NMDA(對于N-甲基天冬氨酸)受體/通道是神經元細胞的質膜分子實體。這些受體是釋放入突觸和突觸外間隙的谷氨酸分子的靶標,谷氨酸是提供從一個神經細胞到另一個神經細胞的溝通的興奮性神經遞質。
一些神經變性疾病、特別是帕金森病的特征在于腦干的多巴胺能神經元死亡,并且在臨床上表現(xiàn)為自主運動控制缺失、搖動、運動遲緩和僵硬。
帕金森病中的神經元變性牽涉興奮性中毒,即與由細胞外隙中谷氨酸神經遞質過量導致的NMDA受體過度刺激相關的機制(Metha等人,Eur.J.Pharmacol,2013)。
實際上,已經證實在模擬帕金森病的細胞和動物模型中,神經膠質細胞和神經元攜帶的興奮性氨基酸轉運蛋白(EAATs)功能障礙導致多巴胺能細胞死亡(Nafia等人,J Neurochem,2008;Swanson等人,Ann Neurol,2011)。
此外,培養(yǎng)物中的多巴胺能神經元在它們經歷外源性谷氨酸導致的應激時最特別地易損(Douhou等人,J Neurochem,2001)。
此外,在大鼠和猴子中的多巴胺能系統(tǒng)損害后,存在丘腦下神經元活性的增加,所述丘腦下神經元負責多巴胺能神經元的谷氨酸能興奮性神經支配(Wallace等人,Brain,2007)。
此外,已經確立,多巴胺(DA)防止谷氨酸誘導的毒性(Vaarmann等人,Cell Death and Disease,2013)。因此,多巴胺能損害導致的DA耗盡自身可以促使多巴胺能神經元易損性至興奮性毒素應激。
然而,從治療觀點來看,目前沒有實際有效的和令人滿意以及能夠治療、緩解和/或預防人類中的神經變性疾病、特別是帕金森病后神經退化的藥物。
鑒于此,產生的問題在于提供能夠治療、緩解和/或預防人類中的神經變性疾病、特別是帕金森病后神經退化的藥物。
本發(fā)明的解決方案在于藥物組合,其包含氙氣體和至少一種液體或固體形式的抗氧化劑,該藥物組合用于治療、緩解和/或預防人類中的神經變性疾病后的神經退化。
換句話說,本發(fā)明涉及氣體組合物,即可吸入的氣態(tài)藥物,其基于氙,該氣體組合物與至少一種液體或固體形式的抗氧化劑組合使用,該氣體組合物用于治療、緩解和/或預防人類中的神經變性疾病后的神經退化。
如果適合,本發(fā)明的藥物組合或組合物可以包含如下技術特征的一個或多個:
-它包含10%-80%體積的氙;
-所述抗氧化劑是維生素E、維生素E的化學類似物或維生素E的化學衍生物;
-所述抗氧化劑是水溶性維生素E,即6-羥基-2,5,7,8-四甲基色滿-2-甲酸,其為維生素E的水溶性化學類似物(Davies等人,Biochem J.,1988);
-液體形式的抗氧化劑;
-所述抗氧化劑是液體形式的水溶性維生素E;
-所述神經變性疾病是帕金森病或與帕金森病相關的疾病,優(yōu)選帕金森?。?/p>
-將氙氣體與施用抗氧化劑的同時或在施用抗氧化劑之后施用于患者,優(yōu)選在施用抗氧化劑之后;
-與Ca2+離子過量進入待治療的患者或人類的易損神經元的一個或多個群體相關的神經退化;
-氙是與氧和/或氮的混合物;
-氧的比例至少為21%體積;
-它由氙和氧或氙、氮和氧組成;
-所述人類大于30歲,優(yōu)選至少40歲,特別是至少50歲;
-氙的比例至少為20%體積;
-氙的比例至少為75%體積,優(yōu)選氙的比例至少為60%體積;
-通過吸入將氙施用于患者;
-被治療或待治療的人類、即患者是男性或女性;
-以有效量或比例使用、即施用氙;
-藥物包含非麻醉量的氙,即亞麻醉量;
-將氙在被患者吸入之前或吸入時與氧混合,或氙為“隨時可用的”作為與氧的預混合物的氣體混合物形式且任選地包含另一種氣體化合物,例如氮;
-藥物由氧和氮形成的氣體混合物組成;
-每日將所述氣體施用于患者一次或多次;
-將所述氣體施用于患者幾分鐘至幾小時的吸入時間,典型地15分鐘至6小時,優(yōu)選少于4小時;
