專利名稱：治療肺氣腫的組合物及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了治療患有某種肺部疾病諸如肺氣腫的患者的組合物和方法。
背景技術(shù)：
肺氣腫和哮喘及慢性支氣管炎代表一種已知為慢性阻塞性肺部疾病(COPD)的疾病綜合征。這三種疾病相關(guān)聯(lián)，因?yàn)樗鼈內(nèi)我环N都可引起呼吸困難，并且在大多數(shù)情況下，它們隨時(shí)間而進(jìn)展。然而它們?cè)诓∫驅(qū)W，病理學(xué)，和診斷學(xué)上有根本的區(qū)別。例如哮喘和慢性支氣管炎屬于氣道疾病，而肺氣腫與遠(yuǎn)端至終末細(xì)支氣管的肺實(shí)質(zhì)不可逆的毀損性改變有關(guān)。吸煙是肺氣腫的主要原因；煙霧引發(fā)與彈性蛋白酶和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)激活都相關(guān)的肺內(nèi)炎癥反應(yīng)。這些酶降解構(gòu)成肺組織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵蛋白(Shapiro等，Am.J.Resp.Crit.Care Med.160s29-s32，1999；Hautamaki等，Science2772002-2004)。事實(shí)上，肺氣腫的肺功能障礙的病理決定因素似乎在于彈性組織的進(jìn)行性破壞，所述破壞引起肺回縮喪失和進(jìn)行性過(guò)度膨脹。
大約200萬(wàn)美國(guó)人和至少3倍多的世界范圍內(nèi)的很多個(gè)體患有肺氣腫(American Thoracic Society，Am.J.Resp.Crit.Care Med.152s 77-s121，1995)。普通肺氣腫患者大約在60歲時(shí)達(dá)到一個(gè)病損臨界水平，此時(shí)常常開(kāi)始出現(xiàn)諸如氣短的自覺(jué)癥狀。此外功能容量開(kāi)始下降，生活質(zhì)量受損，并且住院頻率增加。盡管存在強(qiáng)大的公共衛(wèi)生倡議，吸煙現(xiàn)象仍然很普遍，并且肺氣腫將仍然是進(jìn)入新千年的一個(gè)主要公共衛(wèi)生問(wèn)題。
盡管肺氣腫是一種獨(dú)特的病征，已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的治療方法在被應(yīng)用于治療哮喘和慢性支氣管炎后已經(jīng)模式化。治療方法可分為5類(1)能夠通過(guò)促進(jìn)氣道肌肉松弛有助于打開(kāi)狹窄或者收縮氣道的吸入和口服給藥方法；(2)能夠減輕氣道炎癥和分泌物的吸入或口服給藥方法；(3)設(shè)計(jì)為推遲或阻止伴有慢性低氧血癥患者的肺動(dòng)脈高壓和肺源性心臟病(右心衰)形成的氧療法；(4)可以改善心血管功能、功能容量、和生活質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃；以及(5)通過(guò)阻止吸煙相關(guān)損害的發(fā)展而延遲肺功能減退的戒煙方案(Camilli等，Am.Rev.Resp.Dis.135794-799，1987)。雖然這些方法的任一種在患者群體中都顯示出有益的作用，但是只有氧療法和戒煙能顯著改變這種疾病的自然病程(Nocturnal Oxygen Therapy Trial Group，Ann.Intern.Med.93391，1980)。
發(fā)明概述如上所述，在諸如肺氣腫的某種肺部疾病中，肺內(nèi)纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到進(jìn)行性破壞。結(jié)果肺內(nèi)的回縮壓力降低，并且隨時(shí)間延長(zhǎng)，每一殘存的纖維必須承受越來(lái)越大的壓力。在某一點(diǎn)，纖維緊張到一定程度，正常呼吸的張力就可使其斷裂。張力相關(guān)的纖維斷裂導(dǎo)致肺氣腫的進(jìn)展的觀念代表了從傳統(tǒng)思維的轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明描述了通過(guò)降低肺內(nèi)纖維(例如肺泡壁的膠原和彈性蛋白)所必須承受的壓力治療肺氣腫的組合物和方法。本發(fā)明的組合物在此可以稱之為“表面膜”，因?yàn)樗傻湫偷赝ㄟ^(guò)支氣管樹(shù)(肺泡是支氣管樹(shù)終末部分的非常小的囊袋狀結(jié)構(gòu)；氧氣和二氧化碳在毛細(xì)血管與肺泡接觸處的血液中交換)施加于肺泡的內(nèi)表面。此膜的命名不僅根據(jù)組合物的本質(zhì)，還由于它們所表現(xiàn)的生物物理學(xué)特性。本發(fā)明表面膜的含量以及由此產(chǎn)生的生物物理學(xué)特性有別于正常的表面活性劑或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的表面活性劑替代品(例如，EXOSURF和SURVANTA；例如EXOSURF不具有小于5達(dá)因/cm的最小表面張力)。目前所知的替代品用于治療表面活性物質(zhì)功能障礙為主要異常表現(xiàn)的疾病(例如，急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)，嬰兒透明膜病、及先天性膈疝))。因此，它們力爭(zhēng)模仿正常的表面活性劑。結(jié)果，表面活性劑的替代品對(duì)治療稍有或沒(méi)有表面活性物質(zhì)障礙的肺氣腫無(wú)效。
下述實(shí)施例描述了對(duì)廣泛基于脂質(zhì)的表面膜生物物理學(xué)特性的系統(tǒng)分析，所述基于脂質(zhì)的表面膜提供了可能類似于自然存在的表面活性劑的k1，k2，γmin和m2值(這些參數(shù)在下面給出限定(γ在此可能類似g)，但不象自然表面活性劑或表面活性劑替代品，具有大于約30達(dá)因/cm的γ*值(例如大于約32、35、40、45、50、55、60、65或70達(dá)因/cm)。當(dāng)將表面活性物質(zhì)(例如表面活性劑)加到溶液中時(shí)，它優(yōu)先在氣-液分界面間隔開(kāi)，因?yàn)榇宋恢脽崃W(xué)上是有利的。存在氣-液分界面的表面張力(γ)是兩個(gè)因子的函數(shù)(1)加入的特異性表面活性劑；和(2)加入的表面活性劑的量。當(dāng)只加入少量表面活性劑時(shí)，表面張力輕微下降。加入更多表面活性劑時(shí)，表面張力進(jìn)一步降低。然而隨著加入越來(lái)越多表面活性劑，達(dá)到一定限度，另外多加入表面活性劑也不能進(jìn)一步降低表面張力。這一界限即為γ*。不象γ既是表面活性劑濃度又是表面活性劑類型的函數(shù)，γ*只是表面活性劑類型的函數(shù)。它是濃度達(dá)無(wú)窮大時(shí)表面張力達(dá)到的極限。γ*是表面活性劑、表面膜或任何其它表面活性物質(zhì)內(nèi)在固有的性質(zhì)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明描述了包含脂質(zhì)的藥用組合物(并且在另一可選擇的實(shí)施方案中，另外還包含蛋白(或肽)和/或多糖)。雖然脂質(zhì)也被包括在其它施用于肺部的組合物內(nèi)，本發(fā)明所述的表面膜的脂質(zhì)組分與以前應(yīng)用的那些是不同的。這里，當(dāng)具有關(guān)鍵生物物理特征的表面膜施用于增大的肺泡(例如直徑大于200-300μ的肺泡)時(shí)，它們?cè)诜闻輧?nèi)施加表面張力，所述表面張力降低了當(dāng)正常吸氣或更優(yōu)選地正常深吸氣肺泡膨脹時(shí)肺泡纖維上的張力。所述張力減低將有效抑制纖維斷裂(即，與未治療的患者或用目前已知的表面活性劑諸如EXOSURF治療的患者的肺部觀察到的結(jié)果相比，可減少纖維斷裂的數(shù)目或延長(zhǎng)纖維斷裂持續(xù)的時(shí)間)。雖然張力的降低可以在生理學(xué)水平上進(jìn)行評(píng)價(jià)(例如，纖維斷裂)，也可以通過(guò)改善患者全面健康情況或肺功能狀態(tài)的任一其它客觀或主觀測(cè)量來(lái)評(píng)價(jià)。因此這里所述具有一種或更多特點(diǎn)的基于脂質(zhì)的組合物(例如此處所述的γ*)在增大的肺泡內(nèi)(或平均直徑大于健康人或其它動(dòng)物肺泡直徑的一群肺泡)施加表面張力，所述表面張力明顯降低正常吸氣肺泡膨脹時(shí)肺泡內(nèi)纖維上的張力。如下所述，增大的肺泡可以發(fā)生在患有諸如肺氣腫的肺部疾病的患者體內(nèi)，并且通過(guò)檢查肺部及其內(nèi)的纖維，或通過(guò)諸如患者健康狀況改善的外部參數(shù)(例如舒適呼吸的改善、自己施壓能力(exert onself)的提高；疾病進(jìn)展的減慢也顯示表面膜降低表面張力)可發(fā)現(xiàn)肺內(nèi)的纖維張力減低很明顯。
基于對(duì)經(jīng)過(guò)肺量減低治療的晚期肺氣腫患者的臨床觀察和最近的實(shí)驗(yàn)觀察，顯示肺氣腫患者的肺部纖維在10-20cm H2O膨脹壓力時(shí)可以斷裂。為了阻止斷裂，表面膜應(yīng)理想地支承患者進(jìn)行一次深吸氣時(shí)回縮力的50-75％。對(duì)直徑約為300μ的肺泡而言，這樣的膜所產(chǎn)生的表面張力將達(dá)到50達(dá)因/cm左右。如下進(jìn)一步所述，表面膜的組合物可以改變，只要所述膜顯示表面的張力-表面面積分布圖具有如下特點(diǎn)，其中表面張力在吸氣末足夠大到顯著地降低肺泡內(nèi)纖維上的張力，與此同時(shí)，在呼氣末要足夠小到顯著地防止肺泡萎縮(否則，表面膜將不利地影響氣體交換)。一種膜顯著降低了纖維上的張力，當(dāng)它把張力降低到一定點(diǎn)時(shí)，患者可期望或確實(shí)體驗(yàn)到病情改善或病程速度的減慢。
