СПОСОБЫ ЛЕЧЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ИНФЕКЦИИ ЛЕГКИХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФТОРХИНОЛОНОВ
METHODS OF TREATING PULMONARY BACTERIAL INFECTION WITH APPLICATION OF FLUOROQUINOLONES

Область изобретения
Эта заявка относится к областям фармацевтической химии и медицины. В частности, она относится к способам лечения бактериальных инфекций легких.
Описание уровня техники
Патогеном, ассоциированным с большинством хронических инфекций, поражающих больных муковисцидозом (CF), является Pseudomonas aeruginosa. Согласно данным фонда муковисцидоза (CFF), приблизительно 55% больных муковисцидозом колонизированы Р.aeruginosa. Тяжелые легочные обострения являются обычным проявлением хронических инфекций, вызываемых Р.aeruginosa.
Р.aeruginosa может расти в анаэробных условиях, используя нитрат или нитрит для анаэробного дыхания, или путем сбраживания аргинина. Мокрота больных CF содержит средние уровни нитратов 250-350 мкМ, а может содержать уровни вплоть до 1000 мкМ. Поэтому мокрота при CF может обеспечивать клеткам Р.aeruginosa среду, которая способствует колонизации в анаэробных условиях и поддерживает ее.
Было показано, что в густом легочном секрете в легких больных CF существуют участки с низким давлением кислорода. Хотя Р.aeruginosa является типичным аэробом, она может колонизировать и пролиферировать в этих микроаэрофильных средах в мокроте при CF.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Некоторые воплощения, раскрытые здесь, относятся к способам лечения бактериальной инфекции легких, включающим введение терапевтически эффективного количества аэрозоля фторхинолонового антибиотика, где бактериальная инфекция легких включает бактерии, способные расти в анаэробных условиях.
Некоторые воплощения включают способ лечения бактериальной инфекции легких, включающий введение терапевтически эффективного количества аэрозоля фторхинолонового антибиотика, выбранного из группы, состоящей из левофлоксацина и офлоксацина, где бактериальная инфекция легких включает бактерии, растущие в анаэробных условиях.
В некоторых воплощениях способ включает анализ бактериальной инфекции легких на присутствие бактерий, растущих в анаэробных условиях. В некоторых воплощениях бактерии растут в анаэробных условиях, используя нитрат или нитрит.
Некоторые воплощения дополнительно включают анализ бактериальной инфекции легких на присутствие бактерий, растущих в анаэробных условиях, используя нитрат или нитрит. В некоторых воплощениях бактерии включают Pseudomonas aeruginosa. В некоторых воплощениях способ включает анализ бактериальной инфекции легких на присутствие Pseudomonas aeruginosa.
В некоторых воплощениях фторхинолоновый антибиотик представляет собой левофлоксацин. В некоторых воплощениях фторхинолоновый антибиотик представляет собой офлоксацин.
В некоторых воплощениях по меньшей мере часть бактерий, вызывающих бактериальную инфекцию легких, растет в анаэробных условиях. В некоторых воплощениях бактериальную инфекцию легких определяют как имеющую по меньшей мере часть указанных бактерий, растущих в анаэробных условиях.
В некоторых воплощениях бактериальная инфекция легких имеется у субъекта с муковисцидозом. В некоторых воплощениях инфекция легких характеризуется наличием мокроты, содержащей уровни нитратов по меньшей мере 250 мкМ. В некоторых воплощениях бактериальную инфекцию легких определяют как имеющую уровни нитратов, содержащихся в мокроте, по меньшей мере 250 мкМ.
В некоторых воплощениях способ лечения бактериальной инфекции легких не включает введение терапевтически эффективного количества антибиотика, выбранного из группы, состоящей из тобрамицина, амикацина и азтреонама.
В некоторых воплощениях никакие другие антибиотики не вводят в терапевтически эффективном количестве для лечения бактериальной инфекции легких. В некоторых воплощениях фторхинолоновый антибиотик вводят посредством внутрилегочной доставки. В некоторых воплощениях терапевтически эффективное количество фторхинолона составляет более чем примерно 5 мг. В некоторых воплощениях терапевтически эффективное количество фторхинолона составляет не более чем примерно 150 мг.
В некоторых воплощениях предложен способ подавления бактерий, растущих в анаэробных условиях, включающий воздействие на указанные бактерии количеством фторхинолонового антибиотика, эффективным для подавления роста указанных бактерий.
