專利名稱：通過給予igf－i或igf－ⅱ使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生變化的方法
依照國家神經(jīng)病和中風(fēng)研究所給發(fā)明人Douglas N．Ishii的資助(資助號(hào)5R01 NS24327)規(guī)定，政府可享有本發(fā)明的一些權(quán)利。
本發(fā)明涉及一種通過給予胰島素樣生長因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)或胰島素樣生長因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生變化的方法。尤其是，本發(fā)明涉及通過非腸道給予IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ治療腦或脊髓障礙或疾病的方法。
許多人患有腦部障礙或疾病，例如阿爾海默氏病(Alzheimer’sDisease)、帕金森氏病(Parkinson’s Disease)、與獲得性免疫缺乏綜合征(AIDS)相關(guān)的癡呆、皮克氏(Pick’s)病、亨廷頓氏病(Huntington’sDisease)、衰老引起的記憶喪失、中風(fēng)、智力和行為的紊亂、衰老的神經(jīng)病學(xué)效應(yīng)及其它類似的疾病。由于血-腦屏障形成了一個(gè)對藥物轉(zhuǎn)移到大腦的額外阻礙，所以通常情況下腦障礙或疾病的治療比外周神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療更復(fù)雜。
排列在腦脈管系統(tǒng)的內(nèi)皮細(xì)胞把腦和血液隔開。這種“血-腦屏障”在Friedemann(1942)；Rowland等(1991)及Schlosshauer(1993)中有綜述。血-腦屏障對大腦起保護(hù)作用，例如，保護(hù)大腦免受外周循環(huán)中離子、神經(jīng)遞質(zhì)和生長變化因子水平變化的影響。舉例來說，如果某種高濃度神經(jīng)遞質(zhì)從血液中進(jìn)入大腦，腦神經(jīng)可能被不恰當(dāng)?shù)丶せ?，過渡興奮可能引起腦障礙或損害。
組成血-腦屏障的腦毛細(xì)管和用緊密連接粘在一起的內(nèi)皮細(xì)胞排列在一起，有少量的跨內(nèi)皮通道，只允許少量的胞飲作用。相反，外周組織的毛細(xì)管和連接疏松的內(nèi)皮細(xì)胞排列在一起，連接上有直徑為30～80埃的孔，有更多的跨內(nèi)皮通道，允許有大量的胞飲作用。血-腦屏障中內(nèi)皮細(xì)胞之間的緊密連接限制了能有效通過血腦屏障進(jìn)入大腦的分子種類。這些分子包括腦代謝和特殊運(yùn)輸系統(tǒng)所需的必須分子，例如葡萄糖和氨基酸。另外，小的親脂分子能夠溶解在內(nèi)皮細(xì)胞漿膜的脂環(huán)境中，被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入大腦。相反，極性的、離子化的分子和大分子包括蛋白質(zhì)，被血-腦屏障典型地排在大腦之外。
相似地，脊髓被血-脊髓屏障保護(hù)。例如，脊髓中間神經(jīng)元有它們自己的胞體和完全位于血-脊髓屏障內(nèi)的神經(jīng)突起。對大腦來說，需要一種能夠在成熟脊髓內(nèi)引起變化或者治療成熟脊髓，特別是創(chuàng)傷性脊髓損傷的方法。
很多方法已被考慮用來盡力回避血-腦屏障，從而引起腦內(nèi)的變化。例如，一種方法是通過頭顱骨鉆一小孔，借助一導(dǎo)管可以把神經(jīng)營養(yǎng)生長因子通過此孔應(yīng)用到腦室，或者通過此孔進(jìn)行注射，或者植入。植入的凝膠泡沫、組織或者細(xì)胞可用來釋放這種生長因子進(jìn)入大腦。但是，這種進(jìn)入過程的困難和危險(xiǎn)是可以理解的，它需要昂貴的手術(shù)操作。另外，可以把神經(jīng)營養(yǎng)的蛋白質(zhì)藥物包裹在脂質(zhì)囊內(nèi)，用這種脂質(zhì)囊加強(qiáng)一些因子的跨血-腦屏障的傳遞。