盡管增加肺泡表面上的表面張力到任何程度，都傾向于降低賦予纖維網(wǎng)絡(luò)上的張力，施用產(chǎn)生均一遍布全肺的高表面張力的藥物可產(chǎn)生危險(xiǎn)后果。
本發(fā)明的表面膜將使患者受益，尤其是肺氣腫患者，因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有減慢此病發(fā)展的療法。甚至經(jīng)過(guò)容量減低過(guò)程的患者也會(huì)受益，因?yàn)樵谶@一患者組的功能在短期的改善后以加速度下降。所述患者可能已經(jīng)接受過(guò)手術(shù)肺容量減低(如Cooper等人在，J.Thorac.&Cardiovasc.Surg.1121319-1330，1996中所述)或非手術(shù)減低(如Ingenito等人在Am.J.Respir.Crit.Care Med.164295-301，2001中所述)。
此外，這里所述的組合物和方法可以提供類似于LVRS而不具有相關(guān)外科危險(xiǎn)的益處(本發(fā)明的組合物和方法可用于替代以及附加(輔助)于LVRS)。因?yàn)楸砻婺ぎa(chǎn)生的回縮力隨著其展開(kāi)的表面面積大小而改變，在呼吸過(guò)程中發(fā)生小面積改變的大肺泡要比小肺泡經(jīng)受較大的向內(nèi)回縮力。結(jié)果，此處描述的表面膜實(shí)際上收縮大的，功能障礙的肺泡并且通過(guò)產(chǎn)生相當(dāng)于化學(xué)的表面-膜-誘導(dǎo)的容量降低而改善肺功能。減慢肺氣腫進(jìn)展的表面膜，如果無(wú)毒(無(wú)論急性還是慢性給藥)并且對(duì)正常的表面活性物質(zhì)的合成和更新有很小或沒(méi)有影響的話將會(huì)更安全并且更有效。如此處進(jìn)一步所述，表面張力-表面面積分布圖很重要，并且表面膜的分布圖應(yīng)該滿足如下條件，表面張力在大的肺容量(吸氣末)當(dāng)肺纖維網(wǎng)絡(luò)上的張力最大時(shí)更大，并且在低肺量(呼氣末)更低，從而不引起肺泡萎陷。理想的表面膜應(yīng)該在相當(dāng)于潮式呼吸及更用力呼吸發(fā)生的肺表面面積變化時(shí)功能良好。此外，它們應(yīng)該理想地產(chǎn)生至少維持幾小時(shí)的有益作用(否則劑量方案就是不合適的)。由于本發(fā)明的表面膜不是自然存在表面活性劑的提取物，所以其很不可能包含病毒或蛋白污染物諸如朊病毒。牛海綿狀腦病(BSE)與人克-雅病的關(guān)系提示用動(dòng)物制品治療時(shí)患者所必須承擔(dān)的危險(xiǎn)。如果本發(fā)明的表面膜包含脂質(zhì)，可期望它們可以相對(duì)廉價(jià)地制造，因此對(duì)所有人來(lái)說(shuō)易于獲得。
尤其是，在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明描述了一種包含脂質(zhì)的藥用組合物，當(dāng)將其施用于增大的肺泡(例如直徑比健康患者(即沒(méi)有可辨別肺部疾病的患者)的正常肺泡直徑顯著大(例如5，10，20，50或者100％或更多)的肺泡)時(shí)，在肺泡內(nèi)施加表面張力作用，所述表面張力顯著降低了正常吸氣膨脹時(shí)肺泡內(nèi)纖維上的張力。要達(dá)到治療有效，組合物必須將肺泡內(nèi)纖維上的張力降低到一定點(diǎn)，在這一點(diǎn)纖維不會(huì)斷裂或比不加組合物(即，在未經(jīng)治療的患者或用已知的表面活性劑治療的患者中)時(shí)斷裂率低。治療的有效性可通過(guò)隨訪患者疾病病程(有效性表現(xiàn)為疾病進(jìn)展的減退)或通過(guò)評(píng)價(jià)疾病客觀體征或臨床癥狀(有效性表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)體征或癥狀的改善)來(lái)決定。如上所述，組合物可顯示表面張力-表面面積分布圖，圖中表面張力在吸氣末足夠大以顯著降低肺泡內(nèi)纖維上的張力，并此外在呼氣末足夠小以顯著防止肺泡萎陷(例如，顯著類似于圖6所示的分布圖)。組合物可顯示約30-70達(dá)因/cm的γ*(例如，大約35至65達(dá)因/cm；大約40至60達(dá)因/cm；大約45至55達(dá)因/cm；或至少為32、35、40、45、50、55、60、65、或70達(dá)因/cm的γ*)。
例如，脂質(zhì)可以是二-花生四烯酰-磷脂酰膽堿(DAPC例如.，至少約50％的DAPC(例如， 50，55，60，65，70，75或者80％的DAPC)，并且組合物可以另外包含二-棕櫚酰磷脂酰膽堿(di-palymitoylphosphatidylcholine)(DPPC；例如5-30％的DPPC(例如5-25％、5-15％、5-10％或者6、7、8、9、12、15、18、20或25％的DPPQ)。具有其一或兩種所述脂質(zhì)的組合物可以另外包括磷脂酰甘油、花生酸、棕櫚酸、膽固醇，和/或一種或多種蛋白質(zhì)或肽(例如，天然表面活性蛋白B、天然表面活性蛋白A、天然表面活性蛋白C、重組表面活性蛋白C、具有疏水特性的小α-螺旋肽或其它肽樣組合物)。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，組合物可以包含例如50-80％的二-花生四烯酰-磷脂酰膽堿(DAPC)，10-30％的磷脂酰甘油，1-10％的棕櫚酸，和1-10％的花生酸，選擇的總脂質(zhì)組合物不超過(guò)組合物的100％。另外本發(fā)明中任一基于脂質(zhì)的表面膜也可以包含抗炎劑、類固醇(例如氫化可的松、地塞米松、beclamethasone，或氟替卡松)、支氣管擴(kuò)張劑，抗膽堿能組合物，或調(diào)節(jié)炎癥或氣道狀況的藥劑。本發(fā)明的組合物還可以包含標(biāo)記物(例如熒光化學(xué)標(biāo)記物)從而檢測(cè)靶區(qū)域內(nèi)的組合物。
本發(fā)明的組合物可用于治療患有肺氣腫或其它肺泡纖維處于增高的張力之下的肺部疾病的患者(例如人類患者)。所述患者可能已經(jīng)過(guò)手術(shù)或非手術(shù)的肺量降低的治療。
如果用于治療肺氣腫患者，組合物可被制備成通過(guò)吸入給藥或通過(guò)經(jīng)氣管將表面膜滴入肺內(nèi)的制劑。因此本發(fā)明描述了此處所述的表面膜組合物可被制備成通過(guò)吸入法給藥(例如作為干粉)或通過(guò)滴注給藥的制劑(例如作為溶解于水或緩沖的生理溶液(例如，生理鹽水))。
本發(fā)明也描述了包含此處所述表面膜組合物的裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明包括適于干粉吸入的便攜式吸入器裝置，所述干粉包括此處所述的表面膜組合物。很多這樣典型地設(shè)計(jì)成遞送抗哮喘藥(例如支氣管擴(kuò)張劑和類固醇)或抗炎劑進(jìn)入呼吸系統(tǒng)的裝置可以市售獲得。所述裝置可以為設(shè)計(jì)成防止干粉受潮并將偶然發(fā)生大劑量引起的任何危險(xiǎn)降至最低的干粉吸入器。所述吸入器可以是單劑量吸入器或多劑量吸入器。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明包括一種噴霧器例如包含本發(fā)明表面膜的一種超聲霧化器，或壓力網(wǎng)孔噴霧器(pressure meshnebulizer)。
本發(fā)明也描述了試劑盒，所述試劑盒除了表面膜外包含例如一小瓶無(wú)菌蒸餾水或生理緩沖液。任選地，試劑盒可以包含一噴霧器系統(tǒng)以產(chǎn)生顆粒物質(zhì)(噴霧器目前可以市售獲得)和使用說(shuō)明書以及描述例如可能副作用的其它印刷資料。
一個(gè)或更多的本發(fā)明實(shí)施方案的細(xì)節(jié)在附圖中闡述并在下面描述。本發(fā)明的其它特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)說(shuō)明書和附圖及權(quán)利要求來(lái)看是顯而易見(jiàn)的。


圖1是一個(gè)肺泡區(qū)室及其內(nèi)平衡的壓力示意圖。
圖2是1對(duì)兒肺內(nèi)膠原纖維網(wǎng)絡(luò)在40％張力幅度變化前(上部)后(下部)的熒光顯微鏡照片。肺泡壁被標(biāo)記。完整六邊形網(wǎng)絡(luò)在組織受到拉伸之前很明顯。拉伸之后，網(wǎng)絡(luò)是不完整的，證明了纖維斷裂(Kononov等，Am.J.Resp.Crit.Care Med.1641920-1926，2001)。
圖3是一個(gè)由有限元計(jì)算機(jī)模型模擬生成的圖象。它顯示類似于已存在大皰區(qū)域或空洞的肺氣腫肺系統(tǒng)內(nèi)的張力分配情況。最高張力區(qū)在這些區(qū)域的邊緣，所述區(qū)域纖維斷裂導(dǎo)致增大的大皰，持續(xù)存在壓力的集中以及額外的纖維衰竭(SukiAm.J.Resp.Crit.Care Med.163A824，2001)。
