用于在牛乳腺炎的治疗中应用的溶杆菌素
本发明涉及用于在牛乳腺炎的治疗中应用的溶杆菌素。
乳腺炎是乳房组织的炎症并且仍是乳牛的最频繁和高代价的疾病。对于疾病的亚临床期和临床期都发生归于乳腺炎的财务损失。由亚临床乳腺炎引起的损失是有大量文件记载的。各自超过50,000个细胞/ml的体细胞数(SCC)的倍增在初乳和较老的乳牛中分别引起每天0.4 kg和0.6 kg牛奶的损失(Hortet P, H. Seegers. 1998. Calculated milkproduction losses associated with elevated somatic cell counts in dairy cows:review and critical discussion. Vet Res. 29(6):497-510)。由临床乳腺炎引起的损失包含丢弃的牛奶、牛奶产量短暂降低和提前剔除。乳腺炎的治疗应当尽可能靶向致病菌。
Pyörälä S在Irish Veterinary Journal, Volume 62 Supplement 40-44 2009中对归于不同病原体的临床乳腺炎的抗微生物治疗具有下列建议:
最近用于奶牛中乳腺炎的治疗的药物组合物是Ubrolexin®,一种针对引起革兰氏阳性和革兰氏阴性乳腺炎的细菌的广谱抗生素。Ubrolexin®是头孢氨苄(cefalexin)和卡那霉素(kanamycin)的组合,并且指示用于归于金黄色葡萄球菌、停乳链球菌、乳房链球菌和大肠杆菌的临床乳腺炎的治疗。对于头孢氨苄的作用模式是与D-丙氨酸转肽酶不可逆结合,其破坏细菌细胞壁合成。卡那霉素通过附着于膜结合核糖体的30S亚基起作用,并抑制细菌蛋白质合成。
现有技术中应用抗生素的复发问题是,病原体可能对在它们引起的疾病的治疗中采用的药物发展出抗性。因此,新的活性药物成分被不断地寻找。
溶杆菌素最初从溶杆菌属物种(Lysobacter sp.)SC-14076(ATCC 53042)的发酵液中分离。独立地,科学家发现来自与噬胞菌属(Cytophaga)(生产菌株PBJ-5356)相关的土壤细菌的片野菌素(katanosin)A和B。片野菌素B证实与溶杆菌素相同。细菌细胞壁生物合成是这些抗生素的主要目标;但是,作用机理不同于万古霉素(vancomycin)的作用机理。溶杆菌素是含有几个非蛋白原D-和L-氨基酸的环酯肽(cyclic depsipetides)。
天然产物溶杆菌素和一些衍生物在US 4,754,018中描述为具有抗菌活性。溶杆菌素的分离和抗菌活性也在EP 196 042 A1和JP 01-132600中描述。
溶杆菌素和片野菌素A的抗菌活性在O'Sullivan, J.等人, J. Antibiot.(1988) 41 :1740-1744、Bonner, D. P.等人, J. Antibiot. (1988) 41:1745-1751、Shoji, J.等人, J. Antibiot. (1988) 41:713-718和Tymiak, A. A.等人, J. Org.Chem. (1989) 54:1149-1157中进一步描述。
与对于头孢氨苄和卡那霉素的作用模式相反,已暗示溶杆菌素与细菌细胞壁前体脂质II直接相互作用(Breukink E.和de Kruijff B., Nat. Rev. Drug Disc. (2006) 5:321-323)。
