(57)【要約】  治療用組成物を供給する方法は、ROS低減薬、カルシウムチャネル遮断薬、抗線維症剤、抗炎症剤、又は抗高血圧剤を投与するステップ、並びに吸入一酸化窒素を投与するステップ、並びに患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップを含む。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用組成物を提供する方法であって：
ROS低減薬を投与するステップ；
外因性一酸化窒素を投与するステップ；並びに
患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップを含む、前記方法。
【請求項２】
酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスをレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップであって、該レセプタクルが、入口、出口、及び還元剤を含む、該ステップ；並びに
該ガス混合物中の該一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
外因性NOを投与するステップが、プロスタサイクリン剤、抗線維症剤、抗高血圧剤、又はカルシウムチャネル遮断薬と組み合わせられる、請求項1記載の方法。
【請求項４】
外因性NOが吸入される、請求項1記載の方法。
【請求項５】
前記酸化ストレスの症状が、物忘れ及び/又は脳にもやがかかった状態を含む、請求項1記載の方法。
【請求項６】
前記酸化ストレスの症状が疲労を含む、請求項1記載の方法。
【請求項７】
前記酸化ストレスの症状が筋肉痛及び/又は関節痛を含む、請求項1記載の方法。
【請求項８】
前記酸化ストレスの症状が視力の低下を含む、請求項1記載の方法。
【請求項９】
前記酸化ストレスの症状が頭痛及び鼻の過敏症を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
前記酸化ストレスの症状が感染症に罹り易いことを含む、請求項1記載の方法。
【請求項１１】
前記一酸化窒素放出剤が二酸化窒素である、請求項1記載の方法。
【請求項１２】
水素ガスを送達するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
前記水素が、ペルオキシ亜硝酸を排除するように作用し、これにより一酸化窒素の悪影響が低減される、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
前記ROSが疾患によって生じる、請求項1記載の方法。
【請求項１５】
前記ROSが薬物誘発性である、請求項1記載の方法。
【請求項１６】
前記第2のガスが、不活性ガス又は酸素を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１７】
送達される前記ガス混合物中の一酸化窒素の濃度が、少なくとも0.01 ppmであり、かつ最大で2 ppmである、請求項1記載の方法。
【請求項１８】
前記患者が、間質性肺疾患、酸素誘発性炎症、心虚血、心筋機能不全、ARDS、肺炎、肺塞栓症、COPD、気腫、線維症、睡眠時無呼吸症、又は高標高による高山病の症状で処置される、請求項1記載の方法。
【請求項１９】
前記一酸化窒素を含むガス混合物を前記レセプタクルから哺乳動物に送達するステップが、該レセプタクルと患者インターフェイスとの間に位置する送達導管内に該ガス混合物を流すステップを含む、請求項2記載の方法。
【請求項２０】
前記レセプタクルの容積が、前記送達導管の容積よりも大きい、請求項19記載の方法。
【請求項２１】
前記レセプタクルの容積が、前記送達導管の容積の少なくとも2倍である、請求項19記載の方法。
【請求項２２】
前記一酸化窒素を含むガス混合物を前記レセプタクルから哺乳動物に送達するステップが、該ガス混合物を該哺乳動物に間欠的に供給するステップを含む、請求項2記載の方法。
【請求項２３】
前記一酸化窒素を含むガス混合物を前記レセプタクルから哺乳動物に送達するステップが、該ガス混合物をパルス送達するステップを含む、請求項2記載の方法。
【請求項２４】
パルス送達するステップが、1〜6秒の1回以上のパルスでガス混合物を供給するステップを含む、請求項23記載の方法。
【請求項２５】
前記レセプタクルの容積が、1回のパルスのガス混合物の体積よりも大きい、請求項23記載の方法。
【請求項２６】
前記レセプタクルの容積が、1回のパルスのガス混合物の体積の少なくとも2倍である、請求項23記載の方法。
【請求項２７】
前記ガス混合物が、パルス間に前記レセプタクル内に保持される、請求項23記載の方法。
【請求項２８】
前記ガス混合物を前記レセプタクル内に所定期間保持するステップを含み、該所定期間が少なくとも1秒である、請求項2記載の方法。
【請求項２９】
パルス送達するステップが、2回以上のパルスで前記ガス混合物を供給するステップを含み、各パルスにおける一酸化窒素の濃度が、10％未満しか変動しない、請求項23記載の方法。
【請求項３０】
パルス送達するステップが、2回以上のパルスで前記ガス混合物を供給するステップを含み、各パルスにおける一酸化窒素の濃度が、10 ppm未満しか変動しない、請求項23記載の方法。
【請求項３１】
前記第1のガスをガス導管を介して前記レセプタクルに連通させるステップ、及び前記第2のガスを、該レセプタクルの直前の該ガス導管に供給するステップを含む、請求項2記載の方法。
【請求項３２】
前記レセプタクルで前記第2のガスを供給するステップを含む、請求項2記載の方法。
【請求項３３】
NOのホルメシス特性を調節するのに有効な量で外因性NOを投与するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項３４】
前記一酸化窒素が、敗血症の間の溶血を最小限にするのに有効な量で供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３５】
前記一酸化窒素が新生児に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項３６】
前記一酸化窒素が小児患者に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項３７】
前記一酸化窒素が成人に投与される、請求項1記載の方法。
【請求項３８】
前記一酸化窒素が、長さ、幅、及び厚さ、外面、及び内面を有し、かつ実質的に円筒形であり得るカートリッジを介して供給される、請求項1記載の方法。
【請求項３９】
前記内面と前記外面との間の厚さが一定であり、これにより前記還元剤への均一の曝露が提供される、請求項38記載の方法。
【請求項４０】
前記カートリッジが、一酸化窒素放出剤をNOに変換する際に全表面積を利用するように構成されている、請求項38記載の方法。
【請求項４１】
治療用組成物を供給する方法であって：
抗線維症剤を投与するステップ；
吸入一酸化窒素を投与するステップ；並びに
患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップを含む、前記方法。
【請求項４２】
治療用組成物を供給する方法であって：
カルシウムチャネル遮断薬を投与するステップ；
吸入一酸化窒素を投与するステップ；並びに
患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップを含む、前記方法。
【請求項４３】
治療用組成物を供給する方法であって：
抗高血圧剤を投与するステップ；
吸入一酸化窒素を投与するステップ；並びに
患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップを含む、前記方法。
【請求項４４】
前記抗線維症剤がIPF剤である、請求項41記載の方法。
【請求項４５】
前記カルシウムチャネル遮断薬がニフェジピンである、請求項42記載の方法。
【請求項４６】
前記抗高血圧剤がリオシグアトである、請求項43記載の方法。
【請求項４７】
治療用組成物を供給する方法であって：
プロスタサイクリンを投与するステップ；
吸入一酸化窒素を投与するステップ；並びに
前記一酸化窒素が相加効果を提供できるようにして、患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップを含む、前記方法。
【請求項４８】
治療用組成物を供給する方法であって：
カスパーゼ調節剤を投与するステップ；
吸入一酸化窒素を投与するステップ；並びに
患者の細胞アポトーシスを調節するステップを含む、前記方法。
【請求項４９】
治療用組成物を供給する方法であって：
溶血状態にある又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別するステップ；
一酸化窒素処置のために哺乳動物の位置を合わせるステップ；
外因性一酸化窒素を投与するステップ；並びに
該哺乳動物の溶血の症状を軽減するステップを含む、前記方法。
【請求項５０】
前記溶血が毒液によって起こる、請求項50記載の方法。
【請求項５１】
前記毒液が、ヘビ、サソリ、又はイソギンチャクからのものである、請求項50記載の方法。
【請求項５２】
前記溶血が、細菌感染によって起こる、請求項50記載の方法。
【請求項５３】
前記溶血が、タンパク質分解によって起こる、請求項50記載の方法。
【請求項５４】
治療用組成物を供給する方法であって：
虚血状態にある又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別するステップ；
外因性一酸化窒素を投与するステップ；並びに
該一酸化窒素と共に薬物を投与して遠隔の虚血状態経路を調節するステップを含む、前記方法。
【請求項５５】
外因性NOが、低酸素誘導性因子（複数可）及びPHDの蓄積をもたらしてROSシグナル伝達を促進するのに有効な低用量で約30分間にわたって投与される、請求項記載の方法。
【請求項５６】
ミトコンドリア代謝活性を下方制御することによって器官の保存を改善するステップをさらに含む、請求項54記載の方法。
【請求項５７】
低酸素誘導性因子（複数可）の調節により、エリスロポエチンの産生をもたらして赤血球の産生を刺激する、請求項55記載の方法。
【請求項５８】
血小板由来成長因子経路を調節して患者の線維症の症状を軽減するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本出願は、米国特許法第119条（e）の下、引用により全容が本明細書中に組み込まれている、2015年12月28日に出願された米国仮特許出願第62/272,064号の優先権を主張するものである。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、補給薬物と共に一酸化窒素を投与することに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
抗酸化物質は、他の分子の酸化を阻害する分子である。酸化は、電子の喪失又は酸化状態の増加を伴う化学反応である。酸化反応は、フリーラジカルを生成し得る。次いで、これらのラジカルは、連鎖反応を開始し得る。細胞内で連鎖反応が起きると、細胞損傷又は細胞死をもたらし得る。抗酸化物質は、フリーラジカル中間体を除去することによってこれらの連鎖反応を停止させ、そして他の酸化反応を阻害する。抗酸化物質は、自らが酸化することによってこれを行うため、大抵の場合、還元剤、例えば、チオール、アスコルビン酸（ビタミンC）、又はポリフェノールである。
【０００４】
酸化反応は、生命にとって極めて重要であるが、有害でもあり得る：植物及び動物は、多数の種類の抗酸化物質、例えば、グルタチオン、ビタミンC、ビタミンA、及びビタミンE、並びに酵素、例えば、カタラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、及び様々なペルオキシダーゼの複雑な系を維持する。不十分なレベルの抗酸化物質、又は抗酸化酵素の阻害は、酸化ストレスを引き起こし、細胞を損傷又は殺傷し得る。酸化ストレスは、過度に反応する酸素含有分子及び慢性過剰炎症によって細胞構造及び細胞機能に損傷を与える。酸化ストレスは、癌を含む多くのヒト疾患において重要な役割を果たすように思われる。薬理学における抗酸化物質の使用が集中的に研究されており、特に脳卒中及び神経変性疾患の処置として研究されている。これらの理由から、酸化ストレスは、いくつかの疾患の原因及び結果の両方であると考えることができる。
【０００５】
ニトロシルラジカルとしても知られる一酸化窒素は、フリーラジカルであり、重要なシグナル伝達分子である。例えば、NOは、血管の平滑筋を弛緩させ、これにより血管の拡張をもたらし、該血管の血流を増大させることができる。NOは極めて反応性が高く、僅か数秒の寿命であり、体内で急速に代謝され得るため、これらの効果は、小さい生物学的領域に限定され得る。NOはまた、ヘモグロビンに結合して、脳、他の末端器官、及び微小血管系へと末梢に送られて、シグナル伝達分子として機能して神経保護効果を誘導する、又は末梢血管拡張をもたらし得る。
【０００６】
一部の障害又は生理学的状態は、一酸化窒素の吸入によって仲介され得る。低濃度の吸入一酸化窒素の使用は、障害の進行を防止する、回復させる、又は制限することができる。このような障害には、限定されるものではないが、急性肺血管収縮、外傷、吸引もしくは吸入傷害、肺の脂肪塞栓症、アシドーシス、肺の炎症、成人呼吸窮迫症候群、急性肺水腫、山酔い、心臓手術後の急性肺高血圧症、新生児遷延性肺高血圧症、周生期吸引症候群（perinatal aspiration syndrome）、ヒアリン膜症、急性肺血栓塞栓症、ヘパリン-プロタミン反応、敗血症、喘息及び喘息重積状態、鎌状赤血球貧血、急性腎損傷、又は低酸素症が含まれ得る。一酸化窒素は、慢性肺高血圧症、気管支肺異形成、慢性肺血栓塞栓症、及び特発性もしくは原発性肺高血圧症、又は慢性低酸素症の治療に使用することもできる。
【０００７】
一般に、一酸化窒素は、個人の肺に吸入される、又は他の方法で送達され得る。治療量のNOの投与により、NOの吸入によって仲介され得る障害もしくは生理学的状態に苦しんでいる患者を治療することができる、又はこのような障害もしくは生理学的状態における従来の処置を補完する、もしくはその必要性を最小限にすることができる。典型的には、NOガスは、窒素ガス（N2）で希釈されて容器に入れられたガスの形態で供給することができる。NOは、O2の存在下で二酸化窒素（NO2）に酸化され得るため、NOガスのタンク内に極微量の酸素（O2）さえも存在しないように十分に注意を払うべきである。NOとは異なり、NO2ガスは、100万分の1の濃度でも、吸入されると非常に毒性が高く、肺で硝酸及び亜硝酸が発生し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（概要）
治療用組成物を供給する方法は、活性酸素種（ROS）低減薬（reactive oxygen species(ROS) reducing drug）を投与するステップ、吸入一酸化窒素を投与するステップ、並びに患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップを含む。
【０００９】
この方法は、酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスをレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップであって、該レセプタクルが、入口、出口、及び還元剤を含む、該ステップ、並びに該ガス混合物中の該一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップをさらに含み得る。
【００１０】
特定の実施態様では、ROS低減薬、例えば、内因性NOの生成を最小限にする、もしくはTGF-β、及び結合組織成長因子を阻害する外因性NO、又はROS低減剤。
【００１１】
特定の実施態様では、酸化ストレスの症状は、物忘れ及び/又は脳にもやがかかった状態を含む。
【００１２】
他の実施態様では、酸化ストレスの症状は疲労を含む。
【００１３】
さらに他の例では、酸化ストレスの症状は筋肉痛及び/又は関節痛を含む。
【００１４】
他の例では、酸化ストレスの症状は視力の低下を含む。
【００１５】
さらに他の実施態様では、酸化ストレスの症状は頭痛及び鼻の過敏症を含む。
【００１６】
特定の実施態様では、酸化ストレスの症状は感染症に罹り易いことを含む。
【００１７】
特定の実施態様では、酸化ストレスの症状は心不全に罹り易いことを含む。
【００１８】
特定の実施態様では、酸化ストレスの症状は腎損傷を含む。
【００１９】
他の実施態様では、一酸化窒素放出剤は二酸化窒素である。
【００２０】
他の例では、この方法は、水素ガスを送達するステップをさらに含む。
【００２１】
特定の例では、水素は、ペルオキシ亜硝酸を排除するように作用し、これにより一酸化窒素の悪影響が低減される。
【００２２】
一部の例では、ROSは疾患によって生じる。他の例では、ROSは薬物誘発性である。
【００２３】
特定の実施態様では、第2のガスは不活性ガス又は酸素を含む。
【００２４】
他の実施態様では、送達されるガス混合物中の一酸化窒素の濃度は、少なくとも0.01 ppmであり、かつ最大で2 ppmである。
【００２５】
他の実施態様では、患者は、間質性肺疾患、酸素誘発性炎症、心虚血、心筋機能不全、心不全、ARDS、肺炎、肺塞栓症、COPD、気腫、線維症、又は高標高による高山病の症状で処置される。
【００２６】
他の実施態様では、治療用組成物を供給する方法は、溶血状態にある又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別するステップ、一酸化窒素処置のために哺乳動物の位置を合わせるステップ、外因性一酸化窒素を投与するステップ、及び該哺乳動物の溶血の症状を軽減するステップを含む。
【００２７】
溶血は、例えば、ヘビ、サソリ、イソギンチャク、又は他の有毒動物からの毒液によって起こり得る。溶血は、細菌感染によって起こり得る。溶血はまた、タンパク質分解によっても引き起こされ得る。溶血活性の場合には、毒液が局所的な貧血を引き起こし、可能性は低いが、二次的な腎不全も引き起こし得る。タンパク質分解は、血管内の血液凝固を引き起こし、次いで、赤血球を損傷し、溶血の二次的原因となる。
【００２８】