圖4是在標(biāo)準(zhǔn)表面活性劑濃度為1mg/ml時(shí)表面張力(達(dá)因/cm)與表面積分布圖的對(duì)比圖。將低容量時(shí)肺泡萎陷的趨勢(shì)減到最小的最小表面張力值小于1達(dá)因/cm。在充分膨脹時(shí)，正常表面活性劑施加大約30達(dá)因/cm的表面張力作用。
圖5是在不同肺泡半徑時(shí)描述表面膜充分支撐膨脹壓力能力的圖。能夠施加更高表面張力作用的膜可以顯著支撐更大的膨脹壓。
圖6是描述可期望有效治療肺氣腫患者的表面膜的生物物理特性的圖。所述膜具有高γmax和低γmin，使其可以在接近全肺膨脹時(shí)支撐膨脹壓力而不會(huì)在接近終末呼氣時(shí)促進(jìn)其萎陷。
圖7是計(jì)算機(jī)模型生成的圖。該圖繪出表面張力(γ(達(dá)因/cm))對(duì)面積(mm)關(guān)系的曲線，描述了在循環(huán)振蕩刺激呼吸過(guò)程中表面面積變化時(shí)表面膜獨(dú)特的行為狀態(tài)。
圖8是一個(gè)天然小牛肺表面活性劑等溫線的圖。等溫線表示溶液中表面活性劑濃度(此處表示為相對(duì)于達(dá)到γ*所需量的表面活性劑的濃度，等于G/G*)和表面張力γ之間的關(guān)系。開(kāi)放環(huán)表示不同濃度小牛肺表面活性劑平衡條件下表現(xiàn)這種關(guān)系的記錄數(shù)據(jù)。開(kāi)放三角形代表準(zhǔn)靜態(tài)的條件下小牛肺表面活性劑從平衡緩慢加壓過(guò)程中的記錄數(shù)據(jù)。
圖9是顯示對(duì)正常小牛肺表面活性劑(左圖)測(cè)得的表面張力、表面面積分布圖的和利用下列參數(shù)組的相應(yīng)匹配的計(jì)算模擬圖(右圖)的一對(duì)兒圖K1＝6×105ml/g/min；K2＝5ml/g；γ*＝22.2達(dá)因/cm；γmin＜0.5達(dá)因/cm，以及B比D斜率，指定為M2＝170達(dá)因/cm。
圖10是描述具有不同均衡表面張力(γ*)膜的表面張力(達(dá)因/cm)相對(duì)表面面積(cm2)的圖。
圖11是表示二-花生四烯酰-磷脂酰膽堿(PC)和磷脂酰甘油(PG)和棕櫚酸(PA)及花生酸(AA)(dA/A為75％)混合物的表面張力-表面面積分布圖。所述圖利用以1，20，和100個(gè)循環(huán)/分鐘規(guī)律振動(dòng)的表面活性測(cè)量?jī)x測(cè)得。所述行為通過(guò)表1列出的k1，k2，γ*，和m2值進(jìn)行描述。
圖12是總結(jié)C57BL/6小鼠和Tsk(+/-)小鼠用生理鹽水或本發(fā)明的基于脂質(zhì)的組合物(即包含70％DAPC和20％磷脂酰甘油和5％DPPC及5％花生酸的組合物)處理后，在基線和2、10、20、及60分鐘時(shí)的氣道阻力(Raw)的圖。
圖13是總結(jié)C57BL/6小鼠和Tsk(+/-)小鼠用生理鹽水或本發(fā)明的基于脂質(zhì)的組合物(即包含70％DAPC和20％磷脂酰甘油和5％DPPC及5％花生酸的組合物)處理后，在基線和2、10、20、及60分鐘時(shí)的組織耐受力(G)的圖。
圖14是總結(jié)C57BL/6小鼠和Tsk(+/-)小鼠的準(zhǔn)靜態(tài)排氣壓力容積曲線的圖。在，通過(guò)浸水容量排水量測(cè)量0Ptp時(shí)的容積。Tsk小鼠的P-V關(guān)系上移和左移，與肺氣腫的生理學(xué)是一致的。Tsk小鼠在0Ptp時(shí)容量增加，與對(duì)照組相比收集的氣體的增加是一致的。
圖1 5是一對(duì)總結(jié)對(duì)照組C57BL/6小鼠(左圖)和Tsk(+/-)小鼠(右圖)用生理鹽水(實(shí)線)或本發(fā)明的基于脂質(zhì)的組合物(虛線)處理后的準(zhǔn)靜態(tài)壓力容積曲線圖。在經(jīng)處理的小鼠體內(nèi)，兩個(gè)品系小鼠的曲線都有顯著的右移，提示回縮增強(qiáng)。表面活性劑引起Tsk(+/-)小鼠的收集氣體比對(duì)照組的明顯減少。
發(fā)明詳述此處所述的組合物被設(shè)計(jì)用于和被用于肺部疾病的檢測(cè)(尤其是肺氣腫；參閱實(shí)施例中基于組織，基于計(jì)算機(jī)及體內(nèi)的模型)。這些模型可用于評(píng)價(jià)一些對(duì)肺功能很重要的參數(shù)，包括表面膜和表面活性劑的回縮壓力和其它生物物理特性。在肺內(nèi)，回縮壓力決定于兩種因素來(lái)自于組織纖維網(wǎng)絡(luò)牽張的回縮壓力和來(lái)自于呈現(xiàn)在肺泡表面(即氣-液交界面)的表面活性劑產(chǎn)生的表面張力的回縮壓力。這些壓力在圖1中闡明，沿著肺泡隔(大箭頭)傳送的壓力由纖維生成，而內(nèi)向回縮力是由表面膜施加的，并分布于單個(gè)肺泡內(nèi)(小箭頭)。
在平衡狀態(tài)(例如，在一次深吸氣后的呼吸-保持過(guò)程中)，肺內(nèi)的壓力平衡可以通過(guò)下述關(guān)系式進(jìn)行描述P膨脹壓＝P組織壓+P表面張力壓P膨脹壓是肺內(nèi)由封閉的氣體容積產(chǎn)生的膨脹壓力，P組織壓是由纖維網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的回縮壓力，并且P表面張力壓是由分布在肺泡的表面活性劑產(chǎn)生的表面張力壓力(Stamenovic，Physiol.Rev.7011 17-1134，1990)。膨脹壓在吸氣末或一次深吸氣后肺膨脹時(shí)最大。在呼吸循環(huán)的這些點(diǎn)上，P組織壓最有可能超過(guò)纖維承受的極限而導(dǎo)致斷裂。
此處所述的表面膜影響肺內(nèi)的壓力平衡。雖然表面膜并不限于任何一種由特殊的機(jī)制產(chǎn)生的功能，我們相信表面膜不是通過(guò)改變?cè)诜螝饽[中肺功能障礙的主要決定因素的P組織壓，而是通過(guò)改變P表面張力壓可以影響壓力平衡。所以，沒(méi)有限定本發(fā)明為通過(guò)特殊機(jī)制作用的組合物，此處所述的表面膜被認(rèn)為是通過(guò)增加P表面張力壓而影響了上述公式所述的平衡關(guān)系，所述P表面張力壓依次降低機(jī)械作用于纖維上的張力，并與P組織壓協(xié)同支撐肺內(nèi)的膨脹壓力。降低所述張力增加了組織回縮減低患者(例如肺氣腫患者)的近乎整個(gè)肺容量的回縮壓力并改善其肺功能。通過(guò)保護(hù)肺內(nèi)纖維網(wǎng)絡(luò)，疾病進(jìn)展減緩。此外增加P表面拉伸(并且改善組織回縮)延長(zhǎng)肺量減低的益處。
最近手術(shù)治療被引進(jìn)作為上述藥物治療的輔助手段，并且結(jié)果不同尋常。手術(shù)治療，已知為肺量降低手術(shù)(LVRS)，改善了大部分符合指定選擇標(biāo)準(zhǔn)的肺氣腫患者的肺功能、運(yùn)動(dòng)能力、呼吸癥狀及生活質(zhì)量(Cooper等，J.Thorac.Cardiovasc.Surg.109106-116，1995)。在LVRS中，受損害的高-膨脹的肺被除去，使得過(guò)度膨脹的肺與更正常大小的胸壁更好地相適應(yīng)。胸腔中殘留的部分肺可以更好的膨脹并且這增加了可以有效地用于換氣部分的肺的比例(Fessler等，Am.J.Resp.Crit.Care Med.157715-722，1998)?；乜s壓力增加，呼氣流得以改善。至今，LVRS是唯一直接專門解決肺膨脹過(guò)度的治療，所述肺膨脹過(guò)度是肺氣腫的主要生理異常表現(xiàn)。
不幸的是，在某些病例LVRS的益處隨著時(shí)間可能減退。反應(yīng)的高峰時(shí)間發(fā)生在術(shù)后一年左右，其后可能降低。在三四年內(nèi)，盡管有較大的最初改善，很多LVRS患者可能會(huì)退回到治療前的功能狀況(Gelb等，Am..J.Resp.Crit.Care Med.1631562-1566，2001)。
因此，本發(fā)明的組合物可以施用給患有肺部疾病的患者，所述患者的肺泡內(nèi)纖維網(wǎng)絡(luò)受損(即，比沒(méi)有肺病的患者更易于斷裂)。這樣的患者包括患有肺氣腫的患者和可以在任何肺量降低前或后(無(wú)論通過(guò)手術(shù)還是非手術(shù)技術(shù))進(jìn)行治療的肺氣腫患者。例如本發(fā)明的組合物和方法可以與在WO 01/13908中所述的聯(lián)合應(yīng)用。
表面膜的生物物理特性。圖4闡明了自然存在的肺表面活性劑的表面張力-表面面積的行為。最小表面張力值小于約0.5達(dá)因/cm，并且最大表面張力值約為32達(dá)因/cm。在最大膨脹時(shí)由所述表面活性劑支撐的膨脹壓是區(qū)域肺泡半徑的函數(shù)，這一點(diǎn)通過(guò)拉普拉斯定律表述。
ΔP＝2γ/r其中ΔP是越過(guò)肺泡的膨脹壓力，γ是膜表面張力，并且r是肺泡半徑。對(duì)于正常半徑約100微米的肺泡，所述表面膜可以支撐大約6.3cm H2O的膨脹壓。纖維網(wǎng)絡(luò)必須支撐超出上述水平的膨脹壓。在纖維網(wǎng)絡(luò)受損或進(jìn)行性破壞并且平均肺泡大小增加的肺部疾病，表面膜支撐膨脹壓的能力減低。例如對(duì)于直徑增加到300μm的肺泡，正常表面活性劑可以支撐僅僅2.1cm H2O的膨脹壓。因此，如果一次深吸氣后總肺量的膨脹壓是10cm H2O(對(duì)于患有嚴(yán)重肺氣腫患者的標(biāo)準(zhǔn)值)并且肺泡壁內(nèi)纖維的屈服應(yīng)力大約是7.0cm H2O，一種自然的表面活性劑可以保護(hù)直徑約為100μm肺泡內(nèi)的纖維，但保護(hù)不了直徑約為300μm的肺泡內(nèi)纖維。
