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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines TNF-α-Inhibitors
bei der Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen für die Behandlung
einer Nervenwurzelschädigung
oder einer durch Nucleus pulposus-induzierten Nervenschädigung,
verursacht durch die Freisetzung von TNF-α und Verbindungen, die durch
die Freisetzung von oder Anwesenheit von TNF-α ausgelöst werden, durch Hemmen von
Bandscheiben-TNF-α oder
für die
Linderung von Symptomen der Nervenwurzelschädigung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bandscheibenvorfall
ist eine sehr beschwerliche Erkrankung, die ausgeprägte Schmerzen
und Muskelfunktionsstörung
hervorrufen kann und damit Verlust der Arbeitsfähigkeit. Der Vorfall kann an
jeder beliebigen Bandscheibe in der Wirbelsäule auftreten, wobei jedoch
Vorfälle
in der Lendenwirbelsäule
und der Halswirbelsäule
am Häufigsten
sind. Ein Bandscheibenvorfall in der Halswirbelsäule kann zu einem ausstrahlenden
Schmerz und einer Muskelfunktionsstörung im Arm führen und
ein Vorfall in der Lendenwirbelsäule
zu einem ausstrahlenden Schmerz und zur Muskelfunktionsstörung im
Bein führen.
Der ausstrahlende Schmerz in dem Bein wird allgemein als "Ischias-Syndrom" bezeichnet. Der
Bandscheibenvorfall führt
zu Störungen
in einem variierenden Grad, und der Schmerz kann für 1 bis
2 Monate oder in schweren Fällen
bis zu 6 Monaten anhalten. Der als Folge eines Bandscheibenvorfalls
auftretende Schmerz in Arm oder Bein kann sehr intensiv sein und
kann auf diese Weise während
der Dauer der Krankheit die gesamte Lebenssituation des betreffenden
Patienten beeinträchtigen.
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Die
US-A-5703092 offenbart
die Verwendung von Hydroxaminsäure-Verbindungen
und Carbonsäuren als
Metalloproteasen und TNF-Inhibitoren und speziell in der Behandlung
von Arthritis und anderen verwandten inflammatorischen Erkrankungen.
Es wurde keine Verwendung dieser Verbindungen für die Behandlung von Nervenwurzelschädigungen
offenbart oder angezeigt.
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Die
US-A-4925833 offenbart
die Verwendung von Tetracyclinen zur Unterstützung der Knochenproteinsynthese
und Behandlung von Osteoporose.
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Die
US-A-4666897 offenbart
die Hemmung von collagenolytischen Enzymen der Mammalia durch Tetracycline.
Die collagenolytische Wirksamkeit manifestiert sich durch eine übermäßige Knochenresorption,
paradentale Erkrankungen, rheumatoide Arthritis, Ulceration der
Cornea oder Resorption von Haut- oder anderem Bindegewebe-Collagen.
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In
keinem der letzten zwei Dokumente findet eine Nervenwurzelschädigung oder
deren Behandlung Erwähnung.
- Schlumpf U.; Jöhr,
M.: "Akuter lumbaler
Bandscheibenvorfall mit Wurzelkompression: Zur Indikation der periduralen
Steroidinjektion",
Schweizerische Rundschau für
Medizinpraxis, Hallwag, Bern, CH, 18 Februar 1997, Bd. 86, Nr. 8,
S. 292 bis 295, offenbaren die Nutzanwendung von Steroid-Injektionen
für die
Behandlung von akutem lumbalen Bandscheibenvorfall mit Kompression
einer Nervenwurzel.
- Schenk, S., Reiter, R.: "Die
intrathekale Cortisontherapie bei lumbalen Discopathien", Arch. Orthop. Unfall-Chir.,
18. Juni 1976, Bd. 85, Nr. 1, S. 21 bis 31, offenbart die Nutzanwendung
von Cortison für
die Behandlung lumbaler Bandscheibenaffektionen.
- Olmarker, K. et al.,: "Effects
of Methylprednisolone an Nucleus Pulposus-Induced Nerve Root Injury" Spine, 15. August
1994, Bd. 19, Nr. 16, S. 1803-1808, offenbaren die Wirkungen von
intravenös
verabreichtem Methylprednisolon auf die Verringerung einer Nervenwurzelschädigung.
- Sommer, C. et al.: "The
effect of thalidomide treatment an vascular pathology and hyperalgesia
caused by chronic constriction injury of rat nerve", PAIN, Januar 1998,
Bd. 74, Nr. 1, S. 83 bis 91, offenbaren Experimente, die unter Anwendung
eines Modells für
periphere ischiatische Nervenschädigung
ausgeführt
wurde.
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BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines TNF-α-Inhibitors,
der ausgewählt
ist aus der Gruppe, bestehend aus:
- – Tetracycline,
- – Thalidomid,
- – Lazaroiden,
- – Pentoxyphylinen,
- – löslichen
Zytokin-Rezeptoren,
- – monoklonalen
Antikörpern
gegen TNF-α,
- – Amrinon,
- – Pimobendan,
- – Vesnarinon,
- – Laktoferrin
und
- – Melatonin
in
Form der Base oder ihres Anlagerungssalzes, bei der Herstellung
einer pharmazeutischen Zusammensetzung für die Behandlung einer Nervenwurzelschädigung oder
einer durch Nucleus pulposus induzierten Nervenschädigung,
verursacht durch die Freisetzung von TNF-α und Verbindungen, die durch
die Freisetzung von oder Anwesenheit von TNF-α ausgelöst werden, durch Hemmen von
Bandscheiben-TNF-α oder für die Linderung
von Symptomen der Nervenwurzelschädigung.
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Es
hat sich jetzt überraschend
als möglich
erwiesen, dass man in der Lage ist, Nervenwurzelschädigungen
zu behandeln oder mindestens die Symptome von Nervenwurzelschädigungen
zu lindern, indem man eine pharmazeutischen Zusammensetzung anwendet,
die eine therapeutisch wirksame Menge eines TNF-α-Inhibitors aufweist, der ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus: Tetracyclinen, Thalidomid, Lazaroiden,
Pentoxyphylin, löslichen
Zytokin-Rezeptoren, monoklonalen Antikörpern gegen TNF-α, Amrinon,
Pimobendan, Vesnarinon, Laktoferrin und Melatonin in Form von Basen
oder Anlagerungssalzen.
