使用β-受體阻滯劑治療心臟病的制作方法

專利名稱：使用β-受體阻滯劑治療心臟病的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用β -腎上腺素受體阻滯劑逆轉患有心臟病的動物的心臟電 生理重塑(electrophysiological cardiac remodeling)的方法。
背景技術：
已知β -腎上腺素受體阻滯劑主要通過阻斷心臟選擇性β 1-受體對心血管系統 施予正性作用。多種不同的腎上腺素受體阻滯劑(例如，普萘洛爾、阿替洛爾、美托洛 爾、卡維地洛以及比索洛爾)被批準用于治療人類心血管疾病。由于其負性變力和變時作 用，β-受體阻滯劑直接改進心臟工作負荷的血液動力經濟學。受體阻滯劑用于治療人 類收縮功能有限的穩定性慢性心力衰竭、快速性心律失常、高動力心臟綜合征和用于治療 高血壓、冠狀動脈疾病(CAD)以及預防心肌梗死。在犬中，慢性瓣膜性心臟病(CVHD)[也稱為二尖瓣反流(MR)]是最常見的心血管 疾病，占犬的所有心血管疾病病例的大約75%。該疾病與年齡高度相關，通常發生于較小 的種屬中，例如查理王騎士獵犬、貴賓犬、吉娃娃犬、獵狐梗、以及臘腸犬。該心血管疾病的 發病機理可被看作包括三個主要的時期。在第一期中，具有心臟的損傷，但在許多情況中， 這無法識別和無癥狀。在第二期中，具有通過交感神經系統激活(心率增加=正性變時， 傳導速率=正性變傳導，以及收縮性增加=正性變力)和腎素_血管緊張素_醛固酮系統 (RAAS)激活以及通過多種細胞因子的詳細描述對于進展的起始損傷的代償，以確保心輸出 量。該期的特征通常為心臟病的體征，例如，心臟肥大或心臟雜音，通過超聲心動圖或胸部 放射照片在診斷上是明顯的，但在臨床上無癥狀。在第三期中，心力衰竭發病。在該期，由 于慢性代償機制(交感神經激活增加)失效而導致心輸出量不足，其特征是如運動不耐受、 咳嗽以及咳喘的臨床癥狀，這是由于肺充血后肺水腫或滲出而導致。目前，對于第一期和第二期具有血管緊張素轉換酶(ACE)抑制劑和鈣增敏劑的臨 床研究，然而，這些藥物沒有顯示逆轉患有心臟病的動物的心臟電生理重塑的征象。還認為 對于第一期的治療可由修復起始損傷或基礎的分子機制組成，即，逆轉或減緩心臟重塑，然 而，這樣的修復目前尚未知。對于第三期癥狀性心力衰竭的典型治療包括利尿療法，以解決 例如肺水腫，和通過ACE抑制劑(周圍血管擴張)減少后負荷(增加心輸出量)。在心房 纖維顫動的情況或如果需要正性收縮力，則給予毛地黃糖苷，例如地高辛。β “阻滯劑也被 用于治療患有心臟病的犬。已知這些使用利尿劑和ACE抑制劑的治療方案引起犬的若干問 題。首先，難以確定每只犬所需的利尿劑的確切劑量。一旦確定，則該劑量常常接近導致電 解質紊亂、脫水以及發展為腎前性氮質血癥的劑量。ACE抑制劑和利尿劑的聯合使用危及腎 臟正常的代償機制之一(出球微動脈的血管收縮)，并且如果一開始使用過多的利尿劑劑 量可導致尿素氮(BUN)和肌酐升高。盡管阻滯劑提供了某些益處，例如，上調先前下調 的受體和改進心臟性能，但看不到這些益處維持幾個月。最后，即使使用這些治療，第 三期心力衰竭發病后犬的平均存活較短。由此，需要一種治療第二期的犬使得延遲或預防第三期心力衰竭發病的方法。具體地，需要一種逆轉患有心臟病的犬的心臟電生理重塑的方法。優選實施方式的詳述有利地，本發明提供了一種逆轉患有心臟病的犬的心臟電生理重塑的方法。I.心臟電生理重塑慢性瓣膜性心臟病(CVHD)是由房室(AV)瓣膜的進行性粘液瘤變性引起。如上所 述，心血管疾病可被看作包括三個主要的時期。在第一期中，具有房室瓣膜的起始損傷，但 這通常無法識別和無癥狀。