他の実施態様では、一酸化窒素を含むガス混合物をレセプタクルから哺乳動物に送達するステップは、該レセプタクルと患者インターフェイスとの間に位置する送達導管内に該ガス混合物を流すステップを含む。
【００２９】
さらに他の実施態様では、レセプタクルの容積は、送達導管の容積よりも大きい。
【００３０】
特定の例では、レセプタクルの容積は、送達導管の容積の少なくとも2倍である。
【００３１】
さらに他の例では、一酸化窒素を含むガス混合物をレセプタクルから哺乳動物に送達するステップは、該ガス混合物を該哺乳動物に間欠的に供給するステップを含む。
【００３２】
一部の実施態様では、一酸化窒素を含むガス混合物をレセプタクルから哺乳動物に送達するステップは、該ガス混合物をパルス送達するステップを含む。
【００３３】
さらに他の実施態様では、パルス送達するステップは、1〜6秒の1回以上のパルスでガス混合物を供給するステップを含む。
【００３４】
他の実施態様では、レセプタクルの容積は、1回のパルスのガス混合物の体積よりも大きい。
【００３５】
特定の例では、レセプタクルの容積は、1回のパルスのガス混合物の体積の少なくとも2倍である。
【００３６】
さらに他の例では、ガス混合物は、パルス間にレセプタクル内に保持される。
【００３７】
他の例では、この方法は、ガス混合物をレセプタクル内に所定期間保持するステップをさらに含み、該所定期間は少なくとも1秒である。
【００３８】
さらに他の例では、パルス送達するステップは、2回以上のパルスでガス混合物を供給するステップを含み、各パルスにおける一酸化窒素の濃度は、10％未満しか変動しない。
【００３９】
特定の他の例では、パルス送達するステップは、2回以上のパルスでガス混合物を供給するステップを含み、各パルスにおける一酸化窒素の濃度は、10 ppm未満しか変動しない。
【００４０】
他の例では、この方法は、第1のガスをガス導管を介してレセプタクルに連通させるステップ、及び第2のガスを、該レセプタクルの直前の該ガス導管に供給するステップを含む。
【００４１】
特定の他の例では、この方法は、レセプタクルで第2のガスを供給するステップを含む。
【００４２】
さらに他の例では、この方法は、NOのホルメシス特性を調節するのに有効な量で外因性NOを投与するステップを含む。
【００４３】
特定の例では、一酸化窒素は新生児に投与される。
【００４４】
他の実施態様では、一酸化窒素は小児患者に投与される。
【００４５】
さらに他の実施態様では、一酸化窒素は成人に投与される。
【００４６】
特定の例では、外因性NOの使用は、始原細胞内での内因性NOシグナル伝達を調節して酸化ストレスを防止するため、並びにTGF-B及びCTGFの炎症作用及び線維化促進作用を阻害するために、単独で、一酸化窒素供与体と組み合わせて、又は一酸化窒素供与体の代替として使用することができる。
【００４７】
他の例では、外因性NOを使用して、隣接細胞への内因性NOシグナル伝達を阻害して、酸化ストレス又はこれらの他の代謝経路の活性化を防止することができる。低用量の外因性NOは、可溶性グアニル酸シクラーゼを活性化して、血管拡張及び肺高血圧の低下をもたらす。リオシグアトもまた、可溶性グアニル酸シクラーゼを活性化して血管拡張をもたらす。リオシグアトとNOとの組み合わせは、投与されるNOの血管拡張作用を増強することが示されている。従って、投与されるNOとリオシグアトとの組み合わせを使用して、各薬物が単独で使用される場合と比較してより優れた、圧力及び抵抗を低減する肺血行力学的効果を得ることができる。
【００４８】
プロスタサイクリン媒介効果は、GTP、cGMP媒介プロテインキナーゼ（複数可）、cGMP開口性陽イオンチャネル（複数可）の活性化をもたらし、そして場合によりPDE（ホスホジエステラーゼ）モードの作用をもたらす。外因性NOは、プロスタサイクリン療法に加えて投与されたときに、肺血圧をさらに低下させるさらなる血行力学的効果を有することが実証されている。従って、各薬物を単独又は組み合わせて使用して、肺血圧及び肺血管抵抗を低下させることができる。
【００４９】
外因性NOを使用して、プロスタサイクリン（及び他の全身性血管拡張剤/血管収縮剤）を制御して遺伝子発現、RNA転写、及び翻訳を調節することで、一酸化窒素シンターゼ合成（NOS1、2、及び3）を阻害して酸化ストレス、炎症、及び線維症を抑制することができる。
【００５０】
外因性NOを投与して、NOSファミリーのシンテターゼの阻害を引き起こして酸化ストレスを防止することができる。
【００５１】
外因性NOを投与して、ユビキチン標的を阻害して細胞アポトーシスを防止又は最小限にすることができる。外因性NOはまた、患者の細胞アポトーシスを調節するためにカスパーゼ調節剤を含む治療用組成物の一部として供給することもできる。
【００５２】
外因性NOを投与して、細胞内脱分極及び過分極プロセスを活性化して血管拡張をもたらす開口性チャネルをオンにすることができる。
【００５３】
外因性NOを投与して、酸化ストレス、及びcGMP分子によって媒介される他の破壊的代謝経路を阻害して肺、心臓、腎臓、脳、及び体のその他の器官を保護することができる。
【００５４】
外因性NOを、（NOが、経口、吸入、及び非経口プロスタサイクリン、並びに全身性血管拡張剤/血管収縮剤と共に適用されるときに）投与して上記の生化学的/代謝経路を制御して酸化ストレス、炎症、及び線維化促進病態生理を防止することができる。
【００５５】
特定の例では、治療用組成物を供給する方法は、虚血状態にある又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別するステップ、外因性一酸化窒素を投与するステップ、及び一酸化窒素と共に薬物を投与して遠隔の虚血状態経路（remote ischemic conditioning pathway）を調節するステップを含み得る。
【００５６】
特定の実施態様では、外因性NOを低酸素誘導因子（複数可）及びPHDを蓄積させるのに有効な低用量で30分にわたって投与して、ROSシグナル伝達を促進することができる。
【００５７】
他の実施態様では、この方法は、ミトコンドリア代謝活性を下方制御することによって器官の保存を改善することができる。
【００５８】
特定の実施態様では、低酸素誘導因子（複数可）を調節することにより、エリスロポエチンの産生をもたらして赤血球の産生を刺激する。
【００５９】
他の実施態様では、この方法は、血小板由来成長因子経路を調節して患者の線維症の症状を軽減するステップをさらに含む。
【００６０】
特定の実施態様では、NOは、一酸化窒素放出剤をNOに変換するカートリッジを介して供給することができる。このカートリッジは、入口、出口、及び還元剤を含み得る。このカートリッジは、一酸化窒素放出剤をNOに変換する際に全表面積を利用するように構成することができる。このカートリッジは、長さ、幅、及び厚さ、外面、及び内面を有することができ、かつ実質的に円筒形であり得る。カートリッジは、約2：1、3：1、又は4：1のアスペクト比を有し得る。この長さは、例えば、1インチ（2.54 cm）、2インチ（5.08 cm）、3インチ（7.62 cm）、4インチ（10.16 cm）、又は5インチ（12.7 cm）であり得る。この幅は、例えば、0.5インチ（1.27 cm）、1インチ（2.54 cm）、1.5インチ（3.81 cm）、2インチ（5.08 cm）、又は2.5インチ（6.35 cm）であり得る。このカートリッジは、円形、卵形、又は楕円形である断面を有し得る。特定の実施態様では、カートリッジの長さに沿った相反する面は平坦であり得る。内面と外面との間の厚さは、一定にすることができ、これにより還元剤への均一の曝露が提供される。この厚さは、例えば、約1 mm、約2 mm、約5 mm、約10 mm、約20 mm、約30 mm、又は約40 mmであり得る。
【００６１】
他の特徴、目的、及び利点は、明細書、添付の図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
（図面の簡単な説明）
【図１】図1は、カートリッジであり得るレセプタクルの図である。
【図２】図2（a）〜図2（c）は、レセプタクルを含むシステムの図である。
【図３】図3は、レセプタクルを含むシステムを示す図である。
【図４】図4は、人工呼吸器の流量と比較した、時間の関数である一酸化窒素及び二酸化窒素の濃度を示すグラフである。
【図５】図5は、人工呼吸器の流量と比較した、時間の関数である一酸化窒素及び二酸化窒素の濃度を示すグラフである。
【図６】図6は、人工呼吸器の流量と比較した、時間の関数である一酸化窒素の濃度を示すグラフである。
【図７】図7は、人工呼吸器の流量と比較した、時間の関数である一酸化窒素の濃度を示すグラフである。
【図８】図8は、人工呼吸器の流量と比較した、時間の関数である一酸化窒素の濃度を示すグラフである。
【図９】図9は、人工呼吸器の流量と比較した、時間の関数である一酸化窒素の濃度を示すグラフである。
【図１０】図10は、特許請求の範囲に記載の方法の一実施態様を示す概略図である。
【図１１】図11は、特許請求の範囲に記載の方法の一実施態様を示す概略図である。
【図１２】図12は、特許請求の範囲に記載の方法の一実施態様を示す概略図である。
【図１３】図13は、特許請求の範囲に記載の方法の一実施態様を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
（詳細な説明）
活性酸素種（ROS）は、酸素を含む化学的に反応性の分子である。例としては、過酸化物、スーパーオキシド、ヒドロキシルラジカル、及び一重項酸素が挙げられる。ROSは、酸素の正常な代謝の天然副産物として生成され、細胞内シグナル伝達及び恒常性において重要な役割を果たす。しかしながら、環境ストレス（例えば、UV又は熱曝露）のときに、ROSレベルは劇的に上昇し得る。これは、細胞構造に重大な損傷をもたらし得る。累積的に、これは酸化ストレスとして知られている。ROSはまた、電離放射線のような外因性源によっても生成される。臨床医は、酸化ストレスのリスクのある患者のための薬物を処方して、例えば、線維症を管理することができる。加えて、抗酸化物質は、栄養補助食品に使用することができ、かつ疾患、例えば、癌、冠状動脈心疾患、及び高山病の予防について研究されている。
【００６４】
（酸化ストレス）
酸化ストレスは、活性酸素種の全身的な発現と、反応性中間体を容易に解毒する又は結果として生じる損傷を修復する生物系の能力との間の不均衡を反映する。細胞の正常なレドックス状態の障害は、タンパク質、脂質、及びDNAを含む細胞の全ての成分に損傷を与える過酸化物及びフリーラジカルの生成によって毒性作用を引き起こし得る。酸化的代謝による酸化ストレスは、塩基の損傷並びにDNA鎖の切断を引き起こす。塩基の損傷は、殆どが間接的であり、生成される活性酸素種（ROS）、例えば、02-（スーパーオキシドラジカル）、OH（ヒドロキシルラジカル）、及びH2O2（過酸化水素）によって引き起こされる。さらに、一部の活性酸素種は、レドックスシグナル伝達において細胞メッセンジャーとして機能する。従って、酸化ストレスは、細胞内シグナル伝達の正常な機構に破壊をもたらし得る。酸化ストレスは、ルーゲーリック病（MND又はALSとも呼ばれる）、パーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病、及び多発性硬化症を含む神経変性疾患において重要であると考えられている。バイオマーカー、例えば、活性酸素種、及び反応性窒素種の産生、抗酸化防御を監視することによる間接的な証拠は、酸化的損傷がこれらの疾患の病因に関与し得るが、ミトコンドリア呼吸障害及びミトコンドリア損傷を伴う蓄積酸化ストレスは、アルツハイマー病、パーキンソン病、及び他の神経変性疾患に関連することを示している。
【００６５】
酸化ストレスは、血管内皮におけるLDLの酸化がプラーク形成の前駆体であるため、特定の心血管疾患に関係すると考えられている。酸化ストレスはまた、低酸素症後の酸素再灌流傷害による虚血カスケードにおいても役割を果たす。このカスケードには、脳卒中及び心臓発作の両方が含まれる。酸化ストレスは、慢性疲労症候群にも関与している。酸化ストレスはまた、放射線照射及び酸素過剰、並びに糖尿病に続く組織損傷に関与する。
【００６６】
酸化ストレスは、加齢に関連した癌の発症に関与する可能性が高い。酸化ストレスで産生される反応種は、DNAに直接的な損傷を引き起こす可能性があり、従って、突然変異誘発性であり、かつアポトーシスを抑制し、増殖、侵襲性、及び転移を促進する可能性もある。
【００６７】
酸化ストレスの症状には、疲労、物忘れ及び/又は脳にもやがかかった状態、筋肉痛及び/又は関節痛、しわ及び白髪、視力の低下、頭痛、及び騒音に弱いこと、及び感染症に罹り易いことが含まれる。酸化ストレスは、不必要な酸化への曝露を避けること、抗酸化物質を増加させることによって、及び医薬品の投与を含む治療的処置によって軽減することができる。
【００６８】
（溶血）
溶血又は赤血球の溶解は、血栓形成及び高血圧に関連する場合が多い。溶血性状態を有する又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別することは、典型的には、バイタルサイン、臨床検査（例えば、血液検査、完全血球算定（CBC）、並びにカリウム及びカルシウムレベルを含む生化学検査）、及び補助検査（例えば、画像検査など）を含む身体検査に基づいて診断を行うことを含む。これは、典型的には、処置コースを計画すること、診断及び処置計画を伝えること、処置のために哺乳動物を準備することをさらに含む。外因性一酸化窒素処置、例えば、吸入NOを適用して、血栓形成、及び溶血に関連する高血圧を緩和することができる。
【００６９】
PLoS Medicineに公表された2008年の研究によると、主にサハラ以南のアフリカ及びアジアで、推定で毎年2万人がヘビ咬傷により死亡しているが、報告されていない事件を含めると、合計で94,000人にも達し得る（animals.mom.me/snake-bite-death-statistics-worldwide-2431.html）。ヘビ毒は、神経毒性、溶血性毒、又は両方の組み合わせであり得る。溶血性毒液は、タンパク質分解性、出血性、及び溶血性の活性の組み合わせを有し得る。溶血性毒はまた、サソリ刺創、イソギンチャク、及び細菌感染にも見られる。溶血活性の場合、毒液は、局所性貧血を引き起こし、可能性は低いが、二次的な腎不全も引き起こし得る。タンパク質分解は、血管内の血液凝固を引き起こし、次いで、赤血球を損傷し、溶血の二次的原因となる。
【００７０】
（遠隔の虚血状態）
NOを単独で、又は薬物（NO供与体など）と組み合わせて使用して、遠隔の虚血状態経路を調節することができる。例えば、外因性NOをHIF（低酸素誘導因子（複数可）及びPHD）を蓄積させる低用量で30分にわたって投与することにより、ROSシグナル伝達を促進する。これにより、ミトコンドリア代謝活性の下方制御によって器官が保存される。
【００７１】
虚血状態を有する又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別することは、典型的には、バイタルサイン、臨床検査（例えば、血液検査、完全血球算定（CBC）、並びにカリウム及びカルシウムレベルを含む生化学検査）、及び補助検査（例えば、画像検査など）を含む身体検査に基づいて診断を行うことを含む。これは、典型的には、処置コースを計画すること、診断及び処置計画を伝えること、処置のために哺乳動物を準備することをさらに含む。外因性一酸化窒素処置、例えば、吸入NOを適用して、赤血球（RBC）刺激効果を高めることができる。HIFを調節することにより、エリスロポエチンの産生をもたらして赤血球の産生を刺激する。従って、外因性NOを投与することは、他のEPO刺激薬と共に適用して、虚血状態を管理し、防止し、かつ/又は処置することができる。
【００７２】
（ROS低減薬）
ROSは、細胞移動及び細胞浸潤に関与するシグナル伝達経路、例えば、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）ファミリーのメンバーである細胞外調節キナーゼ（ERK）、c-jun NH-2末端キナーゼ（JNK）、及びp38 MAPKの活性化を引き起こし得る。ROSはまた、焦点接着キナーゼ（FAK）p130Cas及びパキシリンのリン酸化を増強することによって移動を促進し得る。過去数年間にわたる実験的及び疫学的研究により、ROS、慢性炎症、及び癌の間の密接な関連が示された。ROSは、COX-2、炎症性サイトカイン（TNFα、インターロイキン1（IL-1）、IL-6）、ケモカイン（IL-8、CXCR4）、及び炎症促進性転写因子（NF-κB）の誘導によって慢性炎症を誘発する。これらのケモカイン及びケモカイン受容体は、様々な腫瘍型の浸潤及び転移を促進する。
【００７３】
in vitro及びin vivoの両方において、ROSは転写因子を誘導し、血管形成（MMP、VEGF）、及び転移（AP-1、CXCR4、AKTの上方制御、及びPTENの下方制御）に関与するシグナル伝達分子を調節することが示されている。
【００７４】
細胞は、低分子量抗酸化物質（例えば、アスコルビン酸、ビタミンE、及びグルタチオン）及び抗酸化酵素（例えば、チオレドキシン、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）、カタラーゼ、及びグルタチオンペルオキシダーゼ）を含め、フリーラジカルを遮断して細胞内損傷を防止又は制限し、かつROSの悪影響を改善する様々な防御機構を有する。後者の重要な例は、ミトコンドリアマンガンスーパーオキシドジスムターゼ（MnSOD）であり、MnSODは、スーパーオキシドラジカルを過酸化水素に変換し、これにより、ペルオキシダーゼによってさらに水に分解される。これらの活性の結果として、ROSの生理学的レベルが低い。しかしながら、ROSのレベルが高くなると、防御システムが圧倒されて細胞損傷が起こり得る。正常に機能している細胞は、持続してバックグラウンドレベルの損傷に耐えられるが、不均衡が生じた場合、細胞内損傷が増大する。この損傷は、細胞内標的、例えば、DNA、タンパク質、及び脂質の著しい変化から生じ得、かつ生存シグナル伝達カスケードを調節し得る。例えば、Deavall, D.の文献「薬物誘発性酸化ストレス及び毒性（Drug-Induced Oxidative Stress and Toxicity）」（Journal of Toxicity, 2012 (Article ID 645460)）を参照されたい。
【００７５】