在另一種方法中，Pardridge的美國專利4，801，575公開了融合肽，其中親水性的神經(jīng)肽通過共價(jià)鍵與一種運(yùn)輸肽結(jié)合，從而把該神經(jīng)肽傳遞至大腦。在Pardridge公開的這種融合肽中，其中的運(yùn)輸肽為胰島素，轉(zhuǎn)鐵蛋白、胰島素樣生長因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)、胰島素樣生長因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)、堿性白蛋白或催乳素，其中的神經(jīng)藥物為生長激素釋放抑制因子、促甲狀腺激素釋放激素、加壓素、α-干擾素或內(nèi)啡肽。但是，Pardridge沒有把本身就可以有效地治療腦障礙或疾病的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ作為一種藥物使用。
至于脊髓，以前的研究已表明IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ能夠增強(qiáng)軸突在培養(yǎng)的胚胎大鼠脊髓神經(jīng)元中的長出(Ishii等(1989))。但是，還沒有人研究用IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ治療成熟脊髓內(nèi)的神經(jīng)元，例如具有已發(fā)育的血-脊髓屏障的脊髓，特別是用于治療成熟脊髓的障礙和疾病。
IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ的大小約為Mr 7500-7700。IGF類的神經(jīng)營養(yǎng)特性在Ishii和Recio-Pinto(1987)中有討論，此文獻(xiàn)在此合并在一起作為參考。在腦組織中已發(fā)現(xiàn)有IGF受體(Sara等(1982)；Goodyear等(1984))，它存在于神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中。實(shí)驗(yàn)表明IGF類可防止培養(yǎng)的胚胎小雞感覺神經(jīng)元和交感神經(jīng)元的死亡，促進(jìn)軸突長出(Recio-Pinto等(1986))。
一些研究者已報(bào)告，用125Ⅰ標(biāo)記的IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ可穿過血-腦屏障，選擇性地累積在特異的下丘腦和前丘腦核中(Reinhardt和Bondy(1994))。但是這些研究者承認(rèn)，IGF類明顯通過血-腦屏障的生理結(jié)果需要進(jìn)一步研究。
非腸道給予的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ?qū)χ袠猩窠?jīng)系統(tǒng)的作用特別是用于治療腦和脊髓障礙和疾病，還沒有被測定過。而且，從把血-腦屏障和血-脊髓屏障作為藥物傳遞障礙的角度來看，這種測定是不可預(yù)測的，特別是對一些大蛋白質(zhì)分子，如IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ。
因此，在生物技術(shù)和生物制藥業(yè)中需要一種跨過血-腦屏障和血-脊髓屏障給予大蛋白質(zhì)分子使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生變化的方法，特別是在治療方法中涉及給予IGF-Ⅰ或者IGF-Ⅱ。
本發(fā)明涉及一種通過給予IGF-Ⅰ或者IGF-Ⅱ使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生變化的方法。在一優(yōu)化的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種通過非腸道給予IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ治療腦障礙或疾病的方法，如阿爾海默氏病、帕金森氏病和與AIDS相關(guān)的癡呆。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種通過非腸道給予IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ治療脊髓障礙或脊髓創(chuàng)傷的方法。本發(fā)明涉及以藥物組合物形式非腸道給予IGF-Ⅰ和或IGF-Ⅱ來改善腦和脊髓的損害或者治療腦和脊髓障礙、中風(fēng)或創(chuàng)傷的IGFs的用途。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，幾個(gè)術(shù)語定義如下。
