離された角膜のインビトロ
での収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時
間」をプロットしたものである。
FIG. 5 shows the “corneal thickness vs. time” of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of the composition of the invention, as described in Example 2. It is a plot.

【0035】図6は、実施例2に記載されたように、B
SS−プラスの存在下での単離された角膜のインビトロ
での収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時
間」をプロットしたものである。
FIG. 6 shows B as described in Example 2.
FIG. 4 is a plot of “corneal thickness versus time” of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of SS-plus.

【0036】図7は、実施例3に記載されたように、本
発明の組成物を含む培地中で4℃で7日間と11日間前
もって保存した、移植されたドナーの角膜のインビボで
の収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時
間」をプロットしたものである。図8は、実施例3に記
載されたように、本発明の組成物を含む培地中で4℃で
7日間と11日間前もって保存した移植されたドナーの
角膜のインビボでの収縮(deswelling)の
「角膜の厚さ対時間」をプロットしたものである。
FIG. 7: In vivo contraction of transplanted donor corneas pre-stored for 7 and 11 days at 4 ° C. in medium containing the composition of the invention as described in Example 3. (Deswelling) is a plot of "corneal thickness versus time". FIG. 8 shows in vivo deswelling of transplanted donor corneas pre-stored for 7 and 11 days at 4 ° C. in medium containing the composition of the invention as described in Example 3. "Corneal thickness versus time" is plotted.

【0037】おおまかに記載すると、本発明の組成物
は、ケトン体および/またはその前駆体、グルコース、
およびリン酸塩緩衝液化バランスト塩水溶液よりなる。
本発明の組成物は、目および池の抹消組織の効率的な生
理的および生化学的機能のための要求を有効に満たすこ
とができるように、その成分(特に前述したケトン体お
よび/またはその前駆体、グルコース、およびリン酸塩
緩衝液化バランスト塩水溶液)の特別な性質のいくつか
を利用する。
Broadly stated, the composition of the present invention comprises a ketone body and / or its precursor, glucose,
And a phosphate buffered balanced salt solution.
The composition of the present invention comprises its components (particularly the above-mentioned ketone bodies and / or its ketone bodies) so that the requirements for efficient physiological and biochemical functions of peripheral tissues of the eye and pond can be effectively met. Utilizes some of the special properties of precursors, glucose, and phosphate buffered balanced salt solutions.

【0038】従ってケトン体および/またはその前駆
体、グルコース、およびリン酸塩緩衝液化バランスト塩
水溶液よりなる本発明の組成物は、高密度のミトコンド
リアがある場合またはない場合(または全くミトコンド
リアがない場合)、または一般に他の組織がある場合ま
たはない場合も、目の組織の最小の必須の栄養要求を満
たす。例えば手術後に本発明の組成物で潅流された目お
よび他の抹消組織は、エネルギー源依存性代謝機能(例
えば液体およびイオン輸送および蛋白合成)や、薄く透
明な角膜を維持するような生理的機能を実行することが
できる。
Accordingly, the composition of the present invention comprising a ketone body and / or its precursor, glucose, and a phosphate buffered balanced salt solution in water, with or without a high density of mitochondria (or no mitochondria at all). Case), or generally with or without other tissues, to meet the minimum essential nutritional requirements of eye tissues. For example, eyes and other peripheral tissues perfused with the compositions of the present invention after surgery have energy source-dependent metabolic functions (eg, fluid and ion transport and protein synthesis) and physiological functions such as maintaining a thin, transparent cornea. Can be executed.

【0039】従って本発明の組成物は、例えば角膜の3
つの異なる組織の層に代表される抹消組織のバランスの
取れた豊富なエネルギー源を与える。すなわち本発明の
組成物は、内皮の高呼吸活性に対するニーズ、内皮と間
質(stroma)の高解糖系活性に対するニーズ、お
よび角膜液の基本的な細胞内エネルギーレベルとイオン
輸送の達成のニーズを満たすことができる。
Therefore, the composition of the present invention can be used, for example, for cornea 3
It provides a well-balanced and abundant source of energy for eradicated tissue represented by three different organizational layers. That is, the composition of the present invention has a need for high respiratory activity of endothelium, a need for high glycolytic activity of endothelium and stroma, and a need for achieving basic intracellular energy level and ion transport of corneal fluid. Can meet.

【0040】潅流溶液としての使用に適した本発明の代
表的な組成物を、その成分の範囲とともに、以下の表1
に記載する。
Representative compositions of the present invention suitable for use as a perfusate solution, along with their component ranges, are set forth in Table 1 below.
Described in.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】本発明の組成物に含まれる代表的な陰イオ
ンと陽イオンは以下の表2に記載されている。表2はま
た、本発明の組成物中のこれらのイオンの濃度を示す。
本発明の組成物の計算されるオスモル濃度は、すべての
塩が完全に溶解している場合約300から約320mO
sMの範囲である。本発明の組成物の調製された溶液の
実際のオスモル濃度は、約285から約300mOsM
の範囲である。
Representative anions and cations included in the compositions of the present invention are set forth in Table 2 below. Table 2 also shows the concentration of these ions in the composition of the invention.
The calculated osmolarity of the composition of the present invention is about 300 to about 320 mO when all salts are completely dissolved.
The range is sM. The actual osmolality of the prepared solution of the composition of the present invention is about 285 to about 300 mOsM.
Is the range.

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】本発明の1つの態様によれば、本発明の組
成物のケトン体はβ−ヒドロキシブチレートイオンとア
セトアセテートイオンである。β−ヒドロキシブチレー
トイオンはβ−ヒドロキシブチレートのD−異性体、β
−ヒドロキシブチレートのD−ラセミ体とL−ラセミ体
の混合物、およびβ−ヒドロキシブチレートのD−異性
体とL−異性体の混合物よりなる群から選択され、最も
好ましくはβ−ヒドロキシブチレートのD−異性体であ
る。β−ヒドロキシブチレートの濃度は好ましくは5−
30mMの範囲である本発明の組成物の好適なケトン体
の前駆体は酢酸と酪酸よりなる群から選択される脂肪酸
であり、好適なケトン生成性のアミノ酸はロイシン、リ
ジン、フェニルアラニン、チロシンそしてトリプトファ
ンよりなる群から選択される。
According to one embodiment of the present invention, the ketone bodies of the composition of the present invention are β-hydroxybutyrate ion and acetoacetate ion. β-hydroxybutyrate ion is the D-isomer of β-hydroxybutyrate, β
Selected from the group consisting of a mixture of D-racemic and L-racemic hydroxybutyrate, and a mixture of D- and L-isomers of β-hydroxybutyrate, most preferably β-hydroxybutyrate Is the D-isomer. The concentration of β-hydroxybutyrate is preferably 5-
Preferred ketone body precursors of the composition of the present invention in the range of 30 mM are fatty acids selected from the group consisting of acetic acid and butyric acid, and preferred ketogenic amino acids are leucine, lysine, phenylalanine, tyrosine and tryptophan. Is selected from the group consisting of:

【0045】ケトン体の前駆体の濃度は好ましくは0.
1−25mMの範囲である。ケトン生成性のアミノ酸の
濃度は好ましくは、0.1−5.0mMの範囲であり、
最も好ましくは1−2mMの範囲である。ケトン生成性
のアミノ酸は好ましくは、合計濃度は7.5−12.5
mMであり、最も好ましくは合計濃度は10mMであ
る。
The concentration of the precursor of the ketone body is preferably 0.
It is in the range of 1-25 mM. The concentration of the ketogenic amino acid is preferably in the range of 0.1-5.0 mM,
The most preferred range is 1-2 mM. The ketogenic amino acid is preferably at a total concentration of 7.5-12.5.
mM, most preferably the total concentration is 10 mM.

【0046】好適な脂肪酸は酢酸であり、好ましくは1
5−25mMの範囲の濃度であり、または酪酸であり、
好ましくは5−15mMの範囲の濃度である。酢酸の濃
度は最も好ましくは20mMであり、酪酸の濃度は最も
好ましくは10mMである。
The preferred fatty acid is acetic acid, preferably 1
A concentration in the range 5-25 mM, or butyric acid,
The concentration is preferably in the range of 5-15 mM. The concentration of acetic acid is most preferably 20 mM and the concentration of butyric acid is most preferably 10 mM.

【0047】本発明の組成物のpHは好ましくは7.3
−7.5に調整される。
The pH of the composition of the present invention is preferably 7.3.
Adjusted to -7.5.

【0048】β−ヒドロキシブチレートのOによる酸
化を防ぎ、室温での溶液の寿命を延ばすために、本発明
の組成物を作成するには脱気した水を使用することが好
ましい。
To prevent the oxidation of β-hydroxybutyrate by O 2 and prolong the life of the solution at room temperature, it is preferred to use degassed water to make the compositions of this invention.

【0049】好ましくは15−35mM、または最も好
ましくは25−30mMの量のNaClの一部は、D−
グルクロン酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌロン酸、
D−グルコン酸およびD−グルカリック酸よりなる群か
ら選択される1つまたはそれ以上の糖酸(sugar
acids)の当量のNa+塩で置換される。
A portion of NaCl, preferably in the amount of 15-35 mM, or most preferably 25-30 mM, is
Glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid,
One or more sugar acids selected from the group consisting of D-gluconic acid and D-glucaric acid (sugar)
acid) equivalent Na + salt.

【0050】目の手術において起きる癒着を同時に防い
で、目の組織の効率的な生理的および生化学的機能のた
めの要求を有効に満たす組成物を形成するのに充分な量
の、40−500キロダルトンの範囲の量の中性の多糖
デキストランの添加により、本発明の組成物の粘度は上
昇している。中性の高分子量デキストランの好適な濃度
は2%−20%の範囲である。
A sufficient amount of 40-to form a composition that simultaneously prevents adhesions that occur during eye surgery and effectively meets the requirements for efficient physiological and biochemical function of the eye tissue. The addition of neutral polysaccharide dextran in an amount in the range of 500 kilodaltons increases the viscosity of the composition according to the invention. Suitable concentrations of neutral high molecular weight dextran are in the range 2% -20%.

