Применение физиологически приемлемых соединений, солей и комплексов ванадия

1 Настоящее изобретение относится к новому терапевтическому применению физиологически приемлемых соединений, солей или комплексов ванадия. Настоящее изобретение относится, в частности, к применению физиологически приемлемого соединения, соли или комплекса ванадия в качестве активного компонента при получении фармацевтической композиции для профилактического лечения вторичного повреждения ткани, причем указанное вторичное повреждение вызвано первичным повреждением, главным образом, окружающей ткани, в частности окружающей ткани, и является результатом травмы. Специалисту должно быть ясно, что вторичное повреждение ткани может также вызываться токсинами, секретируемыми уже поврежденной тканью, и что указанная уже поврежденная ткань необязательно должна находиться в прямом соседстве с тканью, защищаемой от вторичного повреждения. В настоящем описании термины "соединение", "соль" или "комплекс ванадия" используются как взаимозаменяемые и относятся к органическому, неорганическому или металлоорганическому соединению, содержащему, по меньшей мере, один атом и/или ион ванадия в обычных степенях окисления, предпочтительно V(II), V(III),V(IV) и/или V(V), причем указанное соединение необязательно является катионом или анионом и необязательно является компонентом ионной пары. Применение соединений ванадия в терапевтических целях известно. Например, в международной заявке WO 90/12563 раскрывается терапевтическое применение композиций,включающих соединения ванадия в качестве активного вещества для заживления ткани млекопитающего, например кожи и органов, таких как сердце и головной мозг, когда соединения ванадия повторно вводят в выбранном диапазоне концентраций в течение продолжительного периода времени. В частности, указывается, что эти композиции способны предотвращать морщинистость кожной ткани. Механизм, с помощью которого соединения ванадия по международной заявке WO 90/12563 оказывают свое действие, неясен, поскольку они могут ингибировать дегенеративные процессы - сниженная скорость некроза клеток - и/или стимулировать процессы регенерации - повышенная скорость пролиферации клеток, когда конечным эффектом является преобладание роста клеток над их некрозом, что в конечном счете приводит к заживлению поврежденной ткани. Раскрыто, однако, что соединения ванадия оказывают стимулирующее действие на пролиферацию клеток за счет ингибирования ферментативного дефосфорилирования,благодаря чему ростовые факторы, такие как эпидермальный фактор роста (EGF), инсулин- и тромбоцит-производный факторы роста являются активными в течение длительного периода 2 времени. Более того, предполагается, что соединения ванадия должны способствовать заживлению, например, сердца и мозга. Однако поскольку сердце и мозг являются непролиферирующими тканями, предлагаемое лечение на основе постулируемого механизма, как он представлен в указанном цитируемом документе,должно быть неэффективным и специалисту в данной области не следует рассматривать лечение такой ткани соединениями ванадия на основе цитируемого описания. В этом контексте непролиферирущая ткань понимается как ткань или клетки, которые в нормальных условиях почти не пролиферируют. Более конкретно, непролиферирующая ткань способна лишь к дифференцировке и, таким образом, прямое или первичное повреждение указанной непролиферирующей ткани, например некроз печени, таким образом, не может излечиваться при использовании соединения ванадия, как сообщается, для стимулирования процесса пролиферации. Например, митотический индекс клеток печени, как пример непролиферирующей в нормальных условиях ткани, очень низок и составляет приблизительно от 1:10000 до 1:20000. Доказательств стимулирующего действия соединений ванадия на заживление ткани сердца или головного мозга не представлено и, следовательно, международная заявка WO 90/12563 рассматривается лишь как раскрывающая применение соединений ванадия для повышения клеточной пролиферации, которое, на самом деле, может быть эффективным лишь в пока пролиферирующей ткани, например коже, и,таким образом, вовлечено в заживление прямого или первичного повреждения указанной пролиферирующей ткани. Описание не раскрывает лечение непролиферирующей ткани. Помимо известных свойств соединений ванадия имитировать действие ростовых факторов и инсулина, известно также, что эти соединения являются ингибиторами Na/K-АТФазы,поглотителями свободных