КОМПОЗИЦИЯ КОНТРАСТНОГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ МРТ ДЛЯ ПЕРОРАЛЬНОГО ВВЕДЕНИЯ
COMPOSITION OF CONTRAST AGENT FOR MRT FOR PERORAL INTRODUCTION

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к магнитно-резонансной томографии (МРТ), более конкретно к пероральному введению композиций контрастного вещества марганца для получения изображения печени и к способу для МРТ печени с использованием композиции контрастного вещества марганца.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящее время магнитно-резонансная томография (МРТ) является общепринятым средством медицинской диагностики. Этому способствовала возможность получать высококачественные изображения и различать мягкие ткани без необходимости воздействия на пациента ионизирующим излучением.
Марганец представляет собой хорошо известное парамагнитное контрастное вещество, эффективное для МРТ мягких тканей в организме. Однако при внутривенном введении в качестве контрастного вещества марганец в клинических дозах может оказывать тератогенное действие. Также известно, что при внутривенном введении марганец препятствует нормальному функционированию сердца, замещая кальций в мышечных клетках сердца. Для предотвращения этой проблемы использовали связанный в хелатных комплексах Mn; однако хелатообразование предотвращает или снижает повышение связывания Mn с тканями.
Поэтому в ЕР 0 308 983 А2 предложено контрастное вещество в виде нехелатного координационного соединения для снижения токсичности при парентеральном применении для получения изображения сердца и печени. Mn связан в комплексе, т.е. координационном комплексе, для предотвращения токсичного действия свободного Mn. Предлагаемое соединение имеет формулу Mn(II)
2
m
n
o
p
q
r
+a
-a
(HO)A1A2A3A4)(Y,Z),
где А1, А2, A3 и А4 представляют собой одни и те же или различные группы аминозамещенных карбоновых кислот, имеющие от 2 до 18 атомов углерода; Y и Z представляют собой, каждый, один и тот же или различный анион фармацевтически приемлемой неорганической кислоты или органической карбоновой кислоты, имеющей от 2 до 18 атомов углерода; а представляет собой валентность ионов; m, n, о, р и q представляют собой, каждый, 1 или 0, (m+n+o+p+q)=4; и r представляет собой 1, а если Y представляет собой поливалентный анион, то r представляет собой 0 или 1.
В ЕР 0 308 983 А2 описаны разработанные органоспецифичные композиции для введения путем инъекции и выбранные для переноса координационного соединения в область организма, изображение которой следует получить посредством устройства МР.
Для дополнительного снижения риска опасного и даже летального воздействия на сердце ранее было предложено пероральное введение марганца. В результате васкуляризации верхних отделов желудочно-кишечного тракта перорально вводимое вещество, поступающее в кровь из кишечника, всасывается в печени перед прохождением в сердце. В случае марганца всасывание гепатоцитами в печени предотвращает образование токсичного для сердца уровня марганца, достигающего сердца. Это поглощение марганца гепатоцитами привело к предложенному использованию перорально вводимого марганца в качестве контрастного вещества для получения изображения печени.
В WO 96/05867 описана композиция контрастного вещества, содержащая физиологически переносимое соединение марганца, стимулятор поглощения и физиологически переносимый носитель или эксципиент, где композиция имеет концентрацию марганца по крайней мере 0,3 мМ или находится в стандартной лекарственной форме, содержащей по крайней мере 300 мкмоль марганца, где стимулятор поглощения содержит физиологически переносимое восстанавливающее соединение, включающее α-гидроксикетонную группу, физиологически переносимую кислоту, содержащую α- и/или β-гидрокси- или аминогруппы, или ее соль, и/или витамин D. В описании четко указано, что улучшенного поглощения марганца достигают, используя стимулятор поглощения в молярном избытке по сравнению с марганцем.
