JP3551384B2 - 外来患者を対象とする連続腹膜透析に使用する生体適合性水溶液 - Google Patents

Description

発明の要約
外来患者を対象とする連続腹膜透析（CAPD）は、浸透圧活性の溶液を腹膜腔に注入することによって末期腎不全（ESRF）を治療するために使用されている。腹膜を横断する拡散および限外濾過によって毒性廃物や過剰な体液が血液から透析物に移行する。透析溶液に高浸透圧濃度のグルコースが加わる結果、浸透圧限外濾過が生じる。血液とCAPD溶液との間に浸透圧勾配があるため、グルコースが血流から水分を取り出し、腹膜腔に送り込む。グルコースが吸収及び／又は代謝されるため、この浸透圧作用は一過性である。即ち、低下する。
CAPDでは、押し出し式プラスチックバッグから透析溶液を腹膜腔に注入する。腹膜腔に所定の時間（ここでは滞留時間と呼ぶ）保持した後、排出廃棄する。一般に、一回に１〜３リットルのCAPD溶液を使用して、一日に３〜５回治療または交換を行い、滞留時間は一夜である。グルコース濃度は1.5〜５％（w/v）である。従って、市販のCAPD溶液のグルコース濃度は1.5％、2.5％または4.5％であるが、乳酸塩濃度が高く、また多様な電解質が程度にもよるがpH生理学的濃度で存在する。一方、CAPD患者は１日につき５〜10グラムの蛋白質を透析物として失っている。USP5,011,826に記載されているように、市販のCAPD溶液の容量オスモル濃度は、例えば、300〜700mOsmol/Lで、好ましくは350〜450mOsm/Lである。血液透析に比較した場合、腹膜透析は低コストなどのメリットをもつが、CAPDについてはいくつかの合併症問題がある。即ち、比較的透過性の高い腹膜による蛋白質の透過や加えられたグルコースの吸収および代謝の結果、体重増加や高脂血症が生じる。これは、ESRF発症率の高い糖尿病患者にとっては大きな問題になる（Ong−Ajyooth、L.、Transp Proc26:2077、1994を参照）。
平均的な患者は、一日に約150グラムのグルコースを透析物から吸収するが、これは、大多数の患者にとっては炭水化物の過剰源になるため、非糖尿患者にとってはアテノーム硬化症につながる高インスリン症や高トリグリセリド症の原因になる。これら一連の症状は、ESRFを患っている患者の最も高い死因である心臓血管病につながる可能性が高い。
腹膜が高張性かつ酸性のCAPD溶液（pH5〜6.2）に持続的に曝されると、限外濾過膜としてのその機能が失われる結果、腹膜の浸透性が高くなり、透析溶液からのグルコースの吸収速度が高くなる上に、限外濾過機能がなくなる。この点については、Breborowicz et al.、Advancesin Peritoneal Dialysis 8:11、1992およびBreborowicz et al.、Nephron 67:350、1994を参照。CAPD溶液で継続的に透析した患者からの腹膜生検サンプルは刺激に対して典型的な上皮反応、中皮細胞増殖や、通常は中皮細胞表面に存在する微絨毛の増加を示す。この点については、Dobbie、.J.W、Lloyd、J.K.、Gall、C.A.in R.Khamma、K.D.et al.、Eds.Advances in peritoneal dialysis、Toront.U of Toronto Press、３、1990およびFriedlander、M.J.Lab Clin Med 122:639、1993を参照。また、腹膜の慢性的な延焼は継続的なCAPD治療の結果であり、恐らくはCAPD溶液の酸性（Lewis、S.＆ Homes、C.Periton Dial Int 11:14、1991;Beelen、R.H.J.et al in Maher J.F.、Winchester、J.F.Eds.Frontiers in peritoneal dialysis、New York;Field、Richj and Associates、524、1986;Bos、H.J.et al Nephron 59:508、1991）に関係がある。また、これが治癒に導くものと考えられる（Weiczorowska、K.et al Short Reports?）。また、継続的なCAPD治療の場合、腹膜組織の形態学的変化も生じる。例えば、腹膜の線維増多である。この点については、Chaimovitz、C.、Kidney Int 45:1226,1994を参照。さらに、現在利用されている比較的酸性で、しかもグルコース優浸圧性のCAPD溶液を使用すると、腹膜マクロファージの機能が低下する。このため、同様に、より生理学的で、しかも生体適合性のCAPD溶液が必要になっている。この点に関しては、deFijter、C.W.H.et al Clin Nephrology39:75、1993を参照。