радикалов, в частности поглотителями супероксидных радикалов,образуемых ксантиноксидазой в поврежденных тканях, например ишемической ткани, ожогах и других травмированных тканях, и ингибиторами рецептора типа 2 ангиотензина II. Супероксидные радикалы могут индуцировать апоптоз в ткани и, таким образом, соединения ванадия, как можно ожидать, являются ингибиторами апоптоза за счет захвата супероксидных радикалов. Кроме того, Yamada et al., [T.Acad. Sci. U.S.A. 93, 156-160 (1996)] обнаружили, что рецептор типа 2 ангиотензина II опосредует апоптоз. Указанный рецептор широко представлен в плодной ткани и в незрелом головном мозге и опосредует антиростовые эффекты на сосудистой гладкой ткани и эндотелиальной ткани, где клеточный механизм, повидимому, включает повышение дефосфорили 3 рования активированной митогеном протеинкиназы (МАР-киназы). Следует понимать, что в данном описании ткани незрелого головного мозга рассматриваются как пролиферативная ткань. На основании исследований in vitro авторы заключают, что ванадат ослабляет дефосфорилирование МАР-киназ, тем самым ингибируя рецептор типа 2 ангиотензина II и предотвращая апоптоз. Таким образом, предлагается предположение об ингибировании апоптоза в этих типах тканей при применении соединений ванадия. Однако данные о таком применении invitro или in vivo отсутствуют и непролиферирующие ткани не упоминаются.(1995)] описывают применение инсулиноподобного фактора роста (IGF) для предотвращения реперфузионной травмы после ишемии. На основании исследований in vitro они заключают,что IGF предотвращает миокардиальную травму после реперфузии и что предварительное лечение IGF обеспечивает защиту сердца. Предложено несколько механизмов для объяснения этих эффектов IGF, включая аккумуляцию нейтрофилов в ишемическом реперфузируемом миокарде, ингибирование вызываемого полиморфоядерными лейкоцитами некроза сердца и индукцию вызываемого реперфузией апоптоза миоцитов сердца. При этом, однако, не раскрывается стимуляция IGF in vivo для снижениия реперфузионного повреждения, т.е. непрямого или вторичного повреждения миокарда. Кроме того, Buerke et al. использовали внутрикоронарное введение IGF, поскольку, если бы его вводили внутривенно, он бы распадался в течение очень короткого периода времени. Кроме того,выделенные ростовые факторы, такие как IGF-I,IGF-II и EGF, могут быть получены в достаточных для применения количествах лишь с помощью рекомбинантных методов и, следовательно, очень дороги. Их применение в медицине,таким образом, также возможно только в очень ограниченном масштабе.(1997)] раскрывают, что гибель миоцитных клеток в результате ишемии происходит благодаря апоптозу и некрозу. Не сделано никакого предположения или раскрытия относительно непрямoго или вторичного повреждения, вызываемого реперфузией после ишемии. Нет никакого упоминания относительно какого-либо лечения. Нет никакого описания, касающегося соединений ванадия. Патент США 5583242 раскрывает применение соединений ванадия для ингибирования пролиферации злокачественных В-лимфоцитов путем индуцирования апоптоза в таких клетках. 4 Этот эффект, однако, не мог наблюдаться в клеточных линиях Т-клеточной лейкемии человека или в карциномных клетках толстой кишки человека, что свидетельствует о том, что соединения ванадия не могут индуцировать апоптоз во всех типах клеток. Ничего не говорится о других типах клеток. Поскольку неизвестна корреляция между популяцией В-клеток и повреждением сердечной или эпителиальной ткани и популяция В-клеток не увеличивается в случае повреждения ткани миокарда или эпителиальной ткани, в этом документе не предлагается применение соединений ванадия для лечения ткани миокарда или эпителиальной ткани. Кроме того, соединения, соли и комплексы ванадия могут быть использованы в качестве стимуляторов инсулина при лечении диабета и для лечения гипертонии и ожирения. Известными стимулирующими инсулин солями ванадия являются орто-ванадат натрия (Nа 3VO4), сернокислый ванадил (VOSO4.