“IGF-Ⅰ”指胰島素樣生長因子Ⅰ，也稱為IGFI，IGF1、IGF-1或生長調(diào)節(jié)素C。為達(dá)到本發(fā)明的目的，IGF-Ⅰ還包括來自各種動(dòng)物的IGF-Ⅰ的同系物，不管是從組織中提取的，還是來源于重組基因表達(dá)載體的產(chǎn)品，以及與IGFI型受體結(jié)合的、與人和動(dòng)物IGF-Ⅰ具有實(shí)際序列同源的IGF分子。為達(dá)到本發(fā)明的目的，IGF-Ⅰ不包括IGF-Ⅰ和非IGF肽的融合蛋白，其中IGF-Ⅰ作為一種運(yùn)輸肽使用，而不是作為一種治療障礙或疾病的藥物使用。
“IGF-Ⅱ”指胰島素樣生長因子Ⅱ，也稱為IGF Ⅱ、IGF2或IGF-2。本發(fā)明也包括來自各種動(dòng)物的IGF-Ⅱ的同系物，不管是從組織中提取的，還是來源于重組基因表達(dá)載體的產(chǎn)品，以及與IGF類型Ⅰ或者類型Ⅱ受體結(jié)合的、與人和動(dòng)物IGF-Ⅱ具有實(shí)際序列同源的IGF-Ⅱ分子。為達(dá)到本發(fā)明的目的，IGF-Ⅱ不包括IGF-Ⅱ和非IGF蛋白的融合蛋白，其中的IGF-Ⅱ是用作運(yùn)輸肽，不是用作治療障礙或疾病的藥物。
“腦”定義為血-腦屏障內(nèi)的成熟(出生后)腦。為達(dá)到本發(fā)明的目的，腦不包括室周器官，如垂體。
“脊髓”定義為包含在血-脊髓屏障內(nèi)的成熟(出生后)脊髓。為達(dá)到本發(fā)明的目的，脊髓不包括一些神經(jīng)元，如運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，它的軸突位于血-脊髓屏障外的外周神經(jīng)中。


圖1為糖尿病成年大鼠和非糖尿病成年大鼠經(jīng)非腸道給予IGF-Ⅰ的結(jié)果示意圖。該圖顯示給予IGF-Ⅰ能有效防止成年糖尿病大鼠腦中IGF-Ⅱ基因表達(dá)受損。
圖2A為手術(shù)過的對照大鼠肢回縮反射(下示蹤線)和肌肉EMG(上示蹤線)的示意圖，手術(shù)不損傷藍(lán)斑細(xì)胞。
圖2B為手術(shù)過的受損大鼠肢回縮反射(下示蹤線)和肌肉EMG(上示蹤線)的示意圖，手術(shù)損傷大鼠藍(lán)斑細(xì)胞，并經(jīng)皮下植入釋放載體的微型滲透泵(無藥物釋放)。
圖2C為手術(shù)過的受損大鼠肢回縮反射(下示蹤線)和肌肉EMG(上示蹤線)的示意圖，手術(shù)損傷大鼠的藍(lán)斑細(xì)胞，并經(jīng)皮下植入微滲透泵，以4．8μg／天的速度釋放溶解在載體中的重組人IGF-Ⅱ。
本發(fā)明涉及通過非腸道給予IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生變化的方法。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及非腸道給予IGF-Ⅰ和／或IGF-Ⅱ能引起腦或脊髓中的變化，特別是指這種變化是腦或脊髓障礙或疾病的治療。
在文獻(xiàn)(Zumstein and Humbel(1985)；Svoboda and Van Wyk(1985))中記載了純化和獲得生理活性IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ的方法。商業(yè)上可得到的IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ是重組人IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ，它們可從UpstateBiotechnology，Inc．，Lake Placid，New York；GroPep Ltd．，Adelaid，Austrialia；Austral Biologicals San Ramon，Calif．及其它公司買到。
按照本發(fā)明，方法中使用的藥物組合物包括有效量的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，藥物組合物中存在的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ量足以對所治療疾病產(chǎn)生治療作用。在一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，組合物中IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ的量為組合物的大約0．1％至100％。例如，IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ可以按大約0．1μg／kg／天至4mg／kg／天的量給予。