分子レベルでは、損傷の程度は、ROS産生部位、標的の反応性、及び金属イオンの利用可能性を含む多くの因子に依存する。改変されたタンパク質及び脂質は、通常の細胞代謝回転によって除去することができるが、DNA損傷は、特定の修復機構を必要とする。ミトコンドリアDNAが酸化の標的である場合、該ミトコンドリアDNAは、重要なミトコンドリア成分を障害する突然変異、再構成、及び転写エラーを引き起こし、より多くの酸化ストレス及び最終的な細胞死をもたらし得る。生存細胞における分子修飾は、遺伝子発現の変化を引き起こすことがあり、そしてROS曝露の重症度及び持続時間次第で、生存促進反応経路又はアポトーシス促進反応経路が活性化され得る。同一文献。
【００７６】
DNA及び巨大分子の酸化ストレス誘導性損傷は、心血管疾患、神経変性（例えば、アルツハイマー病、虚血性脳卒中）及び癌、並びに正常な老化プロセスを含む多数の疾患の発症及び発生に関連する。腫瘍細胞は、高レベルのROSを有し、研究により、正常細胞と比較してヒト悪性腫瘍では酸化ストレス及び/又は酸化的DNA損傷のレベルが高いことが示されている。「複合体I症候群」として知られている、電子輸送鎖（ETC）の複合体IでのROSの産生は、中枢神経系における加齢に伴う変化に関連している。逆に、ROS及びRNSの産生は、病原体による活性化に応答して食細胞が、スーパーオキシド、一酸化窒素、及び感染細胞を損傷させ得るペルオキシ亜硝酸を含む反応種を産生するいくつかの所望の免疫学的応答の重要な特徴である。
【００７７】
病状との関連性に加えて、薬物誘発性酸化ストレスを多数の組織における毒性の機構と関連付ける明確な証拠が存在する。
【００７８】
（抗線維症剤及び抗炎症剤）
TGF-β（例えば、Esbriet（ピルフェニドン））を阻害する特定の薬物、及び結合組織成長因子（CTGF）は、筋線維芽細胞によるコラーゲン産生を低下させる。これらの薬物が同定され、これらの薬物は、疾患状態及び薬物誘発状態の両方における活性酸素種の影響を弱め、かつ/又は線維症を軽減するために使用される。従って、外因性NOを、単独で、又はこのような薬物（例えば、ピルフェニドン）と組み合わせて投与して、TGF-Bを阻害して線維症及び炎症の程度を抑制することができる。
【００７９】
（抗高血圧剤）
抗高血圧剤は、高血圧（高血圧）を治療するために使用される薬物の一種である。抗高血圧治療は、脳卒中や心筋梗塞などの高血圧の合併症を予防することを目指している。異なる手段によって血圧を低下させる多数のクラスの抗高血圧剤が存在する。最も重要で最も広く使用されている薬物には、チアジド利尿薬、カルシウムチャネル遮断薬、ACE阻害剤、アンジオテンシンII受容体拮抗薬（ARB）、及びβ遮断薬がある。
【００８０】
外因性NOを、単独で、又はそのような薬物（例えば、ニフェジピン）と組み合わせて投与して、高血圧の処置、管理、又は予防することもできる。
【００８１】
（TGF-β）
形質転換成長因子β（TGF-β）は、殆どの細胞において増殖、細胞分化、及び他の機能を制御し、これにより炎症及び線維症を予防するように作用する分泌タンパク質である。TGF-βは、免疫、癌、気管支喘息、肺線維症、心疾患、糖尿病、遺伝性出血性毛細血管拡張症、マルファン症候群、血管型エーラース・ダンロス症候群、ロイス・ディーツ症候群、パーキンソン病、慢性腎臓病、多発性硬化症、及びAIDSにおいて役割を果たすサイトカインの一種である。
【００８２】
TGF-βは、2つの他のポリペプチド、潜在型TGF-β結合タンパク質（LTBP）及び潜伏関連ペプチド（LAP）と複合体を形成する潜在形態で、マクロファージを含む多数の細胞型によって分泌される。血清プロテイナーゼ、例えば、プラスミンは、活性TGF-βの複合体からの放出を触媒する。これは、潜在型TGF-β複合体が、そのリガンドであるトロンボスポンジン-1（TSP-1）を介してCD36に結合するマクロファージの表面でしばしば起こる。マクロファージを活性化する炎症性刺激は、プラスミンの活性化を促進することによって活性TGF-βの放出を増強する。マクロファージはまた、形質細胞によって分泌されるIgG結合潜在型TGF-β複合体を取り込み、次いで活性TGF-βを細胞外液に放出することができる。
【００８３】
TGF-βは、TGF-β1、TGF-β2及びTGF-β3と呼ばれる少なくとも3つのアイソフォームで存在する。3つのアイソフォームが発見されるまで、TGF-βは、発見されたこのファミリーの最初のメンバーであるため、TGF-β1と呼ばれていた。TGF-βファミリーは、インヒビン、アクチビン、抗ミュラー管ホルモン、骨形成タンパク質、デカペンタプレジック、及びVg-1を含む形質転換成長因子βスーパーファミリーとして知られるタンパク質のスーパーファミリーの一部である。殆どの組織は、TGF-βをコードする遺伝子の高発現を有する。対照的に、他の抗炎症性サイトカイン、例えば、IL-10は、刺激されていない組織において最小限の発現しか示さず、共生微生物叢又は病原性微生物叢による誘発を必要とするようである。TGF-βは、正常な上皮細胞及び発癌の初期段階において抗増殖因子として作用する。TGF-βを分泌する一部の細胞も、TGF-β受容体を有する。これは、自己分泌シグナル伝達として知られている。癌細胞は、周囲細胞にも作用するTGF-βの産生を増加させる。
【００８４】
TGF-Bの阻害は、好中球の動員及び関連する炎症反応をさらに最小限に抑える。
【００８５】
（CTGF）
CCN2又は結合組織成長因子としても知られるCTGFは、細胞外マトリックス関連ヘパリン結合タンパク質のCCNファミリーのマトリックス細胞タンパク質である（CCN細胞間シグナル伝達タンパク質も参照されたい）。CTGFは、細胞接着、移動、増殖、血管新生、骨格発達、及び組織創傷修復を含む多くの生物学的プロセスにおいて重要な役割を有し、線維性疾患及びいくつかの形態の癌に大いに関与する。
【００８６】
CTGFは、創傷治癒及び事実上全ての線維症の病状に関連する。CTGFは、TGF-βと協同して持続的な線維症を誘発し、他の線維症誘発状態に関連して細胞外マトリックスの産生を悪化させ得ると考えられている。線維芽細胞におけるCTGFの過剰発現は、真皮、腎臓、及び肺における線維症を促進し、かつ線維芽細胞及び平滑筋細胞におけるCtgfの欠損は、ブレオマイシン誘発性皮膚線維症を大幅に軽減する。
【００８７】
線維症に加えて、異常なCTGF発現はまた、多くのタイプの悪性疾患、糖尿病性腎症及び網膜症、関節炎、並びに心血管疾患に関連する。線維症、糖尿病性腎症、及び膵臓癌におけるCTGFの標的化の治療的価値を調査するいくつかの臨床試験が現在進行中である。TGF-Bは、CTGFを直接的又は間接的に活性化し得る。外因性NOを使用してTGF-Bを阻害することができ、これにより、CTGFの活性化及び線維症が軽減される。従って、外因性NOを、単独で、又はピルフェニドンと組み合わせて投与して、TGF-B及びCTGFを阻害して線維症を制限することができる。
【００８８】
（IPF剤）
肺線維症は、肺の深部組織が厚く、硬くなり、そして傷つき、肺が空気を取り込むために拡大する能力が低下して呼吸が困難になる疾患である。肺線維症は、患者がもはや十分に呼吸できなくて生命を維持することができなくなるまで、肺の瘢痕化及び弾力性の低下が増大し続ける進行性疾患である。
【００８９】
最近まで、原因不明の肺線維症の一形態である特発性肺線維症（IPF）に罹患した米国の患者には、この衰弱性の治癒不可能な末期的状態に対してFDAによって承認された薬物治療は存在しなかった。しかしながら、FDAは最近、IPF患者の治療のための2つの重要な新しい治療法である、Ofev（ニンテダニブ）及びEsbriet（ピルフェニドン）を承認した。これらの薬物は、重要な経路を阻害して瘢痕化を防止するのに役立つと考えられている。どちらの薬物も治療ではなく、患者がこれらの薬物を使用した後もIPFがなお進行し得る。しかしながら、各薬物は、疾患の進行を有意に遅らせることが示されている。
【００９０】
（リオシグアト）
リオシグアトは、可溶性グアニル酸シクラーゼ（sGC）の刺激剤である。臨床試験では、2種類の肺高血圧症（PH）：慢性血栓塞栓性肺高血圧症（CTEPH）及び肺動脈性高血圧症（PAH）を処置する新しいアプローチとしてリオシグアトを見ている。リオシグアトは、sGC刺激剤のクラスを表す。リオシグアトはまた、可溶性グアニリルシクラーゼを活性化し、結果として血管が拡張する。リオシグアトとNOとの組み合わせは、投与されるNOの血管拡張作用を増強することが示されている。
【００９１】
健康な個体では、一酸化窒素（NO）は、血管平滑筋細胞上のシグナル伝達分子として作用して血管拡張を誘導する。NOは、可溶性グアニル酸シクラーゼ（sGC）に結合して、二次メッセンジャーであるサイクリックグアノシン一リン酸（cGMP）の合成を媒介する。sGCは、大きいαサブユニットと小さいヘム結合βサブユニットからなるヘテロ二量体を形成する。合成されたcGMPは、二次メッセンジャーとして作用して、cGMP依存性プロテインキナーゼ（プロテインキナーゼG）を活性化して細胞質カルシウムイオン濃度を調節する。これにより、アクチン-ミオシンの収縮性が変化して血管が拡張する。NOは、酵素内皮一酸化窒素シンテターゼ（eNOS）NOシンターゼによって産生される。肺動脈高血圧症の患者では、eNOSレベルが低下する。これにより、内皮細胞由来NOのレベルが全体的に低下し、平滑筋細胞の血管拡張が減少する。NOはまた、肺平滑筋細胞の増殖を減少させ、かつPAHの病因に重要な役割を果たす因子である血小板阻害に拮抗する。シナシグアトのようなNO非依存性及びヘム非依存性sGC活性化剤とは対照的に、sGC刺激剤リオシグアトは、NOとは独立にsGC活性を直接刺激し、かつNOと相乗作用して抗凝集作用、抗増殖作用、及び血管拡張作用を生じさせる。Grimminger F、Weimann G、Frey Rらの文献（April 2009）「肺高血圧における可溶性グアニル酸シクラーゼ刺激剤であるリオシグアトの最初の急性血行力学的研究（First acute haemodynamic study of soluble guanylate cyclase stimulator riociguat in pulmonary hypertension）」（The European Respiratory Journal 33 (4): 785-92; Stasch JP, Hobbs AJ (2009)）、「NO非依存性、ヘム依存性可溶性グアニル酸シクラーゼ刺激剤（NO-independent, haem-dependent soluble guanylate cyclase stimulators）」（Handbook of Experimental Pharmacology. Handbook of Experimental Pharmacology 191 (191): 277-308）。
【００９２】
従って、投与されるNOとリオシグアトとの組み合わせを使用して、各薬物が単独で使用される場合と比較して、圧力及び抵抗を低減するより大きな肺血行力学的効果を得ることができる。
【００９３】
要するに、リオシグアトはNOの効果を増強する。NOは、経口、吸入、及び非経口のプロスタサイクリン、PDGE-5阻害剤（又は同様の薬物）の血行力学的応答に対して相加的な効果を有する。このような薬物を用いてこのようにNOを投与することにより、これらの他の薬物の有効寿命を延長し、かつ/又は併用時にさらなる有効性を提供することができた。
【００９４】
（プロスタグランジン）
プロスタグランジン（PG）は、動物において多様なホルモン様作用を有する生理活性脂質化合物群である。プロスタグランジンは、ヒト及び他の動物のほぼ全ての組織で見出されている。プロスタグランジンは、脂肪酸から酵素的に誘導される。どのプロスタグランジンも、5炭素環を含む20個の炭素原子を含む。プロスタグランジンは、エイコサノイドのサブクラスであり、かつ脂肪酸誘導体のプロスタノイドクラスを形成する。
【００９５】
プロスタグランジン間の構造の相違により、それらの生物学的活性が異なる。所与のプロスタグランジンは、異なる組織において異なる効果、さらには逆の効果を有し得る。ある組織で反応を刺激し、かつ別の組織で同じ反応を阻害する同一のプロスタグランジンの能力は、プロスタグランジンが結合する受容体のタイプによって決まる。プロスタグランジンは、それらの標的細胞がそれらの分泌部位のすぐ近くに存在する自己分泌因子又は傍分泌因子として作用する。プロスタグランジンは、内分泌ホルモンと異なり、特定の部位ではなく人体中の多くの部位で産生される。
【００９６】
プロスタグランジンは、2つの誘導体：プロスタサイクリン及びトロンボキサンを有する。プロスタサイクリンは、局所的に作用する強力な血管拡張剤であり、血小板の凝集を阻害する。プロスタサイクリンは、血管拡張におけるその役割により、炎症にも関与する。プロスタサイクリンは、血管壁で合成され、かつ不必要な血栓形成を防止する生理学的機能を果たすと共に、平滑筋組織の収縮を調節する。逆に、トロンボキサン（血小板細胞によって産生される）は、血管収縮剤であり、かつ血小板凝集を促進する。トロンボキサンの名称は、それらの血栓形成（血栓症）における役割に由来する。
【００９７】
プロスタサイクリン（protacyclin）とNOとの組み合わせは、投与されるNOの血管拡張効果を増強することが示されている。従って、投与されるNOとプロスタサイクリンとの組み合わせを同様に使用して、各薬物が単独で使用される場合と比較して、圧力及び抵抗を低減するより大きな肺血行力学的効果を得ることができる。
【００９８】
（カスパーゼ）
NOはまた、カスパーゼを標的とするために薬物と組み合わせて投与することもできる。アポトーシスにおける重要なエフェクター分子であるカスパーゼは、それらの活性の一連のトリガー及び調節剤と共に、細胞死の薬理学的調節の最も有望な標的の1つである。カスパーゼ阻害剤の調査は、アポトーシスの鍵となるエフェクターとしてこれらのプロテアーゼが発見される前に行われた。目的の標的は、インターロイキン-1β-変換酵素（ICE、現在はカスパーゼ1）である。カスパーゼ1、4、及び5は、IL-1β、IL-16、IL-18、及び間接的にIFN-γのような炎症性サイトカインの分泌の極めて重要な調節剤である。カスパーゼに加えて、それらの活性のモジュレータも、薬剤開発の潜在的標的としてますます関心を集めている。その中で、プロアポトーシス及び抗アポトーシスBcl-2ファミリーメンバー、特にBcl2死阻害剤自体が、最も頻度の高い標的の1つである。近年、既に活性なカスパーゼに結合して不活性化するIAPと呼ばれるカスパーゼ阻害剤のファミリーが、製薬産業の注目を集めている。IAPの関心は、アポトーシス調節のさらなるレベルを可能にする、IAP阻害剤であるSmac / DIABLO及びHtrA2の発見により高まった。設計された阻害剤によって占められることになるIAPの部分次第で、正味の結果は、カスパーゼとの相互作用が阻害された場合にはカスパーゼ活性化及びアポトーシスであり得る、又はSmac / DIABLOとの相互作用が阻害された場合にはカスパーゼ活性の下方制御及びアポトーシス阻害であり得る。さらに、アポトーシス制御のための別の機構を適用することができる。多数の細胞が、その表面にいわゆるデス受容体を発現する。デス受容体は、適切なリガンドによって結合されると、カスパーゼを活性化してアポトーシスを誘導することができる。アピカル/イニシエータカスパーゼ（apical/initiator caspase）と呼ばれるカスパーゼのサブファミリーは、そのトリガーから数秒又は数分以内にデス受容体に動員される多タンパク質集合体である死誘発シグナル伝達複合体（DISC）に取り込まれると活性化される。活性化されると、イニシエータカスパーゼは、下流/エフェクターカスパーゼ及びアポトーシス機構の他の成分をトリガーする。DISC成分間の相互作用の調節、又は天然リガンドもしくは人工リガンドによるデス受容体のトリガーは、臨床応用のためのアポトーシスプロセスの別の制御手段を提供する。以下で、本発明者らが、薬剤開発の進捗、並びに薬剤開発のための上記の標的の肯定的及び否定的な側面についてより詳細に議論している。例えば、Michalke, M.の文献「薬剤開発のための標的としてのカスパーゼ（Caspases as Targets for Drug Development）」（www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK6578/?report=printableで閲覧可能なMadame Curie Bioscience Database, Bookshelf ID: NBK6578 (2015年12月21日が最後の閲覧)）を参照されたい。
【００９９】
（ROS低減剤）
ROSレベルが上昇した癌細胞などの細胞は、患者の抗酸化防御システムに大きく依存する。ROSレベル上昇薬（ROS-elevating drug）は、直接的なROSの産生（例えば、モテキサフィンガドリニウム、エレスクロモール（elesclomol））によって、又はSOD阻害剤（例えば、ATN-224,2-メトキシエストラジオール）及びGSH阻害剤（例えば、PEITC、ブチオニンスルホキシミン（BSO））などの固有の抗酸化物質系を無効にする薬剤によって、細胞内ROSストレスレベルをさらに上昇させる。その結果、内因性ROSが全体的に増加し、この増加は、細胞耐性閾値を超えると細胞死を誘導し得る。他方、正常細胞は、低い基本ストレス及び保存の下では、ROSが発生させるさらなる損傷に対処する能力が癌細胞よりも高いようである。ROSレベルの上昇は、例えば、癌細胞の選択的殺傷などの有益な効果を達成することができるが、このような効果は調節しなければならない。ROSは両刃の剣である。一方、低レベルでは、成長因子及び受容体チロシンキナーゼ（RTK）によって誘導される細胞周期の進行が、活性化のためにROSを必要とし、癌の主要メディエータである慢性炎症がROSによって制御されるため、ROSは癌細胞の生存を促進する。他方、高レベルのROSは、細胞周期阻害剤の持続的活性化及び細胞死の誘導並びに巨大分子の損傷による老化によって腫瘍の増殖を抑制することができる。
細胞は、ROSの産生と除去系による除去とのバランスをとることによってROSレベルを制御する。しかしながら、酸化ストレス条件下では、過剰なROSは、細胞タンパク質、脂質、及びDNAに損傷を与えて、発癌に寄与する細胞内の致命的な損傷をもたらし得る。
【０１００】
ROS低減薬は、酸化ストレスの低減を含むROSの副作用の調節、及び/又は線維症の軽減に有効であった。本出願人は、TGF-B及びCTGFの効果を投与されるNOで調節して、TGF-β及びCTGFの作用を阻害できることをさらに見出した。