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Die
therapeutisch wirksame Menge ist eine Dosierung, die normalerweise
zur Anwendung gelangt, wenn derartige Verbindungen für andere
therapeutische Anwendungen eingesetzt werden. Viele dieser Medikamente
sind kommerziell bekannte, geschützte
Arzneimittel.
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Verbindungen,
die über
eine solche Wirksamkeit verfügen,
worin auch einige Verbindungen einbezogen sind, die nicht zu denen
der vorliegenden Erfindung gehören,
sind Tetracycline, wie beispielsweise Tetracyclin, Doxycyclin, Lymecyclin,
Oxytetracyclin, Minocyclin und chemisch modifizierte Tetracycline,
Dedimethylaminotetracyclin, Hydroxaminsäure-Verbindungen, Carbonsäuren und
Derivate, Thalidomid, Lazaroide, Pentoxyphyllin, Napthopyrane, lösliche Zytokinrezeptoren,
monoklonale Antikörper
gegen TNF-α,
Amrinon, Pimobendan, Vesnarinon, Phosphodiesterase-III-Inhiboren, Laktoferrin
und Laktoferrin-derivierte Analoga, Melatonin, Norfloxacin, Ofloxacin,
Ciprofloxacin, Gatifloxacin, Pefloxacin, Lomefloxacin und Temafloxacin.
Diese können
als Basen oder in Form von Anlagerungssalzen vorliegen, je nachdem,
welche über
die besten pharmazeutischen Wirkung verfügen und über die beste Eigenschaft,
in eine pharmazeutisch geeignete Zusammensetzung eingebracht werden
zu können.
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Ferner
weist die aktive Komponente eine Substanz auf, die eine Verbindung
hemmt, die durch Freisetzung von TNF-α ausgelöst wird, wie beispielsweise
Interferon-Gamma, Interleukin-1 und Stickoxid (NO) in Form von Basen
oder Anlagerungssalzen.
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Die
Wirkungen von Doxycyclin, löslichen
Zytokin-Rezeptoren und monoklonalen Zytokin-Antikörpern sind untersucht worden
und die Methoden angewendet worden; die erhaltenden Ergebnisse werden
nachfolgend offenbart.
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BEISPIEL
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AUFBAU DER UNTERSUCHUNG
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Die
Wirkungen von Nucleus pulposus und verschiedene Behandlungen zum
Blocken der TNF-α-Aktivität wurden
in einem Versuchsaufbau unter Anwendung der Immunhistochemie und
Aufzeichnungen der Nervenleitungsgeschwindigkeit bewertet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER HINTERGRUNDDATEN:
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Eine
Meta-Analyse der beobachteten Wirkungen, die durch Nucleus pulposus
hervorgerufen werden, ergab, dass diese Wirkungen mit einem speziellen
Zytokin, Tumornektrosefaktor-alphe (TNF-α) in Verbindung gebracht werden
können.
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ZIELSTELLUNGEN
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Zur
Ermittlung des Vorhandenseins von TNF(α) in Nucleus pulposus-Zellen
vom Schwein und um festzustellen, ob eine Blockade von TNF(α) auch die
von Nucleus pulposus eingeleitete Reduktion der Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeit
geblockt wird.
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METHODEN
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- Reihe 1: Es wurden in Kultur genommene Zellen von Nucleus
pulposus immunhistologisch mit einem monoklonalen Antikörper für TNF(α) angefärbt.
- Reihe 2: Nucleus pulposus wurde aus Lumbal-Bandscheiben entnommen
und autolog in 13 Schweinen auf die coccygeale Cauda equina aufgebracht.
Vier Schweine erhielten 100 mg Doxycyclin intravenös, 5 Schweine erhielten
lokal in den Nucleus pulposus eingebracht einen blockierenden monoklonalen
Antikörper
auf TNF-α, und
vier Schweine blieben unbehandelt und bildeten die Kontrolle. Drei
Tage nach der Anwendung wurde die Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeit über der
Auftragszone durch lokale elektrische Stimulation ermittelt.
- Reihe 3: Dreizehn Schweine erhielten autologen Nucleus pulposus
auf deren sacrococcygeale Cauda equina ähnlich der Reihe 2 aufgebracht.
Fünf Schweine
(Körpergewicht
25 kg) erhielten Remicade® (Infliximab) 100 mg i.v.
präoperativ
und 8 Schweine Enbrel® (Etanercept) 12,5 mg
s.c. präoperativ
und zusätzlich
12,5 mg s.c. drei Tage nach der Operation. Sieben Tage nach der
Anwendung auf den Nucleus pulposus wurde die Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeit über der
Auftragszone durch lokale elektrische Stimulation entsprechend der
Reihe 2 bestimmt.
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ERGEBNISSE
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- Reihe 1: Es wurde das Vorhandensein von TNF-α in den Zellen
von Nucleus pulposus festgestellt.
- Reihe 2: Der selektive Antikörper
auf TNF-α beschränkte die
Reduktion der Nervenleitungsgeschwindigkeit, obgleich für die Kontrollreihen
statistisch nicht signifikant. Allerdings blockierte die Behandlung
mit Doxycyclin die von Nucleus pulposus reduzierte Reduktion der
Leitungsgeschwindigkeit signifikant.
- Reihe 3: Beide Medikamente (Infliximab und Etanercept) blockierten
die durch Nucleus pulposus induzierte Nervenschädigung wirksam und es wurden
normale mittlere Nervenleitungsgeschwindigkeiten nach Behandlung
mit diesen beiden Medikamenten festgestellt.
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SCHLUSSFOLGERUNG
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Zum
ersten Mal ist eine spezielle Substanz, Tumornekrosefaktor-alpha,
mit den Nucleus pulposus-induzierten
Wirkungen der Nervenwurzeln nach örtlicher Aufbringung verknüpft worden.
Obgleich die Wirkungen dieser Substanz mit anderen ähnlichen
Substanzen synergistisch sein können,
könnten
die Daten der erfindungsgemäßen Untersuchung
von großer
Bedeutung für
ein weitergehendes Verständnis
der biologischen Aktivität
von Nucleus Pulposus sein und könnten
ebenfalls von möglichem
Nutzen für
zukünftige
Behandlungsstrategien des Ischiassyndroms sein.