圖5顯示可被襯附于不同大小肺泡的表面膜所支撐的膨脹壓的范圍。每條線表示一個(gè)具有不同最大表面張力值，從正常γmax約為32達(dá)因/cm的膜到γmax約為70達(dá)因/cm的膜(正常表面活性劑通過(guò)最低的描記表示，具有40、50、60、及70達(dá)因/cm的表面膜數(shù)據(jù)通過(guò)逐漸升高的描記表示)。這些數(shù)據(jù)證明漸增的γmax值(從例如大約32到70達(dá)因/cm)增大了表面膜支撐增大的膨脹壓進(jìn)而保護(hù)更多部分的肺泡免于潛在的纖維損害的能力。
通常，此處所述的想要達(dá)到的目標(biāo)的較高值γmax也與升高的γmin有關(guān)。遺憾的是這樣的膜不太可能在治療上有用，因?yàn)槟け仨毎l(fā)揮接近于零的最小表面張力以在呼氣末防止肺泡萎陷。因此一種用于治療肺病患者(他的纖維網(wǎng)絡(luò)受到牽張)的表面膜具有有類似于圖6所描述的生物物理特性在表面膜充分展開(kāi)時(shí)的一個(gè)高最大表面張力，和膜壓縮時(shí)的一個(gè)低最小表面張力。所以本發(fā)明的組合物包含基于脂質(zhì)的組合物，所述組合物可以對(duì)肺泡表面面積約為從1.0到的3.0mm2情況發(fā)揮顯著類似于圖6所示的表面張力作用。例如，本發(fā)明的組合物在隨著吸氣表面面積增加的肺泡上面擴(kuò)展時(shí)，發(fā)揮約在60達(dá)因/cm到70達(dá)因/cm之間的(諸如55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、 70、 71或72達(dá)因/cm)最大表面張力作用，并在隨著呼氣表面面積降低的肺泡內(nèi)壓縮而發(fā)揮約在0到10達(dá)因/cm(諸如0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、或15達(dá)因/cm)的最小表面張力作用(圖中上升支和更高的橫支代表表面張力在吸氣過(guò)程中的變化，并且圖中下降支和更低的橫支代表呼氣過(guò)程中表面張力的變化)。
如下面的實(shí)施例所述，基于組織的和基于計(jì)算機(jī)的模型已被應(yīng)用于分析和界定本發(fā)明表面膜的生物物理特性，并且它們可用于迅速檢測(cè)具有多種組分的組合物(包括一種或更多此處所述的組分)以確定那些組合物是否具有所需的生物物理學(xué)特性。在這些模型中表現(xiàn)良好的膜可以在肺部疾病的動(dòng)物模型中進(jìn)行檢測(cè)。
有用的表面膜包括那些具有(參閱實(shí)施例2)從大約30到大約70達(dá)因/cm(例如30、35、40、45、50、55、60、65或70達(dá)因/cm)的γ*的膜。的確，自然存在的表面活性劑與用做生物物理支架以平衡膨脹壓(尤其伴有肺氣腫疾病的患者)的表面膜之間的一個(gè)重要區(qū)別點(diǎn)是γ*。表面膜的γ*比在自然存在的表面活性劑的大。
此外，用于平衡膨脹壓的表面膜可以具有一種或多種下列生物物理特征k1約為6×105ml/g/min；k2約為5ml/g；以及約為170達(dá)因/cm的m2。優(yōu)選地，表面膜達(dá)到雙重目的。首先它們預(yù)防肺內(nèi)間質(zhì)纖維網(wǎng)絡(luò)上的膨脹壓的潛在損害效應(yīng)。第二，與此同時(shí)它們有助于在呼氣末最易萎陷時(shí)穩(wěn)定肺泡。
通過(guò)包含不同量和不同類型脂質(zhì)的許多組合物可以賦予表面膜所需的特定的生物物理特征。特定脂質(zhì)化合物已在此處所述的基于組織、基于計(jì)算機(jī)和體內(nèi)模型中進(jìn)行檢測(cè)，并且其它化合物在這些或類似的模型中(例如應(yīng)用布魯斯特角顯微鏡及原子顯微鏡)可迅速進(jìn)行檢測(cè)。
實(shí)施例3描述了多種表面膜，并且總結(jié)了這些表面膜的很多生物物理特征的表1證明利用多種獨(dú)特的脂質(zhì)分布圖可以產(chǎn)生相似的生物物理行為。
表1組合物 k1k2γminγ*m2DAPC(0.7)+PG(0.2)+DPPC(0.05)+AA(0.05) 6×1056 ＜0.5 38170DAPC(0.7)+DPPC(0.2) 2 ＜0.5 45+AA(0.05)+PA(0.05) 6×105170DPPC(0.7)+PG(0.2) 10 ＜0.5 43+AA(0.075)+Chol(0.025) 3×105170DAPC(0.65)+PG(0.15)+AA(0.1)+PA(0.08)+ 6×1058 ＜0.5 51170合成SPC(0.02)雖然此處顯示的組合物是包含幾乎完全都是脂質(zhì)組分的混合物，自然存在的蛋白或合成肽也可以包括在內(nèi)。事實(shí)上，包括這些蛋白或肽也可以賦予組合物所需的生物物理特性。更具體地，在體外已經(jīng)顯示可增強(qiáng)合成的脂質(zhì)混合物功能的天然表面活性蛋白和/或合成的兩性分子短鏈螺旋肽的模擬物可以包括在內(nèi)(參閱例如，McLean et al.，Ain.Rev.Resp.Dis.147462-465，1993；Lipp et al.，Science2731196-1199，1996；Nilsson et al.，Eur.J.Biochem.255116-124，1998；和Gustafsson etal.FEBS Letters，384185-188，1996)。
此處所述的表面膜具有對(duì)肺氣腫的生理情況的特別益處并且體內(nèi)研究證實(shí)了離體實(shí)驗(yàn)間接顯示的益處(參閱實(shí)施例4)。這些組合物在高肺量時(shí)特別地增強(qiáng)回縮并促進(jìn)氣體收集的減少，可能通過(guò)引起增大的肺功能障礙區(qū)的選擇性萎陷而實(shí)現(xiàn)。
如上所述，本發(fā)明的組合物可用于治療包括那些經(jīng)歷肺量降低過(guò)程的患者在內(nèi)的肺氣腫疾病的患者。肺氣腫進(jìn)程中很重要的機(jī)械力在肺量減低術(shù)后當(dāng)受損的肺組織受到牽張以力求使其更好地發(fā)揮功能時(shí)是非常顯著的。然而再牽張的過(guò)程增加了組織內(nèi)張力并促進(jìn)纖維組織衰竭的進(jìn)行。這在臨床表現(xiàn)為肺功能迅速下降。
制劑與應(yīng)用本發(fā)明的組合物可以制備成干粉，并且它們?cè)趹?yīng)用之前可以被還原。例如一種具有適于治療肺氣腫的生物物理特征的表面膜可以被設(shè)計(jì)為干粉并可以在給藥前用水(例如滅菌的無(wú)防腐劑的水)使其還原。如有可能并且當(dāng)防腐劑或抗微生物制劑遺漏時(shí)，表面膜應(yīng)可利用無(wú)菌技術(shù)還原。還原的表面膜如果在大約2℃至8℃之間保存，可期望保持無(wú)菌且穩(wěn)定達(dá)24小時(shí)。當(dāng)無(wú)均技術(shù)不能保證時(shí)，還原應(yīng)優(yōu)選的在使用前立刻進(jìn)行，并且任何未使用的懸浮液應(yīng)丟棄。
在患者意識(shí)喪失并進(jìn)行了氣管插管的情況下，總劑量可以通過(guò)支氣管導(dǎo)管方式給藥。給藥頻率可以不同并應(yīng)充分地使還原的懸浮液通過(guò)導(dǎo)管(或者諸如插入管內(nèi)的導(dǎo)管的裝置)并進(jìn)入肺內(nèi)同時(shí)沒(méi)有聚集。直至目前的研究顯示推薦的總劑量最少給藥時(shí)間將為約4分鐘。衰竭的征狀和病征包括皮膚顏色暗淡(病人表現(xiàn)蒼白或者灰白)，心律減慢或者無(wú)規(guī)則，動(dòng)脈氧濃度瞬間降低。如果表面膜聚集在氣管內(nèi)，可以減緩給藥劑量或者中斷給藥。
表面膜可以以試劑盒形式供應(yīng)，除表面膜外，包含例如一小瓶無(wú)菌水、生理緩沖液或其它生理懸浮液介質(zhì)，載體或稀釋液。任選地，所述試劑盒可以包含產(chǎn)生微粒物質(zhì)的噴霧器系統(tǒng)(噴霧器目前可以商業(yè)上可獲得)和使用說(shuō)明書(可以通過(guò)音頻或錄象帶或二者都有的方式出版)及其它描述材料，例如可能的副作用。
其它給藥方法也適用，它們包括所有目前認(rèn)為對(duì)表面活性劑替代療法適宜并有效的那些方法。一個(gè)直接并有效的方法是通過(guò)氣管將表面活性劑滴入肺內(nèi)。表面膜可以作為液體溶解于水或生理緩沖溶液(例如鹽水、PBS或類似品)給藥，并可以隔幾分鐘時(shí)間(例如5-15分鐘(例如約6、8、10、12或14分鐘)給藥。迄今為止的研究顯示表面膜的標(biāo)準(zhǔn)劑量范圍可以從大約10毫克/千克患者體重至大約300毫克/千克患者體重，并且優(yōu)選的是從大約25mg/kg至125mg/kg(例如25、30、35、40、45、50、75、或100mg/kg)。表面膜可以每小時(shí)給藥或一天一次或幾次(例如每4、6、8、12、或24小時(shí))給藥，一周幾次，規(guī)律地間隔時(shí)間(諸如每周、每?jī)芍?、每月或每半?，或以需要為基礎(chǔ)的不規(guī)律地給藥。將干粉遞送到患者的肺內(nèi)的有用機(jī)制是通過(guò)適用于干粉吸入的便攜式吸入器裝置進(jìn)行。很多這樣典型設(shè)計(jì)為遞送抗哮喘藥(例如支氣管擴(kuò)張劑和類固醇)或抗炎劑進(jìn)入呼吸系統(tǒng)的裝置可以商業(yè)上獲得。所述裝置可以是干粉吸入器，可以將其設(shè)計(jì)為保護(hù)干粉避免潮濕并將偶爾發(fā)生的大劑量引起的任何危險(xiǎn)降至最小。此外，此裝置可以保護(hù)表面膜閉光并可提供下列一項(xiàng)或多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)一種高度適合呼吸的部分和寬流率間隔的高度肺沉積作用；低劑量偏差和適合呼吸部分；接口管內(nèi)干粉低滯留；呼吸器表面低吸附；劑量大小的靈活性；及低吸入阻力。所述吸入器可以是一種單一-劑量吸入器或一種多-劑量吸入器。