在另一實(shí)施方案中，IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ可以按大約400ng／kg／小時(shí)至160μg／kg／小時(shí)的量給予。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可意識(shí)到，不管治療對象是人還是動(dòng)物，藥物組合物的劑量可根據(jù)特殊給藥途徑、病人的體重、一般情況以及所治療的病人的障礙或疾病加以調(diào)整。為防止低血糖，應(yīng)做適當(dāng)?shù)难迤咸烟潜O(jiān)測，特別是當(dāng)選用IGF劑量范圍的高端值的時(shí)候。清除半衰期、分布容積、日產(chǎn)生速率和血清濃度為公認(rèn)的IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ在正常人中的藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)(Guler等(1989)；Zapft等(1981))。
按照本發(fā)明，方法中使用的藥物組合物還可包括無機(jī)的或有機(jī)的、固體的或液體的、藥學(xué)上可接受的特別適合非腸道給藥的載體。組合物可選擇性地含有一些輔助物，包括防腐劑、濕潤劑、乳化劑、溶解劑、穩(wěn)定劑、緩沖劑、溶劑和維持張力和滲透壓的鹽。組合物可進(jìn)行滅菌處理，然后以固體、顆粒或者粉末、溶液、混懸液或者乳濁液的形式存在。
按照本發(fā)明的方法優(yōu)選使用非腸道給藥。在本發(fā)明中，任何非腸道給予IGF的方法都可使用，包括真皮內(nèi)、皮下、肌肉內(nèi)、靜脈內(nèi)、動(dòng)脈內(nèi)或者腹膜內(nèi)給藥。其它的非腸道給予IGFs方法包括使用特殊輸入或者緩慢釋放裝置、從植入的細(xì)胞或者含有細(xì)胞的裝置中釋放IGFs、或者通過基因治療進(jìn)入組織、及所有旨在引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化的特別是治療腦或脊髓障礙或疾病的血-腦屏障或者血-脊髓屏障的給藥方法。
提供下面的實(shí)施例使該領(lǐng)域中普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明的方法。這些實(shí)施例并不想用來限制本發(fā)明人認(rèn)為的發(fā)明范圍。我們已努力確保用來表示所測試情況特征的數(shù)據(jù)的精確，但是一些實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤和偏差有可能存在。
實(shí)施例Ⅰ含IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ的藥物制劑用干燥安瓿(1～60ml)部分灌裝IGF-Ⅰ或者IGF-Ⅱ的滅菌溶液，然后選擇性地加入藥用輔助物或者載體，冷凍干燥。非腸道溶液通過加入適當(dāng)體積的滅菌水、生理鹽水或者0．001-0．1M的醋酸進(jìn)行制備。藥物包裝可包括治療過程中所需數(shù)量的安瓿，選擇性地與使用說明書放在一起。
實(shí)施例Ⅱ非腸道給予IGF-Ⅰ對代謝障礙腦中的受損IGF-Ⅱ基因表達(dá)的作用一些情況可引起顯著的大腦損害和潛在的血-腦屏障毀壞，例如，嚴(yán)重的腦振蕩傷害、大的穿透性傷或引起腦脊膜發(fā)炎的感染。在這種情況下非腸道給予IGFs不能令人信服地證明有效量的IGFs在一般情況下是否能穿過血-腦屏障，因此在這些實(shí)施例中避開了這種情況。
本實(shí)施例涉及用研究得很成熟的糖尿病大鼠作為模型的糖尿病代謝障礙。在用鏈脲霉素誘導(dǎo)糖尿病的大鼠實(shí)驗(yàn)中，血-腦屏障對一些小離子如鈉和鉀具有更大的滲透性，但對其它的小離子和分子如氯、鈣或蔗糖則不然(Knudsen等，(1986)；Jakobsen等(1987))?？梢韵胂?，假如糖尿病病人血-腦屏障對氯、鈣或蔗糖的滲透性沒有提高，那么對大的蛋白質(zhì)分子，如IGFs的滲透性就不會(huì)降低。