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Nach
dem früher
angenommen wurde, dass der Nucleus pulposus lediglich eine biologisch
inaktive Gewebekomponente ist, die bei Bandscheibenvorfall die spinale
Nervenwurzel unter Druck setzt, ist neuerdings festgestellt worden,
dass der Nucleus pulposus in hohem Maße aktiv ist, indem sowohl
strukturelle als auch funktionelle Änderungen in den angrenzenden
Nervenwurzeln bei epiduraler Aufbringung induziert werden (24, 37,
38, 41, 42). Damit hat sich bestätigt,
dass der autologe Nucleus pulposus axonale Änderungen einleiten kann und
eine charakteristische Myelin-Schädigung (24, 38, 41, 42), erhöhte Gefässdurchlässigkeit (9,
44), eine intravaskuläre
Koagulation (24, 36) und dass die Membrangebundene Struktur oder
Substanzen der Zellen von Nucleus pulposus für diese Wirkungen verantwortlich
sind (24, 37). Ebenfalls ist festgestellt worden, dass die Wirkungen
wirksam durch Methylprednisolon und Cyclosporin A (2, 38) geblockt
werden. Betrachtet man diese Daten kritisch, so kann man feststellen,
dass es mindestens ein Zytokin gibt, das mit all diesen Wirkungen
in Verbindung steht, Tumomeckrosefaktor-alpha (TNF-α). Um festzustellen, ob TNF-α bei einer
durch Nucleus pulposus induzierten Nervenwurzelbeschädigung beteiligt
ist, wurde das Vorhandensein von TNF-α in Zellen von Nucleus pulposus
bewertet und untersucht, ob die von Nucleus pulposus induzierten Wirkungen
durch Doxycyclin geblockt werden könnten, einem löslichen
TNF-Rezeptor, und einen selektiven monoklonalen TNF-Antikörper, wobei
letzterer sowohl lokal in dem Nucleus pulposus verabreicht wird
als auch systemisch.
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MATERIAL UND METHODEN
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Reihe 1, Vorhandensein von TNF-α in Zellen
des Nucleus pulposus von Schweinen:
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Nucleus
pulposus (NP) aus insgesamt 13 lumbalen und thorakalen Bandscheiben
wurde aus einem für
andere Zwecke benutzen Schwein erhalten. NP wurde einmal in Ham's F12-Medium (Gibco
BRL, Paisley, Schottland) gewaschen und zentrifugiert und in 5 ml
Collagenase-Lösung
in Ham's F12-Medium
(0,8 mg/ml, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) für 40 Minuten
bei 37°C
in 25 cm2-Gewebekulturflaschen suspendiert. Die
separierten NP-Zellenpellets wurden in DMEM/F12-1:1-Medium (Gibco
BRL, Paisley, Schottland), ergänzt
mit 1% L-Glutamin 200 mMol (Gibco BRL, Paisley, Schottland), 50 μg/ml Gentamycin-sulfat
(Gibco BRL, Paisley, Schottland) und 10% fötalem Kälberserum (FCS) (Gibco BRL,
Paisley, Schottland) suspendiert. Die Zellen wurden bei 37°C und 5%
CO2 in Luft für 3 bis 4 Wochen in Kultur
genommen und anschließend direkt
auf mit Gewebekultur behandelten Objektträgern (Becton Dickinson & Co Labware, Franklin
Lakes, NJ, USA) kultiviert. Nach fünf Tagen auf den Objektträgern wurden
die Zellen in situ mit Hilfe von Aceton für 10 Minuten fixiert. Nach
dem Blockieren von irrelevanten Antigenen durch Auftrag von 3% H2O2 (Sigma Chemical Co.,
St. Louis, MO, USA) für
30 Minuten und Horse-Serum (ImmunoPure ABC, Peroxidase, Mouse, IgG-Färbekitt
Nr. 32028, Pierce, Rockford, IL) für 20 Minuten wurde der primäre Antikörper (Anti-Schwein
TNF-α-monoklonaler
gereinigter Antikörper,
Endogen, Cambridge, MA, USA) über
Nacht bei +40°C,
verdünnt
mit 1:10, 1:20 und 1:40 aufgebracht. Zur Kontrolle wurde BSA (Rinderserumalbumin,
Intergen Co, New York, USA) in PBS (Phosphat-gepufferte Kochsalzlösung, Merck,
Darmstadt, Deutschland) suspendiert in der gleichen Weise aufgebracht.
Am nächsten
Tag wurden die Zellen mit 1% BSA in PBS gewaschen und der sekundäre Antikörper (ImmunoPure
ABC, Peroxidase Mouse, IgG-Färbekitt
Nr. 32028, Pierce, Rockford, IL) für 30 Minuten aufgebracht. Um
diese Reaktion zu verstärken,
wurden die Zellen an Avidin-Biotin-Komplex für weitere 30 Minuten exponiert
(ImmunoPure ABC, Peroxidase Mouse IgG-Färbekitt Nr. 32028, Pierce,
Rockford, IL). Die Zellen wurden sodann an 20 mg DAB (3,3-Diaminobenzidintetrahydrochlorid,
Nr. D-5905, Sigma
Chemical Co., St. Louis, MO, USA) und 0,033 ml und 3%ige H2O2 in 10 ml Kochsalzlösung für 10 Minuten
exponiert. Die Zellen wurden in PBS gewaschen, in einer Reihe mit
Ethanol dehydriert und mit Hilfe eines Lichtmikroskops von einem
unbeteiligten Beobachter in Bezug auf das Vorhandensein einer Braunfärbung untersucht,
die das Vorhandensein von TNF-α anzeigt
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Reihe 2, neurophysiologische Bewertung:
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13
Schweine (Körpergewicht
25 bis 30 kg) erhielten eine intermuskuläre Injektion von 20 mg/kg Körpergewicht
Ketalar® (Ketamin
50 mg/ml, Parke-Davis, Morris Plains, New Jersey) und eine intravenöse Injektion
von 4 mg/kg Körpergewicht
Hypnodil® (Methomidat-chlorid
50 mg/ml, AB Leo, Helsingborg, Schweden) und 0,1 mg/kg Körpergewicht
Stresnil® (Azaperon
2 mg/ml, Janssen Pharmaceutica, Beerse, Belgien). Eine Anästhesie
wurde durch zusätzliche
intravenöse
Injektionen von 2 mg/kg Körpergewicht
Hypnodil® und
0,05 mg/kg Körpergewicht
Stresnil® erhalten.