В WO 97/02842 описано применение Mn-контрастного вещества, содержащего стимулятор поглощения, для перорального введения для получения изображения желудка, печени, желчного протока и желчного пузыря. Стимулятор поглощения находится в виде по крайней мере одной аминокислоты и/или витамина D. Однако в этом документе не указано какое-либо преимущество предотвращения существенного образования координационных соединений между марганцем и стимулятором поглощения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящее время было неожиданно открыто, что существует возможность улучшать поглощение марганца печенью посредством повышения ранее указанных молярных отношений Mn к аминокислоте и что такое улучшение не зависит от наличия или отсутствия витамина D.
В связи с этим важно отметить, что даже относительно незначительное повышение присутствующего в ткани печени количества марганца приводит к значительному улучшению изображения.
В первом аспекте настоящее изобретение относится к применению физиологически приемлемого соединения марганца (II) и стимулятора поглощения в виде одной или нескольких аминокислот для получения контрастной композиции для МРТ для перорального введения и исследования МРТ печени, при соотношении Mn/стимулятор поглощения более высоком, чем соотношение, при котором координационные соединения между марганцем и стимулятором поглощения образуются в значительной степени.
Во втором аспекте изобретение относится к композиции контрастного вещества для МРТ для перорального введения для исследования печени, где композиция содержит в качестве активного ингредиента физиологически приемлемое соединение марганца (II) и стимулятор поглощения, содержащий одну или несколько аминокислот, причем Mn и стимулятор поглощения используют в более высоком молярном соотношении, чем соотношение, при котором координационные соединения между марганцем и стимулятором поглощения образуются в значительной степени.
В третьем аспекте изобретение относится к набору контрастного вещества для МРТ, который содержит первый контейнер, вмещающий физиологически приемлемое соединение марганца (II), второй контейнер, вмещающий стимулятор поглощения, который содержит одну или несколько аминокислот, и, не обязательно, инструкции по применению набора, где молярное соотношение Mn/стимулятор поглощения находится в диапазоне приблизительно от 2:3 до приблизительно 3:1.
В четвертом аспекте изобретение относится к способу МРТ печени млекопитающего с применением композиции контрастного вещества, как указано выше, где указанный способ предусматривает пероральное введение эффективного количества контрастной композиции, как указано выше, млекопитающему, в том числе человеку, при необходимости МРТ.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С одной стороны, в предшествующем уровне техники описана необходимость введения марганца в виде координационных комплексов для предотвращения токсичных эффектов при инъекции, а с другой стороны, преимущество использования стимулятора поглощения в молярном избытке по сравнению с марганцем при использовании перорального введения.
Главной целью настоящего изобретения является создание композиций контрастного вещества для перорального введения марганца для получения улучшенного изображения печени вследствие повышенного всасывания из желудочно-кишечного тракта. В настоящем изобретении используют преимущество нового открытия, что соотношения марганец/стимулятор поглощения, при которых образуются координационные комплексы, не очень эффективны в отношении всасывания в печени. Соответственно, другой целью настоящего изобретения является создание композиций, где марганец и стимулятор поглощения присутствуют в таких порциях, что не образуют координационные комплексы в какой-либо значительной степени. Иначе говоря соотношение марганца и стимулятора поглощения должно быть выше, чем соотношение, при котором координационные соединения между марганцем и стимулятором поглощения образуются в значительной степени. В этом контексте "значительную" следует предпочтительно понимать как существенную, т.е. при которой более чем 50% ионов марганца остаются некоординированными и доступными для всасывания.
Таким образом, настоящее изобретение основано на неожиданном открытии, что для достижения улучшенного всасывания марганца в печени следует предотвращать образование координационных соединений, включающих марганец и стимулятор поглощения.
Предпочтительно, в композиции по изобретению молярное отношение марганца к стимулятору поглощения выше чем или равно приблизительно 2:3, более предпочтительно - выше чем или равно приблизительно 1:1, наиболее предпочтительно - выше чем или равно приблизительно 2:1. Предпочтительно, верхний предел составляет не более чем приблизительно 3:1. Таким образом, предпочтительный диапазон составляет приблизительно от 2:3 до приблизительно 3:1.