【０１０１】
（NOと補給薬物の併用）
圧縮タンク又は非大気源からの補給酸素は薬物である。特許請求の範囲に記載の方法によるNOの投与は、酸素要求量の低減を可能にし、従って、臨床医は、投与される酸素の効果を損なうことなく、投与される酸素の用量を低減することができる。結果として、酸化ストレス及び線維症の症状及び影響を最小限にすることができる。
【０１０２】
スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）は、スーパーオキシドの酸素及び過酸化水素への不均化を触媒する酵素のクラスである。このため、SODは、酸素に曝露される殆ど全ての細胞における重要な抗酸化防御である。哺乳動物及び大部分の脊髄動物では、3種類のスーパーオキシドジスムターゼが存在する。SOD1は主に細胞質に、SOD2はミトコンドリアに、そしてSOD3は細胞外に存在する。SOD1は（2単位からなる）二量体であり、他は四量体（4つのサブユニット）である。SOD1及びSOD3は、銅イオン及び亜鉛イオンを含み、SOD2は、その反応中心にマンガンイオンを有する。遺伝子はそれぞれ、染色体21、6、及び4に位置する（21q22.1、6q25.3、及び4p15.3-p15.1）。
【０１０３】
酸素補給を必要とする一部の障害又は生理学的状態は、一酸化窒素の吸入によって媒介され得る。低濃度の吸入一酸化窒素の使用は、障害の進行を防止する、逆転する、又は制限することができる。このような障害には、限定されるものではないが、急性肺血管収縮、外傷、吸引もしくは吸入傷害、肺の脂肪塞栓症、アシドーシス、肺の炎症、成人呼吸窮迫症候群、急性肺水腫、急性高山病、心臓手術後の急性肺高血圧症、新生児遷延性肺高血圧症、周産期呼吸症候群、ヒアリン膜症（haline membrane disease）、急性肺血栓塞栓症、ヘパリン-プロタミン反応、敗血症、喘息及び喘息重積状態、又は低酸素症が含まれ得る。一酸化窒素は、慢性肺高血圧症、気管支肺異形成、慢性肺血栓塞栓症、及び特発性もしくは原発性肺高血圧症、又は慢性低酸素症、又は溶血もしくは溶血性毒から生じる状態の処置に使用することもできる。有利なことに、有害な副生物、例えば、二酸化窒素の非存在下で、一酸化窒素を生成して送達することができる。一酸化窒素は、補給酸素を投与して患者の組織の酸化的損傷を最小限にすると共に目標の効果を達成するように、処置を必要とする哺乳動物に送達するのに適した濃度で生成することができる。
【０１０４】
一酸化窒素（NO）を治療用途で哺乳動物に送達する場合、該哺乳動物への二酸化窒素（NO2）の送達を回避することも重要である。二酸化窒素（NO2）は、一酸化窒素（NO）の酸素（O2）での酸化によって生成することができる。二酸化窒素（NO2）の生成速度は、酸素（O2）濃度に一酸化窒素（NO）濃度の二乗を乗じた値に比例し得る。NO送達システムは、二酸化窒素（NO2）を一酸化窒素（NO）に変換することができる。加えて、一酸化窒素は、高濃度で二酸化窒素を生成することができる。
【０１０５】
（NOと補給薬物のさらなる適応症）
iNOは、可溶性グアニル酸シクラーゼを標的とする。この酵素は、NOの多数の生物学的作用を媒介し、かつGTPのcGMPへの変換に関与する。従って、NOを単独で、又は以下の同定された他の薬物と組み合わせて使用して、グアニル酸シクラーゼ−GTP-cGMP経路を調節して病理学的生化学経路を制御することができる。同定された標的は、酸素種（OS）を管理するための処置選択肢の基準であり、単独で又は組み合わせて使用することができる線維化促進経路は、以下に記載される通りである。これらの標的は、NOと組み合わせてもしくは単独で使用する、又は新しい適応症に使用することができる。
【０１０６】
1. 一酸化窒素シンターゼ経路
一酸化窒素シンターゼ経路を介した内因性NOの過剰産生は、産生されるNOとスーパーオキシドとの間の爆発反応を引き起こし、ペルオキシ亜硝酸の生成をもたらし得る。外因性NOを単独で、又は以下に記載されるような他の薬剤と組み合わせて送達するための本発明者らの方法及び装置の使用は、NOシンターゼ経路による内因性NO産生を抑制し、スーパーオキシドとの反応及びペルオキシ亜硝酸の生成を最小限に抑えることができる。
【０１０７】
2. スーパーオキシドジスムターゼ−スーパーオキシドの生成を制限することによって保護を提供する
スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）は、通常は、生成されるスーパーオキシドの量を制限することによってOSを最小限にするように作用する。SODは、OS条件下で減少することがあり、細胞が、内因性NOと反応してペルオキシ亜硝酸を生成することができるスーパーオキシドの生成により影響を受けやすい。OSを管理する上で考慮するべきもう1つの戦略は、方法を単独で、又は本発明者らのNO送達システムと組み合わせて実施して、（a）酸化的損傷のリスクのある患者のSODレベルを上昇させること、及び（b）内因性NOの産生を抑制することである。SODの量を増加させるために開発された1つの薬剤は、カルシウム拮抗薬ニフェジピンである。Fukuoは、ニフェジピンが、隣接する血管平滑筋細胞からの血管内皮増殖因子（VEGF）の産生を刺激することによって内皮SOD発現を間接的に上方制御することを見出した。SODを増加させるIP標的化法は、単独で、又は、例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Kelly, GSの文献（Alternative Medicine Review: a Journal of Clinical Therapeutic [1998, 3(2):114-127]）に記載されている1つ以上の他のOS標的/方法と組み合わせて実行することができる。
【０１０８】
3. 脂質ペルオキシダーゼ−細胞膜への永続的な損傷及び細胞死をもたらし得る
OSにおける重要な事象は、脂質の酸化的変性をもたらす脂質過酸化である。これは、膜多価不飽和脂肪酸に影響を与えるフリーラジカル連鎖反応によって引き起こされる。脂質過酸化を制御できないと、二次メッセンジャー、細胞内シグナル伝達、及びDNA損傷が起こり得る。脂質過酸化の最終生成物は、グルタチオンの欠乏によりOSを増強し得るヒドロキシル-2-ノネナール（HNE）である。HNEはまた、上皮増殖因子の活性化及びフィブロネクチン産生の誘導によって気道リモデリングにおいて役割を果たす。従って、OS /線維症の阻害は、他の潜在的標的と共にヒドロキシル2-ノネナール（HNE）を阻害する薬剤を用いる脂質ペルオキシダーゼ経路の阻害と組み合わせて、本発明者らの送達システムを用いる上記の経路によって制御することができる。
【０１０９】
4. グルタチオン−OS関連損傷のリスクのある患者はグルタチオン欠損である
グルタチオンは、ペルオキシ亜硝酸を最小限にすることによって体をOSから保護する役割を果たす強力な抗酸化物質である。グルタチオンを増加させる下記の方法は、OS関連損傷に対する保護を強化し得る。アミノ酸L-システインのアセチル化変異体であるN-アセチルシステイン（NAC）は、スルフヒドリル（SH）基の優れた供給源であり、かつ体内でグルタチオン（GSH）の合成を刺激し、解毒を促進し、そしてフリーラジカルスカベンジャーとして直接的に作用することができる代謝産物に変換される。NAC、従ってグルタチオンを増加させるIP標的化法を、単独で、又は、例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Kelly, GSの文献（Alternative Medicine Review: a Journal of Clinical Therapeutic [1998, 3(2):114-127]）に記載されている1つ以上の他のOS /線維症標的及び方法と組み合わせて実行することができる。
【０１１０】
5. 陰性変力剤（negative Inotrope）の使用−収縮性、酸素消費量、及びOSを低減する
疾患の経過の初期にエンドセリン阻害剤を含む低用量の陰性変力剤を投与することで、OSを管理することによって該疾患の進行を遅延又は抑制することができる。陰性変力剤は、収縮性、酸素消費量、及びミトコンドリア活性を低減することができる。代謝活性の低下は、生成されるスーパーオキシド及びペルオキシ亜硝酸の量を減少させると予想される。ペルオキシ亜硝酸は、IPF及びHFの両方において線維症をもたらすことが示されている。この疾患の初期にペルオキシ亜硝酸の生成を減少させることで、線維症及びOSに関連する他の続発症を制限することができる。
【０１１１】
6. TGF-B1を制御するための潜在的な薬物標的：
OSは、結果として線維症を引き起こすTGF-B1の増加をもたらすことが示されている。TGF-B1の生成を減少させることができる以下の標的が同定された
1. TGF-β1活性化のプロテアーゼ阻害剤。阻害剤は、MMP2及びMMP9を標的とすることができる。
2. ACE阻害剤
3. TGF-β1サイクルの増幅を緩和するためのOSの積極的処置
4.スーパーオキシドの非存在下でNOを増加させる
5. TGF-B遮断薬であるピルフェニドンと組み合わせてiNOを送達するための方法及び装置
6. 結合組織成長因子のTGF-B活性化の阻害
7. 上記の組み合わせ。
【０１１２】
7. 結合組織成長因子（CTGF）を直接的又は間接的に標的とする薬物
線維化促進性サイトカインである結合組織成長因子（CTGF）は、下流でTGF-βと協調して作用して線維化プロセスを刺激し、かつ強皮症に見られる線維症に関与する。イロプロストは、cAMPレベルを上昇させることによって作用し、TGF-βに曝露された線維芽細胞におけるCTGFの誘導及びコラーゲン合成の増加を阻害する。その効果は、プロスタサイクリン受容体IPによって媒介される。CTGFレベルは、健常対照と比較して、強皮症患者の真皮で大幅に上昇し、かつイロプロスト注入により、真皮のCTGFレベルの著しい低下がもたらされる。イロプロストは、強皮症患者における主要な線維化促進性サイトカインのレベルを低下させることができ、エイコサノイドの内因性産生は、TGF-βに対する線維化反応を制限し得る。例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、J. Clin Invest. 2001;108(2):241-250を参照されたい。
PPARγは、Smad3シグナル伝達経路を直接的に阻害することによって、TGF-β誘導性CTGF発現を阻害する。例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Fuらの文献「ペルオキシソーム増殖剤活性化受容体は、Smad3を阻害することによってヒト大動脈平滑筋細胞における形質転換成長因子y誘導性の結合組織成長因子の発現を阻害する（Peroxisome Proliferator-activated Receptor Inhibits Transforming Growth Factor y-induced Connective Tissue Growth Factor Expression in Human Aortic Smooth Muscle Cells by Interfering with Smad3）」（J. Biol. Chem. 2001, 276 (49):45888-45894）を参照されたい。
結合組織成長因子（CTGF）は、強力な線維化促進性メディエータであり、下流で形質転換成長因子（TGF）-βと協調して作用して線維形成を誘導する。CTGFの有意な上方制御が、特発性肺線維症（IPF）を含む線維形成疾患で報告されており、これは、関連する過剰な線維芽細胞増殖及び細胞外マトリックス沈着にある程度関与している。シンバスタチンは、腎線維芽細胞における推定上の抗線維化作用を報告している。シンバスタチンは、全ての線維芽細胞株における基本的なCTGF遺伝子及びタンパク質の発現を減少させ、コレステロール合成経路の阻害によってTGF-β誘導を無効にする。例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Wattsの文献「形質転換成長因子-βによる結合組織成長因子の発現及び誘導は、Rhoシグナル伝達機構を介してシンバスタチンによって無効にされる（Connective tissue growth factor expression and induction by transforming growth factor-β is abrogated by simvastatin via a Rho signalling mechanism）」（American J. of Physiology - Lung Cellular and Molecular Physiology, December 2004 Vol. 287 no. 6, L1323-L1332）を参照されたい。
【０１１３】
8. 血小板由来成長因子（PDGF）を標的とする薬物
PDGFは、血管障害、例えば、アテローム性動脈硬化症、再狭窄、肺高血圧症、及び網膜疾患、並びに肺線維症、肝硬変、強皮症、糸球体硬化症、及び心筋線維化を含む線維性疾患において病理学的な間葉応答を誘導する。パラクリンPDGFシグナル伝達は、上皮間葉移行に関与し得る。
PDGFR（血小板由来成長因子受容体）シグナル伝達を遮断する最も効率的な方法の1つは、PDGFRキナーゼ活性を阻害することである。キナーゼ阻害剤は、キナーゼドメインのATP結合ポケット又はその近傍に結合することによって作用する。PDGFRを阻害するいくつかのキナーゼ阻害剤が開発されているが、これまで利用可能な阻害剤は、完全には特異的ではない。これらの1つであるメシル酸イマチニブ（Gleevec）は、PDGFR-α及びPDGFR-βを阻害する。Andraeらの文献「生理学及び医学における血小板由来成長因子の役割（Role of platelet-derived growth factors in physiology and medicine）」（Genes Dev. 2008 May 15; 22(10): 1276-1312. doi:  10.1101/gad.1653708）を参照されたい。
従って、OS /線維症の阻害は、他の潜在的標的と共にPDGFR-α及びPDGFR-βを阻害するメシル酸イマチニブ（Gleevec）と組み合わせて、本発明者らの送達システムを用いる上記の経路によって制御することができる。
【０１１４】
9. NOX4 -（NADPHオキシダーゼ4（Nox4））を標的とする薬物
GKT137831を用いたNox4の標的化は、PH病因に関与する重要な特徴である血管リモデリング及びRVHに寄与する肺血管壁細胞における低酸素誘導性の変化を軽減する新規な戦略を提供する。Nox4は、全身性高血圧、糖尿病、血管損傷、アテローム性動脈硬化症、虚血性脳卒中、肺線維症、及び糖尿病性腎症を含む多種多様な障害の病態生理学において重要な役割を果たす。Nox4オキシダーゼは、これらの病理学的状態における酸化ストレスの主要な寄与因子であり、そしてNox4の不所望の作用を阻害することが、これらの障害を有する患者の酸化ストレスを軽減する治療戦略となり得る。例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Green DE、Murphy TC、Kang BY、Kleinhenz JM、Szyndralewiez C、Page P、Sutliff RL、Hart CMの文献「Nox4阻害剤GKT137831は、低酸素誘導性肺血管細胞増殖を減少させる（The Nox4 inhibitor GKT137831 attenuates hypoxia-induced pulmonary vascular cell proliferation）」（Am J Respir Cell Mol Biol. 2012 Nov;47(5):718-26. doi: 10.1165/rcmb.2011-0418OC. Epub 2012 Aug 16）、Gabor Csanyi及びPatrick J. Paganoの文献「Nox4 Bループ及びC末端及びp22phox N末端からのペプチドを利用するNox4オキシダーゼ阻害を目的とする戦略：捉えにくい標的（Strategies Aimed at Nox4 Oxidase Inhibition Employing Peptides from Nox4 B-Loop and C-Terminus and p22phox N-Terminus: An Elusive Target）」（International Journal of Hypertension Volume 2013 (2013), Article ID 842827, 9 pages）を参照されたい。
【０１１５】
10. 好中球、マクロファージ、肥満細胞の浸潤をもたらす走化性を阻害する薬物
アゾール誘導体は、直接的な抗炎症活性を与える。PMN（好中球）走化性及びロイコトリエン生合成の阻害は、この現象を説明することを示唆している。NAD+由来代謝産物は、イオンチャネルTRPM2を介して細胞外Ca2+流入を誘導することによってPMN走化性を制御する。エコナゾール及びクロトリマゾールは、PMN指向性を有意に阻害した。エコナゾール、クロトリマゾール、及びTRPM2チャネルを遮断するために提案された別の化合物であるFAは、fMLP刺激TRPM2 KO PMNで観察される応答に匹敵する不完全なCa2+応答を与えるCa2+流入を遮断した。TRPM2媒介Ca2+シグナル伝達経路に拮抗する化合物は、PMN動員の有効な阻害剤として機能し得る。
従って、OS /線維症の阻害は、上記のアゾール誘導体と組み合わせて、本発明者らの送達システムを用いる上記の経路によって制御して、他の潜在的な標的と共に好中球の動員を防止することができる。例えば、引用により本明細書中に組み込まれている、Santiago Partida-Sanchez、Adriana Sumoza-Toledo、Harivadan Bhagat、Ingo Lange、Hanna Cortado、及びAndrea Fleigの文献「アゾール誘導体薬物は、カルシウム透過性チャネルTRPM2を遮断することによって好中球走化性を阻害する（Azole derivative drugs inhibit neutrophil chemotaxis by blocking the Calcium permeant channel TRPM2）」（The Journal of Immunology, 2010, 184）を参照されたい。
【０１１６】