溶杆菌素的衍生物是专利申请WO 2004/099239 A1、WO 2006/042653 A1、WO2006/042654 A1、WO 2006/042655 A1、WO 2006/048139 A1、WO 2006/048140 A1、WO 2006/048156 A1、WO 2007/085456 A1、WO 2007/118691 A1和WO 2007/118693 A1的主题。
现有技术均未涉及应用溶杆菌素的牛乳腺炎的治疗。
本领域中对不遭受细菌对活性成分的抗性的缺点的牛乳腺炎治疗存在需求。本发明具有提供用于此治疗的药剂的目的。
因此,本发明涉及用于在牛乳腺炎的治疗中应用的溶杆菌素。
在本发明上下文中,术语“溶杆菌素”指具有CAS编号118374-47-3的物质及其生理上可接受的盐。溶杆菌素具有下列结构:
。
要解决的牛乳腺炎尤其是乳牛的乳腺炎。
溶杆菌素的生理上可接受的盐包含无机酸、羧酸和磺酸的酸加成盐,例如,盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、乙磺酸、甲苯磺酸、苯磺酸、萘二磺酸、乙酸、三氟乙酸、丙酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、富马酸、马来酸和苯甲酸的盐。
溶杆菌素的生理上可接受的盐也包含常规的碱的盐,例如,作为实例且优选地,碱金属盐(例如,钠和钾盐)、碱土金属盐(例如,钙和镁盐)和衍生自氨或具有1至16个碳原子的有机胺的铵盐,所述有机胺例如,作为实例且优选地,乙胺、二乙胺、三乙胺、乙基二异丙基胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二环己胺、二甲基氨基乙醇、普鲁卡因、二苯甲胺、N-甲基吗啉、精氨酸、赖氨酸、乙二胺和N-甲基哌啶。
溶杆菌素可以全身和/或局部作用。为了此目的,其可以以合适的方式施用,诸如,例如通过口服、胃肠外、肺、鼻、舌下、舌、颊、直肠、耳内(intraauricular)、皮肤或透皮途径或作为植入物或支架。
溶杆菌素可以以适于这些施用途径的施用形式施用。
适于口服施用的是根据现有技术起作用并迅速地和/或以改良方式递送溶杆菌素的施用形式,并且其包含以晶体和/或非晶体和/或溶解形式的溶杆菌素,诸如,例如片剂(未包衣或包衣片剂,例如具有不溶解或延迟溶解和控制溶杆菌素释放的肠衣或包衣)、在口中快速崩解的片剂、或膜剂/薄片剂(films/wafers)、膜剂/冻干剂、胶囊(例如,硬或软明胶胶囊)、糖衣片、颗粒剂、小丸剂(pellets)、散剂、乳剂、悬浮剂、气雾剂或溶液。
胃肠外施用可以避开吸收步骤(例如,乳房内、静脉内、动脉内、心内、脊柱内或腰髓内)或包括吸收(例如,肌肉内、皮下、皮内、经皮或腹膜内)发生。适于胃肠外施用的施用形式是溶液、悬浮剂、乳剂、冻干物或无菌粉末形式的注射或输注用制剂等。
适于其它施用途径的是例如,用于水性悬浮剂(洗剂、振荡混合物)、亲脂性悬浮剂、软膏、乳膏、经皮治疗系统(诸如,例如贴剂)、乳液、糊剂、泡沫、撒布剂、植入物或支架的药物形式。
溶杆菌素可以转变为所述的施用形式。这可以以本身已知的方式,通过与惰性、无毒、药学上合适的赋形剂混合发生。这些赋形剂包含载体(例如微晶纤维素、乳糖、甘露醇)、溶剂(例如,液体聚乙二醇)、乳化剂和分散剂或湿润剂(例如十二烷基硫酸钠、聚氧失水山梨醇油酸酯)、粘合剂(例如聚乙烯吡咯烷酮)、合成的和天然的聚合物(例如白蛋白)、稳定剂(例如,抗氧化剂诸如,例如抗坏血酸)、着色剂(例如,无机色素诸如,例如氧化铁) 和掩蔽调味剂和/或气味剂等。
本发明将参考下列方面和实施方式进一步描述。它们可自由组合,除非上下文另有明确指出。
一个实施方式有关溶杆菌素,其用于在牛乳腺炎的治疗中应用,其中溶杆菌素乳房内施用。