Предпочтительная доза композиции по настоящему изобретению различается в соответствии с множеством факторов, таких как возраст, масса и вид субъекта, а также конкретное используемое средство, стимулятор поглощения. Для удобства доза марганца обычно находится в диапазоне приблизительно от 25 до приблизительно 150 мкмоль/кг массы тела. Предпочтительно, доза марганца находится в диапазоне приблизительно от 50 до приблизительно 125 мкмоль/кг массы тела, а более предпочтительно - доза марганца находится в диапазоне приблизительно от 50 до приблизительно 100 мкмоль/кг массы тела.
Композиция контрастного вещества по изобретению может содержать соединение марганца вместе со смесью двух или более способствующих поглощению средств, например смесью нескольких аминокислот.
Как было открыто, приемлемые соединения для использования в качестве стимуляторов поглощения включают в себя все физиологически приемлемые аминокислоты. Аминокислоты, эффективные в качестве стимуляторов поглощения в композициях по изобретению, включают в себя все природные аминокислоты, т.е. аланин, валин, лейцин, триптофан, метионин, изолейцин, пролин, фенилаланин, серин, глицин, треонин, цистеин, аспарагин, глутамин, тирозин, аспарагиновую кислоту, глутаминовую кислоту, аргинин, бетаин и гистидин.
Предпочтительную группу аминокислот для использования в качестве стимуляторов поглощения в композициях по этому изобретению выбирают из нейтральных аминокислот, в том числе аспарагина и аспарагиновой кислоты. Особенно предпочтительными аминокислотами являются аспарагин, аспарагиновая кислота и аланин, в особенности L-аланин.
3
Предпочтительно изобретение осуществляют на практике с использованием аминокислоты(т) в качестве единственного стимулятора(в) поглощения, но это не исключает использования указанной аминокислоты(т) вместе с любым другим обычным стимулятором(ами) поглощения, например витамином D.
В качестве примера в настоящем изобретении использовали аланин. В WO 96/05867 показан общий эффект других аминокислот, таких как глицин, валин, глутамин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, лизин, аргинин, цистеин и метионин. Решающими в выборе аминокислоты или аминокислот являются цена и устойчивость, а также вкус, наружный вид и запах аминокислоты для получения приемлемого для пациентов продукта.
Парамагнитные вещества, такие как ионы марганца, могут действовать как позитивные или негативные контрастные средства для МРТ в зависимости от множества факторов, в том числе концентрации ионов в участке, изображение которого получают, и силы магнитного поля, используемого в процедуре получения изображения. В целом при концентрациях марганца, предназначенных для применения в композициях по изобретению, содержащее марганец контрастное вещество действует как позитивное контрастное вещество.
Композиции согласно изобретению особенно предназначены для использования в качестве дисперсии в водном веществе. В таких целях композицию можно вводить в желудочно-кишечный тракт перорально или через желудочный зонд.
Существует возможность составлять контрастное вещество смешиванием стимулятора поглощения с соединением марганца непосредственно перед или незадолго до введения.
Поскольку контрастное вещество следует вводить перорально, то пациент может вводить его сам себе. Поэтому пациент не должен оставаться в больнице в течение нескольких часов перед прохождением сканирования. Он может сам принимать средство для перорального применения, не нуждаясь в медицинской помощи.
Композиция контрастного вещества по изобретению может содержать компоненты, отличные от стимулятора поглощения и соединения марганца, например общепринятые вспомогательные средства для фармацевтического препарата, такие как увлажнители, буферные вещества, дезинтегрирующие вещества, связывающие вещества, наполнители, ароматизаторы и жидкое вещество-носитель, такое как стерильная вода, вода/этанол и т.д.
Предпочтительно, рН композиции находится в кислотном диапазоне, например, от 2 до 7, и хотя стимулятор поглощения может сам служить для доведения композиции до этого рН, можно использовать буферные вещества или средства, регулирующие рН.