【0051】別の態様において本発明は、本発明の組成
物、イーグル(Eagle’s)培地、ダルベッコー
(Dulbecco’s)培地およびダニエル(Dan
iel’s)培地よりなる群から選択される一員の最少
の必須アミノ酸、および最少の必須ビタミンよりなる、
角膜保存培地に関する。この溶液は市販されており、当
業者に明らかなように、添加される量は特定の条件に依
存して変化する。
In another aspect, the invention provides a composition of the invention, Eagle's medium, Dulbecco's medium and Daniel.
iel's) consisting of a member of the minimum essential amino acids and the minimum of essential vitamins selected from the group consisting of
It relates to a corneal preservation medium. This solution is commercially available and, as will be apparent to those skilled in the art, the amount added will vary depending on the particular conditions.

【0052】別の態様において、本発明は、組織培養培
地のバランスト塩溶液が本発明の組成物で置換されてい
る角膜保存培地に関する;溶液中の陽イオンと陰イオン
の合計濃度がバランスト塩水溶液と同じ濃度を維持する
ために、NaCl濃度は好ましくは70−100mMの
範囲内、または最も好ましくは85mMに減少されてい
る;溶液の活性オスモル濃度(osmolarity)
は285−300mOsMの等張または最も好ましくは
290mOsMに調整されており;必要があれば必要に
応じてマンニトール、ショ糖およびデキストランが添加
される。組織培養培地は、好ましくはハンクス塩を含む
TC199、またはハンクス塩を含むイーグル最小最少
培地である。
In another aspect, the invention relates to a corneal preservation medium in which a balanced salt solution of tissue culture medium has been replaced with a composition of the invention; the total concentration of cations and anions in the solution is balanced. To maintain the same concentration as the saline solution, the NaCl concentration is preferably reduced to within the range of 70-100 mM, or most preferably 85 mM; the active osmolarity of the solution.
Is adjusted to isotonicity of 285-300 mOsM or most preferably 290 mOsM; mannitol, sucrose and dextran are added if necessary. The tissue culture medium is preferably TC199 with Hank's salt or Eagle's minimal minimal medium with Hank's salt.

【0053】角膜保存培地のpHは好ましくは7.10
−7.50の範囲であり、最も好ましくは7.25−
7.40の範囲である。
The pH of the corneal preservation medium is preferably 7.10.
-7.50 range, most preferably 7.25-
The range is 7.40.

【0054】15−35mM、または最も好ましくは2
5−30mMの量のNaClの一部は、D−グルクロン
酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌロン酸、D−グルコ
ン酸およびD−グルカリック酸よりなる1つまたはそれ
以上の糖酸の等量のNa+塩で置換されている。
15-35 mM, or most preferably 2
A portion of NaCl in the amount of 5-30 mM is equivalent to one or more sugar acids consisting of D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D-gluconic acid and D-glucaric acid. It is replaced with Na + salt.

【0055】別の態様において本発明は、本発明の組成
物のリン酸塩緩衝化バランスト塩溶液が、角膜の保存に
適しているが好ましくない乳酸の産生が普通に起きる組
織培養培地よりなる角膜保存用組成物の重炭酸塩緩衝化
バランスト塩溶液に取って代わっている、角膜保存培地
に関する。さらに角膜保存培地は、角膜による乳酸の産
生を阻害することができる短鎖脂肪酸とケトン体よりな
る群から選択される、乳酸産生を阻害するのに充分な量
で存在する、少なくとも1つの化合物を含む。
In another aspect, the invention provides that the phosphate buffered balanced salt solution of the composition of the invention comprises a tissue culture medium suitable for corneal preservation but in which unfavorable lactic acid production normally occurs. It relates to a corneal preservation medium replacing the bicarbonate buffered balanced salt solution of the corneal preservation composition. Furthermore, the corneal preservation medium contains at least one compound selected from the group consisting of short-chain fatty acids and ketone bodies capable of inhibiting the production of lactic acid by the cornea and present in an amount sufficient to inhibit the production of lactic acid. Including.

【0056】さらに別の態様において本発明は、本発明
の角膜保存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジン
および血清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、
角膜保存組成物に関する。
In yet another aspect, the invention comprises a corneal preservation medium of the invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
It relates to a corneal preservation composition.

【0057】さらに別の態様において本発明は、本発明
の組成物、およびVEGF、ウリジン、チミジンおよび
血清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、臓器移
植(例えば角膜移植)用組織の調製のための製剤に関す
る。さらに別の態様において本発明は、本発明の角膜保
存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジンおよび血
清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、例えば局
所投与用の潅流溶液に関する。
In yet another aspect, the present invention provides for the preparation of tissue for organ transplantation (eg corneal transplantation), which comprises the composition of the present invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor. For formulations. In yet another aspect, the invention relates to a perfusate solution, eg, for topical administration, comprising a corneal preservation medium of the invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum derived factor.

【0058】さらに別の態様において本発明は、本発明
の角膜保存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジン
および血清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、
例えば投与用の臓器用培地に関する。
In yet another aspect, the invention comprises a corneal preservation medium of the invention and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
For example, it relates to an organ medium for administration.

【0059】本発明の溶液の調製方法は、前述した目お
よび他の抹消組織の効率的な生理的および生化学的機能
のための要求を有効に満たす組成物を形成するのに充分
な量の、脱気したリン酸塩緩衝化塩水溶液中で、グルコ
ース、およびケトン体および/またはその前駆体を混合
することよりなる。この溶液は室温で長期間保存した場
合、β−ヒドロキシブチレートがOにより酸化される
のを防ぐためOを完全に除去するように真空下でビン
に詰められる。もしこの溶液を直ちにまたは短期間の間
に使用する場合、真空下でのビン詰めは有用であるが、
必ずしも必要でない。
The method of preparing the solution of the present invention provides a sufficient amount of the composition to form a composition that effectively meets the requirements for efficient physiological and biochemical function of the eye and other peripheral tissues described above. Mixing glucose and ketone bodies and / or their precursors in a degassed phosphate buffered saline solution. This solution is bottled under vacuum to completely remove O 2 to prevent β-hydroxybutyrate from being oxidized by O 2 when stored at room temperature for extended periods. If this solution is used immediately or for a short period of time, bottling under vacuum is useful,
Not necessarily required.

【0060】高濃度のCa2+とMg2+はリン酸塩沈
澱物を作るため、CaClとMgCl以外のすべて
の成分は、まず充分な脱気した水(好ましくは全容量の
90−95%)で溶解することが好ましい。溶液を完全
に混合し、1NのD−グルクロン酸またはNaOHでp
Hを7.3−7.5の範囲に調整する。次に0.5Mの
保存液(または0.2−1.0Mの範囲)のCaCl
とMgClを加える。pHをチェックして必要であれ
ば7.3−7.5、好ましくは7.4に調整する。最後
に水を加えて容量を調整する。この溶液の調製には脱イ
オン化2回蒸留水を使用することが好ましい。使用され
るすべての成分は、特級(reagent grad
e)である。
Since high concentrations of Ca 2+ and Mg 2+ produce phosphate precipitates, all components except CaCl 2 and MgCl 2 must first be thoroughly degassed with water (preferably 90-95% of total volume). ) It is preferable to dissolve it. Mix the solution thoroughly and p. With 1N D-glucuronic acid or NaOH.
Adjust H to be in the range 7.3-7.5. Then 0.5 M stock solution (or 0.2-1.0 M range) of CaCl 2
And MgCl 2 are added. Check the pH and adjust if necessary to 7.3-7.5, preferably 7.4. Finally, add water to adjust the volume. Deionized doubly distilled water is preferably used to prepare this solution. All ingredients used are of the reagent grade.
e).

【0061】本発明の潅流溶液の調製にはいくつかの変
更が可能である。そのいくつかを以下に記載する。
Several variations are possible in the preparation of the perfusion solution of the present invention. Some of them are described below.

【0062】1.リン酸緩衝液はリン酸二カリウムとリ
ン酸一カリウムを用いて調製される。この場合総カリウ
ムイオン濃度は15mMに増加する。
1. The phosphate buffer is prepared using dipotassium phosphate and monopotassium phosphate. In this case, the total potassium ion concentration increases to 15 mM.

【0063】2.リン酸緩衝液はリン酸二ナトリウムと
リン酸一ナトリウムを用いて調製される。この場合8−
12mMのKClを加えなければならず、NaClは5
mM引かれる。
2. Phosphate buffer is prepared using disodium phosphate and monosodium phosphate. In this case 8-
12mM KCl must be added, NaCl is 5
mM subtracted.

【0064】3.リン酸緩衝液は任意の他のリン酸塩と
リン酸を用いて調製され、pHを適当に7.4に調整す
る。いずれの場合も、K+の最終濃度は8−12mMで
なければならない。pHは7.3−7.5の範囲で変化
し得る。
3. Phosphate buffer is prepared with any other phosphate and phosphoric acid and the pH is adjusted appropriately to 7.4. In each case, the final concentration of K + should be 8-12 mM. The pH can vary in the range 7.3-7.5.

【0065】4.NaClの一部を、D−グルクロン
酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌロン酸、D−グルコ
ン酸およびD−グルカリック酸を含む1つまたはそれ以
上の糖酸のNa+塩でで置換して、塩素濃度は生理的濃
度の90−105mMの範囲内に維持しなければならな
い。
4. Substituting some of the NaCl with Na + salts of one or more sugar acids including D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D-gluconic acid and D-glucaric acid to give chlorine. Concentrations should be maintained within the physiological range of 90-105 mM.

【0066】5.0.1−5.0mM、好ましくは1−
2mMのロイシン、リジン、フェニルアラニン、トリプ
トファンそしてチロシンよりなる1つまたはそれ以上の
ケトン生成性のアミノ酸を、潅流溶液の成分として添加
することができる。Na濃度を調整するために等量の
NaClを差し引く。
5.0.1-5.0 mM, preferably 1-
One or more ketogenic amino acids consisting of 2 mM leucine, lysine, phenylalanine, tryptophan and tyrosine can be added as a component of the perfusion solution. Subtract equal amounts of NaCl to adjust Na + concentration.

【0067】6.β−ヒドロキシブチレートの一部を2
倍量の酢酸(ケトン体前駆体短鎖脂肪酸の最も小さい分
子)で置換することができる。
6. 2 part of β-hydroxybutyrate
It can be replaced with double the amount of acetic acid (the smallest molecule of the ketone body precursor short chain fatty acid).

【0068】7.10mM、または5−15mMの範囲
の他の短鎖脂肪酸(例えば酪酸やカプロン酸)のナトリ
ウム塩を使用することもできる。しかしこれらの水溶液
は溶解度が低いためその使用が限定される。
It is also possible to use the sodium salts of other short chain fatty acids in the range of 7.10 mM, or 5-15 mM, such as butyric acid and caproic acid. However, the use of these aqueous solutions is limited due to their low solubility.