在第二期代償機制中，機體的交感神經系統(SNS)開始具有支 持性，但SNS的長期激活給予了最終損害心臟和導致心力衰竭的有害作用。SNS通過增加心 率、傳導速率以及收縮性和RAAS以及通過多種細胞因子的詳細描述而對損傷試圖進行代 償。去甲腎上腺素(NE)是該期心臟腎上腺素能活動的主要信號分子，是心臟毒性(病理性 心肌損傷)、心臟肥大的強力介質，和細胞凋亡的強激活劑。交感神經傳動增加也對心區的 離心性肥厚起作用，導致患有心臟病的犬的左心室肥大和腔室擴大、心臟質量增加、纖維滑 脫、間質膠原喪失以及電生理學改變。所有這些適應性過程被稱為本文所使用的心臟電生 理重塑，其從生理學角度看具有病理性，具有心臟活動改變的特征，特別具有動作電位的曲 線形狀和持續時間的改變以及心肌跨細胞膜鉀電流改變的特征。通常，一旦心臟重塑，這是導致第三期心力衰竭的最終共同途徑，不管是由壓力還 是容量過度負荷起始。在犬的試驗性誘導的二尖瓣反流(MR)中觀察到左心室功能不良，心 房和心室擴大，心臟質量增加，收縮功能不良以及膠原喪失，并最終導致癥狀性心力衰竭和死亡。II. β -腎上腺素受體阻滯劑逆轉患有心臟病的動物的心臟電生理重塑的方法包括對有需要的動物施用有效 量的β “腎上腺素受體阻滯劑、其藥學上可接受的衍生物或鹽，或它們的混合物。本發明使用的術語“ β -腎上腺素受體阻滯劑”或“ β "受體阻滯劑”是指β _腎 上腺素受體的阻滯劑(“β受體阻滯劑”)，其競爭性和可逆性結合腎上腺素能受體。 當受體阻滯劑結合腎上腺素能受體時，其特別通過內源性兒茶酚胺類(腎上腺素 (adrenaline)和去甲腎上腺素(noradrenaline))防止腎上腺素能刺激。β -受體阻滯劑為負性變力(減少心肌收縮性)，負性變時(減少心率)，負性變傳 導(減少房_室傳導速率)，以及正性松弛(支持心肌舒張)。通過該作用，β "受體阻滯 劑中止源于恒定升高的有害的內源性兒茶酚胺水平(其介導恒定的“斗或逃”反應)的良 性循環。合適的腎上腺素受體阻滯劑包括普萘洛爾、美托洛爾、阿替洛爾、比索洛爾、 吲哚洛爾、阿普洛爾、卡維地洛、醋丁洛爾、倍他洛爾、艾司洛爾、奈必洛爾、CGP 20712、SR 59230A、CGP-12177、ICI 118551，其藥學上可接受的鹽、衍生物、代謝物、藥物前體以及它們 的組合。在一個實施方案中，所述受體阻滯劑可為比索洛爾，其藥學上可接受的鹽、衍 生物、代謝物、藥物前體以及它們的組合。在另一個實施方案，所述受體阻滯劑可為富 馬酸比索洛爾。富馬酸比索洛爾對應于式(I)
(I)富馬酸比索洛爾可商業購自Merck KgA，Darmstadt，Germany (美國EMD制藥公司) 或根據本領域公知的方法制造。受體阻滯劑可以其自身給藥，或也可作為制劑的一部分給藥。所述制劑可為固 體、氣體或液體制劑。在一個實施方案中，所述制劑為液體制劑。在另一個實施方案中，所述 液體制劑可包含約0.001%至約(按重量計)的β-受體阻滯劑，約40%約80% (按 重量計)的溶劑(例如水)，以及約至約70% (按重量計)的增稠劑(例如甘油或羥丙 基甲基纖維素)。其中，所述制劑還可包含其他成分，例如防腐劑、溶劑、以及調味劑。在另 一個實施方案中，所述制劑可為例如PCT公布WO 2007/124869中詳細描述的，由此通過引 用將其整體并入本申請。在又一個實施方案，所述制劑可包含約0.01%至約0.5% (按重 量計)的富馬酸比索洛爾。本發明的β-受體阻滯劑以有效量給藥，以逆轉患有心臟病的犬的心臟電生理重 塑。在一個實施方案中，所述受體阻滯劑每天給藥一次。在另一個實施方案中，所述 β-受體阻滯劑每天給藥多次。在又一個實施方案中，所述β-受體阻滯劑以約0. OOlmg/ kg至約100mg/kg的劑量進行給藥。在還一個實施方案中，所述β -受體阻滯劑以約 0. OOlmg/kg至約10mg/kg的劑量進行給藥。在另一個實施方案中，所述β _受體阻滯劑以 約0. 001mg/kg至約lmg/kg的劑量進行給藥。β-受體阻滯劑可以以例如片劑、膠囊、溶液、凝膠膠囊、貼劑的形式進行給藥。 在一個實施方案中，所述受體阻滯劑可以以口服溶液形式進行給藥。替代性地，所述