Контрастное вещество можно составлять в виде любого съедобного/пригодного для питья вещества и в общепринятых фармацевтически пригодных для введения формах, таких как таблетки, капсулы, порошки, растворы, дисперсии, сиропы и т.д. Поскольку контрастное вещество следует вводить перорально, то пациент может вводить контрастное вещество сам себе перед прохождением сканирования.
Соединение марганца, которое для перорального введения предпочтительно растворено или суспендировано в воде, может находиться, например, в виде соли или может представлять собой смесь различных солей. Особенно предпочтительны соли, в которых марганец присутствует в виде Mn (II), а не Mn (III), поскольку первый из них обладает лучшей кривой всасывания и поэтому более эффективен в качестве контрастного вещества для МР для печени.
Примеры предпочтительных для применения по изобретению соединений марганца включают фармацевтически приемлемые соли, например хлорид марганца, аскорбат марганца, марганцевую соль койевой кислоты, салицилат марганца и глюконат марганца, в особенности хлорид.
Далее изобретение дополнительно описано примерами, которые иллюстрируют эффективность поглощения марганца при различных концентрациях стимулятора поглощения.
Пример 1
Исследование проводили в Scantox, Hestehavevej 6A, DK-4623 Lille Skensved, Denmark.
Целью исследований являлась оценка поглощения хлорида марганца у крыс посредством измерения содержания марганца в печени, как в примере для сравнения.
2
2
3
Эксперимент проводили на 55 аутбредных крысах Sprague Dawley из Taconic M&B A/S, Denmark. Животных в исследовании подразделяли на 11 групп. Тестируемую композицию вводили перорально один раз через зонд. Животных из группы 1 (контроль) обрабатывали только стерильной водой. Группа 2 получала только 100 мкмоль MnСl/кг. Другим девяти обрабатываемым группам одновременно вводили перорально дозы 100 мкмоль MnCl/кг (группы от 3 до 11) и/или 450, 300 и 150 мкмоль аланина/кг, и/или 20, 40 и 60 ME витамина D/кг в различных сочетаниях (таблица 1).
Через три часа после введения дозы животных умерщвляли, а печень взвешивали и сохраняли в замороженном состоянии. Затем образцы гомогенизировали и анализировали на предмет концентрации марганца.
3
3
3
3
3
Наибольшее среднее количество марганца для группы наблюдали в группе 5, получавшей, соответственно, 150 мкмоль/кг аланина и 60 ME витамина D/кг, что указывает на то, что низкое количество аланина, т.е. 150 мкмоль/кг, увеличивает поглощение марганца в печени по сравнению с группами 3 и 4, получавшими 450 и 300 мкмоль/кг аланина, соответственно, и такое же количество витамина D (см. таблицу 1). Результаты в таблице 1 ясно показывают, что вместе со снижением количества аланина происходит значительное повышение поглощения марганца из кишечника. Для трех подгрупп 60, 40 и 20 ME витамина D/кг массы тела наилучшее поглощение марганца наблюдали при наиболее низком количестве аланина, т.е. 150 мкмоль/кг массы тела (группа 5 в сравнении с 3 и 4, группа 8 в сравнении с группами 6 и 7, группа 11 в сравнении с группами 9 и 10). Однако содержание витамина D из 40 МЕ/кг массы тела не различалось у групп 7 и 8, что позволяет предположить отсутствие значимого различия между 300 и 150 мкмоль/кг аланина для этого уровня витамина D.