【0069】8.β−ヒドロキシブチレートは、アセテ
ートまたはアセトアセテートで置換することができる
が、β−ヒドロキシブチレートが好ましい。β−ヒドロ
キシブチレートは安定で低価格である。これはまた細胞
により直ちに利用され、アセトアセテートよりエネルギ
ー効率が高い。1モルのβ−ヒドロキシブチレートから
64モルのATPと1モルのNADHが産生され、これ
がさらに3モルのATPを産生する。
8. The β-hydroxybutyrate can be replaced with acetate or acetoacetate, with β-hydroxybutyrate being preferred. β-hydroxybutyrate is stable and inexpensive. It is also readily utilized by cells and is more energy efficient than acetoacetate. One mole of β-hydroxybutyrate produces 64 moles of ATP and one mole of NADH, which produces an additional 3 moles of ATP.

【0070】9.細胞ではD−異性体のみが使用される
ため、β−ヒドロキシブチレートのD−異性体が本発明
の組成物として好ましい。しかしD−、L−ラセミ体ま
たはD−、L−異性体混合物も低価格であり、市販品が
すぐ入手可能であり、これらも使用することができる。
9. Since only D-isomers are used in cells, the D-isomer of β-hydroxybutyrate is preferred as the composition of the invention. However, the D-, L-racemate or the D-, L-isomer mixture is also low in price, and commercial products are readily available, and these can also be used.

【0071】10.必要な場合は、溶液のオスモル濃度
を290mOsM、または約285−300mOsMの
範囲に調整するために、マンニトールやショ糖のような
糖類またはデキストランのような中性多糖類を使用する
ことができる。このような調整ではNa濃度やCl
濃度は変化しない。もしNa濃度やCl濃度がいず
れも高すぎる場合は、NaClの代わりに等量の糖類を
使用するべきである。
10. If desired, sugars such as mannitol and sucrose or neutral polysaccharides such as dextran can be used to adjust the osmolality of the solution to the range of 290 mOsM, or about 285-300 mOsM. In such adjustment, Na + concentration and Cl
The concentration does not change. If both Na + and Cl concentrations are too high, an equal amount of sugar should be used instead of NaCl.

【0072】11.溶液の粘度を増加させるために、5
%または2−20%の範囲の中性の高分子量デキストラ
ン(好ましくは70−500キロダルトン)を使用する
ことができる。非常に高粘度の組成物は、水晶体または
虹彩が角膜の内皮に吸着したり、虹彩が水晶体に吸着し
たりするような、目の手術における手術の傷に起因する
癒着を防ぐために適用するのに有用である。この場合、
NaClは添加されるデキストラン1%につき2.5m
Mだけ差し引かれる。
11. 5 to increase the viscosity of the solution
% Or 2-20% neutral high molecular weight dextran (preferably 70-500 kilodaltons) can be used. Very high viscosity compositions are used to prevent adhesions resulting from surgical wounds in eye surgery, such as the lens or iris adsorbing to the corneal endothelium or the iris adsorbing to the lens. It is useful. in this case,
NaCl is 2.5m per 1% of dextran added
Only M is subtracted.

【0073】本発明の組成物は主に、目の中の手術(例
えば角膜移植、眼内水晶体移植、白内障摘出、および硝
子体切除など)の後の暫定期間の間に、目や他の抹消組
織(または細胞)が、その生存活性と生理的機能を果た
す能力を維持させることができるようにするために使用
される、最少の必須成分で製剤化される。暫定期間と
は、手術してから、前眼房および/または硝子体中の溶
液が体の生理的溶液と充分に平衡に達するまでの時間を
意味する。前述したように本発明の組成物は、例えば皮
膚や目への局所投与、移植前のドナー組織の保存と洗
浄、そして手術一般に使用することができる。
The compositions of the present invention are primarily used during the interim period after surgery in the eye, such as corneal transplants, intraocular lens transplants, cataract extractions, and vitrectomy, to remove eye and other eradication. It is formulated with the minimum of essential ingredients used to enable the tissue (or cells) to maintain their viability and ability to perform physiological functions. By interim period is meant the time after surgery until the solution in the anterior chamber and / or vitreous reaches sufficient equilibrium with the body's physiological solution. As described above, the composition of the present invention can be used for topical administration to, for example, the skin and eyes, preservation and lavage of donor tissue before transplantation, and general surgery.

【0074】本発明の組成物は、その濃度範囲が血漿中
に見いだされるものに類似の、生理的に融和性のある塩
溶液を含有する。本発明においてリン酸塩(代表的には
10mM)は、緩衝液としてもまたエネルギー代謝にお
けるATPの産生のためのADPのリン酸化の基質とし
ても使用することができる。リン酸塩はpH7.2−
7.4で強い緩衝能力を有する。重炭酸塩は現在市販さ
れている他の潅流溶液で使用されている(例えばテキサ
ス州、フォートワースのアルコン社製BSS−プラ
ス)。しかし重炭酸塩緩衝液を使用するとCO分圧
(Pco2)により溶液のpHが変化するため、本発明
の組成物の成分として重炭酸塩は使用されない。さらに
外から重炭酸塩を加えなくても、組織自身の呼吸(すな
わち酸化的リン酸化)により重炭酸塩が生成する。この
場合、この基質が(ミトコンドリア中で)酸化されてC
とHOが生成される。次に生成されたCOは水
和されてHCOとなり、これがさらに分解されてH
CO が生成される。ウサギの角膜では約1.3μモ
ル/cm/時間の速度でCOが産生される。ヒトの
角膜ではこの速度は30−50%高い。
The composition of the present invention contains a physiologically compatible salt solution whose concentration range is similar to that found in plasma. In the present invention, phosphate (typically 10 mM) can be used both as a buffer and as a substrate for ADP phosphorylation for the production of ATP in energy metabolism. Phosphate has a pH of 7.2-
It has a strong buffering capacity at 7.4. Bicarbonate is used in other perfusion solutions currently on the market (e.g. BSS-Plus from Alcon, Fort Worth, Tex.). However, when a bicarbonate buffer is used, bicarbonate is not used as a component of the composition of the present invention because the CO 2 partial pressure (P co2 ) changes the pH of the solution. Further, without the addition of bicarbonate from the outside, bicarbonate is generated by the respiration (that is, oxidative phosphorylation) of the tissue itself. In this case, this substrate is oxidized (in mitochondria) to C
O 2 and H 2 O are produced. Next, the generated CO 2 is hydrated to H 2 CO 3 , which is further decomposed into H 2 CO 3 .
CO 3 is produced. Rabbit corneas produce CO 2 at a rate of about 1.3 μmol / cm 2 / hour. In the human cornea, this rate is 30-50% higher.

【0075】ミトコンドリア中ではβ−ヒドロキシブチ
レートはβ−ヒドロキシブチレート脱水素酵素による触
媒作用により、直ちにアセトアセテートとNADHに酸
化される。アセトアセテートはさらにサクシニルCoA
と反応してアセトアセチルCoAを生成し、これはチオ
フォラーゼ(thiophorase)によりさらに分
解されてアセチルCoAを生成する。細胞中で脂肪酸は
β−酸化により利用されてアセチルCoAを生成する。
ケトン生成性のアミノ酸もまた細胞中で資化されてアセ
トアセテートまたはアセトアセチルCoAを生成し、次
にアセチルCoAを生成する。これらの反応からのアセ
チルCoAは、次にミトコンドリア中でクエン酸回路を
介してCOとHOに酸化される。脂肪酸とケトン生
成性のアミノ酸からのケトン体の生成経路は図1に簡単
に記載されている。アセチルCoAの酸化はエネルギー
効率の高い過程であり、アセチルCoA1モルの使用に
対して30モルのATPと2モルのGTP(すなわち合
計で32モルのATP)が生成する。無機リン酸は酸化
的リン酸化(これは電子伝達系に共役してADPと反応
してATPを産生する)の源となる。
In mitochondria, β-hydroxybutyrate is immediately oxidized to acetoacetate and NADH by the catalytic action of β-hydroxybutyrate dehydrogenase. Acetoacetate is also succinyl CoA
React with to produce acetoacetyl CoA, which is further degraded by thiophorase to produce acetyl CoA. In cells, fatty acids are utilized by β-oxidation to produce acetyl CoA.
Ketogenic amino acids are also assimilated in cells to produce acetoacetate or acetoacetyl CoA, which in turn produces acetyl CoA. Acetyl CoA from these reactions is then oxidized to CO 2 and H 2 O in the mitochondria via the citric acid cycle. The pathway for the formation of ketone bodies from fatty acids and ketogenic amino acids is briefly described in FIG. Oxidation of acetyl-CoA is an energy-efficient process, and 30 moles of ATP and 2 moles of GTP (ie 32 moles of ATP in total) are produced for the use of 1 mole of acetyl CoA. Inorganic phosphate is the source of oxidative phosphorylation, which is coupled to the electron transport chain and reacts with ADP to produce ATP.

【0076】下記の表から明らかなように、角膜で消費
されるグルコースのうち、約47%は解糖系を介してお
り、53%は呼吸を介している(チェンとチェン(Ch
enand Chen)、アーク・ビオケム・ビオフィ
ズ(Arch.Biochem.Biophys.)第
276巻、70頁、1990年)。
As is clear from the table below, about 47% of the glucose consumed in the cornea is glycolytic and 53% is respiratory (Chen and Chen (Ch
End and Chen), Ark Biochem. Biophys. 276, 70, 1990).

【0077】[0077]

【表3】 [Table 3]

【0078】角膜組織層でのグルコースの消費%は上記
表3の括弧内に示してある。間質は呼吸よりも2倍速い
速度で解糖系によりグルコースを消費する。水晶体では
ミトコンドリアは表皮にのみ存在している。従って間質
と水晶体(特に水晶体の核内の細胞)では、グルコース
は重要なエネルギー源である。これらの細胞ではアセチ
ルCoAを利用するミトコンドリアはほとんどまたは全
くない。他の目の組織(例えばミトコンドリア密度の高
い角膜の内皮や光受容体)では、ケトン体およびその前
駆体はエネルギー効率的な基質である。さらにこれらの
組織では、アセチルCoAの酸化が呼吸の増加を引き起
こし、これがパスツール効果により嫌気的解糖系を阻害
する。
The% glucose consumption in the corneal tissue layer is shown in brackets in Table 3 above. The interstitium consumes glucose by the glycolytic system at a rate twice as fast as respiration. In the lens, mitochondria are present only in the epidermis. Therefore, glucose is an important source of energy in the stroma and lens (especially cells within the nucleus of the lens). There is little or no mitochondria utilizing acetyl CoA in these cells. In other eye tissues, such as the mitochondrial dense corneal endothelium and photoreceptors, ketone bodies and their precursors are energy efficient substrates. Moreover, in these tissues, the oxidation of acetyl-CoA causes an increase in respiration, which inhibits the anaerobic glycolysis system by the Pasteur effect.