成年大鼠(12～14周齡，體重約300克)用鏈脲霉素處理，誘導(dǎo)胰島素缺乏性糖尿病，一周后，在糖尿病大鼠背中部植入皮下釋放重組人IGF-Ⅰ(4．8μg／天)或者藥物載體的微滲透泵。連續(xù)非腸道給予IGF-I兩周后，剝?nèi)ゴ笫竽X脊膜，然后測定腦中IGF-Ⅱ的mRNA的量。用標(biāo)準(zhǔn)的生化方法從腦中提取RNA，然后進(jìn)行Northern和狹線印跡。含有全部大鼠IGF-Ⅱ編碼區(qū)的大鼠cDNA用來制備單鏈反義32P標(biāo)記的雜交探針，這在以前已被很好地特征化。該探針不與IGF-Ⅰ的mRNA交叉-雜交。用放射自顯影圖以每毫克濕腦組織相對光密度單位(rel．units)測定IGF-ⅡmRNA的含量。測定值為平均值±SEM(每組大鼠數(shù)N=4)。實(shí)驗(yàn)方法在其它文獻(xiàn)(Soares等(1985)；Ishii等(1994))有更完整的描述。
如圖1所示，與非糖尿病大鼠相比，糖尿病成年大鼠每毫克濕腦組織中IGF-Ⅱ mRNA顯著減低。這說明在糖尿病腦中存在生化不正常性。在多種腦區(qū)中都存在IGF-Ⅱ mRNA，包括海馬、丘腦、大腦皮層和脈絡(luò)縱(Hynes等(1988)；Lee等(1992))。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞可產(chǎn)生IGF-Ⅱ mRNAs(Rotwein等(1988))。本發(fā)明的發(fā)明人也在腦區(qū)如海馬、紋狀體、中腦、小腦和腦橋中發(fā)現(xiàn)IGF-Ⅱ mRNA。
如圖1進(jìn)一步顯示的，通過非腸道給予IGF-Ⅰ可改善糖尿病腦中受損的IGF-Ⅱ基因表達(dá)。這些數(shù)據(jù)表明非腸道給予IGF-Ⅰ可引起腦中的變化；IGF-Ⅰ能校正由疾病引起的腦障礙，例如本例中的糖尿病。
因?yàn)檫@些低劑量的IGF-Ⅰ對高血糖沒有影響，所以這種腦障礙的校正不是由于糖尿病中高血糖的明顯減低，盡管它們確實(shí)能使糖尿病成熟大鼠中的感覺神經(jīng)再生(Ishii和Lupien(1995))。其它的研究已發(fā)現(xiàn)，在糖尿病成年大鼠中，當(dāng)痛覺過敏已被防止時(shí)，同樣低劑量的IGF-Ⅰ或者IGF-Ⅱ?qū)Ω哐腔蛘唧w重減少?zèng)]有影響(Zhuang等(1994))。在比這大許多倍的劑量下，高血糖或體重減少的癥狀能減輕，但I(xiàn)GF類對中樞神經(jīng)系統(tǒng)起作用時(shí)不需要這樣大的劑量。
實(shí)施例三非腸道給予IGF-Ⅱ?qū)τ赡X損傷引起的受損行為的作用在這個(gè)模型中，化學(xué)損傷引起成年大鼠腦中藍(lán)斑細(xì)胞死亡。在正常情況下，藍(lán)斑細(xì)胞投射它們的去甲腎上腺素能軸索到脊髓中以在中間神經(jīng)元上突觸，中間神經(jīng)元反過來調(diào)節(jié)控制后肢回縮反射的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活性。本實(shí)施例測試了經(jīng)非腸道給予的重組人IGF-Ⅱ保護(hù)后肢回縮反射的能力，只有當(dāng)給予的IGF-Ⅱ作用于大腦保護(hù)去甲腎上腺素能軸索時(shí)，這種保護(hù)才能產(chǎn)生。
在圖2所示的實(shí)驗(yàn)中，用一支30計(jì)量針往成年Sprague Dawley大鼠(12周齡)的漿池中注射6-羥基多巴胺(6OHDA)(4μl含有6OHDA12．5mg／ml和維生素C 0．2mg／ml的等滲鹽水)，以破壞大鼠腦橋的去甲腎上腺素能藍(lán)斑細(xì)胞。這種處理導(dǎo)致來自這些去甲腎上腺素能細(xì)胞的軸索消失，這些軸索通常下行至脊髓中間神經(jīng)元突觸，中間神經(jīng)元反過來調(diào)節(jié)控制后肢回縮反射的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活性?；乜s反射可通過先給予6．25mg L-DOPA(左旋多巴)，然后進(jìn)行電刺激來測量，電刺激可引起脊髓下行去甲腎上腺素能纖維釋放去甲腎上腺素，導(dǎo)致一次大振幅長潛伏期的后肢回縮反射，反射力可用力-轉(zhuǎn)換器檢測，同時(shí)記錄肌肉中的EMG。其他的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)可以從Barnes等(1989)和Pulford等(1994)中查到。
圖2A顯示經(jīng)手術(shù)和注射過不含6OHDA溶劑的對照大鼠。在這種情況下，對藍(lán)斑細(xì)胞沒有損傷。下面的示蹤線顯示完整的大振幅長潛伏期的后肢回縮反射力。F1-F4是以2．5mA為增殖，強(qiáng)度從1．0逐漸增加到7．5mA的電刺激引起的反射力-時(shí)間示蹤線。上面的示蹤線顯示相關(guān)的高活性EMG。
圖2B顯示用6OHDA損傷過的大鼠，大鼠皮下植入只釋放載體的微型滲透泵。下面的示蹤線顯示持續(xù)時(shí)間的喪失和后肢反射力的振幅。上面的示蹤線顯示EMG活性的喪失。