Die Schweine erhielten ebenfalls eine intravenöse Injektion von 0,1 mg/kg
Stesolid Novum® (Diazepam,
Dumex, Helsingborg, Schweden) nach chirurgischem Einsatz.
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Aus
der 5ten lumbalen Bandscheibe wurde durch eine retroperitoneale
Maßnahme
(42) Nucleus pulposus entnommen. Näherungsweise 40 mg des Nucleus
pulposus wurden auf die sacrococcygeale Caude equina durch einen
Mittellinien-Einschnitt und Laminektomie der ersten coccygealen
Vertebra aufgebracht. Vier Schweine erhielten keinerlei Behandlung
(ohne Behandlung). Vier andere Schweine erhielten eine intravenöse Infusion
von 100 mg Doxycyclin (Vibramycino, Pfizer Inc., New York, USA)
in 100 ml Kochsalzlösung über 1 Stunde.
Bei 5 Schweinen wurde vor der Anwendung der Nucleus pulposus gemischt
mit 100 g einer 1,11mg/ml-Suspension des in Reihe 1 verwendeten
Anti-TNF-α-Antikörpers.
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Drei
Tage nach der Anwendung wurden die Schweine erneut anästhesiert
durch intramuskuläre
Injektion von 20 mg/kg Körpergewicht
Ketalar® und
eine intravenöse
Injektion von 35 mg/kg Körpergewicht
Pentothal® (Thiopental-Natrium,
Abbott Lab, Chicago. IL). Die Schweine wurden an einem Respirator
beatmet. Die Anästhesie
durch eine intravenöe
Bolus-Injektion von 100 mg/kg Körpergewicht
Chloralose (α)-D(+)-gluco-chloralose,
Merck, Darmstadt, Deutschland, aufrechterhalten sowie durch kontinuierliche
Zufuhr von 30 mg/kg/Stunde Chloralose. Von der 4. sakralen bis 3.
coccygealen Vertebra wurde eine Laminektomie vorgenommen. Die Nervenwurzeln
wurden mit Spongostane® (Ferrosan, Dänemark)
abgedeckt. Die örtliche
Gewebetemperatur wurde kontinuierlich überwacht und mit Hilfe einer
Heizlampe bei 37,5° bis
38,0°C gehalten.
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Die
Cauda equina wurde durch zwei E2-subdermale platinale-Elektroden
(Grass Instrument Co., Quincy, MA) stimuliert, die mit einem Grass
SD9-Stimulator (Grass Instrument Co., Quincy, MA) verbunden war
und auf den exponierten Bereich intermittierend vorsichtig auf die
Cauda equina der ersten 10 mm kranial und dann 10 mm caudal aufgegeben
wurden. Zur Gewährleistung,
dass lediglich Impulse von den exponierten Nervenfasern aufgezeichnet
wurden, wurde die Nervenwurzel, die aus dem Spinalkanal zwischen
den zwei stimulierten Stellen austritt, getrennt. Es wurde ein EMG
mit Hilfe von zwei subdermalen Platinnadelelektroden aufgezeichnet,
die in die paraspinalen Muskeln in dem Schwanz mit einem Abstand
von näherungsweise
10 mm eingebracht wurden. Diese Prozedur ist reproduzierbar und
stellt eine Funktionsmessung der motorischen Nervenfasern der Cauda
equina-Nervenwurzeln dar. Das EMG wurde unter Verwendung eines Macintosh
IIci-Computers dargestellt, der mit "Superscope"-Software ausgestattet war, sowie mit
einem MacAdios II AID-Konverter (GW Instruments, Sommerville, MA)
zusammen mit einem Grass P18-Vorverstärker (Grass Instrument Co.,
Quincy, MA). Der Separationsabstand zwischen den ersten Peaks des
EMG von den zweiten Aufzeichnungen wurde ermittelt und der Separationsabstand
zwischen den zwei Stimulationsstellen auf der Cauda equina mit einer
Mikrometerschraube gemessen. Aus diesen zwei Messungen ließ sich damit
die Nervenleitungsgeschwindigkeit zwischen den zwei Stimulationsstellen
berechnen.
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Was
die Ausführung
der neurophysiologischen Analysen betrifft, so war die ausführende Person
in Unkenntnis des Versuchsprotokolls für das einzelne Tier, und nach
Beendigung der gesamten Studie wurden die Daten in drei Versuchsgruppen
angeordnet und die statistischen Differenzen zwischen den Gruppen
mit Hilfe des Student's-Tests
bewertet. Das Versuchsprotokoll für dieses Experiment war von
Seiten des örtlichen Ethik-Komitees
für Tierforschung
genehmigt.
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Reihe
3: Dreizahn Schweine erhielten einen autologen Nucleus pulposus
aufgebracht auf ihre sacrococcygeale Cauda equina ähnlich denen
von Reihe 2. Fünf
Schweine (Körpergewicht
25 kg) erhielten den Human/murin-monoklonalen Antikörper Remicade® (Infliximab,
Immunex Corporation, Seattle, WA 98101, USA) mit 100 mg i.v. präoperativ
und 8 Schweine erhielten Enbrel® (Etanercept,
Centocor B.V., Leiden, die Niederlande) mit 12,5 mg s.c. präoperativ
und zusätzlich
12,5 mg s.c. drei Tage nach der Operation. Sieben Tage nach der
Anwendung des Nucleus pulposus wurde die Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeit über der
Auftragszone durch örtliche
elektrische Stimulation entsprechend Reihe 2 bestimmt. Für einen
Blindversuch der Studie wurde die neurophysiologische Bewertung
parallel zu einer anderen Studie ausgeführt, wobei die Person, die
die Analysen vornahm, in Unkenntnis davon war, welche Studie und
welche Behandlung das jeweilige spezielle Tier erhalten hatte. In
die Reihe 3 wurden keine unbehandelten Tiere einbezogen auf Grund
der zuvor vorhandenen Kenntnis der Nervenleitungsgeschwindigkeit
nach sieben Tagen entweder des Nucleus pulposus oder des Fettauftrags
(Kontrolle). Die statistische Differenz zwischen den Gruppen, Infliximab
und Etanercept, Nucleus pulposus ohne Behandlung (positive Kontrolle
von vorangegangenen Daten) und Anwendung von retroperitonealem Fett
(negative Kontrolle von vorangegangenen Daten) wurden unter Anwendung
von ANOVA und Fisher's
PLSD mit 5% bewertet.