受體阻滯劑可以通過胃腸外給藥，例如，通過注射(肌肉內、皮下、靜脈內、腹膜內等)、 植入或通過鼻內給藥來進行給藥。所述受體阻滯劑可以以單次或多次劑量進行給藥。替代性地，所述受體 阻滯劑根據需要一整天連續進行給藥。心臟電生理重塑可被逆轉的患有心臟病的動物包括農場動物，例如牛、馬、綿羊、 豬、山羊、駱駝、水牛、驢、家兔、扁角鹿、馴鹿；毛皮動物，例如貂、毛絲鼠、莞熊；鳥類，例如 雞、鵝、火雞、鴨、鴿子，旨在放在家里或動物園的鳥類；以及魚類。其它動物包括實驗室和實 驗性動物，例如小鼠、大鼠、豚鼠、倉鼠、犬、貓以及MUMS(次要用途和次要種類)。另外的其 它動物包括寵物和嗜好動物，例如家兔，倉鼠，豚鼠，小鼠，馬，爬行動物，鳥、犬以及貓的相 應種類。在一個實施方案中，所述動物是犬。III.心臟電生理重塑的逆轉有幾種測量心臟電生理重塑的方法，其中包括心臟肌細胞動作電位和鉀電流。動作電位時程可在50%復極化處和90%復極化處測量。有兩種鉀電流介導靜息膜電位和動 作電位時程，即內向整流鉀電流和瞬時外向鉀電流。內向整流鉀電流(IKl)為靜息膜電位 (內向電流)的首要決定因素，并介導復極化(外向電流)的終末期。內向電流的減少導致 靜息電位去極化，而外向電流的減少可導致動作電位時程延長。無心臟病的動物具有分別約300-400ms和約400_500ms的動作電位時程(ADP) (分別ADP 50%和ADP 90%，在0. 5-lHz測量)。已經進行心臟電生理重塑的患有心臟病 /心力衰竭的動物分別顯示了約400-500ms和約500_700ms的動作電位時程(分別為ADP 50%和ADP 90%，在0. 5-lHz下測量)。在進行有效劑量的β -受體阻滯劑的給藥的情況 下，動作電位時程將被逆轉至分別約300-400ms和約400-500ms的非損傷心臟的長度(在 0. 5-lHz 測量，分別為 ADP 50%和 ADP 90% ) 一旦患有心臟病/心力衰竭的動物被施用有效劑量的β -受體阻滯劑，峰值外向 電流從約1.25增加至約2.0(IK1(pKa/pF)。這導致犬心肌的電流電導正常化。定義為了促進理解本發明，本文使用的許多術語和縮略語如下定義術語“ CVHD ”是指慢性瓣膜性心臟病。術語“DCM”是指擴張性心肌病。術語“MR”是指二尖瓣返流。術語“ CAD ”是指冠狀動脈疾病。本文使用的術語“心臟病”是指心功能不全或心力衰竭發病之前的心臟異常狀況。本發明使用的術語“ β -腎上腺素受體阻滯劑”或“ β "受體阻滯劑”是指β _腎 上腺素受體的阻滯劑(“β受體阻滯劑”)，其競爭性和可逆性結合腎上腺素能受 體。當受體阻滯劑結合腎上腺素能受體時，其特別通過兒茶酚胺類(腎上腺素 (adrenaline)和去甲腎上腺素(noradrenaline))防止腎上腺素能刺激。