干粉形式的表面膜可以利用傳統(tǒng)技術(shù)通過(guò)幾種方法制備。如果需要，可以微粉化活性復(fù)合物(例如一種或多種脂質(zhì))。也可以利用適當(dāng)?shù)哪シ蹤C(jī)(例如一種噴射式微粉磨機(jī))來(lái)生產(chǎn)顆粒大小范圍適合于在較低呼吸道(即10μM以下)有最大沉積作用的的初級(jí)顆粒。例如，可以干燥混合脂質(zhì)與表面膜的其它組分(諸如蛋白和肽)及一種載體(適當(dāng)?shù)?并將這些物質(zhì)一同微粉化?；蛘?，這些物質(zhì)可以分別微粉化然后再混合。待混合的復(fù)合物具有不同的物理特性(例如硬度或脆性)，微粉化的阻力不同，并且每一復(fù)合物可能需要不同的壓力使其碎裂成適當(dāng)顆粒大小。
也可能首先在適當(dāng)?shù)娜軇?例如無(wú)菌水、PBS等)內(nèi)溶解組分以達(dá)到分子水平上的混合。此步完成后可以調(diào)節(jié)pH值至目標(biāo)水平。要獲得干粉，應(yīng)通過(guò)可使表面膜的組分保留其生物活性的方法除去溶劑。適當(dāng)?shù)母稍锓椒òㄕ婵諠饪s、開(kāi)放干燥、噴霧干燥、及冷凍干燥。干燥后，如必要，固體物質(zhì)被碾碎以獲得粗粉，如必要并進(jìn)一步微粉化。
此外并如果需要，微粉化的干粉可以進(jìn)行處理以改進(jìn)它們通過(guò)或流出吸入器(或其它)裝置的方法。例如，干粉可以通過(guò)干燥制粒法進(jìn)行處理以形成帶有更高級(jí)處理特征的球形團(tuán)塊。在那種情況，設(shè)定裝置以保證沒(méi)有實(shí)質(zhì)團(tuán)塊流出所述裝置。這種處理的一個(gè)可能的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)入患者呼吸道的顆粒大多在目標(biāo)大小范圍內(nèi)。
遞送裝置也可以是一種可產(chǎn)生含有表面膜組分的氣霧云狀物的噴霧器。噴霧器為本領(lǐng)域已知并且可以是一種噴射噴霧器(氣體或液體；參閱例如EP-A-0627266和WO 94107607)、一種超聲霧化器或壓力網(wǎng)篩噴霧器。利用通常振動(dòng)壓電元件產(chǎn)生的超聲波來(lái)霧化液體的超聲霧化器有許多形式(參閱例如U.S.Patent Nos.4,533,082和5,261,601，及WO 97/29851)。可能包括或不包括壓電元件的壓力網(wǎng)篩噴霧器公開(kāi)在WO 96/13292中。
噴霧器與干粉吸入器和計(jì)量吸入器通常用于遞送物質(zhì)進(jìn)入肺部氣體通道。計(jì)量氣霧器較普及并且它們可被用于遞送溶解形式或作為分散體(推進(jìn)系統(tǒng)歷史上包括一種或多種氯氟碳，但這些已經(jīng)被環(huán)境上有利的推進(jìn)物所代替)的藥物。這些吸入器典型地包括一種相對(duì)高氣壓的推進(jìn)器，在裝置啟動(dòng)后，所述推進(jìn)器迫使霧化藥物進(jìn)入呼吸道。相反，干粉吸入器通常完全依賴患者吸氣的努力以引導(dǎo)干粉形式的藥物到達(dá)肺部。噴霧器通過(guò)將能量傳遞給液體溶液形成藥物氣霧。最近，治療制劑通過(guò)液體通氣或利用熒光化學(xué)介質(zhì)的肺灌洗過(guò)程遞送到肺內(nèi)。
實(shí)施例實(shí)施例1基于組織的肺氣腫模型。
肺泡壁內(nèi)的膠原和彈性纖維在許多情況下可以觀察到并且可以多種方式檢查到(參閱如圖2)。例如，包含肺泡的肺組織可以從健康動(dòng)物(包括人類患者)或從自然或?qū)嶒?yàn)誘導(dǎo)的疾病過(guò)程諸如肺氣腫所導(dǎo)致具有增大肺泡的人或其它動(dòng)物獲得。組織可以由于受到體內(nèi)呼吸過(guò)程(包括淺呼吸，正常呼吸或深呼吸)中組織所受力的模仿力作用而被機(jī)械牽張，并且它可以在存在或不存在藥用組合物諸如已知表面活性劑或本發(fā)明的表面膜情況下受到牽張以評(píng)價(jià)那些組合物減少纖維斷裂的能力。
如上所述，當(dāng)肺泡增大時(shí)，纖維斷裂在接近正常呼吸的張力下就可發(fā)生。這種效應(yīng)大規(guī)模發(fā)生于全肺，但更可能以局部規(guī)模發(fā)生在特定部位。但在任何一種情況，它可引起張力相關(guān)的組織網(wǎng)絡(luò)纖維的斷裂所導(dǎo)致的組織損害迅速的自我傳播式的進(jìn)展，并且所述斷裂促進(jìn)肺氣腫的進(jìn)展。
鑒定了實(shí)驗(yàn)性肺氣腫大鼠(體內(nèi))分離出來(lái)的組織條的張力-應(yīng)變關(guān)系。在將機(jī)械張力應(yīng)用于器官浴系統(tǒng)(organ bath system)以檢查循環(huán)張力作用下纖維網(wǎng)絡(luò)的幾何學(xué)與完整性的過(guò)程中可以利用熒光抗體標(biāo)記直接觀察膠原和彈性纖維。產(chǎn)生的顯微圖象之一顯示在圖2中。隨著漸增的牽張力，纖維變得更加扭曲。在接近正常呼吸的張力下，纖維斷裂就可以觀察到。這類似于嚴(yán)重晚期肺氣腫患者一旦達(dá)到一個(gè)組織破壞的臨界水平時(shí)所發(fā)生的情況。
實(shí)施例2顯示肺量減小的基于計(jì)算機(jī)的肺氣腫模型。
有限元的計(jì)算機(jī)模型用于模擬由相當(dāng)于肺泡壁內(nèi)膠原與彈力纖維的張力-支持纖維的網(wǎng)絡(luò)組成的肺。利用代表人肺生理學(xué)的參數(shù)值，這種模型識(shí)別趨向沿小泡邊緣分布的高張力集中的焦點(diǎn)。在牽張作用下，處于高張應(yīng)力下的纖維(顯示于圖3并標(biāo)記為纖維1、2、3)遭到斷裂，導(dǎo)致肺泡增大及局限張力集中的擴(kuò)大。這一過(guò)程變成自我-傳播式，因?yàn)閿嗔褜?dǎo)致進(jìn)一步的削弱。其凈結(jié)果相似于臨床實(shí)踐所見(jiàn)并與進(jìn)行LVRS之后所做的觀察資料一致。盡管有最初的改善，進(jìn)行LVRS之后會(huì)出現(xiàn)肺功能的迅速減退。施行所述過(guò)程以增強(qiáng)組織回縮，但這同時(shí)可引起纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的張力區(qū)的增加。
有人可能期望張力-相關(guān)的改變對(duì)經(jīng)歷了肺量減小操作過(guò)程的患者的肺部生理情況有顯著的影響，因?yàn)檫@些患者一般有嚴(yán)重的肺病及重大的組織損傷。但這種操作過(guò)程明顯地是一種外部的干預(yù)并且它強(qiáng)加于纖維-負(fù)荷張力的突然“階梯改變”，因?yàn)樗黾恿藦椥曰乜s壓。(盡管肺氣腫患者擁有更少的用來(lái)支撐呼吸張力的纖維，作為肺氣腫部分自然病史的張力緩和過(guò)程的結(jié)果，總張力減小)。盡管肺量減小在短期內(nèi)對(duì)肺生理產(chǎn)生有益的影響，根據(jù)計(jì)算機(jī)模型模擬的及實(shí)施例1描述的組織條實(shí)驗(yàn)所觀察的機(jī)制，它可在遠(yuǎn)期引起肺纖維斷裂率的增加。如上所述，回縮壓至少由兩種組分生成，根據(jù)公式，產(chǎn)生于纖維網(wǎng)絡(luò)的“組織”組分和表面膜產(chǎn)生的“表面張力”組分P回縮壓＝P組織壓+P表面張力LVRS通過(guò)增加引起纖維網(wǎng)絡(luò)損害的P組織壓而增加組織回縮壓；表面膜治療通過(guò)增加并不損害纖維網(wǎng)絡(luò)的P表面張力增加回縮壓。
本實(shí)施例證明了計(jì)算機(jī)模型可在任何情況下用于評(píng)價(jià)肺內(nèi)纖維上的張力。例如它們?cè)诤芏喾N情況(例如淺、正常、或深呼吸)下模擬健康動(dòng)物(包括人類患者)或增大肺泡如發(fā)生肺氣腫的動(dòng)物的肺組織。它們還可用于模擬肺量已經(jīng)減小(通過(guò)手術(shù)或非手術(shù)的肺量減小過(guò)程)后的肺組織并可模擬用已知表面活性劑、表面活性劑替代品或本發(fā)明的表面膜處理過(guò)的組織。所以可以利用諸如此處所述的計(jì)算機(jī)模型來(lái)評(píng)價(jià)那些組合物減小纖維斷裂的能力。
基于第一個(gè)原則的計(jì)算機(jī)模型已經(jīng)用于從利用表面平衡裝置(Ingenito et al.Appl Physiol.861702-1714，1999)測(cè)量的表面張力-表面面積分布圖表現(xiàn)表面膜的界面行為的特征。應(yīng)用于本實(shí)施例的模型假定動(dòng)態(tài)的界面行為可以用三個(gè)獨(dú)特的過(guò)程描述，其中任一個(gè)適用在循環(huán)過(guò)程的不同時(shí)間，依賴于表面膜是膨脹(在液體狀態(tài))還是受到壓縮(在明膠體或固相；參閱圖7)。計(jì)算機(jī)模型可以以三種獨(dú)特的表面濃度方案表征表面活性劑(或任何表面膜)來(lái)回運(yùn)輸?shù)椒纸缑娴倪^(guò)程。