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ERGEBNISSE
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Reihe 1, Vorhandensein von TNF-α in Zellen
von Nucleus pulposus von Schwein:
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Beispiele
für das
lichtmikroskopische Aussehen der gefärbten Objektträger. In
den Sektionen unter Verwendung von BSA und PBS als "primären Antikörper" (Kontrolle) wurde
keine Färbung
beobachtet, womit sichergestellt war, dass es kein Markieren und
Sichtbarwerden irrelevanter Antigene gab. Bei Anwendung des Anti-TNF-α-Antikörpers mit
einer Verdünnung
von 1:40 gab es lediglich eine schwache Anfärbung. Die Färbung nahm
jedoch mit geringer werdenden Verdünnungen des Antikörpers zu.
Das Färben
war in dem Soma der Zellen zu erkennen und es konnte nicht differenziert
werden, ob TNF-α in
dem Zytoplasma lokalisiert war, auf der Zelloberfläche an der
Zellmembran gebunden war oder beides.
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Reihe 2, neurophysiologische Bewertung:
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Die
Anwendung von nichtmodifiziertem Nucleus pulposus und ohne irgendeine
Behandlung induzierte eine Verringerung der Nervenleitungsgeschwindigkeit ähnlich wie
bei den vorangegangenen Untersuchungen (Tabelle 1), während eine
Behandlung mit Doxycyclin diese Verringerung vollständig blockierte
(p < 0,01 Student's-Test). Der örtliche
Auftrag von Anti-TNF-α-Antikörper induzierte
ebenfalls eine teilweise Blockierung dieser Verringerung, obgleich
nicht so vollständig
wie Doxycyclin und nicht statistisch signifikant in Bezug auf die behandlungsfreie
Reihe.
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Reihe
3: Eine Behandlung mit beiden Medikamenten schien die durch Nucleus
pulposus induzierte Verringerung der Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeiten
zu verhindern, da die mittlere Nervenleitungsgeschwindigkeit für beide
dieser Behandlungsgruppen nahe der mittleren Leitung bei den Fett-Auftragsreihen lag,
wie aus der vorangegangenen Studie (Tabelle 2) zu entnehmen ist.
Es gab eine statisch signifikante Differenz zu den Anwendungen von
Nucleus pulposus, jedoch ohne irgendeine Vorbehandlung, wie für beide
Medikamente festzustellen war. TABELLE
1 – REIHE
2
BEHANDLUNG | N | NCV(M/S
+ SD) |
ÖRTLICH ANTI-TNF-α | 5 | 64±28 |
DOXYCYCLIN | 4 | 76±9 |
OHNE
BEHANDLUNG | 4 | 46±12 |
TABELLE
2 – REIHE
3
BEHANDLUNG | N | NCV(M/S
+ SD) |
FAT* | 5 | 76±11 |
EMBREL® | 8 | 78±14 |
REMICADE® | 5 | 79±15 |
OHNE
BEHANDLUNG* | 5 | 45±19 |
- * Daten einbezogen von Ref. Nr. 42, Olmarker
et al., 1993
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DISKUSSION
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Die
Daten der vorliegenden Studie demonstrieren, dass TNF-α in Zellen
des Nucleus pulposus des Schweins angetroffen werden können. Wenn
TNF-α durch
einen lokal aufgebrachten, selektiven monoklonalen Antikörper geblockt
wird, wurde die durch Nucleus pulposus erzeugte Verringerung der
Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeit teilweise geblockt, obgleich
im Vergleich zu den Reihen von unbehandelten Tieren statistisch
nicht signifikant. Wenn jedoch systemische Behandlungen mit Doxycyclin,
Infliximab und Etanercept zur Hemmung von TNF-α verwendet wurden, wurde eine
Verringerung der Nervenleitungsgeschwindigkeit deutlich verhindert.
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In
den letzten Jahren ist bestätigt
worden, dass eine lokale Aufbringung von autologem Nucleus pulposus
die angrenzenden Nervenwurzeln schädigen kann. Damit hat sich
erwiesen, dass die Nervenwurzelschädigung, die bei einem Bandscheibenvorfall
festgestellt wird, nicht ausschließlich auf eine mechanische Deformation
der Nervenwurzel beruht, sondern auch durch unbekannte "biochemische Effekte" in Verbindung mit
dem epiduralen Bestehen einer eingeklemmten Nucleus pulposus eingeleitet
sein kann. Obgleich dieses neue Forschungsgebiet zahlreiche experimentelle
Untersuchungen ausgelöst
hat, sind die beteiligten Mechanismen und Substanzen nicht vollständig bekannt.
Es ist festgestellt worden, dass die lokale Anwendung eines autologen
Nucleus pulposus eine aktionale Schädigung einleiten kann (24,
37, 38, 40-42), eine charakteristische Schädigung der Myelin-Scheide (24,
38, 40-42), eine lokale Erhöhung
der Gefäßdurchlässigkeit
(9, 36, 44), intravaskuläre
Koagulationen, die Verringerung von intraneuralem Blutstrom (43)
und Leukotaxie (36). Es ist festgestellt worden, dass Nucleus pulposus-bezogene
Effekte wirksam durch Methylprednisolon (38) und Cyclosporin A (2)
geblockt werden können
und etwas weniger wirksam durch Indomethacin (3) und Lidocain (69).