【0079】すなわちケトン体および/またはその前駆
体、グルコース、およびリン酸塩緩衝化バランスト塩溶
液よりなる本発明の組成物は、高密度のミトコンドリア
がある場合もない場合も、または全くミトコンドリアが
ない場合の目の組織、または一般に他の抹消組織の最少
の必須の栄養要求性を満たす。
Thus, the composition of the present invention comprising a ketone body and / or its precursor, glucose, and a phosphate buffered balanced salt solution may or may not have a high density of mitochondria, or no mitochondria. Meet the minimum essential nutritional requirements of absent eye tissue, or other peripheral tissue in general.

【0080】本発明の組成物は、チェン(Chen)ら
(米国特許第4,873,186号、前述)の開示し
た、短期間の投与に適した、角膜保存組成物の単純なも
のとして使用することができる。チェン(Chen)ら
の理論では、短鎖脂肪酸とケトン体よりなる群から選択
される少なくとも1つの化合物を、組織培養培地と混合
して、角膜からにより起きる乳酸産生を同時に阻害して
高エネルギーを産生するために単離された角膜の保存に
使用される。
The composition of the present invention is used as a simple corneal preservation composition suitable for short-term administration as disclosed by Chen et al. (US Pat. No. 4,873,186, cited above). can do. According to Chen's theory, at least one compound selected from the group consisting of short-chain fatty acids and ketone bodies is mixed with a tissue culture medium to simultaneously inhibit the lactate production caused by the cornea and increase high energy. Used for storage of the isolated cornea to produce.

【0081】本発明の1つの態様によれば、本発明の組
成物、必須アミノ酸、およびイーグル培地(サイエンス
(Science)第130巻、432頁、1959
年;プロク・ソク・エクスペ・ビオル(Proc.So
c.Exp.Biol.)第89巻、362頁、195
5年)、ダルベッコー培地(ビロロジー(Virolo
gy)第8巻、396頁、1959年および第12巻、
185頁、1960年)またはダニエル培地(プロク・
ソク・エクスペ・ビオル(Proc.Soc.Exp.
Biol.)第127巻、919頁、1968年)のい
ずれかの必須ビタミンよりなる角膜保存培地が調製され
る。Hepes(N−2−ヒドロキシエチルピペラジン
−N−2−エタンスルホン酸)緩衝液を20−30mM
で添加すると、緩衝力を増強するのに有効である。あら
かじめ調製された最少必須アミノ酸と必須ビタミンが市
販されている。溶液中の必須アミノ酸とビタミンは一般
に、比較的寿命が短く冷所で保存し短期間(通常6−1
2カ月)のうちに使用しなければならないため、角膜保
存培地として使用される本発明の組成物の作成には脱気
した水の使用は有効ではあるが必ずしも必要ではない。
According to one aspect of the present invention, the composition of the present invention, essential amino acids, and Eagle's medium (Science, Vol. 130, p. 432, 1959).
Year; Proc. Sok Expe Biol
c. Exp. Biol. ) Vol. 89, 362, 195
5 years, Dulbecco's medium (virology
gy) Vol. 8, 396, 1959 and Vol. 12,
185, 1960) or Daniel's medium (Proc.
Sok Expe Biol (Proc. Soc. Exp.
Biol. ) Vol. 127, p. 919, 1968), a corneal preservation medium comprising the essential vitamin is prepared. Hepes (N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethanesulfonic acid) buffer solution 20-30 mM
Is effective in increasing the buffering power. Pre-prepared minimal essential amino acids and essential vitamins are commercially available. Essential amino acids and vitamins in solution are generally relatively short-lived and stored in cold places for short periods (usually 6-1
Since it has to be used within 2 months), the use of degassed water is effective but not always necessary for the preparation of the composition of the present invention used as a corneal preservation medium.

【0082】本発明の第2の態様において、ハンクス塩
を含むTC199やハンクス塩を含むイーグル最少基本
培地のような組織培養培地のバランスト塩溶液を、本発
明の組成物で置換することにより角膜保存培地が製剤化
される。培地中の陽イオンと陰イオンの合計濃度が生理
的に融和性のあるレベルに維持されるように、NaCl
濃度は70−100mMの範囲内に減少されている。溶
液は290mOsMの等張、または活性オスモル濃度約
285−300mOsMの範囲内に維持されなければな
らない。活性オスモル濃度は、マンニトールやショ糖の
ような糖類、または40および70キロダルトンのデキ
ストランのような中性高分子量多糖類で調整される。
In a second aspect of the invention, the corneal membrane is replaced by replacing the balanced salt solution of a tissue culture medium such as TC199 containing Hank's salt or Eagle's minimal basal medium containing Hank's salt with the composition of the present invention. The storage medium is formulated. To maintain the total concentration of cations and anions in the medium at physiologically compatible levels, NaCl
The concentration is reduced within the range of 70-100 mM. The solution should be maintained isotonic at 290 mOsM, or within an active osmolality range of about 285-300 mOsM. The active osmolality is adjusted with sugars such as mannitol and sucrose, or neutral high molecular weight polysaccharides such as 40 and 70 kilodaltons dextran.

【0083】第3の態様において、チェン(Chen)
ら(米国特許第4,873,186号、前述)の理論の
角膜保存組成物の重炭酸塩バランスト塩溶液を、本発明
の組成物のリン酸塩緩衝化バランスト塩溶液で置換する
ことにより、角膜保存培地が調製される。15−35m
M、好ましくは25−30mMの量のNaClの一部
を、D−グルクロン酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌ
ロン酸、D−グルコン酸およびD−グルカリック酸を含
む1つまたはそれ以上の糖酸のナトリウム塩で置換する
ことにより、Cl濃度を90−105mMの生理的範
囲に維持することが好ましい。チェン(Chen)らの
理論では、短鎖脂肪酸とケトン体よりなる群から選択さ
れる少なくとも1つの化合物が組織培養培地と混合され
て、角膜保存に使用される。重炭酸塩緩衝化バランスト
塩溶液は組織培養培地成分の一部である。
In a third aspect, Chen
Replacing the bicarbonate balanced salt solution of the corneal preservation composition of the theory of et al. (US Pat. No. 4,873,186, supra) with the phosphate buffered balanced salt solution of the composition of the present invention. The corneal preservation medium is prepared by. 15-35m
M, preferably a portion of NaCl in an amount of 25-30 mM, and one or more sugar acids including D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D-gluconic acid and D-glucaric acid. It is preferred to maintain the Cl - concentration in the physiological range of 90-105 mM by substituting it with the sodium salt of. In the theory of Chen et al., At least one compound selected from the group consisting of short chain fatty acids and ketone bodies is mixed with tissue culture medium and used for corneal preservation. The bicarbonate buffered balanced salt solution is part of the tissue culture medium component.

【0084】第4の態様において、好適な角膜保存組成
物は、チェン(Chen)ら(米国特許第5,073,
492号)の記載する相乗的組成物と組合せた、前記の
第1、第2または第3の態様の製剤よりなる。チェン
(Chen)らの理論では、相乗的組成物は基本的に、
血管内皮増殖因子(VEGF)、ウリジン、チミジンお
よび血清由来因子(SDF)の相乗的に有効な混合物よ
りなる。ウリジンとチミジンの化学量論比は、ウリジン
10μM対チミジン0.5μMである。代表的には、透
析した胎児ウシ網膜抽出物(0.1mg/ml)と胎児
ウシ血清(3mg/ml)が、それぞれVEGFとSD
Fの供給源として使用される。
In a fourth embodiment, a suitable corneal preservation composition is described by Chen et al. (US Pat. No. 5,073,
No. 492) in combination with a synergistic composition as described above, consisting of the formulation of the above-mentioned first, second or third aspect. In the theory of Chen et al., A synergistic composition is basically
It consists of a synergistically effective mixture of vascular endothelial growth factor (VEGF), uridine, thymidine and serum derived factor (SDF). The stoichiometric ratio of uridine to thymidine is 10 μM uridine to 0.5 μM thymidine. Typically, dialyzed fetal bovine retina extract (0.1 mg / ml) and fetal bovine serum (3 mg / ml) were added to VEGF and SD, respectively.
Used as a source of F.

【0085】第5の態様において、本発明の組成物は第
4の態様で記載したチェン(Chen)ら(米国特許第
5,073,492号)の相乗的組成物と一緒にされ
て、臓器移植(角膜移植を含む)用の組織の調製のため
の製剤が作成される。
In a fifth aspect, the composition of the present invention is combined with the synergistic composition of Chen et al. (US Pat. No. 5,073,492) described in the fourth aspect to produce organs. Formulations are prepared for the preparation of tissues for transplants (including corneal transplants).

【0086】第6の態様において、前述した第1または
第2の態様の角膜保存培地は、第4の態様で記載したチ
ェン(Chen)ら(米国特許第5,073,492
号)の相乗的組成物と一緒にされて、内皮細胞再生を刺
激するための局所投与用の潅流溶液が作成される。
In a sixth aspect, the corneal preservation medium of the first or second aspect described above is the same as that described in the fourth aspect by Chen et al. (US Pat. No. 5,073,492).
No.) synergistic composition to produce a perfusion solution for topical administration to stimulate endothelial cell regeneration.

【0087】第7の態様において、前述した第1または
第2の態様の角膜保存培地は、第4の態様で記載したチ
ェン(Chen)ら(米国特許第5,073,492
号)の相乗的組成物と一緒にされて、角膜を移植する前
の角膜の内皮細胞再生過程を促進するための投与用の組
織培養培地が作成される。
In the seventh embodiment, the corneal preservation medium of the first or second embodiment described above is the same as that described in the fourth embodiment by Chen et al. (US Pat. No. 5,073,492).
No.) synergistic composition to produce a tissue culture medium for administration to accelerate the corneal endothelial cell regeneration process prior to corneal transplantation.

