KR20090047489A - 외상 치료법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (i) 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제; 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는 조성물을 외상 후 신체에 투여함으로써 세포, 조직 또는 신체 기관에 대한 손상을 감소시키는 방법을 제공한다. 또한, (i) 및 (ii)를 포함하는 외상 후 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 감소시키는 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 고장성일 수 있다.
외상, 쇼크, 심장 질환, 칼륨 채널 개구제, 칼륨 채널 작용제, 아데노신 수용체 작용제

Description

외상 치료법{Trauma therapy}
본 발명은 외상(trauma)의 결과로 발생할 수 있는 쇼크(shock), 발작(stroke), 심장 질환 또는 기타 손상으로부터 야기될 수 있는, 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 포함하는, 외상 후 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
서구에서, 많은 사망은 갑자기 그리고 예기치 못하게 발생하는데, 특히 외상(trauma)의 결과로서 발생한다. 의학적으로, "외상(trauma)"은 심각하거나 치명적인 신체 손상(injury), 부상(wound), 또는 특정 경우 소생 치료법(resuscitation therapy)을 요하는 쇼크(shock)를 의미한다. 외상은 병원(응급실 등), 응급 이송 환경(앰뷸런스 등), 또는 가정이나 산업 재해, 운수 사고(transport accident), 전쟁터(battlefield), 및 테러리스트 공격과 같이 외상이 발생한 병원 외 환경에서 실행되는 외상 의학(trauma medicine)과 종종 연관된다.
외상은 어린이부터 34세까지의 사람들에게 있어 가장 높은 사망 원인이며, 그 이상의 사람들에게는 주요 사망원인으로서 상당한 사회적 비용과 함께 생산적인 삶의 손실을 야기한다. 이는 화상(burn), 심장발작(heart attack), 쇼크(shock) 및 기타 심혈관 질환으로 인해 야기되는 사망을 포함한다. 사망은 외상의 결과로서 발생할 수 있는 쇼크나 기타 합병증으로부터도 발생할 수 있다.
혼수상태의 외상 환자 중 3% 이하만이 만족스러운 결과로 발전할 것이다. 많은 생존자들은 3개월 이후 시설보호를 요하며, 상당 비율은 영구적 불구상태에 남게된다. 전쟁터에서 부상당한 군인 중 약 20%는 사망할 것이고, 응급 이송 중 쇼크로 인하여 사망 중 90%는 병원에 도달하기 전에 발생한다. 보다 최근 통계에 의하면, 치료가능한 전쟁 부상에서 사망 중 50%는 급성 실혈(acute blood loss)로 인한 것이며, 이는 전쟁터에서의 사망의 주요 원인이다.
쇼크(shock)는 조직 산소화의 감소 및 산소 부채(oxygen debt)의 축적을 야기하는 순환계 장애이며, 방치되면 결국에 다기관계 부전(multi-organ system failure)을 야기할 수 있다. 소아 및 성인 외상 환자 모두에 나타나는 가장 흔한 형태의 쇼크는 출혈성(hemorrhagic) 또는 저혈량(hypovolemic) 쇼크 (혈액양이 충분치 않은 상태) 이다. 심인성 쇼크(Cardiogenic shock; 심장에 의한 혈액 방출이 충분치 않은 상태, 아래 참조) 역시 흔한 형태의 쇼크 중 하나이다. 쇼크는 실혈(blood loss)의 결과로 나타나는 빈번한 외상의 합병증이다. 외상 사망의 절반 정도는 심폐와 뇌기능의 심각한 감소로 인한 손상 후 약 1시간동안에 발생한다. 쇼크의 신호 및 증상에는 저혈압(hypotension), 과다호흡(과호흡증, hyperventilation), 약하고 빠른 맥박(weak rapid pulse), 차고 끈적한 회색이 돌며 푸르스름한(청색증(cyanotic)) 피부, 뇨량 감소(핍뇨(oliguria)), 및 심적 변 화(심한 불안감 및 예감(foreboding), 정신착란(confusion) 및 때로는 호전성(combativeness))가 포함된다. 실혈되면, 즉각적 필요에 의해 손실된 혈액량을 혈액이나 혈액량 확장제(blood volume expander)로 대체한다. 혈액량이 혈액량 확장제에 의해 유지되면, 외상 환자는 정상인의 3분의 1 이하인 저혈액 헤모글로빈 수치를 안전하게 견딜 수 있다.
외상 중에는 생명기관과 조직의 전기적 특성이 유지될 수 없다. 외상 중 정지 세포 전압의 하강이 일어나고, 이는 심장에서의 매우 치명적인 부정맥 및 다기관 부전(multi organ failure)과 사망을 야기할 수 있는 전신성 염증(systemic inflammatory), 응고 및 자유 라디칼 생성 과정의 활성화를 유발할 수 있다. 심각한 출혈 동안에, 환자들은 평균 동맥 관류 압력이 약 40 mm Hg로 감소하고 맥박이 더 이상 대동맥에서 감지되지 않으면, 혼수상태가 된다. 호흡이 멈추고 맥박이 더 이상 감지되지 않으면, 심정지(cardiac arrest)로 추정한다. 대량실혈로 인해 맥박이 없어지게 되고 응급실에서 개흉술(thoracotomy)을 받는 외상 환자들의 사망율은 약 97%이다.
쇼크의 형태 중 하나는 쇼크는 소위 "심인성 쇼크(cardiogenic shock)"이다. 이는, 심근육 손상(거대 심근 경색(심장 발작)으로부터 야기될 수 있음), 심근육 이상(파열 포함), 전기적 여기(excitation)-이완(relaxation) (또는 전도) 시스템의 방해 및 탐포네이드(tamponade)로 인하여 심장이 효과적으로 펌프하지 못할 때 야기될 수 있다. 또한, 심인성 쇼크는 부정맥 (심실빈맥(ventricular tachycardia) 및 심실세동(ventricular fibrillation) 등), 심근증(cardiomyopathy), 심장 판 막(cardiac valve) 질환, 심실 유출 협착(ventricular outflow obstruction) 등에 의해 야기될 수 있다. 심인성 쇼크는 환자의 생명을 구하기 위해 즉각적인 치료를 요하는 의료 응급상황이다.
심인성 쇼크의 원인 중 하나는 소위 "심장발작(heart-attack)"이다. 본 용어는 심장 허혈을 야기하는 상이한 여러가지 상태를 의미하는데 사용되며, 상기 심장 허혈은 심근육의 사멸(통상적으로 관상동맥의 폐쇄에 의해 야기됨)을 야기 한다. 상기 심근육 사멸은 흉통(chest pain) 및 심근육 조직의 전기적 불안정성을 일으킨다. 이러한 전기성 불안정성은 "심실빈맥(ventricular tachycardia)" 및 "심실세동(ventricular fibrillation)"으로 나타날 수 있다. 심실빈맥은 심실의 이소성 자동중추(ectopic focus)로부터 유래한 부정빈맥(tachydysrhythmia)으로, 통상적으로 분당 120회 이상의 맥박수에 특징이 있으며, 급격히 심실세동으로 악화될 수 있기 때문에 사망률을 피하기 위해 신속하게 치료되어야 한다. 심실세동은 심실의 무질서한 전기적 변동(chaotic electrical disturbance)이 있는 상태이어서, 심실이 더 이상 규칙적으로 뛰지 않거나 효율적으로 펌프질하지 않으며, 단순히 떨리는 상태이다. 심실세동 중, 심근육은 낮은 산소 공급 또는 특정 심장 이상에 의해 영향을 받으며, 심실은 심방과 별개로 수축하고, 심실의 다른 부분이 이완하는 동안 심실의 일 부분이 무질서한 방식으로 수축한다. 심실세동은 광범위한 허혈(ischaemia)을 야기한다. 만약 신속히 치료되지 않으면, 심실세동은 사망을 야기하며, 심장 질환를 가진 사람에게 있어 돌연사 중 75% 내지 85%의 원인이 된다. 미국에서만, 매년 거의 450,000건의 돌연사가 있으며, 영국에서도 매년 약 70,000-90,000건의 돌 연사가 있다. 따라서, 만약 심실빈맥이나 심실세동을 갖는 사람이 몇초 이상 방치되면, 혈액 순환이 멈추고, 심장 박동, 혈압 및 호흡이 없어지며 죽음에 이르게 되기 때문에, 심실빈맥 및 심실세동은 의료 응급상태이다. 통상적으로, 이 시기에 약물치료나 처치는 심장의 리듬을 안정시키는 데 초점을 맞추고 있고, 맥박이 측정되지 않은 혼수상태에 있는 환자의 경우 심장을 다시 뛰게하고, 기도를 열며, 자발적 호흡을 회복시킴으로써 환자를 소생시키는 데 초점을 맞추고 있다. 아미오다론(amiodarone)이 생명을 위협하는 심장 부정맥을 치료하는데 사용될 수 있지만, 상기 약물은 심장 리듬 불규칙성 및 심장 정지 자체를 야기하는 등의 심각한 부작용을 가질 수 있다. 아미오다론의 기타 부작용에는 폐 침윤(lung infiltration), 신경병증(neuropathy), 떨림(tremor), 티로이드 이상(thyroid disorder), 구역질(nausea), 저혈압 및 간손상이 포함된다. 따라서, 이러한 응급 상황에서 심장을 안정시키고, 심장을 다시 뛰게 하며, 자발적 순환을 회복시키기 위한 효과적 약물치료는 매우 제한되거나 존재하지 않는다. 노르아드레날린(Noradrenalin)이나 아드레날린(adrenalin) (바소프레신 존재 또는 비존재하에)이 심폐소생술과 함께 사용될 수 있지만, 에피네프린(epinephrine)은 미세혈관 이상의 유도뿐만 아니라 심실세동 중의 심근 산소 소비를 증가시킴으로써 심장 수축을 악화시키고, 심장 기능장애를 촉진할 수 있다. 만약 상기 치료가 심실빈맥이나 심실세동 후 심장을 안정시키는데 성공적이면, 이후, 산소(호흡작용을 도움), 베타-차단제(beta-blocker; 심장이완을 도움), 혈관확장제(vasodilator; 보다 많은 혈액을 심장에 전달하는 것을 도움), 혈액작용제(blood agent; 항응고제, 항혈소판제(anti-platelet agent), 혈전용해제(thrombolytics) 등) 및 통증 완화제(pain reliever)와 같은 수많은 약물이 투여된다. 기타 조직 및 기관뿐만 아니라 심장을 치료하기 위한 몇가지 약물을 제외하고, 대부분의 약물들은 심장 조직을 특이적으로 치료하는데 초점이 맞춰져 있지 않다. 손상된 심근육 자체나 흔한 심실세동를 위한 효과적 약학적 치료법은 없다. 치료되는 경우, 일반적으로 전기적 충격(심율동전환; cardioversion)에 의해 치료된다.
재관류(reperfusion) 중 심장에 손상이 또한 일어날 수 있다. 재관류 손상 중 하나의 예는 심장이 "기절(stunned)"되었을 때이다. 상기 조건에서, 혈류는 회복되었지만 심장은 비정상으로 작동하여 만약 치료받지 않으면 추가적 심장발작(심실세동 등)이 발생할 수 있다. 심장재활(Cardiac reanimation)은 필수적으로 특히 심근에 대한 재관류 손상과 연관된 필연상의 위험을 갖는 심장의 재관류를 포함한다. 근육 세포가 사멸하는 경우, 이는 경색(infarction)으로 간주된다. 만약 혈류가 약 15 내지 20분 정도의 짧은 시간내에 세포에 회복되면, 상기 세포는 재관류에 반응하여 생존하지만(따라서, 경색을 형성하지 않음), 이들이 정상적으로 작동하거나 재관류 중 그들의 일반 기능을 수행하지 않는다는 관점에서 "기절"될 수도 있다.
초기 사례의 외상이 심하지 않은, 심폐소생술로 생존한 환자들은 다기관 장애 및 부전(failure)을 수반하는 전신성(systemic) 및 국소(local) 염증 및 면역 활성화로 인하여 상당한 위험상태에 있게된다. 다기관 부전(multi organ failure)은 저산소증(hypoxemia), 조직 저산소/비생존(hypoxia/nonviable) 조직, 미생물/독 소 및 항원/항체 복합체가 관련되어 있는, 과다한 자기-파괴적 전신성 염증 및 면역학적 기능의 결과로 생각된다. 특히, 수많은 체액성(예를 들면, 보체, 응고) 및 세포성 체계(내피 활성화, 호중성 백혈구, 혈소판, 대식세포)도 관련되어 있는 것으로 생각된다. 주요 외상 후 종종 발견되는 호중성 백혈구는 폐, 심장, 신장, 간 및 위장의 손상에 주요 역할을 담당한다. 그 결과로서, 신체 내 일반화된 염증 및 조직 손상을 야기하는 수많은 매개자(독성 산소종, 단백질 분해 효소, 접착성 분자, 사이토카인)의 합성, 발현 및 방출이 있다.
위독한 내부 체온 역시 수많은 외상후 2차 합병증을 악화시킬 수 있다. 34℃이하에서, 사망률은 현저하게 증가한다. 그럼에도 불구하고, 계획적 저체온증(deliberate hypothermia)이 저산소 기관 장애 및 염증 반응의 개시를 예방함으로써 외상 환자의 "황금 시간(golden hour)"을 연장할 수 있기 때문에, 많은 연구자들은 계획적 저체온증의 이로운 효과를 제안해왔다. 기관 손상은 또한 주수술 후, 수술후 단계(postoperative phase)에서의 주된 사망의 원인이다. 수술 후 세포-매개 면역의 급격한 강하를 수반하는 과다한 염증 반응이 패혈증(sepsis)의 민감성을 높이는 원인인 것으로 보인다.
소생 치료법(resuscitation therapy)은 일반적으로 심장 정지, 호흡 부전(respiratory failure), 출혈성 실혈, 신경손상, 및 연조직과 체골격에 대한 외상성 손상 등의 생명을 위협하는 질병이나 외상성 손상의 급작스런 상태를 다루는 것을 개선시키는 임의의 과정으로 간주된다. 일반적으로, 소생 치료법은 신체 전체의 산소 결핍(oxygen deprivation)을 치료하는 것을 다룬다. 그러한 것으로서, 현 재 소생 전략은 조직 공급 및 수요비율을 최적화하여, 뇌손상 후 출혈, 폐부종(pulmonary oedema), 및 두개내(intracranial) 고혈압을 악화시키는 과다공격적인 혈량 보충(overaggressive volume replacement) 합병증을 피하는데 목적을 두고 있다.
소생 치료법은 국소화된 "큰 심장발작(big heart attack)"이나 국소화된 "큰 발작(big stroke)"를 치료하는 것과는 매우 다르다. 소생치료법은 특히 기관이나 조직을 보존하는 치료법과 구분되는 거의 이해되지 않은 작용을 통하여 다기관-조직 반응 간의 복잡한 상호작용(interplay)을 포함한다. 소생술은 많은 상호작용과 함께, 복잡한 생물학적 체계를 포함하는 것으로 알려져 있다. 이러한 많은 상호작용은 각 성분의 연구로부터는 예측될 수 없다. 손상된 기관은 다른 기관들에 2차 영향을 미쳐, 신체 전체에 영향을 미치고, 손상 및 사망을 야기할 수 있다.
현재 치료법들은 결정질(crystalloid)이나 교질(colloidal)에 해당하는 수액 보충 (fluid replacement) 또는 혈량 보충(volume replacement)을 포함한다. 결정질(crystalloid)은 소생 치료법에 흔히 사용되는데, 왜냐하면, 이들은 안전하고 응고의 부정적 부작용에 도움을 주기 때문이다. 결정질은 응고를 증가시키는 것으로 나타났는데, 이는 사용된 결정질 종류와 무관한 것으로 보인다. 결정질-유도 과응고 상태(hypercoagulable state)는 자연적으로 발생하는 항응고제(anticoagulant)와 활성화 전구응고제(procoagulant) 간의 불균형으로 인한 것으로 보인다. 혈량 보충을 위해 사용되는 결정질은 3가지 주요 형태일 수 있다: 1) 고장성(예를 들면, 덱스트로스 포함 물), 2) 등장성(젖산 또는 아세트산을 갖는 정상 식염수 또는 링 거액) 또는 3) 저장성(예를 들면 7.5% 식염수). 결정질은 혈관막을 자유롭게 통과할 수 있기 때문에, 약 25%만이 혈액 구획에 존재하고 나머지는 조직 부종을 야기하는 체내 간질(interstitial) 및/또는 세포내 구획에 존재한다. 따라서, 결정질 소생법은 교질에 기초한 혈량 보충 전략에 비해 충분한 미세순환 혈류의 회복을 달성하기에 부족할 것으로 보인다.
이러한 목적을 위해, 결정질 보충 치료법(Colloid replacement therapies)은 덱스트란-70, 덱스트란-40, 하이드록시에틸스타치(hydroxyethyl starch), 펜타스타치(pentastarch), 락토비오네이트(lactobionate), 수크로스, 만니톨 및 인공 교질로서 변성 수액 젤라틴 등의 교질을 도입한다. 혈량 보충을 위한 가장 적절한 용액에 관해서는 많은 논란이 있다.
현재, 전쟁터에서의 군인 또는 자연재해지역에 있거나 테러리스트 공격으로 부상을 입은 시민에서의 심각한 출혈성 쇼크를 치료하기 위한, 최적의 수액 조성물 또는 수액 소생법은 없는 실정이다. 실제, 승인받은 소생 수액 대부분은 고유의 조직 보호작용이 없고, 소생결과에 부정적 영향을 미치는 생명을 위협하는 염증 및 과응고 불균형을 유발할 수 있다. 특히 군대를 위해, 신규 약물과 소생 용법을 개발하고자 하는 추가적 시도는, 이들의 안전성과 임상학적 효과로 인해 후송 이후 부상당한 군인의 생존 시간을 늘릴 수 있음에도 불구하고, 운송 중량과 실효성, 배치 편의성, 저광 조건에서의 투여 및 전장에서의 약물의 안정성 등의 병참상황에 의해 제한된다.
교전시, 폭발성 탄약으로 인한 총알과 파편 조각들이 종종 생명을 위협하는 출혈을 야기한다. 급성 출혈은 전쟁터 상해에서의 주된 사망 원인이고, 치료가능성이 있는 전투 사상자에서의 사망 중 약 50%의 원인이 된다. 전쟁터에서의 채워지지 않은 한가지 주요한 의료적 필요는 출혈 제어 전의 심각한 출혈 동안에 심장의 불안정과 정지를 예방하는 방법에 관한 것이다. 쇼크 이전에 심장과 순환계 결핍을 안정시키는 것이 가장 중요하다. 심장 정지의 성공적 치료를 위해서는 전기적으로 안정적이고 물리적으로 살아있는 심장을 요한다. 현재 출혈성 쇼크 이전에 심장을 안정시키고 심실세동과 정지로부터 보호하는 임상학적으로 효과적인 방법은 없는 실정이다. 실제, 심장을 동성 리듬(sinus rhythm)으로 변환시키기 위해 적용된 많은 약학적 방법들은 불행하게도 추가적 손상을 가하고 심장의 소생가능성(resuscitability)을 낮출 수 있다.
심장이 안정되지 않고 정지되는 심각한 외상성 출혈의 경우에, 혈액량 손실, 혈압 및 기관 관류가 심각한 기관 허혈과 종국적으로 다기관 장애와 다기관부전(MOF) 및 사망을 야기할 수 있다. 다기관부전(MOF)은 쇼크(출혈/외상) 및 소생술을 수반하는 주된 사망 원인이고, 폐, 신장, 장관, 췌장, 간, 뇌 및 심장을 포함한다. 중요하게도, MOF는 본질적으로 종점이 아니라, 과다한 자기-파괴적, 국소 및 전신성, 염증성 반응 및 면역학적 기능을 포함한다. 수십년간의 연구에도 불구하고, 소생 수액은 조직 관류를 회복시키지만, 이들은 항-염증, 면역억제 또는 프로-생존(pro-survival) 특성에 특이적이지 않다. 중요하게도, 쇼크-유도 염증 반응의 활성화는 쇼크 자체 동안, 초기 결정질 또는 교질에 기초한 소생 치료법 동안, 그리고 혈액 보충이 있는 최종 소생 노력 동안에 일어난다.
외상으로부터의 손상을 인공동면법(artificial hibernation)의 형태로 예방할 수 있는지 여부는 알려져 있지 않다. 자연 동면동물은 그들의 대사 에너지 요구량을 수일에서 수달까지 낮출수 있는 능력을 보유하고 있다. 수면과 같이 동면은 휴면(dormancy)의 한 가지 형태로서, 동물의 대사 공급 및 수요 비율을 균형있게 유지시켜준다. 주목할만하게, 연장된 "허혈" 상태 동안에는 손상이 일어나지 않으며, 심장 리듬이 심실 세동으로 악화되지도 않는다. 하지만, 생명을 구하거나 손상을 최소화하는 잠재력에도 불구하고, 인간, 특히 외상 환자에서 비슷한 반응을 자극하는 방법은 알려진 바 없다.
WO00/56145, WO04/056180 및 WO04/056181은 의료 절차 전의 임상학적 셋팅시 이들을 투여함으로써 세포, 조직 또는 기관에 대한 손상을 제한하는데 유용한 조성물을 개시하고 있다. 이러한 조성물들은 또한 일반적으로 환자 진단 후 세포, 조직 또는 기관에 직접적으로 투여된다. 하지만, 환자가 병원에 도달하기 전, 예를 들면, 실질적인 의학적 진단을 받거나 상태를 진단하기 전에 세포, 조직 또는 기관에 많은 상해 또는 손상이 일어날 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 종래기술의 하나 이상의 난점 및 문제점을 극복하거나 최소한 경감시키기 위한 것이다.
일실시형태에 있어서, 본 발명은 (i) 칼륨 채널 개구제(開口劑; opener) 또는 작용제(agonist) 및/또는 아데노신 수용체 작용제(agonist); 및 (ii) 국소 마취제(local anaesthetic)를 포함하는 조성물을 외상 후 신체에 투여함으로써 외상 후 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 실시형태에 따르면, 상기 조성물 투여 후 성분 (i) 및 (ii)를 포함하는 추가 조성물을 신체에 투여할 수 있다.
상기 조성물 중 하나는 마그네슘 양이온(2가)을 포함하고/하거나 고장성(hypertonic)일 수 있다.
또다른 실시형태에서 있어서, 본 발명은 (i) 칼륨 채널 개구제(opener) 또는 작용제(agonist) 및/또는 아데노신 수용체 작용제(agonist); 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는, 외상 후 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 감소시키기 위한 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 병원, 응급 이송 및 병원 외 환경에서의 외상 환자를 위한 개선된 소생 치료법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 외상의 결과로서, 수술이나 임상학적 개입(intervention)으로 인한 합병증을 포함하여, 화상, 쇼크, 발작(stroke), 심장 발작(heart attack) 또는 기타 신체 질환으로부터 야기되는 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 겪고 있는 사람의 생명을 위협하는 합병증을 최소화하는데 적용될 수 있다. 전쟁터에서 부상당한 군인이나 자연재해지역에 있거나 테러리스트 공격으로 부상당한 시민이 상기 치료가 유용한 상황에 있는 경우이다.
본 발명은 심장과 뇌 등의 주요 기관, 기타 신경 조직과 세포, 신장 조직, 폐 조직, 근육 조직, 간 및 기타 신체 조직을 보호, 보존 또는 안정시키는데 적용될 수 있다.