11. 代謝活性及びミトコンドリア活性を低下させてスーパーオキシドの産生を減少させる薬物
ミトコンドリアで利用される酸素の約1〜3％はスーパーオキシドの形態である。代謝活性の上昇は、スーパーオキシドの産生の増加をもたらし得る。ミトコンドリア代謝における増加を最小限にする薬剤は、スーパーオキシドの産生、従って、酸化ストレスのリスクを低減することができる。
【０１１７】
12. IV型コラゲナーゼ活性の阻害
筋線維芽細胞は、線維化促進プロセスの間に肺胞上皮基底膜を破壊する。基底膜は、IV型コラーゲンからなる。筋線維芽細胞は、コラーゲンを異化するコラゲナーゼを産生する。従って、コラゲナーゼ阻害剤の使用は、基底膜を保護し、かつ線維症の進行を阻害し、場合により上皮間葉移行も阻害し得る。IV型コラゲナーゼの阻害は、2種類のIV型コラゲナーゼ又はゼラチナーゼであるマトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）-2及びMMP-9に対する新規な環状ペプチド阻害剤CTTHWGFTLC（CTT）の使用によって達成することができる。
【０１１８】
13. アンジオテンシン変換酵素（ACE）阻害剤及びアンジオテンシンII（AT-II）の阻害は、線維症の予防に役立つ
ACE阻害剤は、OSを減少させることによって線維症を軽減することが示されている。AT II及びTGF-βは共に、Smadタンパク質系を活性化して、線維症に関連する遺伝子の発現をもたらす。線維化状態、例えば、尿細管間質性腎炎、全身性硬化症、及び心筋梗塞では、AT IIは、TGF-βとは独立に、かつTGF-βと相乗的に作用する。AT II及びTGF-βは共に、過度の細胞外マトリクス形成をもたらすSmadタンパク質であるメッセンジャー系を介して作用する。
【０１１９】
アンジオテンシンII（A II）は、酸化促進性及び線維形成性サイトカインである。Ang IIは、DNA合成、細胞移動、プロコラーゲンα１（I）mRNAの発現、並びにTGF-β1及び炎症性サイトカインの分泌を刺激する。これらの作用は、N-アセチルシステイン、及びNADPHオキシダーゼ阻害剤であるジフェニレンヨードニウムによって減弱される。NADPHオキシダーゼは、A IIの作用を媒介し、かつ肝線維形成において極めて重要な役割を果たす。Batallerらの文献「NADPHオキシダーゼシグナルは、肝星細胞でアンジオテンシンIIに変換され、かつ肝線維症において極めて重要である（NADPH oxidase signal transduces angiotensin II in hepatic stellate cells and is critical in hepatic fibrosis）」（J Clin Invest. 2003;112(9):1383-1394. doi:10.1172/JCI18212）。
【０１２０】
処置選択肢
限定されるものではないが、以下を含む、酸化ストレスを管理するためのいくつかの新規な選択肢が存在する：
・スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）の上方制御を誘導してスーパーオキシドの生成及びOSのリスクを低減するためにカルシウムアンタゴニスト（例えば、ネフェジピン）などの薬剤と組み合わせたiNO送達のための方法及び装置。
・不十分なグルタチオンのレベルを上方制御して酸化ストレスを軽減するための薬剤の投与
・N02の生成を最小限にして脂質ペルオキシダーゼの産生を阻害し、これによりOSを低減するための方法及び装置
・NOからの離脱プロセスの間にシルデナフィル（ホスホジエステラーゼ-5阻害剤）などの全身性血管拡張剤の使用と組み合わせて、離脱の間にiNOレベルを徐々に低下させ、その後のリバウンドを防止するための方法及び装置
・吸入又は経口エンドセリン阻害剤と組み合わせて離脱の間のiNOレベルを徐々に低下させてリバウンドを防止するための方法及び装置。
【０１２１】
この方法はまた、（a）NO送達システムのみ、（b）以下に記載する1つ以上の薬物と組み合わせたNO送達システム、又は（c）新規な用量を用いる又は他の薬物と組み合わせられる以下に記載される単一薬物、を使用して上記の経路を制御することによるOS及び/又は線維症の阻害も含み得る。
【０１２２】
この処置は、（上記のような）アゾール誘導体を用いて血小板由来成長因子（PDGF）の阻害を達成して、好中球動員及び炎症反応を防止することができる。例：PDGFR-α及びPDGFR-β（血小板由来成長因子受容体α及びβ）を阻害するGleevec（メシル酸イマチニブ）。
【０１２３】
この処置はまた、ヒドロキシル-2-ノネナール（HNE）を阻害する薬剤を用いて脂質ペルオキシダーゼ経路の阻害を達成することができる。
【０１２４】
この処置はまた、細胞内システイン及びグルタチオンの合成前駆体であるN-アセチルシステイン（NAC）などの薬剤でグルタチオン産生の刺激を達成して、ペルオキシ亜硝酸及びOSを最小限にすることができる。パントテン酸を供給することによるCoAの細胞含量の増加も、グルタチオンレベルを高めるために使用することができる。グルタチオン含有量及びその還元状態もまた、インドスパイスカレーの黄色色素であるクルクミン又は鎮痛薬フルピルチンと共に細胞をインキュベートすることによって高めることができる。一般的な細胞内抗酸化物質として作用する他の化合物は、アスコルビン酸（ビタミンC）、α-トコフェロール（ビタミンE）、β-カロチン、及びα-リポ酸である。これらの化合物は全て、細胞内に天然に存在するが、これらの含有量は、これらが追加投与されたときに増加し得る。例えば、Szewczyk, A.の文献「薬理学的標的としてのミトコンドリア（Mitochondria as a Pharmacological Target）」（Pharmacological Reviews March 1, 2002 vol. 54 no. 1 101-127）を参照されたい。
【０１２５】
この処置はまた、以下の1つ以上の使用によってTGF- 1の活性化及び線維症の阻害を達成することができる：（a）MMP2及びMMP9を標的とすることができるプロテアーゼ阻害剤；（b）ACE阻害剤；（c）OS経路の活性化を最小限にする吸入NO；（d）TGF-B遮断薬であるピルフェニドンと組み合わせられたiNO；又は（d）上記のいずれか又は全ての組み合わせ。
【０１２６】
この処置はまた、上記の技術を用いてTGF-Bの活性化の阻害を達成して結合組織成長因子の産生を阻害することができる。
【０１２７】
この処置はまた、イロプロストなどの薬剤を用いて結合組織成長因子の阻害を達成することができる。イロプロストは、cAMPのレベルを上昇させることによって作用する（cAMPは、CTGFの誘導、及びTGF-βに曝露された線維芽細胞におけるコラーゲン合成の増加を阻害する。その作用は、プロスタサイクリン受容体IPによって媒介される）。
【０１２８】
この処置はまた、GKT137831を用いてNox4の阻害を達成することができる。この処置はまた、TGF-b / NADHオキシダーゼ（NOX）/ H2O2 /フェントン反応/線維症経路を阻害する目的で一酸化窒素を送達するための方法及び装置であり得る。
【０１２９】
この処置はまた、補給酸素を低減することによって、及び陰性変力剤又は局所麻酔薬の使用によって、ミトコンドリア代謝活性の阻害を達成してROS / OSを減少させることができる。陰性変力剤の一例はB遮断薬である。さらなる陰性変力剤は、以下の表に記載される。第3級アミンからなる局所麻酔薬は、酸化的リン酸化を脱共役してミトコンドリアATPアーゼを阻害することによって、ミトコンドリアのエネルギー代謝に影響を与える。ブピバカインもまた、酸化的リン酸化を脱共役する。ジブカインは、ミトコンドリアROS産生におけるCa2+誘導性増加の阻害を促進する。
【０１３０】
この処置はまた、IV型コラゲナーゼ活性の阻害を達成して（例えば、肺胞上皮細胞に関連する）基底膜の破壊を最小限にすることができる。例として、、2種類のIV型コラゲナーゼ又はゼラチナーゼであるマトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）-2及びMMP-9に対する新規な環状ペプチド阻害剤CTTHWGFTLC（CTT）の使用が挙げられる。ペプチドを用いずに投与される対照リポソームと比較して、細胞死滅の増加が、アドリアマイシン含有リポソームのCTT強化送達によって得られた。例えば、http://cancerres.aacrjournals.org/content/61/10/3978.shortを参照されたい。
【０１３１】
この処置はまた、ACE及びアンジオテンシンII（AT-II）の阻害を達成して線維症を予防することができる。AT II及びTGF-βは共に、Smadタンパク質系を活性化して、線維症に関連する遺伝子の発現をもたらす。A-IIは、N-アセチルシステイン、及びNADPHオキシダーゼ阻害剤であるジフェニレンヨードニウムの使用によって阻害することができる。例えば、http://www.jci.org/articles/view/18212を参照されたい。
【０１３２】
この処置はまた、BN 52021などの血小板因子アンタゴニストを投与することによって線維症を最小限にすることができる。
【０１３３】
要約すると、一般的に、抗酸化物質の投与は、細胞内の全抗酸化活性を増大させて、ROSレベルが上昇した患者のOSを最小限にする。
【０１３４】
図10を参照すると、治療用組成物を供給する方法は、ROS低減薬を投与するステップ（1000）、吸入酸化窒素を投与するステップ（1005）、並びに患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップ（1006）を含む。この方法はまた、酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスを、入口、出口、及び還元剤を含むレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップ（1002）、並びに該ガス混合物中の一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップ（1004）を含み得る。ステップ1002及び1004は、任意選択であり、好ましくは、吸入一酸化窒素を投与する前に行われる。
【０１３５】
図11を参照すると、治療用組成物を供給する方法は、抗線維症剤、抗炎症剤、抗高血圧剤、又はプロスタサイクリン剤、又はCaチャネル遮断薬を投与するステップ（1101）、外因性酸化窒素を投与するステップ（1105）、並びに患者の酸化ストレス及び/又は線維症の症状を軽減するステップ（1106）を含む。この方法はまた、酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスを、入口、出口、及び還元剤を含むレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップ（1102）、並びに該ガス混合物中の一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップ（1104）を含み得る。ステップ1102及び1104は、任意選択であり、好ましくは、吸入一酸化窒素を投与する前に行われる。
【０１３６】
図12を参照すると、治療用組成物を供給する方法は、溶血状態（ヘビ咬合による毒液など）にある又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別するステップ（1201）、外因性一酸化窒素を投与するステップ（1205）、及び哺乳動物、例えば、患者の溶血の症状を軽減するステップ（1206）を含む。この方法はまた、酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスを、入口、出口、及び還元剤を含むレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップ（1202）、並びに該ガス混合物中の一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップ（1204）を含み得る。ステップ1202及び1204は、任意選択であり、好ましくは、吸入一酸化窒素を投与する前に行われる。
【０１３７】
図13を参照すると、治療用組成物を供給する方法は、虚血状態にある又はこれを発症するリスクのある哺乳動物を識別するステップ（1301）、外因性一酸化窒素を投与するステップ（1305）；並びに一酸化窒素と共に薬物を投与して遠隔の虚血状態経路を調節するステップ（1306）を含み得る。特定の実施態様では、外因性NOは、低酸素誘導性因子（複数可）及びPHDの蓄積をもたらしてROSシグナル伝達を促進するのに有効な低用量で30分間にわたって投与することができる。他の実施態様では、この方法は、ミトコンドリア代謝活性を下方制御することによって器官の保存を改善することができる。
【０１３８】
この方法はまた、酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスを、入口、出口、及び還元剤を含むレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップ（1302）；並びに該ガス混合物中の一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップ（1304）を含み得る。ステップ1302及び1304は、任意選択であり、好ましくは、吸入一酸化窒素を投与する前に行われる。
【０１３９】
酸素飽和度を調節する方法は、吸入一酸化窒素が投与される患者の酸素飽和度を測定するステップ、酸素の用量を該吸入一酸化窒素に基づいて第2の用量にリアルタイムで調整するステップ、酸素欠乏に対処するために第1の酸素要求量を決定するステップ、生成される一酸化窒素に基づいて酸素要求量の低下を決定するステップ、及び該酸素要求量の低下及び一酸化窒素を含むガス混合物に基づいてレセプタクルから患者への所定用量の補給酸素を送達するステップを含み得る。用量を調整するステップは、酸素の用量をリアルタイムで滴定するステップを含む。
【０１４０】
この方法はまた、酸素を含む第1のガスと一酸化窒素放出剤を含む第2のガスをレセプタクル内で混合してガス混合物を生成するステップであって、該レセプタクルが、入口、出口、及び還元剤を含む、該ステップ、並びに該ガス混合物中の一酸化窒素放出剤を該還元剤に接触させて一酸化窒素を生成するステップも含み得る。
【０１４１】
酸素飽和度を調節する方法はまた、患者の酸素飽和度を測定するステップ、酸素欠乏に対処するために酸素の第1の用量を決定するステップ、酸素を含む第1のガスと一酸化窒素を含む第2のガスを混合するステップ、酸素と同時投与される一酸化窒素の量に基づいて酸素の第2の用量を決定するステップであって、該第2の用量が該第1の用量よりも低い、該ステップ；並びに一酸化窒素を含む該ガス混合物をレセプタクルから患者に送達するステップも含み得る。
【０１４２】
（酸素補給を必要とする状態）
補給酸素の投与は、様々な医学的及び外科的専門分野にわたる広範囲の臨床的状態の適切な管理の必須要素である。一般に、酸素療法の臨床目標は、低酸素血症を処置し、呼吸仕事量を減少させ、かつ/又は心筋仕事量を減少させることである。酸素療法が開始される最も一般的な理由としては、ショック、喘息、肺炎、又は心不全によって引き起こされるような急性低酸素血症、心筋梗塞、ヘモグロビンの質もしくは種類の異常、外傷における急性失血、又はシアン化物中毒によって引き起こされるような虚血が挙げられる。患者の酸素療法の必要性は、特定の臨床状態に基づいている。酸素療法は、しばしば、COPD、肺炎、喘息、異形成（又は新生児の未発達の肺）、心不全、嚢胞性線維症、睡眠時無呼吸症、肺疾患、又は呼吸器系の外傷を含む、肺の酸素の吸収を妨げる肺の状態のために、自力で十分な酸素を得ることができない患者に処方される。
【０１４３】
酸素療法は、急性（短期）及び慢性（長期）の状態及び疾患の両方に処方される。短期酸素療法は、通常は、未熟児における重度の肺炎、いくつかの喘息、呼吸窮迫症候群（RDS）、又は気管支肺異形性症（BPD）に対して処方される。肺炎は、肺の空気嚢に炎症を引き起こす感染症を伴う。これは、空気嚢が十分な酸素を血液に移動させるのを妨げる。重度の喘息発作では、気道が炎症を起こして狭くなる。大部分の喘息患者は、その症状に対応することができるが、重度の喘息発作は、入院及び酸素療法を必要とすることがある。最後に、未熟児には、経鼻持続気道陽圧（NCPAP）装置もしくは人工呼吸器、又は鼻腔チューブを介して過剰な酸素を投与することができる。
【０１４４】
長期酸素療法は、特定の状態、例えば、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺線維症、嚢胞性線維症（CF）、気腫、慢性気管支炎、α1アンチトリプシン欠乏症、及び睡眠関連呼吸障害に使用することができる。COPDは、空気嚢の損傷により十分な酸素の血流への移動が妨げられる進行性の疾患である。「進行性」とは、病気が時間とともに悪化することを意味する。
【０１４５】
CFは、粘液及び汗を生成する腺を含む分泌腺の遺伝病である。CFを有する人は、気道に溜まる厚い粘着性の粘液を有する。この粘液は、細菌の増殖を容易にする。これにより、重度の肺感染が繰り返されることになる。時間が経つと、これらの感染は、肺を重度に損傷させ得る。
【０１４６】
気腫は、肺の小さな空気嚢が徐々に損傷し、その損傷により正常な呼吸が困難になったときに診断される。気腫を有する人は、しばしば、定期的に息切れするようになる。しかしながら、酸素補給は、血中酸素濃度を上げて身体の酸素分布をより容易にすることによってある程度の軽減に役立ち得る。
【０１４７】
慢性気管支炎は、長期にわたって吸引されるタバコの煙並びに有害な毒素及び汚染物質によっても引き起こされ得る。時間が経つにつれて悪化する疾患は、持続性の咳及び大量の粘液によって特徴付けられる。この疾患は、早期に発見されれば対処することができる。
【０１４８】
α1アンチトリプシン欠乏症は、若年時に呼吸問題を引き起こし、そして最終的に肺気腫又は慢性閉塞性肺疾患（COPD）に進行し得る遺伝性疾患である。α1アンチトリプシン酵素は、肺及び血流中に見られ、肺における炎症及びその影響を妨げることを意味する。十分なこの酵素が患者の体で欠乏すると、気腫に至り、呼吸困難になることがある。気管支拡張薬及び肺リハビリテーションと併せた酸素補給は一般的な処置である。
【０１４９】