【0088】本発明の溶液は、Ca2+とMg2+塩以
外は、総容量の約95%に等しい容量の脱気した2回蒸
留水中で、すべての成分を調製法に示された正確な量で
溶解させることにより調製される。必要な場合は溶液の
pHは、D−グルコン酸またはNaOHで7.4に調製
される。次にCa2+とMg2+塩を加えて、脱気した
2回蒸留水で容量を調整する。pHを再チェックして必
要な場合は調整する。次に溶液を適当な手段(例えばオ
ートクレーブまたは0.22μmフィルター(ナルゲ社
(Nalge Co.)、ニューヨーク州、ローチェス
ター)の使用)で滅菌する。次にβ−ヒドロキシブチレ
ートがOにより酸化されるのを防ぐため溶液からO
を完全に除去するため、真空下でビンに詰める。
The solutions of the present invention were prepared in a degassed double distilled water volume equal to about 95% of the total volume, with the exception of the Ca 2+ and Mg 2+ salts, in the exact amounts indicated in the preparation method. It is prepared by dissolving in. If necessary, the pH of the solution is adjusted to 7.4 with D-gluconic acid or NaOH. Then Ca 2+ and Mg 2+ salts are added and the volume is adjusted with degassed double distilled water. Recheck pH and adjust if necessary. The solution is then sterilized by any suitable means, such as autoclaving or using a 0.22 μm filter (Nalge Co., Rochester, NY). Next O 2 from the solution to prevent the β- hydroxybutyrate is oxidized by O 2
Bottles under vacuum for complete removal.

【0089】本発明の組成物を(例えば前述した第1、
2、4、5および7の態様のように)製剤の一部として
使用する場合、まずCa2+とMg2+を含まない濃縮
した保存溶液を調製することが好ましい。次に正確な計
算された量を測り、成分の別の部分と一緒にし2回蒸留
水を加え約95%の容量にする。Ca2+とMg2+
加え、pHを再チェックし、必要な場合は再調整する。
保存溶液は好ましくは2倍から10倍濃縮液であり、さ
らに好ましくは2倍から5倍の濃縮液である。直ちに使
用しない場合は、保存溶液をナルゲン(Nalgen
e)(ナルゲ社(Nalge Co.)、ニューヨーク
州、ローチェスター)のような0.22または0.45
μmフィルターに通して滅菌する。滅菌した溶液を4℃
の冷蔵庫中で保存する。溶液は、比較的寿命の短い必須
アミノ酸、ビタミンおよび他の成分を含むため、4℃に
保存して短期間の間(通常約6−12カ月)に使用しな
ければならない。従ってこれらの溶液の調製に、脱気し
た水を使用することは有用ではあるが必ずしも必要では
ない。
The composition of the present invention (for example, the above-mentioned first,
When used as part of a formulation (as in aspects 2, 4, 5 and 7) it is preferred to first prepare a concentrated stock solution free of Ca 2+ and Mg 2+ . The exact calculated amount is then weighed, combined with another portion of the ingredients and double distilled water is added to bring the volume to about 95%. Add Ca 2+ and Mg 2+ , recheck pH and readjust if necessary.
The stock solution is preferably a 2- to 10-fold concentrated solution, more preferably a 2- to 5-fold concentrated solution. If not used immediately, store the stock solution with Nalgen.
e) 0.22 or 0.45 such as (Nalge Co., Rochester, NY)
Sterilize by passing through a μm filter. Sterilized solution at 4 ℃
Store in the refrigerator. Because the solution contains relatively short-lived essential amino acids, vitamins and other components, it must be stored at 4 ° C and used for a short period of time (usually about 6-12 months). Therefore, the use of degassed water for the preparation of these solutions is useful, but not necessary.

【0090】相乗的組成物は充分な量のMg2+を含む
ため、本発明の組成物を相乗的組成物と組合わせる場合
はMg2+を加えてはならない。
[0090] For synergistic composition comprising a Mg 2+ sufficient amount, they shall not Mg 2+ if combining a composition of the present invention the synergistic compositions.

【0091】本発明を以下の実施例で詳細に説明する。
ここに記載する実施例は例示のためであり、決して本発
明を限定するものではない。
The invention is illustrated in detail in the examples below.
The examples described herein are for purposes of illustration and are not intended to limit the invention in any way.

【0092】実施例1 バランスの取れたエネルギー源としての本発明の組成物
の有効性を、現在最もよく使用されている2つの潅流溶
液であるBSSとBSS−プラス(アルコンラボラトリ
ーズ社(Alcon Laboraories,In
c.)、テキサス州、フォートワース)と比較した(B
SS−プラスの方が、BSSよりも有効であると報告さ
れている)。BSS−プラスにはトリペプチドである、
酸化型グルタチオンが存在する。ディクスタイン(Di
kstein)ら(ジェイ・フィジオル(J.Phys
iol.)第221巻、29頁、1972年)によれ
ば、グルタチオンは角膜の液体輸送に有効であるとされ
ている。
Example 1 The effectiveness of the composition of the present invention as a balanced energy source is demonstrated by the two most commonly used perfusion solutions at present: BSS and BSS-Plus (Alcon Laboratories, Inc.). In
c. ), Fort Worth, Texas) (B)
SS-plus is reported to be more effective than BSS). BSS-Plus is a tripeptide,
Oxidized glutathione exists. Dixstein (Di
Kstein et al. (J. Phys)
iol. ), 221, 29, 1972), glutathione is effective for corneal fluid transport.

【0093】本発明の組成物は表1に示してあるが、本
例では10mMのβ−ヒドロキシブチレートの代わりに
20mMのアセテートを使用し、抗酸化剤としてクエン
酸を使用した。表1に示した範囲のこれらの成分の濃度
の変更も同様に有効である。しかし溶液の活性オスモル
濃度は約285−300mOsMの範囲、好ましくは2
90mOsMに維持しなければならない。塩の純度はロ
ット毎に変わるため溶液の活性オスモル濃度は調製した
もの毎に変わる。オスモル濃度が低すぎる場合はマンニ
トールを添加して調整するか、または高すぎる場合はN
aClの代わりにD−グルクロン酸ナトリウムまたは糖
酸のNa塩を用いる。
The compositions of the present invention are shown in Table 1, but in this example 20 mM acetate was used instead of 10 mM β-hydroxybutyrate and citric acid was used as the antioxidant. Changes in the concentrations of these components within the ranges shown in Table 1 are similarly effective. However, the active osmolality of the solution is in the range of about 285-300 mOsM, preferably 2
Must be maintained at 90 mOsM. Since the purity of the salt varies from lot to lot, the active osmolality of the solution varies from preparation to preparation. If the osmolality is too low, adjust by adding mannitol, or if it is too high, N
Instead of aCl, sodium D-glucuronate or the Na + salt of sugar acid is used.

【0094】本実験では6個のネコの目の角膜に対し
て、それぞれ約2mmの長さの2つの切れ目を入れた。
各角膜の切れ目の1つを通して前眼房に、25ゲージの
カニューレを差し込んだ。10mMのβ−ヒドロキシブ
チレートの代わりに20mMのアセテートを使用し抗酸
化剤としてクエン酸を使用した以外は、上記表1に示し
た本発明の溶液を約15mmHgの圧力で約7ml/分
の速度で、角膜1個当り合計1リットル注入した。
In this experiment, two nicks each having a length of about 2 mm were made on the corneas of six cat eyes.
A 25 gauge cannula was inserted into the anterior chamber through one of the cuts in each cornea. The solution of the present invention shown in Table 1 above was used at a pressure of about 15 mmHg and a rate of about 7 ml / min, except that 20 mM acetate was used instead of 10 mM β-hydroxybutyrate and citric acid was used as an antioxidant. Thus, a total of 1 liter was injected per cornea.

【0095】比較のため、本溶液の代わりに、ある場合
はBSSを、別の場合はBSS−プラスを使用して同じ
方法を実施した。
For comparison, the same procedure was carried out using BSS in some cases and BSS-plus in others instead of this solution.

【0096】注入後1、2そして6日後にすべての角膜
を調べた。反射顕微鏡を使用して内皮の形態を調べ、デ
ィジタル測厚器を使用して角膜の厚さを測定した。
All corneas were examined 1, 2 and 6 days after injection. The morphology of the endothelium was examined using a reflection microscope and corneal thickness was measured using a digital caliper.

【0097】図2に示したように、BSSを注入された
角膜は広範囲にわたって内皮細胞が失われており、内皮
の多形態性が見られ、また注入後1日目に角膜の膨潤が
見られた。図3と4に示したように、BSS−プラスま
たは本発明の潅流溶液の注入後1日目に、内皮細胞の形
は多角形(正常な形)のままであり、角膜の厚さも正常
であった。注入後6日目に観察すると、本発明の溶液を
注入した角膜(図4)は、内皮の多形態性と角膜の厚さ
の面でBSS−プラスを注入した角膜(図5)と同定度
かやや良好であった。
As shown in FIG. 2, in the cornea injected with BSS, endothelial cells were extensively lost, endothelium polymorphism was observed, and corneal swelling was observed 1 day after injection. It was As shown in FIGS. 3 and 4, on the first day after the injection of BSS-plus or the perfusion solution of the present invention, the shape of the endothelial cells remained polygonal (normal shape) and the corneal thickness was normal. there were. When observed 6 days after the injection, the cornea injected with the solution of the present invention (FIG. 4) was identified as BSS-plus injected cornea (FIG. 5) in terms of endothelium polymorphism and corneal thickness. Somewhat good.

【0098】上記の結果は、内皮や薄く透明な角膜を維
持するという点から、本発明の潅流溶液はBSS−プラ
スより優れていることを示している。
The above results indicate that the perfusion solution of the present invention is superior to BSS-Plus in that it maintains the endothelium and the thin and transparent cornea.

【0099】この動物実験で前眼房への試験溶液の注入
は、通常の目の手術で行われるよりもはるかに長い期間
実施された。従って本発明の組成物は臨床応用において
も、目の組織に対して有効な作用を示すと結論された。
In this animal study, injection of the test solution into the anterior chamber of the eye was performed for a much longer period than would be done with normal eye surgery. Therefore, it was concluded that the composition of the present invention has an effective action on the eye tissue even in clinical application.