(H2O)x) и другие продукты реакции ванадата и пероксида. Многочисленные соединения, соли и комплексы ванадия, эффективные при лечении диабета, гипертонии и ожирения, раскрыты в патенте США 5520967. Раскрытые здесь соединения, соли и комплексы являются комплексами ванадия однопротонных бидентатных лигандов,способных хелатировать ванадий к пяти- или шестичленному ненасыщенному содержащему ванадий кольцу, причем указанное кольцо содержит, по меньшей мере, два других гетероатома в дополнение к ванадию и указанное кольцо содержит координирующие ванадий гетероатомы кислород и азот, если кольцо является собой шестичленным. Примерами соединений,которые образуют пятичленное кольцо в качестве лиганда, являются -аминокислоты, гидрок-саматы, тиогидроксаматы, -гидроксипиридиноны или -гидроксипироны, такие как мальтол или койевая кислота. Примерами соединений, которые образуют шестичленное кольцо в качестве лиганда, являются замещенные или незамещенные 2-оксазолин-2-илфенолы и 2 тиазолин-2-илфенолы. Было обнаружено, что известные соединения, соли и комплексы ванадия предотвращают непрямое или вторичное повреждение здоровой ткани, где указанное непрямое или вторичное повреждение индуцируется прямым или первичным повреждением ткани, главным образом окружающей здоровую ткань, которое вызвано травмой. Рассмотренный выше уровень техники, однако, не предполагает и не дает указаний на применение соединений ванадия для предотвращения непрямого или вторичного повреждения здоровой ткани, которое вызывается прямым или первичным повреждением ткани, главным образом, окружающей здоровую ткань, в результате травмы. Уровень техники предполагает связь между апоптозом некоторых тканей, 5 но не представляет данных, полученных ни invitro, ни in vivo, об ингибировании апоптоза посредством какого-нибудь лечения. Он также не представляет данных, полученных ни in vitro,ни in vivo, относительно лечения непрямого повреждения любого типа. Также не представлено каких-либо данных, показывающих, что апоптоз ответственен за непрямое повреждение. Не желая быть связанным теорией, предполагается, что эта непрямая или вторичная травма(повреждение) здоровой ткани может быть вызвана апоптозом, причем указанный апоптоз индуцируется прямо или первично травмированными клетками, главным образом окружающими указанную здоровую ткань. Настоящее изобретение, таким образом, относится к применению физиологически приемлемого соединения ванадия в качестве активного компонента при получении фармацевтической композиции для профилактического лечения вторичной травмы ткани, причем указанная вторичная травма вызвана первичной травмой, главным образом, окружающей ткани и является результатом травмы. В целом, регенерация пролиферирующей ткани происходит за счет повышенной клеточной пролиферации, когда указанная пролиферирующая ткань была повреждена дегенерацией. С другой стороны, регенерация поврежденной непролиферирующей ткани, очевидно,невозможна, поскольку такая ткань не способна к пролиферации. Регенерация происходит совершенно независимо от причины повреждения, является ли указанная причина, например, ишемией (инфарктом) или травмой. При повреждении, как следствие ишемии или травмы, непрямое или вторичное повреждение происходит в дополнение к прямому повреждению или первичному повреждению. Непрямое или вторичное повреждение происходит в ткани, главным образом,окружающей ткань уже поврежденную прямым или первичным повреждением, причем указанное непрямое или вторичное повреждение, возможно, является результатом процесса, включающего апоптоз клеток ткани, поврежденной прямой или первичной травмой. Во многих случаях это непрямое повреждение является большим, чем прямое повреждение. Хотя в пролиферирующей ткани может быть стимулирована пролиферация, таким образом индуцируя регенерацию указанной ткани, непролиферирующая ткань, очевидно, не может пролиферировать и повреждение непролиферирующей ткани является необратимым процессом. Поэтому, для пациента важно, чтобы эффекты непрямой или вторичной травмы были сведены к минимуму или, предпочтительно, предотвращены. Неожиданно очень хорошие результаты получают при введении ванадиевого соединения в виде однократной дозы, предпочтительно внутривенно, например путем болюсной инъек 002574 6 ции, или перорально. Уровень техники, упоминающий о лечении ванадием любого типа, не содержит сведений о каком-либо преимуществе такого введения. Однократная доза, кроме того,снижает для пациента тяжесть продолжительного введения, которое может быть вредным физическому состоянию пациента или которое может приводить к увеличению нежелательных побочных эффектов. В соответствии с изобретением, ванадиевое соединение, в частности, вводят внутривенно. Предпочтительно ванадиевое соединение вводят, когда это возможно, перед травматическим событием или немедленно или вскоре после указанного события. Если событие включает операцию, то, например, ванадиевое соединение можно ввести