-氙和/或抗氧化劑的施用期限、劑量方案和頻率取決于在考量下患者神經學病情的進展,且這些參數(shù)優(yōu)先由臨床醫(yī)師或護理人員設定,視考量下患者的神經學病情的不同而定;
-將氙(或包含氙的氣體混合物)包裝在貯氣筒中,該貯氣筒具有至多50升的體積(水當量),典型地約0.5-15升;和/或小于或等于350巴絕對值的壓力,典型地約2-300巴的壓力。優(yōu)選地,該貯氣筒由不銹鋼、鋁或復合材料制成且安裝有集成的閥門或調壓器,從而能夠控制所遞送氣體的流速和任選地控制所遞送的氣體的壓力;
-在治療過程中,通過經面罩或鼻罩或鼻護鏡(nasal goggles)經任意其它用于施用可吸入氣體的系統(tǒng)吸入將氙(或包含氙的氣體混合物)施用于患者。
更具體地,在本發(fā)明的上下文中,已經證實,氙和抗氧化劑、特別是水溶性維生素E或維生素E的組合使得這些化合物產生協(xié)同作用,且這類組合可以構成用于因帕金森病類的神經變性疾病導致的神經退化的富有希望的治療方法。
特別地,已經通過氙與水溶性維生素E或6-羥基-2,5,7,8-四甲基色滿-2-甲酸組合得到了良好的結果,所述水溶性維生素E或6-羥基-2,5,7,8-四甲基色滿-2-甲酸為可溶性維生素E類似物,其通過抑制氧化性應激且更具體地通過抑制脂質過氧化作用起作用。
實際上,通過制備這類組合,本發(fā)明的發(fā)明人已經證實了氙與水溶性維生素E類抗氧化劑的組合的協(xié)同作用,如下文詳細描述和示例。
這類Xe/抗氧化劑組合特別地基于這些類型的化合物或分子的作用模式。
因此,氙通過其對NMDA受體的拮抗作用、還有對構成谷氨酸離子型受體的α-氨基-3-羥基-5-甲基異噁唑-4-丙酸酯(AMPA)受體以及對鉀鹽鎂礬受體具有興奮性谷氨酸能信號傳導途徑-抑制特性(Dinse等人,Br J Anaesth,2005)。
此外,正如所述的,水溶性維生素E通過抑制與脂質過氧化作用相關的氧化性應激起作用(Guerreiro等人,J Neurochem,2009)。
因此,通過制備氙和抗氧化劑、特別是水溶性維生素E或維生素E類型或其衍生物的組合,發(fā)明人已經證實了通過氙和水溶性維生素E、維生素E或其衍生物的胞內抗氧化劑作用阻斷谷氨酸能受體導致的協(xié)同作用。換句話說,本發(fā)明的發(fā)明人已經注意到,氙能夠通過協(xié)同作用展示出或強化抗氧化劑的有益作用。
根據(jù)另一個方面,本發(fā)明還涉及用于治療、緩解或預防人體患者、即人類中的神經變性疾病后的至少一種神經退化的方法,其中:
i)鑒定患有神經變性疾病或傾向于患有這類神經變性疾病的人體患者;
ii)通過吸入將包含氙的氣態(tài)藥物施用于所述患者;和
iii)將液體或固體形式的、特別是水溶性維生素E、維生素E或其衍生物至少一種抗氧化劑施用于所述患者,以便得到神經元保護,且由此治療、緩解或預防因所述患者的神經變性疾病導致的至少一種神經退化。
優(yōu)選地,在步驟i)中:
-所述人體患者是男性或女性;
-所述人體患者超過30歲,優(yōu)選至少40歲,特別是至少50歲;
-由臨床醫(yī)師等鑒定所述患者;
-通過技術篩選檢查鑒定所述患者;
-所述神經變性疾病能夠導致至少一種帕金森病類、優(yōu)選帕金森病的神經退化;
-所述神經退化包含Ca2+離子過量進入患者的易損神經元的一個或多個群體。
優(yōu)選地,在步驟ii)中:
-以液體形式施用所述抗氧化劑;
-經腸、即通過口服施用至少一種抗氧化劑;
-將水溶性維生素E(維生素E類似物)、維生素E或其衍生物作為抗氧化劑施用于所述患者;
-將液體形式的水溶性維生素E施用于所述患者;
-在患者吸入氙之前、同時或在患者吸入氙之后將至少一種抗氧化劑施用于所述患者。
優(yōu)選地,在步驟iii)中:
-根據(jù)在考量下患者的神經學病情的進展選擇和/或設定氙的施用期限、劑量方案和頻率;