【0100】実施例2 イオンポンプと液体ポンプを含む内皮は、角膜を高度の
水和状態に維持するのを助け、従って透明度を維持する
ことを助けることは、よく知られている。内皮の液体と
イオン輸送はエネルギー依存性過程である。ドナーが死
んで(または角膜が単離されて)ある期間4℃に維持さ
れると、角膜の洗浄には4℃でエネルギーの産生が不充
分なため角膜は膨潤する。溶液の温度を上昇させるとエ
ネルギー産生が増加して角膜は収縮する。この過程は温
度逆転(temperaturereversal)と
呼ばれる。従って温度逆転を基礎とするこの単離された
角膜の洗浄活性は、角膜の障壁(brrier)、液体
ポンプおよび代謝機能の尺度であり、角膜がこれらの機
能を果たすための外来性代謝物の効率の尺度である。
Example 2 It is well known that the endothelium, which includes an ion pump and a liquid pump, helps to maintain the cornea in a highly hydrated state and thus to maintain clarity. Endothelial fluid and ion transport are energy-dependent processes. If the donor dies (or the cornea is isolated) and is maintained at 4 ° C for a period of time, the cornea swells due to insufficient energy production at 4 ° C to clean the cornea. Increasing the temperature of the solution increases energy production and causes the cornea to contract. This process is called temperature reversal. Thus, the cleansing activity of this isolated cornea, which is based on temperature reversal, is a measure of corneal brier, fluid pump and metabolic function, and the efficiency of exogenous metabolites for the cornea to perform these functions. Is a measure of.

【0101】本発明の方法では、体重が2.5−3.0
kgの雄のニュージーランドアルビノ(New Zea
land albino)ウサギにペントバルビタール
を過剰に心臓内投与して殺し、4℃の冷室に維持し、あ
る場合には目をテープで24時間閉じ、別の場合には4
8時間閉じて角膜の膨潤を誘導し、代謝活性の低下を誘
導した。1.5mmの強膜輪(Scleral ri
m)を有する角膜を切り出し、ダルベッコーのPBS中
で軽く洗浄し、表1に示す本発明の溶液22mlを含む
クーパービジョンビューイングチェンバー(Coope
r VisionViewing Chamber)中
に入れた。反射顕微鏡に接続したディジタル測厚器で角
膜の厚さを測定した。「角膜の厚さ対時間」をプロット
し、組織の収縮速度による角膜の洗浄活性を求めた。
According to the method of the present invention, the weight is 2.5-3.0.
kg Male New Zealand Albino (New Zea)
Land albino) rabbits were killed by overdosing with pentobarbital intracardiacally and kept in a cold room at 4 ° C, in some cases eyes closed with tape for 24 hours, in other cases 4
After being closed for 8 hours, swelling of the cornea was induced and a decrease in metabolic activity was induced. 1.5mm scleral ring
m) was excised, lightly washed in Dulbecco's PBS and the Cooper Vision Viewing Chamber (Coope) containing 22 ml of the solution according to the invention as shown in Table 1.
r VisionViewing Chamber). The corneal thickness was measured with a digital thickness gauge connected to a reflection microscope. "Corneal thickness vs. time" was plotted to determine the corneal lavage activity according to the tissue contraction rate.

【0102】比較のため、本溶液の代わりに、BSS−
プラスを使用して同じ方法を実施した。
For comparison, instead of this solution, BSS-
The same method was performed using a plus.

【0103】この実験方法は、ドナーの角膜が受容者に
移植された後のインビボの洗浄過程に類似していること
が注目される。
It is noted that this experimental method is similar to the in vivo wash process after the donor cornea has been transplanted into the recipient.

【0104】図5は、上記表5に示す本発明の溶液中で
インビトロで室温(22−23℃)で膨潤させたウサギ
の典型的な「角膜の厚さ対時間」プロットを示す。ウサ
ギの死後24または48時間後にウサギから組織を単離
した。死後24および48時間後に測定した角膜(それ
ぞれ6個ずつ)の収縮速度による洗浄活性は、それぞれ
137.3±5.4μm/時間と63.3±6.7μm
/時間であった。
FIG. 5 shows a typical “corneal thickness vs. time” plot of rabbits swollen in vitro at room temperature (22-23 ° C.) in the solutions of the invention shown in Table 5 above. Tissues were isolated from rabbits 24 or 48 hours after their death. The cleaning activity according to the contraction rate of the cornea (6 each) measured 24 and 48 hours after death was 137.3 ± 5.4 μm / hour and 63.3 ± 6.7 μm, respectively.
/ Hour.

【0105】図6に示すように、BSS−プラスの存在
下では単離された角膜(それぞれ6個ずつ)の収縮速度
は、死後24および48時間後に、それぞれ89.7±
6.4μm/時間と30.3±3.8μm/時間であっ
た。この速度は本発明の溶液の存在下で観察されたもの
(図5)と比較して、それぞれ35%と50%低かっ
た。
As shown in FIG. 6, in the presence of BSS-plus, the rate of contraction of the isolated corneas (6 each) was 89.7 ± 24% at 24 and 48 hours after death, respectively.
The values were 6.4 μm / hour and 30.3 ± 3.8 μm / hour. This rate was 35% and 50% lower, respectively, compared to that observed in the presence of the solution of the invention (FIG. 5).

【0106】上記の結果は、組織(および細胞)の生理
的および生化学的機能を果たすためのエネルギー源とし
ての効率という点で、本発明の組成物はBSS−プラス
より優れていることを示している。この結果は、実施例
1で記載した実験の結果をさらに支持している。
The above results indicate that the compositions of the present invention are superior to BSS-Plus in terms of efficiency as an energy source for fulfilling the physiological and biochemical functions of tissues (and cells). ing. This result further supports the results of the experiment described in Example 1.

【0107】実施例3 チェン(Chen)ら(米国特許第4,873,186
号、前述)の理論は、β−ヒドロキシブチレートを組織
培養培地に混合し、単離された角膜、抹消組織の保存に
使用される時、保存された組織中での乳酸の産生と蓄積
を同時に阻害してATPとしての高レベルのエネルギー
が産生されることを明らかにした。インビボでのドナー
角膜の生存活性と内皮のポンプ機能を保存するための、
本発明の組成物を含有する角膜保存培地の有効性を、オ
プチゾール(Optisol、カリホルニア州、アーバ
イン(Irvine)、カイロン社(Chiron)が
製造)と比較した(オプチゾールは現在市販されている
最も優れた角膜保存培地の1つである)。オプチゾール
中にはコンドロイチン硫酸とデキストランが脱水剤とし
て、組織に対するコロイド浸透圧を及ぼすのに充分な量
で含まれている。
Example 3 Chen et al. (US Pat. No. 4,873,186)
No., supra), the theory is that when mixed with tissue culture medium, β-hydroxybutyrate is used to preserve isolated cornea, peripheral tissue, the production and accumulation of lactic acid in the preserved tissue is suppressed. At the same time, it was revealed that a high level of energy as ATP was produced by inhibition. To preserve donor corneal viability and endothelial pump function in vivo,
The efficacy of the corneal preservation medium containing the composition of the present invention was compared to Optizol (manufactured by Optiron, Irvine, Calif., Manufactured by Chiron), which is currently the best commercially available product. It is one of the corneal preservation media). Chondroitin sulfate and dextran are contained as a dehydrating agent in optisol in a sufficient amount to exert a colloid osmotic pressure on tissues.

【0108】本実験のために、TC199の重炭酸塩と
バランスト塩溶液を本発明の組成物で置換した角膜保存
培地を調製した。その典型的なものは表1に示してある
が、グルコースを除外し、NaClを15mMだけ減少
させた。TC199はすでにグルコースを含んでいるた
めグルコースを余分に添加する必要はない。15mMの
NaClの減少は、TC199の重炭酸塩とバランスト
塩溶液を本発明の組成物で置換したあとの、陽イオンと
陰イオンの合計濃度が同じになるようにするためであ
る。表1に示した範囲内でこれらの成分の濃度を変更し
ても同様に有効である。しかし溶液の活性オスモル濃度
は290mMの等張、または約285−300mOsM
の範囲に維持して、溶液が組織に対して浸透圧作用を示
す用にしなければならない。活性オスモル濃度はマンニ
トールやショ糖のような糖類、またはデキストランのよ
うな中性多糖で調整される。
For this experiment, a corneal preservation medium was prepared in which the bicarbonate and balanced salt solutions of TC199 were replaced with the composition of the present invention. A typical one, shown in Table 1, excludes glucose and reduces NaCl by 15 mM. Since TC199 already contains glucose, it is not necessary to add extra glucose. The reduction of 15 mM NaCl is to ensure that the total concentration of cations and anions is the same after replacing the TC199 bicarbonate and balanced salt solutions with the composition of the present invention. Even if the concentrations of these components are changed within the ranges shown in Table 1, it is similarly effective. However, the active osmolality of the solution is 290 mM isotonic, or about 285-300 mOsM.
Should be maintained in the range of 10 to provide the solution with an osmotic effect on the tissue. The active osmolality is adjusted with sugars such as mannitol and sucrose, or neutral polysaccharides such as dextran.

【0109】溶液を0.22μmのナルゲンフィルター
メンブラン(Nalgene filter memb
rane)(ナルゲ社(Nalge Co.)、ニュー
ヨーク州、ローチェスター)で濾過して滅菌し、25m
lのシンチレーションバイアル中に入れ4℃で冷蔵保存
する。
The solution was applied to a 0.22 μm Nalgene filter membrane.
25 m by filtration (Nalge Co., Rochester, NY).
Place in a 1 scintillation vial and store refrigerated at 4 ° C.