圖2C顯示用6OHDA損傷過的大鼠，大鼠皮下植入每天釋放4．8μg的重組人IGF-Ⅱ的微型滲透泵。這種處理不損傷后肢反射和EMG活性。
用6OHDA處理導(dǎo)致腦細(xì)胞去甲腎上腺素能喪失的方法已被他人建立得非常完善。用兩周后在成年大鼠上檢測到的相關(guān)的后肢回縮反射喪失來證明這一點(diǎn)(圖2A對照2B)。圖2B顯示了一個(gè)典型的例子，下面的示蹤線顯示對L-DOPA測試的反應(yīng)，其中在未受損的對照大鼠中存在的大振幅長潛伏期回縮反射在受損的大鼠上幾乎全部喪失。上面的示蹤線顯示EMG活性的喪失。這些大鼠被皮下植入只釋放載體的微型滲透泵。如此處理的一組6只大鼠，在后肢回縮反射試驗(yàn)中產(chǎn)生的力平均峰值為15．6±3．8g(平均值，SD)。
相比之下，用6OHDA損傷的大鼠，皮下植入兩周內(nèi)不斷釋放IGF-Ⅱ(4．8μg／只／天)的微型滲透泵，它們的后肢回縮反射沒有受到損傷。圖2C顯示一個(gè)典型的例子。下面的示蹤線顯示典型的未受損傷大鼠的大振幅長潛伏期的回縮反射的保留，上面的示蹤線顯示EMG活性的保留，如此處理的一組7只鼠，平均力峰值為298±38g(平均值，SD)。因此，與載體空白對照組相比，IGF-Ⅱ處理對反射的保護(hù)作用具有顯著意義(P＜0．025)。所以，非腸道給予IGF可以改善損傷，尤其是對于腦中去甲腎上腺素能藍(lán)斑神經(jīng)細(xì)胞。
反射由去甲腎上腺素介導(dǎo)，因?yàn)長-DOPA應(yīng)答試驗(yàn)?zāi)鼙沪?腎上腺素能阻斷劑酚妥拉明阻斷。腦的損傷過程不直接影響脊髓的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，因?yàn)橹苯与姶碳な軗p傷鼠的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元軸索可以引起有效的后肢收縮。
在上面實(shí)驗(yàn)的處理過程中，沒有因給予IGF而產(chǎn)生毒性的跡象。
這里的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了一種新的、意想不到的觀察資料，也就是非腸道給予IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ能夠引起處理過的成年大鼠腦的改變。非腸道給藥現(xiàn)在可被認(rèn)為是一種IGF類治療腦障礙或腦疾病的有效給藥途徑，這些疾病包括阿爾海默氏病(Alzheimer’s Disease)、帕金森氏病(Parkinson’sDisease)、與獲得性免疫缺乏綜合征(AIDS)相關(guān)的癡呆、皮克氏(Pick’s)病、亨廷頓氏病(Huntington’s Disease)、衰老引起的記憶喪失、中風(fēng)、智力和行為的紊亂、衰老的神經(jīng)病效應(yīng)及其它類似的疾病。IGF類也可以用于治療腦創(chuàng)傷或腦的化學(xué)損傷。
人們對糖尿病患者大腦中的異常已經(jīng)有了很好的認(rèn)識(shí)(Mooradian等的綜述。(1988)；McCall(1991))。這些異常主要包括衰退和認(rèn)知的缺損，比如記憶和綜合推理能力的喪失。可以觀察到帶有神經(jīng)元退化的腦萎縮、軸索的喪失和神經(jīng)遞質(zhì)的失調(diào)。這些可見于糖尿病患者(Reske-Nielsen等(1965)；Olsson等(1968)；Soinineu等(1992))和患糖尿病鼠上觀察到的(Jakobsen等(1987)；Trulson等(1986))。IGF-Ⅱ是腦中主要的IGF，糖尿病患者腦中IGF-Ⅱ mRNA的減少說明它與腦病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，因?yàn)閷τ谏窠?jīng)元的成活、軸突的長出和突觸的維持來說，IGF類被認(rèn)為是必要的。非腸道給予IGF-Ⅰ可以防止糖尿病發(fā)病過程中IGF-Ⅱ mRNA的下降，這種非腸道給藥被認(rèn)為將用于防止或治療腦疾病、障礙或損傷中的各種生化失調(diào)。
有人認(rèn)為糖尿病患者循環(huán)的IGF活性的降低與糖尿病患者腦異常有關(guān)。因?yàn)楦闻K是循環(huán)的IGF類的主要來源，所以能降低肝功能的其他疾病都可能與相關(guān)的腦障礙有關(guān)。例如在肝腦病中，慢性肝臟疾病或肝臟障礙與行為的改變、認(rèn)識(shí)的損傷、精神錯(cuò)亂和昏迷有關(guān)聯(lián)。因此，這項(xiàng)發(fā)明可進(jìn)一步用于肝腦病中腦的治療。