-施用有效量的氙;
-施用非麻醉量的氙;
-施用10%-80%體積的氙、優(yōu)選20%-50%體積的氙;
-將氙在被患者吸入之前或吸入時與氧、優(yōu)選與至少21%體積的氧混合;
-施用由氙和氧(二元混合物)或氙、氧和氮(三元混合物)組成的隨時可用的氣體混合物;
-每日將氙氣體施用于患者一次或多次;
-將氙氣體施用于患者幾分鐘至幾小時的吸入時間,典型地15分鐘至6小時,優(yōu)選少于4小時;
-通過面罩或鼻罩或鼻護鏡或經任意其它用于施用可吸入氣體的系統(tǒng)或裝置將氙氣體施用于患者。
現(xiàn)在通過下列實施例和附圖更清楚地理解本發(fā)明,給出的實施例作為示例,而非限定,所述附圖顯示氙和水溶性維生素E在模擬慢性帕金森病患者的細胞模型中的協(xié)同保護作用。
實施例
為了證實本發(fā)明氙和抗氧化劑組合的效能,設置多巴胺能神經元細胞模型,在該模型中,通過用L-反式-吡咯烷-2,4-二甲酸(PDC)延長處理阻斷谷氨酸(GLU)再攝取系統(tǒng)觸發(fā)神經元死亡,L-反式-吡咯烷-2,4-二甲酸(PDC)為合成化合物,其作用機制預先由Zuiderwijk等人(Europ J Pharmacol,1994)描述。
實施的技術如下所述且得到的結果示例在附圖中。
用于得到中腦初級培養(yǎng)物的方案
由取自妊娠15.5天的妊娠雌性Wistar大鼠的大鼠胚胎中腦制備培養(yǎng)物。
用于得到中腦培養(yǎng)物的方法包含通過機械解離即非酶解離胚胎組織、使用Leibovitz L15培養(yǎng)基(Sigma Aldrich)得到均勻的細胞混懸液。
將該混懸液的等分部分加入到Nunc 48-孔板中,該板用聚乙烯亞胺(1mg/ml,硼酸鹽緩沖液,pH 8.3)薄層預涂敷,以便能夠粘附神經元細胞(參見Toulorge等人,F(xiàn)aseb J,2011)。
接種密度約為80 000-100 000細胞/cm2。
將中腦培養(yǎng)物維持在神經基礎培養(yǎng)基中,其包含不含抗氧化劑的B27混合物、N2補充劑、谷氨酰胺(2mM)和青霉素/鏈霉素混合物(參見Nafia等人,J Neurochem,2008)。該培養(yǎng)基及其補充劑購自Life Technologies。
直到評價所關注的氣體作用時,將培養(yǎng)物放入常規(guī)的在37℃下恒溫控制的包封物,其中將CO2維持在5%體積,且其中用水飽和氣氛。
在培養(yǎng)期的至始至終不改變培養(yǎng)基。
培養(yǎng)物的藥理學處理
通過應用谷氨酸再攝取系統(tǒng)阻滯劑L-反式-吡咯烷-2,4-二甲酸或PDC觸發(fā)變性過程(Zuiderwijk等人,Europ J Pharmacol,1994)。
將抗氧化劑、即水溶性維生素E加入到培養(yǎng)物中,然后應用PDC。
這兩種產品即PDC和水溶性維生素E分別購自RD Systems和Sigma Aldrich公司。
在受控氣體氣氛中培養(yǎng)物的維持
一旦進行藥理學處理,則將包含培養(yǎng)物中的細胞的多孔板和用于加濕室內部隔室的板置于接收樹脂玻璃溫育室的金屬基板上。兩部分(基板和樹脂玻璃室)通過旋緊彼此對接。
然后將包含測試的(%體積):20%O2、5%CO2和75%氣體的所關注的氣體混合物注入帶有開放的進閥和排出閥的溫育室,同時通過流量計控制輸出流速。
測試氣體是氮和氙。
根據(jù)所用的混合物密度校正參比輸出流速,將空氣設定在10升/min。
當排出閥的CO2測量值達到5%時,停止注射氣體混合物,并且通過封閉進閥和排出閥完全氣密所述的室。
然后在本實驗方案的至始至終,在37℃下,將暴露室放入包封物。
酪氨酸羥化酶(TH)的免疫檢測和細胞計數(shù)