實施例下列實施例描述了本發明的多個實施方案。實施例1使用兩組患有起搏誘導的心力衰竭的意識清醒的犬進行研究，以確定不同劑量富 馬酸比索洛爾的耐受性和潛在作用。將該數據與來自未治療的無誘導的心力衰竭的正常犬 的歷史數據進行比較。監測兩組的ECG(PQ、QRS、RR、QT、QTcF以及QTcV間期)、超聲心動圖 (左心室短軸縮短率(LVSF)和全身動脈血壓(SBP、DBP、MAP以及脈搏壓)。通過快速心室 起搏以自基線減少大于15%的左心室短軸縮短率(LVSF)而產生心力衰竭。在第一組保守性上滴定研究(up-titration study)中，使用每周增加0. 005、 0. 01,0. 03,0. 05以及0. lmg/kg 口服劑量的富馬酸比索洛爾治療犬。在第二組攻擊性上滴 定研究中，在0. 5mg/kg依那普利、4mg/kg呋塞米以及0. 003mg/kg地高辛的劑量之上每周增 加0. 01,0. 05,0. 1,0. 5以及lmg/kg富馬酸比索洛爾來治療犬。將這兩組與僅使用相同劑 量的標準心力衰竭療法(依那普利、呋塞米以及地高辛)治療的安慰劑組進行比較。該研究結果表明富馬酸比索洛爾的口服溶液在患有起搏誘導的心力衰竭的犬中 具有良好的耐受性，甚至在超過預期的靶治療劑量的劑量也是如此。
在患有心力衰竭的犬中，用于這兩組的劑量提供了以緩慢增加的低劑量和接近 最大心臟選擇性的β-阻斷效應(PQ間期延長和心率減少)的劑量的比索洛爾安全啟動 β-受體阻滯劑治療的可能性。在總共5周的治療之后，根據標準獸醫程序對犬進行麻醉，并使用Kubalova等人 描述的分離程序(導致肌細胞從心臟中區分離)直接從左心室中側游離壁離體分離心室肌 細胞，然后，對動物進行人道安樂死。記錄單細胞動作電位和K+電流。參見，Kubalova等人， Abnormal intrastore calcium signaling in chronic heart failure, Proc Nat Acad Sci 2005 ；102 :14104-14109。對于動作電位的測量，將肌細胞置于層粘連蛋白包被的細胞腔室，并使用沐浴溶 液進行表面灌流。僅具有銳利邊緣和清楚紋理的休眠肌細胞用于電生理研究。PH調整至 7. 2的移液管溶液充滿硼硅玻璃微量移液管。穿孔的完整細胞膜片箝用于使細胞內環境的 變化最小化。使用穿孔的完整細胞膜片箝技術記錄動作電位(AP)。記錄分離的心室肌細 胞的動作電位，以標準方式將其表征為50%和90%的復極化時程。將動作電位作為在各刺 激速率下一連25個動作電位的過程中獲得的最后10個動作電位的平均值(穩態)進行測 量。從各心力衰竭犬測量2-3個肌細胞的平均值。記錄四組的動作電位。獲得了下列記錄編號，并將其用于分析數據(編號(η)代 表肌細胞的編號)-對照(CTRL，未治療的，健康犬)(η= 10)；-HF-安慰劑(安慰劑治療的心力衰竭犬(HF-PL)) (η = 17)；-HF-C-Up比索洛爾，根據保守性上滴定比索洛爾治療的心力衰竭犬(η = 13)；-HF-A-Up比索洛爾，根據攻擊性上滴定比索洛爾治療的心力衰竭犬(η = 15)。在0. 5Hz和IHz測量靜息膜電位，以包括靜息心率的生理范圍(

圖1)。 圖1.四組在0. 5Hz和IHz的離體心肌細胞靜息膜電位；(正常對照組(CTRL)；安 慰劑治療的心力衰竭組(HF-PL)；保守性上滴定比索洛爾治療的HF組(HF-C-Up)；以及攻 擊性上滴定比索洛爾治療的HF組(HF-A-Up))。組間的靜息膜電位(圖1)并無不同，在0.5和IHz下的靜息膜電位沒有顯著 差異。所有組具有至少_75mV的平均靜息電位，這與分離的肌細胞的正常值一致。見， Szentadrassy 等人，Apico-basal inhomogeneity in distribution of ion channels in canine and human ventricular myocardium, Cardiovasc Res 2005 ；65 :851_860o與正常對照值相比，在心力衰竭安慰劑治療的組中，在0. 5Hz和1Ηζ，50%復極化 的動作電位時程(APD50，圖2)顯著延長。與安慰劑治療的心力衰竭組相比，在保守性(HF-C-Up)和攻擊性(HF-A-Up)上滴 定方案組中，在0. 