일형태에 있어서, 본 발명은 (i) 칼륨 채널 개구제(opener) 또는 작용제(agonist) 및/또는 아데노신 수용체 작용제(agonist); 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는, 외상 후 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 감소시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 빈맥(tachycardia) 및/또는 세동(fibrillation)을 치료하는 것에 초점이 맞춰져 있다. 일 형태에 있어서, 본 발명은 심방이나 심실 유래의 심장 부정맥, 특히 심실세동을 치료한다. 심실세동 및 부정맥을 포함하는 빈맥 및/또는 세동의 치료는 (i) 칼륨 채널 개구제(opener) 또는 작용제(agonist) 및/또는 아데노신 수용체 작용제(agonist); 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는 조성물을 투여하는 것을 포함한다. 일구체예에 있어서, 투여량은 심장을 단지 잠시동안 정지시키는데 효과적이다. 이는 종종 심장을 정상 리듬으로 되돌리는 것을 촉진하기에 충분하다. 대안적인 구체예에 있어서, 심장이 정상 리듬을 갖도록 하기 이전에, 수회의 박동 기간 동안 실질적으로 심장의 박동을 하향-조절하는데 효과적이다. 따라서, 본 발명은 빈맥 및/또는 세동을 처리하는 방법으로도 확장된다. 바람직하게는, 조성물은 볼루스(bolus)로써 투여된다. 상기 조성물의 투여는 빈맥 및/또는 세동을 억제하여 심장이 정상적이고 바람직한 동성 리듬(sinus rhythm)으로 전환되도록 한다고 판단된다.
바람직한 구체예에 있어서, 본 발명은 (i) 칼륨 채널 개구제(opener) 또는 작용제(agonist) 및/또는 아데노신 수용체 작용제(agonist); 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는 2차 조성물을, 심장을 정지시키기에 효과적인 하기의 양으로 연속적으로 투여하는 추가 단계를 포함한다. 상기 2차 조성물의 목적은 심장 및 뇌, 간, 폐 및 신장 등의 기타 조직을 보호하거나 또는 이를 돕는 것이다. 특히, 상기 구체예는 재관류 손상 또는 기절을 감소시기 위한 것이다. 위에서 개략적으로 설명된 바와 같이, 재관류 손상은 빈맥/세동 심장을 정상적이고 바람직한 동성 리듬(sinus rhythm)으로 전환시킬 때 흔하게 발생한다. 바람직한 구체예에 있어서, 상기 2차 조성물은 또 다른 비-정지 볼루스 주사(일시주사)로 투여되거나 정맥내 점적을 통하여 연속적으로 전달되거나 또 다른 전달 장치나 경로에 의해 전달된다.
어떤 이론이나 작용기작에 의해 제한됨이 없이, 본 발명자들은 본 발명에 따른 조성물이 신체를 효과적으로 동면동물과 같은 정지된 동작(suspended animation) 상태로 두는데 또는 진단 이전 또는 적절한 의학적 치료가 외상환자에게 제공될 때까지 신체를 안정시키는데 사용될 수 있음을 밝혀내었다. 본 발명에 따른 치료법에 의해 제공되는 전반적 보호는 열충격 및 프로-생존 키나아제 경로를 포함하여, 막 흥분성(excitability)을 조절하는 것으로부터 다수의 세포내 신호 경로까지에 해당하는 다층 체계(multi-tiered system)를 포함하는 것으로 생각된다. 일차적 초점은 뇌, 심장 및 폐의 손상을 감소시키는데 있는데, 왜냐하면 이는 개선된 회복 및 임상적 결과와 관련이 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 비특이적 방식으로 신체 전반의 손상을 감소시키는 광범위-작용 접근법(broad-acting approach)이 바람직하다. 본 발명의 조성물의 기전은 (i) 감소된 이온 불균형, 특히 스트레스시 세포의 전압을 방어하는데 도움을 줄 수 있는 세포에 로딩하는 나트륨 및 칼슘 이온; (ii) 자유 라디칼 생성과 같은 2차 효과를 감소시키는 것 뿐만 아니라 손상을 감소시키는데 그 자체로 효과가 있는, 손상에 대한 국소 및 전신성 염증 반응의 약화; 및 (iii) 과응고 상태, 즉 항응결 또는 또는 항혈전 활성을 개시하는 것을 예방하는 것을 포함한다. 더욱이, 심장에 있어 본 발명은 간극 연접(gap junction) 교류의 조절을 포함하는, 개선된 심방 및 심실의 대사 요구에 대한 전기적 전도의 일치를 포함하며, 뇌에 있어서는 개선된 뇌 기능을 포함한다. 본 조성물은 다양한 정도까지 신체의 산소 요구를 감소시킬 수 있고, 따라서 세포, 조직 또는 기관에 대한 손상을 감소시킨다. 또다른 형태에 있어서, 본 발명은 (i) 칼륨 채널 개구제(opener) 또는 작용제(agonist) 및/또는 아데노신 수용체 작용제(agonist); 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는, 외상 후 세포, 조직 또는 기관 손상을 감소시키기 위한 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 추가로 하기에 표시된 기타 성분을 추가로 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에 있어서, 상기 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제는 칼슘 채널 차단제 등의 또다른 성분으로 대체된다. 상기 조성물은 바람직하게는 손상을 감소시키기 위한 1회 복용량으로 유효량의 (i) 및 (ii)를 함유한다.
더욱 놀라웁게도, 정지 또는 비정지 농도의 성분 (i) 및 (ii)를 갖는 조성물을 심실세동을 경험하고 있는 개체에 투여하는 것이, 전기적 충격 치료법 없이도 심장이 정상적인 동성 리듬으로 회복되는 것을 돕는 것으로 관찰되었다.
본 발명은 또한 혈관조영도(angiogram) 테스트나 운동 테스트 이전 또는 동안에 심실 세동을 포함한 부정맥을 치료하거나 억제하는데 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 본 발명은 부상당한 환자의 응급 이송 동안에 그리고 현장 응급 치료(즉, 공항, 스포츠 스타디움, 병원, 전쟁터 또는 재해 지역 등의 손상이나 심장발작 지점)에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 혈관형성술(angioplasty), 심장 카테터 과정, 또는 인공심박조율기(pacemaker) 또는 리드(leads) 또는 장치의 삽입 등의 심장 개입 전, 중 및/또는 후에 사용될 수 있으며, 또는 소아나 성인 심장 수술, 엉덩이, 무릎, 혈관이나 뇌 수술, 대동맥 박리(aortic dissection), 경동맥 내막절제술(carotid endaterectomy) 또는 일반 수술을 포함하는 수술 과정을 위해 사용될 수 있다.
상기 및 하기에 기재된 본 발명의 구체예에 있어서, 본 조성물 중 성분 (i)는 아데노신 수용체 작용제일 수 있다. 이는 자명하게 아데노신 자체를 포함하며, "아데노신 수용체 작용제"는 인체내부의 아데노신 수치를 높이는 효과를 갖는 화합물로 대체되거나 보충될 수 있다. 상기 화합물은 체내 국소 환경에서 내부 아데노신 수치를 높이는 경우가 특히 바람직하다. 내부 아데노신을 높이는 효과는 아데노신의 세포 수송을 억제하고, 따라서 순환(circulation)으로부터의 제거를 억제하는 화합물 또는 반대로 이의 대사과정을 느리게하여 효과적으로 반감기를 늘리는 화합물(예를 들면, 디피리다몰(dipyridamole)) 및/또는 퓨린 뉴클레오사이드 유사체 아카데신(Acadesine™) 또는 AICA-리보사이드 (5-amino-4-imidazole carboxamide ribonucleoside)와 같이 내부 아데노신 생산을 자극하는 화합물에 의해 달성될 수 있다. 아카데신(Acadesine)은 또한 아데노신 디아미나제(deaminase; (Ki = 362 microMolar in calf intestinal mucosa)의 경쟁적 저해제이다. 아카데신™은 바람직하게는 약 50 uM의 혈장 농도를 생산하기 위해 투여되지만, 1uM 내지 1mm의 범위일 수 있으며, 보다 바람직하게는 20 내지 200uM일 수 있다. 아카데신™은 10, 25, 50 및 100 mg/kg 체중 복용량에서 경구 및/또는 정맥 투여시 인간에 안전한 것으로 나타났다.
본 발명의 일형태에 있어서, 본 조성물 및 임의의 2차 조성물은 또한 2가 마그네슘 양이온을 함유한다. 일구체예에서, 마그네슘 농도는 약 2.5 mM까지이고, 또 다른 구체예에서, 마그네슘은 더 높은 농도, 예를 들면 약 20 mM까지 존재한다. 상기 마그네슘은 예를 들면 염화마그네슘 및 황산마그네슘 등과 같이 생리적 그리고 약학적으로 허용되는 염의 형태로 존재한다.
또다른 형태에서, 본 발명에 따른 조성물은 고장성(hypertonic)이다. 바람직하게는, 상기 조성물은 7.5% NaCl을 함유한다. 본 발명자는 이러한 고장성 조성물이 이를 필요로 하는 개체에 단지 적은 양으로 투여될 수 있음을 밝혀내었다. 이는 본 발명의 조성물을 응급상황 동안에 또는 응급수송을 위해 적용할 경우 매우 유용하다. 이러한 실시형태에 따르면, 예를 들면, 의료용 키트 또는 앰뷸런스에서는 단지 적은양의 조성물만이 이용될 필요가 있다.
따라서, 본 조성물은 저장 및/또는 운송이 용이하다. 이러한 "적은 양"의 조성물은 독특한 수액 보충 특성과 특이적 항-염증, 면역 억제 프로 서바이벌(pro-survival) 특성을 갖는다. 본 발명의 이러한 실시형태에 따른 조성물은 전쟁터에서 부상당한 군인이나 도시의 "재해 지역" 내 시민을 위해 약학적으로 시간을 "벌어", 보다 안전한 피난, 중증도 분류(triage), 보조 치료법의 개시를 가능케 한다. 내부 수량(water volume)을 변화시킴으로써 세포의 형태 또는 긴장상태를 바꾸는 용액의 능력을 긴장도(tonicity; tono = tension)라 부른다. 고장성 용액은 체세포에 비해 더 높은 농도의 전해질을 함유하고 있어, 체세포 내부보다 상대적으로 물이 적다. 이러한 고장성 환경에서, 삼투압은 물이 세포에서 고장성 환경으로 흘러가게 한다. 따라서, 고장성 용액은 고삼투압 환경을 만들고, 상기 조직내 주위 세포 대비 높은 삼투압 환경은 수액이 세포에서 그러한 체계 쪽으로 흐르게 한다. 만약 이러한 체계에서 너무 많은 물이 제거되면 세포 기능이 어려워질 수 있다.
본 명세서에 기재된 발명은 주로 치료방법, 및 성분 (i) 및 (ii)를 함유하는 것으로 기재된 조성물을 포함하는 치료용 약제(medicament)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명을 구체화하는 수많은 성분들의 조합이 있을 수 있지만, 편의상, 본 조성물은 본 명세서에서 "본 발명의 조성물"로 언급될 것이다. 더욱이, WO00/56145에서 특히 설명되어 있는 바와 같이, 상기 성분 (i) 및 (ii)는 심장을 정지시키거나 정지시키지 않는 농도로 존재할 수 있다. 이러한 두가지 조성물은 본 명세서에 설명된 본 발명에서 다른 방식으로 사용되고, 각각 조성물의 "정지(arresting)" 농도 및 "비-정지(non-arresting)" 농도로 언급된다. 일형태에 있어서, 상기 정지(arresting) 조성물은 아데노신 및 리그노카인(lignocaine)을 각각 0.1 mM 이상(및 바람직하게는 20mM 이하) 함유한다. 상기 정지 조성물은, 특정의 경우 "심장마비(cardioplegia) 용액"으로 불릴 수 있다. 비-정지(non-arresting) 조성물의 일형태에 있어서, 아데노신 및 리그노카인은 모두 0.1 mM 이하이고, 바람직하게는 50 nM내지 95uM, 또는 더욱 바람직하게는 1 uM 내지 90 uM이다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 외상 후 세포, 조직 또는 기관 손상을 감소시키기 위한 약제의 제조를 위한, (i) 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제; 및 (ii) 국소 마취제의 용도를 제공한다. 상기 용도는 바람직하게는 약제를 본 명세서에서 다른 곳에 설명된 하나 이상의 방식으로 투여하는 것을 포함한다.
또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 사실상 신체를 외상 후 정지된 동작(suspended animation)인 동면-유사(hibernating-like) 상태로 두는 방법을 제공한다. 이는 전술한 조성물을 투여함으로써 달성된다.
용어 "외상(trauma)"은 매우 광범위한 개념으로 본 명세서에 사용되며, 신체상의 심각하거나 치명적인 손상(injury), 부상(wound) 또는 쇼크(shock)를 의미한다. 외상은 예를 들면, 이송 또는 산업재해, 출생, 수술, 심장발작(heart attack), 발작(stroke), 화상, 수술로 인한 합병증 또는 기타 의료 개입(medical intervention) 등의 결과로서, 예기치 못한 신체 부상(또는 손상)에 의해 발생할 수 있다. 외상은 병원에서나 병원 밖에서의 신체 손상으로부터 발생할 수 있다. 외상은 병원 내(예를 들면, 병원 응급실), 응급 이송 중 또는 가정 또는 산업 재해, 운송 사고, 전쟁터 및 테러리스트 공격과 같이 외상이 일어나는 병원 외 환경에서 실행되는 외상 의학과 종종 관련이 있다. 많은 경우, 외상 치료법은 또한 소생치료법을 포함할 수 있다.
용어 "조직(tissue)"은 본 명세서에서 광범위한 개념으로 사용되며, 기관 및 세포 또는 이의 일부, 예를 들면, 세포주 또는 세포기관 조제물(organelle preparations)을 포함하는, 특정 기능을 수행하는 신체의 일부를 의미한다. 다른 예로써 심장, 혈관 및 맥관구조와 같은 순환기관, 폐와 같은 호흡기관, 신장 또는 방광과 같은 비뇨기관, 위, 간, 췌장 또는 비장과 같은 소화기관, 음낭, 고환, 난소 또는 자궁과 같은 생식기관, 뇌와 같은 신경기관, 정자 또는 난자와 같은 생식세포 및 피부세포, 심장세포 즉, 근세포, 신경세포, 뇌세포 또는 신장세포와 같은 체세포를 포함한다. 상기 조직은 인간이나 동물 제공자(donor)로부터 유래할 수 있다. 상기 제공 기관은 이종간기관이식(xenotransplantation)에도 적합할 수 있다.
용어 "기관(organ)"은 본 명세서에서 광범위한 개념으로 사용되며, 조직 및 세포 또는 이의 일부, 예를 들면, 내피(endothelium), 상피(epithelium), 혈액뇌관문(blood brain barrier), 세포주 또는 세포기관 조제물을 포함하는, 특정 기능을 수행하는 신체의 일부를 의미한다. 다른 예로써 혈관, 심장과 같은 순환기관, 폐와 같은 호흡기관, 신장 또는 방광과 같은 비뇨기관, 위, 간, 췌장 또는 비장과 같은 소화기관, 음낭, 고환, 난소 또는 자궁과 같은 생식기관, 뇌와 같은 신경기관, 정자 또는 난자와 같은 생식세포 및 피부세포, 심장세포 즉, 근세포, 신경세포, 뇌세포 또는 신장세포와 같은 체세포를 포함한다.
또한, 본 명세서에 사용된 용어 "포함하는(comprise)" (또는 문법에 따라 변형된 것)은 용어 "함유하는(include)"과 동일한 것으로 이해될 것이며 그 외 성분 또는 특징을 제외시키는 것으로 간주되어서는 안된다.
칼륨 채널 개구제(potassium channel opener)는 관문 기전(gating mechanism)을 통해 칼륨 채널이 열리도록 작용하는 제제이다. 이는 일반적으로 세포 내부에서 외부로 전기화학적 구배(gradient)를 따라 칼륨이 막을 관통하여 유출되게 한다. 따라서, 칼륨 채널은 전달물질(transmitter), 호르몬, 또는 세포 기능을 조절하는 약물이 작용하기 위한 타겟이다. 상기 칼륨 채널 개구제는 동일한 결과를 낳는 칼륨 채널의 활성을 자극하는 칼륨 채널 작용제(agonist)를 포함하는 것으로 인식될 것이다. 또한 다른 칼륨 채널을 열거나 조절하는 다양한 클래스의 화합물이 있다는 것이 인식될 것이다; 예를 들면, 몇몇 채널들은 전압 의존성이고, 몇몇 수정 칼륨 채널(rectifier potassium channel)들은 ATP결핍, 아데노신 및 오피오이드(opioid)에 민감하고, 다른 것들은 지방산에 의해 활성화되며, 다른 채널들은 나트륨 및 칼슘과 같은 이온에 의해 조절된다(즉, 세포 나트륨 및 칼륨 변화에 반응하는 채널). 보다 최근에, 2가지 공극(pore) 칼륨 채널이 발견되었고, 정지막 전위(resting membrane potential)의 조절과 연관된 백그라운드 채널로 기능하는 것으로 생각된다.
칼륨 채널 개구제는 니코란딜(nicorandil), 디아즈옥사이드(diazoxide), 미녹시딜(minoxidil), 피나시딜(pinacidil), 아프리칼림(aprikalim), 크로모쿨림(cromokulim) 및 유도체 U-89232, P-1075 (선택적 원형질막 KATP 채널 개구제), 에마칼림(emakalim), YM-934, (+)-7,8-dihydro-6, 6-dimethyl-7-hydroxy-8-(2-oxo-1-piperidinyl)-6H-pyrano[2,3-f] benz-2,1, 3-oxadiazole (NIP-121), RO316930, RWJ29009, SDZPCO400, 리마칼림(rimakalim), 시마칼림(symakalim), YM099, 2-(7,8-dihydro-6,6-dimethyl-6H-[1,4]oxazino[2,3- f][2,1,3]benzoxadiazol-8-yl) pyridine N-oxide, 9-(3-cyanophenyl)-3,4,6,7,9,10-hexahydro-1,8-(2H,5H)-acridinedione (ZM244085), [(9R)-9-(4-fluoro-3-125iodophenyl)-2,3,5,9-tetrahydro-4H-pyrano[3,4-b]thieno[2,3-e]pyridin-8(7H)-one-1,1-dioxide] ([125I]A-312110), (-)-N-(2-ethoxyphenyl)-N'-(1,2,3-trimethylpropyl)-2-nitroethene-1,1-diamine (Bay X 9228), N-(4-benzoyl phenyl)-3,3,3-trifluro-2-hydroxy-2-methylpropionamine (ZD6169), ZD6169 (KATP 개구제) 및 ZD0947 (KATP 개구제), WAY-133537 및 신규 디하이드로피리딘 칼륨 채널 개구제인 A-278637로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
또한, 칼륨 채널 개구제는 벤즈이미다졸론(benzimidazolone) 유도체 NS004 (5-trifluoromethyl-1-(5-chloro-2-hydroxyphenyl)-1,3-dihydro-2H-benzimidazole-2-one), NS1619 (1,3-dihydro-1-[2-hydroxy-5-(trifluoromethyl)phenyl]-5-(trifluoromethyl)-2H-benzimidazol-2-one), NS1608 (N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)-N'-(2-hydroxy-5-chlorophenyl)urea), BMS-204352, 레티가빈(retigabine; GABA 작용제라 불림)와 같은BK-activators (또한BK-개구제 또는 BK(Ca)-타입 칼륨 채널 개구제 또는 전도도가 큰 칼슘-활성화 칼륨 채널 개구제라 불림)로부터 선택될 수 있다. 또한, 중간체(예를 들면, 벤족사졸(benzoxazole), 클로르족삭존(chlorzoxazone) 및 족사졸아민(zoxazolamine)) 및 전도도가 작은 칼슘 활성화 칼륨 채널 개구제가 있다. KATP를 오프닝하는 것으로 생각되는 기타 화합물에는 레보시멘단(Levosimendan) 및 황화수소 가스 (H2S) 또는 황화수소 가스 공여체 (예를 들면, 수유화소다(sodium hydrosulphide), NaHS)가 있다.
또한, 칼슘 채널 개구제는 간접적인 칼슘 길항제(calcium antagonist)로 작용할 수 있는데, 즉 이들은 phase 3 재분극화(repolarisation)의 가속을 통하여 심장의 활동 전위 연장(action potential duration)을 단축시킴으로써 칼슘이 세포로 유입되는 것을 줄이는 작용을 하여, 결국 고원기(plateau phase)를 단축시킨다. 감소된 칼슘 유입이 L-타입 칼슘 채널에 관여하는 것으로 판단되지만, 기타 칼슘 채널이 역시 관련될 수 있다.
아데노신(6-amino-9-β-D-ribofuranosyl-9H-purine)은 특히 칼륨 채널 개구제로서 바람직하다. 아데노신은 칼륨 채널을 열고, 세포를 과분극시키며, 대사 기능을 억제시키고, 내피세포를 보호하며, 조직의 전제조건을 개선하고, 허혈 또는 손상으로부터 보호하는 작용을 할 수 있다. 또한, 아데노신은 간접적인 칼슘 길항제, 혈관확장제(vasodilator), 항부정맥제(antiarrhythmic), 항아드레날린 작용제(antiadrenergic), 자유 라디칼 소거제, 정지제, 항염증제(호중성 백혈구 활성화를 약화시킴), 대사제 및 산화질소 공여체이다. 보다 최근에는, 아데노신이 혈액 응고 작용을 늦출 수 있는 몇 가지 단계를 억제하는 것으로 알려졌다. 또한, 뇌에서의 아데노신 함량 상승이 수면을 촉진하는 것으로 나타났으며, 다른 형태의 휴면과 연관이 있을 수 있는 것으로 나타났다. 아데노신 유사체, 2-클로로-아데노신이 사용될 수 있다.
적절한 아데노신 수용체 길항제는 N6-사이클로펜틸아데노신(CPA), N-에틸카복사미도 아데노신(NECA), 2-[p-(2-carboxyethyl)phenethyl-amino-5’-N-ethylcarboxamido adenosine (CGS-21680), 2-chloroadenosine, N6-[2-(3,5-demethoxyphenyl)-2-(2-methoxyphenyl]ethyladenosine, 2-chloro-N6-cyclopentyladenosine (CCPA), N-(4-aminobenzyl)-9-[5-(methylcarbonyl)-beta-D-robofuranosyl]-adenine (AB-MECA), ([IS-[1a,2b,3b,4a(S*)]]-4-[7-[[2-(3-chloro-2-thienyl)-1-methyl-propyl]amino]-3H-imidazole[4,5-b]pyridyl-3-yl]cyclopentane carboxamide (AMP579), N6-(R)-phenylisopropyladenosine(R-PLA),aminophenylethyladenosine(APNEA)및 cyclohexyladenosine (CHA)으로부터 선택될 수 있다. CCPA가 특히 바람직하다. 그 외에도, N-[3-(R)-tetrahydrofuranyl]-6-aminopurine riboside (CVT-510)와 같은 전체 아데노신 A1 수용체 작용제, 또는 CVT-2759와 같은 부분적 작용제 및 PD81723과 같은 알로스테릭(allosteric) 인핸서(enhancer)가 포함될 수 있다. 다른 작용제로서, N6-cyclopentyl-2-(3-phenylaminocarbonyltriazene-1-yl)adenosine(TCPA),인간 아데노신 A1 수용체에 대하여 높은 친화성을 갖는 매우 선택적인 작용제가 포함되며, A1 아데노신 수용체의 알로스테릭인핸서에는 2-아미노-3-나프토일티오펜(2-amino-3-napthoylthiophene)이 포함된다.