在通過打開進閥和排出閥并且從它的底部打開室中斷氣密后,用4%甲醛的PBS溶液將培養(yǎng)物固定12min,且然后在4℃與抗-TH單克隆抗體(稀釋度1/5000)一起溫育2天。
使用IR DYE800抗-小鼠二次抗體(Euromedex,1/10 000inPBS)顯示出該抗體。使用Odyssey型(Li-COR Biosciences)紅外成像儀進行圖像采集并且通過ICY軟件(Institut Pasteur)進行神經元定量。
通過用PDC長期處理的中腦變性模型中得到的結果揭示出氙與水溶性維生素E之間的累加保護效應,將它們概括在下表中并且用圖表示。
表:對中腦培養(yǎng)物的體外研究的主要結果的總結
在上表中:
-有利的響應,即與在所關注的處理的存在下神經元細胞死亡水平降低同義表示為“+”、“++”或“+++”符號(+++=參比水平);
-相反,不利的響應表示為“-”符號,與神經元死亡增加同義。
水溶性維生素E作為脂質過氧化抑制劑起作用且氙通過阻斷NMDA受體起作用。
PDC(其部分)通過防止培養(yǎng)物中神經元細胞內源性產生和釋放的谷氨酸再攝取誘導變性過程,由此導致神經元NMDA受體過度活化和刺激氧自由基種類胞內產生。
鑒于附圖1中示例的結果,注意到氙和抗氧化劑、即在這種情況中是水溶性維生素E的組合與分別攝取每個分子的作用相比產生協(xié)同神經保護作用。
實際上,提出氙/水溶性維生素E組合的實際協(xié)同作用是完全預料不到的。
首先,這些試驗顯示PDC在100μM濃度下、在包含75vol%氮的氣氛中導致多巴胺能神經元細胞大量缺失。然而,這些PDC的有害作用在用氙替代氮時得到部分預防,因為存活率隨后從25.4%達到57.7%。
顯著地,在以0.1-0.3μM、在包含75%氮的氣氛中單獨應用時在這種細胞模型中沒有顯著作用的水溶性維生素E在氙、即在這種情況中是75%的氙的存在下變成有效的,從而能夠在這些條件下實現(xiàn)約90%的存活率。
當水溶性維生素E濃度≥1μM時還觀察到氙的作用增強,這是當以75%的氮應用它們時發(fā)揮的保護作用。
有關附圖中記錄的結果示例氙和水溶性維生素E在模擬慢性帕金森病變性的細胞模型中的協(xié)同保護效應。這些結果在大鼠中腦培養(yǎng)物得到,所述大鼠中腦培養(yǎng)物在體外第12天結束時用谷氨酸再攝取抑制劑PDC(100μM)處理,并且在接下來的4天,用谷氨酸再攝取抑制劑PDC(100μM)在包含75%氮(N2 75)或75%氙(Xe 75)的氣氛中、在0.1-10μM測試的水溶性維生素E的存在下或沒有它存在下處理。
然后使培養(yǎng)物恢復用于固定和分析。在各種測試的實驗條件下,通過計數(shù)用于多巴胺能標記TH免疫陽性的細胞體數(shù)量對神經元存活率進行定量。
將結果表示為維持在75%氮(對照條件)下未用PDC處理的培養(yǎng)物的平均值的%(±SEM)。
因此,在兩組之間的單一比較的情況中通過斯氏t檢驗、或通過單向方差分析(ANOVA)、然后進行相對于參比組進行的多重比較的Dunnett檢驗(對于每個實驗點,n=9)進行統(tǒng)計學研究,其顯示:
-在包含75%氙(與對照條件中75%的氮比較)的氣氛中,觀察到使用PDC處理的多巴胺能神經元的存活率增加,無論水溶性維生素E是否存在于培養(yǎng)基中(#p<0.05,與相應的在75%氮氣氛中的暴露于PDC的、在水溶性維生素E的存在下或沒有其存在下的培養(yǎng)物相比);
-在包含75%的氮的氣氛中,水溶性維生素E產生從1μM開始的并且在包含75%氙的氣氛中從0.1μM開始的顯著的保護效應(*p<0.05,與僅暴露于100μM的PDC的在相同氣態(tài)氣氛中相比)。
因此,氙在與抗氧化劑、特別是水溶性維生素E類或維生素E或其衍生物組合時,在治療、緩解或預防帕金森類、特別是帕金森病的神經變性疾病后的神經退化方面產生協(xié)同作用。