5Hz和1Hz，可見到APD50統計學上顯著降低。比索洛爾治療組的值與正 常對照肌細胞中測量的APD50并無不同。 圖2.四組在0. 5和IHz的50 %復極化咼體心肌動作電位時程(APD)(正常對 照組(CRTL)；安慰劑治療的心力衰竭組(HF-PL)；保守性上滴定比索洛爾治療的HF組 (HF-C-Up)；以及攻擊性上滴定比索洛爾治療的HF組(HF-A-Up))。與正常對照值相比，心力衰竭安慰劑治療組中，在0. 5和1Ηζ，90%復極化(APD90， 圖3)的動作電位時程顯著延長。在0. 5和IHz，保守性和攻擊性上滴定比索洛爾治療組(HF-C-Up和HF-A-Up)將心 力衰竭誘導的APD90延長顯著衰減至與正常對照并無不同的數值。
圖3.四組在0.5和IHz的90%復極化離體心肌動作電位時程(正常對照 組(CRTL)；安慰劑治療的心力衰竭組(HF-PL)；保守性上滴定比索洛爾治療的HF組 (HF-C-Up)；以及攻擊性上滴定比索洛爾治療的HF組(HF-A-Up))。HF誘導的動作電位變化的總結在β-腎上腺素能阻斷過程中，在生理性相關的心率(在人類，靶心率常常在 60ΒΡΜ或IHz左右)，HF誘導的動作電位時程變化(特別是已知對應于心律失常危險增加 的APD90延長-尤其藥物誘導的扭轉型室性心動過速(Torsades de Pointes))被使用保 守性和攻擊性上滴定給藥方案的比索洛爾劑量顯著衰減且甚至逆轉至生理正常。有兩種K+電流預期調節靜息膜電位和動作電位時程，且已知在心力衰竭過程中被 改變，即內向和外向K+電流。內向整流K+電流(Iki)是靜息膜電位(內向電流)的首要決定因素，其調節復極 化(外向電流)的終末期。內向電流減少導致靜息電位去極化，而外向電流減少可導致動 作電位時程延長。記錄四組中各組的Iki，記錄并分析數據。圖4中顯示了平均電流密度-電壓關系。 圖4.四組中內向整流K+電流(Iki)的平均密度_電壓關系，(正常對照組(對照， η = 10個肌細胞)；安慰劑治療的心力衰竭組(HP-安慰劑，η = 16個肌細胞)；保守性上 滴定比索洛爾治療的HF組(HF-C-Up Bis，n = 11個肌細胞)；以及攻擊性上滴定比索洛爾 治療的HF組(HF-A-Up Bis，η = 16個肌細胞))。在組間未發現內向Iki電流電導的統計學差異(圖5上部)。然而，對于在攻擊性 上滴定方案中使用的劑量，可觀察到較低的斜電導率的傾向，如果具有足夠強度可導致靜 息膜電位的不合乎需要的失穩。記錄四組中各組的峰值外向K+電流(圖5底部)，記錄并分析數據。相對于安慰劑(HF PL)組和攻擊性上滴定方案(HF-A-Up)比索洛爾組，HF-C-Up組 的峰值外向Iki電流(圖5底部)增加。
圖5.四組中K+電流的不同組成的分析(與圖4所示相同的細胞，正常對照 組(CRTL)；安慰劑治療的心力衰竭組(HF-PL)；保守性上滴定比索洛爾治療的HF組 (HF-C-Up)；以及攻擊性上滴定比索洛爾治療的HF組(HF-A-Up)。記錄所有四組的瞬時外向K+電流(IJ，記錄并分析數據。圖6中顯示了平均電流
密度-電壓關系。