в подходящий момент перед указанной операцией. Соединение ванадия можно вводить вплоть до двух недель после события,предпочтительно в течение 24 ч, и особенно приемлемо в течение 2 ч после события. Лечение предпочтительно проводить настолько быстро после травматического события, насколько это возможно. Точная установка по времени будет зависеть от состояния пациента и будет определяться лечащим врачом. Если травматическим событием является операция, операция как таковая должна вызывать прямую или первичную травму ткани, таким образом, вызывая в нормальных условиях непрямую или вторичную травму, главным образом, в окружающей ткани. В соответствии с изобретением, указанную непрямую или вторичную травму можно предотвратить путем введения больному однократной дозы подходящего количества соединения ванадия перед проведением операции, т.е. обычно в пределах нескольких часов перед операцией. Альтернативно, если травматическим событием является ишемия с последующей реперфузией, непрямую или вторичную травму предотвращают введением однократной дозы подходящего количества соединения ванадия, проводимым как можно быстрее после того, как данное событие имело место. Однако даже через 24 ч такое введение способно предотвратить указанную непрямую или вторичную травму. Более того, если травматическим событием является ожог, предотвращение непрямой или вторичной травмы достигают, даже если соединение ванадия вводят через четыре-пять дней после того, как произошел ожог. Соединение ванадия можно, следовательно, вводить через одну неделю после травматического события, предпочтительно в пределах указанного периода, например в пределах 24 ч,и, в частности, через 2 ч после таких событий. В соответствии с изобретением соединение ванадия можно также добавлять к среде для трансплантации органов или тканей или к среде для транспорта органов и тканей, которые будут трансплантироваться, предотвращая тем самым смерть клеток указанной ткани или органов, 7 благодаря вторичной травме имплантированной или трансплантированной ткани или органа в результате кислородного голодания/гипоксии или лишения ростовых факторов. Также в таких случаях добавление предпочтительно проводить как можно быстрее после удаления донорского органа или ткани. В соответствии с предпочтительным осуществлением настоящего изобретения ткань,которую защищают от непрямой или вторичной травмы, представляет собой непролиферирующую ткань, в частности сердце, почку, печень,нервную ткань или другую дифференцированную ткань. Как следует из вводной части описания, непосредственно поврежденную непролиферирующую ткань исключают из лечения в соответствии с настоящим изобретением. Непролиферирующая ткань, обрабатываемая в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой, в частности, ткань миокарда или сердца. Травматическое событие, при котором обрабатывают такую ткань, представляет собой,в частности, реперфузию после ишемии. Реперфузионное повреждение происходит в дополнение к прямому или первичному повреждению,вызываемому ишемией, и непрямая или вторичная травма очень часто является более сильной,чем прямая или первичная травма при определяемом соотношении этих травм, составляющем 70:30. Следовательно, предотвращение вторичной травмы, например вызываемой реперфузией после ишемии, представляет значительный интерес для больного, страдающего от первичной травмы, например вызванной ишемией. Другим важным примером травматических событий, подвергаемых лечению в соответствии с настоящим изобретением, являются ожоги эпидермальной ткани. Ожоги, в частности ожоги второй и третьей степени, как известно, повреждают структуры, находящиеся в дерме, такие как глубокое сосудистое сплетение, волосяные луковицы (сальные железы) и потовые железы. Соединения, соли и комплексы ванадия,при внутривенном введении в однократной дозе способны защищать эти структуры от непрямой или вторичной травмы. Эти структуры являются непролиферирующими, а эпидермальная ткань,как таковая, является пролиферирующей тканью. Более того, сморщивание рубцов снижается до минимума. Интересно, что основные различия наблюдались между эффектами заживления раны, на которые, с одной стороны, могут действовать ростовые факторы или агенты, стимулирующие ростовые факторы, а с другой стороны, предотвращение непрямой или вторичной травмы, вызванной этими ожогами, на которую не могут влиять только ростовые факторы или агенты, стимулирующие ростовые факторы. Это повторяет комментарии, сделанные