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CN102227244A - 用于治疗全身性炎症的吸附剂聚合物的施用 - Google Patents

用于治疗全身性炎症的吸附剂聚合物的施用 Download PDF

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CN102227244A
CN102227244A CN200980148128XA CN200980148128A CN102227244A CN 102227244 A CN102227244 A CN 102227244A CN 200980148128X A CN200980148128X A CN 200980148128XA CN 200980148128 A CN200980148128 A CN 200980148128A CN 102227244 A CN102227244 A CN 102227244A
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pearl
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polyvinyl pyrrolidone
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CN200980148128XA
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约翰·A·凯勒姆
米切尔·P·芬克
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University of Pittsburgh
Original Assignee
University of Pittsburgh
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Abstract

本发明提供一种改善患者中的全身性炎症的方法，所述方法包括对患者施用治疗有效剂量的组合物，所述组合物包含聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物。更具体地，该方法涉及使用这些聚合物作为肠内吸附剂制剂来从肠腔去除炎性介质例如细胞因子。所述聚合物可以为具有生物相容性聚乙烯吡咯烷酮聚合物涂层的聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物珠子的制剂的形式。

Description

用于治疗全身性炎症的吸附剂聚合物的施用
相关申请的交叉引用
本申请要求在2008年10月2日提交的美国临时专利申请61/102,052的优先权，所述美国临时专利申请的内容全部结合在此。
发明领域
本发明的实施方案涉及用于治疗全身性炎症的方法。更具体地，本发明的实施方案涉及腔内吸附炎症的介质的方法，所述方法包括对患者施用治疗有效剂量的吸附剂聚合物。
发明背景
通常，所有形式的休克(例如，出血性休克，心源性休克，感染性休克(septic shock))，组织损伤(例如，外科手术，战场战士的损伤)，局部胃肠炎性疾病(例如，炎性肠病)，和/或局部缺血导致炎性介质、凝血因子和氧化应激的活化。具体地，各种体液(例如，补体因子，凝血因子)和细胞基本组分(中性白细胞，内皮细胞，巨噬细胞)的活化导致众多介质(毒性氧物种，蛋白水解酶，粘附分子，细胞因子)的表达，这可以产生全身性炎症和进一步的组织损伤，最终导致多器官衰竭。此外，器官例如肠中的损伤可以导致屏障功能丧失以及炎性反应的传播/放大。
在2004年，关于创伤研究计划总结报告(Trauma Research Program Summary Report)的工作组(Hoyt DB，Holcomb J，Abraham E.，Atkins J，Sopko G，关于创伤研究的工作组(Working Group on Trauma Research)：关于创伤研究计划总结报告(Trauma Research Program Summary Report)的工作组：国家心肺和血液研究院(National Heart Lung Blood Institute)(NHLBI)，国家普通医学科学研究院(National Institute of General Medical Sciences)(NIGMS)，和国立卫生研究所(National Institutes of Health)(NIH)的国家神经性疾病和卒中研究所(National Institute of Neurological Disorders and Stroke)(NINDS)，和国防部(the Department of Defense)(DOD)，J Trauma(创伤杂志)2004；57：410-5)得出的结论是：“操控损伤以后的免疫反应的能力对于改善损伤后治疗是至关重要的”。然而，鉴于免疫反应在抵抗感染方面的重要性，免疫反应的全身性操控可能是危险的。因而，更加靶向的方法很可能是潜在更加安全的和更加有效的。
潜在的靶标包括血浆隔室和肠腔。存在至少4种炎性介质可以在肠腔中表达的途径。首先，炎性介质可以在全身产生，由肝吸收，然后经由肝胆汁递送到肠腔。其次，炎性介质可以由肝产生，然后经由肝胆汁递送到肠腔。第三，肠上皮细胞可以在肠腔中局部地产生炎性介质。最后，炎性介质可以由胃肠道中与白细胞反应的细菌产生。