測試電位 (mV)圖6.四組瞬時外向K+電流(Ito)的平均密度-電壓關系(正常對照組，(對照，η =8個肌細胞)；安慰劑治療的心力衰竭組(安慰劑HF，n = 16個肌細胞)；保守性上滴定 比索洛爾治療的HF組(HF-C-Up Bis,n= 10個肌細胞)；以及攻擊性上滴定比索洛爾治療 的 HF 組(HF-A-Up Bis, η = 18 個肌細胞)。相對于對照組，在所有試驗電壓下心力衰竭減少It。(p < 0. 05)。攻擊性上滴定方案(HF-A-Up Bis)使用的比索洛爾劑量不改變心力衰竭對于It。的影響，而在兩個最高的試 驗電位下(+40和+50mV)，保守性上滴定方案(HF-C-UpBis)使用的比索洛爾劑量顯著衰減 心力衰竭誘導的It。減少。HF誘導的Ki電流變化的總結總而言之，可以說在組間未發現內向Iki電流電導(為在使用比索洛爾治療下穩定 的靜息膜電位的指標)的差異(圖5上部)。相對于安慰劑組治療的心力衰竭犬，在保守性上滴定方案組使用的劑量下，峰值 外向電流增加(圖5，底部)。這表明富馬酸比索洛爾對終末復極化的潛在有益影響，其使 患有心力衰竭的犬的復極化正常化。在保守性上滴定方案比索洛爾治療組中，心力衰竭誘導的瞬時外向K+電流It。減 少被顯著衰減。用于該測試的模型是具有心臟病快速發作的急性模型。在正常條件下，在患者中， 該病理過程通常具有較長的發作時間。電生理/膜電位和心臟收縮的電生理和電機械關聯性是血液動力學和心臟功能 的重要的生理方面。這使得所觀察的比索洛爾的特性在預防和/或治療犬的心臟病和心力 衰竭方面極有可能非常有益。
權利要求
一種逆轉患有心臟病的動物的心臟電生理重塑的方法，所述方法包括對有需要的動物給予有效量的β 腎上腺素受體阻滯劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述腎上腺素受體阻滯劑選自普萘洛爾、美托 洛爾、阿替洛爾、比索洛爾、吲哚洛爾、阿普洛爾、卡維地洛、醋丁洛爾、倍他洛爾、艾司洛爾、 奈必洛爾、CGP 20712、SR 59230Α、CGP-12177、ICI 118551，及其藥學上可接受的鹽、衍生 物、代謝物、藥物前體以及組合。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述腎上腺素受體阻滯劑是比索洛爾。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述腎上腺素受體阻滯劑是富馬酸比索洛爾。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述動物是犬。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述有效量的腎上腺素受體阻滯劑為約 0. OOlmg/kg 至約 lmg/kg。
7.一種逆轉患有心臟病的動物的心臟電生理重塑的方法，所述方法包括對有需要的動 物給予有效量的β“腎上腺素受體阻滯劑制劑。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述制劑是口服制劑。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述制劑包含a.約0.001%至(按重量計)的β -受體阻滯劑；b.至少約40%(按重量計)的溶劑；以及c.約至約70%(按重量計)的增稠劑。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述β-受體阻滯劑是富馬酸比索洛爾，所述溶 劑是水，且其中所述增稠劑是羥丙基甲基纖維素。
11.根據權利要求7所述的方法，其中，所述動物是犬。
全文摘要
本發明涉及一種逆轉患有心臟病的動物的心臟電生理重塑的方法。更具體地，所述方法包括對有需要的動物給予β-腎上腺素受體阻滯劑。
文檔編號A61K31/353GK101909612SQ200880123180
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月19日 優先權日2007年12月27日
發明者A·施米特, G·貝迪斯 申請人:拜爾動物保健有限責任公司