技术领域
[0001]本
发明涉及包含α-
酮氨基酸的
腹膜透析组合物,并涉及用 该组合物进行
腹膜透析的方法。
背景技术
[0002]肾衰竭被描述为肾脏无法排泄废物并无法帮助维持
电解质 平衡。随着肾衰竭的发展,尿毒症物质,如血尿素氮(BUN)、肌酸(Cr)、 磷(P)、
钾(K)和
有机酸的血液
水平降低,引发多种综合征,包括高 血压、代谢性酸中毒、高钾血症和贫血症,以及疲劳、气喘、排尿减 少、水肿和
厌食症,这些症状如果不
治疗会导致死亡。目前,血液透 析、腹膜透析和肾脏移植是尿毒症的治疗方法。
[0003]透析作为一种公知的肾脏替代疗法,用于人工替代由于肾 衰竭而丧失的肾功能。透析可以在体内或体外进行。在体内进行的腹 膜透析中,溶质和水通过腹膜与高渗溶液交换。腹膜透析主要可以被 分为间歇性腹膜透析(IPD)和连续不卧床腹膜透析(CAPD)。比IPD 具有优势的CAPD的特征是引入腹膜腔的灌注液滞留时间长,由此使 得交换在一天内重复约四次。
[0004]通常地,用于腹膜透析的
透析液包括钠、钾、氯、
钙、镁、 乳酸和
葡萄糖。透析溶液的pH值被设定在约5.0到5.9的范围内。这 种富含葡萄糖的、乳酸盐缓冲的、低pH的透析液是腹膜透析最常用的 溶液之一,它用葡萄糖作为渗透剂,以便跨腹膜形成合适的渗透梯度 进行
超滤,从而允许多余的体液从血液中迁移到腹膜透析的溶液中。 然而,由于高葡萄糖水平、低pH、高渗透浓度和葡萄糖降解产物(GDPs) 的形成,透析液会经受各种问题。例如,经过体外和动物实验分析, 发现常规透析液是高度非
生物相容的。此外,已经报道,常规透析液 引起腹膜
纤维化,引发炎性细胞因子和血管内皮生长因子(VEGF)的 生成,并破坏腹膜的防御机制。特别地,葡萄糖降解产物(GDPs)由 高浓度葡萄糖透析溶液的热灭菌产生。一般来说,GDPs包括乙
醛、甲 醛、methylgycoxal、gycoxal、5-羟甲基呋喃甲醛、2-呋喃甲醛和3-脱
氧 葡糖醛酮,并且已知其随高浓度葡萄糖一起,
加速高级糖基化终产物 (AGEs)在腹膜和血液中的形成,该过程与腹膜纤维化和全身
炎症反 应相关联。在人体试验中,观察到腹膜损伤随着葡萄糖暴露于腹膜的 增加而逐渐增加,其在腹膜透析的失败中发挥决定性作用。而且,被 吸收的葡萄糖可能引起代谢紊乱,如
肥胖症、高血糖症、高血脂症等。
[0005]为了克服富含葡萄糖溶液对腹膜透析产生的问题,已经开 发出了可替代葡萄糖的渗透剂。研究揭示,氨基酸可以用作渗透剂。 氨基酸可以被很好地吸收,因此可被用作对营养缺乏患者有效的蛋白 质来源。并且,1.1%的氨基酸透析液实现与1.5%葡萄糖透析液类似的 超滤。然而,透析的主要功能之一是降低严重肾衰竭患者血液中高水 平的尿素。给予氨基酸,特别是以100mg/kg/天或更高的剂量,显著提 高血液氮水平,而使血液尿素水平恶化。因此,氨基酸透析液受到在 其使用时需要非常仔细观察血液尿素水平的不利影响。
[0006]并且,代谢性酸中毒的
风险迫使在每四轮透析中,仅一轮 使用氨基酸透析液,这使得在整个透析过程中利用氨基酸透析液非常 困难。因此,不可避免地必须使用非氨基酸透析溶液,并且必须忍受 与其伴随的
副作用。
[0007]为了形成本发明,本
申请的
发明人对安全的透析溶液进行 深入且全面的研究,产生了这样的发现:用于腹膜透析的α-酮氨基酸 透析液是安全的,未显示葡萄糖或氨基
酸溶液的副作用。发明公开内容
[0008]因此,本发明的一个目的是提供一种用于腹膜透析的组合 物,该组合物包括α-酮氨基酸。
[0009]本发明的另一个目的是提供一种使用所述组合物进行腹膜 透析的方法。
附图简述
[0010]图1是Neutril的光
密度对稀释比率所绘的图。
[0011]图2是本发明所述的用于腹膜透析的组合物的光密度对稀 释比率所绘的图。
[0012]图3显示了Neutril和本发明所述的用于腹膜透析的组合物 的吸收
光谱。
[0013]图4是给予葡萄糖裂解物、氨基酸裂解物和α-酮氨基酸裂 解物的小鼠中血糖水平对透析时间所绘的图。
[0014]图5是给予葡萄糖裂解物、氨基酸裂解物和α-酮氨基酸裂 解物的小鼠中BUN水平对透析时间所绘的图。
[0015]图6是给予葡萄糖裂解物、氨基酸裂解物和α-酮氨基酸裂 解物的小鼠中血液肌酸酐水平对透析时间所绘的图。
[0016]图7是给予葡萄糖裂解物、氨基酸裂解物和α-酮氨基酸裂 解物的小鼠中血液