일실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 A1 아데노신 수용체 작용제 및 국소 마취제를 포함한다. CCPA는 특히 바람직한 A1 아데노신 수용제 작용제이다.
본 발명의 몇몇 구체예들은 직접적인 칼슘 길항제를 이용하는데, 상기 길항제의 주요 작용은 세포내 칼슘 유입을 줄이는 것이다. 하기에 보다 자세히 설명되는 바와 같이, 이들은 최소 5개의 주요 클래스의 칼슘채널 차단제(blocker)로부터 선택된다. 이러한 칼슘 길항제는 세포내로 칼슘 유입을 억제함으로써 칼륨 채널 개구제, 특히 ATP-민감성 칼륨 채널 오프와 동일한 몇가지 효과를 갖는 것으로 인식될 것이다.
칼슘 채널 차단제는 또한 칼슘 길항제(calcium antagonist) 또는 칼슘 차단제(calcium blocker)로 불린다. 이들은 종종 임상적으로 심박수와 수축력(contractility)을 감소시키고 혈관을 이완시킨다. 이들은 허혈 및 약간의 부정맥에 의해 야기되는 고혈압, 협심증(angina) 및 불쾌감을 치료하는데 사용될 수 있으며, 이들은 칼슘을 감소시키는데 사용될 수 있는 베타-차단제와 많은 효과를 갖는다. 베타-차단제(또는 베타 아드레날린 작용 차단제)는 아테놀롤 (Tenormin™), 프로프라놀롤 하이드로클로라이드 (Inderal™ 등), 에스몰롤 하이드로클로라이드 (Brevibloc™), 메토프롤롤 숙시네이트(Lopressor™ 또는 Toprol XL™ 등), 아세부톨롤 하이드로클로라이드 (Sectral™), 카테올롤 (Cartrol™ 등), 펜부톨롤 설페이트 (Levatol™) 및 피노돌롤(Visken™)을 포함한다.
하기의 5개의 주요 클래스의 칼슘채널 차단제는 다양한 화학적 구조를 갖는 것으로 알려져 있다: 1. 벤조티아제핀(Benzothiazepine): 예를 들면, 딜티아젬(Diltiazem), 2. 디하이드로피리딘(Dihydropyridine): 예를 들면, 니페디핀(nifedipine), 니카디핀(Nicardipine), 니모디핀(nimodipine) 및 기타 등등, 3. 페닐알킬아민(Phenylalkylamine): 예를 들면 베라파밀(Verapamil), 4. 디아릴아미노프로필아민 에테르(Diarylaminopropylamine ether): 예를 들면, 베프리딜(Bepridil), 5. 벤즈이미다졸-치환 테트랄린(Benzimidazole-substituted tetraline): 예를 들면 미베프라딜(Mibefradil).
전형적인 칼슘 채널 차단제는 심장 및 평활근(smooth muscle)에 풍부한 L-타입 칼슘 채널("slow channels")과 결합하는데, 이는 왜 상기 약물들이 심혈관 체계에 선택적인 효과를 갖는지를 설명해준다. 다른 클래스의 L-타입 칼슘 채널 차단제는 주요 채널-형성 서브유닛(알파2, 베타, 감마, 델타 서브 유닛 또한 존재함)인 알파1-서브유닛 상의 다른 부위에 결합한다. 조직 선택성에 기여할 수 있는 다른 서브-클래스 L-타입 채널이 존재한다. 보다 최근에, 다른 특이성을 갖는 신규한 칼슘 채널 차단제가 개발되었는데, 예를 들면, 베프리딜(Bepridil)은 L-타입 칼슘 채널 차단 활성 뿐만 아니라 Na+와 K+ 채널 차단 활성을 갖는 약물이다. 또다른 예로써, 미베프라딜(Mibefradil)은 L-타입 칼슘 채널 차단 활성 뿐만 아니라 T-타입 칼슘 채널 차단효과를 가지고 있다.
3종의 흔한 칼슘 채널 저해제로서, 딜티아젬(Cardizem), 베라파밀(Calan) 및 니페디핀(프로카디아)이 있다. 니페디핀(Nifedipine)과 이와 관련된 디하이드로피리딘(dihydropyridine)은 정상 투여시 방실 전도계(atrioventricular conduction system) 또는 동방결절(sinoatrial node)에 현저한 직접적 효과를 나타내지 않으므로, 따라서 전도 또는 자동성(automaticity)에 직접적 효과가 없다. 반면 다른 칼슘 채널 차단제는 음성의 심장수/변전도 작용(음성 심박조율 작용/전도 속도; negative chronotropic /dromotropic)을 가지고 있다. 예를 들면, 베라파밀(및 이보다 적은 양의 딜디아젬)은 방실 전도계 및 동방결절에서의 "느린 채널"의 회복속도를 감소시키며, 따라서, 직접적으로 동방결절 심박조율 활성 및 낮은 전도성을 억제한다. 이러한 두 가지 약물은 진동수- 및 전압-의존적이어서 신속히 분극화하는 세포에서 보다 효과적이다. 베라파밀은 또한 방실 차단 또는 심실 기능의 심한 억제 가능성으로 인하여 베타-차단제와 조합하는 것이 또한 금기시된다. 또한, 미베프라딜은 음성 심장수/변전도 효과를 갖는다. 만약 기초를 이루는 메커니즘이 혈관경련(vasospasm)과 관련되어 있으면, 칼슘 채널 차단제(특히 베라파밀)은 협심증(angina)을 치료하는데도 특히 효과가 있을 수 있다.
오메가 코노톡신(Omega conotoxin) MVIIA (SNX-111)은 N 타입 칼슘 채널 차단제이고, 진통제로서 모르핀에 비해 100-1000배 강력하지만 중독성은 없는 것으로 보고되어 있다. 이러한 코노톡신은 참기 힘든 통증을 치료하기 위해 연구되어 왔다. SNX-482은 카니오보러스 스파이더 베놈(carnivorous spider venom)의 독에 있는 추가 독소로서, R-타입 칼슘 채널을 차단한다. 상기 화합물은 아프리카의 타란툴란거미(African tarantula)인 히스테로크라테스 기가스(Hysterocrates gigas)의 독으로부터 분리되며, 최초의 R-타입 칼슘 채널 차단제로 알려졌다. 상기 R-타입 칼슘 채널은 뇌 기능의 조절에 기여하는 신체의 자연적 통신망에 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. 동물계 유래의 기타 칼슘 채널 차단제에는 서아프리카 전갈 유래의 쿠르톡신(Kurtoxin), 아프리카 타란툴라거미 유래의 SNX-482, 호주 타이판 독사(Australian Taipan snake) 유래의 타이카톡신(Taicatoxin), 퍼넬웹 거미(Funnel Web Spider) 유래의 아가톡신(Agatoxin), 블루마운틴 퍼넬웹 거미(Blue Mountains Funnel Web Spider) 유래의 아트라코톡신(Atracotoxin), 마린뱀(Marine Snail) 유래의 코노톡신, 중국 버드 거미(bird spider) 유래의 HWTX-1, 남부 아메리카 로즈 타란툴라 거미 유래의 감마톡신 SIA(Grammotoxin SIA)를 포함한다. 본 리스트에는 칼슘 길항 효과를 갖는 상기 독소의 유도체가 포함된다.
직접적 ATP-민감성 칼륨 채널 개구제(예를 들면, 니코란딜(nicorandil), 아프리칼렘(aprikalem)) 또는 간접적 ATP-민감성 칼륨 채널 개구제(예를 들면, 아데노신, 오피오이드)는 또한 간접적 칼슘 길항제이며 조직 내로 칼슘의 유입을 감소시킨다. 칼슘 길항제로서 작용하는 ATP-민감성 칼륨 채널 개구제에 대한 것으로 판단되는 하나의 기전은 phase 3 재분극화를 가속화함으로써 심장의 활동전위 연장(action potential duration)을 감소시키는 것이며, 따라서 고원기(plateau phase)를 단축시키는 것이다. 상기 고원기 중에, 칼슘의 총 유입(influx)은 칼륨 채널을 통한 칼륨 유출(efflux)에 의해 균형을 유지하게 될 것이다. 상기 증가된 phase 3 재분극화는 L-타입 칼슘 채널을 차단하거나 억제함으로써 세포 내 칼슘 유입을 억제할 수 있고, 조직 세포에서의 칼슘(및 나트륨) 과부하를 예방할 수 있다.
칼슘 채널 차단제는 니페디핀(nifedipine), 니카디핀(nicardipine), 니모피디핀(nimopidipine), 니솔디핀(nisoldipine), 레르카니디핀(lercanidipine), 텔로디핀(telodipine), 안지젬(angizem), 알티아젬(altiazem), 베프리딜(bepridil), 암로피딘(amlopidine), 펠로디핀(felodipine), 이스라디핀(isradipine) 및 카베로(cavero) 및 기타 라세믹 변이체로부터 선택될 수 있다.
바람직한 형태로, 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제는 1분 이내의 혈액 반감기(half-life)를 가지며, 바람직하게는 20 초 이내이다.
몇몇 구체예에서, 본 조성물은 추가적인 칼륨 채널 개구제 또는 작용제, 예를 들면 디아족사이드(diazoxide) 또는 니코란딜(nicorandil)을 포함할 수 있다.
본 발명자들은 또한 칼륨 채널 개구제 또는 아데노신 수용체 작용제 및 국소 마취제와 디아족사이드를 혼합시 손상을 줄일 수 있음을 밝혀내었다. 따라서, 또다른 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 디아족사이드를 추가로 포함한다.
디아족사이드는 칼륨 채널 개구제이고, 본 발명에서 이온 및 부피 조절, 산화적 인산화 및 미토콘드리아막 완전성(integrity)을 보존하는 것으로 판단된다. 보다 최근에, 디아족사이드가 재산소화(reoxygenation)시 미토콘드리아 산화 스트레스를 감소시킴으로써 심장보호작용을 한다고 알려졌다. 현재, 칼륨 채널 개구제의 예방 효과가 미토콘드리아 내의 반응성 산소종 발생의 조절과 관련이 있는지는 알려져 있지 않다. 바람직하게는, 디아족사이드의 농도는 약 1 내지 200uM이다. 통상적으로, 이는 디아족사이드의 유효량이다. 보다 바람직하게는, 디아족사이드의 농도가 약 10uM이다.
본 발명자는 또한 칼륨 채널 개구제 또는 아데노신 수용체 작용제 및 국소 마취제와 함께 니코란딜을 혼합하는 경우 손상을 감소시킬 수 있음을 밝혀내었다. 따라서, 또다른 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 추가로 니코란딜을 포함한다.
니코란딜(nicorandil)은 칼륨 채널 개구제 및 산화질소 공여체로서, 허혈 및 재관류 손상으로부터 조직과 내피를 포함하여 미세혈관 완전성(integrity)을 보호한다. 따라서, 니코란딜은 KATP 채널의 오프닝 및 질산염(nitrate)-유사 효과의 이중 작용을 통하여 장점을 발휘할 수 있다. 니코란딜은 또한 혈관을 팽창시킴으로써 고혈압을 낮추고 전부하(preload) 및 후부하(afterload) 모두를 감소시킴으로써 심장이 보다 용이하게 작동하도록 해준다. 또한, 허혈/재관류 손상을 추가로 약화시킬 수 있는 항염증 및 항증식성 특징을 갖는 것으로 판단된다.
또한 본 발명의 조성물은 국소 마취제로 알려진 국소 감각상실을 유도하는 화합물을 포함한다. 상기 국소 마취제는 멕실레틴(mexiletine), 디페닐하이단토인(diphenylhydantoin), 프릴로카인(prilocaine), 프로카인(procaine), 메피보카인(mepivocaine), 퀴니딘(quinidine), 디소피라마이드(disopyramide) 및 리그노카인(lignocaine) 또는 이의 유도체, 예를 들면 QX-314를 포함하는 Class 1B 항부정맥제로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 상기 국소 마취제는 리그노카인(lignocaine)이다. 본 명세서에 있어서, 용어 "리도카인(lidocaine)" 및 "리그노카인(lignocaine)"이 교환적으로 사용될 수 있다. 리그노카인이 바람직한데, 왜냐하면, 리그노카인은 나트륨의 빠른 채널을 차단하고, 대사 기능을 억제하며, 세포질(cytosol)의 유리 칼슘을 낮추고, 세포로부터의 효소 방출을 보호하여, 내피세포를 보호하고 근필라멘트(myofilament) 손상으로부터 보호함으로써 국소 마취제로서 작용하기 때문이다. 낮은 치료적 농도에서, 리그노카인은 정상적으로 심방 조직에 거의 영향을 미치지 않으며, 따라서 심방세동, 심방조동(atrial flutter), 및 심실상성 빈맥(supraventricular tachycardias)을 치료하는데 효과적이지 못하다. 또한, 리그노카인은 유리 라디칼 소거제, 항-부정맥제이며, 항-염증 및 항-과응고 특성을 갖는다. 또한, 비-마취(non-anaesthetic) 치료적 농도에서, 리그노카인과 같은 국소 마취제는 전압-의존성 나트륨 빠른 채널을 완벽히 차단하지는 못하지만, 채널 활성을 하향-조절하고 나트륨 유입을 감소시킬 수 있는 것으로 인식되어야 한다. 항-부정맥제로서, 정상적으로 phase 2의 활동 전위를 통하여 계속되어 결국에 활동 전위 및 불응기(refractory period)를 단축시키는 작은 나트륨 전류를 리그노카인이 타겟으로 한다고 판단된다.
리노카인은 우선적으로 나트륨 빠른 채널을 차단하기 때문에, 다른 나트륨 채널 차단제가 본 발명의 방법 및 조성물의 국소 마취제 대신에 또는 이와 조합하여 사용될 수 있음이 인식될 것이다. 또한, 나트륨 채널 차단제는 실질적으로 나트륨 채널을 차단하거나 최소 나트륨 채널을 하향조절하는 화합물을 포함하는 것으로 인식될 것이다. 적합한 나트륨 채널 차단제의 예에는 테트로도톡신(tetrodotoxin) 및 약물 프리마퀸과 같은 독, QX, HNS-32 (CAS Registry # 186086-10-2), NS-7, 카파-오피오이드 수용체 작용제 U50 488, 크로베네틴(crobenetine), 필시카이니드(pilsicainide),페니토인(phenytoin), 토카이니드(tocainide), 멕실렌틴(mexiletine), NW-1029 (벤질아미노 프로판아마이드(benzylamino propanamide) 유도체), RS100642, 릴루졸(riluzole), 카바마제핀(carbamazepine), 플레카이니드(flecainide), 프로파페논(propafenone), 아미오다론(amiodarone), 소탈롤(sotalol), 브레틸리움(bretylium), 이미프라민(imipramine) 및 모리시진(moricizine), 또는 이의 임의의 유도체가 포함된다. 기타 적합한 나트륨 채널 차단제에는 빈포세틴(Vinpocetine; ethyl apovincaminate); 및 베타-카르볼린(Beta-carboline) 유도체, 누트로픽 베타-카르볼린(nootropic beta-carboline; ambocarb, AMB)이 포함된다.
일실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 (i) 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제; 및 (ii) 국소 마취제를 필수로 하여 구성된다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 오피오이드(opioid)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 오피오이드의 추가는 손상 감소에 대하여 개선된 효과를 갖지 않더라도 유사할 수 있다.
오피오이드는 또한 오피오이드 작용제로 알려지거나 불리며, 아편(opium) (Gr opion, poppy juice) 또는 모르핀 유사 특성을 억제하는 약물군이고, 일반적으로 보통 정도 내지 강한 정도의 진통제로 수술중과 수술후의 통증을 다루기 위해 임상학적으로 사용된다. 오피오이드의 기타 약리적 효과에는 졸음(drowsiness), 호흡 저하(respiratory depression), 심경 변화(changes in mood) 및 혼수 상태가 없는 정신적 혼탁(mental clouding)을 포함한다.
오피오이드는 정상적 대사 속도와 정상 내부 체온이 떨어지는 특징을 갖는 휴면의 일형태인 동면 과정에서 '트리거(trigger)'의 부분으로 관여하는 것으로 판단된다. 이러한 휴면 상태에서, 조직은 산소와 대사 연료 공급이 사라짐에 따라 야기될 수 있는 손상으로부터 보다 잘 보존되며, 또한 허혈 재관류 손상으로부터 보호된다.
오피오이드 펩타이드에는 3가지 종류가 있다: 엔케팔린(enkephalin), 엔돌핀(endorphin) 및 디놀핀(dynorphin). 오피오이드는 작용제로 작용하며, 심장, 뇌 및 기타 조직에서 입체특이적(stereospecific) 및 가포화적(saturable) 결합부위와 상호작용한다. 3가지 주요 오피오이드 수용체가 분리 및 클론되었고, 뮤, 카파 및 델타 수용체로 명명되었다. 3가지 수용체 모두는 G-단백질 결합 수용체 패밀리(상기 클래스는 아데노신 및 브래디키닌 수용체를 포함함)로 분류되었다. 오피오이드 수용체들은 추가로 서브타입으로 분류되었는데, 예를 들면, 델타 수용체는 두개의 서브타입인 델타-1 및 델타-2로 분류되었다.
오피오이드의 심혈관 효과는 체내에 중추적으로(즉, 시상하부 및 뇌줄기(brainstem)의 심혈관 및 호흡계 중심에) 그리고 말초적으로(죽, 심근세포 및 맥관구조에 직접 및 간접적 효과) 초점이 맞춰져 있다. 예를 들면, 오피오이드는 혈관확장(vasodilation)과 연관되어 있는 것으로 나타났다. 심장과 심혈관 체계에 대한 오피오이드의 몇가지 작용은, 아릴아세트아마이드(arylacetamide) 약물 등의 오피오이드의 항-부정맥 작용과 함께 관찰되어온 이온 채널 차단과 같은, 직접적인 오피오이드 수용체 매개 작용 또는 간접적, 복용량 의존성 비-오피오이드(non-opiod) 수용체 매개 작용과 연관될 수 있다. 또한, 심장은 세가지 종류의 엔케팔린, 엔도르핀, 디노르핀으로 불리는 오피오이드 펩타이드를 합성하거나 생산할 수 있다고 알려져 있다. 하지만, 단지 델타 및 카파 오피오이드 수용체만이 심실근세포에서 확인되었다.
어떠한 작용기작에 제한됨이 없이, 오피오이드는 허혈 손상을 제한하고 부정맥의 발생을 줄임으로써 심장 보호 효과를 제공하는 것으로 판단되는데, 오피오이드는 허혈 중 자연적으로 방출되는 높은 수치의 손상물질 또는 화합물을 방해하기 위해 생성된다. 이는 근세포막(sarcolemma) 및 미토콘드리아막에서의 ATP 민감성 칼륨 채널의 활성화를 통하여 매개될 수 있으며, 칼륨 채널의 오프닝과 연관될 수 있다. 나아가, 오피오이드의 심장보호 효과는 근세포막 및 미토콘드리아막에서의 ATP 민감성 칼륨 채널의 활성화를 통하여 매개된다고 판단된다. 따라서, 오피오이드는 간접적으로 칼륨 채널을 오프닝하는데도 관여하기 때문에, 칼륨 채널 개구제 또는 아데노신 수용제 작용제 대신에 또는 이와 조합하여 사용될 수 있다고 판단된다.
오피오이드는 직접적 그리고 간접적으로 오피오이드 수용체에 작용하는 화합물(천연 또는 합성)을 포함하는 것으로 인식될 것이다. 오피오이드는 오피오이드의 항-부정맥 작용과 함께 관찰되는 이온 채널 차단과 같은 간접적 복용량 의존성, 비-오피오이드 수용체 매개 작용 역시 포함한다.
따라서, 오피오이드는 엔케팔린, 엔도르핀 및 디노르핀으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 상기 오피오이드는 델타, 카파 및/또는 뮤 수용체를 타겟으로 하는 엔케팔린이다. 보다 바람직하게는 상기 오피오이드는 델타 오피오이드 수용체 작용제이다. 더더욱 바람직하게는 상기 오피오이드는 델타-1-오피오이드 수용체 작용제 및 델타-2-오피오이드 수용체 작용제로부터 선택될 수 있다. 특히 바람직한 델타-1-오피오이드 수용체 작용제는 [D-Pen 2, 5] 엔케팔린 (DPDPE)이다.
또다른 실시형태에 있어서, 본 발명의 조성물은 (i) 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제; (ii) 국소 마취제 및 (iii) 델타-1-오피오이드를 필수로 하여 구성된다. 특히 바람직한 델타-1-오피오이드 수용체 작용제는DPDPE이다.
본 발명자는 칼륨 채널 개구제 또는 아데노신 수용체 작용제 및 국소 마취제와 함께 조직 내 세포에 의해 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 화합물, 예를 들면, 수크로스, 아데노신 및 리그노카인을 포함하는 조성물을 투입한 경우 신체 손상의 감소를 돕는다는 것을 밝혀내었다.
따라서, 또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명의 조성물은 세포, 조직 또는 기관 내 세포에 의한 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 화합물을 적어도 하나 이상 추가로 포함할 수 있다.
조직 내 세포에 의해 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 화합물은 물 이동(shift), 즉 세포외 및 세포내 환경 간의 물의 이동을 조절하는 경향이 있다. 따라서, 이러한 화합물들은 삼투압 조절과 관련이 있다. 그 결과, 조직 내 세포에 의해 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 화합물은 허혈 손상 중 발생할 수 있는 부종과 같은 부종 관련 세포 팽창을 감소시킨다.
조직 내 세포에 의한 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 화합물은 통상적으로 불투수제(impermeant) 또는 수용체 길항제(antagonist)나 작용제(agonist)이다. 본 발명에 따른 불투수제는 수크로스, 펜타스타치 (pentastarch), 하이드록시에틸 스타치, 라피노스, 만니톨, 글루코네이트, 락토비오네이트, 및 교질(colloid)로 이루어지는 하나 이상의 군으로부터 선택될 수 있다. 교질은 알부민, 헤타전분(hetastarch), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 덱스트란 40 및 덱스트란 60을 포함한다. 삼투압 목적으로 선택될 수 있는 기타 화합물은 다가알콜(polyhydric alcohol; polyol) 및 당류를 포함하는, 동물계에서 발견되는 주요 삼투질(osmolyte) 클래스, 기타 아미노산 및 아미노산 유도체, 및 메틸화된 암모늄 및 설포늄 화합물을 포함한다.
세포 팽창은 염증성 반응으로부터도 야기될 수 있는데, 상기 염증성 반응은 기관 회복(organ retrieval), 보존 및 수술 이식 동안에 중요하다. 중요한 염증성 신경펩타이드인 물질 P(Substance P)는 세포 부종을 야기하는 것으로 알려져 있으며, 따라서, 물질의 P의 길항제는 세포 팽창을 감소시킬 수 있다. 실제, 물질 P의 길항제인 (-특이적 뉴로키닌-1) 수용체(NK-1)은 염증성 간 손상, 즉 부종 형성, 호중성 백혈구 침투, 간세포 사멸(apoptosis), 및 괴사(necrosis)를 감소시키는 것으로 나타났다. 2가지 상기 NK-1 길항제에는 CP-96,345 또는 [(2S,3S)-cis-2-(diphenylmethyl)-N-((2-methoxyphenyl)-methyl)-1-azabicyclo(2.2.2.)-octan-3-amine (CP-96,345)] 및 L-733,060 또는 [(2S,3S)3-([3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]methoxy)-2-phenylpiperidine]이 포함된다.