また、腹膜からグリコースアミノグリカン類（GAG類）が失われる結果、濾過効率も失われることがわかっている。Breborowicz、A.et al Periton Dial Int 11（Suppl）:35a、1991によれば、腹膜からGAG類が失われるのは、活性化された腹膜白血球により遊離ラジカルの生成が増える結果があることが示唆されている。また、Fligiel、S.E.G.et al Amer Ｊ Pathol 115:418、1984によれば、その理由は介在性組織蛋白質への破壊作用にある。透析溶液をGAGコンドロイチン硫酸で補強すると、腹膜腔からのグルコースおよび溶液の吸収速度が低くなるため実限外濾過作用が強くなる（Advances in Peritoneal Dialysis 8:11、1992;Nephron 67:346,1994を参照）。恐らくは、遊離ラジカルを補足する能力によるものと思われる。ヘパリンやデルマタンなどの他のGAG類も遊離ラジカルを捕捉することが報告されている。この点については、Hiebert、L.Liu、J.M.、Semin Thromb Hemost 17:42,1991;Fracassao、A.et al.、J.Amer SocNeph 5:75p.1994を参照。また、遊離ラジカルを捕捉する（以前はヒアルロン酸として知られていた）ヒアルロナンもまた腹膜をCAPD治療による損傷から保護することも報告されている。この点については、Wieczorowska、K.et al Perit.Dial.Int.15:81、1995を参照。これは、一夜集めた透析溶液のヒアルロナン濃度が血清よりも高いという知見によって裏付けられている。例えば、Yung、S.et al（Kidney Int 46:527、1994）は、CAPD治療を受けている（腹膜炎を発症している、あるいは発症していない）ESRF患者の透析物のヒアルロナンレベルが高くなっていることを、また腹膜中皮細胞がヒアルロナンの可能性のある供給源であることを発見している。ヒアルロナンは治癒過程における細胞増殖を調節するさいに重要である。ヒアルロナンはＮ−アセチルグルコースアミンとグルクロン酸の繰り返し分子からなるポリマーであり、デルマタンはＮ−アセチルグルコースアミンとイズロン酸からなり、またコンドロイチンはグルクロン酸とＮ−アセチルグルコースアミンからなる。
BreborowiczおよびOreopulosはPCT特許出願（EP−555087−A1）（優先権主張は92US−830721）を出願して、ヒアルロン酸分解生成物を始めとするGAG類などの遊離ラジカル捕捉体を腹膜炎の発症時にCAPD溶液に加えて、腹膜炎に伴う炎症反応を抑えることを明細書に開示している。
上述したように、Ｎ−アセチルグルコースアミン（NAG）は多くのGAG類の成分である。グルタミンからアミン基をグルコースに付加してグルコースアミンを生成することを含む一連の生化学反応を介してグルコースからほぼすべての細胞においてNAGが生成する。この場合、Ｎ−アセチルグルコースアミンはアセチル−CoAを介して合成される。次に、NAGはNAG−６−ホスフェート（これはNAGのエピマー、即ちＮ−アセチル−マンノースアミン６−ホスフェートに変換され、このホスフェートはＮ−アセチルノイラミン酸９−ホスフェートに変換され、シアリン酸、ガングリオシド類および糖蛋白質に組み込まれる）に、NAG−１−ホスフェート（これはUDP−Ｎ−アセチルグルコースアミン（UDP−NAG）に変換され、コンドロイチン類や糖蛋白質などのGAG類に組み込まれる）に変換される。UDP−NAGもまたヒアルロナンや糖蛋白質などのGAG類に変換される。即ち、NAGは多数の本質的な組織成分（これら成分がNAG単独からなる場合でも、あるいはＮ−アセチルマンノースアミンやＮ−アセチルガラクトースアミンなどの類似アミノ糖からなっている場合でも）の主要な構成ブロックである。