另一实施方式有关溶杆菌素,其用于在牛乳腺炎的治疗中应用,其中牛乳腺炎是临床表现的牛乳腺炎。
另一实施方式有关溶杆菌素,其用于在牛乳腺炎的治疗中应用,其中牛乳腺炎是亚临床牛乳腺炎。
另一实施方式有关溶杆菌素,其用于在牛乳腺炎的治疗中应用,其中溶杆菌素以每个乳房区(udder quarter)25至1000 mg的剂量、优选地以每个乳房区 50至500 mg的剂量、以及更优选地以每个乳房区 100至300 mg的剂量提供。
然而,在适当时,可能需要偏离所述量;特别是根据体重、施用的途径、个体对活性成分的反应、制剂的性质以及施用发生的时间或间隔。因此,在某些情况下,以低于上述最小量进行可为足够的,而在其它情况下,必须超过所述上限。在施用较大量的情况下,将这些量分成一天中的几个个别剂量可能是可取的。
另一实施方式有关溶杆菌素,其用于在牛乳腺炎的治疗中应用,其中牛乳腺炎由葡萄球菌属(Staphylococcus)细菌、链球菌属(Streptococcus)细菌、隐秘杆菌属(Trueperella)细菌和/或棒状杆菌属(Corynebacterium)细菌引起。特别地,牛乳腺炎可由金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、乳房链球菌、停乳链球菌和/或无乳链球菌引起。而且,牛乳腺炎可由化脓隐秘杆菌(Trueperella pyogenes)引起。另外,牛乳腺炎可由牛棒状杆菌(Corynebacterium bovis)引起。这些微生物是在牛乳腺炎的情况下见到的最普通的病原体,并且发现特别易以根据本发明的溶杆菌素治疗。
本发明的另一方面是配制用于乳房内施用至牛乳房中的药物组合物,其中该组合物包含溶杆菌素。优选地,该组合物进一步包含药学上可接受的赋形剂并且尤其是药学上可接受的载体。
这些赋形剂包含载体(例如微晶纤维素、乳糖、甘露醇)、溶剂(例如液体聚乙二醇)、乳化剂和分散剂或湿润剂(例如十二烷基硫酸钠、聚氧失水山梨醇油酸酯)、粘合剂(例如聚乙烯吡咯烷酮)、合成的和天然的聚合物(例如白蛋白)、稳定剂(例如,抗氧化剂诸如,例如抗坏血酸)、着色剂(例如,无机色素诸如,例如氧化铁) 和掩蔽调味剂和/或气味剂等。
本发明的另一方面是溶杆菌素在制备用于牛乳腺炎的治疗的药物中的用途。
在根据本发明的用途的一个实施方式中,牛乳腺炎是临床表现的牛乳腺炎。
在根据本发明的用途的另一实施方式中,牛乳腺炎是亚临床牛乳腺炎。
在根据本发明的用途的另一实施方式中,牛乳腺炎由葡萄球菌属细菌、链球菌属细菌、隐秘杆菌属细菌和/或棒状杆菌属细菌引起。特别地,牛乳腺炎可由金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、乳房链球菌、停乳链球菌和/或无乳链球菌引起。而且,牛乳腺炎可由化脓隐秘杆菌引起。另外,牛乳腺炎可由牛棒状杆菌引起。
本发明进一步涉及治疗牛乳腺炎的方法,该方法包括向需要其的乳牛施用治疗有效量的溶杆菌素的步骤。
实施例:
本发明将参考下列实施例和图进一步说明,但不限于它们。
图1显示溶杆菌素针对金黄色葡萄球菌和乳房链球菌的杀伤动力学(实施例2)。
图2显示溶杆菌素在连续传代期间针对金黄色葡萄球菌和乳房链球菌的MIC变化(实施例4)。
图3显示溶杆菌素在金黄色葡萄球菌急性小鼠乳腺炎模型中的效力(实施例5)。
图4显示溶杆菌素在乳房链球菌攻击小鼠乳腺炎模型中的效力(实施例6)。
图5显示在乳房内(IMAM)应用于泌乳的荷斯坦乳牛(Holstein cows)之后,溶杆菌素在牛奶中的浓度-时间概况(实施例7)。
实施例1:针对乳腺炎病原体的体外抗菌活性