睡眠中に血液中の酸素濃度の低下をもたらす睡眠関連呼吸障害、例えば、睡眠時無呼吸及び末期心不全も酸素療法を必要とし得る。これは、心臓が体の要求を満たすために酸素が豊富な血液を十分に拍出できない状態である。
【０１５０】
（酸素飽和度の測定）
酸素療法を必要とする患者では、最初のステップで、該患者の酸素飽和度を測定する。この測定は、典型的には、パルスオキシメトリを用いて行われる。パルスオキシメータは、（酸素飽和度を血液サンプルから直接測定するのとは対照的に）患者の血液の酸素飽和度及び皮膚の血液量の変化を間接監視する医療装置である。パルスオキシメータは、多パラメータ患者モニタに組み込むことができる。殆どのモニタは、脈拍数も表示する。また、携帯型のバッテリ式パルスオキシメータも、移動用又は家庭用の血中酸素モニタに利用可能である。
【０１５１】
パルスオキシメトリでは、経皮センサが、患者の身体の薄い部分、例えば、指先や耳たぶ、又は幼児の場合は足に横断して配置される。この装置は、2つの波長の光を身体の一部に通して光検出器まで進める。光検出器は、各波長での吸光度の変化を測定し、脈動する動脈血による吸光度を決定することができる。パルスオキシメトリは、特定のスマートフォンで利用可能である。
【０１５２】
あるいは、人体の薄い部分を選択する必要のない反射パルスオキシメトリを使用することができ、従って、足、額、及び胸などのより広範な用途に十分に適している。しかしながら、この方法にも限界がある。先天性チアノーゼ性心疾患患者又はトレンデレンブルグ体位にある患者で起こる、心臓への静脈還流の減少による頭部における血管拡張及び静脈血貯留は、額領域における動脈拍動と静脈拍動とを混合して偽SpO2（末梢酸素飽和度）の結果をもたらし得る。
【０１５３】
（補給酸素の要求量の決定）
次いで、測定された酸素飽和度及び患者の状態の診断に基づいて、医師などの医療提供者が、患者に投与するための補給酸素の有効量を決定及び選択する。健康な患者のベースラインの酸素飽和度は、典型的には98〜100％である。患者の酸素飽和度が90％未満であれば、通常は酸素補給療法が必要となり、補給酸素の適切な用量が欠乏に基づいて決定される。例えば、測定酸素飽和度が80％である場合は、低流量送達装置用の補給酸素の典型的な用量は、鼻カニューレでは1〜6L /分であり、酸素マスクでは5〜6L /分である。高流量送達装置は、約30L /分以上の典型的な用量を提供することができる。
【０１５４】
診断された状態に応じて、酸素補給の目標は、一般に55〜60mmHgのPaO2を維持することであり、これは約90％のSpO2に相当する。より高い酸素濃度は、低酸素換気駆動力を弱めることがあり、低換気及びCO2保持を引き起こし得る。
【０１５５】
酸素吸入濃度（FiO2）は、測定される空間における酸素の割合又はパーセンテージである。呼吸困難を経験している内科患者には、大気FiO2よりも高いことを意味する酸素富化空気が供給される。自然の空気には20.9％の酸素が含まれ、これは、0.209のFiO2に等しい。酸素富化空気は、0.21よりも高く、最大で100％酸素を意味する1.00までのFiO2を有する。FiO2は、酸素の毒性を回避するために、機械換気の場合でも典型的には0.5未満に維持される。患者が鼻カニューレ又は単純なフェイスマスクを装着している場合は、酸素が1リットル追加されるごとに、そのFiO2に約4％が加算される（例えば、2Lの酸素の鼻カニューレが装着された患者は、21％＋8％＝29％のFiO2を有することになる）。時にはCarrico指数とも呼ばれる、分圧動脈酸素と酸素吸入濃度の比は、血液中の酸素濃度と吸い込まれる酸素濃度との比較である。
【０１５６】
（酸素の潜在的な有害作用）
一般に、酸素療法は安全で効果的である。酸素療法の正味の効果は、低酸素血症を回復させることであり、その利益は、一般にリスクを上回る。しかしながら、臨床医が認識しなければならない酸素療法の危険性には、酸素中毒及びCO2保持が含まれる。明確な範囲の有効量で特定の生化学的及び生理学的作用を有する薬物としての酸素が次第に承認されてきているが、高用量では明確な有害作用も存在する。
【０１５７】
50％を超える酸素吸入濃度（FiO2）に曝露された患者は、特に曝露が長引くと、酸素中毒になることがある。酸素中毒はフリーラジカルに関連している。通常の酸素代謝の主な最終生成物は水である。しかしながら、一部の酸素分子は、スーパーオキシドアニオン、ペルヒドロキシラジカル、及びヒドロキシルラジカルを含む高反応性ラジカルに変換され、肺胞及び気管気管支細胞にとって有毒である。
【０１５８】
病態生理学的変化には、肺コンプライアンスの低下、吸気流の減少、拡散能力の低下、及び抹消気道機能不全が含まれる。これらの変化は、50％を超えるFiO2が投与される機械的換気の患者の急性期治療環境において十分に認識されているが、低流量（24〜28パーセント）の酸素の長期の影響については殆ど分かっていない。長期酸素療法の生存率の上昇及び生活の質の利点が、起こり得るリスクを上回ることは広く受け入れられている。
【０１５９】
実際、酸素療法が患者の状態に悪影響を与えることが知られている特定の状況が存在する。例えば、パラコート中毒に苦しんでいる患者では、酸素が毒性を高める可能性がある。さらに、酸素療法は、典型的には、ブレオマイシン処置に起因する肺線維症又は他の肺損傷を受けている患者には推奨されない。
【０１６０】
加えて、幼児に与えられる高濃度の酸素は、典型的には、視野を妨げる眼内の新しい血管の過成長を促進することによって失明を引き起こす。これは、未熟児網膜症（ROP）と呼ばれている。例えば、O.D. Saugstaadの文献（Journal of Perinatology (2006) 26, S46-S50）を参照されたい。
【０１６１】
（慢性閉塞性肺疾患COPDの悪化）
慢性閉塞性肺疾患（COPD）の患者は、しばしばCO2保持の有無にかかわらず、慢性低酸素血症を有する。この状況での酸素は、悪化が治まるまで必要とされる。最大100％の高FiO2を、低酸素血症が重度である場合には最初に投与することができるが、すぐに約50〜60％のFiO2に漸減される。
【０１６２】
既に議論したように、酸素補給の目標は、約90％のSpO2に相当する55〜60mmHgのPaO2を維持することである。なぜなら、より高い酸素濃度は、低酸素換気駆動力を弱めることがあり、低換気及びCO2保持を引き起こし得るからである。従って、酸素送達を適正範囲に保証する、換気マスクなどの流量調整装置を使用することが推奨される。患者が安定したら、該患者にとってより快適で受け入れやすい装置である鼻カニューレに替えてもよい。
【０１６３】
（急性重症気管支喘息）
急性重症喘息又は喘息状態の患者は、重度の気道閉塞及び炎症を有する。これらは、一般に低酸素血症である。動脈血試料を直ちに採取し、35〜40％のFiO2を達成するように、酸素を鼻カニューレを介して、又は好ましくはフェイスマスクを介して酸素を4〜6L /分の流量で開始する。より高い流量では、酸素供給を改善する可能性は低い。流量は、約80mmHg又はほぼ通常値のPaO2を維持するように調整される。同時に行われる気管支の清浄化と静脈内輸液、気管支拡張剤、及びコルチコステロイドの投与により、殆どの状況で問題が緩和されるはずである。鎮静剤及び精神安定剤の投与は回避しなければならない。鎮静剤は、COPD患者だけでなく喘息でもCO2保持を引き起こし得る。低酸素血症の持続及び/又は高炭酸ガス血症の促進がある場合には、補助換気が必要である。
【０１６４】
（酸素過剰）
酸化的細胞傷害は、活性酸素中間体（ROI）による細胞巨大分子の改変を伴い、しばしば細胞死をもたらす。
【０１６５】
酸素過剰は、内因性の抗酸化防御によって十分に除去されない、H2O2及びスーパーオキシドアニオン（O2-）を含む、ROIの毒性レベルの蓄積によって細胞を傷害する。これらのオキシダントは、細胞傷害性であり、かつアポトーシス又はプログラムされた細胞死によって細胞を殺すことが示されている。酸素過剰誘導性細胞死がROIの増加の結果である場合は、O2毒性が、アポトーシスによって細胞を殺すはずである。酸素過剰は、アポトーシスではなく壊死によって細胞を殺すことが見出されている。対照的に、H2O2又はO2-のいずれかの致死濃度は、アポトーシスを引き起こす。逆説的に、アポトーシスは、100％のO2を吸い込むことによって傷害を受けた動物の肺における顕著な事象である。これらのデータは、O2毒性が他の形態の酸化的傷害とやや異なることを示し、かつin vivoでのアポトーシスがO2の直接的な影響ではないことを示唆している。
【０１６６】
高濃度の酸素への曝露は、活性酸素種の産生の増加によって直接的な酸化的細胞損傷を引き起こす。in vivo酸素誘発性肺傷害は、げっ歯類で十分に特徴付けられ、かつヒト呼吸窮迫症候群の貴重なモデルとして使用されている。過剰酸素誘発性肺傷害は、（1）直接酸素中毒及び（2）肺内の炎症性メディエータの蓄積に起因する二峰性プロセスと見なすことができる。過剰酸素の間の肺胞細胞（主に上皮及び内皮）でのアポトーシス及び壊死の両方が記載されている。酸素に対するin vitro応答は、組織培養において細胞型依存性であるようであるが、どれがin vivoで関与する死の機序及び経路であるかは未だ不明である。アポトーシス、壊死、又は細胞死の他の中間形態（複数可）を明確に区別することはまだ不可能であるが、過剰酸素中の肺胞損傷を予防して動物の生存率を高めるための多種多様な戦略が示されている。
【０１６７】
酸素投与は、肺に構造的損傷を引き起こし得る。酸素中毒の増殖性変化及び線維性変化の両方が、長期間の酸素で処置されたCOPD患者の剖検で示されている。しかしながら、これらの変化がこれらの患者の臨床経過又は生存率に及ぼす有意な影響は存在しない。過剰酸素に起因する構造的損傷の大部分は、急性疾患における高いFiO2投与に起因する。
【０１６８】
長期酸素療法では、血中酸素濃度が上昇し、これにより、末梢化学受容体が抑制される；人工呼吸器の駆動力が弱められてPCO2が増加する。血中高酸素濃度はまた、換気：潅流バランス（perfusion balance）（V / Q）を妨げて、死腔と一回換気量との比の増加及びPCO2の増加をもたらし得る。従って、酸素療法は、COPD患者の低換気を強め得る。これには、高炭酸ガス血症及び炭酸ガスナルコーシスが含まれ得る。COPD患者における過度の酸素投与による入院前の過剰酸素が危険であることが示されている。
【０１６９】
0.50を超えるFiO2は、吸収性無気肺（absorption atelactasis）の重大なリスクを示す。N2は、肺胞及び血液の両方で最も豊富なガスである。高濃度のO2を吸い込むと、体のN2濃度が極端に低下する。血中N2濃度が低下すると、静脈ガスの全圧が急速に低下する。これらの条件下では、あらゆる体腔内のガスが静脈血中に急速に拡散して吸収性無気肺を引き起こす。吸収性無気肺のリスクは、鎮静、外科的疼痛、又は中枢神経系（CNS）機能不全の結果として低い一回換気量で呼吸する患者で最大である。例えば、Singhらの文献「酸素補給療法：（Supplemental oxygen therapy: Important considerations in oral and maxillofacial surgery）」（Natl. J. Maxillofac. Surg., 2(1):10-14, Jan.-Jun. 2011）を参照されたい。
【０１７０】
（NOの役割）
一酸化窒素は、肺血管における重要なシグナル伝達分子である。一酸化窒素は、肺動脈圧の上昇によって引き起こされる肺高血圧を緩和することができる。例えば、0.01〜100ppmの範囲の低濃度の一酸化窒素を吸入することにより、肺血管の血管拡張による哺乳動物の肺高血圧を迅速かつ安全に低下させることができる。
【０１７１】
NOは、酸化促進剤及び抗酸化物質の両方として関与している。従って、高い吸入O2の存在下でのNOの添加は、高いO2曝露に対する全応答を変更し得ると予想する者もいるであろう。例えば、高いO2は、スーパーオキシドの産生を増加させ、そしてスーパーオキシドとNOが自然に反応して、毒性であり得るペルオキシ亜硝酸を生成する。さらに、酸素とNOは、容易に結合して、同様に毒性であり得るNO2を生成する。他方、NOは、脂質ペルオキシラジカルと反応して脂質過酸化を防止することができ、これは、酸素中毒に関連する脂質過酸化の増加を阻止するのに役立つであろう。さらに、NOは、好中球の蓄積及び活性化を阻害することができる。内因性NOの産生が、Nω-ニトロ-l-アルギニンメチルエステルで比較的O2耐性がある新生仔ラットでブロックされる場合、対照ラットと比較して、95％を超えるO2曝露では有意に生存率が低いことが示され、内因性NOがある程度の保護効果を有することを示唆している。
【０１７２】
吸入NOは、ラットでは高いO2曝露で生存率が上昇することが示された。高い吸入O2にNOを加える影響は、臨床的に適切である。なぜなら、様々な形の急性肺傷害、例えば、成人呼吸窮迫症候群、及び胎便吸引によって引き起こされる新生児の持続性肺高血圧症などの多くの患者は、非常に高濃度の吸入O2を与えられながら吸入NOで処置されているためである。
【０１７３】
要するに、NOを使用することにより、酸素補給量を減らすことができ、これにより、酸化ストレスを減少させると共に、必要な酸素強化（oxygen enhancement）を提供する。
【０１７４】
治療用組成物を供給する方法は、外因性NOを投与してNOのホルメシス特性を調節するステップを含み得る。この場合のホルメシスは、NOに対する刺激反応対抑制反応に関連する時間及び用量依存性を指す。例えば、NOは、低酸素中に低用量でHIFを30分間刺激する。NOは、高用量で30分後に抑制性となる。これは、例えば、高用量の連続送達ではなく間隔を空けた繰り返しで最大30分間、用量を0.1〜5ppmに下げると有効であろうことを示唆している。
【０１７５】
（NOの潜在的な毒性）
研究により、吸入NO、O2、又はO2＋NOへの短期曝露は、新生仔ブタにおける肺コラーゲン蓄積を増加させることが示されている。これは、NOが、O2又はO2＋NOとは異なり、肺マトリックスの分解の同時増加を誘導しないためであり得る。実際、NO曝露で見出された肺コラーゲン含有量の増加は、RAにおける3日間の回復期間後の有意な低下によって実証されるように、潜在的に可逆的であるようであった。NOで観察された肺コラーゲン蓄積の増加は、NOが肺線維症を誘発する可能性を有し得るという知見を示す。Ekekezieの文献「高用量の吸入一酸化窒素及び酸素過剰が仔ブタの肺コラーゲン蓄積を増加させる（High-dose Inhaled Nitric Oxide and Hyperoxia Increases Lung Collagen Accumulation in Piglets）」（Biology of the Neonate, 78(3) (2000)）。
【０１７６】
（水素補給）
水素ガスは、抗酸化物質の役割を果たすことができ、かつフリーラジカルスカベンジャーである。水素は、宇宙で最も豊富な化学元素であるが、殆ど治療薬としては見なされていない。最近のエビデンスによれば、水素は、強力な抗酸化剤、抗アポトーシス剤、及び抗炎症剤であるため、細胞、組織、及び器官において潜在的な医療用途を有し得ることが示されている。
【０１７７】
NOと水素ガスの混合物の吸入での使用は、例えば、計画された冠動脈介入の間、又は虚血-再灌流（I / R）傷害の処置に有用であり得る。要するに、吸入NOは、I / R組織の炎症を抑制し、水素ガスは、NO曝露の有害な副産物、ペルオキシ亜硝酸を排除する。
【０１７８】
しかしながら、本出願人の発見までは、特許請求の範囲に記載の装置及び方法を使用した水素ガスと呼吸ガスとの組み合わせに成功していない。本出願人は、吸入NOガスにH2を添加することにより、抗酸化物質としてのNOの効果が、ペルオキシ亜硝酸などのNO吸入の高反応性副産物を排除することによって高められ得ることを見出した。具体的には、出願人は、（1）LPSが気管内投与されたマウスが著しい肺傷害を示したが、この肺傷害が、LPS投与の5分後又は3時間後から開始された3時間の2％H2及び/又は20ppm NO処置により有意に改善されること；（2）H2及び/又はNO処置が、LPS誘発性の肺の初期及び後期NF-κB活性化を阻害すること；（3）H2及び/又はNO処置が、肺炎症及び細胞アポトーシスを下方制御すること；（4）H2及び/又はNO処置がまた、複数菌による敗血症における肺傷害を有意に軽減すること；並びに（5）H2及びNOの閾値以下の濃度での併用療法が、LPS誘発性及び複数菌による敗血症誘発性の肺傷害を相乗的に軽減できることを見出した。結論として、これらの結果は、H2及びNOとの併用療法が、恐らく、NF-κB活性の低下に関連し得る肺炎症及びアポトーシスの軽減により、LPS誘発性及び複数菌による敗血症誘発性のALIをより有意に改善することができることを実証している。
【０１７９】
研究により、水素ガスが、細胞保護効果を示し、転写を変化させ、そしてヒドロキシルラジカル及びペルオキシ亜硝酸の生成を選択的に低減することができ、これにより細胞を酸化的損傷から保護することが示された。Yokotaの文献「分子水素は、軟骨細胞（chrondrocyte）を酸化ストレスから保護し、かつ一酸化窒素由来のペルオキシ亜硝酸を減少させることによって間接的に遺伝子発現を変化させる（Molecular hydrogen protects chrondrocytes from oxidative stress and indirectly alters gene expressions through reducing peroxynitrite derived from nitric oxide）」（Medical Gas Research 2015）。
【０１８０】
局所的なFiO虚血-再灌流（I / R）によって脳に酸化ストレスが誘導された急性ラットモデルでは、吸入水素ガスが、関連する脳損傷を著しく抑制した。従って、吸入による水素ガスの投与が、虚血-再灌流の有効な治療として役立つ可能性があり、水素ガスが膜を通って迅速に拡散する能力に基づいて、虚血組織を酸化損傷から保護さえできることが示唆された。Ohsawa Iらの文献「水素は、細胞毒酸素ラジカルを選択的に減少させることによって治療用抗酸化物質として作用する（Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals）」（Nat Med 13: 688-694, 2007）。
【０１８１】