なお、経口投与されたグルコースアミンおよびＮ−アセチルグルコースアミン（NAG）は生体内に急速に吸収分配され、組織に、そして恐らくは生体のGAG類にも組み込まれる。これら化合物が腹膜のGAG類に組み込まれると、これらの欠乏がなくなるため、腹膜が保全され、限外濾過膜としての膜機能の低下を阻止できる。あるいは、少なくとも膜機能低下を遅延させることができる。従って、現在利用されているCAPD溶液中のグルコースの一部または全部をアミノ糖類、特にNAGで交換すると、生体適合性のより高い腹膜透析溶液を実現できると同時に、CAPD治療を受けているESRF患者における溶剤抵抗による過剰な水分の除去および廃物質の除去に必要な浸透圧作用も実現できる。微生物のほぼすべてがエネルギー源として利用しているグルコースとは違って、アミノ糖類は比較的代謝されにくく、微生物の成長を助けることもないので、CAPD治療を継続している患者が、CAPD治療に共通してみられる深刻な合併症である腹膜炎を発症する恐れが小さくなる。NAGや他のアミノ糖類は、GAG類やアミノ糖を含有する各種の組織成分に組み込まれ、全身循環系から急速に除去されるため、脂質への代謝度がきわめて低くなる。このため、肥満症、蛋白質失調、異常脂血症、高トリグリセリド血症、高インスリン症や、関連する代謝異常などの恐れが小さくなる。
NAGや類似アミノ糖類をCAPD溶液の浸透剤として有効に使用するためには、その化学的純度が薬品として使用する場合に要求される化学的純度程度には高くなければならない。即ち、最低でも98.5％でなければならない。この純度のNAGを製造するには、２つの方法がある。まず第１の方法では、カニやエビなどの甲殻類から得られたNAGの繰り返し単位からなる線状ポリマーであるキチン質原料を化学的に分解してから、脱アセチル化によって個々のNAG単位をグルコースアミンに単離する。グルコースアミンを単離し、高純度レベルまで結晶化してから、無水酢酸を使用して再アセチル化し、Ｎ−アセチルグルコースアミンにする。次に、純度が98.5％以上になるように、Ｎ−アセチルグルコースアミンを析出し、アルコールから再結晶する。NAGの第２の製造方法−これが好ましい−は、キチナーゼやキトビオースを含む酵素群を使用して直接酵素分解することによって乾燥した甲殻類の殻やキチン原料からNAGを得る方法である。これら酵素はNAGのキチンポリマーをキトビオースの二糖類単位に分解し、次に直接、換言すればいかなる有機合成工程も使用せずに、NAGのモノマー単位に分解する。NAGを次にエタノールから高純度に再結晶する。この方法に必要な酵素は、各種の微生物、特に霊菌の成長培地に分泌される。このように、第２の製造方法はCAPD溶液に使用するのに好適な純度をもつNAGを与えるだけでなく、NAGを比較的低コストで製造できるものである。というのは、キチンまたは甲殻類の殻を霊菌の培養コロニーから細胞のない成長培地に直接加えることができ、また適当な反応時間が過ぎた後に、培地からNAGを容易に単離できるからである。酵素反応時間をかえることによって、NAGの異なる単位からなるポリマーを製造でき、さらに精製して、利用できるクロマトグラフィ法を使用する分離によって特定の分子量に応じて単離できる。また、このポリマーは、炭水化物の化学的単離および精製において常法である方法を使用して、単離、結晶化、および再結晶化精製できる。
USP5,011,826には、CAPD溶液の場合、浸透圧活性剤としてガラクトースを単独で、あるいはガラクトースとグルコースを異なる割合で使用できることが開示されている。また、USP4,879,280には、ラクトース、サッカロースやセロビオースなどの二糖類も同様に適当な電解質添加物とともに使用できることが記載されている。さらに、USP4,879,280には、分子量が400,000未満の三糖類、オリゴ糖類や多糖類、例えばラフィノース、澱粉、イヌリン、ペクチン、デキストラン類、ヒドロキシ−エチル澱粉（HES）などを使用すことが記載されている。例えば、４〜250グルコース単位長さの、重量平均分子量が約16,200で、数平均分子量が5,800であるグルコースのコロイダルポリマーが既にCAPD溶液の成分として臨床的に評価されている（Kidney Int 46:496、1994;USP4,886,789を参照）。lcodextrinと呼ばれているこのグルコースポリマーの7.5％溶液は容量オスモル濃度が282mOsm/kgで、pHは5.3である。ところが、現在利用できる科学文献や特許文献には、Ｎ−アセチルグルコースアミン、Ｎ−アセチルマンノースアミンやＮ−アセチルガラクトースアミンなどのアミノ糖類のポリマーやオリゴマーをCAPD溶液の浸透圧活性成分−これが本発明の要旨である−として使用することについてはなにも記載が認められない。