R116301 또는 [(2R-trans)-4-[1-[3,5-bis(trifluoromethyl)benzoyl]-2-(phenylmethyl)-4-piperidinyl]-N-(2,6-dimethylphenyl)-1-acetamide (S)-Hydroxybutanedioate]은 인간 NK(1) 수용체와 서브나노몰의(subnanomolar) 친화성(K(i): 0.45 nM) 및 NK(2) 및 NK(3) 수용체에 대하여 200-배의 선택성을 갖는, 또다른 특이적, 활성 뉴로키닌-1(NK(1)이다. 세포 팽창을 감소시킬 수 있는 뉴로키닌 수용체 2(NK-2)의 길항제에는 SR48968 역시 포함되며, NK-3에는 SR142801 및 SB-222200이 포함된다. 또한, 사이클로스포린 A를 이용한 미토콘드리아 투과 전이(permeability transition)의 차단과 내부 미토콘드리아 막 전위의 막전위 감소는 분리된 뇌 슬라이스에서 허혈-유도 세포 팽창(ischemia-induced cell swelling)을 감소시키는 것으로 나타났다. 또한, 글루탐산-수용체 길항제(AP5/CNQX)와 반응성 산화종 소거제(ascorbate, Trolox(R), 디메틸티오유레아, tempol(R)) 역시 세포 팽창 감소를 나타내었다. 따라서, 조직 내 세포에 의해 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 화합물은 이러한 화합물 중 어느 하나로부터 선택될 수 있을 것이다.
하기의 에너지 기질(energy substrate) 역시 불투수제로 작용할 수 있다. 적절한 에너지 기질은 글루코스 및 기타 당류, 피루베이트, 락테이트, 글루타메이트, 글루타민, 아스파테이트, 아르기닌, 엑토인(ectoine), 타우린, N-아세틸-베타-라이신, 알라닌, 프롤린, 베타-하이드록시 부티레이트 및 기타 아미노산과 아미노산 유도체, 트레할로스, 플로리도사이드(floridoside), 글리세롤 및 기타 다가알콜(폴리올), 솔비톨, 미오-이노시톨(myo-innositol), 피니톨(pinitol), 인슐린, 알파-케토 글루타레이트, 말레이트, 숙시네이트, 트리글리세라이드 및 유도체, 지방산 및 카르니틴(carnitine) 및 유도체로 이루어지는 하나 이상의 군으로부터 선택될 수 있다. 일구체예에서 있어서, 조직내 세포에 의해서 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 적어도 하나 이상의 화합물은 에너지 기질이다. 상기 에너지 기질은 회복 기전을 돕는다. 상기 에너지 기질은 글루코스 및 기타 당류, 피루베이트, 락테이트, 글루타메이트, 글루타민, 아스파테이트, 아르기닌, 엑토인, 타우린, N-아세틸-베타-라이신, 알라닌, 프롤린, 베타-하이드록시 부티레이트 및 기타 아미노산과 아미노산 유도체, 트레할로스, 플로리도사이드(floridoside), 글리세롤 및 기타 다가알콜(폴리올), 솔비톨, 미오-이노시톨, 피니톨, 인슐린, 알파-케토 글루타레이트, 말레이트, 숙시네이트, 트리글리세라이드 및 유도체, 지방산 및 카르니틴(carnitine) 및 유도체로 이루어지는 하나 이상의 군으로부터 선택될 수 있다. 에너지 기질이 세포, 조직 또는 기관에서의 에너지 변환 및 ATP 생산에 대한 당량(equivalents)을 감소시키는 근원(source)이라는 점을 고려할 때, 에너지 감소 당량의 직접적 공급이 에너지 생산을 위한 기질로서 사용될 수 있다고 인식될 것이다. 예를 들면, 환원 및 산화된 형태의 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드(예를 들면, NAD 또는 NADP 및 NADH 또는 NADPH) 또는 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드(FADH 또는 FAD) 중 어느 하나 이상 또는 다른 비율이 스트레스시 ATP 생산을 유지시키는 결합 에너지를 제공하는데 직접적으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 외상 치료 또는 손상 감소를 위한 본 발명의 조성물에 베타-하이드록시 뷰티레이트가 추가된다.
신체 전체, 기관, 조직 또는 세포에 에너지 기질을 공급하는 것 뿐만 아니라, 이러한 기질 대사의 개선은 황화수소(H2S)또는 H2S공여체(예를 들면NaHS)의 존재하에 일어날 수 있다. 황화수소(H2S)또는 H2S공여체(예를 들면NaHS)의 존재는 정지 중에 에너지 수요를 낮춤으로써 이러한 에너지 기질의 대사를 도울 수 있고, 허혈, 재관류 및 외상과 같은 대사 불균형 기간 중에 신체 전체, 기관, 조직 또는 세포를 보호하고 보존하는 것을 도울 수 있다. 1 uM(10-6 M) 농도 이상의 황화수소 농도는, 호흡기 콤플렉스 IV(Respiratory Complex IV)에서 호흡을 억제하는 대사 독소로 작용할 수 있는데, 상기 호흡기 콤플렉스 IV는 미토콘드라아의 호흡 사슬의 일부로서 에너지 기질로부터 고에너지 환원 당량(reducing equivalents)을 대사하는 것을 에너지(ATP) 생성 및 산소 소모와 결합시킨다. 하지만, 10-6M이하(예를 들면, 10-10 내지 10-9M)의 낮은 농도에서는 황화 수소가 신체 전체, 기관, 조직 또는 세포의 에너지 요구를 감소시켜 정지, 보호 및 보존을 야기할 수 있는 것으로 관찰되었다. 다시 말하면, 매우 낮은 수준의 황화물(sulfide)은 미토콘드리아를 하향-조절하고, O2소모를 줄이며, 실질적으로 "호흡 조절(Respiratory Control)"을 증가시키는데, 이에 의해 미토콘드리아는 내부 미토콘드리아막의 전기화학적 구배를 붕괴시키지 않으면서 O2를 덜 소모하게 된다. 따라서, 적은 양의 황화물은 직접적이든 간접적이든 양성자 누출 채널(proton leak channel)을 닫히게하고 미토콘드리아 호흡을 ATP 생산과 보다 밀접하게 결합시킬 수 있으며, 이러한 효과는 에너지 기질로부터 고에너지 환원 당량의 대사를 개선시킬 수 있다. 또한, 황 농도가 낮도록 하는 유황순환(sulphur cycle)이 인간을 포함한 포유동물의 세포질 및 미토콘드리아 사이에 존재할 가능성도 있다. 퇴화 유황 순환(vestige sulphur cycle)의 존재는 미토콘드리아의 진화적 유래와 황화물-생성 숙주세포 및 황화물-산화 세균 공생생물(symbiont) 간의 공생관계(symbiosis)로부터 진핵 세포에서의 존재에 관한 현재의 아이디어와 일치할 것이다. 따라서, 황화 수소(H2S)또는 H2S공여체 (예를 들면, NaHS)는 그 자체로 에너지 기질일 수 있고, 기타 에너지 기질의 대사를 개선시킬 수 있다. 따라서, 일형태에 있어서, 본 발명은 황화수소 또는 황화수소 공여체를 추가로 포함하는 상기 언급한 조성물을 제공한다.
일구체예에 있어서, 조직 내 세포에 의해 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는 적어도 하나 이상의 화합물은 수크로스이다. 수크로스는 불투성제로서 물의 이동을 감소시킨다. 수크로스, 락토비오네이트 및 라피노스 등의 불투성제는 거대하여 세포 내로 들어갈 수 없으며, 따라서, 조직 내 세포외 공간에 머물고, 이로 인해 생긴 삼투압이 세포 팽창을 막게 하는데, 그렇지 않은 경우, 상기 세포 팽창은 조직을 손상시키며, 특히 이는 조직의 저장 중 일어나게 된다.
또다른 구체예에서, 조직 내 세포에 의해 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키는, 적어도 하나 이상의 화합물은 교질(콜로이드; colloid)이다. 적합한 교질에는 덱스트란-70, 40, 50 및 60, 하이드록시에틸 스타치 및 변성 수액 젤라틴이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 교질은 고체성분이 액체에 현탁된 연속 액상(continuous liquid phase)을 갖는 조성물이다. 교질은 심각한 손상 후 체내 세포내, 세포외 및 혈액 분획 간의 물과 이온 분포에 대한 균형을 회복시키는 것을 돕기 위해 임상적으로 사용될 수 있다. 교질은 기관 보존용 용액으로도 사용될 수 있다. 결정질(crystalloid)의 투여로도 신체 내 물과 이온의 균형을 회복시킬 순 있지만, 이들은 고체성분이 액체 내에 현탁되어 있지 않기 때문에 일반적으로 많은 투여량을 요하게 된다. 따라서, 부피 팽창제(volume expander)는 교질이나 결정질에 기초한 것일 수 있다.
바람직하게는, 조직 내 세포에 의한 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키기 위한 화합물의 농도는 약 5 내지 500m이다. 통상적으로 이는 조직 내 세포에 의한 물의 흡수를 감소키기 위한 유효량이다. 보다 바람직하게는, 조직 내 세포에 의한 물의 흡수를 감소시키기 위한 화합물의 농도는 약 20 내지 100mM이다. 훨씬 바람직하게는, 조직 내 세포에 의한 물의 흡수를 감소시키기 위한 화합물의 농도는 약 70mM이다.
또다른 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물은 조직 내 세포에 의한 물의 흡수를 최소화하거나 감소시키기 위한 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 불투성제(라피노스, 수크로스 및 펜타스타치)의 조합이 본 조성물이나 교질의 조합에 포함될 수 있고, 연료 기질이 본 조성물에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 저삼투성(hypoosmotic), 등삼투성(isoosmotic) 또는 고삼투성(hyperosmotic)일 수 있다.
본 발명자들은 칼륨 채널 개구제 또는 아데노신 수용제 작용제 및 국소 마취제와 함께, 조직 내 세포의 원형질막을 통한 나트륨과 수소 이온의 이동을 억제하기 위한 화합물을 혼입하는 경우 손상을 감소시키는데 도움이 된다는 것 역시 밝혀내었다.
따라서, 또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 조직 내 세포의 원형질막을 통한 나트륨 및 수소 이온의 이동을 억제하기 위한 화합물을 추가로 포함한다.
조직 내 세포막을 통한 나트륨 및 수소의 이동을 억제하기 위한 화합물은 나트륨 수소 교환 억제제(sodium hydrogen exchange inhibitor)로도 불린다. 상기 나트륨 수소 교환 억제제는 나트륨과 칼슘이 세포로 들어가는 것을 감소시킨다.
바람직하게는, 조직 내 세포막을 통한 나트륨 및 수소 이동을 억제하기 위한 상기 화합물은 아밀로라이드(Amiloride), EIPA(5-(N-entyl-N-isopropyl)-amiloride), 카리포라이드(cariporide; HOE-642), 에니포라이드(eniporide), 트리암테렌(Triamterene; 2,4,7-triamino-6-phenylteride), EMD 84021, EMD 94309, EMD 96785, EMD 85131, HOE 694로 이루어지는 하나 이상의 군으로부터 선택될 수 있다. B11 B-513 및 T-162559은 Na+/H+ 교환기(exchanger)의 이소형태(isoform) 1의 그외 억제제이다.
바람직하게는, 상기 나트륨 수소 교환 억제제는 아밀로라이드(N-amidino-3,5-diamino-6-chloropyrzine-2-carboximide hydrochloride dihydrate)이다. 아밀로라이드는 나트륨 양성자 교환기(Na+/H+ 교환기는 NHE-1으로 축약됨)를 억제하고 세포로 들어가는 칼슘을 감소시킨다. 허혈 중에는, 과다한 세포 양성자(또는 수소 이온)가 Na+/H+ 교환기를 통해 나트륨과 교환되는 것으로 판단된다.
바람직하게는, 조직내 세포막을 통한 나트륨 및 수소의 이동을 억제하기 위한 화합물의 농도는 약 1.0 nM에서 1.0mM이다. 더욱 바람직하게는, 조직내 세포막을 통한 나트륨과 수소의 이동을 억제하기 위한 화합물의 농도는 약 20 uM이다.
본 발명자는 칼륨 채널 개구제 또는 아데노신 수용체 작용제 및 국소 마취제와 함께, 항산화제를 혼입한 경우, 세포 손상을 감소시킬 수 있음을 밝혀내었다. 따라서, 또다른 실시형태에 있어서, 본 발명의 조성물은 항산화제를 추가로 포함할 수 있다.
항산화제(antioxidant)는 일반적으로 조직내 산화의 손상 효과를 방해할 수 있는 효소나 기타 유기 물질이다. 본 발명에 따른 조성물의 항산화 성분은 알로퓨리놀(allopurinol), 카르노신(carnosine), 히스티딘(histidine), 코엔자임 Q 10(Coenzyme Q 10), n-아세틸-시스테인(n-acetyl-cysteine), 수퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismutase)(SOD), 글루타치온 리덕타제(glutathione reductase)(GR), 글루타치온 퍼옥시다제(glutathione peroxidise)(GP) 조절제, 카탈라제 및 기타 금속효소NADPH 및 NAND(P)H 산화효소 억제제, 글루타치온, U-74006F, 비타민 E, 트롤록스(Trolox; 비타민 E의 수용성 형태), 기타 토코페롤(감마 및 알파, 베타, 델타), 토코트리에놀(tocotrienol), 아스코빅산, 비타민C, 베타-카로틴(비타민 A의 식물형태), 셀레늄, 감마 리놀레산(GLA), 알파-리포산(alpha-lipoic acid), 요산(uric acid; urate), 커큐민(curcumin), 빌리루빈(bilirubin), 프로안토시아니딘(proanthocyanidin), 에피갈로카테킨 갈레이트(epigallocatechin gallate), 루테인(Lutein), 리코펜(lycopene), 바이오플라보노이드(bioflavonoid), 폴리페놀, 트롤록스(R), 디메틸티오유레아(dimethylthiourea), 템폴(tempol(R)), 카로티노이드, 코엔자임 Q, 멜라토닌(melatonin), 플라보노이드, 폴리페놀, 아미노인돌, 프로부콜(probucol) 및 니테카폰(nitecapone), 21-아미노스테로이드 또는 라자로이드(21-aminosteroid or lazaroid), SH-함유 화합물(티아졸리딘(thiazolidine), 엡셀렌(Ebselen), 디티오레티온(dithiolethiones)), 및 N-아세틸시스테인으로 이루어지는 하나 이상의 군으로부터 선택될 수 있다. ACE 억제제(ACE inhibitor)는 반응성 산소종을 소거함으로써 재산소화된 심근(myocardium)에 유용한 효과를 제공한다. 사용가능한 기타 항산화제에는 베타-머캅토프로피오닐글리신(beta-mercaptopropionylglycine), 0-페난트롤린(0-phenanthroline), 디티오카바메이트(dithiocarbamate), 셀레길리즈(selegilize) 및 데스페리옥사민(desferrioxamine; Desferal), 철 킬레이터(iron chelator)도 포함된다.
바람직하게는, 상기 항산화제는 알로퓨리놀(allopurinol; 1H-Pyrazolo[3,4-a]pyrimidine-4-ol)이다. 알로퓨리놀은 잔틴 산화효소((xanthine oxidase)를 생성하는 반응성 산소종의 경쟁적 억제제이다. 알로퓨리놀의 항산화 특성은 산화적 스트레스, 미토콘드리아 손상, 아폽토시스(apoptosis) 및 세포 사멸을 감소시킴으로써, 심근 및 내피 기능을 보존하는 것을 도울 수 있다. 바람직하게는, 상기 항산화제의 농도는 약 1nM 내지 100uM이다.
본 발명자들은 칼륨 채널 개구제 또는 아데노신 수용제 작용제 및 국소 마취제와 함께, 특정량의 칼륨 및 마그네슘 이온을 혼입한 경우 손상을 줄일 수 있음을 밝혀내었다. 특정량의 칼슘 및 마그네슘 이온의 효과는 세포내 환경 내의 이온의 양을 조절하는 것이다. 칼슘 이온은 고갈되거나 방출되는 경향이 있으나, 되거나, 그렇지 않은 경우 세포내 환경으로부터 제거되는 경향이 있고, 마그네슘 이온은 증가되는 경향이 있으나, 그렇지 않은 경우 살아 기능하는 세포내에서 전형적으로 발견되는 수준까지 회복되는 경향이 있다.
따라서, 또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 조직 내 세포에서의 마그네슘 함량을 증가시키기 위한 양의 마그네슘원(source)를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 상기 마그네슘은 0.5mM 내지 20mm의 농도, 보다 바람직하게는 약 2.5mM의 농도로 존재한다. 이러한 농도는 조직, 기관 또는 세포와 접촉하는 조성물 내의 마그네슘의 유효농도를 의미한다고 인식될 것이다.
또한, 칼슘이 없는 경우 세포, 조직 또는 기관에 해로운 것으로 밝혀졌기 때문에, 본 발명의 조성물이 투여된 전형적인 버퍼 또는 담체(하기에 보다 상세히 검토될것임)는 일반적으로 약 1 mM의 농도의 칼슘을 포함한다. 일형태에 있어서, 본 발명은 체조직 세포 내 칼슘의 함량을 줄이기 위해 낮은 칼슘 함량(예를 들면, 0.5 mM 이하)을 갖는 담체를 이용하는 것 역시 포함하는데, 그렇지 않은 경우 손상/외상/기절 중에 늘어날 수 있다. 본 발명에 기재되어 있는 바와 같이, 마그네슘 증가 및 칼슘 저하는 허혈과 기관의 재산소화 중 보호와 연관이 있다. 상기 작용은 감소된 칼슘 부하 때문인 것으로 판단된다. 바람직하게는, 상기 칼슘은 0.1 mM 내지 0.8 mM의 농도, 보다 바람직하게는 약 0.3 mM의 농도로 존재할 수 있다.
일구체예에서, 본 조성물은 증가된 2가의 마그네슘 이온을 포함한다. 황산마그네슘(Magnesium sulphate) 및 염화마그네슘(magnesium chloride)이 적합한 소스이다.
치료를 요하는 인간 개체의 경우, 상응하는 농도의 아데노신(Ado), 리그노카인(Lido) 및 황산마그네슘을 갖는 하기의 대안적 조성물이 제한 없이 제공된다.
Ado Lido MgSO4 7 H2O
I 2.25 mM 1.844 mM 243.4 mM
II 3.74 mM 3.688 mM 243.4 mM
III 3.74 mM 7.376 mM 243.4 mM
IV 5.61 mM 3.688 mM 243.4 mM
V 5.61 mM 7.376 mM 243.4 mM
VI 22.5 mM 18.44 mM 243.4 mM
VII 37.4 mM 36.88 mM 243.4 mM
VIII 37.4 mM 73.76 mM 243.4 mM
IX 56.1 mM 36.88 mM 243.4 mM
X 56.1 mM 73.76 mM 243.4 mM
이러한 조성물에서의 각 활성 성분의 농도는 투여 전 조성물 내의 농도를 의미한다. 상기 농도는 본 조성물과 함께 투여될 수 있는 체액(body fluid)이나 기타 수액(fluid)에 의해 희석될 수 있는 것으로 인식될 것이다. 통상적으로, 본 조성물은 조직에서의 상기 성분들의 농도가 상기 표에서의 농도보다 약 100-배 적도록 투여될 것이다. 예를 들면, 이러한 조성물의 용기(바이알 등)가 1 내지 100 부분(parts)의 투여용 혈액, 혈장, 결정질 또는 혈액 대체제로 희석될 수 있다.
일구체예에 있어서, 본 발명에 따른 조성물은 아데닌 및 리그노카인을 포함한다. 통상적으로, 상기 조성물 내 아데노신 및 리도카인의 농도는 약 1mM 내지 100mM이다. 일단 투여된 이러한 성분들의 최종 농도는 약 0.1mM 내지 10mM일 수 있다.
또 다른 구체예에 있어서, 상기 조성물은 조성물 내 성분들의 대사(metabolism) 또는 붕괴(breakdown)를 막기 위하여, 디피리다몰(dipyridamole) 등의 세포 수송 효소 억제제(cellular transport enzyme ingibitor)를 포함한다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 국소 마취제 및 하나 이상의 하기 성분을 포함하는 조성물을 제공한다:
칼륨 채널 개구제;
아데노신 작용제;
오피오이드;
물의 흡수를 감소키기 위한 적어도 하나 이상의 화합물;
나트륨 수소 교환 억제제;
항산화제 ; 및
체조직 세포 내 마그네슘 함량을 증가시키기 위한 양의 마그네슘원(sourece).
바람직하게는, 이러한 조성물은 상기 성분 중 둘, 셋 또는 네개를 갖는다. 이러한 성분을 위한 바람직한 화합물은 위에 열거되어 있다.
또다른 구체예에 있어서, 본 발명은 칼륨 채널 개구제 및/또는 아데노신 작용제 및 하나 이상의 하기 성분을 포함하는 조성물을 제공한다:
국소 마취제;
오피오이드;
물의 흡수를 감소시키기 위한 적어도 하나 이상의 화합물;
나트륨 수소 교환 억제제;
항산화제; 및
체조직 세포 내 마그네슘 함량을 증가시키기 위한 양의 마그네슘원(source).
바람직하게는, 이러한 조성물은 상기 성분 중 둘, 셋 또는 네개를 갖는다. 이러한 성분을 위한 바람직한 화합물은 위에 열거되어 있다.
염증(inflammation) 및 혈전증(thrombosis)의 과정은 일반적인 기전을 통해 연결되어 있다. 따라서, 염증의 과정을 이해하는 것이 급성 및 만성 허혈 증후군의 치료를 포함한 혈전증 질환을 보다 잘 다루는데 도움이 될 것이다. 임상학적 및 수술적 환경에서, 허혈로 손상된 기관 또는 조직에 신속히 대응하고 초기에 개입하는 것이 항-염증 및 항-응고 치료법 모두에 영향을 미칠 수 있다. 염증 반응을 약화시키는 프로테아제 억제제(protease inhibitor) 외에도, 항염증 치료법에는 아스피린, 정상 헤파린, 저분자량의 헤파린(LMWH), 비-스테로이드성 항염증제, 항혈소판 약물 및 당단백질(GP) IIb/IIIa 수용체 억제제, 스타틴(statin), 안지오텐신 전환 효소(ACE) 억제제, 안지오텐신 차단제 및 물질 P의 길항제가 포함된다. 프로테아제 억제제의 예로는 인디나비르(indinavir), 넬피나비르(nelfinavir), 리토나비르(ritonavir), 로피나비르(lopinavir), 암프레나비르(amprenavir) 또는 광역 스펙트럼의 프로테아제 저해제 아프로티닌(aprotinin)이, 저분자량 헤파린에는 에녹사파린(enoxaparin)이, 비스테로이드성 항염증제로는 인도메타신(indomethacin), 이부프로펜(ibuprofen), 로페콕시브(rofecoxib), 나프록센(naproxen) 또는 플루옥세틴(fluoxetine)이, 항혈소판 약물에는 클로피도그렐(Clopidogrel) 또는 아스피린이, 당단백질(GP) IIb/IIIa 수용체 저해제에는 압시시맙(abciximab)이, 스타틴(statin)에는 프라바스타틴(pravastatin)이, 안지오텐진 전환 효소(ACE) 억제제에는 캅토프릴(captopril)이, 안지오텐신 차단제에는 발사르틴(valsartin)이 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 구체예에 있어서, 염증과 응고를 다루는 것을 개선하기 위하여, 선택된 상기 제제가 본 발명의 조성물에 추가된다. 다른 대안으로써, 본 발명의 조성물은 이러한 제제 중 하나 이상과 함께 투여될 수 있다.