また、NOと水素ガスを吸い込むことにより、NO吸入のみによって生成されるニトロチロシンの排除によって、心外傷が減少し、左心室機能の回復が早まることも判明した。例えば、Shinboらの文献「一酸化窒素と水素を吸い込むことにより、マウスの心臓における虚血-再灌流傷害及びニトロチロシン産生が減少した（Breathing nitric oxide plus hydrogen has reduced ischemia-reperfusion injury and nitrotyrosine production in murine heart）」（Am J. Physiol Heart Circ Physiol., 305: H542-H550, 2013）を参照されたい。加えて、データは、水素ガス及びNOとの併用療法が、マウスにおけるLPS誘発性の肺の炎症及び傷害を効果的に軽減し得ることを示している。Liuらの文献「ALIでのNO及びH2との併用療法（Combination therapy with NO and H2 in ALI）」。
【０１８２】
水素を投与するいくつかの方法、例えば、水素ガスの吸入、水素リッチ溶液のエアロゾル吸入、水に溶解した水素の経口摂取、水素リッチな生理食塩水（HRS）の注入、及び水素浴が存在する。水素溶液（生理食塩水/純水/水素で飽和した他の溶液）の経口摂取は、日常生活においてより実用的であり、毎日の摂取により適し得る。Shenらの文献「救急及び救命医療における新しい治療薬としての水素の実験的研究のレビュー（A review of experimental studies of hydrogen as a new therapeutic agent in emergency and critical care medicine.）」（Medical Gas Research, 2014.）。水素分子は、細胞膜を通過して迅速に拡散し、ヒドロキシルラジカル及びペルオキシ亜硝酸を含む活性酸素種を減少させ、そしていくつかの臓器における酸化ストレス誘発性傷害を抑制するが、毒性は知られていない。Fuらの文献「水素分子は、パーキンソン病のラットモデルにおける6-ヒドロキシドーパミン誘発性黒質線条体変性から保護する（Molecular hydrogen is protective against 6-hydroxydopamine-induced nigrostriatal degeneration in a rat model of Parkinson’s disease.）」（Neurosci. Lett. 2009.）。
【０１８３】
（補給酸素の投与）
補給酸素及びNOは、滴定によって投与することができる。滴定は、既知の量の試験液との反応で所与の効果をもたらすために必要な既知の濃度の最小量の試薬に溶解している物質の濃度を決定する方法又はプロセスである。
【０１８４】
あらゆる適切なシステムを用いてNOを送達することができる。NOは、滴定により投与することができる。滴定は、可視又は検出可能な変化が達成されるまで所定用量の化合物、例えば、NOを投与する方法又はプロセスである。
【０１８５】
一実施態様では、一酸化窒素送達システムは、レセプタクルを含み得る。レセプタクルは、入口及び出口を備えることができる。レセプタクルは、一酸化窒素放出剤を一酸化窒素（NO）に変換することができる。一酸化窒素放出剤は、二酸化窒素（NO2）、四酸化二窒素（N2O4）、又は亜硝酸イオン（NO2-）の1種以上を含み得る。亜硝酸イオンは、亜硝酸塩、例えば、亜硝酸ナトリウムの形態で導入することができる。
【０１８６】
レセプタクルは、還元剤又は還元剤の組み合わせを含み得る。多数の還元剤を、当業者によって決定される活性及び特性によって使用することができる。一部の実施態様では、還元剤は、ヒドロキノン、グルタチオン、及び/又は1種以上の還元金属塩、例えば、Fe(II)、Mo(VI)、NaI、Ti(III)、もしくはCr(III)、チオール、又はNO2-を含み得る。還元剤は、3,4ジヒドロキシ-シクロブテン-ジオン、マレイン酸、クロコン酸、ジヒドロキシ-フマル酸、テトラ-ヒドロキシ-キノン、p-トルエン-スルホン酸、トリクロロ酢酸（tricholor-acetic acid）、マンデル酸、2-フルオロ-マンデル酸、又は2,3,5,6-テトラフルオロ-マンデル酸を含み得る。還元剤は、哺乳動物、例えば、ヒトが吸入しても安全であり得る（即ち、非毒性及び/又は非苛性）。還元剤は、抗酸化物質であり得る。抗酸化物質は、アスコルビン酸、αトコフェロール、及び/又はγトコフェロールを含む任意の数の一般的な抗酸化物質を含み得る。還元剤は、上記の任意の還元剤の塩、エステル、無水物、結晶形態、又は非晶質形態を含み得る。還元剤は、乾燥又は湿潤状態で使用することができる。例えば、還元剤は溶液に溶解することができる。還元剤は、溶液中で様々な濃度であり得る。還元剤の溶液は、飽和溶液でも不飽和溶液でも良い。有機溶液中の還元剤を使用できるが、水溶液中の還元剤が好ましい。還元剤及びアルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなど）を含む溶液も使用することができる。
【０１８７】
レセプタクルは担体を含み得る。担体は、少なくとも1つの固体又は非流体表面を有する任意の材料であり得る（例えば、ゲル）。少なくとも1つの表面の表面積が大きい担体を有することが有利であり得る。好ましい実施態様では、担体は多孔質又は浸透性であり得る。担体の一例として、表面活性材料、例えば、水を保持できる又は水分を吸収できる表面積の大きい材料を挙げることができる。表面活性材料の特定の例として、シリカゲル又は綿を挙げることができる。「表面活性材料」という語は、その表面に活性剤を保持する材料を意味する。
【０１８８】
担体は還元剤を含み得る。前述の別の方法では、還元剤は担体の一部であり得る。例えば、還元剤は、担体の表面に存在することができる。これを達成できる1つの方法では、担体の少なくとも一部を還元剤で被覆することができる。場合によっては、システムは、還元剤を含む溶液で被覆することができる。好ましくは、システムは、変換を行う単純かつ有効な機構として、抗酸化物質の水溶液で被覆された表面活性材料を利用することができる。還元剤を含む担体を用いて行われる一酸化窒素放出剤からのNOの生成は、最も効果的な方法であり得るが、還元剤のみを使用して一酸化窒素放出剤をNOに変換することもできる。
【０１８９】
状況によっては、担体は、マトリックス又はポリマー、より具体的には親水性ポリマーであり得る。担体は、還元剤の溶液と混合することができる。還元剤の溶液は、撹拌して、担体でろ過し、次いで脱水することができる。湿潤担体-還元剤混合物を乾燥させて、適切なレベルの水分を達成することができる。乾燥後、担体-還元剤混合物は、湿潤状態のままにしても良いし、完全に乾燥させても良い。乾燥は、加熱装置、例えば、オーブン又はオートクレーブで行っても良いし、又は空気乾燥によって行っても良い。
【０１９０】
一般に、一酸化窒素放出剤は、該一酸化窒素放出剤を含むガスを還元剤に接触させることによってNOに変換することができる。一例では、一酸化窒素放出剤を含むガスを、還元剤を含む担体上を通過させる、又は担体に通すことができる。還元剤がアスコルビン酸（即ち、ビタミンC）である場合、二酸化窒素の一酸化窒素への変換は、周囲温度で定量的であり得る。
【０１９１】
生成される一酸化窒素は、ヒトであり得る哺乳動物に送達することができる。一酸化窒素の送達を容易にするために、システムは患者インターフェイスを含み得る。患者インターフェイスの例として、マウスピース、鼻カニューレ、フェイスマスク、完全密封型フェイスマスク、又は気管内チューブを挙げることができる。患者インターフェイスは、送達導管に接続することができる。送達導管は、人工呼吸器又は麻酔器を含み得る。
【０１９２】
図1は、一酸化窒素放出剤をNOに変換することによってNOを生成するためのレセプタクルの一実施態様を例示している。レセプタクル100は、入口105及び出口110を備えることができる。レセプタクルの一例は、カートリッジであり得る。カートリッジは、装置、プラットフォーム、又はシステムに挿入することができ、かつこれらから取り外すことができる。好ましくは、カートリッジは、装置、プラットフォーム、又はシステムにおいて交換可能であり、より好ましくは、カートリッジは使い捨てとすることができる。スクリーン及びガラスウール115を、入口105及び出口110の一方又は両方に配置することができる。レセプタクル100の残りの部分は担体を含み得る。好ましい一実施態様では、レセプタクル100は、表面活性材料120で満たすことができる。表面活性材料120は、抗酸化物質の飽和水溶液に浸漬して表面活性材料を被覆することができる。スクリーン及びガラスウール115はまた、レセプタクル100に挿入する前に抗酸化物質の飽和水溶液に浸漬することもできる。
【０１９３】
一般に、一酸化窒素放出剤をNOに変換するプロセスは、一酸化窒素放出剤を含むガスを入口105に送るステップを含み得る。ガスは、出口110に連通し、還元剤に接触することができる。好ましい一実施態様では、ガスは、還元剤で被覆された表面活性材料120を通って出口110に流体連通することができる。表面活性材料が水分を維持し、還元剤が変換で使い尽くされない限り、一般的なプロセスは、周囲温度での一酸化窒素放出剤のNOへの変換において効果的であり得る。
【０１９４】
入口105は、一酸化窒素放出剤を含むガスを、該ガスを拡散管又は透過セルに流体連通させるガスポンプから受け取ることができる。入口105は、一酸化窒素放出剤を含むガスを、例えば、一酸化窒素放出剤の加圧容器から受け取ることができる。加圧容器は、タンクと呼ばれることもある。入口105は、窒素（N2）中、空気中、又は酸素（O2）中のNO2ガスであり得る一酸化窒素放出剤を含むガスを受け取ることができる。僅か数ml/分〜最大5,000 ml/分の流量の範囲の様々な流量及びNO2濃度で試験に成功した。
【０１９５】
一酸化窒素放出剤のNOへの変換は、広範囲の濃度の一酸化窒素放出剤で起こり得る。例えば、実験は、空気中濃度が約2 ppm〜100 ppmのNO2、さらには1000 ppmを超えるNO2で行った。一例では、長さが約6インチ（約152.4 mm）、直径が1.5インチ（38.1 mm）のレセプタクルに、最初にアスコルビン酸の飽和水溶液に浸漬したシリカゲルを充填した。湿潤シリカゲルを、Aldrich Chemical社のA.C.S（米国化学会）試薬グレード99.1％純度と指定されたアスコルビン酸及びS8 32-1、グレード40のサイズが35〜70メッシュと指定されたFischer Scientific International社のシリカゲルを用いて調製した。他のサイズのシリカゲルも有効であり得る。例えば、直径が8インチ（203.2 mm）のシリカゲルも機能し得る。
【０１９６】
別の例では、35重量％のアスコルビン酸を水中で混合し、撹拌し、水/アスコルビン酸混合物をシリカゲルに通してろ過することによって調製したアスコルビン酸の飽和水溶液でシリカゲルを湿潤させ、次いで脱水した。NO2のNOへの変換は、還元剤、例えば、アスコルビン酸で被覆されたシリカゲルを含む担体が湿潤している場合は十分に進行し得る。特定の例では、湿潤シリカゲル/アスコルビン酸が充填されたレセプタクルでは、12日間連続で、150 ml/分の流量で空気中1000 ppmのNO2をNOに定量的に変換することができた。
【０１９７】
レセプタクルは、吸入治療に使用することができる。一酸化窒素放出剤を、吸入治療中に送達される一酸化窒素に変換するのに加えて、レセプタクルは、吸入治療中に化学的に生じる全てのNO2を除去することができる（例えば、一酸化窒素が酸化されて二酸化窒素が生じる）。このような一例では、レセプタクルは、加圧容器供給源からNOを送達するNO吸入治療のためのNO2スクラバとして使用することができる。レセプタクルは、有害レベルのNO2が誤って患者に吸入されないようにするために使用することができる。
【０１９８】
加えて、レセプタクルを使用して、従来のNO吸入治療で吸入治療中に使用される安全装置の一部又は全てを補完又は置換することができる。例えば、あるタイプの安全装置は、NO2の濃度が、通常は1 ppm以上のNO2であるプリセット範囲又は設定範囲を超えたときにガス中のNO2の存在を警告することができる。このような安全装置は、NOを含んだガスを呼吸する患者の直前のNO送達システムにレセプタクルが配置されている場合は不要であろう。レセプタクルは、NOを含んだガスを呼吸する患者の直前で全てのNO2をNOに変換することができ、これにより、装置がガス中のNO2の存在を警告する必要がない。
【０１９９】
さらに、吸入機器、ガスライン、又はガス管の出口の近傍に配置されたレセプタクルは、該吸入機器、該ガスライン、又は該ガス管の通過時に起こるNO2の生成に関連した問題を軽減又は排除することもできる。従って、レセプタクルの使用は、従来の適用例では必要であるガス配管を通るガスの迅速な輸送を保障する必要性を低減又は排除することができる。また、レセプタクルは、NOガスをガスバルーンと共に使用して患者に供給される全てのガスを制御することができる。
【０２００】
あるいは、又はこれに加えて、NO2除去レセプタクルを、送達システムの患者への取り付け具の直前に挿入して、さらに安全性を高め、微量の有毒なNO2も全て除去されるようにすることができる。NO2除去レセプタクルは、微量のNO2を全て除去するために使用されるレセプタクルであり得る。あるいは、NO2除去レセプタクルは、加熱活性化アルミナを含み得る。サイズが8〜14メッシュであるASOS-212と指定された、例えば、Fisher Scientific International社から供給される加熱活性化アルミナを含むレセプタクルは、空気流又は酸素気流からの低濃度のNO2の除去で有効であり得、しかもNOガスを損失なく輸送することができる。活性化アルミナ、及び活性化アルミナのように表面積の大きい他の材料を使用してNO2をNO吸入ラインから除去することができる。
【０２０１】
別の例では、レセプタクルを使用して、治療ガスの送達のためにNOを生成することができる。一酸化窒素放出剤をNOに変換するレセプタクルの有効性により、二酸化窒素（気体もしくは液体）又は四酸化二窒素をNOの供給源として使用することができる。二酸化窒素又は四酸化二窒素が、NOを生成するための供給源として使用される場合は、NOガスを送達システムに供給するための加圧ガス容器がなくても良い。NOを供給するための加圧ガス容器の必要性をなくすことにより、送達システムは、NOガスの加圧ガス容器からNOガスを患者に送達するために使用される従来の装置と比較して単純化することができる。加圧ガス容器を使用しないNO送達システムは、加圧ガス容器に依存する従来のシステムよりも持ち運びが容易であろう。
【０２０２】
一部の送達システムでは、ガス中の一酸化窒素放出剤の量は、患者に送達されるべき一酸化窒素の量にほぼ等しくすることができる。例えば、治療量の20 ppmの一酸化窒素が患者に送達される場合は、20 ppmの一酸化窒素放出剤（例えば、NO2）を含むガスをガス容器又は拡散管から放出させることができる。患者に送達するために、20 ppmの一酸化窒素放出剤を含むガスを1つ以上のレセプタクルを通過させて20 ppmの一酸化窒素放出剤を20 ppmの一酸化窒素に変換することができる。しかしながら、他の送達システムでは、ガス中の一酸化窒素放出剤の量は、患者に送達されるべき一酸化窒素の量よりも多くすることもできる。例えば、800 ppmの一酸化窒素放出剤を含むガスを、ガス容器又は拡散管から放出させることができる。800 ppmの一酸化窒素放出剤を含むガスを1つ以上のレセプタクルに通して、800 ppmの一酸化窒素放出剤を800 ppmの一酸化窒素に変換することができる。次いで、患者に送達するために、800 ppmの一酸化窒素を含むガスを酸素（例えば、空気）を含むガスで希釈して、20 ppmの一酸化窒素を含むガス混合物を得ることができる。従来、送達システムのライン又は管で、一酸化窒素を含むガスと酸素を含むガスとを混合して一酸化窒素の濃度を希釈する。一酸化窒素を含むガスと酸素を含むガスとの混合は、二酸化窒素が生成し得るため問題が起こり得る。この問題を回避するために、2つのアプローチが使用されている。第1に、一酸化窒素が酸素に曝露される時間を最小限にして二酸化窒素の生成を低減するために、ガスの混合を患者インターフェイスの直前のライン又は管で行うことができる。第2に、生成する全ての二酸化窒素を一酸化窒素に戻すために、レセプタクルを、ガスの混合が行われるライン又は管の地点の下流の位置に配置することができる。
【０２０３】
これらのアプローチは、患者に送達されるガス中の二酸化窒素濃度を最小限にすることができるが、これらのアプローチにはいくつかの欠点がある。重要なことに、これらのアプローチは両方とも、システムのライン又は管で一酸化窒素を含むガスと酸素を含むガスとを混合する。1つの問題は、ガス送達システムのライン及び管が、混合のレベルを制約し得る限定された容積を有し得ることであり得る。さらに、ガス送達システムのライン及び管内のガスが、圧力及び流量の変化を受け得る。圧力及び流量の変化により、送達システム全体における混合物中の各ガスの分布量が不均等になり得る。さらに、圧力及び流量の変化により、一酸化窒素がガス混合物中の酸素に曝露される時間が変動し得る。この1つの顕著な例は、送達システムを流れるガスをパルス送達する人工呼吸器の使用時に起こる。圧力の変化、流量の変化、及び/又はガスが混合されるラインもしくは管の限定された容積により、ガスの混合が不規則であり得、送達システムの任意の2点間で一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化窒素放出剤、及び/又は酸素の量が異なることになる。
【０２０４】
これらの問題に対処するために、混合チャンバを使用して第1のガスと第2のガスを混合することができる。第1のガスは、酸素を含むことができる；より具体的には、第1のガスは空気であり得る。第2のガスは、一酸化窒素放出剤及び/又は一酸化窒素を含み得る。第1のガスと第2のガスをチャンバ内で混合してガス混合物を生成することができる。この混合は、チャンバ内のミキサによって行われる能動的な混合であり得る。例えば、ミキサは、可動支持体であり得る。レセプタクルでの混合はまた、受動混合、例えば、拡散の結果であり得る。
【０２０５】
図2a、図2b、及び図2cに示されているように、レセプタクル200は、ガス導管225に接続することができる。酸素を含む第1のガス230は、ガス導管225を介してレセプタクル200に連通させることができる。第1のガスのガス導管を介した連通は、連続的でも良いし、又は間欠的でも良い。例えば、第1のガスの間欠的な連通は、1回以上のパルスでの第1のガスのガス導管を介した連通を含み得る。第1のガスのガス導管を介した間欠的な連通は、ガスバッグ、ポンプ、手動ポンプ、麻酔器、又は人工呼吸器を用いて行うことができる。