蛋白质水平对透析时间所绘的图。
[0017]图8是给予葡萄糖裂解物、氨基酸裂解物和α-酮氨基酸裂 解物的小鼠中血液
白蛋白水平对透析时间所绘的图。
[0018]图9是给予葡萄糖裂解物、氨基酸裂解物和α-酮氨基酸裂 解物的小鼠中hsCRP(高敏感度C-反应蛋白)水平对透析时间所绘的 图。本发明的最佳实施方式
[0019]根据一个方面,本发明是关于用于腹膜透析的组合物,其 包括α-酮氨基酸。
[0020]用在此处的术语“α-酮氨基酸”,表示α-氨基部分被α-酮部 分所取代的氨基酸残基。用于本发明的取代氨基酸的例子包括甘氨酸、 丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、亮氨酸、 异亮氨酸、赖氨酸、羟赖氨酸、天冬酰胺、酪氨酸、
色氨酸、组氨酸、 苯丙氨酸、胱氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、羟蛋氨酸 和缬氨酸,优选的是亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸。这些α- 酮氨基酸可被单独使用或组合使用。使用α-酮氨基酸组合的一个例子 是可从Fresenius Kabi Deutschland Gmbh购买的KetosterilTM。它包含亮 氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸,所有这些氨基酸都具有替代α- 氨基部分的α-酮部分,并且在本发明中被用作示例性而非限制性例子。
[0021]此外,本发明所述的α-酮氨基酸可按照公知的方法制备。 例如,它们可被化学合成或
微生物合成,即经微生物产生。可以购买 到的α-酮氨基酸,例如KetosterilTM,也是可选的。
[0022]根据本发明所述的用于腹膜透析的α-酮氨基酸溶液不仅显 示出常规使用的葡萄糖透析液和氨基酸透析液的优点,也克服了这些 透析溶液的缺点。例如,本发明所述的组合物在半透膜之间具有与可 购买的透析溶液NeutrilTM(百特卫生保健公司(Baxter Healthcare SA), 新加坡分公司)相同的透析能
力和运动性,这在下面表6和7的数据 中是明显的。因为不含葡萄糖,本发明所述的组合物消除了葡萄糖引 起的副作用和毒性的风险。与用于腹膜透析的常规氨基酸溶液相反, 本发明所述的α-酮氨基酸透析液不提高BUN水平,因此即使当其大量 使用时也不引起伴随的副作用。而且,依据本发明所述的用于腹膜透 析的透析液对肾衰竭患者就蛋白质供应而言,具有超越常规氨基酸透 析溶液的优点。因此,本发明所述的透析液能够有效地降低蛋白质-卡 路里营养不良,蛋白质-卡路里营养不良是晚期肾衰竭腹膜透析患者发 病率和死亡率的主要预示征兆。应用依据本发明所述的透析液时,α- 酮氨基酸被吸收进体内并转
化成标准氨基酸,在这个过程中转氨酶被 刺激与多余的尿毒素BUN结合形成氨基酸。因此,依据本发明所述的 透析液显著降低了肾衰竭患者的BUN水平。同时,有报道称口服α- 酮氨基酸导致蛋白质合成加速与蛋白质降解抑制,以及代谢性酸中毒 的降低,这些都可归因于主要在动物脂类中发现的含硫氨基酸。在这 一点上,有报道称常规酮氨基酸复合物(KetosterilTM),当口服时,能 够显著降低慢性肾衰竭患者的代谢性酸中毒。而且,依据本发明所述 的用于腹膜透析的组合物与葡萄糖透析液相比,能够显著降低腹膜纤 维化(见图9)。
[0023]如上文阐明,本发明所述的组合物能够克服常规葡萄糖或 氨基酸透析溶液的缺点,并且能够有效地用作肾衰竭患者腹膜透析的 透析液。特别地,如安全性和毒性分析测定,依据本发明所述的腹膜 透析的组合物被发现就安全性和毒性而言,可以与购买的葡萄糖溶液 和氨基酸溶液媲美。因此,本发明所述的组合物可被安全地用作腹膜 透析的透析液(见图4到8)。
[0024]依据本发明所述的腹膜透析的组合物包含量为8,000到 40,000mg/l的α-酮氨基酸,优选地量为10,000到37,000mg/l,并且更 优选地量为11,000到34,000mg/l。
[0025]依据本发明所述的包含α-酮氨基酸的组合物的pH值范围 是4.5到7.8,并且优选地为从6.0到7.0。
[0026]在一个优选的实施方式中,依据本发明所述的腹膜透析的 组合物除α-