通过临床与实验室标准协会(CLSI)所述的微量肉汤稀释MIC方法学,评估溶杆菌素针对普通乳腺炎病原体如金黄色葡萄球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、乳房链球菌、停乳链球菌、无乳链球菌、化脓隐秘杆菌、大肠杆菌或肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)的体外抗菌活性,以便获得最小抑菌浓度(MIC),其定义为预防细菌的可见生长的物质的最低浓度。表示为MIC90的结果在下表中总结,其中MIC90定义为抑制至少90%的给定物种的菌株生长的浓度。
| 测试的细菌 |
溶杆菌素的MIC90 [µg/ml] |
| 金黄色葡萄球菌 |
0.5 |
| 凝固酶阴性葡萄球菌 |
0.5 |
| 乳房链球菌 |
0.125 |
| 停乳链球菌 |
0.25 |
| 无乳链球菌 |
0.25 |
| 化脓隐秘杆菌 |
0.5 |
| 大肠杆菌 |
>16 |
| 肺炎克雷伯氏菌 |
>16 |
实施例2:对于乳腺炎病原体的体外杀伤动力学
为了评估溶杆菌素杀伤牛奶中细菌的能力,将在市售全脂牛奶中含有不同浓度的溶杆菌素的烧瓶用1-2×106个菌落形成单位/ml的金黄色葡萄球菌或乳房链球菌的代表性菌株接种。将烧瓶在35 +/- 2℃在振荡的水中温育24-48小时,并且通过稀释和将样品铺在琼脂板上在几个时间点测定每一烧瓶中的活细菌数。在最初的接种中活细菌的数目减少至少99.9%定义为杀菌活性。
对于4、8、16、32和64 μg/mL的溶杆菌素浓度测定溶杆菌素针对牛奶中金黄色葡萄球菌ATCC 29740和乳房链球菌ATCC 27958的杀伤动力学。结果在图1中描绘(CFU:菌落形成单位)。可以对金黄色葡萄球菌和乳房链球菌分别假设24小时和48小时的杀菌性(cidality)。
实施例3: 自发抗性发展的体外评估:
通过将至少1×109个菌落形成单位的各细菌菌株铺在含有4×或8× MIC溶杆菌素的琼脂板上并在35 +/- 2℃温育板,评估自发抗性发展的频率。48小时之后,将高于MIC的溶杆菌素浓度的板上生长的菌落数目除以最初铺板的细菌的数目。得到的数定义为自发抗性频率,并且是感染期间出现抗性分离物的可能性的指标。
作为结论,4-和8-倍MIC的溶杆菌素显示非常好的抗性概况(resistanceprofile):没有检测到抗性分离物。结果在下表中总结:
金黄色葡萄球菌ATCC 29740:
乳房链球菌ATCC 27958:
实施例4:连续传代期间抗性发展的体外评估
通过连续传代试验评估细菌持续暴露于亚-MIC浓度的溶杆菌素期间的MIC变化的出现。在第一天,通过临床与实验室标准协会(CLSI)所述的微量肉汤稀释MIC方法学,评估金黄色葡萄球菌和乳房链球菌的MIC。对随后的连续33天的每一天,收集来自含有允许充分生长的最高浓度的孔的细菌,并将其用于接种新的96孔板和评估持续暴露于溶杆菌素期间的MIC。将每天获得的MIC随时间作图。结果在图2中显示。已知导致MIC快速变化的利福平(Rifampicin)用作阳性对照。
结果显示在持续暴露期间溶杆菌素对于抗性发展的非常好的概况,因为对于金黄色葡萄球菌和乳房链球菌的MIC在33天期间保持恒定。
实施例5:在具有金黄色葡萄球菌的急性小鼠乳腺炎模型中的效力