특히, 프로테아제 억제제는 심폐 바이패스(cardiopulmonary bypass)를 갖는 심장 수술을 경험하는 환자 및 AIDS나 만성 힘줄(tendon) 손상 치료 중과 같이 염증 반응이 높아진 기타 환자들에게서의 전신성 염증 반응(systemic inflammatory response)을 약화시킨다. 아프로티닌(aprotinin)과 같은 광역 스펙트럼 프로테아제 억제제는 실혈을 감소시키고, 관상동맥 바이패스(coronary bypass)와 같은 수술 중 수혈에 대한 필요성을 줄여준다.
디피리다몰(dipyridamole) 등의 뉴클레오시드 수송 억제제(nucleoside transport inhibitor)와 같이 혈액 내 아데노신의 붕괴를 실질적으로 예방하는 화합물이 본 발명의 조성물에 첨가제로 사용될 수 있다. 혈액 내 아데노신의 반감기는 약 10초므로, 이의 붕괴를 실질적으로 예방하는 약물의 존재하는 경우 본 발명의 조성물의 효과가 극대화될 것이다.
선택적으로, 본 발명에 따른 조성물은 디피리다몰을 포함할 수도 있다. 상기 디피리다몰은 약 0.01 uM 내지 약 10mM의 농도로, 바람직하게는 0.05 내지 100 uM의 농도로 포함될 수 있다. 디피리다몰은 심장보호와 관련된 유용한 장점을 갖는다. 디피리다몰은 아데노신 수송과 붕괴를 억제함으로써, 아데노신의 작용을 보충할 수 있으며, 이로써 스트레스 동안 세포, 조직 및 기관에 대한 보호작용을 증가시킨다. 디피리다몰은, 약 0.4 ug/ml, 또는 0.8 ug/ml의 혈장 수치를 생산하기 위하여, 예를 들면 400mg 의 하루 정제량으로 분리하여 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 약 10℃에서 매우 유용하지만, 약 37℃까지의 보다 넓은 온도범위에서도 손상을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 다음으로부터 선택되는 온도범위에서 사용될 수 있다: 0℃ 내지 5℃, 5℃ 내지 20℃, 20℃ 내지 32℃ 및 32℃ 내지 38℃.
상기 조성물은 정맥주사(intravenous)로 투여되거나 정맥주사와 복강주사(intraperitoneal)로 동시에 투여되거나 대량출혈(massive exsanguinations)로 인하여 맥박이 없는 환자의 경우 대퇴동맥(femoral artery) 또는 대동맥(aorta)과 같은 주요 동맥에 직접 접근하는 특이적 상태로 투여될 수 있다. 일구체예에 있어서, 본 발명의 조성물은 정맥주사 및 동맥주사로 동시에 투여될 수 있으며, 회음부(perineum)가 접축하는 부위 근처의 기관들에 작용할 뿐만 아니라, 실질적으로 혈류내에 조성물의 저장소(reservoir)로서의 역할을 수행한다. 이는 쇼크를 겪고 있는 환자와 같이 특히 외상 환자에게 적합하다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, 본 발명의 특정 구체예에 있어서, 본 발명의 조성물은 재관류 후 조직의 기능 또는 생존력을 탁월하게 회복시키기에 좋은 상태로 심장 발작, 뇌졸중 등과 같은 외상 후 신체조직을 보호하고 보존한다.
신체조직의 보존 및 회복 중, 조직 생존력에 영향을 미치는 것은 중대한데, 영향받은 조직은 이러한 과정 중 생존하거나 살아있는 상태로 유지되고, 특히 조직이 쇼크 상태에 있은 후 그 기능으로 되돌아갈수 있다.
바람직하게는, 신체 손상을 감소시키는 것은 영향받은 조직을 생존 상태로 유지시키는 것과 관련이 있는데, 상기 조직은 외상 후 그 기능을 회복할 수 있다. 조직을 생존 상태로 유지하거나 안정시키는 것은, 허혈 및 재관류 중의 손상의 원인이 되는 세포의 나트륨 또는 칼슘 부하를 감소시키기 위하여, 조직 세포의 막전위를 정지 수준(resting level)이나 그 근처에 유지시키는 것을 포함한다. 보존은 조직을 보존하거나 손상, 파괴 또는 부패를 억제하는 작용이나 과정으로 알려져 있다. 본 발명에 따른 조성물은 외상에 의해 야기될 수 있는 잠재적인 신체 조직의 손상, 파괴 또는 부패를 최소화하는 작용을 한다.
손상(injury)은 광범위하게 가역적 및 비가역적 세포 손상으로 특징지을 수 있다. 예를 들면, 가역적 세포 손상은 일반적으로 부정맥 및/또는 기절(stunning)로 인한 심장 기능 장애(dysfunction)를 야기할 수 있다. 기절(stunning)은 일반적으로 허혈 기간후 혈액 흐름의 회복 중 좌측 펌프 기능의 손실로 특징지어진다. 만약 심각한 경우, 심장 세포 자체는 초기에는 사멸하지 않지만, 일반적으로 부정맥으로 인한 심장의 정지를 야기할 수 있다. 비가역적 손상은 정의대로 손상 범위에 따라 치명적일 수 있는 실질적 세포 사멸로부터 야기된다. 세포 사멸의 양은 경색 크기(infarct size)로서 측정될 수 있다. 심장 마비성 정지(cardioplegic arrest)로부터 회복 중, 만약 조건이 충분한 경우, 심장은 재관류에 의해 최소 경색 크기를 갖는 정상 기능의 조직으로 회복될 수 있다. 심장 기능 회복을 평가하는 가장 일반적인 방법은 심장이 재생할 수 있는 압력을 측정하는 것이다:
심장 펌프 흐름; 및
심장의 전기활성.
그 후 본 데이터는 정지전(pre-arrest) 조건으로부터 측정된 데이터와 비교된다.
본 발명의 조성물은 심장 이식, 및 신생아/유아 심장을 포함한 심장 수술(개심술 또는 로봇 심장술) 중 심장 조직에 대한 손상을 감소시키는데 특히 유용하다. 다른 적용분야에는 심장 발작, 혈관 형성(angioplasty) 또는 혈관촬영(angiography)을 포함하는 심혈관 개입 전, 중 또는 후 심장 손상을 감소시키는 것이 포함된다. 예를 들면, 본 조성물은 심장 발작을 겪고 있거나 발전단계에 있는 개체에 투여될 수 있고 스트렙토키나아제(streptokinase)와 같은 혈전용해 약물의 투여시에 사용될 수 있다. 응고물(clot)이 용해될 때, 본 조성물이 존재하면 재관류 손상과 같은 추가적 손상으로부터 심장을 보호할 수 있다. 본 조성물은 심장보호제로서 다른 기간동안 정상 흐름, 영양소 및/또는 산소가 결핍된 심장 중 상기 부분에 특히 효과적일 수 있다. 예를 들면, 상기 약학적 조성물은 심혈관 개입에 의해 미리-존재하거나 유도될 수 있는 심장 허혈을 치료하는데도 사용될 수 있다. 다른 적용분야에는 트레드밀(treadmill) 위에서 운동하게 하면서 개체의 건강을 평가하는 것과 같이 진단 과정을 돕는 것, 또는 만약 개체가 트레드밀 위에서 운동할 수 없는 경우, 일부나 전체가 막힌 혈관 또는 손상된 심장 세포를 갖는 심장과 같이 신체 부위를 시각화하는 것을 돕는 것이 포함된다. 또한, 본 발명은 신체 내 또는 신체로부터 분리된 개체의 신체 또는 기관 및 조직의 X-선(routine 및 컴퓨터화된 단층촬영)이나 자기공명이미징(MRI)와 같은 상이한 시각화 과정 중에 사용될 수 있다. 잠재적 손상 부위를 보다 시각화하는 것을 제공하는 것 외에도, 본 발명은 일시적으로 개체의 심박수를 낮추어, 운동(즉, 심장 이완 증가로부터)을 감소시키고, 혈관, 조직 또는 신체 기관, 특히 심장 내 잠재적 손상을 평가하는 동안 보다 스캔 시간이 빠르게 한다. 심박수를 낮추고 스캔 시간을 빠르게 하는 것은 또한, 잠재적 손상 부위를 시각화하는데 요구되는 방사선의 양을 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 구체예에 있어서, 혈관, 조직 또는 심장 등의 신체 기관에 영향을 미치는 의료 개입 전, 중 또는 후, 상기 기재된 바와 같은 조성물을 투여하는 것을 포함하는, 심장 등의 혈관, 조직 또는 신체 기관을 보존하는 방법을 제공한다. 본 발명의 구체예에 사용된 조성물은 정지 또는 비정지 농도의 활성 성분을 가질 수 있다. 일형태에 있어서, 본 방법은 비-정지 농도의 조성물을 투여하는 것을 포함하고, 또 다른 형태에 있어서, 본 방법은 정지 농도의 조성물(바람직하게는 볼루스로서) 이후 비-정지 농도의 조성물을 갖는다.
또 다른 구체예에 있어서, 본 발명은 실혈로 인한 저산소 및 허혈 손상을 감소시키는 것을 도움으로써 신체의 산소 수송 능력 및 생존을 개선시키기 위하여, 혈액이나 혈액 제품 또는 인공 혈액 또는 산소 결합 분자나 용액으로 투여되거나 이를 포함할 수 있다. 산소 함유 분자, 화합물 또는 용액은 천연이나 인공제품으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 인공 혈액 기초 제품(artificial blood-based product)은 퍼플루오로카본-기초 또는 기타 헤모글로빈-기초 기질이다. 인간 혈액의 산소 수송력을 모방하기 위하여, 헤모퓨어(Hemopure™), 젤렌폴(Gelenpol™), 옥시젠트(Oxygent™) 및 폴리헴(PolyHeme™) 등과 같은 일 부 성분이 추가될 수 있다. 헤모퓨어는 화학적으로 안정화된 소 헤모글로빈(bovine haemoglobin)에 기초하고 있다. 젤렌폴은 합성 수용성 폴리머 및 개질된 헴 단백질을 포함하는 중합된 헤모글로빈이다. 옥시젠트는 수술 중 적혈구를 일시적으로 대체하기 위하여, 정맥주사 산소 담체로서 사용되는 퍼플루브론(perflubron) 에멀젼이다. 폴리헴은 생명을 위협하는 실혈을 치료하기 위한 인간 헤모글로빈 기초 용액이다.
산소 가스 혼합물, 혈액, 혈액제품이나 인공 혈액 또는 산소 결합 용액을 포함하는(하지만, 이에 제한되지 않음) 다양한 방식으로부터, 신체의 산소화(oxygenation)가 미토콘드리아의 산화를 유지시키고, 이는 기관 근세포 및 내피의 보존을 돕는 것으로 판단된다. 어떤 특정 기작이나 이론에 제한됨이 없이, 본 발명자는 95%O2/5% CO2 로 약하게 버블링(bubbling)하는 것이 근세포 및 심장 맥관구조를 보존하는데 도움을 주는 미토콘드리아 산화를 유지시키는데 도움이 된다는 것을 밝혀내었다.
신체 전체 또는 체외 기관과 관련하여 본 발명의 이러한 실시형태의 바람직한 일구체예에 있어서, 본 조성물은 사용 전 및/또는 중에 산소원(source)으로 산소공급을 받을 수 있다. 상기 산소원은 산소가 주성분인 산소 가스 혼합물일 수 있다. 산소는 예를 들면 이산화탄소와 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 산소 가스 혼합물은 95% O2 and 5% CO2이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 하기를 포함하는 손상 감소 방법을 제공한다. :
본 발명에 따른 조성물을 적절한 용기에 제공하는 단계;
혈액, 혈액제품, 인공 혈액 및 산소원으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 영양소 분자를 제공하는 단계;
선택적으로 상기 조성물에 산소를 공급하거나(예를 들면, 분리된 기관의 경우), 영양소 분자를 상기 조성물과 조합하거나 또는 이들 모두를 포함하는 단계; 및
조직을 손상을 감소시키기에 충분한 조건하에 상기 조합된 조성물과 접촉시키는 단계.
바람직하게는, 상기 산소원은 산소 가스 혼합물이다. 바람직하게는 산소가 주성분이다. 산소는 예를 들면, 이산화탄소와 혼합될 수 있다. 보다 바람직하게는, 산소 가스 혼합물은 95% O2 및 5% CO2이다. 바람직하게는, 상기 조성물은 조직과 접촉 전 및/또는 중에 산소를 공급받는다.
본 발명의 이러한 실시형태에 따른 조성물은 액체 형태일 수 있다. 액체 형태의 약학적 조성물은, 예를 들면 용액, 시럽 또는 현탁액의 형태를 취할 수 있으며, 또는 물이나 기타 적합한 매개물(vehicle)과 함께 구성된 건조물로 존재할 수 있다. 이러한 액체 형태의 조성물은 현탁제, 유화제, 비액상 매개물, 보존제 및 에너지원과 같은 약학적으로 허용가능한 첨가물과 함께 통상적인 수단에 의해 제조될 수 있다. 또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 정제 형태의 조성물을 포함하고, 또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 경구, 피부 또는 비강 경로로 투여될 수 있는 에어로졸을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 수술 후 기간이나 장기간 회복에서와 같이 허헐 후 재관류 중 종종 경험하는 염증 및 혈액 응고를 포함한 재관류 손상으로부터 심장 조직을 보호하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 선택적으로 정지시키는 형태의 볼루스(bolus) 후, 본 발명에 따른 비-정지 형태의 조성물을 포함하는 용액을 투여하는 것을 포함한다.
본 발명은 또한 동일한 용액을 투여하는 것을 포함하는, 경색 크기를 감소시키고/거나 허혈 및/또는 재관류 중 심장 조직에서의 염증과 혈액 응고 반응을 감소시키는 방법을 제공한다.
신체는 인간이나 가금류(예를 들면, 양, 소 또는 말), 실험실 테스트 동물(예를 들면, 마우스, 토끼 도는 기니아 피그) 또는 애완동물(예를 들면, 개나 고양이), 특히 경제적 가치가 있는 동물일 수 있다. 바람직하는, 인간의 신체이다.
본 발명은 또한 상기 기재된 본 발명에 따른 조성물을 유효량 투여하는 것을 포함하는, 신경병증 통증(neuropathic pain)을 포함한 통증을 조절하는 방법을 제공한다.
본 발명은 신체 내 손상을 감소시키는데 특히 유용한데, 예를 들면, 심근경색 또는 심장 발작 상태에 있는 심장, 또는 수술 과정 중, 예를 들면 개심술 중 심장을 치료하는데 특히 유용하다.
본 발명의 방법은 본 발명에 따른 조성물을 조직과 일정 시간동안 그리고 조직이 미리 조정, 정지 보호 및/또는 보존되기에 충분한 조건하에 접촉시키는 것을 포함한다. 상기 조성물은 볼루스 정맥 주사, 관상동맥내 또는 기타 적합한 전달경로로 주입되거나 투여될 수 있고, 개심술(on-pump 및 off-pump), 혈관형성술(angioplasty; 풍선 및 스텐트(stent)나 기타 혈관 장치)과 같은 심장 개입 중 보호를 위해 전처리 형태로 및 혈전용해제(항-응고 약물 또는 제제)와 함께 주입되거나 투여될 수 있다.
본 조성물은 정맥 내로 투여되거나 정맥 내와 복강내로 동시에 투여되거나, 과다 출혈로 인해 맥박이 없는 환자의 경우 대퇴 동맥(femoral artery)이나 대동맥(artery)과 같은 주동맥에 직접적으로 접근하는 특별한 상태로 투여되거나, 저산소증 또는 허혈로부터 뇌를 보호하기 위한 대동맥 박리(aortic dissection) 중 경동맥(carotid artery)이나 또다른 동맥 내로 투여될 수 있다. 일구체예에 있어서, 본 발명의 조성물은 정맥 내와 복강내로 동시에 투여될 수 있고, 회음부는 실질적으로 접촉하는 부위 근처에 있는 기관에 작용할 뿐만 아니라 혈류를 위한 조성물의 저장소(reservoir)로 작용한다. 이는 특히 쇼크를 겪고 있는 환자와 같이 외상 환자에게 특히 적합하다. 더욱이 본 조성물이 두가지 이상의 성분을 함유하는 경우, 이들은 동시에 분리하여 투여될 수 있다. 실질적으로 타겟 부위에 상기 성분들을 동시에 전달하는 것이 바람직하다. 이는 투여용 성분을 하나의 조성물로 미리 혼합함으로써 달성될 수 있는데, 이것이 필수적인 것은 아니다. 본 발명은 본 발명에 따른 조성물(예를 들면, 제1 성분이 (i) 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제; 및 (ii) 국소 마취제인 경우)의 국소적 농도(예를 들면, 심장과 같은 기관)를 동시에 증가시키는 것에 초점이 맞춰져 있다. 상기 조성물의 바람직한 일형태는 아데노신 및 리그노카인의 조합이다.
본 발명은 관류 펌프(perfusion pump)를 이용하여 상기 화합물을 투여함으로써 수행될 수 있는데, 이는 최소량의 활성성분이 카테터를 통하여 미세하게 조정가능한 펌프에 의해 적정되는 "miniplegia" 또는 "microplegia"로 알려진 과정과 연관되어 있다. 본 발명에 있어서, 프로토콜은 상기 언급된 바와 같이 환자 자신의 산소화된 혈액을 이용하여 심장에 직접적으로 미세량을 적정하는 miniplegia를 이용한다. "셋팅(setting)"은 시린지 펌프 등의 펌프 상에서의 심장과 같은 조직에 직접적으로 전달되는 물질량의 측정값이다.
본 조성물은 개심술(on-pump and off-pump), 혈관형성술(balloon and with stents or other vessel devices)과 같은 심장 개입 중의 보호를 위하여, 볼루스 정맥주사, 관상동맥내 또는 기타 적합한 전달 경로로 주입되거나 투여될 수 있고, 손상으로부터 세포를 보호하고 보존하기 위하여, 혈전용해제와 함께 주입되거나 투여될 수 있다.
본 조성물은 개심술(on-pump and off-pump), 혈관형성술(balloon and with stents or other vessel devices)과 같은 심장 개입 후의 보호를 위하여 볼루스 정맥주사, 관상동맥내 또는 기타 적절한 전달 경로로 주입되거나 투여될 수 있고, 손상으로부터 세포를 보호하고 보존하기 위하여, 혈전용해제와 함께 주입되거나 투여될 수 있다.
따라서, 조직은 본 발명에 따른 조성물을 정맥내로 조직에 전달함으로써 접촉될 수 있다. 이는 조직에 전달하기 위한 매개체로서 혈액을 이용하는 것을 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 조성물은 혈액 심장마비를 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 본 조성물은 펑쳐(puncture)(예를 들면, 시린지)에 의해 볼루스로서 조직이나 기관에 직접적으로 투여될 수 있는데, 특히 조직이나 기관으로의 혈류이 제한적일 때 유용하다. 조직을 정지, 보호 및 보존하기 위한 조성물은 경구, 피부 또는 비강 경로를 통해 에어로졸, 분말, 용액 또는 페이스트 형태로 투여될 수 있다.
대안적으로, 상기 조성물은 손상을 감소시키기 위하여, 조직, 기관 또는 세포에 직접적으로 또는 체내 노출 부분에 직접적으로 투여될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 조성물은 결정질 심정지액(crystalloid cardioplegia)에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 하기 전달 프로토콜(delivery protocol) 중 하나 또는 이들을 조합하여 전달될 수 있다: 간헐적(intermittent), 연속적(continuous) 및 1회(one-shot).
따라서, 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 단일 복용량 투여시, 체조직을 정지, 보호 및 보존하기 위한 조성물이 제공되는데, 상기 조성물은 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용제 작용제 및 국소 마취제를 포함한다. 본 발명은 또한 단일 복용량으로써 상기 조성물의 유효량을 투여하는 것을 포함하는 조직을 정지시키고 보호하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 조성물의 간헐적 투여에 의해 조직을 정지, 보호 및 보존하기 위한 조성물이 제공되며, 상기 조성물은 유효량의 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제 및 국소 마취제를 포함한다. 적절한 투여 스케쥴은 정지 기간 내내 20분마다 2분 유도 복용량이다. 실제 시간은 상기 조성물을 투여하는 당업자에 의해 관찰되는 것과 선택되는 동물/인간 모델에 따라 조정될 수 있다. 본 발명은 또한 조직을 정지, 보호 및 보존하기 위한 조성물을 간헐적으로 투여하는 방법을 제공한다.
상기 조성물은 물론 심장 조직 등의 정상 및 손상 조직이나 기관 모두에 지속적으로 주입하는데 사용될 수 있다. 지속적 주입(continuous infusion)은 조직의 정적 저장(static storage)을 포함하며, 이에 의해 조직은 본 발명에 따른 조성물에 저장되는데, 예를 들면 조직은 적절한 용기에 놓여져 공여자로부터 수여자에까지 공여 조직이 이송하기 위한 본 발명에 따른 용액에 담궈진다.
따라서, 각 전달 프로토콜에 대한 복용량(dose) 및 시간 간격(time interval)이 설계될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 조성물은 초기에 조직을 정지시키기 위하여 조직에 1회(one-shot)로 전달될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 조성물은 조직을 정지된 상태로 유지하기 위하여 지속적으로 투여될 수 있다. 하지만, 또한 본 발명에 따른 추가 조성물은 조직을 재관류시키거나 정상 기능을 회복하도록 하기 위하여 지속적으로 투여될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 하기로부터 선택되는 어느 하나의 온도 범위에서 사용되거나 조직과 접촉할 수 있다: 약 0℃ 내지 약 5℃, 약 5℃ 내지 약 20℃, 약 20℃ 내지 약 32℃ 및 약 32℃ 내지 약 38℃. "프로파운드 저체온(profound hypothermia)"은 약 0℃ 내지 약 5℃ 온도의 조직을 언급하는데 사용된다고 이해된다. "마더리트 저체온(Moderate hypothermia)"는 약 5℃ 내지 약 20℃ 온도의 조직을 언급하는데 사용된다. "마일드 저체온(Mild hypothermia)"는 약 5℃ 내지 약 20℃ 온도의 조직을 언급하는데 사용된다. 정상 체온이 약 37 내지 38℃ 임에도 불구하고, "정상체온(Normothermia)"은 약 32℃ 내지 약 38℃의 온도에 있는 조직을 언급하는데 사용된다.
조성물의 각 성분이 조직에 단독적으로 접촉하는 것이 가능함에도 불구하고, 상기 약학적 조성물의 성분들은 하나 이상의 약학적으로 허용가능한 담체(carrier), 희석제(diluents), 보조제(adjuvant) 및/또는 부형제(excipient)와 함께 제공되는 것이 바람직하다. 각 담체, 희석제, 보조제 및/또는 부형제는 약학적 조성물의 성분들과 융합되고, 개체에 해롭지 않기 위해서는 약학적으로 허용가능해야 한다. 바람직하게는, 상기 약학적 조성물은 액체 담체, 희석제, 보조제 및/또는 부형제와 함께 제조된다.