血浆隔室是吸引人的靶标，因为炎性介质在组织中的局部表达可以是保护性的，而全身性释放典型不是保护性的。类似地，肠腔中的炎性毒素损伤细胞并且损害屏障功能，同时不会起到有利的宿主反应的作用。不论通过肝产生或在其它地方产生并且通过肝移送，炎性介质，例如细胞因子，被经由胆汁递送到小肠，在小肠中，它们可以引起局部损伤并且被再吸附到全身循环中。当向外部引流胆汁从而导致对胃肠道的一些保护作用时，经静脉给予脂多糖的大鼠显示了改善的存活率。
概述
考虑到相关领域的以上问题而作出了本发明的实施方案。本发明的一个实施方案提供一种改善全身性炎症的方法，所述方法包括引起或加剧患者中的炎性反应并且对患者施用治疗有效剂量的组合物，所述组合物包含吸附剂聚合物，例如聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物。
根据本发明的一个方面，提供一种减轻休克发作的方法，所述方法包括对需要所述方法的患者施用治疗有效剂量的吸附剂聚合物，例如聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物。
本发明的优选实施方案涉及聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物。更具体地，本发明的实施方案涉及使用这些聚合物作为肠内吸附剂制剂来从肠腔去除炎性介质例如细胞因子。本发明的优选实施方案涉及一种具有生物相容性聚乙烯吡咯烷酮聚合物涂层的聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物珠子的制剂。
附图简述
通过参考附图详细地描述本发明的实施方案，本发明的实施方案的以上和其它特征和益处将变得更显然。
图1显示体外细胞因子清除。数据显示：对于来自两个动物中每一个的6个血池(blood pool)的平均值+-SE，所有时间点都显著不同于时间0，p＜0.001。
图2显示在存在或不存在聚合物情况下用LPS刺激的RAW 264.7细胞中对HMBG-1的免疫印迹。
图3显示4h时CYTOSORB处理的动物相对于假手术处理的(sham-treated)动物的肝中的NF-kB DNA结合。图中所绘为平均数据+-SEM；P＜0.05。右图板描绘来自电泳迁移率变动分析的代表性条带。N＝12只动物。
图4显示肠内CYTOSORB对脓毒症大鼠的存活率的效果。
优选实施方案详述
本发明的实施方案提供一种用于治疗全身性炎症的方法。而且，本发明的实施方案涉及减轻休克的作用的方法，和/或涉及炎症的介质的腔内吸附的方法。
在一个实施方案中，将治疗有效剂量的吸附剂聚合物施用于需要其的患者。吸附剂聚合物包括聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物。优选的组合物包含聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物，基本上由聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物组成，或由聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物构成。
在本发明的上下文中，患者典型为人患者。然而，患者可以备选地是动物患者(例如，家畜(例如，牛，马，绵羊，山羊，猫，狗等)，在实验室研究中使用的动物(例如，小鼠，大鼠等)或动物学感兴趣的动物(例如，大型猫科动物，有蹄类动物，象等)。
聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物的组合物可以为珠子的形式。就本公开内容而言，术语“珠子”是指任何固体的三维粒子。珠子形状可以是球形的、类球形的、椭圆体的、卵形的、棒形的或棱柱形的。如在本文中使用的，在提及珠子时术语“直径”是指平均直径。
珠子可以包含聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物，其可以进一步涂布有聚乙烯吡咯烷酮聚合物。珠子还可以基本上由聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物组成，或由聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物组成。珠子可以制备成在外表面上具有孔。分子可以经由这样的孔进入到珠子内部。据信由于珠子从患者身体吸附炎性介质，炎性介质被吸附在孔内。在一个实施方案中，孔的尺寸为至少例如至少
Figure BPA00001378398300042
至少
Figure BPA00001378398300043
至少
Figure BPA00001378398300044
至少
Figure BPA00001378398300045
至少
Figure BPA00001378398300046
至少
Figure BPA00001378398300047
至少
Figure BPA00001378398300048
或至少
Figure BPA00001378398300049
(或至少大约这样的值)。孔可以具有的尺寸为多达
Figure BPA000013783983000410
或多达
Figure BPA000013783983000411
或多达
Figure BPA000013783983000412
或多达
Figure BPA000013783983000413
或多达