在第一種方案中，表面濃度(Γ，以每cm2的表面活性劑的摩爾數(shù)計(jì)量)小于隨著膨脹期(C)濃度增加而獲得的最大平衡表面濃度(Γ*)。這由圖7中的FC部分表示。在這一方案中，來(lái)回發(fā)生于界面的吸附作用與解吸附作用被假定依照Langmuir關(guān)系發(fā)生。
dM/dt＝A{k1C(Γ*-Γ)-k2Γ}其中，t為時(shí)間，k1為吸附系數(shù)，k2為解吸附系數(shù)，A為界面面積，M＝ΓA為界面的表面活性劑(或表面膜)的量。表面張力(γ)通過(guò)靜態(tài)等溫線關(guān)系與表面濃度有關(guān)，顯示表面張力隨著表面濃度Γ的增加顯示線性減低，當(dāng)Γ/Γ*＝0時(shí)γ＝70達(dá)因/cm，并且當(dāng)Γ/Γ*＝1時(shí)γ＝γ*。這種關(guān)系限定等溫線斜率m1＝-dy/d(F/F*)。參閱圖8。
在第二種方案中，圖7中顯示為CD段和EF段中，表面濃度Γ大于Γ*。但是Γ仍小于在表面活性物質(zhì)在界面橫向濃縮過(guò)程中獲得的最大表面濃度(Γmax)。在這種方案中，表面活性劑(或表面膜)被模擬為是不溶解，意味著它隨著膨脹期不交換表面活性物質(zhì)。如圖8所示，在本方案中γ與Γ/Γ*的關(guān)系隨著斜率-不同于m1的-m2線性下降。重要的是要注意到這一區(qū)域不能從表面活性劑的靜態(tài)測(cè)量表征。表面膜必須經(jīng)過(guò)外部動(dòng)態(tài)壓縮才能得到這些低表面張力。
在第三種方案中，如圖7顯示的DE段，Γ等于Γmax。表面活性分子盡可能牢固地壓縮于界面中，并且表面濃度不可能進(jìn)一步增加。表面張力在這一點(diǎn)達(dá)到它的最小值(γmin)并且隨著表面膜的壓縮表面積進(jìn)一步減小而保持恒量。任何進(jìn)一步的壓縮通過(guò)擠掉或膜崩潰導(dǎo)致物質(zhì)大量從表面遺失。
γ*被限定為當(dāng)體積濃度增加至5mg/ml時(shí)測(cè)得的最低平衡表面張力；它相當(dāng)于表面活性劑的表面濃度等于Γ*。研究的最高體積濃度(1mg/ml)下的動(dòng)態(tài)膜壓縮過(guò)程中獲得的最低表面張力確定γmin。
等溫線斜率m2利用在不溶性方案中動(dòng)態(tài)振動(dòng)過(guò)程中表面張力相對(duì)表面積的斜率(dγ/dA)進(jìn)行確定(圖7的CD段)，在膜壓縮過(guò)程中高體積濃度(1mg/ml)的樣品從γ*減至γmin。當(dāng)Γ/Γ*＞1時(shí)，m2被限定為斜率dγ/d(Γ/Γ*)。這種斜率是實(shí)驗(yàn)性地在準(zhǔn)靜態(tài)膜壓縮中通過(guò)測(cè)量表面張力確定的，并且假設(shè)一旦表面張力開(kāi)始減小，表面膜內(nèi)的表面活性物質(zhì)的量保持不變。因此，表面濃度與表面張力的改變只是表面面積變化的結(jié)果而不是氣液界面的表面活性分子數(shù)量的變化。
評(píng)價(jià)描述表面膜生物物理學(xué)的模擬參數(shù)模型行為決定于5個(gè)參數(shù)在方案(i)中恒定的表面活性劑吸附率(k1)和解吸附率(k2)，最小的平衡表面張力(γ*)，斜率m2，和表面膜壓縮過(guò)程中可得到的最小表面張力(γmin)。注意m1決定于γ*。這些參數(shù)可以通過(guò)利用諸如規(guī)律振動(dòng)氣泡表面活性測(cè)量?jī)x的裝置體外進(jìn)行的平衡與動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量來(lái)評(píng)價(jià)。
通過(guò)以參數(shù)組的方式描述表面膜的行為，可能易于比較并充分表征具有有任一指定的生物物理分布圖的表面膜的生物物理特性。參考圖9，左手圖顯示正常小牛肺表面活性劑測(cè)得的表面張力-表面面積分布圖，右手圖利用如下參數(shù)組顯示了相應(yīng)匹配的計(jì)算機(jī)模擬圖k1＝6×105ml/g/min、k2＝5ml/g、γ*＝22.2達(dá)因/cm、γmin＜0.5達(dá)因/cm；和B與D的斜率(指定為m2)＝170達(dá)因/cm。如圖9所示，利用參數(shù)組完成的模擬圖幾乎等同于那些利用規(guī)律振動(dòng)的表面活性測(cè)量?jī)x測(cè)得的分布圖。利用此模型可能確定什么參數(shù)組合是產(chǎn)生具有相似于圖6所示的表面張力表面面積分布圖所表現(xiàn)的生物物理特性的表面膜所必需的(有這樣分布圖的表面膜在本發(fā)明范圍內(nèi)并用于治療有肺部疾病諸如肺氣腫的患者)。通過(guò)系統(tǒng)地在一值域改變計(jì)算機(jī)模型的每一個(gè)參數(shù)來(lái)進(jìn)行模擬，直到確定了匹配于所需靶圖的組合。雖然這種方法不能保證生物物理參數(shù)組或描述認(rèn)為理想的表面張力-表面面積分布圖的表面膜特有組合物是唯一的，但是唯一性不是形成有用產(chǎn)品所必需的。任何在表面膜壓縮過(guò)程中維持表面張力低于5達(dá)因/cm并達(dá)到大于50達(dá)因/cm的表面張力的脂質(zhì)或脂質(zhì)盒蛋白和/或多糖的組合都符合需要(例如，可以有效治療肺氣腫患者)。
與假定理想的支撐肺氣腫的纖維網(wǎng)絡(luò)的表面膜行為匹配最好的參數(shù)組如下k1＝6×105ml/g/min；k2＝5ml/g；m2＝170達(dá)因/cm；和20至約70達(dá)因/cm的γ*(例如30-65達(dá)因/cm)?？赡墚a(chǎn)生表面膜行為從正常表面活性劑變更到假定理想的可用做生物物理支架所需要的最重要的參數(shù)改變是γ*的增加。
模擬描述表面張力相比表面面積如何隨y*系統(tǒng)地增加而變化在圖10中顯示。這些模擬確定具有迅速吸收能力、在動(dòng)態(tài)壓縮過(guò)程中維持高表面壓力并具有大于40達(dá)因/cm的平衡表面張力的脂質(zhì)化合物是有用的。這樣的表面膜可以達(dá)到防止肺內(nèi)間質(zhì)纖維網(wǎng)絡(luò)上的膨脹壓力潛在的破壞作用并同時(shí)在肺泡最易萎陷的呼氣末穩(wěn)定肺泡的雙重目的。
在靜態(tài)條件下，吸附到氣-液界面的表面活性膜顯示獨(dú)特的性質(zhì)，所述性質(zhì)為表面張力依照Laplace′s定律隨表面活性膜賴以展開(kāi)的結(jié)構(gòu)的幾何容積而改變。上述的模擬分析進(jìn)一步顯示在動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程中，表面張力與系統(tǒng)特征性容積變化振幅有關(guān)。具體地，這意味著表面張力作為ΔA/A的函數(shù)而改變，表面面積變化的幅度相對(duì)于本身面積的大小。這種行為特征尤其與Langmuir動(dòng)力學(xué)的生物物理學(xué)相關(guān)。當(dāng)表面膜經(jīng)歷相對(duì)于平均對(duì)向面積的大移動(dòng)時(shí)比小移動(dòng)時(shí)有更多的表面-活性物質(zhì)進(jìn)入界面。結(jié)果一個(gè)相對(duì)大的面積移動(dòng)之后經(jīng)歷壓縮的膜比發(fā)生小面積移動(dòng)時(shí)更易達(dá)到低的表面張力。
這些獨(dú)特的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)生物物理特性在以用做生化支架為具體目標(biāo)將表面膜給予肺氣腫患者的可能應(yīng)用方面有重要提示。以增加γmin和γmax的方式改變表面膜會(huì)增加回縮力，導(dǎo)致在更小氣泡大小引起新的平衡。然而，這些同樣的表面膜不會(huì)對(duì)ΔA/A較大的肺較正常的區(qū)域發(fā)生有害效應(yīng)，因?yàn)檩^大的偏移會(huì)產(chǎn)生較低的表面張力并賦予機(jī)械穩(wěn)定性。所以滿足這些生物物理特征的表面膜有可能通過(guò)兩種不同的機(jī)制對(duì)肺量減小治療前或治療后的肺氣腫患者有益處。首先不依賴肺泡大小，表面膜可以通過(guò)產(chǎn)生高表面張力和大的表面膜壓力以及在肺膨脹過(guò)程比正常表面活性膜賦予肺泡隔更大的回縮力來(lái)提供對(duì)實(shí)質(zhì)纖維網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械支持。這將減小網(wǎng)絡(luò)內(nèi)單個(gè)纖維的膠原及彈性組分上的張力并減小纖維斷裂的趨勢(shì)。第二，具有這些特性的表面膜對(duì)代表位于肺的損害最大的區(qū)域的肺泡比其它受影響小的區(qū)域優(yōu)選地賦予更大的靜態(tài)回縮力，更大的萎陷趨勢(shì)，更大的引起化學(xué)性“肺量減小”的趨勢(shì)。
實(shí)施例3如上所述，對(duì)于表面活性劑量功能障礙為主要異常的疾病而言，研究者和醫(yī)師目的在于提供具有正常表面活性劑特征的表面活性劑替代品。目標(biāo)是通過(guò)施用具有這些生物物理特性的表面活性劑(通過(guò)我們的計(jì)算機(jī)模型限定的)降低表面張力，恢復(fù)肺泡穩(wěn)定性k1＝6×105ml/g/min；k2＝5ml/g；γ*＝22.2達(dá)因/cm；γmin＜0.5達(dá)因/cm；和B對(duì)D的斜率(規(guī)定為m2)＝170達(dá)因/cm。此外如上所述，盡管這樣的組合物是一種有效的表面活性劑替代品，但它不是治療肺氣腫的有效治療制劑。