腹膜内透析の効果は高張溶液の存在に左右され、また容量オスモ濃度は溶液中の分子数に左右されるので、GAG類などの大きな分子はCADP溶液の浸透圧効果に対してはほとんど意味がない。従って、透析溶液には依然として過剰のグルコースを配合する必要がある。Ｎ−アセチルグルコースアミンや類似アミノ糖類、そしてGAG類を構成する他の糖及び／又は酸性炭水化物は分子量がグルコースと同じため、浸透圧活性であると考えられる。従って、グルコース存在状態で、あるいはグルコースの存在しない状態でCAPD溶液に0.5〜５％の濃度でアミノ糖類、特にＮ−アセチルグルコースアミンを配合すると、腹膜に対する生体適合性がすぐれているため、腹膜の形態上の劣化および腹膜機能の衰退を阻止あるいは遅延させることができ、ESRF患者が有効なCAPD治療を受けることができる期間を延長できる有効な透析溶液が実現できるはずである。この透析溶液には、いくつかの長所がある。例示すれば、高コストの血液透析に対する必要性が低下するため医療機関からみた場合かなりのコストを削減できること、CAPD治療を受けている患者からみた場合腹膜感染の危険性が低下すること、現在利用されているCAPD溶液を使用した場合に典型的に発生する脂質変化が少なくなるため、心臓血管病の危険性が低下すること、患者のQOLに改善が認められることなどである。
現在市販されているCAPD溶液の、溶液100mLに対する代表的は組成は、無水デキストロース1.5、2.5または4.25プラス塩化ナトリウム合計で567mg、乳酸ナトリウム392mg、塩化カルシウム二水和物23.9mgおよび塩化マグネシウム六水和物15.2mgである。ミリ当量基準にすると、132eEq Na/l、3.24mEq Ca/L、1.5mEq Mg/L、101.75mEq Cl/Lおよび36mEq lactate/lである。乳酸塩の代わりに、リンゴ酸塩、酢酸塩またはコハク酸塩を使用することも可能である。また、溶液の代表的な浸透圧は347mOsmol/Lである。
本発明のCAPD溶液の目的は、現在利用できるCAPD溶液と同程度の電解質レベルを実現することである。ただし、浸透圧活性炭水化物組成はこれらCAPD溶液とは異なり、Ｎ−アセチルグルコースアミン、グルコースアミン、Ｎ−アセチルガラクトースアミン、ガラクトースアミン、Ｎ−アセチルマンノースアミン、マンノースアミンを始めとするアセチル化アミノ糖類および脱アセチル化アミノ糖類単独で構成するか、あるいはこれらを異なる濃度で組み合わせて構成するか、あるいはグルコース、またはＮ−アセチルグルコースアミン、グルコースアミン、Ｎ−アセチルガラクトースアミン、ガラクトースアミン、Ｎ−アセチルマンノースアミン、マンノースアミンのオリゴマーを異なる濃度で併用して構成してもよい。なお、この場合、炭水化物単位は２以上〜12以下である。あるいは、これらオリゴマーを異なる量で混合した混合物を使用することができる。本発明のCAPD溶液では、グルクロン酸やイズロン酸などの組織グリコースアミノグリカン類（GAG類）に組み込まれる酸性炭水化物などのアセチル化アミノ糖類や脱アセチル化糖類に浸透圧活性剤を異なる割合で配合してもよい。
腸炎の動物実験では、腹膜内透析を継続した場合、腹膜と同様に腸が線維化する。腸壁の肥厚化や線維化を伴う、化学的に誘導した腸炎反応を示すラットの腸にNAG溶液を投与すると、投与量にもよるが、炎症刺激に対する線維化反応が減少する（表１を参照）。同様に、NAGがCAPD患者の腹膜線維症の発症を予防すると考えられる。
グルコースのほかに、CAPD溶液は適当な種類の電解質を適当な量で配合すると、ほぼ生理学的作用をもつ溶液を得ることができる。例えば、乳酸塩は塩基代替物として配合できる。これの吸収および代謝により代謝性アシドーシスを予防できる。また、ナトリウムは、通常、ナトリウムの除去を促進するために、血漿中の濃度よりわずかに低い濃度、即ち132〜137mM/Lで配合する。同様に、塩化物は、通常100〜110mM/Lの生理学的強度で配合する。