в вводной части при рассмотрении уровня техники, которая предполагает применение ванадия для лечения, связанного с активностью, стиму 002574 8 лирующей ростовой фактор, и показывает различие между настоящим изобретением и указанным уровнем техники. Лечение ожогов в утвержденном уровне техники может приводить к более быстрому заживлению, однако, нигде не описано, как действительно оно способно предотвращать непрямую травму структур, таких как глубокое сосудистое сплетение, волосяные луковицы (сальные железы) и потовые железы, и не может предотвращать тяжелое сморщивание рубцов. Изобретение, однако, предлагает композицию, которая очень эффективна для предотвращения такой непрямой или вторичной травмы. Согласно изобретению соединения ванадия предпочтительно вводят внутривенно или перорально. Местное лечение ожогов соединениями, солью или комплексами ванадия не предотвращает вторичную травму, возможно из-за непроницаемости обожженной ткани для соединений ванадия. Пригодными солями ванадия, в принципе,являются все физиологически приемлемые соли ванадия. Примерами таких солей, которые, например, уже используются в качестве замещения инсулина у больных диабетом, являются ортованадат натрия и ванадилсульфат. Комплексы ванадия, которые могут быть использованы, являются известными, физиологически приемлемыми комплексами. Указанные комплексы включают как комплексы ванадила, так и ванадия. Образующими комплекс единицами,которые могут быть использованы, являются,например, мальтол и койевая кислота. Согласно изобретению предпочтителен мальтол, приводящий к бис(мальтолато)оксованадию(IV) или к соответствующей бис(мальтолато)оксованадатной соли. Упомянутые выше соли и комплексы как ванадия, так и ванадила, и другие приемлемые соли и комплексы ванадия и ванадила, описываются в патентах США 5583242 и 5620967. В принципе, могут быть использованы все соли и комплексы, упомянутые в указанных патентах. Согласно изобретению соединение, соль или комплекс ванадия является предпочтительно ванадийорганическим соединением, в частности бис(мальтолато)оксованадием(IV) или соответствующей бис(мальтолато)оксованадатной солью. Пример 1. Область риска (AR) и область инфаркта (IA) определяли в сердце анестезированных фенобарбиталом крыс через 60 мин после окклюзии коронарной артерии (САО) и 180 минут реперфузии. При нормотермии (температура тела = 36,5-37,5 С) было найдено, что отношение IA/AR составляет 692% (среднеестандартная ошибка, n=6) у контрольных крыс и 453% у крыс (n=6, Р 0,001), предварительно обработанных 3,3 мг/кг веса тела (в/в болюс в течение 10 мин) бис(мальтолато)оксованадием(IV) за 25 мин до САО. Средняя AR, выра 9 женная в виде процента левого желудочка (LV),не различалась у контрольной и опытной группы (422% и 42+3%, соответственно). Этот эксперимент показывает, что контрольная группа сильнее страдает от непрямой или вторичной травмы, чем опытная группа (IA представляет как прямую, так и непрямую травму, и доля прямой травмы будет одинаковой у двух групп) и что бис(мальтолато)оксованадий(IV) в значительной степени предотвращает непрямую травму ткани миокарда (ср. фиг. 1 и 2). Пример 2. В качестве экспериментального животного была выбрана йоркширская свинья, поскольку из всех видов животных эта домашняя свинья,по-видимому, является единственным животным с морфологическими и функциональными характеристиками кожи, наиболее близкими к коже человека, и, таким образом, в наибольшей степени отвечает требованиям модели кожи человека. По основному построению она напоминает кожу человека по относительной толщине эпидермиса и дермы, по присутствию эпидермальных линий, отдельного дермального папиллярного слоя и глубине слоя подкожного жира. По сравнению с человеком, содержание эластичных волокон в дерме свиньи относительно низко, но выше, чем у любых других видов. Сравнение эпидермиса и его производных человека и свиньи также предполагает общие черты. Исследования скорости пролиферациии эпидермиса свиньи показывают параллельность с наблюдаемой у человека. Кератиновые белки являются сходными. В отличие от кожи грызунов картина фолликулов у свиньи и человека относительно редкая и организована в виде единичных волосков или групп из двух или трех фолликулов. Свиньи не потеют. Регулирование температуры тела посредством кожи более очевидно у человека, чем у свиньи. В коже свиньи не обнаружены экзо-кринные железы. Она имеет апокринные железы, но их роль в терморегуляции остается