Figure BPA000013783983000414
或多达
Figure BPA000013783983000415
或多达
Figure BPA000013783983000416
或多达
Figure BPA000013783983000417
或多达
Figure BPA000013783983000418
(或至少大约这样的值)。在一个实施方案中，珠子具有
Figure BPA000013783983000419
至的孔径大小；在另一个实施方案中，珠子具有
Figure BPA000013783983000421
至
Figure BPA000013783983000422
的孔径大小(或大约这样的值)。珠子可以被制备成具有特定的孔径大小。因而可以将珠子制造成容纳并且靶向用于清除的具体尺寸的特定分子。为了捕获多个炎性介质，珠子可以具有多种孔径大小或孔径大小的分布。
珠子可以具有任何适当的尺寸和内表面积。例如，珠子可以具有的直径为至少200μm，例如至少300μm，例如至少400μm，例如至少500μm，例如至少600μm，例如至少700μm(或至少大约这样的值)。珠子可以具有多达800μm，例如多达700μm，例如多达600μm，例如多达500μm，例如多达400μm，例如多达300μm(或多达大约这样的值)的直径。珠子的一个非限制性实例的直径在约300至约800微米的范围内。珠子的内表面积可以为每克珠子至少700m2，例如每克珠子至少800m2，例如每克珠子至少900m2(或至少大约这样的值)。珠子的内表面积可以为多达每克珠子1000m2，例如多达每克珠子900m2，例如多达每克珠子800m2(或多达大约这样的值)。珠子的一个非限制性实例具有每克珠子约700m2至约每克珠子约1000m2的内表面积。在一个实施方案中，组合物包含内表面积为每克珠子约850m2的珠子。
在另一个实施方案中，本发明提供一种改善患者中的全身性炎症的方法，所述方法包括：鉴别患有或处于全身性炎症风险的患者；和对患者施用治疗有效剂量的组合物，所述组合物包含一种或多种吸附炎症的介质的吸附剂聚合物。优选经由饲管施用。
炎症的介质可以与，例如，脓毒症，休克(例如，出血性休克，心源性休克，感染性休克)，组织损伤(例如，外科手术，战场战士的损伤)，局部缺血和再灌注(reprofusion)，细胞毒素化学治疗，使用IL-2或其它细胞因子的化学治疗，骨髓处理(bone marrow manipulation)，肠系膜灌注不足(mesenteric hypoperfusion)，肠-粘膜损伤，局部胃肠炎性疾病(例如，炎性肠病)，急性肺炎，胰腺炎，疟疾或类风湿关节炎和其它胶原血管疾病(collagen vascular disease)相关。因而，例如，珠子可以吸附细胞因子。可以被吸附的炎性介质的非限制性实例包括TNF，IL-6，IL-10，HMGB-1，IL-8，IL-18，MCP-1，IL-2，IL-1β和S100B。
珠子例如，可以以丸剂(例如，胶囊，片剂等)的形式经口施用。这样的丸剂包含珠子，以及任选的药用赋形剂如粘合剂，填料，缓冲剂等。这样的赋形剂在本领域中是熟知的，并且合适的赋形剂可以由本领域普通技术人员在不进行过多实验的情况下选择。在另一个实施方案中，可以将组合物以浆剂(slurry)，凝胶剂，粉剂或其它适于口服给药的形式施用。
吸附剂聚合物的实施方案，例如聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物，优选以珠子的形式，可以施用于需要其的患者以吸附炎性介质。该施用可以是预防性的(例如，在炎症发生之前)，在导致炎性介质释放的过程中，或在导致炎性介质的释放后。
根据本发明的实施方案的给药(adminstration)可以是允许吸附剂聚合物存在于胃肠道中的任何合适的给药。例如，所述给药可以经口，经直肠，经由饲管，或直接给药到胃肠道中。优选的给药是经口或经由饲管，尽管还可以使用其它的给药途径。本发明的实施方案的口服给药允许吸附剂聚合物例如聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物正常通过大多数个体的胃肠道。这样的给药允许吸附剂聚合物例如聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物在肠内吸附炎性介质。
如在本文中讨论的，聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物可以为珠子的形式。这样的珠子可以以丸剂或浆剂的形式经口施用。丸剂可以包括珠子和其它成分，例如填料。浆剂可以包括珠子和其它成分例如载液。丸剂或浆剂制剂可以类似于活性炭丸剂或浆剂，用本发明的实施方案的珠子替换活性炭进行制备。
一种形式的聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物珠子由RenalTech International LLC生产，现在由MedaSorb Technologies，Inc.(Princeton，NJ)销售。MedaSorb生产商品名为CYTOSORB和BETASORB的具有生物相容性聚乙烯吡咯烷酮聚合物涂层的聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物珠子。预想CYTOSORB和BETASORB珠子都落入本发明的实施方案的范围之内。CYTOSORB珠子在尺寸上为约300-800μm并且具有尺寸为约
Figure BPA00001378398300061