본 발명에 따른 조성물은 액체 형태, 예를 들면 용액, 시럽 또는 현탁액 형태로 투여되기에 적합할 수 있으며, 대안적으로 사용 전에 물이나 기타 적합한 매개체과 함께 구성되는 건조물 형태로 투여될 수 있다. 이러한 액체 형태의 조성물은 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 조직에 국부(topical) 투여하기에 적합하다. 이러한 조성물은 크림, 연고, 젤리, 용액 또는 현탁액의 형태로 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 조성물은 디포(depot) 형태로도 제형화될 수 있다. 상기 장시간 작용하는 제형은 피하주입(예를 들면, 피하나 근육내로)이나 근육내 주사에 의해 투여될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 본 발명에 따른 조성물은 적절한 고분자(polymer)나 소수성 물질(예를 들면, 허용가능한 오일이나 이온 교환 레진 내 에멀젼, 또는 드물게 수용성 유도체, 예를 들면 드물게 수용성 염으로써)과 함께 제형화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 실시형태는 손상을 감소시키는 방법을 제공하며, 이는 상기 조성물을 약학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 보조제 및/또는 부형제와 함께 제공하는 것을 포함한다. 바람직한 약학적으로 허용가능한 담체는 약 6 내지 약 9, 바람직하게는 약 7, 보다 바람직하게는 약 7.4의 pH와 낮은 칼륨 농도를 갖는 버퍼이다. 예를 들면, 상기 조성물은 최대 약 10mM, 보다 바람직하게는 약 2 내지 약 8mM, 가장 바람직하게는 약 4 내지 약 6mM의 총 칼륨 농도를 갖는다. 적절한 버퍼에는 일반적으로 10mM 글루코스, 117 mM 염화나트륨, 5.9 mM 염화칼륨, 25 mM 탄산수소나트륨, 1.2 mM 인산수소나트륨, 1.12 mM 염화칼슘 (자유 Ca2+=1.07mM)및 0.512 mM 염화마그네슘(자유 Mg2+=0.5mM)을 포함하는 크렙스-헨젤라이트(Krebs-Henseleit) 버퍼, 일반적으로 10mM 글루코스, 126 mM 염화나트륨, 5.4 mM 염화칼륨, 1 mM 염화칼슘, 1 mM 염화마그네슘, 0.33 mM 인산수소나트륨 및 10 mM HEPES (N-[2-hydroxyethyl]piperazine-N’-[2-ethane sulphonic acid]를 포함하는 티로이드 용액(Tyrodes solution), 프레메스 용액(Fremes solution), 일반적으로 which generally contains 129 염화나트륨, 5 mM 염화칼륨, 2 mM 염화칼슘 및 29 mM 락테이트를 포함하는 하트만스 용액(Hartmanns solution) 및 링거스-락테이트( Ringers-Lactate) 버퍼가 포함된다. 적절한 이온 환경에서 사용될 수 있는 근육내에 존재하는 기타 버퍼 화합물에는 카르노신(carnosine), 히스티딘(histidine), 안세린(anserine), 오피딘(ophidine) 및 발레넨(balenene), 또는 이들의 유도체가 있다. 저칼륨을 사용하는 것의 장점은 저칼륨이 본 발명의 조성물이 개체, 특히 신생아/유아와 같은 소아 개체에게 손상을 덜 주도록 한다는데 있다. 고칼륨은 회복 중의 불규칙적인 심장박동, 심장 손상 및 세포 팽창과 연관되어 있는 칼슘의 축적에 연결되어 있다. 신생아/유아들은 심장 정지 중 고칼륨에 성인보다 훨씬 더 민감하다. 수술 후, 신생아/유아의 심장은 수일동안 정상으로 회복되지 않을 수 있으며, 때로는 집중 치료나 생명 구조를 요한다.
또한, 저농도의 마그네슘, 예를 들면 약 2.5mM까지의 농도의 마그네슘을 갖는 담체를 사용하는 것이 유리하지만, 상기 조성물의 활성에 실질적으로 영향을 주지 않으면, 고농도의 마그네슘, 예를 들면 약 20mM의 농도까지의 마그네슘을 사용될 수 있는 것으로 인식될 것이다.
본 발명에 따른 또 다른 구체예에 있어서, 손상을 감소시키기 위한 본 발명에 따른 조성물의 용도가 제공된다.
바람직하게는, 상기 조성물은 투여 전 및/또는 투여 중에 산소를 공급받거나 조직과 접촉된다.
도 1a는 출혈성 쇼크 이전의 랫드 심장의 심전도(ECG) 등급(trace)을 나타낸 것이고, 도1b는 쇼크 중의 랫드 심장의 심전계 등급을 나타낸 것이며, 도 1c는 랫드 심장에 직접 0.5ml의 아데노신/리그노카인 용액을 볼루스 투입한 후의 랫드 심장의 심전계 등급을 나타낸 것이다.
도 2a는 도 1a의 출혈성 쇼크 중 및 랫드의 심장에 직접 아데노신/리그노카 인 용액을 주입한 후 랫드 심장의 ECG 등급을 보다 상세히 나타낸 것이고, 도 2b는 주입 후 10초에 랫드의 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다. 상기 용액의 주입 시간은 화살표 (I)로 나타내었고, 화살표 (II)는 추가 치료가 요구되는 시기를 나타낸 것이다.
도 3은 출혈성 쇼크 개시 이전에 정상 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 4는 "쇼크기(shock period)" 개시 이전의 출혈기의 끝에 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 5는 최초 60분의 쇼크기의 끝에서의 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 6은 120분의 쇼크기 끝에서의 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 7은 3시간의 쇼크기 끝에서의 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 8은 ALM(아데노신; 리그노카인; 마그네슘)의 볼루스 투입 10 분 후, 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 9는 ALM의 볼루스 투입 30분후 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 10은 ALM의 볼루스 투입 60분후 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 11은 ALM의 볼루스 투입 90분후 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 12a는 출혈성 쇼크(45% 실혈) 이전의 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이고; 12b는 출혈성 쇼크 및 아데노신/리그노카인 소생 유체의 정맥 내 투여 60분 후의 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이며; 12c는 아데노신/리그노카인 소생 유 체의 정맥 내 투여 180분 후의 랫드 심장의 ECG 등급을 나타낸 것이다.
도 13a는 0.5ml의 7.5% 식염수 투입 후 출혈성 쇼크 이후 도 12의 랫드 심장 ECG 모니터링을 보다 상세히 나타낸 것이고; 도 13b는 아데노신/리그노카인 소생 유체 0.5ml 투입 후의 랫드 심장 ECG 모니터링을 나타낸 것이다.
하기 본 발명의 적절한 조성물의 예를 제공하나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 이에 제한되는 것은 아니다.
동물 및 시약:
제임스 쿡 대학 브리딩 콜로니(James Cook University Breeding Colony)로부터 얻은 수컷 스프라구에 다울리(Sprague Dawley) 랫드(300~350g)를 대상으로, 자유롭게 사료를 섭취하도록 하고 12시간 밤낮 주기로 사육하였다. 실험 당일날, 넴부탈(Nembutal (Sodium Thiopentone (Thiobarb); 100 mg/kg))을 복강내로 주사하여 랫드를 마취시키고, 상기 마취제는 프로토콜에 따른 요구량대로 투여하였다. 동물들은 미국 국립보건원에 의해 발간된 실험동물의 보호와 사용에 대한 가이드(the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals; NIH Publication No. 85-23, revised 1996)에 따라 처리하였다.
리그노카인 하이드로클로라이드는 지방 제약 공급회사(Lyppard, Queensland)로부터 2% 용액(ilium) 상태로 공급받았다. 아데노신(A9251 >99% purity)을 포함한 모든 기타 화학 물질은 시그마 알드리치(Castle Hill, NSW)로부터 공급받았다.
수술 프로토콜:
마취되어 헤파린으로 혈액 응고가 되지 않은 동물을 특별히 설계된 플렉스글라스 크레이들(cradle)에 위치시켰다. 기관절개(tracheotomy)를 수행하고, 혈액 pO2, pCO2 및 pH를 정상 생리 범위 (Ciba-Corning 865 blood gas )에 유지하기 위해 하바드 소동물 환기장치(Harvard Small Animal Ventilator; Harvard Apparatus, Mass., USA)를 이용하여 가습된 방에서 분당 75-80 스크로크에서 인공적으로 환기시켰다.
체온은 37℃ (Homeothermic Blanket Control Unit, Harvard Apparatus, Mass., USA)에서 유지시켰다. 내부 체온을 측정하기 위해 직장 프로브(rectal probe)를 사용하였다. 좌대퇴부 정맥(left femoral vein)을 약물 채취(drug withdrawal) 및 주입(infusion)을 위하여 PE-50 튜빙(tubing)을 사용하여 캐뉼러를 꽂았고, 반면 우대퇴부 동맥은 혈액 수집 및 혈압 모니터링(MacLab에 결합된 UFI 1050 BP)을 위하여 캐뉼러를 꽂았다. 모든 캐뉼러(cannulae)는 헤파린화(heparinised) 식염수(100 U/ml saline)를 함유하고 있다. 심전도(ECG) 리드(leads)는 lead II ECG configuration으로 피하내로 주입되었다. 랫드는 채혈(blood withdrawal) 전 15-20분동안 안정시켰다. 부정맥 및/또는 평균 동맥 혈압이 80 mmHg 이하로 떨어진 동물은 실험에서 제외하였다.
출혈성 쇼크:
하기의 예는 출혈성 쇼크에 관한 것이다. 출혈성 쇼크는 10분 동안 100g 랫드 당 3 ml의 속도로 대퇴부 정맥 또는 동맥으로부터 혈액을 채취하여, 평균 동맥 혈압 (MAP)을 30 내지 35 mmHg로 낮춤으로써 유도된다. 300 g의 랫드의 경우, 총 혈량은 0.06 x 300 + 0.77 = 18.77 ml으로 추측된다. 10분 동안 9ml의 속도(0.9 ml/min)로 채혈하는 경우 약 50%의 혈량 손실이 야기될 수 있다.
60% 실혈과 연관된 실험의 경우, 20분 동안 11.2 ml을 채혈된다(0.56 ml/minute). 그 후 채혈된 혈액은 0.02 ml의 헤파린(1000U/ml)으로 미리 세척한 유리 시린지에 보관된다. 평균 동맥 혈압(MAP)은 결정질 소생술 이전에 세가지 쇼크기(1시간 또는 2시간 또는 3시간, 각 쇼크기당 n=6)를 위해 요구되는 바와 같이, 채혈 또는 재주입에 의해 30 내지 35 mmHg 사이를 유지된다.
출혈성 쇼크 끝에, MAP가 80-90 mmHg이 되도록, 랫드를 하기 각 실험에 개략적으로 나타낸 소생액을 처리한다(몇몇 실험의 경우, MAP는 신체의 에너지 공급 및 에너지 요구 지수를 보다 잘 균형있게 하기 위하여 아데노신 및 리그노카인의 혈압 강하 효과로 인해 약 40-60 mmHg까지 낮게 유지됨).
생존(survival)은 최대 6시간동안 관찰되는 혈역학(haemodynamics)(MAP, 심박수)과 소생 후 ECG로부터 평가된다. 사멸(death)은 MAP, HR 및 동성 리듬(sinus rhythm)의 손실이 사라지는 것에 의해 인식되며, 심장의 조사에 의해 확인된다.
실시예 1: 아데노신/리그노카인 소생액의 정맥내 투여
랫드를 무작위로 4 그룹(그룹당 10마리, n=10)으로 나누고, 위에서 기재한 출혈성 쇼크 상태에 두었다. 60분 쇼크 후, 랫드를 하기와 같이 소생시켰다:
1.1 대용량 수액(large volume fluids): 느린 정맥내 수액 증가(slow intravenous fluid augmentation)
그룹 1: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인을 함유하는 9ml/100 g의 0.9% NaCl (유출된 혈액량의 3배)을 10분간 주입
그룹 2: 9ml/100g의 0.9% NaCl을 10분간 주입
1.2 소용량 수액(small volume fluids): 신속한 정맥내 수액 증가(rapid intravenous fluid augmentation)
그룹 3: 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 리도카인리그노카인을 함유하는 0.4ml/100 g의 7.5% NaCl/6% dextran-70의 볼루스
그룹 4: 0.4ml/100 g의 7.5% NaCl/6% 덱스트란-70(300g 랫드당1.2ml)의 볼루스
실시예 2: 정맥내 수액 증가의 복강내 지지(intraperitoneal support of intravenous fluid augmentation)
랫드는 무작위로 각 그룹당 10마리씩 실시예 1에서와 같이 동일한 수의 그룹으로 나누었다. 랫드는 위에서 언급한 바와 같이 출혈성 쇼크 상태에 두었다. 60분 쇼크 후 각 랫드를 0.2 mM의 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5 mM 리그노카인의 복강내 볼루스로 투여하여 실시예 1에 기재된 바와 같이 소생시켰다.
실시예 3: 아데노신/리그노카인 및 추가 성분을 함유하는 소생액의 느린 정맥 내 투여
랫드를 각 그룹당 10마리씩 18그룹으로 무작위로 나누었다. 랫드를 위에서 언급한 대로 출혈성 쇼크 상태에 두었다. 60분 쇼크 후, 각 랫드를 하기 용액 9ml을 10분간 주입하여 소생시켰다:
그룹 1: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50 uM 디아족사이드.
그룹 2: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 1 uM 디피리다몰(dipyridamole; MW 504.6)
그룹 3: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 1 uM [D-펜 2.5] 엔케팔린([D-Pen 2, 5] enkephalin (DPDPE))
그룹 4: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그 노카인 및 고 황산마그네슘 (5 mM)
그룹 5: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 저 황산마그네슘
그룹 6: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 기질/연료 (10 mM 글루코스, 1 mM 피루베이트)
그룹 7: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 항산화제 (1 mM 알로퓨리놀(allopurinol))
그룹 8: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 10 uM 아밀로라이드(amiloride)
그룹 9: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50-100 mM 라피노스(raffinose)
그룹 10: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50-100 mM 수크로스
그룹 11: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50-100 mM 펜타스타치(pentastarch)
그룹 12: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 덱스트란-30
그룹 13: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 덱스트란 40
그룹 14: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리 그노카인 및 생리적 pH의 덱스트란 50
그룹 15: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 덱스트란 60.
그룹 16: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 하이드록시에틸 스타치(hydroxyethyl starch) 40.
그룹 17: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 변형 수액 젤라틴(modified fluid gelatin).
그룹 18: 10 uM 아데노신 (또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50 uM 디아족사이드, 1 uM 디피리다몰 (MW 504.6), 1 uM [D-펜 2, 5] 엔케팔린(DPDPE), 고 및 저 황산마그네슘 (5 및 0.5 mM), 기질/연료 (10 mM 글루코스, 1 mM 피루베이트), 항산화제 (1 mM의 알로퓨리놀), 생리적 pH의 변형 수액 젤라틴(modified fluid gelatin), NaH 억제제 (10 uM 아밀로로라이드), 50-100 mM 수크로스 및 생리적 pH의 덱스트란-40.
실시예 4: 아데노신/리그노카인 및 추가 성분을 함유하는 소생액의 신속한 정맥내 투여
랫드를 16 그룹(n=10)으로 무작위로 나누고 위에 기재된 바와 같이 출혈성 쇼크 상태에 두었다. 쇼크 60분 쇼크 후, 상기 랫드를 0.4ml/100 g(300g 랫드당1.2 ml) 하기 용액의 볼루스를 이용하여 소생시켰다:
그룹 1: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그 노카인 및 50 uM 니코란딜을 포함하는 7.5% NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 2: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 1 uM 디피리다몰 (MW 504.6)을 포함하는 7.5% NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 3: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 1 uM [D-펜 2, 5] 엔케팔린 (DPDPE)을 포함하는 7.5% NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 4: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 고 황산마그네슘 (5mM)을 포함하는 7.5% NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 5: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 저 황산마그네슘 (0.5 mM)을 포함하는 7.5% NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 6: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 기질/연료 (10 mM 글루코스, 1 mM 피루베이트)를 포함하는 NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 7: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 1 mM 알로퓨리놀을 포함하는 NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 8: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 10 uM 아밀로라이드를 포함하는 NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 9: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 불투수제(impermeant) (50-100 mM 라피노스, 수크로스, 펜타스타치)을 포함하는 NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 10: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50-100 mM 수크로스.
그룹 11: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50-100 mM 펜타스타치.
그룹 12: 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5mM 리그노카인 및 생리적 pH의 교질(덱스트란-30, 40, 50 및 60, 하이드록시에틸 스타치 및 변형된 수액 젤라틴)를 포함하는 NaCl/6% 덱스트란-70.
그룹 13: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 덱스트란-40.
그룹 14: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 덱스트란-50.
그룹 15: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 생리적 pH의 덱스트란-60.
그룹 16: 10 uM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 30 uM 리그노카인 및 50 uM 디아족사이드, 1 uM 디피리다몰 (MW 504.6), 1 uM [D-펜 2, 5] 엔케팔린 (DPDPE), 고 및 저 황산마그네슘(5 및 0.5 mM), 기질/연료 (10mM 글루코스, 1mM 피루베이트), 항산화제(1 mM 알로퓨리놀), NaH 억제제(10 uM 아밀로라이드), 불투수제(생리적 pH의 50-100 mM 수크로스 및 덱스트란-40).
실시예 5: 느린 정맥내 유체 증가의 복강내 지지
랫드를 출혈성 쇼크 상태에 두고, 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5 mM 리그노카인의 복강내 볼루스와 함께 실시예 3에 기재된 바와 같이 소생시켰다.
실시예 6: 신속한 정맥내 유체 증가의 복강내 지지
랫드를 출혈성 쇼크 상태에 두고, 0.2 mM 아데노신(또는 아데노신 유사체 또는 작용제) 및 0.5 mM 리그노카인의 복강내 볼루스와 함께 실시예 4에 기재된 바와 같이 소생시켰다.
실시예 7: 체온을 낮추는 것이 다른 소생 전략에 미치는 영향
상기 실시예(실시예 1 내지 6)를 35, 33, 20 및 4℃에서 반복하였다. 제형은 공기와 평형을 이루도록 하였고, 만약 사전 테스트에서 효과가 있는 것으로 밝혀지면, 산소를 공급하거나 퍼플루오로카본(perfluorocarbon)에 기초한 대체물질(substitute), 또는 헤모글로빈에 기반한 대체물질 또는 혈액, 혈액제품 또는 인공혈액을 함유하는 산소가 존재하도록 하였다. 인간 혈액의 산소 수송 능력을 모방하기 위하여, 헤모퓨어™, 젤렌폴™, 옥시젠트™, 폴리헴™과 같은 성분들을 추가 하였다.
실시예 8: 심장 수술(on-pump) 중의 VF 치료
본 발명을 이용하는 다른 방법들이 하기와 같이 A-E로 표시된 5그룹의 환자들에 예시되어 있다:
그룹 A: 표준적인 지방 병원 저체온(심정지 전달 온도 10℃) 고칼륨 심정지액 및 칼륨 "hot shot" (정지 복용량)을 받은 환자들.
그룹 B: 표준적인 지방 병원 온열(심정지 전달 온도 33℃) 고칼륨 심정지액 및 칼륨 "hot shot" (정지 복용량)을 받은 환자들.
그룹 C: 저체온성 아데노신 및 리그노카인 (심정지 전달 온도 10℃) 심정지액 (정상 칼륨 5mM) 및 심장을 다시 활동하게 하기 위한 하이버스타트(HiberStart; 비 정지 투여량)를 받은 환자들. .
그룹 D: 온열 아데노신 및 리그노카인 (심정지 전달 온도 33℃) 심정지액(정상 칼륨 5 mM) 및 심장을 다시 활동하게 하기 위한 비-정지 투여량의 아데노신 및 리그노카인을 받은 환자. 정지 전에 심장 전처리 효과를 연구하기 위한 그룹 B 및 D 내의 L 또는 ALM.
그룹 E: 심장은 마그네슘 (1.0-20 mM) 존재 또는 비존재하에 아데노신 및 리그노카인 용액을 이용하여 전처리되고, 그 후, 상기 심장이 그룹 D에서와 같이 정지되고 재활동된다. 심장은 또한 마그네슘(1.0-20 mM) 존재 또는 비존재하에 아데노신 및 리그노카인 용액을 정지 또는 비정지 복용량으로 조합하여 재관류 전 전처 리될 수 있다.
그룹 A-E의 심정지액 조성 및 프로토콜은 하기와 같다:
1) 그룹 A 및 B를 위한 고 칼륨 심정지액 조성:
유도 심정지 20 mM K+ 용액(최종): BAXTER (Code AHK5524). 각 500 ml은 염화나트륨 BP 4.5g, 염화칼륨 BP 3g, 염화마그네슘 BP 2.6g, 리그노카인 HCl BP 250mg을 포함한다. 사용전, pH ~3.7 및 삼투질농도(osmolality) ~547mOsm인 소디움 바이카보네이트(Sodium Bicarbonate; 25mmol/500ml) 및 모노소디움 아스파테이트(monosodium Aspartate; 14mmol/500ml)가 혼합된다.
유지 심정지 9 mM K+ 용액(최종): BAXTER (Code AHK5525). 각 500 ml은 염화나트륨 BP 4.5g, 염화칼륨 BP 1g, 염화마그네슘 BP 2.6g을 포함한다. 사용전, pH ~3.7 및 삼투질농도(osmolality) ~547mOsm인 소디움 바이카보네이트(Sodium Bicarbonate; 25mmol/500ml) 및 모노소디움 아스파테이트(monosodium Aspartate; 14mmol/500ml)가 혼합된다
재활(reanimation) 중, 정지액(arrest solution)은 K+ 유지와 동일하지만, 유도(induction), 유지(maintenance) 및 최종 주사(terminal shot) 동안의 심근 심장 온도는 32 내지 38℃이다. 심장은 이때 정지된 상태로 유지된다.
2) 그룹 C, D 및 E를 위한 아데노신 및 리그노카인("AL")의 조성:
AL의 최적 농도는 투여량 반응 곡선으로부터 알아낼 수 있다. A는 약 0.2 내지 2 mM이고, L은 약 0.2 내지 4 mM이다. 상기 농도는 인간에게 안전한 것으로 나타났다. 마그네슘은 1.0-20 mM일 수 있다. 정지 유도(arresting induction)는 고농 도의 A와 B에서 나타나고, 유지 복용량(maintenace dose)은 낮은, 예를 들면 정지 유도 농도의 절반일 수 있다. 심장으로 주입되는 최종 K+는 약 최종 3-6 mM(정상적으로 약 5 mM)이다. 유도 및 유지량의 온도 프로파일은 그룹 A 및 B에 기재된 온도 프로토콜과 유사하다.
재활(reanimation) 중, 아데노신 및 리그노카인 용액은 심장을 정지시키지는 않지만, 재활 중 심장을 보호하고 보존한다. 이는 교차 클램프(cross clamp)의 해제(release) 이전에 뛸수 있다. AL 및 M의 농도는 A 10-40 uM, L 30-50 uM 및 10-20 mM의 황산마그네슘이고 온도는 32 내지 38℃이다.
3) 그룹 E를 위한 심정지액의 조성: 그룹 D와 동일하지만, 재관류(reperfusion)나 후처리(postconditioning) 중 황산마그네슘의 존재 또는 비존재하에 전처리 투여량의 아데노신 및 리그노카인 농도를 갖고 + 황산마그네슘 존재 또는 비존재하에 아데노신 및 리그노카인 농도를 갖는다.