藍(lán)斑細(xì)胞位于小腦下面向嘴側(cè)腦橋中央灰質(zhì)區(qū)的腦橋深處，他們的軸索在脊髓內(nèi)中間神經(jīng)元上有末梢。因?yàn)檫@些藍(lán)斑去甲腎上腺素能神經(jīng)元和他們的軸索完全在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，由血-腦屏障和血-脊髓屏障完全保護(hù)，所以非腸道給予IGF-Ⅱ引起腦和／或脊髓的改變是很明顯的(圖2)。非腸道給予IGF-Ⅱ可以防止腦損傷的后果。其他的研究表明用2μgIGF-Ⅱ與60HDA混合(由漿池注入)一次治療不能阻止后肢回縮反射的損傷。所以，連續(xù)給予IGF-Ⅱ兩周更有效。
IGF也可用來防止急性損傷的繼發(fā)性后果。例如，腦損傷在幾天以后可能繼發(fā)神經(jīng)元的死亡。因?yàn)檫B續(xù)給予IGF-Ⅱ兩周有效而一次注射IGF-Ⅱ入腦無效，所以連續(xù)給予IGF看來是可以預(yù)防神經(jīng)元繼發(fā)性死亡或功能性損傷。
盡管最有可能的解釋是IGF類的有效量可以通過血腦屏障，但是本發(fā)明包括直接地或者間接地給予IGF類引起腦中改變的給藥方法。
本發(fā)明的方法被認(rèn)為適合于其他腦病和脊髓障礙和疾病治療，如帕金森氏病和阿爾海默氏病。在帕金森氏病中存在腦內(nèi)的多巴胺能神經(jīng)元的喪失和藍(lán)斑去甲腎上腺素能神經(jīng)元的喪失。本發(fā)明表明非腸道給予IGF類能夠?qū)Πㄟ@些去甲腎上腺素能神經(jīng)元的大腦系統(tǒng)產(chǎn)生有效的影響，這些用IGF類的處理方法被期望能夠幫助治療帕金森氏病。多巴胺能和去甲腎上腺素能神經(jīng)元是緊密相關(guān)的兒茶酚胺能神經(jīng)元，在阿爾海默氏病中，兒茶酚胺能神經(jīng)元喪失。在阿爾海默氏病患者的藍(lán)斑內(nèi)發(fā)現(xiàn)有神經(jīng)原纖維結(jié)，而這種結(jié)被認(rèn)為是致病的，IGF類被期望能幫助支持在這種病中已衰退的這些藍(lán)斑細(xì)胞，兒茶酚胺能神經(jīng)元和其他腦細(xì)胞。
IGF類的作用沒有局限在兒茶酚胺能和藍(lán)斑腦細(xì)胞，顱內(nèi)IGF給藥能夠支持局部缺血損傷的多種不同腦細(xì)胞的存活。因此，非腸道給予IGF被期望也能用于其他腦障礙，包括中風(fēng)、葉萎縮(皮克病)、享延頓舞蹈病和多種神經(jīng)元均病變的各種神經(jīng)退化性疾病。
現(xiàn)已公認(rèn)，許多環(huán)境中的神經(jīng)毒素能夠引起腦的損傷，例如，在上面的例子中被用作一種神經(jīng)毒素的6OHDA。濫用污染有MPTP的靜脈內(nèi)形式的藥物被認(rèn)為與帕金森氏綜合癥有關(guān)，因?yàn)槠鋵δX內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元有很強(qiáng)的毒性。IGF治療可用于限制神經(jīng)毒素對病人腦的損傷。環(huán)境中的神經(jīng)毒素可以與一種特殊的遺傳因子相互作用引起象阿爾海默病等疾病或紊亂的發(fā)生。人們已經(jīng)意識(shí)到在許多進(jìn)行性神經(jīng)衰退的疾病中，年齡可增加腦損傷的危險(xiǎn)性。例如，一位有家族性阿爾海默氏病或亨延頓氏病的患者有遺傳性疾病，但這種疾病直到四、五十歲以后才典型發(fā)病。“老年性癡呆”是另一個(gè)例子。年齡被認(rèn)為是一病因的其他疾病包括皮質(zhì)基底神經(jīng)節(jié)綜合征、進(jìn)行性癡呆、帶有強(qiáng)直性下肢輕癱的家族性癡呆、進(jìn)行性核上麻痹和帕金森氏病，但并不局限于這些疾病。對于糖尿病神經(jīng)病理來說，年齡是一個(gè)危險(xiǎn)因素，這個(gè)病包括糖尿病腦病。
已經(jīng)知道循環(huán)的IGF水平隨著年齡增長而進(jìn)行性下降(Hall和Sara(1948))。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)表明腦中IGF水平的進(jìn)行性減少可能是與年齡相關(guān)的循環(huán)IGF水平進(jìn)行性下降的后果。綜合以前的知識(shí)可見，IGF類是神經(jīng)營養(yǎng)性因子，也可能是神經(jīng)系統(tǒng)的維持因子，非腸道IGF治療特別有助于產(chǎn)生腦中的改變，因此可以減少各種年齡相關(guān)疾病中腦損傷的危險(xiǎn)性。