Бактерии в некоторых воплощениях подвергают воздействию смеси, содержащей по меньшей мере примерно 0,75 мг/л фторхинолонового антибиотика. В некоторых воплощениях бактерии включают Pseudomonas aeruginosa. В некоторых воплощениях бактерии определяют как растущие в анаэробных условиях.
Некоторые воплощения способа включают анализ образца указанных бактерий для определения того, растут ли бактерии в анаэробных условиях. В некоторых воплощениях образец бактерий характеризуется уровнями нитратов по меньшей мере 250 мкМ.
В некоторых воплощениях фторхинолоновый антибиотик представляет собой левофлоксацин. В некоторых воплощениях фторхинолоновый антибиотик представляет собой офлоксацин.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фиг.1 представлена таблица, демонстрирующая определение МПК (минимальной подавляющей концентрации) различных антимикробных препаратов в аэробных и анаэробных условиях.
На Фиг.2А представлена диаграмма распределения значений МПК левофлоксацина (LVX) для Р.aeruginosa в аэробных и анаэробных условиях.
На Фиг.2В представлена диаграмма распределения значений МПК тобрамицина (ТОВ) для Р.aeruginosa в аэробных и анаэробных условиях.
На Фиг.2С представлена диаграмма распределения значений МПК амикацина (АМК) для Р.aeruginosa в аэробных и анаэробных условиях.
На Фиг.2D представлена диаграмма распределения значений МПК азтреонама (ATM) для Р.aeruginosa в аэробных и анаэробных условиях.
На Фиг.3А представлена диаграмма среднего значения log КОЕ/мл Р.aeruginosa за период времени для штамма РАМ1020 дикого типа.
На Фиг.3В представлена диаграмма среднего значения log КОЕ/мл Р.aeruginosa за период времени для штамма РАМ1032 nalB.
На Фиг.3С представлена диаграмма среднего значения log КОЕ/мл Р.aeruginosa за период времени для штамма РАМ1481 nalB gyrA.
На Фиг.3D представлена диаграмма среднего значения log КОЕ/мл Р.aeruginosa за период времени для штамма РАМ1573 nalB gyrA (Thr83lle).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВОПЛОЩЕНИЯ
Муковисцидоз является наследственным заболеванием, которое приводит к частым бактериальным инфекциям легких, требующим лечения антибиотиками. В публикации заявки на патент США №2006/0276483, которая включена в данное описание посредством ссылки во всей ее полноте, предложены аэрозольные фторхинолоны и их применение для лечения бактериальных инфекций легких.
Некоторые типы бактерий, которые могут присутствовать при бактериальной инфекции легких, могут расти в анаэробных условиях. Было показано, что в густом легочном секрете в легких больных CF существуют участки с низким давлением кислорода. Таким образом, при бактериальной инфекции легких могут присутствовать бактерии, растущие в анаэробных условиях. Гипоксические условия, которые можно обнаружить у больных CF, могут препятствовать эффективности некоторых классов антибиотиков, и поэтому необходимы усовершенствованные способы лечения.
Неожиданно было обнаружено, что фторхинолоны проявляют сходную активность в отношении бактерий, растущих как в аэробных, так и в анаэробных условиях.
Определения
Термин "микроорганизм" относится к микроскопическим организмам, таким как бактерии или грибы. Таким образом, любое раскрытие этого термина также подразумевает признаки, относящиеся к более узкому классу "бактерий". Например, описания, относящиеся к антимикробным соединениям, также подразумевает применение антибиотиков.
Термин "введение" или "вводить" относится к способу применения дозы антимикробной фармацевтической композиции у позвоночного животного. Предпочтительный способ введения может меняться в зависимости от различных факторов, например компонентов фармацевтической композиции, локализации возможной или текущей бактериальной инфекции, вовлеченного микроорганизма и тяжести текущей микробной инфекции.
Термин "млекопитающее" используют в своем обычном биологическом смысле. Таким образом, он конкретно включает людей, крупный рогатый скот, лошадей, собак и кошек, но также включает многие другие виды.