Darüber
hinaus hat man gelernt, dass die Effekte durch Zellen des Nucleus
pulposus vermittelt werden (37) und speziell durch Substanzen oder
Strukturen, die an den Zellmembranen gebunden sind (25). Betrachtet
man diese Daten kritisch, so wird offensichtlich, dass mindestens
eines der speziellen Zytokine in Verbindung mit diesen beobachteten
Wirkungen gebracht werden kann, nämlich der Tumor-Nekrosefaktor-alpha (TNF-α). TNF-α kann eine
Nervenschädigung
hervorrufen (29, 31, 45, 50, 66), die hauptsächlich als eine charakteristische
Myelin-Schädigung
betrachtet wird, die stark der durch Nucleus pulposus induzierten
Myelin-Schädigung ähnelt (29,
47, 51, 62, 64, 66, 70). TNF-α kann
auch eine erhöhte
Gefäßdurchlässigkeit
(47, 66) auslösen
und eine Koagulation (22, 34, 63) initiieren. Darüber hinaus
kann TNF-α durch
Steroide (4, 8, 21, 61, 68) geblockt werden sowie durch Cyclosporin
A (11, 55, 67, 68). Allerdings wird die blockierende Wirkung auf
TNF-α nicht
durch NSAID (14, 17, 20) nicht so ausgeprägt und sehr gering oder im
Gegenteil von Lidocain (5, 32, 46, 60). Es wurde vor Kurzem festgestellt,
dass eine lokale Anwendung von Nucleus pulposus ein schmerzbedingtes
Verhalten in Ratten auslösen
kann und speziell eine in Form einer Wärme-Hyperalgie (23, 40). Von
TNF-α ist
auch festgestellt worden, dass es in Verbindung mit derartigen Schmerzverhalten
bedingten Änderungen
steht (12, 35, 56, 66) und auch generell mit Neuropathien (30, 54,
56, 57). Allerdings gibt es keine Untersuchungen, in denen das mögliche Vorhandensein
von TNF-α in
den Zellen des Nucleus pulposus eingeschätzt worden ist.
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Um
zu prüfen,
ob TNF-α in
Verbindung gebracht werden kann mit der beobachteten, durch Nucleus pulposus
induzierten Reduktion der Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeit,
war es erforderlich, zuerst zu bestimmen, ob TNF-α in den Zellen
von Nucleus pulposus vorhanden ist. Die Daten demonstrierten eindeutig, dass
TNF-α in
diesen Zellen vorhanden ist. TNF-α wird
als Präkursor
(Pro-TNF) erzeugt, der an der Membran gebunden ist und durch Abspaltung
von der Zellmembran mit Hilfe einer Zink-abhängigen Metallo-Endopeptidase
aktiviert wird (TNF-α-umwandelndes
Enzym, TACE) (6, 15, 16, 48, 49). Dieses könnte damit in guter Übereinstimmung
mit den experimentellen Ergebnissen stehen, bei denen eine Anwendung
der bloßen
Zellmembranen autologer Zellen von Nucleus pulposus eine Verringerung
der Nervenleitungsgeschwindigkeit auslöst, womit sich zeigte, dass
die Wirkungen durch membrangebundene Substanzen vermittelt wurde.
Zweitens, mussten die Wirkungen des TNF-α in kontrollierter Form geblockt
werden. Wir entschieden uns sodann, zunächst den gleichen selektiven
Antikörper
zuzusetzen, der für
die Immunhistochemie in Reihe 1 verwendet wurde und von dem bekannt
ist, dass er ebenfalls die Wirkungen von TNF-α auf den Nucleus pulposus vor
der Anwendung blockiert. Ebenfalls haben wir uns entschlossen, die
Schweine mit Doxycyclin zu behandeln, von dem bekannt ist, dass
es TNF-α blockiert
(26, 27, 33, 52, 53). Wegen des geringen pH-Wertes des Doxycyclin-Präparats wurde
jedoch beschlossen, die Schweine mit Hilfe einer intravenösen Injektion
zu behandeln anstelle einer örtlichen
Zugabe zu dem Nucleus pulposus, da von dem Nucleus pulposus bei
geringem pH-Wert festgestellt wurde, dass er die Wirkungen des Nucleus
pulposus (38, 39) potenziert.
-
Zwei
kürzlich
entwickelte Medikamente für
spezifische TNF-α-Hemmung
wurden ebenfalls in die Studie einbezogen. Bei Infliximab handelt
es sich um einen chimären
monklonalen Antikörper,
der aus humankonstanten und Murin-vriablen Regionen aufgebaut ist
und speziell an Human-TNF-α bindet.
In Gegensatz zu dem in Reihe 2 für
die dreitätige
Beobachtungsdauer verwendeten monoklonalen Antikörper wurde Infliximab nicht lokal
in den autotransplantierten Nucleus pulposus verabreicht, sondern
stattdessen systemische in einer klinisch empfohlenen Dosis (4 mg/kg).
Bei Etanercept handelt es sich um ein dimeres Fusionsprotein, das
aus dem Fc-Abschnitt von Human-IgG besteht. Das Medikament wurde
in einer Dosis verabreicht, die vergleichbar zu der empfohlenen
Dosis für
pediatrische Anwendung war (0,5 mg/kg, zweimal wöchentlich).
-
Die
Daten in Bezug auf die Nervenleitungsgeschwindigkeit zeigten, dass
die Verringerung vollständig durch
die systemische Behandlung geblockt wurde und dass die Nervenleitungsgeschwindigkeiten
in diesen Reihen nahe der Leitungsgeschwindigkeit nach Anwendung
einer Kontrollsubstanz (retroperitoneales Fett) aus einer vorangegangenen
Studie (42) waren. Die Anwendung des Anti-TNF-α-Antikörpers auf den Nucleus pulposus
verhinderte auch teilweise die Verringerung der Nervenleitungsgeschwindigkeit,
wenn auch nicht so ausgeprägt
wie Doxycyclin, wobei die Geschwindigkeit in dieser Reihe zu der
Geschwindigkeit in den Reihen ohne Behandlung der Tiere auf Grund
der starken Schwankung der Daten statistisch nicht unterschiedlich
war.
-
Die
Tatsache, dass eine lokale Anti-TNF-α-Antikörper-Behandlung die durch Nucleus
pulposus induzierte Verringerung der Nervenleitungsgeschwindigkeit
lediglich teilweise blockiert und die große Standardabweichung der Daten
könnten
wahrscheinlich zu mindestens drei verschiedenen Erklärungen führen. Erstens, wenn
man die speziellen Daten innerhalb dieser Gruppe betrachtet, lässt sich
feststellen, dass die Nervenleitungsgeschwindigkeit bei 2 Tieren
gering war (im Mittel 37,5 m/s) und bei 3 Tieren hoch war (im Mittel
81,3 m/s). Es gibt damit 2 Gruppen von deutlich verschiedenen Daten
innerhalb der Reihe der Anti-TNF-α-Behandlung.