Таблица 1
Разделение по группам в соответствии с содержанием витамина D<sub>3</sub>
Группа
Обработка
Молярное соотношение Mn: аланин
Среднее количество Mn в печени, нмоль/г
MnСl<sub>2</sub>, мкмоль/кг массы тела
Аланин, мкмоль/кг массы тела
Витамин D<sub>3</sub>, МЕ/кг массы тела
1
0
0
-
41,4
2
100
0
0
-
44,4
3
100
450
60
1:4,5
61,1
4
100
300
60
1:3
61,8
5
100
150
60
1:1,5
76,1
6
100
450
40
1:4,5
66,4
7
100
300
40
1:3
73,8
8
100
150
40
1:1,5
73,7
9
100
450
20
1:4,5
68,4
10
100
300
20
1:3
69,8
11
100
150
20
1:1,5
72,6
3
3
Рассматривая в целом, в таблице 1 показано, что когда соотношение Mn:аланин составляет 1:4,5, то поглощение Mn в печени усиливается добавлением витамина D (группы 3, 6 и 9). Однако, когда соотношение Mn:аланин составляет 1:1,5, то для получения довольно хороших изображений нет необходимости в добавлении высокого количества витамина D (т.е. 60 или 40 МЕ/кг массы тела) (группы 5, 8 и 11).
Пример 2
2
2
3
Исследование проводили, как описано в примере 1. При этом эксперимент выполняли на 55 аутбредных крысах Sprague Dawley из Taconic M&B A/S, Denmark. Животных в исследовании подразделяли на 11 групп. Тестируемую композицию вводили перорально через зонд. Животных из группы 1 (контроль) обрабатывали только стерильной водой. Группа 2 получала только 100 мкмоль MnСl/кг. Другим девяти обрабатываемым группам одновременно вводили перорально дозы 100 мкмоль MnСl/кг (группы от 3 до 11), 150, 75 и 37,5 мкмоль аланина/кг, а также 20, 10 и 5 ME витамина D/кг в различных сочетаниях (таблица 2А).
Через три часа после введения дозы животных умерщвляли, а печень взвешивали и сохраняли в замороженном состоянии. Затем образцы гомогенизировали и анализировали на предмет концентрации марганца.
2
Концентрации марганца в печени были выше в группах от 3 до 11 по сравнению с группами 1 и 2. Это хорошо согласовывается с фактом, что группы 1 и 2 получали или 0, или 100 мкмоль MnСl/кг в отсутствие добавления стимуляторов поглощения. Наибольшее среднее количество марганца для группы наблюдали в группах от 6 до 11, получавших, соответственно, 75 и 37,5 мкмоль/кг аланина, что указывает на то, что высокое количество аланина, т.е. 150 мкмоль/кг, не увеличивает поглощения марганца в печени (группы от 3 до 5) по сравнению с количествами аланина, которыми обеспечивали группы от 6 до 11 (см. таблицу 2А (или 2В, следует обратить внимание: различное разделение по группам)). Результаты ясно показывают, что значительное повышение поглощения марганца из кишечника происходит при использовании стимуляторов поглощения, где молекулярное соотношение Mn и аминокислоты, например аланина, выше чем 1:1.
Таблица 2A
Разделение по группам в соответствии с содержанием аланина
Группа
Обработка
Молярное соотношение Mn:аланин
Среднее количество Mn в печени, нмоль/г
МnСl<sub>2</sub>, мкмоль/кг массы тела
Аланин, мкмоль/кг массы тела
Витамин D<sub>3</sub>, ME/кг массы тела
1
0
0
0
-
34,6
2
100
0
0
-
63,4
3
100
150
20
1:1,5
69,9
4
100
150
10
1:1,5
72,7
5
100
150
5
1:1,5
68,4
6
100
75
20
1:0,75
69,2
7
100
75
10
1:0,75
73,8
8
100
75
5
1:0,75
72,0
9
100
37,5
20
1:0,375
72,6
10
100
37,5
10
1:0,375
79,8
11
100
37,5
5
1:0,375
73,1
Таблица 2В
Разделение по группам в соответствии с содержанием витамина D<sub>3</sub>
Группа
Обработка
Молярное соотношение Mn:аланин
Среднее количество Mn в печени, нмоль/г