Термин "микробная инфекция" относится к нежелательной пролиферации или наличию инвазии патогенных микроорганизмов в организм-хозяин. Он включает чрезмерный рост микроорганизмов, которые обычно присутствуют в организме или на теле млекопитающего или другого организма. В более общем смысле микробной инфекцией может быть любой случай, когда присутствие микробной(ых) популяции(й) наносит вред млекопитающему-хозяину. Таким образом, микробная инфекция возникает тогда, когда имеется избыточная численность микробной популяции в организме или на теле млекопитающего или когда присутствие микробной(ых) популяции(й) наносит вред клеткам или другой ткани млекопитающего.
Применительно к реакции микроорганизма, такого как бактерия, на антимикробный агент, термин "чувствительность" относится к восприимчивости микроорганизма к присутствию антимикробного агента. Поэтому, повышение чувствительности означает, что микроорганизм будет подавляться более низкой концентрацией антимикробного агента в среде, окружающей микробные клетки. Это эквивалентно выражению, что микроорганизм более чувствителен к антимикробному агенту. В большинстве случаев минимальная подавляющая концентрация (МПК) этого антимикробного агента будет снижена.
Под термином "терапевтически эффективное количество" или "фармацевтически эффективное количество" подразумевают количество фторхинолонового антимикробного агента, которое обладает терапевтическим эффектом. Дозы фторхинолонового антимикробного агента, которые полезны при лечении, представляют собой терапевтически эффективные количества. Таким образом, использованный здесь термин "терапевтически эффективное количество" означает такие количества фторхинолонового антимикробного агента, которые оказывают желаемый терапевтический эффект, как определено из результатов клинических испытаний и/или исследований на животных моделях инфекции. В конкретных воплощениях фторхинолоновый антимикробный агент вводят в заранее определенной дозе, и, следовательно, терапевтически эффективное количество будет являться количеством вводимой дозы. Это количество и количество фторхинолонового антимикробного агента может быть определено обычным путем специалистом в данной области техники и будет изменяться в зависимости от некоторых факторов, таких как конкретный вовлеченный штамм микроорганизма. Это количество, кроме того, может зависеть от роста больного, массы тела, пола, возраста и истории болезни. Для профилактического лечения терапевтически эффективным количеством является такое количество, которое будет эффективным для предупреждения микробной инфекции.
"Терапевтический эффект" облегчает, до некоторой степени, один или более чем один симптом инфекции и включает излечение инфекции. "Излечение" означает, что симптомы активной инфекции устранены, включая полное или значительное устранение избыточного количества жизнеспособных клеток микроорганизма, вовлеченных в инфекцию, до или ниже предела обнаружения с помощью традиционных измерений. Однако, некоторые длительные или перманентные последствия инфекции могут иметь место даже после наступления излечения (такие как обширное повреждение тканей). Использованный здесь термин "терапевтический эффект" определяют как статистически значимое уменьшение бактериальной нагрузки на организм хозяина, проявление устойчивости или облегчение симптомов инфекции, как определено по результатам клинических испытаний на человеке или исследований на животных.
Термины "лечить", "лечение" или "излечение", использованные в данном описании, относятся к введению фармацевтической композиции с профилактическими и/или терапевтическими целями. Термин "профилактическое лечение" относится к лечению больного, который еще не инфицирован, но который восприимчив к конкретной инфекции или, иными словами, имеет риск возникновения такой инфекции. Термин "терапевтическое лечение" относится к проведению лечения больного, уже страдающего инфекцией. Таким образом, в предпочтительных воплощениях лечение представляет собой введение млекопитающему (либо с терапевтическими, либо с профилактическими целями) терапевтически эффективных количеств фторхинолонового антимикробного агента.
Способ лечения
Некоторые воплощения, раскрытые здесь, представляют способы лечения бактериальной инфекции легких, которые включают введение терапевтически эффективного количества аэрозоля фторхинолонового антимикробного средства, где бактериальная инфекция легких включает бактерии, растущие в анаэробных условиях.
Терапевтически эффективное количество может включать, например, по меньшей мере примерно 5 мг; по меньшей мере примерно 10 мг; по меньшей мере примерно 20 мг или по меньшей мере примерно 50 мг. Аналогично, терапевтически эффективное количество может включать, например, не более чем примерно 150 мг; не более чем примерно 140 мг; не более чем примерно 125 мг или не более чем примерно 100 мг.