血液の正常な容量オスモル濃度がおよそ280mOsm/Lであるため、有効な透析溶液であるためには、CAPD溶液の浸透圧値はこれよりも高くなければならない、USP4,879,280によれば、好ましい浸透圧は300〜700mOsm/L、特に310〜560mOsm/Lであり、より限定すると、350〜450mOsm/Lである。

pH7.35〜7.4、75mMまたは214mMの濃度でグリコースまたはＮ−アセチルグルコースアミンを配合したHanks Balances塩溶液でラットを４時間透析する実験を行なった。実限外濾過は、腹腔内滞留４時間後の透析物の排出容量と透析溶液の注入容量（20mL）との差として算出した。また、血液および透析溶液の尿素およびクレアチニンの濃度も測定した。尿素およびクレアチニンに対する腹膜の透過性については、Krediet et al（Blood Purif 4:194、1986）の方法に準拠して計算した物質移動面積係数（mass transfer area coefficient）で表す。下記の表に示した結果は、NAGが実限外濾過量において統計的に有意味な増加を示すだけでなく、透析溶液におけるアルブミンまたは全蛋白質損失を大きくすることなく、尿素の腹膜クリアランスに改善が認められたことを明らかに実証するものである。さらに、グルコースで治療したラットに比較した場合、透析溶液中に分泌したヒアルロン酸の量が100％以上増加したことからわかるように、透析溶液にNAGを配合すると、ヒアルロン酸合成が刺激を受けた。これら生体内実験は、腹膜透析に使用した場合、NAGはグルコースより有効な浸透圧剤になることを明らかに実証している。

ヒト中皮細胞の組織培養において、ヒアルロン酸のＮ−アセチルグルコースアミンによる刺激合成が確認された。
発明の精神から逸脱しなくても、本発明の実施態様には多くの変更が可能である。従って、本明細書の開示はいずれも発明の説明を目的にするものであり、発明を限定するものではない。

Claims (11)

1. アセチル化アミノ糖類、脱アセチル化アミノ酸類、およびこれらの糖類の組合せからなる群から選択される少なくとも１種の浸透圧活性剤の有効量を有する腹膜透析溶液において、上記の少なくとも１種の浸透圧活性剤が炭水化物単位が２−12のモノマー又はオリゴマーとして存在することを特徴とする腹膜透析溶液。
2. 前記の少なくとも１種の浸透圧活性剤が、少なくとも１種のアセチル化アミノ糖類である請求項１記載の溶液。
3. 前記の少なくとも１種のアセチル化アミノ糖類が、Ｎ−アセチルグルコサミン、Ｎ−アセチルガラクトサミン、Ｎ−アセチルマンノサミン、およびその組合せから選択されるものである請求項１又は２記載の溶液。
4. 前記の少なくとも１種のアセチル化アミノ糖類が、Ｎ−アセチルグルコサミンである請求項１ないし３のいずれかに記載の溶液。
5. 前記の少なくとも１種の浸透圧活性剤が、少なくとも１種の脱アセチル化アミノ糖類である請求項１記載の溶液。
6. 前記の少なくとも１種の脱アセチル化アミノ糖類が、グルコサミン、ガラクトサミン、マンノサミン、およびその組合せから選択されるものである請求項１又は５記載の溶液。
7. 更に、ナトリウム、塩化物、カルシウム、マグネシウム、乳酸塩、リンゴ酸塩、酢酸塩、琥珀酸塩およびこれらの組合せからなる群から選択される電解質を含有してなる請求項１ないし６のいずれかに記載の溶液。
8. （ａ）該溶液が薬学上許容できる約5.0−7.4のpH範囲にあり、
   （ｂ）ナトリウム濃度が115−140mg当量/Lの範囲にあり、
   （ｃ）カルシウム濃度が0.6−3.4mg当量/Lの範囲にあり、
   （ｄ）塩化物濃度が100−145mg当量/Lの範囲にあり、
   （ｅ）マグネシウム濃度が０−2.0mg当量/Lの範囲にあり、
   （ｆ）乳酸塩、リンゴ酸塩、酢酸塩、琥珀酸塩濃度が30−45mg当量/Lの範囲にある請求項７記載の溶液。
9. 前記の少なくとも１種の浸透圧活性剤の濃度が約0.5−5.0％（w/v）である請求項１ないし８のいずれかに記載の溶液。
10. 更に、グルコース、イズロン酸、グルクロン酸、およびこれらの組合せからなる群から選択される更に少なくとも１種の追加の浸透圧活性剤を含有してなる請求項１ないし９のいずれかに記載の溶液。
11. 前記の少なくとも１種の浸透圧活性剤の濃度が、前記の少なくとも１種の追加の浸透圧活性剤と一緒で、約0.5−5.0％（w/v）である請求項10記載の溶液。