IGF類被期望還可用于其他一些腦疾病。在多發(fā)性硬化病中，存在一種腦和脊髓進(jìn)行性脫髓鞘作用。病因?qū)W包括環(huán)境因素，因?yàn)樵诒狈降貐^(qū)的流行比赤道地區(qū)高50倍。年齡起了作用，兒童時(shí)期發(fā)病率低，三、四十歲發(fā)病率高。人們已經(jīng)知道IGF類支持髓鞘，非腸道形式給予IGF類可能有助于多發(fā)性硬化病、脫髓鞘與進(jìn)行性精神衰退有關(guān)的席爾德(Schilder)彌漫性大腦硬化病和急性壞死性出血腦脊髓炎的治療，后者為一種暴發(fā)性脫髓鞘疾病。
對本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員來說，本發(fā)明方法的各種優(yōu)點(diǎn)和修改將是很明顯的，因此本發(fā)明的更寬的應(yīng)用方面不局限于上述描述的各種特定細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施例中。因此，在不離開所公開的本發(fā)明概念的精神和范圍的前提下，本發(fā)明的各種細(xì)節(jié)可有一定的發(fā)展。
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權(quán)利要求
1．一種使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生改變的方法，其包括非腸道給予有效量的IGF-Ⅰ。
2．一種治療腦障礙或者疾病的方法，其包括非腸道給予有效量的IGF-Ⅰ。
3．一種按照權(quán)利要求1或2的方法，其中所說的IGF-Ⅰ按大約0．1μg／kg／天至4mg／kg／天的量給予。
4．一種按照權(quán)利要求1或2的方法，其中所說的IGF-Ⅰ按大約400ng／kg／小時(shí)至大約160μg／kg／小時(shí)的量給予。
5．一種按照權(quán)利要求2的方法，其中所說的障礙或疾病為阿爾海默氏病。
6．一種按照權(quán)利要求2的方法，其中所說的障礙或疾病為帕金森氏病。
7．一種按照權(quán)利要求2的方法，其中所說的障礙或疾病為AIDS癡呆。
8．一種使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生改變的方法，其包括非腸道給予有效量的IGF-Ⅱ。
9．一種治療腦障礙或疾病的方法，其包括腸外給予有效量的IGF-Ⅱ。
10．一種按照權(quán)利要求8或9的方法，其中所說的IGF按大約0．1μg／kg／至大約4mg／kg／天的量給予。
11．一種按照權(quán)利要求8或9的方法，其中所說的IGF-Ⅱ按大約400ng／kg／小時(shí)至大約160μg／kg／小時(shí)的量給予。
12．一種按照權(quán)利要求9的方法，其中所說的障礙或疾病為阿爾海默氏病。
13．一種按照權(quán)利要求9的方法，其中所說的障礙或疾病為帕金森氏病。
14．一種按照權(quán)利要求9的方法，其中所說的障礙或疾病為AIDS癡呆。
15．一種引起脊髓改變的方法，其包括非腸道給予有效量的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ。
16．一種治療脊髓障礙或創(chuàng)傷的方法，其包括非腸道給予有效量的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ。
17．一種按照權(quán)利要求15或16的方法，其中所說的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ按大約0．1μg／kg／天至大約4mg／kg／天的量給予。
18．一種按照權(quán)利要求15或16的方法，其中所說的IGF-Ⅰ或IGF-Ⅱ按大約400ng／kg／小時(shí)至大約160μg／kg／小時(shí)的量給予。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生變化的方法,其包括通過非腸道給予胰島素樣生長因子Ⅰ(IGF－Ⅰ)或胰島素樣生長因子Ⅱ(IGF－Ⅱ)治療腦和脊髓障礙或疾病的方法。
文檔編號(hào)A61K38/30GK1204263SQ96199015
公開日1999年1月6日 申請日期1996年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月11日
發(fā)明者D·N·伊施 申請人:奧羅根公司