Поскольку фторхинолоны проявляют активность в отношении бактерий, растущих в анаэробных условиях, способ может включать анализ бактериальной инфекции легких на присутствие бактерий, растущих или способных расти в анаэробных условиях. Например, при инфекции может быть выделена культура и определен тип присутствующих бактерий. Если присутствуют бактерии, способные расти в анаэробных условиях, может быть использовано лечение, включающее введение фторхинолона. Более того, при применении такого анализа могут быть использованы другие критерии для определения того, целесообразно ли лечение, включающее введение фторхинолона. Фторхинолон может быть целесообразен, когда присутствуют бактерии, растущие в анаэробных условиях, используя нитрит или нитрат, или альтернативно, когда бактерии представляют собой Pseudomonas aeruginosa.
Различные фторхинолоны могут быть использованы для лечения бактериальных инфекций легких. В одном воплощении фторхинолон выбран из группы, состоящей из левофлоксацина и офлоксацина. В другом воплощении фторхинолон может представлять собой левофлоксацин. В еще одном воплощении фторхинолон может представлять собой офлоксацин. Фторхинолоны могут находиться в аэрозольной форме для обеспечения внутрилегочной доставки.
В некоторых воплощениях способ не включает лечение бактериальной инфекции легких терапевтически эффективным количеством тобрамицина, амикацина или азтреонама. В другом воплощении никакие другие антимикробные средства не вводят в терапевтически эффективном количестве для лечения бактериальной инфекции легких.
Тип инфекций легких, которые подвергают лечению, конкретно не ограничен. Инфекция легких может включать инфекцию, обнаруживаемую у больного муковисцидозом. Также способ может быть использован для лечения бактериальной инфекции легких, которая характеризуется наличием мокроты, содержащей средние уровни нитратов по меньшей мере примерно 250 мкМ или по меньшей мере примерно 500 мкМ. Наконец, способ может быть использован для лечения бактериальной инфекции легких, при которой имеется по меньшей мере часть бактерий, растущих в анаэробных условиях.
Более того, при лечении рассматриваются различные типы бактерий, при условии, что бактерии растут или способны расти в анаэробных условиях. Например, бактерии могут представлять собой Pseudomonas aeruginosa. В одном воплощении лечение включает бактерии, растущие или способные расти в анаэробных условиях, используя нитрат или нитрит.
ПРИМЕРЫ
Воплощения настоящей заявки раскрыты более подробно в следующих примерах, которые не предназначены ограничивать объем изобретения.
Бактериальные штаммы и антибиотики
Сто четырнадцать изолятов Р.aeruginosa от больных CF получали для тестирования чувствительности из CF Referral Center for Susceptibility & Synergy Studies при Колумбийском университете (New York, NY), а также из двух лабораторий CF Therapeutics Development Network (TDN) (Seattle Children's Hospital, Seattle, WA and University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC). Примерно шестьдесят процентов составляли свежие изоляты (2004-2007), а оставшиеся сорок процентов выделены между 1980 и 2004 годами.
Штаммы Р.aeruginosa PAM1020 (дикий тип), РАМ1032 (nalB), РАМ1481 (nalB gyrA (Asp87Tyr)) и РАМ1573 (nalB gyrA (Thr83lle)) представляют специфические механизмы резистентности, связанные с эффлюксом и мутацией гена-мишени, и были использованы в анализах активности левофлоксацина по времени гибели.
Антибиотики, использованные в этих исследованиях, включали тобрамицин, левофлоксацин, амикацин и азтреонам, которые применяются или находятся в разработке в качестве аэрозольной терапии для лечения CF. Для определения антимикробной чувствительности в аэробных условиях левофлоксацина гидрохлорид, тобрамицина сульфат и амикацина дисульфат приобретали в LKT Laboratories (St. Paul, MN), а азтреонам в виде основания приобретали в МР Biomedicals (Solon, ОН). Все антибиотики, использованные для определения антимикробной чувствительности в анаэробных условиях, приобретали в лаборатории фармакопеи США (Rockville, MD).