Dieses erklärt
die große
Standardabweichung und könnte
vermuten lassen, dass die blockierende Wirkung bei 3 Tieren ausreichend
und bei 2 Tieren unzureichend war. Das Fehlen von Wirkungen bei
diesen Tieren könnte
einfach auf der Menge an Antikörpern
in Bezug auf die TNF-α-Moleküle beruhen,
die unzureichend ist, wobei, wenn eine höhere Dosis des Antikörpers verwendet
worden wäre,
würden
die TNF-α-Wirkungen
sogar bei diesen Tieren geblockt worden sein. Ein solches Szenario
könnte
theoretisch vermuten lassen, dass TNF-α allein für die beobachteten durch Nucleus
pulposus induzierten Wirkungen verantwortlich ist und dass dieses
auf Grund dessen nicht experimentell verifiziert werden konnte,
weil die Menge an Antikörper
zu gering ist.
-
Zweitens,
ist ebenfalls bekannt, dass Tetrecycline, wie beispielsweise Doxycyclin
und Minocyclin, eine Reihe von Zytokinen und anderen Substanzen
blockieren können.
Beispielsweise können
sie IL-1 (1, 28, 58), IFNγ (27),
NO-Synhetase und Metalloproteinasen (1, 53, 58) blockieren. Speziell
sind IL-1 und IFNγ dafür bekannt,
synergistisch mit TNF-α zu
wirken, und sind dafür
bekannt, dass sie mehr oder weniger neurotoxisch sind (7, 10, 13,
18, 19, 56, 59). Diese Substanzen werden auch durch Steroide und
Cyclosporin A blockiert, was in guter Übereinstimmung mit vorangegangenen
Beobachtungen an einer Nucleus pulposus induzierten Nervenwurzel-Schädigung steht,
von der sich gezeigt hat, dass die Nucleus pulposus induzierten
Wirkungen durch diese Substanzen blockiert werden können (8,
67). Man könnte
daher auch die Möglichkeit
in Betracht ziehen, dass eine selektive Blockierung von TNF-α zur vollständigen Blockierung
der durch Nucleus pulposus induzierten Wirkungen auf die Nervenfunktion
nicht ausreichend sein kann und dass eine gleichzeitige Blockierung
anderer synergistischer Substanzen ebenfalls erforderlich wäre. Damit
legt dieses Szenario andererseits nahe, dass TNF-α nicht allein
zuständig
ist für
die durch Nucleus pulposus induzierten Wirkungen und dass andere
synergistische Substanzen erforderlich sein können, die ebenfalls durch Doxycyclin
blockiert werden.
-
Die
dritte Erklärung
könnte
darin liegen, dass die Menge an TNF in dem Nucleus pulposus durchaus ausreichend
sein könnte,
um die pathophysiologische Kaskade örtlich in der Nervenwurzel
zu starten, die eine erhöhte
Gefäßdurchlässigkeit
und Aggregation und Rekrutierung systemischer Leukozyten umfasst.
Allerdings sind es diese Leukozyten, die den überwiegenden Gehalt an TNF-α haben und
eine systemische Behandlung in einer ausreichenden Dosierung erforderlich
ist, um den Beitrag von diesen Leukozyten zu blockieren und damit
auch die Abläufe
zu blockieren, die zur Nervenschädigung
führen.
-
TNF-α kann zahlreiche
pathophysiologische Wirkungen haben. Es kann direkte Wirkungen auf
die Gewebe ausüben,
wie beispielsweise Nervengewebe und Blutgefäße, es kann andere Zellen zur
Erzeugung anderer pathogener Substanzen auslösen und es kann die Freisetzung
von weiteren TNF-α sowohl
durch inflammatorische Zellen als auch durch Schwamm-Zellen örtlich in
dem Nervengewebe auslösen
(65). Es besteht damit Grund zur Annahme, dass selbst geringe Mengen
an TNF-α ausreichend
sein können,
um diese Prozesse zu starten, und das es eine örtliche Rekrutierung von Zytokin
erzeugenden Zellen gibt und eine nachfolgende Erhöhung der
Erzeugung und Freisetzung anderer Zytokine sowie TNF-α. TNF-α kann daher
als der "Zündschlüssel" für die pathophysiologischen
Prozesse dienen und spielt eine bedeutende Rolle bei der Auslösung der
pathophysiologischen Kaskade nach der durch Nucleus pulposus induzierten
Nervenschädigung. Der
Hauptbeitrag von TNF-α lässt sich
jedoch von rekrutierten, aggregierten und unter Umständen sogar
von ausgetretenen Leukozyten ableiten und dass eine erfolgreiche
pharmakologische Blockierung lediglich durch systemische Behandlung
erzielt werden kann.
-
So
lässt sich
schlussfolgern, wenngleich die exakte Rolle von TNF-α aus dem
Versuchsaufbau nicht vollständig
verstanden werden kann, dass erstmalig eine spezifische Substanz
(TNF-α)
mit der durch Nucleus pulposus induzierten Nervenwurzel-Schädigung in
Verbindung gebracht worden ist. Diese neue Information kann für ein weitergehendes
Verständnis
der durch Nucleus pulposus induzierten Nervenschädigung von signifikanter Bedeutung
sein und zu der Frage nach der möglichen
Zukunft einer klinischen Anwendung einer pharmakologischen Interferenz
mit TNF-α und
verwandten Substanzen zur Behandlung des Ischiassyndroms führen.
-
Das
Vorhandensein von TNF-α in
Zellen von Nucleus pulposus von Schwein wurde damit immunhistochemisch
verifiziert. Die Blockierung von TNF-α durch örtlich aufgebrachte monoklonale
Antikörper
beschränkte
teilweise die durch Nucleus pulposus induzierte Verringerung der
Nervenwurzel-Leitungsgeschwindigkeit,
während
eine intravenöse
Behandlung mit Doxycyclin, Infliximab und Etanercept diese Verringerung deutlich
blockierte. Diese Daten bringen erstmals eine spezifische Substanz,
TNF-α, mit
der durch Nucleus pulposus induzierten Nervenschädigung in Verbindung.