만약 미세정지 (혈액 중 1 부분 및 9 부분)를 이용한 MPS Quest 심정지 재관류 펌프 시스템(MPS Quest cardioplegia perfusion pump system)이 이용가능한 경우, 마그네슘 존재 또는 비존재하의 하기 아데노신 및 리그노카인 농도가 본 연구에 사용되는 정지 및 유지 복용량을 테스트하는데 사용될 수 있다.
정지 유도(inducing arrest): 54 mg A + 132 mg L을 포함하는 50 ml 카세트(cassette; 심장에 부딪히는 혈액 내 0.5 mM 및 1.0 mM 최종 농도). Mentzer 등에 의한 연구 결과는, 2 mM ado가 인간에게 있어 심정지시 안전함을 보여주었다.
유지(maintenance): 26 mg A + 66mg L을 포함하는 50 ml 카세트 (0.2mM ado 및 0.5 mM lido).
재활(reanimation): 10 uM A, 30 uM L and 16 mM MgSO4 카세트에 사용된AL 및 Mg++ ("ALM"으로 불림).
생명을 위협하는 부정맥(심실 빈맥 및/또는 세동)을 갑자기 경험하는 본 연구에 참여한 환자의 치료: 만약 환자가 수술 전이나 수술 후에 병원에서 심장 발작이나 심장이 박동 리듬이 불규칙적으로 변하는 상태(예를 들면 심실빈맥이나 심실세동으로 전환되는 상태)와 같은 갑작스런 심장질환을 갖는 경우, 제세동기(defibrillator) 사용 이전에 (만약 제세동기가 필요한 경우라 할지라도) 심장을 소생시키기 위해 마그네슘이 포함되거나 포함되어 있지 않은 아데노신 및 리그노카인의 볼루스 복용량이 정맥 내로 제공된다. 만약 환자가 수술실이나 중환자실에 있는데 생명을 위협하는 심한 부정맥을 갖게 되는 경우, 제세동기(defibrillator) 사용 이전에 (만약 제세동기가 필요한 경우라 할지라도) 심장을 소생시키기 위해 마그네슘이 포함되거나 포함되어 있지 않은 아데노신 및 리그노카인의 볼루스가 정맥 내로 제공된다.
실시예 9: 심장 부정맥 예방 및 Off-pump 인간 심장수술 중 그리고 심장 수술 후 VF의 치료
전임상학적 연구들은 마그네슘을 포함하거나 포함하지 않은 아데노신 및 리그노카인의 정맥내 투여가 in-vivo 랫드 및 개 모델에서 심근 허혈 중 심장을 보호 하는 효과가 매우 뛰어나다는 것을 보여주었다. 아래의 세가지 면으로 작용하는 것으로 판단된다: 1) 허혈 기간 중 정지 세포막 전위 또는 전압을 유지시키고, 2) 대사를 하향-조절하며, 3) 염증 및 과응고 반응을 둔하게 한다. 정지 분극화된 상태에 가까운 막전위를 방어하는 것은 이온 및 대사 불균형을 감소시키고; 세포의 대사를 하향 조절하는 것은 요구를 낮춰주며; 염증 및 혈액 응고 반응을 약화시키는 것은 재관류 중의 추가적 손상을 감소시켜준다. 이러한 3가지 모두를 타겟으로 하는 것이 생명을 위협하는 부정맥 및 심근 및 관상동맥의 맥관구조에 대한 손상과 관련이 있는 기타 허혈을 보다 잘 예방할 수 있게 한다(Canyon, S and Dobson, GP 2004 "Protection against ventricular arrhythmias and cardiac death using adenosine and lignocaine during regional ischemia in the in vivo rat", American Journal of Physiology, 287: H1286-H1295).
낮은 리그노카인 복용량을 이용하여 아데노신 및 리그노카인을 정맥 내 주입한 경우 심장보호 효과가 매우 뛰어났다. 낮은 리그노카인 농도를 갖는 아데노신 및 리그노카인은 사망을 야기하지 않았고, 실질적으로 심한 부정맥을 없애주고 급성 허혈 랫드 모델에서 경색 크기를 줄여주었다.
심장이 뛰는 상태에서 수행하는 수술(beating-heart surgery)을 겪고 있는 환자들에게 투여되는 본 발명의 조성물은 중심 정맥관(central venous line) 상의 전용 포트(dedicated port)를 통한 정맥내 경로를 통하여 투여될 것이다. 상기 조성물은 305 mg/kg/min 아데노신 및 60 mg/kg/min 리그노카인을 포함하고, 정맥 내로 각 관상동맥 문합(anastomosis) 5분 전에 그리고 각 관상 동맥 문합 중에 투여 된다. 단일 리그노카인 볼루스 (1mg/kg)는 AL 용액의 최초 투여 이전에 즉시 3분 동안 주입된다.
예를 들면, 70 kg의 환자의 경우에 분당 0.305 x 70 = 21.35 mg의 아데노신 및 0.06 x 75 = 4.2 mg의 리그노카인이 투여된다. 아데노신 및 리그노카인 용액 이전에 70 mg의 리그노카인-HCL이 볼루스로 제공된다.
주입 한계(limits of infusion): 만약 1시간동안 일정하게 주입되는 경우에, 투여되는 아데노신 및 리그노카인 총량은 60 x 21.35 = 1281 mg 아데노신 및 60 x 4.2 mg = 252 mg 리그노카인 (+ 70 mg 볼루스 = 322 mg)에 해당한다. 아데노신의 반감기는 인간 혈액 내에서 4 내지 10초이다. 본 발명자들은 총 30분의 아데노신 및 리그노카인 주입 시간을 3가지 문합(anastomose)를 끝내기 위해 사용하였고, 각각에 대한 평균 시간은 10분이다. 또 다른 실시예는 70 kg 개체에 0.3 mg/kg/min의 속도로 주입하는 것이고, 21mg/min을 주입할 필요가 있다. 만약 주입 혼합물이 300mg /540 ml (즉, 0.56 mg/ml)인 경우에는 37.5 ml/min 또는 2.250 l/hr로 작동시킬 필요가 있다.
전임상 연구(pre-clinical studies): 랫드 연구에서, 10ml의 식염수에 혼합된 0.0567g 아데노신 및 0.565 ml 리그노카인-HCl (20mg/ml)을 300 g 랫드에 정맥내로 1ml/hour로 주입하였다. 그리하여, 35 분 전처리 및 허혈기 동안에는, 본 발 명자들은 10ml 용액 중 35/60 x 1 ml = 0.58 ml을 사용하였다.
lido-HCl의 1 mg/kg 볼루스로 시작한 다음 아데노신 및 리그노카인 용액의 주입을 수행하였다. 아데노신 주입 속도는 0.311 mg/kg/min으로 해석되었다 (즉, 1ml/hour 주입속도 또는 1/60 ml per min 또는 1/60 x 5.6 mg/ml (in 10 ml we make) x 1000/300 (300 g 랫드의 경우) = 0.311 mg/kg/min). 리그노카인 주입 속도는 0.0627 mg/kg/min (즉, 1/60 x 1.13 mg/ml (in 10 ml we make) x 1000/300 = 0.0627 mg/kg/min)으로 해석되었다.
인간 연구: 70 kg 인간 연구를 위하여, 0.0567 x 70/0.3 = 13.23 g 아데노신 및 0.565 x 70/0.3 = 132 ml 리그노카인-HCl (20mg/ml)을 갖는 500 ml (50 배) 백(bag)을 제조하고, 50 ml/hr의 정맥 내 속도로 용액을 전달하였다. 이는 단위 중량 당 동일한 약을 전달하는 것이다. 5 문합 및 5분동안 각각을 전처리하는 경우 각 문합은 20 분(MAX)dl 걸려 총 5 x (20 + 5) min = 125 min (MAX)이 걸리게 된다. 따라서, 50 ml/hour에서 125 분의 총 문합 시간동안 환자당 약 50/60 x 125 = 104 ml을 주입하였다. 정맥내 주입 프로토콜의 예: 300 ml(500 ml 이 아님)을 만들기 위해, 3/5 x 13.23g Ado 및 3/5 x 132 ml 리그노카인 HCl이 사용되었고, 시간당 50 ml로 정맥내로 주입하였다. 70kg 인간의 경우, 아데노신 주입 속도: 0.311 mg/kg/min 또는21.77 mg/human patient/min 및 리그노카인-HC1 주입 속도: 0.0627 mg/kg/min 또는 4.39 mg/human patient/min. 최초 문합(anastomose) 6분 전에 리그 노카인(1 mg/kg)의 볼루스를 주입하고나서, AL 용액을 5분동안 주입하였다. 각 문합이 완료된 이후 주입을 중지하였다. 다음 문합이 준비되면, 5분 전에 정맥내로 주입하기 시작하였다. 그리고, 각 문합에 대해 동일하게 반복한다. 투여 시기(timing of administration): 수술 5분전, 국부 허혈 중 계속 투여하고 문합 완료 후 중지하였다.
실시예 10: VF 치료 및 'on-pump' 심장 수술 중 마그네슘이 있거나 없는 아데노신 및 리그노카인을 이용
현재, 모든 수술 심정지액 중 99% 이상은 고칼륨을 함유(15-20 mM)하는데, 상기 고 칼륨은 막전위를 -83 mV에서 약 -50 mV로 분극화함으로써 비정상적으로 심장을 정지시킨다. 이러한 분극화 전위(depolarizing potentials)에서, Na+'창(window)' 전류를 통하여 나트륨이 세포내에 증가할 수 있고, 번갈아 Na/Ca2+ 교환기의 전도를 통해 세포내 Ca2+이 증가하게 된다. 잠재적으로 손상시키는 Ca2+의 축적이 심정지기(유도 및 유지기) 중 및/또는 정지 후 재활-재관류 중에 일어날 수 있다. 고마그네슘-연결 Ca2+부하는 심근 기절, 심실 부정맥, 허혈성 손상, 미세혈관 손상, 조직 부종, 자유 라디칼 생산 및 재관류기 동안의 기능 손실과 연관되어 있다. 칼륨의 재분극은 또한 잠재적 관상동맥의 혈관수축제이고, 이는 심정지, 유지 및 회복 동안 심장의 손상에 대한 취약성을 개선시킬 수 있다.
실시예 11: 생명을 위협하는 심실빈맥 및/또는 세동의 치료
상당한 수의 돌연사는 급성 빈박성 부정맥(심실빈맥 및/또는 세동)에 의해 야기되고, 종종 심장 질환과 연관되어 있는 급성 심장 질환에 의해 유도되거나 알려진 심장 질환이 없는 사람에서도 나타난다. 치명적 부정맥이 나타나는 가장 흔한 병태생리적 반응단계(cascade)는 심실 빈맥이 심실세동으로 변질되고, 후에 무수축(asystole) 또는 심장 정지 및 사멸로 변질된다. 만약 환자가 수술전이나 후에 병원에서 심장 발작 및 심장 박동 리듬이 급격히 변하는 상태와 같은 급격한 심장 질환을 겪을 시, 제세동기(defibrillator) 사용 이전에 (만약 제세동기가 필요한 경우라 할지라도) 심장을 소생시키기 위해 마그네슘이 포함되거나 포함되어 있지 않은 아데노신 및 리그노카인의 볼루스를 정맥 내에 투여할 수 있다. 만약 환자가 수술실이나 중환자실에 있는데 생명을 위협하는 심한 부정맥을 갖게 되는 경우, 제세동기(defibrillator) 사용 이전에 (만약 제세동기가 필요한 경우라 할지라도) 심장을 소생시키기 위해 마그네슘이 포함되거나 포함되어 있지 않은 아데노신 및 리그노카인의 볼루스를 정맥 내에 투여할 수 있다.
급성 심실 빈박성 부정맥(acute ventricular tachyarrhythmias)과 같이 불규칙적인 부정맥을 야기하는 예기치 못한 심장질환으로 고통받고 있는 환자를 치료하는 방법 및 마그네슘을 갖거나 갖지 않는 아데노신 및 리그노카인을 이용하여 심장을 정상 박동 또는 정상 동성 리듬(sinus rhythm)으로 약학적으로 전환시키는 방법은 하기와 같다.
심장은 고칼륨혈증성(hyperkalemic) 심정지 유도, 유지 및 재활의 미세정지(microplegia) 방법을 이용하여 정지될 것이다. 미세정지(microplegia)는 심장을 정지시키기 위하여 심근에 혈액과 심정지액의 표준 4:1 혼합물을 주입하는 대안적인 방법이다. 미세정지는 칼륨(정지제) 및 마그네슘(첨가제) 용액을 미세 적정하는 것과 함께 지속적으로 산소가 풍부한 혈액을 전달함으로써 심장의 에어로빅 정지(aerobic arrest)를 유도하고 유지하는데 목적이 있다. 에어로빅 정지(aerobic arrest)는 표준 4:1 심정지 섭생(regimen) 및 혈당 수준의 철저한 조절을 통해 뛰어난 심근 보호 효과를 제공한다. 가장 중요하게는, 아데노신 및 리그노카인을 첨가 혼합물에 추가함으로써, 보다 높은 수준의 심근 보호효과가 환자에게 오래 지속되는 수술 전후 장점을 제공할 것으로 기대된다. 아데노신 및 리그노카인 조성물은 환자들에게 있어 심장 수술을 보다 안전하게 만들며, 의사에게 있어 심장 수술을 보다 예측가능하게 한다.
본 실시예는 마그네슘을 갖거나 갖지않는 아데노신 및 리그노카인을 이용한, 칼륨 정지 유도 및 유지 심정지 및 비-정지 재활액을 비교한다. 유지액은 아데노신 및 리그노카인을 함유할 수도 있지만, 이러한 그룹에서의 주요 정지 기작은 고마그네슘일 것이다. 또 다른 분리된 그룹에서, 아데노신 및 리그노카인은 유도를 위한 정지, 보호 및 보존의 주요 기작일 것이고, 유지 심정지 및 재활은 칼륨 정지, 유지 및 재활 그룹과 비교될 것이다. 심장이 재활 후 적절한 기능을 회복하지 않는 경우, 마그네슘을 갖거나 갖지않는 아데노신 및 리그노카인의 볼루스가 제세동기(defibrillator)(심장제세동기가 필요하지 않는 경우라도) 사용 이전에 심장을 소생시키기 위해 관류 라인(또는 심장내부)으로 제공될 것이다.
미세정지 전달 프로토콜(microplegia delivery protocol): on-pump 관상동맥 바이패스 수술, 판막 수술(valve surgery) 또는 조합된 과정을 계획하고 있는 환자들; 또는 동일한 재수술을 계획하고 있는 환자들. 환자들은 통상적인 방법에 따라 마취되고 심장 수술을 받는다. 근수축제(inotrope), 혈관수축제(vasoconstrictor)의 사용은 "프로토콜에 따르며", 수술/마취팀에 의해 동의된 바와 같이 사용을 위한 규범에 바탕을 둔다. 다음은 예를 들면, Quest MPS미세정지 시스템에서의 심장의 정지, 유지 및 재활을 위해 고안된 카세트 제형(cassette formulation)이다.
정지 카세트(arrest cassette)
1. 80mEq 희석화되지 않은 칼륨 = 40mL.
2. 고셋팅: 25 mEq/L.
3. 저셋팅: 10 mEq/L.
첨가제 카세트(additive cassette):
1. 12 mg 아데노신 = 4 mL.
2. 25 mg 리그노카인 = 1 mL.
3. 5 gm 황산마그네슘 = 10 mL.
4. 30 mL결정질 프라임(crystalloid prime) (예를 들면, 플라스마라이트(Plasmalyte)).
5. 첨가제 카세트 총 부피: 45 mL.
6. 첨가제 셋팅: 10 mL/L.
헤파린화 시, 수조 위쪽까지 얼음을 채운다. 필요한 경우 수조를 다시 채운다. 전달 온도 ~ 8-12℃, 온열 유도를 위한 온도 셋팅은 37도이다.
1. 심장정지는 정상온도의 고칼륨 혈증성 미세정지(hyperkalemic blood microplegia)로 유도된다. 환자들은 1) 전처리 처방계획으로서 첨가제 카세트에 아데노신 및 리그노카인 및 마그네슘, 2) 유지 심장정지의 전달 중에 낮은 아데노신 및 리그노카인, 마스네슘 및 칼륨 수준, 및 3) 온열 재관류 복용량으로서 칼륨이 없는 아데노신 및 리그노카인 및 마스네슘을 갖는 고칼륨 혈증성 미세정지를 받는다.
2. 유도기 동안 크로스 클램프 적용시, 선행성(antegrade) 동안 흐름을 500 mL/min까지 램프업(ramp up)하고 나서, 즉시 320 내지 350 mL/min까지 되돌린다. 이는 대동맥 판막(aortic valve)이 닫히게 한다. 고칼륨(25 mEq)를 갖는 총 700-1000 mL의 온열 혈액 심정지액을 선행성 방식으로 전달한다. 정지에 이르면, 역행성 warm으로 전환하고 추가 700 mL을 전달한다.
3. 수조를 냉각으로 전환한다 (4℃; 전달온도는 8 내지 12℃이다). 낮은 첨가제 셋팅(식염수 또는 아데노카인) 은 2 mL/L이다. 가능한 경우, 상기 케이스(case) 내내 미세정지 투여를 계속한다.
4. 최종 10분의 교차 클램프에 이르면, 수조를 37-38도의 온열상태로 전환함으로써 조성물이 온열 재관류 복용량을 전달하게 한다.
5. 온열 재관류 복용량: 아데노신 및 리그노카인을 갖거나 갖지 않는 온열 혈액을 역행성(retrograde)으로 전달하기 시작한다. 이식이 완료될때까지 온열 역행성 미세정지액을 투여하고나서, 선행 전달 모드(antegrade delivery mode)로 전환한다. 이는 이식의 탈기(de-airing)를 촉진시키고 심장의 우측이 관류되게 한다. 선행성 전달 양식(antegrade modality of delivery)은 미세 정지액이 심근에 충분히 전달되어 분포되게 한다(모든 이식이 완료되었을 때). 선행 모드에서 3 내지 5분후, 탈기가 완료되면, 첨가제 카세트(additive cassette) 내 잔존량이 제공될 때까지 온열 선행을 계속한다(일반적으로 500-1000cc).
수많은 종결점(end point) 및 측정가능한 결과들을 비교평가한다:
1. 나이, 성별, 공존이환(co-morbidities) (즉, 당뇨병, 고콜레스테롤혈증, 고혈압, 흡연, COPD, 신장질환)을 포함하는 환자 인구학(demography) 및 병력.
2. 진단, BSA 및 lab 수치(BUN/Creatinine, INR, PT/PTT, INR, PLT 카운트, 후-헤파린 글루코스 및 HCT), 의도 이식의 수를 포함하는 수술전 데이터(pre-op data).
3. 하기를 포함하는 수술내 데이터(intra-op data):
1) 바이패스된 혈관 수
2) 바이패스의 길이(유아기 시작)
3) 교차 클램프 시간
4) 혈당 수치, 인슐린 복용량
5) 병상 중의 HCT
6) 전달되는 미세정지액의 총 부피, 주어진 첨가제 및 칼륨량
7) 온열 재관류 복용량의 내성, 1회 부피
8) 약진(breakthrough)(심근의 재활)의 수 및 재정지에 필요한 칼륨 수치
9) 전- 및 후-CPB 방출 분획
10) 교차-클램프 제거 전에 동성 리듬으로의 귀착(예/아니오); 심실세동의 발생
11) 심방세동의 발생
12) 심박정상화(cardioversion)(쇼크 수, 각 에너지 수치)의 필요
13) 임의의 재정지 프로토콜의 필요[추가 또는 연장된 1회주사(의사의 요청에 의함), 1회주사 시점에 아데노카인으로 전환 필요]
14) 수술 후 처음 24시까지의 O.R로부터의 소변 배출
15) 배출(discharge)때까지의 O.R로부터의 혈액 제품 사용(FFP, Platelets, RBCs and Cryo.)
16) 혈당수치 및 인슐린 복용량(수술 후 처음 24시간)
17) 수술 후 6, 12, 24시간에서의 혈장 트로포닌 I 수치
18) 급성 심근 경색의 임상학적 증거 (Q-waves, 부정맥).
4. 환기설비(ventilator) 시간(관 제거까지의 시간)
5. ICU에 머무는 기간 및 병원에 머무는 총 기간(퇴원까지의 시간)
6. 수술 후 심방 세동의 치료, 역-쇼크(counter-shock; 수 및 줄(joule)), 및 하기 스케쥴에 따라 측정된 심박조절기의 용도
1) X-클램프 제거로부터 O.R 퇴거
2) TICU에서의 수술후 처음 24시간.
3) TICU퇴거으로부터 퇴원까지.
7. 하기 스케쥴에 따라 추구되고 측정된 근수축제 및 혈관수축제 프르토콜의 용도
1) O.R을 떠날때의 각각의 속도
2) TICU에서의 수술 후 처음 24시간 후 각각의 속도
수술 후 심장의 재활 중 특정 경우, 심장은 반응하지 않고 세동할 것이다. 마그네슘을 갖거나 갖지 않는 아데노신 및 리그노카인의 볼루스 복용량은 제세동기(defibrillator)(만약 심장제세동기가 요구되는 경우) 사용 전에 심장을 소생시키기 위하여 재관류 라인이나 심근(또는 심장내)의 적절한 입구 지점(entry point)으로 주입될 것이다. 만약 환자가 수술실이나 중환자실에 있는데 생명을 위협하는 심한 부정맥을 갖게 되는 경우, 제세동기(defibrillator) 사용 이전에 (만약 제세동기가 필요한 경우라 할지라도) 심장을 소생시키기 위해, 마그네슘이 포함되거나 포함되어 있지 않은 아데노신 및 리그노카인의 볼루스를 정맥 내로 투여할 수 있다.
실시예 12: 수술 중 치료
본 발명의 조성물 및 방법은 세포 정지(의료적으로 유도되거나 그렇지 않은 상태)와 같은 손상을 감소시키기 위하여, 감소된 대사 활성기간 동안 사용될 수 있다. 심장수술이 하나의 예이다. 상기 예에서, 공지된 고칼륨 심장정지액이 사용될 수 있고, 본 발명의 조성물은 수술 중 조직 손상을 감소시키기 위하여 투여된다.
이러한 프로토콜은 위에 언급된 바와 같이, 발명의 조성물의 미세량을 다양한 비율로 환자 자신의 산화된 혈액과 혼합되어 다른 셋팅으로 심장에 관류되는 miniplegia를 이용한다. 상기 "셋팅(setting)"은 혈액에 혼합되어 기관에, 예를 들면 심장에 직접적으로 전달되는 물질의 양을 시린지 펌프와 같은 펌프로 측정한 값이다.
두 가지 카세트는 다음과 같이 제조되었다.
(1) 정지 카세트(arrest cassette):
1. 80 mEq를 갖는 희석되지 않은 칼륨 40 ml- 따라서, 2 mEq/ml
2. 고셋팅(high setting): 리터 당 25 mEq
3. 저셋팅(low setting): 리터 당 10 mEq
상기 1의 칼륨은 일차적인 심정지제였다. 고칼륨(high potassium)은 공지된 단점 및 해로운 부작용에도 불구하고, 심정지액으로 가장 잘 알려져 있으며, 사용되고 있다. 대안적인 심정지액은 칼륨 채널 개구제/작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제 (예를 들면, 아데노신) 및 국소마취제 (예를 들면, 리그노카인)를 mM 양으로 포함하는 것으로서 WO 00/56145에 개시되어 있다. 상기 명세서 내용은 본 명세서에 참조로 삽입되어 있다. 여기에 예시화되어 있지 않지만, 상기 1의 고칼륨 심정지액은 위의 심정지액으로 대체될 수 있다.