在加拿大舍布鲁克大学建立的金黄色葡萄球菌急性小鼠乳腺炎模型中测试溶杆菌素(以pH 4.7在水凝胶中配制)的效力(Broui-llette等人, Vet. Microbiol. (2004) 4:253-262),其通过引用并入本文。用100 CFU(菌落形成单位)的金黄色葡萄球菌乳房内感染泌乳CD-1小鼠的两个腹部乳腺(L4和R4)。感染后用溶杆菌素乳房内治疗小鼠4小时。每一治疗组包含至少3只小鼠(6个区)。14小时后(接种后18小时),处死小鼠,收获乳腺并通过对乳腺匀浆的10倍连续稀释液铺板来评价CFU含量。CFU含量表示为log10 计数。检测限是每克乳腺200 CFU。低于200 CFU/g的乳腺视为干净的。结果在图3中显示。
50 µg溶杆菌素的乳房内灌注降低中位数CFU含量约4 log10,400 µg溶杆菌素消除来自所有感染乳腺的感染。
实施例6:在具有乳房链球菌的急性小鼠乳腺炎模型中的效力
在乳房链球菌攻击小鼠乳腺炎模型中测试溶杆菌素(以pH 4.7在水凝胶中配制)的效力。结果在图4中显示。
在子代出生后约12-15天,用乳房链球菌在第4对乳腺上实验感染20只泌乳小鼠。接种后4小时,用配制为水凝胶的100、200、400或800 µg/乳腺的溶杆菌素在相同的乳腺上治疗4只小鼠的组。第5组仅用水凝胶媒介作为阴性对照处理。感染后18小时,将动物安乐死,将乳腺移除,匀浆,并通过已建立的微生物学方法测定细菌菌落形成单位(CFU)。随后,计算CFU/mL匀浆以及CFU/g乳腺。检测限是大约100 CFU/g乳腺。通过不同给药组和阴性对照组的平均CFU/乳腺的比较,测定溶杆菌素对于乳房链球菌的抗微生物活性。
感染后18小时,对照组的所有动物的乳腺显示最佳的感染率(≥107 CFU/g乳腺)。溶杆菌素治疗组的所有乳腺都具有低于检测限(102 CFU/g)的细菌数,在最高给药组有1个例外。可以推论,配制为水凝胶的溶杆菌素在100至800 μg/乳腺的乳房内剂量对于乳房链球菌具有显著的抗菌效力。
实施例7: 溶杆菌素体内牛数据–泌乳荷斯坦乳牛中的牛奶药物动力学研究
研究设计为非关键研究,其适于调查向泌乳奶牛单一乳池内应用后活性物质溶杆菌素的牛奶药物动力学。
活性物质在适于乳池内应用(intracisternal application)的含有150 mg 溶杆菌素 B的10 g油性悬浮剂的石蜡基工作制剂(service formulation)中提供。
将测试物作为单一乳池内治疗以 150 mg溶杆菌素的剂量率施用于4只泌乳奶牛各自的单一后区(hind quarter)。
研究中的奶牛(荷斯坦乳牛)在年龄、泌乳数、泌乳阶段、牛奶产量和品种方面代表目标群体。将动物关在栓牛棚中并且用由玉米和牧草青贮料组成的用于奶牛的标准饲料及泌乳功能性饲料喂养。应用桶形挤奶装置以12小时间隔每日挤奶2次。
在治疗前(0小时)和治疗后168小时期间(0.5、1、2、4、6、8、12、24、36、48、60、72、84、96、120、144和168小时),通过人工挤压各自乳房区,从治疗的和各自的对照区进行频繁牛奶采样。在挤奶前收集例行挤奶时间的牛奶样品。
通过HPLC分析牛奶中的活性物质溶杆菌素的浓度,应用串联质谱检测。定量限是0.05 mg/L。
牛奶浓度数据的药物动力学评价基于非房室法且包括PK参数以充分描述牛奶中活性物质的吸收、分布和消除概况。
得自治疗的乳房区的概略结果在下表中呈现。在对照样品中(未治疗的乳房区)没有检测到溶杆菌素。
单一治疗后溶杆菌素的平均牛奶药物动力学结果
应用于每头乳牛的1个区的剂量是150 mg溶杆菌素;
均值给定为1) 几何均值,2)中位数。
溶杆菌素的浓度时间曲线描绘于图5中。
实施例8:溶杆菌素体内牛数据–应用金黄色葡萄球菌的奶牛乳房感染模型