的孔。
测试已经揭示：CYTOSORB珠子去除了与脓毒症中的炎症相关的各种分子，包括TNF，IL-6，IL-10，HMGB-1，IL-8，IL-18，MCP-1，IL-2，IL-1β和S100B。如在图1中所示，CYTOSORB显示体外细胞因子清除作用。图1中所示的数据是关于来自两个动物中每一个的6个血池的平均值+-SE。所有时间点都显著不同于时间0，p＜0.0001。如图2中所示，在存在或不存在聚合物情况下，CYTOSORB去除了用LPS刺激的RAW 264.7细胞中的HMBG-1。
下列实施例更详细地解释本发明的实施方案。然而，这些实施例为了举例的目的而给出，而非限制。
简要地，将含有CYTOSORB聚合物的血液吸附装置关于治疗由于脓毒症，内毒素血症和脑死亡的全身性炎症进行测试。CYTOSORB成功地去除了血液吸附装置中的循环炎性介质，从而导致肝中减少的DNA结合以及改善的动物存活时间。
实施例1-通过CYTOSORB珠子的治疗和NF-kB DNA结合
在一组实验中，将12只动物在静脉内注射脂多糖(LPS)后进行研究，6只假手术处理(sham)和6只使用10-g装置和动脉(aterial)-静脉通路(circuit)用CYTOSORB处理。在灌注4小时以后将所有动物安乐死，从而可以获得用于确定NF-kB DNA结合的肝组织。图3中所示的结果显示，与假手术处理的动物相比，CYTOSORB-处理的动物的NF-kB DNA结合显著降低(p＝0.03)。
实施例2-通过CYTOSORB珠子的治疗和短期存活率
在独立的一组实验中，从致死性LPS输注以后立即开始，使随机化的40只动物随机接受血液吸附或使用假手术通路的处理4小时。在4小时的灌注结束以后，在接下来的8小时动物仅接受液体复苏。在12小时将所有动物处死。用CYTOSORB治疗的动物表现出存活时间增加21％(p＞0.01)。在假手术-灌注组中，20只动物中的19只在12小时之前死亡，而接受了用CYTOSORB进行血液灌注的20只大鼠中的7只在12小时存活，从而表示存活率的总体改善(从5％至35％，p＝0.02)。用CYTOSORB治疗的动物的循环血浆IL-6，TNF和IL-10水平也显著降低，并且它们的浓度与存活时间负相关p＝0.003。
实施例3-肠内CYTOSORB改善脓毒症大鼠的存活率
使用已建立的脓毒症致死模型，盲肠结扎穿孔(cecal ligation and puncture)(CLP)对22只大鼠进行初步实验。在进行肠内CYTOSORB治疗和不进行肠内CYTOSORB治疗的情况下测量存活率。结果显示在图4中。与对照相比，CYTOSORB-治疗的动物具有显著改善的存活率(36％vs.9％)，p＝0.03。必须强调的是，该存活率的显著改善是仅使用CYTOSORB珠子的肠内给药得到的。据推测，这些珠子的存在于胃肠道的腔内起到了对于经由胆汁释放到肠中和/或由免疫刺激的肠上皮细胞分泌的有害介质的洗池(sink)的作用。
在本文中引用的所有的参考文献，包括出版物，专利申请和专利都通过引用结合在此，达到如同将每一篇参考文献单独和特别指示通过引用结合并且其整个内容在本文中阐述一样的程度。
在本发明的上下文中(特别是在下列权利要求的上下文中)术语“一个(a)”和“一个(an)”和“所述(the)”和类似的指代物应当解释为覆盖单数和复数，除非在本文中另外指出或与上下文明显抵触。术语“包含”、“具有”、“包括”、“含有”应当被解释为是开放式术语(即，是指“包括，但不限于”)，除非另外指出。本文中值的范围的叙述仅仅意在起到对落入到所述范围内的各个独立数值单独指代的速记方法的作用，除非在本文中另外指出，并且将各个独立的值结合到说明书中，就像将其在本文中单独叙述一样。在本文中描述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非在本文中另外指出或另外与上下文明显抵触。在本文中提供的任何和所有实施例或示意性语言(例如，“例如”)的使用仅仅意在更好地举例说明本发明并且不对本发明的范围加以限制，除非另外声明。在本说明书中的语言不应当被解释为表示对本发明的实施而言至关重要的任何没有要求保护的要素。
在本文中描述了本发明的优选实施方案，包括本发明人已知的实施本发明的最佳方式。通过阅读上述说明书，这些优选实施方案的变化形式对于本领域普通技术人员而言可以变得显然。本发明预期本领域技术人员根据需要使用这样的变化，并且本发明人预期本发明以除本文中具体描述的以外的方式实践。因此，本发明包括由可适用法律允许的在后附权利要求中叙述的主题的所有改型或等价物。而且，本发明包括在其所有可能变化形式中的上述要素的任意组合，除非在本文中另外指出或另外与上下文明显抵触。

Claims (33)

1.一种改善患有炎症或处于炎症风险的患者中的全身性炎症的方法，所述方法包括：对患者施用治疗有效剂量的包含聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物的组合物，其中所述施用导致炎性介质的肠内吸附。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述施用导致炎症的介质的吸附。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中炎症的介质与脓毒症，外科手术，细胞毒素化学治疗，骨髓处理，大量组织损伤，肠系膜灌注不足，肠-粘膜损伤，疟疾或局部胃肠炎性疾病，急性肺炎，胰腺炎，疟疾或类风湿关节炎和胶原血管疾病相关。