我們對(duì)大范圍的基于脂質(zhì)的治療替代品的生物物理特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析以評(píng)價(jià)哪一種脂質(zhì)化合物可能提供35-65的γ*值，同時(shí)提供類似于自然表面活性劑的k1、k2、γmin和m2值。
候選的脂質(zhì)樣本在標(biāo)準(zhǔn)含1.5mM CaCl2的鹽水中制備，利用微探針超聲降解儀在冰上超聲降解3×20分鐘，然后置入到震動(dòng)的氣泡表面活性測(cè)量?jī)x在如前(Ingenito et al.，J.Appl.Physiol.861702-1714，1999)所述的1、20和100循環(huán)/分鐘條件下確定表面張力對(duì)表面積的分布圖。樣本在1.0、0.1和0.01mg/ml的濃度下進(jìn)行測(cè)量以完全表征生物物理特性。如先前Otis等人(J.Appl.Physiol.772681-2688，1994)所述使在每一個(gè)濃度和循環(huán)頻率測(cè)得的分布圖與計(jì)算機(jī)模擬相匹配以提供對(duì)k1、k2、m2，γ*及γmin值的評(píng)價(jià)。利用這種方法，我們鑒定了一種獨(dú)特的具有與上述膜的特殊設(shè)計(jì)的特征相匹配的生物物理特性的脂質(zhì)化合物，所述膜能夠保護(hù)尤其是受肺氣腫影響的區(qū)域的肺纖維網(wǎng)絡(luò)。
在一種構(gòu)型中，脂質(zhì)混合物由70％的二-花生四烯酰-磷脂酰膽堿(PC)，25％的磷脂酰甘油(PG)，2.5％的棕櫚酸(PA)和2.5％的花生酸(AA)組成。dA/A為75％的典型表面張力-表面面積分布圖顯示于圖11中。
這種磷脂和脂肪酸的組合物是生物適和的、合成的并且是非免疫原性的。單獨(dú)試劑可以便宜地購(gòu)買到并重新合成，并且易于通過(guò)噴霧器給藥或制備成干粉以通過(guò)turbohaler給藥。
我們已檢測(cè)的幾種其它組合物，盡管具有的特征可能不象剛剛描述的組合物所具有的那樣令人滿意，仍然可以用于肺氣腫的治療。這些組合物包括二花生四烯酰磷脂酰膽堿與磷脂酰甘油和棕櫚酸組合為65∶25∶10％的混合物；二花生四烯酰磷脂酰膽堿與磷脂酰甘油組合為70∶30％的混合物；二花生四烯酰磷脂酰膽堿與棕櫚酰磷脂酰膽堿組合在一起，這樣二者合計(jì)達(dá)總混合物的70％，剩余的30％由帶有或不帶有達(dá)10％的包括花生酸或棕櫚酸的脂肪酸的磷脂酰甘油及百分之幾的膽固醇組成。
實(shí)施例4已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種具有人肺氣腫特有特征的小動(dòng)物模型并應(yīng)用于臨床研究。每一個(gè)都具有特有特征使其適于專門解決一種或多種與此病相關(guān)的問(wèn)題。為了這種工作目的，需要一種顯示過(guò)度膨脹及缺乏彈性回縮壓力的生理特征的模型來(lái)檢驗(yàn)施用本發(fā)明混合物可以增加彈性回縮壓力而不導(dǎo)致由于肺泡萎陷或分流傳播引起的明顯氣體交換異常的假說(shuō)。
已經(jīng)設(shè)計(jì)了顯示這些基本生理特性的遺傳學(xué)改變的幾種小鼠并賦予其特征(Shapiro et al.，Am J Respir Cell Mol Biol.224-7，2000)。這些小鼠包括Tightskin小鼠(Tsk+/-)、Blotchy小鼠(Blo)、SP-D敲除小鼠、膠原酶轉(zhuǎn)基因小鼠、klotho轉(zhuǎn)基因小鼠、IL-11轉(zhuǎn)基因小鼠、和PDGF-A敲除小鼠。一些小鼠株系市售自Jackson實(shí)驗(yàn)室(Bar Harbor，ME)。Tsk小鼠用于最初研究并且其生理學(xué)與野生型C57BL/6小鼠的進(jìn)行比較。
小鼠飼養(yǎng)在一個(gè)無(wú)病毒的設(shè)備內(nèi)并在從供應(yīng)者(6-8周齡)轉(zhuǎn)送過(guò)來(lái)1-3周后進(jìn)行研究。12只Tsk(+/-)小鼠(重19.6±3.7g)和12只C57BL/6小鼠(重21.3±1.6g)(Jackson Laboratories)每種分成兩組。I組動(dòng)物(對(duì)兩種動(dòng)物而言n＝6)用做對(duì)照組，并且進(jìn)行了基線靜態(tài)和動(dòng)態(tài)肺功能的測(cè)量，同樣僅給予生理鹽水后又重新進(jìn)行了測(cè)量。II組動(dòng)物(對(duì)兩種動(dòng)物而言n＝6)包含實(shí)驗(yàn)組并同樣地進(jìn)行基線靜態(tài)和動(dòng)態(tài)肺功能的測(cè)量并在給予噴霧狀的超聲降解的脂質(zhì)測(cè)試混合物后重新測(cè)定。
用腹膜內(nèi)戊巴比妥(60mg/kg)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行麻醉并放置氣管插管。做一劍突下小切口以暴露胸膜內(nèi)腔并考慮通過(guò)評(píng)價(jià)參考大氣壓的口壓來(lái)測(cè)定跨肺壓。啟動(dòng)機(jī)械通氣之前，動(dòng)物肺被膨脹一次至0.75ml以保證所有測(cè)量值對(duì)肺反映相似的容量記錄或壓力-容積狀態(tài)。利用計(jì)算機(jī)控制的容量循環(huán)的小動(dòng)物呼吸器，給予0.3ml的潮氣量，150次呼吸/分鐘，F(xiàn)io2＝0.21(室內(nèi)空氣)伴有3cm H2O的正呼氣末壓的設(shè)置的呼吸器支持。
利用最佳通氣波形方法Lutchen等人(J.Appl.Physiol.75478-488，1993)進(jìn)行肺功能的動(dòng)態(tài)測(cè)量。帶有多頻能量的受迫振動(dòng)的容量波形用做輸入信號(hào)，跨肺壓作為從屬的輸出變量進(jìn)行測(cè)量。選擇可提供有效潮氣量的強(qiáng)制頻率和幅度，同時(shí)使得肺阻抗的估計(jì)值超過(guò)一頻率范圍。低頻反應(yīng)提供關(guān)于肺阻抗的組織組分的特有信息(Rti)，高頻反應(yīng)慮及精確的氣道阻力(Raw)的估計(jì)值，并且倒電容(EL)隨頻率改變的模式提供關(guān)于肺內(nèi)時(shí)間常數(shù)的異源信息。重復(fù)三次測(cè)量肺結(jié)構(gòu)，肺阻力與動(dòng)態(tài)倒電容表達(dá)為頻率函數(shù)。通過(guò)使阻抗數(shù)值適合描述肺粘彈性質(zhì)的Hantos(J.Appl.Physiol.73427-433，1992)等人的不變期模型來(lái)總結(jié)結(jié)果P(ω)/V(ω)＝Raw+G/ωa-jH/ω1-a利用所述方法可能以三個(gè)參數(shù)總結(jié)動(dòng)態(tài)肺生理學(xué)Raw，G(描述組織抵抗力)，和H(描述組織倒電容)。
在暴露前(基線)和暴露后2、10、20、60分鐘的生理學(xué)測(cè)量重復(fù)3次記錄以評(píng)價(jià)每一種吸入療法對(duì)肺結(jié)構(gòu)的作用。在Ptp＝0至Ptp＝25cm H2O條件下在基線、吸氣后10分鐘和吸氣后60分鐘記錄準(zhǔn)-靜態(tài)充氣-放氣曲線。
每一實(shí)驗(yàn)完成后，心臟和肺整體移去，并且切除心臟和多余的縱隔組織。氣管在Ptp為0條件下打結(jié)，絕對(duì)肺容量通過(guò)在校準(zhǔn)的10ml刻度量筒內(nèi)的容積排水量來(lái)測(cè)量。所述容量不是參考Ptp＝0時(shí)單個(gè)動(dòng)物的(因?yàn)閯?dòng)物與動(dòng)物可能不同)肺容量，而是一個(gè)決對(duì)測(cè)量的肺容量，然后用于建立準(zhǔn)-靜態(tài)壓力容積曲線。
然后使準(zhǔn)-靜態(tài)壓力容積關(guān)系適合Salazaar and Knowles (J. Appl.Physiol.1997-104，1964)的指數(shù)關(guān)系，這樣的反應(yīng)可以數(shù)量上以特有的生理參數(shù)進(jìn)行特征性地表述。所用關(guān)系為V(P)＝Vmax-Ae-kp其中，Vmax是在無(wú)窮大壓力下的肺容量，A＝Vmax-Vmin，Vmin是0膨脹壓時(shí)的肺容量，k是描述適合壓力與容積分布圖的形狀因子，V是體積，以及P是跨肺壓。利用這種表達(dá)式，壓力-容積關(guān)系可以獨(dú)特地以Vmax，Vmin，和k進(jìn)行描述。
由于吸入治療引起的每一組內(nèi)的生理學(xué)改變可利用對(duì)重復(fù)測(cè)量的ANOVA來(lái)評(píng)價(jià)其統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。組間生理學(xué)改變通過(guò)兩種方式的ANOVA進(jìn)行評(píng)價(jià)。規(guī)定p＜0.05為統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著。