-
Von
Aminoguanidin ist gezeigt worden, dass es die Freisetzung von Stickoxid
(NO) bei Nervenwurzelschädigungen
hemmt, indem eine induzierbare Stickstoffoxid-Synthase gehemmt wird,
womit Aminoguanidin damit eine der Verbindungen darstellt, die eine
durch Freisetzung von TMF-α ausgelöste Verbindung
hemmt.
-
Die
Verbindungen der Erfindung lassen sich in einer Vielzahl von Darreichungsformen
verabreichen, z.B. oral, in Form von Tabletten, Kapseln, Dragees
oder befilmten Tabletten, flüssigen
Lösungen;
rektal, in Form von Suppositorien; parenteral, z.B. intramuskulär oder durch
intravenöse
Injektion oder Infusion. Die therapeutische Vorgehensweise bei den
unterschiedlichen klinischen Syndromen muss wie üblich der Art der Pathologie
angepasst sein, die in Betracht zu ziehen ist, auch dem Darreichungsweg,
der Form, in der die Verbindung verabreicht wird, und dem Alter,
dem Gewicht und dem Zustand des betroffenen Patienten.
-
In
der Regel wird bei allen Erkrankungen, die derartige Verbindungen
erforderlich machen, der orale Weg eingesetzt. In Notfällen wird
einer intravenösen
Injektion Vorrang gegeben. Bei diesen Aufgaben lassen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen
oral in Dosierungen im Bereich von etwa 20 bis etwa 1.500 mg/Tag verabreichen.
Selbstverständlich
können
diese Dosierungswege so eingestellt werden, dass die optimale therapeutische
Reaktion herbeigeführt
wird.
-
Die
Beschaffenheit der pharmazeutischen Zusammensetzung, die die erfindungsgemäßen Verbindungen
in Verbindung mit pharmazeutisch duldbaren Trägern oder Streckmitteln enthält, hängt selbstverständlich von
dem angestrebten Darreichungsweg ab. Die Zusammensetzung kann in
konventioneller Form mit den üblichen
Bestandteilen formuliert sein. Beispielsweise lassen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen
in Form wässriger
oder öliger
Lösungen
oder Suspensionen verabreichen, in Form von Tabletten, Pillen, Gelatinekapseln
(harte oder weiche), Sirupen, Tropfen oder Suppositorien.
-
Somit
sind zur oralen Verabreichung die pharmazeutischen Zusammensetzungen,
die die Verbindungen der Erfindung enthalten, vorzugsweise Tabletten,
Pillen oder Gelatinekapseln, die den Wirkstoff zusammen mit Streckmitteln
enthalten, wie beispielsweise Laktose, Dextrose, Sukrose, Mannit,
Sorbit, Cellulose; Gleitmittel, z.B. Siliciumdioxid, Talkum, Stearinsäure, Magnesium-
oder Calciumstearat und/oder Polyethylenglykole; oder sie können Bindemittel
enthalten, wie beispielsweise Stärken,
Gelatine, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Gummi arabicum,
Tragant, Polyvinylpyrrolidon; Zerfallshilfsmittel, wie beispielsweise
Stärken,
Alginsäure,
Alginate, Natriumstärkeglykolat,
mikrokristalline Cellulose; Mittel zum Aufschäumen, wie beispielsweise Carbonate
und Säuren;
Farbstoffe; Süßungsmittel;
Benetzungsmittel, wie beispielsweise Lecithin, Polysorbate, Laurylsulfate;
und allgemein nichttoxische und pharmazeutisch inerte Substanzen,
die in der Formulierung pharmazeutischer Zusammensetzungen verwendet
werden. Diese pharmazeutischen Zusammensetzungen lassen sich in
bekannter Weise herstellen, z.B. mit Hilfe des Mischen, Granulieren,
Tablettenpressens, Prozesse des Dragierens oder Befilmens. Im Fall
des Befilmens lassen sich Verbindungen so auswählen, dass sie für die Freisetzung
an der richtigen Stelle im intestinalen Trakt in Berg auf Absorption-
und maximale Wirkung sorgen. Derartige pH-abhängige Filmbildner können verwendet
werden, um eine Aufnahme in den eigentlichen Därmen, wodurch normalerweise
unterschiedliches Phthalat verwendet wird oder Acrylsäure/Methacrylsäure-Derivate
und Polymere.
-
Die
flüssigen
Dispersionen zur oralen Verabreichung können beispielsweise Sirupe
sein, Emulsion und Suspensionen.
-
Die
Sirupe können
als Träger
z.B. Saccharose enthalten oder Saccharose mit Glyzerin und/oder
Mannit und/oder Sorbit.
-
Suspensionen
und Emulsionen können
als Träger
z.B. Pflanzengummi enthalten, wie beispielsweise Gummi arabicum,
Xanthangummi, Agar, Natriumalginat, Pektin, Methylcellulose, Carboxymethylcellulose,
Polyvinylalkohol.
-
Die
Suspension oder Lösungen
für intramuskuläre Injektionen
können
zusammen mit der aktiven Verbindung einen pharmazeutisch duldbaren
Träger
enthalten, wie beispielsweise steriles Wasser, Olivenöl, Ethyloleat,
Glykole, z.B. Propylenglykol, und nach Erfordernis eine geeignete
Menge an Lidocain-hydrochlorid. Ebenfalls
können
Adjuvantien zum Auslösen
der injizierenden Wirkung zugesetzt werden.
-
Die
Lösungen
zur intravenösen
Injektion oder Infusion können
als Träger
z.B. steriles Wasser enthalten oder bevorzugt eine sterile isotonische
Salzlösung
sowie Adjuvantien, die auf dem Gebiet der Injektion aktiver Verbindungen
verwendet werden.
-
Die
Suppositorien können
zusammen mit der aktiven Verbindung einen pharmazeutisch duldbaren Träger enthalten,
z.B. Kakaosfett, Polyethylenglykol, ein Polyethylen-Sorbitan-Fettsäureester-Tensit
oder Lecithin.
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