Тестирование чувствительности
3
Пограничные значения МПК антибиотиков получали при использовании метода микроразведений в жидкой питательной среде согласно эталонному методу CLSI (Института клинических и лабораторных стандартов). См. Clinical and Laboratory Standards Institute. Methods for Dilution AntiMnKrobial Susceptibility Tests for Bacteria That Grow Aerobically - Seventh Edition: Approved Standard M7-A7. CLSI, Wayne, PA, USA, 2006. Антибиотики серийно разводили до следующих концентраций для тестирования в аэробных условиях: левофлоксацин и тобрамицин 0,03-32 мг/л, а амикацин и азтреонам 0,125-128 мг/л. Тестирование чувствительности в анаэробных условиях требовало добавления 1% нитрата калия (KNO) в катион-сбалансированный бульон Мюллера-Хинтона (САМНВ) для обеспечения анаэробного дыхания для Р.aeruginosa. Для тестирования чувствительности в анаэробных условиях замороженные чашки для определения МПК размораживали и помещали в анаэробную камеру на ночь, чтобы обеспечить удаление всего кислорода перед инокуляцией исследуемыми штаммами. Диапазон разбавления для всех антибиотиков составлял 0,125-128 мг/л для определения антимикробной чувствительности в анаэробных условиях. Могло потребоваться продленное инкубирование до 48 часов в анаэробных условиях, и оно было необходимым для 54% изолятов.
Бактерицидная активность
7
8
10
Анализы активности по времени гибели в аэробных и гипоксических условиях проводили для определения бактерицидной активности левофлоксацина в концентрациях в диапазоне 32-1,024 мг/л. Концентрации левофлоксацина изменялись в диапазоне от 16-кратных до 2,048-кратных значений МПК в отношении изогенных штаммов Р.aeruginosa PAM1020 (МПК равно 0,125 мг/л), РАМ1032 (МПК равно1 мг/л), РАМ1481 (МПК равно 4 мг/л) и РАМ1573 (МПК равно 8 мг/л). Культуры, выращенные на бульоне Мюллера-Хинтона (МНВ) в аэробных и гипоксических условиях, разводили до первичного инокулюма 1×10-1×10 КОЕ/мл. Гипоксические условия моделировали посредством доведения объема МНВ до максимума в сосуде для выращивания и исключения перемешивания во время инкубирования при 37°С. Скорости роста при использовании этих условий или МНВ, обработанного ферментной системой Oxyrase (Oxyrase, Inc., Mansfield, ОН), были сходными. Конечный объем культуральной жидкости составлял 10 мл. В моменты времени 0, 10, 20, 40, 80 и 160 минут по 0,5 мл образцов отбирали из каждой культуральной жидкости, немедленно дважды промывали МНВ, чтобы минимизировать остаточные эффекты левофлоксацина, серийно разводили физиологическим раствором и высевали на чашки с агаром Мюллера-Хинтона (МНА). Чашки с агаром инкубировали вплоть до 48 часов при 37°С и оценивали бактерицидную активность. Предел обнаружения составлял 2 log КОЕ/мл. Количество бактерий, полученное после инкубирования и в тех и в других условиях, сравнивали с использованием парного t-критерия.
Результаты
50
90
50
Результаты определения МПК в аэробных и анаэробных условиях суммированы в таблице, показанной на Фиг.1. Наблюдалось незначительное изменение активности левофлоксацина в анаэробных условиях; МПК возросла только в 2 раза, без увеличения в МПК. В отличие от этого, при анаэробном инкубировании возросли средние геометрические значения МПК для тобрамицина, амикацина и азтреонама приблизительно в 7, 4 и 6 раз, соответственно, при этом значения МПК для тобрамицина и азтреонама возросли в 4 и 16 раз, соответственно, в анаэробных условиях. В отношении более чем 40% изолятов имелось увеличение в значениях МПК больше чем в 4 раза у тобрамицина, амикацина и азтреонама по сравнению с лишь 4% для левофлоксацина.
Фиг.2A-D демонстрируют распределение значений МПК в аэробных и анаэробных условиях для каждого антибиотика в отношении всех 114 изолятов Р.aeruginosa. В анаэробных условиях тобрамицин, амикацин и азтреонам демонстрировали пониженную активность, определяемую по сдвигу в распределении значений МПК. В противоположность этому, распределения значений МПК в аэробных и анаэробных условиях для левофлоксацина были сходными.
Кривые зависимости гибели от времени строили для определения бактерицидной активности высоких концентраций левофлоксацина, достигаемых после аэрозольного введения, в отношении изогенных штаммов Р.aeruginosa в аэробных и гипоксических условиях для моделирования градиента парциального давления кислорода, находящегося в легких больных CF. Быструю и устойчивую бактерицидную активность in vitro в пределах 10 минут наблюдали для каждого штамма при каждой концентрации левофлоксацина при тех и других условиях (р>0,05), как показано на Фиг.3.