吸入生理鹽水前、后及表面膜吸入后的肺生理學(xué)測(cè)量結(jié)果總結(jié)在圖13至17中。對(duì)照組B6小鼠施用表面膜后氣道阻力增加可能是由于對(duì)小氣道產(chǎn)生的影響。在Tsk小鼠中，表面膜給藥對(duì)氣道生理學(xué)的影響最小。表面膜給藥對(duì)肺組織結(jié)構(gòu)比對(duì)氣道生理學(xué)有更顯著的影響(如圖14和1 5S中所示)。表面膜給藥引起B(yǎng)6(5.75±0.71零時(shí)間點(diǎn)相對(duì)7.70±0.82cm H2O/ml 60分鐘時(shí)間點(diǎn)增加了34％，p＜0.05經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn))和Tsk(4.51±0.66對(duì)比7.73±0.92cm H2O/ml，增加71％，p＜0.05經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn))兩組小鼠組織阻力的持續(xù)的且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的增加。表面膜給藥在兩株系小鼠內(nèi)引起動(dòng)態(tài)倒電容值(圖15)的類似改變。在B6小鼠處理后倒電容值增加了55％(28.2±4.6相對(duì)43.5±7.8cm H2O/ml，p＜0.05經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn))，而Tsk小鼠增加了56％(21.0±5.2相對(duì)32.7±6.9cm H2O/ml，p＜0.05經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn))。這些結(jié)果證明這種表面膜能夠產(chǎn)生期望有益于人類肺氣腫患者類型的持續(xù)動(dòng)態(tài)生理學(xué)效應(yīng)。
總結(jié)在圖16-17中的靜態(tài)肺生理學(xué)顯示類似的另人滿意的生理學(xué)作用。圖16描述了B6對(duì)照組和Tsk肺氣腫小鼠的基本肺結(jié)構(gòu)。在Tsk小鼠體內(nèi)，整個(gè)容積回縮壓都減小并且Tsk小鼠的殘氣容積在0Ptp時(shí)比B6小鼠的大。這些發(fā)現(xiàn)與肺氣腫生理學(xué)一致，并暗示觀察到的Tsk小鼠的病理改變事實(shí)上的確符合病態(tài)生理學(xué)。
吸入表面活性劑對(duì)靜態(tài)肺結(jié)構(gòu)的影響總結(jié)在圖17中。吸入生理鹽水60分鐘后的QSPVCs與吸入表面膜60分鐘后的測(cè)量在兩種小鼠均做比較。施用治療組合物引起B(yǎng)6和Tsk兩種小鼠整個(gè)肺量回縮壓增加。在兩種小鼠中整個(gè)肺容量的回縮壓類似地增加(限定為容量相應(yīng)比0Ptp時(shí)高出1.2mls)(B6小鼠為26.5％及Tsk小鼠為36％)。表面活性劑治療也減少了兩種小鼠的氣體收集量。在B6小鼠中，肺量在Ptp＝0減小了18％，而在Tsk小鼠中減小了44％。
QSPVC數(shù)據(jù)與Salazaar和Knowles的指數(shù)數(shù)據(jù)相適應(yīng)進(jìn)一步了解了表面膜是如何影響靜態(tài)肺結(jié)構(gòu)的。結(jié)果總結(jié)在下表2中。治療組合物引起確定壓力-容積間指數(shù)關(guān)系曲率的“形狀因子”(參數(shù)k)一致的縮小。這種減小意味著在B6和Tsk兩種小鼠中所述處理引起高肺量時(shí)比生理鹽水治療更大的回縮，但顯示低肺量時(shí)較小的影響(即體外表面張力表面積圖暗示的容量特異性回縮效應(yīng))。處理也引起氣體收集的一致減小。這通過(guò)Vmin的減小反映出來(lái)，在Tsk肺氣腫小鼠明顯比B6對(duì)照組小鼠減小的多。

已經(jīng)描述了本發(fā)明的許多實(shí)施方案。不過(guò)，可以理解的是在不離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以進(jìn)行多種改進(jìn)。例如，并如上所述，此處所述的包含脂質(zhì)的組合物可以改變，并可以包含其它生物活性或非活性成分(例如蛋白、肽、聚乙二醇或其它合成的去污劑配方)只要組合物能夠以如下方式發(fā)揮功能使它們?cè)谀U(kuò)展過(guò)程中增加最大表面張力并維持小于5達(dá)因/cm的最小表面張力。
權(quán)利要求
1.一種包含脂質(zhì)的藥用組合物，其中當(dāng)所述組合物施用于增大的肺泡時(shí)在肺泡內(nèi)施加表面張力，當(dāng)正常吸氣肺泡膨脹時(shí)所述表面張力基本上降低了肺泡內(nèi)纖維上的壓力。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中的組合物顯示的表面張力-表面面積分布圖滿足表面張力在吸氣末大到足以基本上降低肺泡內(nèi)纖維上的壓力并在呼氣末小到足以基本上防止肺泡萎陷。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中的組合物顯示出基本上類似于附圖6所示的表面張力-表面積分布圖的表面張力-表面積分布圖。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中的組合物顯示出約30至約70達(dá)因/cm的γ*。
5.權(quán)利要求4的組合物，其中的組合物顯示出約35至約60達(dá)因/cm的γ*。
6.權(quán)利要求4的組合物，其中的組合物顯示出約45至約55達(dá)因/cm的γ*。
7.權(quán)利要求4的組合物，其中的組合物顯示出至少55達(dá)因/cm的γ*。
8.權(quán)利要求1的組合物，其中的組合物被制備成用于吸入給藥的制劑。
9.權(quán)利要求1的組合物，其中的組合物包含二-花生四烯酰-磷脂酰膽堿(DAPC)。
10.權(quán)利要求9的組合物，其中的組合物包含至少50％的DAPC。
11.權(quán)利要求9的組合物，進(jìn)一步包含二-棕櫚酰-磷脂酰膽堿(DPPC)。
12.權(quán)利要求9或11的組合物，進(jìn)一步包含磷脂酰甘油。
13.權(quán)利要求9或11的組合物，進(jìn)一步包含花生酸。
14.權(quán)利要求9或11的組合物，進(jìn)一步包含膽固醇。
15.權(quán)利要求1的組合物，其中的組合物包含50-80％的二-花生四烯酰-磷脂酰膽堿(DAPC)、10-30％的磷脂酰甘油、1-10％的棕櫚酸和1-10％的花生酸，條件是總脂質(zhì)成分不超過(guò)組合物的100％。
16.權(quán)利要求9或11的組合物，進(jìn)一步包含天然表面活性蛋白B，天然表面活性蛋白A，天然表面活性蛋白C，重組體表面活性蛋白C，具有疏水特征的小α-螺旋肽，或肽-樣化合物。
17.權(quán)利要求9或11中的組合物，進(jìn)一步包含抗炎劑、類固醇、支氣管擴(kuò)張劑、抗膽堿能藥物化合物或可調(diào)節(jié)炎癥或氣道狀況的因子。
18.權(quán)利要求17中的組合物，其中的類固醇是氫化可的松、地塞米松、倍氯米松或者氟替卡松。
19.一種治療肺泡內(nèi)纖維受壓的肺氣腫或其它肺部疾病患者的方法，所述方法包括給患者施用權(quán)利要求15的組合物。
20.權(quán)利要求19的方法，其中的患者是人。
21.權(quán)利要求19的方法，其中的患者經(jīng)受了肺量減少的治療。權(quán)利要求1-18任一組合物在制備治療肺泡內(nèi)纖維受壓的肺部疾病的藥物中的應(yīng)用。
22.權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)的組合物在制備治療肺部疾病的藥物中的應(yīng)用。
23.權(quán)利22的組合物的應(yīng)用，其中的肺部疾病是肺氣腫。
24.權(quán)利要求22-23任一項(xiàng)的應(yīng)用，其中的藥物被制備成治療人類受試者的制劑。
25.權(quán)利要求22-23任一項(xiàng)的應(yīng)用，其中的藥物被制備成治療經(jīng)受了肺量減小手術(shù)的受試者的制劑。
26.權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)的組合物在制備治療患有肺泡內(nèi)纖維受壓的肺部疾病的受試者的制劑中的應(yīng)用。
27.權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)的組合物在制備治療患有肺氣腫的受試者的制劑中的應(yīng)用。
28.權(quán)利要求26-27任一項(xiàng)的應(yīng)用，其中的受試者是人。
29.權(quán)利要求26-27任一項(xiàng)的應(yīng)用，其中的受試者經(jīng)受了肺量減小手術(shù)治療。
全文摘要
本發(fā)明描述了通過(guò)降低肺內(nèi)纖維(例如肺泡壁的膠原和彈性蛋白)所必須承受的總壓力治療肺氣腫的組合物和方法。尤其是，在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明描述了包含脂質(zhì)的藥用組合物，當(dāng)其施用于增大的肺泡(例如，直徑顯著大于(例如5，10，20，50或者100％或更多)健康患者(即沒(méi)有可辨別肺部疾病的患者)的平均肺泡直徑的肺泡)時(shí)，在肺泡內(nèi)施加表面張力，所述表面張力顯著降低了正常吸氣膨脹時(shí)肺泡內(nèi)纖維上的應(yīng)力。本發(fā)明的組合物能夠顯示約30到70達(dá)因/cm的γ
文檔編號(hào)A61K31/56GK1652795SQ03810671
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月11日
發(fā)明者愛(ài)德華德·因杰尼托 申請(qǐng)人:埃里斯醫(yī)療公司