【0110】本実験の方法では、体重が3.0−3.5
kgの雄のニュージーランドアルビノ(New Zea
land albino)ウサギにペントバルビタール
を過剰に心臓内投与して殺し、1.5mの強膜輪を有す
る角膜を単離した。比較のため同じドナーからの1対の
角膜の1個を、本発明の組成物を含有する角膜保存培地
中に保存し、別の1個をオプチゾール中で保存した。あ
る場合は7日間、別の場合は11日間保存した後、保存
培地からドナーの角膜を取り出し、ダルベッコーのPB
Sで軽く洗浄した。トレフィン(trephine)で
ドナーの角膜の7.5mの先端(button)を切
り、受容者のウサギに移植した。移植操作に約30−4
5分間要した。移植後直ちにドナーの角膜の厚さを測定
し、次に7時間後までは30−60分毎に、1週間目ま
では毎日1回か2回測定し、4週間目までは週に1回測
定した。
According to the method of this experiment, the body weight was 3.0-3.5.
kg Male New Zealand Albino (New Zea)
Land albino) rabbits were sacrificed by intracardiac administration of excess pentobarbital, and corneas with 1.5 m scleral rings were isolated. For comparison, one of a pair of corneas from the same donor was stored in corneal storage medium containing the composition of the invention and another was stored in Optizol. After storage for 7 days in some cases and 11 days in other cases, the donor corneas were removed from the storage medium, and PB from Dulbecco's was removed.
Lightly washed with S. The 7.5 m button of the donor cornea was cut with a trephine and transplanted into a recipient rabbit. About 30-4 for transplant operation
It took 5 minutes. Measure the corneal thickness of the donor immediately after transplantation, then every 30-60 minutes until 7 hours later, once or twice daily for up to 1 week, and once a week for up to 4 weeks. It was measured.

【0111】一般に単離された角膜は4℃での保存中に
膨潤するが、これは保存された角膜の生存活性、細胞の
代謝活性そして内皮の液体ポンプ機能が保持されていれ
ば可逆的である。受容者に移植された時、生物学的機能
が充分保持されたドナーの角膜は急速に洗浄され、移植
片の清澄性は直ちに達成される。充分に保持されていな
い場合は、ドナーの角膜の洗浄速度は遅く、移植後に膨
潤さえする。
[0111] In general, isolated corneas swell during storage at 4 ° C, which is reversible if the preserved corneal viability, cellular metabolic activity and endothelial liquid pump function are retained. is there. When transplanted into the recipient, the donor's cornea, which is well preserved in biological function, is rapidly washed and the clarity of the implant is immediately achieved. If not well retained, the donor's cornea is washed slowly and even swells after implantation.

【0112】図7に示すように、本発明の組成物を含有
する培地中で移植後7日間保存されたドナー角膜は、急
速に(約16.2μm/時間、4個の移植角膜の平均)
洗浄され、11日間保存された角膜はもっと遅い速度
(約1.4μm/時間、4個の移植角膜の平均)で洗浄
される。移植後7日間と11日間保存された角膜が、約
340−370μmの正常な厚さに戻るための半減期
(t1/2)は、それぞれ2.4と33.6時間(各4
個の移植片)である(表4)。
As shown in FIG. 7, the donor corneas stored in the medium containing the composition of the present invention for 7 days after transplantation rapidly (about 16.2 μm / hour, average of 4 transplanted corneas).
The corneas that have been washed and stored for 11 days are washed at a slower rate (approximately 1.4 μm / hr, average of 4 transplanted corneas). The half-life (t 1/2 ) for the cornea stored for 7 days and 11 days after transplantation to return to the normal thickness of about 340 to 370 μm was 2.4 and 33.6 hours (4 times each).
Individual implants) (Table 4).

【0113】図8に示したように、これとは全く対照的
にオプチゾール中で7日間保存したドナー角膜は移植後
約3時間緩やかに膨潤し、その後約0.5μm/時間
(4個の移植角膜の平均)の推定速度で膨潤した。オプ
チゾール中で11日間保存したドナー角膜は、移植後5
時間著しく膨潤し、その後約0.4μm/時間(4個の
移植角膜の平均)の推定速度で膨潤した。移植後7日間
と11日間保存された角膜が、約340−370μmの
正常な厚さに戻るための半減期(t1/2)は、それぞ
れ133と311時間(各4個の移植片)であると推定
される(表4)。
In contrast to this, as shown in FIG. 8, donor corneas stored in Optizol for 7 days were gently swollen for about 3 hours after transplantation and then about 0.5 μm / hour (4 transplants). Swelling at an estimated rate of (corneal mean). Donor corneas stored for 11 days in Optizol were
It swelled significantly for hours and then at an estimated rate of about 0.4 μm / hour (average of 4 transplanted corneas). The half-life (t 1/2 ) for the cornea stored for 7 days and 11 days after transplantation to return to the normal thickness of about 340-370 μm was 133 and 311 hours (4 grafts each), respectively. Presumed to be present (Table 4).

【0114】[0114]

【表4】 [Table 4]

【0115】これらのインビボの実験で得られた結果
は、角膜組織の生存活性と角膜内皮の液体ポンプ機能の
保持の点から、本発明の組成物を含有する角膜保存培地
はオプチゾールよりも有意に優れていることを明白に示
している。
The results obtained in these in vivo experiments showed that the corneal preservation medium containing the composition of the present invention was significantly more significant than optizole in terms of survival activity of corneal tissue and retention of the liquid pump function of corneal endothelium. It clearly shows that it is excellent.

【0116】すなわち、実施例1、2および3に記載し
た実験は、本発明がユニークな組成物であることを示し
ている。抹消組織がその生理的および生化学的機能を果
たし、組織の生存活性を維持するためのエネルギー源と
して、本発明の組成物がインビトロおよびインビボでの
応用に特に有用であることは、明白である。
Thus, the experiments described in Examples 1, 2 and 3 show that the present invention is a unique composition. It is clear that the compositions of the invention are particularly useful for in vitro and in vivo applications as an energy source for peripheral tissues to perform their physiological and biochemical functions and to maintain tissue viability. .

【0117】その臨床的性質に加えて、本発明の組成物
は、BSS−プラスなどの他の潅流溶液が有していない
以下の性質を有している:
In addition to its clinical properties, the compositions of the present invention have the following properties not possessed by other perfusion solutions such as BSS-Plus:

【0118】1) 本発明の組成物は細胞の豊富なエネ
ルギー源となる一方で、乳酸の産生と蓄積を抑制する機
構を有している。 2) 本発明の組成物は化学的にBSS−プラスよりも
安定であり、寿命が長い。 3) 本発明の組成物はBSS−プラスよりも製造コス
トが低い。 4) 本発明の組成物の緩衝液(リン酸緩衝液)は安定
であり、能力が大きい。一方BSS−プラスは重炭酸ナ
トリウムの緩衝液系を使用しており、CO分圧により
pHが変化する。 5) 本発明の組成物は投与前の混合段階を必要とせ
ず、従って使用が簡単である。
1) The composition of the present invention serves as an abundant energy source for cells and has a mechanism of suppressing the production and accumulation of lactic acid. 2) The composition of the present invention is chemically more stable than BSS-plus and has a longer life. 3) The composition of the present invention has a lower manufacturing cost than BSS-Plus. 4) The buffer solution (phosphate buffer solution) of the composition of the present invention is stable and has a large capacity. On the other hand, BSS-Plus uses a buffer system of sodium bicarbonate, and the pH changes depending on the CO 2 partial pressure. 5) The composition of the present invention does not require a mixing step prior to administration and is therefore easy to use.

【0119】いくつかの具体的な態様について本発明を
説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく多くの
変更が可能であることは当業者には明らかであろう。従
ってそれらの変更も本請求の範囲に含まれると理解する
べきである。
Although the invention has been described with respect to several specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the scope of the invention. Therefore, it should be understood that those modifications are also included in the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、脂肪酸とケトン生成性のアミノ酸から
のケトン体生成の経路を示す。
FIG. 1 shows a pathway of ketone body formation from a fatty acid and a ketogenic amino acid.

【図2】図2は、実施例1に記載されたように、BSS
で前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕微鏡(s
pecular micrscope)による写真の複
製である。
FIG. 2 is a BSS as described in Example 1.
Reflection microscopy (s) of cat endothelium after perfusion of the anterior chamber with
It is a reproduction of a photograph by a specific microscope.

【図3】図3は、実施例1に記載されたように、BSS
−プラスで前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕
微鏡による写真の複製である。
FIG. 3 shows the BSS as described in Example 1.
-Reproduction of a photomicrograph by reflection microscopy of the feline endothelium after positive perfusion of the anterior chamber.

【図4】図4は、実施例1に記載されたように、本発明
の組成物で前眼房を潅流した後の、ネコの内皮の反射顕
微鏡による写真の複製である。
FIG. 4 is a reflection microscopy photocopy of cat endothelium after perfusion of the anterior chamber with a composition of the invention as described in Example 1.

【図5】図5は、実施例2に記載されたように、本発明
の組成物の存在下での単離された角膜のインビトロでの
収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」
をプロットしたものである。
FIG. 5: “Corneal thickness vs. time” of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of a composition of the invention, as described in Example 2.
Is a plot of.

【図6】図6は、実施例2に記載されたように、BSS
−プラスの存在下での単離された角膜のインビトロでの
収縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」
をプロットしたものである。
FIG. 6 shows the BSS as described in Example 2.
-"Corneal thickness vs. time" of in vitro deswelling of isolated corneas in the presence of plus.
Is a plot of.

【図7】図7は、実施例3に記載されたように、本発明
の組成物を含む培地中で4℃で7日間と11日間前もっ
て保存した、移植されたドナーの角膜のインビボでの収
縮(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」を
プロットしたものである。
FIG. 7 shows in vivo transplanted donor corneas pre-stored at 4 ° C. in medium containing a composition of the invention for 7 and 11 days as described in Example 3. 1 is a plot of "corneal thickness versus time" of contraction (deswelling).

【図8】図8は、実施例3に記載されたように、本発明
の組成物を含む培地中で4℃で7日間と11日間前もっ
て保存した移植されたドナーの角膜のインビボでの収縮
(deswelling)の「角膜の厚さ対時間」をプ
ロットしたものである。
FIG. 8: In vivo contraction of transplanted donor corneas pre-stored for 7 and 11 days at 4 ° C. in medium containing the composition of the invention as described in Example 3. (Deswelling) is a plot of "corneal thickness versus time".