【０２０６】
ガス導管はガス供給源を含み得る。ガス供給源は、ガス容器、ガスタンク、透過セル、又は拡散管を含み得る。ガス容器、ガスタンク、透過セル、又は拡散管を含む一酸化窒素送達システムは、例えば、それぞれ引用により全容が本明細書中に組み込まれている米国特許第7,560,076号及び同第7,618,594号に記載されている。あるいは、ガス供給源は、それぞれ引用により全容が本明細書中に組み込まれている米国特許出願第12/951,811号、同第13/017,768号、及び同第13/094,535号に記載されているようにリザーバ及びリストリクタを含み得る。ガス供給源は、引用により全容が本明細書中に組み込まれている米国特許出願第13/492,154号に記載されているように圧力容器を含み得る。ガス導管は、1つ以上の追加のレセプタクルも含み得る。一酸化窒素濃度を検出する1つ以上のセンサ、二酸化窒素濃度を検出する1つ以上のセンサ、酸素濃度を検出する1つ以上のセンサ、1つ以上の加湿器、弁、管もしくはライン、圧力制御装置、流量制御装置、較正システム、及び/又はフィルタを含む追加の構成要素もガス導管に含めることができる。
【０２０７】
第2のガス240も、チャンバ200に連通させることができる。第2のガスは、図2b及び図2cに示されているようにガス導管に供給することができる。好ましくは、第2のガス240は、図2bに示されているように、チャンバ200の直前でガス導管225に供給することができる。第2のガス240は、ガス導管225に接合又は接続することができる第2のガス導管235を介して該ガス導管225に供給することができる。第2のガス240がガス導管225に供給されると、第1のガス230及び第2のガス240の両方が、混合用のチャンバ200の入口205に連通することができる。あるいは、第2のガス240を、図2aに示されているようにレセプタクル200に供給することができる。例えば、第2のガス240を、チャンバ200の入口205に直接供給することができる。
【０２０８】
第1のガス230及び第2のガス240がチャンバ200内に進入すると、該第1のガス230と該第2のガス240が混合して、酸素と、一酸化窒素、一酸化窒素放出剤（二酸化窒素であり得る）、及び二酸化窒素の1つ以上とを含むガス混合物242を生成し得る。ガス混合物242は、レセプタクル内の担体220上に存在し得る還元剤に接触することができる。還元剤は、ガス混合物中の一酸化窒素放出剤及び/又は二酸化窒素を一酸化窒素に変換することができる。
【０２０９】
次いで、一酸化窒素を含むガス混合物245を哺乳動物、最も好ましくはヒト患者に送達することができる。ガス混合物中の一酸化窒素の濃度は、少なくとも0.01 ppm、少なくとも0.05 ppm、少なくとも0.1 ppm、少なくとも0.5 ppm、少なくとも1 ppm、少なくとも1.5 ppm、少なくとも2 ppm、又は少なくとも5 ppmであり得る。ガス混合物中の一酸化窒素の濃度は、最大100 ppm、最大80 ppm、最大60 ppm、最大40 ppm、最大25 ppm、最大20 ppm、最大10 ppm、最大5 ppm、又は最大2 ppmであり得る。
【０２１０】
一酸化窒素を含むガス混合物のレセプタクル200から哺乳動物への送達は、該ガス混合物を送達導管に通すことを含み得る。送達導管255は、レセプタクル200と患者インターフェイス250との間に配置することができる。一部の実施態様では、送達導管255は、レセプタクル200の出口210及び/又は患者インターフェイス250に接続することができる。図2a、図2b、及び図2cに点線で示されているように、送達導管は、追加の構成要素、例えば、加湿器又は1つ以上の追加のレセプタクルを含み得る。
【０２１１】
ガス混合物の送達は、ガス混合物を哺乳動物に連続的に供給することを含み得る。ガス混合物の送達が、ガス混合物を哺乳動物に連続的に供給することを含む場合は、レセプタクルの容積を、送達導管の容積よりも大きくすることができる。相対的に大きいレセプタクルの容積により、送達の前にガス混合物が完全に混合されるようにすることができる。一般に、レセプタクルの容積の送達導管の容積に対する比率が増加するにつれて、より完全な混合が起こり得る。好ましい混合のレベルは、レセプタクルの容積が送達導管の容積の少なくとも2倍であるときに達成され得る。レセプタクルの容積は、送達導管の容積の少なくとも1.5倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、又は少なくとも5倍であり得る。
【０２１２】
レセプタクルの容積が、送達導管の容積又は該送達導管内のガス混合物の体積よりも大きい場合は、該ガス混合物を該レセプタクルから哺乳動物に直接供給しなくても良く、該レセプタクル又は該送達導管で遅延させることができる。この遅延が、ガスの混合に必要な時間を与えることができ、NO濃度が呼吸中に一定に維持される。
【０２１３】
この遅延により、レセプタクル内にガス混合物が保持されることになり得る。ガス混合物は、設定時間の間、レセプタクル内に保持することができる。この設定時間は、少なくとも1秒間、少なくとも2秒間、少なくとも6秒間、少なくとも10秒間、少なくとも20秒間、少なくとも30秒間、又は少なくとも1分間であり得る。
【０２１４】
ガス混合物の遅延（即ち、ガス混合物のレセプタクル内での保持）によって起こる混合は有効であり得るため、呼吸内変動が、予め混合されたガスが供給される理想的な条件下で達成され得る呼吸内変動と同一であり得る。これは、「完全混合」と呼ばれることもある。連続的な送達では、これは、哺乳動物に送達されるガス混合物中の一酸化窒素の濃度が、一定時間（例えば、少なくとも1分間、少なくとも2分間、少なくとも5分間、少なくとも10分間、又は少なくとも30分間）一定に維持されることを意味し得る。濃度を一定に維持する場合、この濃度は、送達に望ましい濃度の最大±10％、最大±5％、又は最大±2％の範囲に維持することができる。
【０２１５】
ガス混合物の送達は、ガス混合物を哺乳動物に間欠的に供給することを含み得る。ガス混合物の間欠的な送達は、第1のガス又は第2のガスのシステムへの間欠的な連通の結果であり得る。前記別の方法では、第1のガス又は第2のガスのガス導管を介した間欠的な連通は、圧力のかかる領域を増大することになり得、この領域がレセプタクルに及んで、ガス混合物の間欠的な連通をもたらし得る。間欠的な送達は、ガスバッグ、ポンプ、手動ポンプ、麻酔器、又は人工呼吸器を用いて行うことができる。
【０２１６】
間欠的な送達は、ガス混合物が患者に送達されるオン時間、及びガス混合物が患者に送達されないオフ時間を含み得る。間欠的な送達は、ガス混合物の1回以上のパルスを送達することを含み得る。
【０２１７】
オン時間又はパルスは、数秒から最大数分もの間持続し得る。一実施態様では、オン時間又はパルスは、1秒間、5秒間、10秒間、15秒間、20秒間、25秒間、30秒間、35秒間、40秒間、45秒間、50秒間、55秒間、又は60秒間持続し得る。別の実施態様では、オン時間又はパルスは、1分間、2分間、3分間、4分間、又は5分間持続し得る。好ましい一実施態様では、オン時間又はパルスは、0.5〜10秒間、最も好ましくは1〜6秒間持続し得る。
【０２１８】
間欠的な送達は、複数のオン時間又はパルスを含み得る。例えば、間欠的な送達は、少なくとも1回、少なくとも2回、少なくとも5回、少なくとも10回、少なくとも50回、少なくとも100回、又は少なくとも1000回のオン時間又はパルスを含み得る。
【０２１９】
ガス混合物の各オン時間又はパルスのタイミング及び継続時間は予め設定することができる。前記別の方法では、ガス混合物を、1回以上のオン時間又はパルスの予め設定された送達順序で患者に送達することができる。これは、例えば、麻酔器又は人工呼吸器を用いて達成することができる。
【０２２０】
ガス混合物の送達が、ガス混合物を哺乳動物に間欠的に供給することを含む場合は、レセプタクルの容積は、1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積よりも大きくすることができる。相対的に大きいレセプタクルの容積により、ガス混合物が送達の前に完全に混合されるようにすることができる。一般に、哺乳動物に送達される1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積に対するレセプタクルの容積の比率が増加するにつれて、より完全な混合が起こり得る。好ましい混合のレベルは、レセプタクルの容積が1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積の少なくとも2倍であるときに達成され得る。レセプタクルの容積は、1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積の少なくとも1.5倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、又は少なくとも5倍であり得る。
【０２２１】
レセプタクルの容積が、1回のパルス又はオン時間のガス混合物の体積よりも大きい場合は、該ガス混合物を該レセプタクルから哺乳動物に直接送達しなくても良く、1回以上のパルス又はオン時間を該レセプタクル又は送達導管内で遅延させることができる。この遅延が、ガスの混合に必要な時間を与えることができ、NO濃度が、送達されるパルス間又はオン時間間、一定に維持される。
【０２２２】
オフ時間の結果としての保持に加えて、体積又は容積の相違によって生じる遅延により、ガス混合物がレセプタクル内に保持されることになり得る。ガス混合物は、レセプタクル内に設定時間保持することができる。設定時間は、パルスもしくはオン時間の間、又はパルス間もしくはオン時間間であり得る。設定時間は、少なくとも1秒間、少なくとも2秒間、少なくとも6秒間、少なくとも10秒間、少なくとも20秒間、少なくとも30秒間、又は少なくとも1分間であり得る。
【０２２３】
ガス混合物の遅延（即ち、ガス混合物のレセプタクル内での保持）によって起こる混合は有効であり得るため、呼吸内変動が、予め混合されたガスが供給される理想的な条件下で達成され得る呼吸内変動と同一であり得る。間欠的な送達は、2回以上のパルス又はオン時間でガス混合物を供給することを含み得る。間欠的な送達を使用すると、各パルス又はオン時間の一酸化窒素の濃度の変動は、10％未満、5％未満、又は2％未満であり得る。言い換えれば、第1のパルスの一酸化窒素の濃度と第2のパルスの一酸化窒素の濃度との間の変動は、第1のパルスの一酸化窒素の濃度の10％未満（又は5％もしくは2％未満）である。別の実施態様では、間欠的な送達を使用すると、各パルス又はオン時間の一酸化窒素の濃度の変動は、10 ppm未満、5 ppm未満、2 ppm未満、又は1 ppm未満であり得る。前記別の方法では、第1のパルスの一酸化窒素の濃度と第2のパルスの一酸化窒素の濃度との間の差異は、10 ppm未満、5 ppm未満、2 ppm未満、又は1 ppm未満である。
【実施例】
【０２２４】
（実施例）
図3は、レセプタクルがガスの混合に使用されるシステムの一実施態様の流路の概略図を示している。この構成では、一酸化窒素放出剤を含むガス供給源は、空気中のNO2、例えば、空気中800 ppmのNO2の容器であり得る。あるいは、ガス供給源は、液体供給源に由来しても良い。液体供給源が使用される場合は、該供給源の濃度が変動し得る。場合によっては、NO2の濃度は、約1000 ppmから約50 ppmまでであり得る。液体供給源からのNO2の濃度は、該供給源の温度を調節することによって制御することができる。
【０２２５】
図3に示されている実施態様は、吸気の間に一定の濃度のNOを供給できることを実証している。図3に混合レセプタクルとして示されているレセプタクルの機能は以下を含み得る：
（1）ラインで生成し得る全てのNO2をNOに変換する。
（2）吸入の前に患者回路でNOを十分に混合する。
【０２２６】
図4は、20 ppmのNOを送達するように構成された、図3で具現化されたシステムの典型的な応答を示している。NO2値（底部）が示されている（右側の軸）。これらの測定値は、システムの一部である電気化学ガス分析装置を用いて得られた。NO2濃度は、NO濃度が20 ppmであるときは本質的に0であり得ることに留意されたい。中間のプロットによって示されているように、人工呼吸器の流量が示されている（左側の軸）。最悪の状況に焦点を当てるために、人工呼吸器のバイアス流れを0に設定した。
【０２２７】
システムは、表1に示されているように設定された乳児用人工呼吸器（Bio-Med Devices CV2+）を用いて21％の酸素中20 ppmのNOを送達した。呼吸速度が遅いと呼気中の停止が長いため、NO混合の最悪のケースとして遅い呼吸速度を使用した。
【０２２８】
表1: 人工呼吸器の設定
【表１】
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【０２２９】
NO測定値は、製品仕様の範囲内であった（±20％）。レセプタクル内でのNO2のNOへの変換は、混合による遅延によって生じるNO2の生成を上回る。
【０２３０】
上記説明されたように、混合は、レセプタクルの容積が人工呼吸器のパルスの体積を超えると起こり得る。例えば、6000 ml/分及び40呼吸/分では、パルスの体積は150 mlである。混合チャンバの容積がこの体積の2倍を超えると、良好な混合が起こり得る。
【０２３１】
他方、図5は、同じ応答を示しているが、患者と直列にある、図3に混合レセプタクルとして示されているレセプタクルを使用していない。NO2濃度は、約0.6 ppmと測定され、この値は新生児では許容され得ない。レセプタクルは、生成した全てのNO2をNOに変換する。これらの2つの図面は、レセプタクルのNO2をNOに変換する効果を明確に実証している、即ち、レセプタクルは、患者で測定されるNO2濃度を0.6 ppmから0 ppmに低下させた。
【０２３２】
レセプタクルの混合性能を、90％立ち上がり時間が250ミリ秒である高速化学ルミネセンス検出器を用いて評価した。一酸化窒素の呼吸内変動を検出するために超高速NO検出器が必要であった。
【０２３３】
図6は、ガスを混合するレセプタクルを用いていない（混合機能のない）システムの応答を示している。このチャートは、図5に示されているNO波形の高速バージョンを示している。底部の線は、人工呼吸器の流量を示している。図から分かるように、レセプタクルが存在しないため、吸気時間中に30 ppmの一酸化窒素のスパイク（上部）が生じた。この大きさの呼吸内変動は許容できない。
【０２３４】
従来の技術は、人工呼吸器回路における急激な呼吸内流量の変化を追跡し、流量センサからの電子信号を使用してNOを回路に導入する弁を同期させることによってこの問題を一部解消している。これは、困難で複雑な電子的な解決策であり、高速センサ、及びリアルタイムで動作する超高速コンピュータアルゴリズムを必要とする。実行することが困難であるため、FDA（米国食品医薬品局）は（その指針書で）、これらの一時的な濃度の全期間が呼吸の体積測定期間の10％を超えなければ、NOが平均値の0〜150％の範囲で変動することを認めている。
【０２３５】
図7は、レセプタクルを含む図4の高速NOバージョンを示している。高速検出器は、図6に使用されている同じ人工呼吸器設定で僅か1 ppmの呼吸内変動も検出することができた。（図4では、電子化学セル及び関連電子機器の時間応答が呼吸間の時間よりも著しく長いため、NO測定値に脈動が示されていない。）相違は、混合機能を提供するレセプタクルの追加だけであった。
【０２３６】
NOガスが予め混合され、人工呼吸器を用いて直接送達される場合に理想的な混合が起こり得る。この完全な混合条件は、パルス送達条件下で化学ルミネセンス測定値を検証するためにベースラインを提供することができる。ブレンダを使用して800 ppmのNOを空気と予め混合して、人工呼吸器のみを用いて送達されるべき20 ppmのガスを生成した。化学ルミネセンスを使用して、人工肺に送達されるNOを測定した。図8はこの結果を示している。NOプロット（上部）のピークから、化学ルミネセンス装置が、流れの脈動性によって影響を受けたことが分かる（底部）。NO測定値はほぼ平坦であるが、ある程度の変動がなお存在した。
【０２３７】
図9は、同じ実験を示しているが、システムは、呼吸回路内にレセプタクルを含む。NO測定値（上部）に小さい振幅の振動が存在した。これらの単純な実験から、人工呼吸器からのパルス送達流が、化学ルミネセンス装置を用いて完全に平坦なNO応答を実現することができると結論付けられた。さらに、これらの振動は、人工呼吸器の流量測定値（底部）と同期しているため、呼吸回路における圧力変化によるものであり得る。カートリッジ内での混合によって達成された呼吸内変動は、予め混合されたガスを用いて達成できる理想的な呼吸内変動と区別できなかった。加えて、NO2不純物濃度はほぼ0.0 ppmに低減される。
【０２３８】
呼吸回路への一定のNOの注入は、レセプタクルが十分な容積を有するミキサであり、かつ該回路からNO2を除去する又はNO2をNOに変換することができるのであれば、単純で実現可能な技術であり得る。
【０２３９】
図10は、上でより詳細に説明された本発明の一実施態様を示している。
【０２４０】
1つ以上の実施態様の詳細が、添付の図面及び詳細な説明に記載されている。他の特徴、目的、及び利点は、詳細な説明、添付の図面、及び特許請求の範囲から明らかであろう。本発明の多数の実施態様が説明されてきたが、本発明の概念及び範囲から逸脱することなく様々な変更が可能であることを理解されたい。また、添付の図面は、必ずしも縮尺通りである必要はなく、本発明の様々な特徴及び基本原理のやや簡易な表現を示していることを理解されたい。
【図１】
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【図２ａ）】
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【図２ｂ）】
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【図２ｃ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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