(2) 첨가제 카세트(additive cassette):
1. 12 mg를 갖는 4 ml의 아데노신- 따라서, 3 mg/ml
2. 10ml의 황산마그네슘 = 5 g (또는 5g에 해당하는 MgSO4 의 하나의 바이알)
3. 30 ml 펌프 내의 결정질 프라임(crystalloid prime)은 무엇이든지 사용될 수 있다 (예를 들면, Plasmalyte™, Normosol™)
4. 첨가제 카세트 내의 총 부피: 44ml
5. 첨가제 셋팅: 리터당 10 ml
상기 카세트는 50 ml 카세트를 지지하는 기계에 적합하다.
리그노카인은 아래에 기재된 바와 같이, 개선된 결과를 얻기 위하여 상기 카세트에 추가된다. 리그노카인은 아데노신 대비 0.1 내지 10배의 농도, 바람직하게는 0.5 내지 2 배의 농도로 추가된다.
하기 데이터는 리그노카인이 교차-클램프 제거 전 회복기까지 이 카세트에 추가되지 않은 경우에 해당하는 실험결과로부터 얻은 것이다. 하지만, 본 발명의 또 다른 구체예에 있어서, 리그노카인은 아데노신 및 리그노카인의 조합물이 절차 중 유지(maintenance) 또는 정지기(quiescent phase) 중에 투여되도록 하기 위하여, 처음 사용시부터 이 카세트에 추가된다. 이는 추가로 심장 회복의 가능성을 개선시키고/거나 수술 후 합병증을 줄여주는 것으로 밝혀졌다.
허혈성 정지(ischemic arrest )가 아닌 에어로빅 정지(aerobic arrest)를 만들기 위한 전체 목적을 갖는, 본 실시예의 조성물을 투여하는데 사용되는 과정은 다음과 같다.
1. 헤파린화시, 수조 위까지 얼음을 채운다. 수조는 x-클램프 시간이 3시간을 초과하지 않는다면 다시 채울 필요가 없다. 전달 시간은 약 12℃일 것이다. x-클램프 기간 중 마지막 세번째 쪽으로, 산소가 풍부한 혈액의 몇가지 기전이 일어난다.
2. 온도 셋팅은 온열 유도를 위한 것이다: 온열(37℃)
3. 정지를 위한 고셋팅: 고칼륨 정지 카세트 25 mEq/L가 신속한 정지를 유도한다.
4. 첨가제를 위한 셋팅: 교차-클램프 전 10ml/L
교차-클램프의 적용시
1. 대동맥판을 확실히 닫히게 하기 위하여, 선행 흐름을 재빨리 500 ml으로 증가시키고 나서 즉시 320 내지 350으로 되돌린다.
2. 700 ml의 온열 선행성 정지액을 제공한다. 일단 정지에 이르면, 300ml을 더 제공하고 나서, 낮은 K+ 셋팅 (즉 10ml/L)으로 전환한다.
3. 700 ml의 온열 역행성 정지액을 제공한다.
4. 물온도를 냉각으로 전환한다. 가능한 한 장시간 동안 냉열 역행성 정지액을 제공한다. 낮은 정지 셋팅이 경험적으로 더 오랫동안 흐름이 지속되게 한다.
5. 첨가제 셋팅을 2ml/L로 낮춘다. 대부분의 심장이 제조된다.
6. 만약 CABG를 하고 있고 디스탈스(distals)가 처음으로 실행된 경우: 최초 이식 후, 멀티-카테터(multi-catheter) 라인을 통하여 펌프로 이식을 연결한다. 그리고나서, 상기 흐름이 매우 느리게 증가되어 150 Torr의 압력에 이르면, 상기 흐름은 의사에게 유용한 정보로 인지된다. 이는 하기의 사항을 달성할 것이다:
흐름 속도에 골드 스탠다드 압력을 이용한 이식의 명백함(patency)를 결정하는, 조절된 기계 장치
의사들은 문합부 부위(anastomotic site)의 지혈법(hemostasis)을 확인하는 수단을 갖는다; 및
선행성 정지액을 타겟 부위에 전달하고 바람직한 경우 동시에 역행성을 전달하는 능력(capability).
9. 만약 상기 과정이 혈관 및 관상동맥에 대한 작업과 연관이 있다면, 관상동맥을 먼저 수행한다. 이 방식에 의해, 손상된 심장은 필요로 하는 영양소를 공급받게 되고, 반면에 혈관은 작동된다.
10. 일반적인 SOP에 따라 K+를 모니터링하고, 칼륨 농도를 바람직한 수치로 조절한다.
마지막 10분의 x-클램프에 도달하면, 온열 주사를 위한 조제품이 제조된다. 이는 하기를 포함한다:
1. 물 셋팅: 온열(37도)
2. 정지 셋팅: K+ 및 기타 대사물질을 씻어내기 위해 0
3. 25 mg. 리그노카인은 항부정맥 조성물이 타겟에 전달되도록 하기 위하여, 첨가물 백(bag)으로 주입된다 (구체예에 기재되어 있지만, 초기에 추가되지 않았음) 일반적으로 절차를 위한 시간 길이에 따라 첨가물 백에 약 18-35ml이 남겨지는데, 이는 약 1 mg/ml의 리그노카인 농도를 제공한다.
4. 첨가물 셋팅: 15 내지 18 목적은 교차-클램프 제거 이전에 첨가물 백을 비우는 것이다.
온열 주사의 경우: 일반적으로 x-클램프 제거 5 내지 10분 이전에 시작한다.
1. 역행성 온열을 시작한다. 칼륨을 0으로 맞추고, 첨가물 셋팅을 15로 맞춘다. 역행성 압력을 최대 수치(35 내지 40 Torr)에 유지시킨다.
2. 전기적 활성이 시작되면, 몇분 더 역행성을 지속한다.
3. 2 내지 3분동안 선행성으로 전환한다(의사의 시력이 흐릿하지 않으면). 이는 탈기 이식을 촉진시켜, 심장이 우측이 관류되도록 하고, 일반적으로 안정적인 심막수에 이르게 한다.
4. x-클램프 지속동안에 다시 역행성으로 전환한다.
5. 만약 첨가제 셋팅이 끝나면, x-클램프 제거를 통해 순수한 온열 혈액으로 계속한다.
미세정지 기술로, 보다 많은 양을 제공하면, 심장은 더욱 에어로빅 정지 상태가 된다. 많은 경우, 만약 적절히 투여되면, 산소 공급/수용 비율은 반대로 된다. 1 내지 6 리터의 투여가 수술 후 세동을 최대로 감소시키는 것과 연관이 있다.
온열 혈액 심정지액으로 얻어진 임상학적 결과들은 저체온증(hypothermia)에 의한 몇몇 세포기능의 손상이 초기 관찰이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 관련성이 있을 수 있음을 제시한다. 이들에는 하기가 포함된다:
1. 막안정성의 감소
2. 글루코스 및 지방산 이용 능력의 감소
3. 억제된 세포막 기능을 야기하는 아데노신 트리-포스페이트의 미토콘드리아 생성의 감소
4. 손상된 세포 부피 조절을 야기하는 아데노신 트리-포스파타제 시스템의 활성도 감소
5. 칼슘에 결합하는 근소포체의 감소된 능력
6. 미토콘드리아 상태 호흡 및 시트레이트 합성효소의 활성 감소
7. 세포내 pH 조절의 감소
8. 칼슘 유입과 관련하여 근소포체의 활성 감소
교차 클램프의 끝쪽으로 냉열 유지 및 온열 주사와 함께 온열 유도를 결합하는 것은 최상의 결과를 제공한다. 특히 아데노신(기타 기능제 중에서 매우 강력한 혈관수축제)의 추가와 함께, 온열 유도는 모든 부행(collateral)을 열고, 정지동안의 필요한 관로(conduit) 및 심근 및 내피에 도달하는 첨가제를 제공한다. 냉열 유도로, 수축에 이르고 심근 및 내피 아래로 심정지액을 분포시키는 능력에 도달한다.
냉열 유지는 얼음 용해로 인하여 교차 클램프의 자연적 코스 동안에 일어나 는 느린 온도 증가와 함께 대사 유입의 감소를 제공한다. 평균 온도는 12 내지 14 ℃ 근처로 변화할 것이다. 말단 부위의 온열 주사가 가장 중요한 심근 보호 효과의 양태이다. 심장이 가능한 한 오랫동안 온열 혈액(32 내지 37 ℃)을 겪도록 함으로써, 근육수축제 및 전기적 지지를 필요로 하는 이완된(flaccid), 생명을 잃은 심장에 반대되는심장의 기능적 회복 대부분을 회복하는데에서의 차이를 의미할 수 있다. 또한 교차 클램프가 제거될 때 겪는 것과 마찬가지로 차갑고, 이완되고, 뛰지 않는 심장을 고 흐름의 온열 혈액의 외상에 두는 것이 확실한 화상 재관류 손상 상태로 심장을 두는 것이라는 증거가 있다.
지난 30년간을 통해, 의사와 체외순환사(perfusionist)들은 실험 기법을 개선하여, 각 환자의 특정 요구에 접근하는 방법을 "구축(customize)"하였다. 여전히 "쿠키 커터(cookie cutter)" 접근으로 남아있는 유일한 영역은 심근 보호였다; 필수적으로 "하나의 크기가 모두에 맞는다(one size fits all)". 어떤 특정 이론이나 작용 기작에 제한됨이 없이, 본 바람직한 구체예의 방법은 과다하게 혈액이 희석되지 않은(not-over hemodiluting) 환자들에게 더욱 민감하며, 따라서 개선된 결과를 낳는다.
일실험에 있어서, 민감한 환경에서의 다양성(variability)을 평가하기 위하여, 다른 의과의 및 그들의 상이한 기술을 이용하여 6개의 다른 병원에서 심정지액을 이용한 심장 수술을 겪고있는 2688명의 환자들을 평가하였다. 모든 환자들은 표준 고칼륨 심정지액으로 처리하여 정지를 유도하였다. 환자 중에서, 1279명은 일반적인 표준 결정성-심정지 프로토콜("standard")을 받은 그룹 내에 있었다. 1409명 은 동일한 고칼륨 심정지 및 위에서 본 발명의 조성물을 갖는 것으로 기재된 온열 ALM 첨가제 카세트를 갖는 미세정지 프로토콜(즉, 심장에 직접 최소량의 심정지액을 주입하는 것을 이용하는 것)을 받도록 하였다. 본 발명은 이러한 형태의 심정지액에 특이적이거나 제한되지는 않지만, 이는 본 발명의 방법의 적용을 형성하고 본 발명의 효과를 평가하고 설명하기 위해 여기에 검토된다.
첨가제 카세트는 위에 기재된 바와 같이, 회복기 중 아데노신, 리그노카인 및 마그네슘(따라서, "ALM"으로 표시)을 함유하는 것을 사용하였다. 본 발명의 방법은 "ALM"과 같이 편의적으로 축약하여 언급된다. ALM은 위에 기재된 프로토콜 대로 교차-클램프의 제거시에 투여되었다.
표 1은 2688 명의 환자들의 특징들을 설명하며, 표 2는 측정된 상이한 수술 후 합병증의 발생을 설명한다.
환자 그룹
Standard ALM
환자 수 1279 1409
연령(살) 62±10 65.7±10
체중(kg) 89±16 79.5±16
키(cm) 174±9 168±10
체중지수(Body mass index) 30±5 29±5
남성(%) 53 60
말초혈관질병(%) 18 21
진성 당뇨병(Diabetes mellitus)(%) 36 35
응급 수술(%) 8 10
기타 신체 바이패스 시간(분) 87±29 110±37
표 2에는 표 1에 나타낸 환자들에 대한 임상학적 결과들이 표로 나타나 있다. 세번째 컬럼은 각 결과에 대한 표준 심정지 환자의 비율 퍼센트로서 환자의 ALM 비율을 나타낸다(즉, 첫번째 컬럼의 퍼센트로서의 두번째 컬럼). 왼쪽 컬럼에 있는 모든 결과들은 음성 결과이고, 따라서, 이들을 최소화(minimisation)하는 것이 요구된다.
임상학적 관찰
Standard ALM ALM as % of standard
수술 중 근육수축제(%) 93% 13% (14%)
수술중 페이싱(pacing) (%) 86% 33% (38%)
수술 중 수혈(transfusion) (%) 43% 24% (56%)
수술후 입원기간 7 6 (79%)
수술후 심방 세동(%) 34% 3% (9%)
상기 프로토콜 후에 상당한 합병증의 감소, 특히 수술 후 심방 세동 및 수술 중 근육 수축제의 필요면에서 상당한 감소가 있었다는 것을 알 수 있다. 특히, 수술 중 근육수축제의 86% 감소; 수술중 페이싱(pacing)의 64% 감소; 수술중 수혈의 44% 감소; 수술 후 입원 기간의 21% 감소 및 수술후 심방세동의 91% 감소와 같은 음성 결과의 감소가 나타났다.
실시예 13: 쇼크 후 아데노신/리그노카인 용액의 투여
다음의 아데노신/리그노카인(AL) 용액이 본 실시예에 사용되었다: AL 용액= 크렙스 헨셀라이트 용액 내 200 uM 아데노신, 500 mM 리그노카인.
위에 기재된 바와 같이, 랫드를 2시간 10분 동안 출혈성 쇼크에 두었다.
도 1은 본 실험 중 랫트 심장의 ECG 모니터링을 보여준다. 도 1A는 출혈성 쇼크 (심박수 (HR)=375 bpm 및 MAP 114 mmHg) 이전의 정상 랫트 심장을 나타낸다. 쇼크 후, 심박수는 35bpm BP <10mmHg로 감소하였다(도 1B). AL 용액의 0.5mL 볼루스를 심장에 직접 투여하였다. 도 1C는 상기 용액의 투여 1.5초 후 심박수가 207bpm으로 증가하였음을 보여준다.
도2A는 본 실험 중 랫드 심장의 심율동전환(cardioversion)을 보다 상세하게 보여준다. 특히, 용액 투여 1.5 초 후 랫드의 심박수는 35 bpm에서 207 bpm으로 증가하였다. 용액 투여 시점은 (I)으로 표시되어 있다. 도 2B는 용액 투여 10초 후 랫드 심박수를 보여준다.
어떤 특정 작용기작나 이론에 제한됨이 없이, 이러한 결과들은 상기 동물은 거의 혈액량이 없기 때문에 AL 용액의 볼루스가 초기 동안 심박수를 되돌릴 수 있음을 보여준다. 도 2B의 (II)에 나타난 것처럼, 흉부 압박(chest compression) 및/또는 AL 용액의 추가 주사, 바람직하게는 혈량 보충와 함께와 같은 추가 개입이 환자를 유지시키는데 필요할 것이다.
본 실시예는 신체 전체의 산소 수요-공급 비율을 보다 균형있게 하기 위하여 그리고, 외상성 출혈성 쇼크와 연관된 염증성 및 과응고 불균형을 공격적으로 약화시키기 위하여 소생 중 저대사성 '휴면-유사' 상태를 약학적으로 유도하는데, 그리고 뇌, 심장, 폐 및 창자와 같은 중추 기관에 대한 손상을 공격적으로 감소시키는데 중점을 두는 소생을 약학적으로 유도하는데 목적이 있다. 염증 상태 및 부종 상태의 폐, 소위 "젖은 폐(wet-lung)", "쇼크 폐(shock lung)", "다-낭 폐(Da-nang lung)" 또는 "급성 호흡기 스트레스 증후군(acute respiratory distress syndrome)" 등이 심하게 외상을 입은 환자 중 최대 50%에서 발생한다.
실시예 14: 출혈성 쇼크 후 아데노신/리그노카인 소생 수액을 이용한 정맥 내 치료법
ALM (소생액) = 10 uM 아데노신, 30uM 리그노카인 및 2.5mM 황산마그네슘을 포함하는 7.5% 염화나트륨 용액.
도 3은 정상기간 중의 랫드의 ECG 등급(trace)을 보여준다. 이 시기에 측정된 MAP와 HR은 하기 표 3에 나타나있다.
랫드는 MAP가 약 30 내지 35로 떨어질때까지, 위에 기재된 바와 같이 약 45% 실혈과 연관이 있는 출혈성 쇼크에 두었다. 최대 채혈량은 쇼크기 동안 8.6 ml이었다.
총 혈액량은 0.06 x 304 + 0.77 = 19.01 ml로 추측되었다. 따라서, % 손실된 혈액양=8.6/19.01 x 100 = ~45%이었다.
도 4는 "쇼크기(shock period)" 개시 이전의 출혈기 끝에 있는 랫드 심장의 ECG 모니터링을 보여준다. 이 시점에 측정된 MAP 및 HR은 하기 표 3에 나타나있다.
동물들은 180분동안 쇼크상태에 유지되고 나서, ALM이나 7.5% 식염수를 정맥내 볼루스를 통해 투여하였다. HR 및 MAP는 각 60분 쇼크기 중에 측정되었는데, 즉 (i) 0-60분, (ii) 60-120분, (iii) 120-180이고, 하기 표 3에 나타나 있다. ECG 모니터링은 계속되었다(도 5, 도 6 및 도 7).
3시간의 쇼크기 끝에, ALM(7.5% 염화나트륨, 2.5mM 황산마그네슘, 10uM 아데노신, 30uM 리도카인) 1.0ml의 볼루스를 대퇴부 정맥(femoral vein)으로 주입하였다.
주입 10분후의 ECG 등급(trace)은 도 8에 나타나 있다. 이 시점에 측정된 HR 및 MAP는 하기 표 3에 나타나있다.
주입 30분후 ECG 등급(trace)은 도 9에 나타나 있다. 이 시점에 측정된 HR 및 MAP는 하기 표 3에 나타나있다.
주입 60분후 ECG 등급(trace)은 도 10에 나타나 있다. 이 시점에 측정된 HR 및 MAP는 하기 표 3에 나타나있다.
주입 90분후 ECG 등급(trace)은 도 11에 나타나 있다. 이 시점에 측정된 HR 및 MAP는 하기 표 3에 나타나있다.
TABLE 3
평균 수축 압력(mmHg) 평균 확장 압력(mmHg) MAP 평균 HR(bpm)
정상(출혈성 쇼크 이전) 119.69 89.77 350
출혈기
출혈기 끝(출혈성 쇼크 이전) - - 40 350
출혈성 쇼크기
쇼크(0-60분)* 66.48 33.01 - 281.58
쇼크(60-120분)* 69.77 29.53 - 250.39
쇼크(120-180분)* 67.41 28.33 - 245.80
쇼크 (180분) 65.58 27.46 40.17 239
회복
ALM 주입 후 10분 91.66 36.62 268.0
ALM 주입 후 30분 79.59 28.31 276.0
ALM 주입 후 30-60분* 73.82 28.38 43.53 263.30
ALM 주입 후 60분 71.35 28.13 249
ALM 주입 후 60-90분* 65.81 25.52 252.96
ALM 주입 후 90분 58.72 24.05 228
* 표시된 시기 동안 측정된 값의 평균값
실시예 15: 출혈성 쇼크 후 아데노신/리그노카인 소생액 및 7.5% 식염수를 이용한 정맥내 치료법의 비교예
ALM (소생액) = 10 uM 아데노신, 30 uM 리그노카인 및 2.5 mM 황산마그네슘이 포함된 7.5% 염화나트륨 용액.
랫드는 MAP가 30에서 35 mmHg로 떨어질 때까지 이전 실시예에 기재되어 있는 바와 같이 약 45% 실혈을 의미하는 출혈성 쇼크에 두었다.
도 12는 본 실험 중 랫드의 ECG 트레이스를 나타낸다. 도 12A는 출혈성 쇼크(HR 약 350bpm; MAP 100mmHg) 이전의 정상 랫드 심장을 나타낸다. 도 12B는 쇼크 60분 후 ECG 모니터링을 나타낸다. MAP 및 HR은 이 시점에 측정되었다(MAP 44 mmHg; HR은 약 280bpm으로 증가)(도 12B). ECG 모니터링은 추가 120분간 계속된다. 도 12C는 MAP가 40 mmHg(HR 약 239bpm)에서 180분의 쇼크 이후 상대적으로 안정한 상태에 있다는 것을 보여준다.
도 13A는 180분 쇼크 후 0.5mL의 7.5% 식염수의 투입하고 나서의 랫드의 ECG 트레이스를 보여준다. HR 약 39bpm 근처로 떨어졌다. 이는 7.5% 식염수 용액 투입 후 약 10분동안 유지되었다. 그 후, 심박수가 270bpm으로 증가하였다.
도 13B는 180분 쇼크 후 ALM의 0.5ml 볼루스의 투입하고 나서의 랫드의 ECG 트레이스를 보여준다. HR은 즉각적으로 261bpm으로 증가하였다.
이는 (및 이전 실시예) 출혈성 쇼크를 겪고 있는 환자에게 주기적으로 ALM의 볼루스를 투입함으로써 심장 기능이 유지됨을 보여준다. 어떤 특정 이론이나 작용 기작에 제한됨이 없이, 이러한 저용량 용액이 충분한 의료 도움이 지연되는 상황에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 용액은 환자를 병원으로 수송 중에 복강내 지지(support)를 제공하기 위하여, 사고 지역이나 전쟁터에 있는 의사에 의해 주기적 간격으로 투여될 수 있다. 본 실시예는 상기 용액의 정맥 내(iv) 볼루스가 심한 실혈 후 즉시 투여되어, 심장을 허혈성 분극화 및 부정맥으로부터 안정시키고 보호하며 그리고 소생 전에 주요 기관을 약학적으로 하향 조절함을 입증해준다. 이러한 가능한 전쟁터 시나리오는 의료병이나 전투 인명 구조원이 외상/부상 현장 근처의 부상당한 군인을 도와줄 수 있음을 가정한다.
본 명세서에 개시되고 정의된 발명은 글이나 도면으로부터 언급되거나 명백한 각 특징을 2개 이상 조합한 것까지 확장될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 상이한 조합들은 본 발명의 다양한 대안적인 실시형태를 구성한다.

Claims (9)

  1. (i) 칼륨 채널 개구제(開口劑; opener) 또는 작용제(agonist) 및/또는 아데노신 수용체 작용제(agonist); 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는 조성물을, 외상 후 신체에 투여함으로써 외상 후 세포, 조직 또는 신체기관에 대한 손상을 감소시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물 투여 이후 (i) 및 (ii)를 포함하는 조성물을 추가로 투여하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물은 2가의 마그네슘 양이온을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 마그네슘의 농도가 최대 약 2.5mM인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 고장성(hypertonic)인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. (i) 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제; 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는, 외상 후 세포, 조직 또는 기관의 손상을 감소시키기 위한 조성물.
  7. 제7항에 있어서, 2가 마그네슘 양이온을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제7항 또는 제8항에 있어서, 고장성(hypertonic)인 것을 특징으로 조성물.
  9. (i) 칼륨 채널 개구제 또는 작용제 및/또는 아데노신 수용체 작용제; 및 (ii) 국소 마취제를 포함하는 조성물을 투여함으로써 외상을 치료하는 방법.
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