フロントページの続き (72)発明者 スミ シー.チェン アメリカ合衆国メリーランド州,フェニッ クス,キラーニィ コート 13704Continuation of front page (72) Inventor Smithy. Chen Killarney Court 13704, Phenix, Maryland, United States

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 目および他の抹消組織の効率的な生理的
および生化学的機能のための要求を有効に満たす組成物
を形成するのに充分な量の、リン酸塩緩衝化バランスト
塩水溶液、グルコース、および少なくとも1つのケトン
体およびその前駆体よりなる組成物。
1. A phosphate buffered balanced salt in an amount sufficient to form a composition that effectively meets the needs of the eye and other peripheral tissues for efficient physiological and biochemical functions. A composition comprising an aqueous solution, glucose, and at least one ketone body and its precursor.
【請求項2】 ケトン体はβ−ヒドロキシブチレートイ
オンおよびアセトアセテートイオンである、請求項1に
記載の組成物。
2. The composition according to claim 1, wherein the ketone body is β-hydroxybutyrate ion and acetoacetate ion.
【請求項3】 β−ヒドロキシブチレートイオンは、β
−ヒドロキシブチレートのD−異性体、β−ヒドロキシ
ブチレートのD−ラセミ体とL−ラセミ体の混合物、お
よびβ−ヒドロキシブチレートのD−異性体とL−異性
体の混合物よりなる群から選択される、請求項2に記載
の組成物。
3. The β-hydroxybutyrate ion is β
From the group consisting of D-isomers of hydroxybutyrate, mixtures of D-racemic and L-racemic forms of β-hydroxybutyrate, and mixtures of D- and L-isomers of β-hydroxybutyrate The composition of claim 2, which is selected.
【請求項4】 β−ヒドロキシブチレートの濃度は5−
30mMの範囲である、請求項2に記載の組成物。
4. The concentration of β-hydroxybutyrate is 5-
The composition of claim 2, which is in the range of 30 mM.
【請求項5】 ケトン体の前駆体は、酢酸および酪酸よ
りなる群から選択される短鎖脂肪酸、およびロイシン、
リジン、フェニルアラニン、チロシンそしてトリプトフ
ァンよりなる群から選択されるケトン生成性のアミノ酸
である、請求項1に記載の組成物。
5. The precursor of the ketone body is a short chain fatty acid selected from the group consisting of acetic acid and butyric acid, and leucine,
The composition of claim 1 which is a ketogenic amino acid selected from the group consisting of lysine, phenylalanine, tyrosine and tryptophan.
【請求項6】 ケトン体の前駈体の濃度は0.1−25
mMの範囲である、請求項5に記載の組成物。
6. The concentration of the precursor of the ketone body is 0.1-25.
The composition of claim 5, which is in the mM range.
【請求項7】 それぞれ0.1−5.0mMの範囲の濃
度である1つまたはそれ以上のケトン生成性のアミノ酸
よりなる、請求項5に記載の組成物。
7. A composition according to claim 5, consisting of one or more ketogenic amino acids, each at a concentration in the range of 0.1-5.0 mM.
【請求項8】 ケトン生成性のアミノ酸の台計濃度は
7.5−12.5mMである、請求項5に記載の組成
物。
8. The composition according to claim 5, wherein the total concentration of ketogenic amino acids is 7.5-12.5 mM.
【請求項9】 短鎖脂肪酸は、15−25mMの範囲の
濃度である酢酸、または5−15mMの範囲の濃度であ
る酪酸である、請求項5に記載の組成物。
9. The composition of claim 5, wherein the short chain fatty acid is acetic acid at a concentration in the range of 15-25 mM or butyric acid at a concentration in the range of 5-15 mM.
【請求項10】 pHは7.3−7.5に調整されてい
る、請求項1に記載の組成物。
10. The composition according to claim 1, wherein the pH is adjusted to 7.3-7.5.
【請求項11】 15−35mMの量のNaClの一部
は、D−グルクロン酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌ
ロン酸(D−mannuronic acid)、 D
−グルコン酸およびD−グルカリック酸(D−gluc
aric acid) よりなる群から選択される1つ
またはそれ以上の糖酸(sugaracids) の等
量のNa塩で置換されている、請求項1に記載の組成
物。
11. A portion of NaCl in an amount of 15-35 mM is D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D
-Gluconic acid and D-glucaric acid (D-gluc
A composition according to claim 1, which is substituted with an equal amount of Na + salt of one or more sugar acids selected from the group consisting of aric acid).
【請求項12】 目の手術において同時に癒着を防い
で、目の組織の効率的な生理的および生化学的機能のた
めの要求を有効に満たす組成物を形成するのに充分な量
の、40−500キロダルトンの範囲の量の中性の多糖
デキストランの添加により組成物の粘度は上昇してい
る、請求項1に記載の組成物。
12. A sufficient amount of 40 to form a composition that simultaneously prevents adhesions during eye surgery and effectively meets the requirements for efficient physiological and biochemical functions of the eye tissue. The composition according to claim 1, wherein the viscosity of the composition is increased by the addition of the neutral polysaccharide dextran in an amount in the range of -500 kilodaltons.
【請求項13】 中性の高分子量デキストランの濃度は
2%−20%の範囲である、請求項12に記載の組成
物。
13. The composition according to claim 12, wherein the concentration of neutral high molecular weight dextran is in the range of 2% -20%.
【請求項14】 請求項1に記載の組成物、イーグル
(Eagle’s)培地、ダルベッコー(Dulbec
co’s)培地およびダニエル(Daniel’s)培
地よりなる群から選択される一員の最少の必須アミノ
酸、および最少の必須ビタミンよりなる、角膜保存培
地。
14. The composition of claim 1, Eagle's medium, Dulbecc.
A corneal preservation medium consisting of a minimum member essential amino acid selected from the group consisting of co's medium and Daniel's medium, and a minimum essential vitamin.
【請求項15】 組織培養培池のバランスト塩水溶液は
請求項1の組成物で置換され、かつ陽イオンと陰イオン
の合計濃度がバランスト塩水溶液と同じ濃度になるよう
にNaCl濃度は70−100mMの範囲内に減少され
ており、溶液の活性オスモル濃度(osmolarit
y)は285−300mOsMの範囲内の等張性(is
ostonicity)に調整されている、角膜保存培
地。
15. The balanced salt aqueous solution in the tissue culture medium is replaced by the composition according to claim 1, and the NaCl concentration is 70 so that the total concentration of cations and anions is the same as that of the balanced salt aqueous solution. It has been reduced to the range of -100 mM and the active osmolality of the solution (osmolarit
y) isotonicity (is) within the range of 285-300 mOsM.
corneal preservation medium adjusted to osteonicity).
【請求項16】 組織培養培地はハンクス塩を含むTC
199(TC 199 with Hank’s sa
lts)である、請求項15に記載の角膜保存培地。
16. The tissue culture medium is TC containing Hank's salt.
199 (TC 199 with Hank's sa
16. The corneal preservation medium according to claim 15, which is Its).
【請求項17】 組織培養培池はハンクス塩を含むイー
グル最少基本地(Eagle’s minimum e
ssential medium withHank’
s salts)である、請求項15に記載の角膜保存
培地。
17. The tissue culture medium is a Eagle's minimum base containing Hank's salt.
ssential medium withHank '
16. The corneal preservation medium according to claim 15, which is s salts).
【請求項18】 NaCl溶液は85mMに減少されて
いる、請求項15に記載の角膜保存培地
18. The corneal preservation medium according to claim 15, wherein the NaCl solution is reduced to 85 mM.
【請求項19】 溶液のオスモル濃度は290mOsM
の等張性に調整されている、請求項15に記載の角膜保
存培地。
19. The osmolality of the solution is 290 mOsM.
The corneal preservation medium according to claim 15, which is adjusted to have isotonicity.
【請求項20】 マンニトール、ショ糖およびデキスト
ランよりなる群の少なくとも一員をさらに含む、請求項
15に記載の角膜保存培地。
20. The corneal preservation medium of claim 15, further comprising at least one member of the group consisting of mannitol, sucrose and dextran.
【請求項21】 pHは7.10−7.50の範囲であ
る、請求項15に記載の角膜保存培地。
21. The corneal preservation medium according to claim 15, wherein the pH is in the range of 7.10-7.50.
【請求項22】 15−35mMの量のNaClの一部
は、D−グルクロン酸、D−ガラクツロン酸、D−マヌ
ロン酸、D−グルコン酸およびD−グルカリック酸より
なる群から選択される1つまたはそれ以上の糖酸の等量
のNa塩で置換されている、請求項15に記載の角膜
保存培地。
22. A portion of NaCl in an amount of 15-35 mM is one selected from the group consisting of D-glucuronic acid, D-galacturonic acid, D-mannuronic acid, D-gluconic acid and D-glucaric acid. The corneal preservation medium according to claim 15, which is substituted with an equal amount of Na + salt of sugar acid or more.
【請求項23】 (1)角膜の保存に適しているが好ま
しくない乳酸の産生が普通に起きる組織培養培地よりな
る角膜保存用組成物の重炭酸塩緩衝化バランスト塩溶液
が、請求項1に記載の組成物のリン酸塩緩衝化バランス
ト塩溶液で置換されており、(2)乳酸産生を阻害する
のに充分な量で存在する、角膜による乳酸の産生を阻害
することができる短鎖脂肪酸とケトン体よりなる群から
選択される少なくとも1つの化合物よりなる、角膜保存
培地。
23. (1) A bicarbonate-buffered balanced salt solution of a corneal preservation composition comprising a tissue culture medium, which is suitable for preservation of the cornea but which normally causes undesirable production of lactic acid. A composition capable of inhibiting the production of lactic acid by the cornea, which is substituted with a phosphate buffered balanced salt solution of the composition according to (2) and is present in an amount sufficient to inhibit lactic acid production (2). A corneal preservation medium comprising at least one compound selected from the group consisting of chain fatty acids and ketone bodies.
【請求項24】 請求項14、15または23に記載の
角膜保存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジンお
よび血清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、角
膜保存組成物。
24. A corneal preservation composition comprising a corneal preservation medium according to claim 14, 15 or 23 and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
【請求項25】 請求項1に記載の組成物、およびVE
GF、ウリジン、チミジンおよび血清由来因子の相乗的
に有効な混合物よりなる、臓器移植用組織の調製のため
の製剤。
25. The composition of claim 1, and VE.
A formulation for the preparation of tissue for organ transplantation, which comprises a synergistically effective mixture of GF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
【請求項26】 角膜移植用組織の調製のための請求項
25に記載の製剤。
26. A formulation according to claim 25 for the preparation of corneal transplant tissue.
【請求項27】 請求項14または15に記載の角膜保
存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジンおよび血
清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、灌流溶液
(irrigation solution)。
27. An irrigation solution comprising a corneal preservation medium according to claim 14 or 15 and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
【請求項28】 請求項14または15に記載の角膜保
存培地、およびVEGF、ウリジン、チミジンおよび血
清由来因子の相乗的に有効な混合物よりなる、臓器用培
28. An organ medium comprising the corneal preservation medium according to claim 14 or 15 and a synergistically effective mixture of VEGF, uridine, thymidine and a serum-derived factor.
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