дискуссионной. Анатомия сосудов кожи свиньи представляет собой три послойных сети; нижний, среднедермальный и субэпидермальный. Размер, ориентация и распределение сосудов очень сходны с кожей человека, но они на самом деле отличаются от человека в том, что субэпидермальная сеть является менее плотной. Васкуляризация более глубокой области фолликула соответствует таковой у человека. Заживление глубоких кожных ожогов,которое зависит от этого феномена, должно быть также сходным. Исследования термических свойств свиной кожи как функции глубины были проведены с помощью измерения содержания тканевой воды. С помощью математической модели можно рассчитать теплоемкость и температурную проводимость и было обнаружено, что результаты для кожи свиньи соответствуют таковым для кожи человека. 10 Скорость эпителизации у свиней зависит от нескольких факторов. В ранах на полную глубину эпителизация начинается лишь от краев раны. В ранах на неполную глубину каждый жизнеспособный волосяной фолликул представляет островок для реэпителизации. Для ран на неполную глубину размером 2,2 х 2,2 см и толщиной 0,04 см юкатанской (Yucatan) минисвинье возрастом шесть месяцев требуется приблизительно 96 ч до полной реэпителизации. Величина SD средней степени эпителизации составляет 10%. Это показывает внутреннюю индивидуальную изменчивость. Скорость эпителизации зависит от возраста и она значительно выше у свиней, весящих 7 кг, по сравнению с весящими 40 кг. Не было различий в развитии эпителизации в центре раны по сравнению с краями раны в ранах на неполную глубину. Протокол 1 а: каждому животному наносили двенадцать ожоговых ран одинаковой глубины. Используемая животная модель разработана в Burn Research Institute (Beverwijk, The Netherlands) и является стандартной для всех исследований экспериментальной ожоговой раны. Модель также принята комиссией по экспериментам с животными университета Амстердама. Протокол 1b: от каждой свиньи брали шесть биопсий из области ожога размером 6 мм и пересаживали на область без ожога. От каждой свиньи брали шесть биопсий из области без ожога размером 6 мм и пересаживали на область с ожогом. (Определение непрямой травмы) Животные: свинья, йоркширская белая, самка, +/30 кг. В этом исследовании было обнаружено,что структуры, присутствующие в дерме, такие как глубокое сосудистое сплетение, волосяные луковицы (сальные железы) и потовые железы,защищаются после внутривенного введения бис(мальтолато)оксованадия(IV) в виде однократной дозы. Также наблюдалось значительное снижение сморщивания рубцов и более быстрое заживление. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Применение физиологически приемлемого соединения ванадия в качестве активного компонента при получении фармацевтической композиции для профилактического лечения вторичной травмы ткани, причем указанная вторичная травма вызывается первичной травмой, главным образом, окружающей ткани и является результатом травматического события. 2. Применение по п.1, где фармацевтическую композицию вводят в виде однократной дозы. 3. Применение по п.1 или 2, где фармацевтическую композицию вводят перед, или не 11 медленно, или через короткое время после травматического события. 4. Применение по п.3, где фармацевтическую композицию вводят в течение одной недели после травматического события. 5. Применение по любому из предшествующих пунктов, где фармацевтическую композицию вводят внутривенно или перорально. 6. Применение по любому из предшествующих пунктов, где тканью является трансплантат. 7. Применение по любому из предшествующих пунктов, где травматическим событием является хирургическая операция. 8. Применение по любому из предшествующих пунктов, где ткань является непролиферирующей тканью. 9. Применение по п.8, где непролиферирующей тканью является сердце, почка, печень, Фиг. 1 12 нервная ткань или другая дифференцированная ткань. 10. Применение по п.8 или 9, где травматическим событием является ишемия. 11. Применение по любому из пп.1-7, где первичная травма происходит в эпидермальной ткани. 12. Применение по любому из пп.1-5 и 11,где травматическим событием является ожог. 13. Применение по п.12, где ткань включает глубокое сосудистое сплетение, волосяные луковицы и/или потовые железы. 14. Применение по любому из предшествующих пунктов, где соединение ванадия является ванадийорганическим соединением. 15. Применение по п.14, при котором соединение ванадия является бис(мальтолато)оксованадием (IV) или соответствующей бис