用乳腺炎病原体金黄色葡萄球菌在所有4个乳房区上实验感染15头健康泌乳奶牛。一旦乳房区显示乳腺炎的临床症状,诸如肿胀、疼痛、异常牛奶稠度,则用两个不同浓度的溶杆菌素石蜡基软膏或Ubrolexin® (头孢氨苄 + 卡那霉素,Boehringer Ingelheim)或盐水溶液作为阴性对照治疗。治疗随机分配给总共42个乳房区,每个区50 mg溶杆菌素(在11个区中)、或150 mg溶杆菌素 (在11个区中)、或Ubrolexin® (在9个区中)、或盐水溶液(在11个区中)。仅治疗前即刻对攻击生物为细菌学阳性的乳房区(n=42)有资格用于微生物学和临床治愈的评估。用这些乳房内制剂以其间24小时的间隔治疗患病的区2次。临床检查乳房并在治疗前及治疗后数次取得牛奶样品,直至第2次施用后3周。视觉检查牛奶的稠度偏差,并就攻击生物的存在和体细胞数评价样品,以确认诊断乳腺炎。当治疗前不久的牛奶样品中见到的金黄色葡萄球菌无法从第2次治疗后的第3至21天的时期内取得的任何牛奶样品中分离,则认为患病的乳房区在微生物学上治愈。当乳腺炎的局部症状完全消失,且当在上述期间所有计数维持在每mL牛奶500.000个细胞以下得到作为乳房炎症的参数的体细胞数(SCC)的恢复,实现临床治愈。
第2次治疗后的第3天和21天的微生物学治愈率分别是,对于溶杆菌素50 mg为73%和27%,对于溶杆菌素150 mg为73%和45%,对于Ubrolexin®为78%和44%,以及对于盐水溶液为0%和0%。第2次治疗后的第3天和21天的总临床治愈率分别是,对于溶杆菌素50 mg为45%和73%,对于溶杆菌素150 mg为37%和82%,对于Ubrolexin®为33%和67%,以及对于盐水溶液为55%和73%。第2次治疗后的第3天和21天的SCC恢复率分别是,对于溶杆菌素50 mg为36%和45%,对于溶杆菌素150 mg为36%和91%,对于Ubrolexin®为56%和67%,以及对于盐水溶液为36%和27%。
可以推论,与阳性对照产物Ubrolexin®相比,溶杆菌素150 mg显示类似的或甚至更好的效力,并且在参数微生物学和临床治愈以及SCC恢复方面优于溶杆菌素50 mg和盐水溶液。
实施例9:溶杆菌素体内牛数据–应用乳房链球菌的奶牛乳房感染模型
用乳腺炎病原体乳房链球菌在每头乳牛2个乳房区上实验感染72头健康的泌乳奶牛。一旦乳房区显示乳腺炎的临床症状(例如发热、肿胀、红、疼痛、异常牛奶稠度),则用两个不同浓度的溶杆菌素石蜡基软膏或Ubrolexin® (头孢氨苄 + 卡那霉素,BoehringerIngelheim)治疗。
治疗随机分配给总共41(临床)或37(微生物学)个乳房区,每个区50 mg溶杆菌素(在15/13个区中)、或150 mg溶杆菌素 (在15/14个区中)、或Ubrolexin® (在11/10个区中)作为阳性对照。用这些乳房内制剂以其间24小时的间隔治疗患病的区2次。临床检查乳房并在治疗前及治疗后数次取得牛奶样品,直至第2次施用后3周。视觉检查牛奶的稠度偏差,并就攻击生物的存在评价样品,以确认诊断乳腺炎。当治疗前不久的牛奶样品中见到的乳房链球菌无法从第2次治疗后的第7至21天的时期内取得的任何牛奶样品中分离,则认为患病的乳房区在微生物学上治愈。当乳腺炎的局部症状完全消失或至多性质非常轻微时,实现临床治愈。
第2次治疗后的第7天和21天的微生物学治愈率分别是,对于溶杆菌素50 mg为84.6%和92.31%,对于溶杆菌素150 mg为71.4%和85.71%,对于Ubrolexin®为30%和30%。第2次治疗后的第7天的总临床治愈率分别是,对于溶杆菌素50 mg和溶杆菌素150 mg均为86.7%,对于Ubrolexin®为36.4%。
可以推论,与阳性对照产物Ubrolexin®相比,在关键参数微生物学和临床治愈方面,溶杆菌素50和150 mg明确地更有效。