МnСl<sub>2</sub>, мкмоль/кг массы тела
Аланин, мкмоль/кг массы тела
Витамин D<sub>3</sub>, ME/кг массы тела
1
0
0
0
-
34,6
2
100
0
0
-
63,4
3
100
150
20
1:1,5
69,9
6
100
75
20
1:0,75
69,2
9
100
37,5
20
1:0,375
72,6
4
100
150
10
1:1,5
72,7
7
100
75
10
1:0,75
73,8
10
100
37,5
10
1:0,375
79,8
5
100
150
5
1:1,5
68,4
8
100
75
5
1:0,75
72,0
11
100
37,5
5
1:0,375
73,1
Пример 3
2
2
3
Исследование проводили, как описано в примерах 1 и 2. При этом эксперимент выполняли на 40 самцах аутбредных крыс Sprague Dawley из Taconic M&B A/S, Denmark. Животных в исследовании подразделяли на 8 групп. Тестируемый продукт вводили перорально один раз через зонд. Животных из группы 1 (контроль) обрабатывали только стерильной водой. Группа 2 получала только 100 мкмоль MnСl/кг массы тела. Другим шести обрабатываемым группам одновременно вводили перорально дозы 50 мкмоль (группа 3) или 100 мкмоль MnСl/кг (группы от 4 до 8), 25, 50, 200 и 200 мкмоль аланина/кг, а также 0 или 10 ME витамина D/кг в различных сочетаниях (см. также таблицу 3).
2
Концентрации марганца в печени были выше в группах 2, 4, 5, 6, 7 и 8 по сравнению с группами 1 и 3. Это хорошо согласовывается с фактом, что группы 1 и 3 получали наиболее низкое количество марганца, т.е. 0 или 50 мкмоль MnСl/кг, соответственно. Наиболее высокое среднее количество марганца для группы наблюдали в группах 5 и 7 (таблица 3).
Следует отметить, что для групп 3 и 4 показано заметное различие в поглощении марганца, 95,3 и 110,3 соответственно, несмотря на то, что молекулярное соотношение аланина и марганца в 2 группах было одно и то же, т.е. 2:1. Это указывает на то, что количество марганца в растворе важно для улучшенного поглощения марганца (таблица 3). 100 мкмоль/кг массы тела намного лучше, чем 50 мкмоль/кг массы тела.
Кроме того, поглощение марганца указывает на то, что аланин также следует предоставлять в определенном количестве, т.е. >25 мкмоль/кг массы тела, поскольку поглощение марганца в получавшей 50 мкмоль/кг аланина группе 5 лучше, чем в группе 6, которую обеспечивали только 25 мкмоль/кг, т.е. 128,8 нмоль/г и 115,9 нмоль/г соответственно (таблица 3).
2
3
3
В заключение, группы 5 и 7 (обрабатываемые сочетанием 100 мкмоль MnСl/кг и 50 мкмоль аланина/кг, а также, соответственно, 10 ME витамина D/кг) представляли собой группы, имеющие наиболее высокий уровень поглощения марганца в печени. Однако для композиций без витамина D также показаны хорошие результаты.
Таблица 3
Группа
Обработка
Молярное соотношение Mn:аланин
Среднее количество Mn в печени, нмоль/г
MnСl<sub>2</sub>, мкмоль/кг массы тела
Аланин, мкмоль/кг массы тела
Витамин D<sub>3</sub>, ME/кг массы тела
1
0
0
0
-
45,0
2
100
0
0
-
114,0
3
50
100
0
1:2
95,3
4
100
200
0
1:2
110,3
5
100
50
0
1:0,5
128,8
6
100
25
0
1:0,25
115,9
7*
100
50
10
1:0,5
133,8
8
100
25
10
1:0,25
117,8
* Группа 7: исключили одно животное, поскольку отсутствовало поглощение марганца.
Обсуждение:
Указанные выше конкретные примеры четко указывают на преимущество предотвращения значительного образования координационных соединений между марганцем и стимулятором поглощения для получения улучшенного желудочно-кишечного поглощения марганца для поступления в печень после перорального введения композиции контрастного вещества. Это открытие противоположно тому, что можно было ожидать с учетом существующего уровня техники.