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述组合物在炎症发生之前施用。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述施用是经口的或经直肠的。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述施用经由饲管。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中包含所述聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物的所述组合物为珠子的形式。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述珠子包含具有聚乙烯吡咯烷酮聚合物涂层的聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述珠子基本上由聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物组成。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中所述珠子的直径为约300-800μm。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中所述珠子在所述珠子的表面上具有孔。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述孔具有约
Figure FPA00001378398200011
的直径。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述珠子包含孔径大小的分布。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其中所述珠子具有每克珠子约700-1000m2的内表面积。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的方法，其中所述珠子吸附细胞因子。
16.根据权利要求7至15中任一项所述的方法，其中所述珠子吸附由下列各项组成的组中的一种或多种分子：TNF、IL-6、IL-10、HMGB-1、IL-8、IL-18、MCP-1、IL-2、IL-1β和S100B。
17.根据权利要求7至16中任一项所述的方法，其中所述组合物为包含所述珠子和药用赋形剂的丸剂的形式。
18.根据权利要求7至16中任一项所述的方法，其中所述珠子以包含所述珠子的浆剂的形式施用。
19.一种治疗患有炎性反应的患者的方法，所述方法包括：对所述患者施用治疗有效剂量的组合物，所述组合物基本上由聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物组成。
20.根据权利要求19所述的方法，其中基本上由聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物组成的所述组合物为珠子的形式。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述珠子基本上由具有聚乙烯吡咯烷酮聚合物涂层的聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物组成。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述组合物经口、经直肠或经由饲管施用。
23.一种减轻患有全身性炎症或处于全身性炎症风险的患者中的全身性炎症的方法，所述方法包括：对患者经口施用治疗有效剂量的组合物，所述组合物包含吸附炎症介质的吸附剂聚合物的珠子。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述吸附剂聚合物为聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述吸附剂聚合物的珠子涂布有聚乙烯吡咯烷酮聚合物。
26.根据权利要求23至26中任一项所述的方法，其中所述组合物预防性地施用。
27.一种改善患者中全身性炎症的方法，所述方法包括：引起或加剧患者中的炎性反应；和对所述患者施用治疗有效剂量的组合物，所述组合物包含聚苯乙烯二乙烯基苯共聚物和聚乙烯吡咯烷酮聚合物。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述组合物为珠子的形式。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述珠子包含聚乙烯吡咯烷酮聚合物涂层。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，其中所述组合物经口施用。
31.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，其中所述组合物经直肠施用。
32.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，其中所述组合物经由饲管施用。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的方法，其中所述患者是人。
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