酮酸外还包含常规透析溶液。该常规透析溶液包含氨基酸, 其中α-氨基部分未被α-氨基部分、葡萄糖、
电解质或有机酸盐替代。 该氨基酸为普通氨基酸,其例子包括但不限于甘氨酸、丙氨酸、丝氨 酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、 赖氨酸、羟赖氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、 胱氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、羟蛋氨酸和缬氨酸, 优选地是赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸和/或羟蛋氨酸。 在全部组合物中,氨基酸的量约为280到1200mg/l,并且优选地约为 340到1020mg/l。电解质可由钠、钾、氯、钙和/或镁的离子形式为例, 但不限于它们。优选地,所述组合物包含钠的量为125到140mmol/L, 钾的量为0到4mmol/L,氯离子的量为95到115mmol/L,钙的量为0.5 到3.00mmol/L,并且镁的量为0.1到0.3mmol/L。作为有机盐的说明性 和非限制性例子,有乳酸盐和
碳酸氢盐,其用量为30到60mmol/L。
[0027]关于依据本发明所述的腹膜透析组合物的渗透压,其被设 置为300到1100mOsm/l的范围,并且优选地为350到1,050mOsm/l 的范围。
[0028]依据另一方面,本发明是关于通过将本发明所述组合物注 射进肾衰竭患者进行腹膜透析的方法。
[0029]用在此处的术语“肾衰竭患者”表示所有患有急性或慢性 肾衰竭的患者,包括人类和其它
哺乳动物,如小鼠、大鼠、兔、猴等。
[0030]在一个实施方式中,依据本发明的包含α-酮氨基酸的透析 溶液以大约1.5到3.0升的量通过置于腹部的
导管灌输进腹膜腔,并允 许其在引流前在那里驻留5到6小时。这一充满和引流过程每天进行 三到五次。
[0031]根据以下
实施例可以获得对本发明的更好的理解,这些实 施例是用来说明,而不应解释为限制本发明的。实施例1:包含α-酮氨基酸的用于腹膜透析的透析液的制备
[0032]将组成为表2中给出的可购买到的α-酮氨基酸复合物 KetosterilTM(Fresenius Kabi Deutschland GmbH,德国)以11.55g/L的 浓度溶解在其组成为表1中给出的gambrosol trio 40C溶液(Gambro Lundia AB,瑞典)中,以便提供根据本发明所述的包含α-酮氨基酸的 用于腹膜透析的组合物。表1
成分
质量(g/L)
氯化钠 5.38 二水合
氯化钙 0.271 六水合氯化镁 0.054 乳酸钠 4.72 pH 6.6
表2
成分 质量(mg) α-酮异亮氨酸 67 α-酮亮氨酸 101 α-酮苯丙氨酸 68 α-酮缬氨酸 86 羟蛋氨酸 59 L-赖氨酸 75 L-苏氨酸 53 L-色氨酸 23 L-组氨酸 38 L-酪氨酸 30
实施例2:用分光光度计分析氨基酸和酮氨基酸的浓度
[0033]使用紫外分光光度计(UV1601,Shimadzu,日本)分析在 实施例1中制备的,含有α-酮氨基酸的组合物中氨基酸浓度随时间的 变化,同时包含氨基酸的Neutril溶液被用作对照。测定两种溶液在230 到350nm的不同
波长下的吸收值(吸光度),以便检测氨基酸衍生物的 扩散。在这一点上,通过使用紫外分光光度计(UV1601,Shimadzu, 日本)测定不同波长的吸收值获得紫外光谱。浓度通过比较280nm的 吸收值确定,该波长通常用作对氨基酸的定量分析。结果在下面的表3 和4中给出,并且分别对应于图1和2进行描述。表3:Neutril溶液按照稀释比率的吸收值
稀释比率 0.013 0.025 0.050 0.100 0.200 A230 0.136 0.247 0.478 0.908 1.655 A260 0.043 0.066 0.128 0.255 0.506 A280 0.058 0.096 0.186 0.370 0.736 A320 0.008 0 0 0.001 0.001
表4:含有α-酮氨基酸的腹膜透析组合物按照稀释比率的吸收值
稀释比率 0.025 0.050 0.100 0.200 A230 0.632 1.202 2.213 - A260 0.132 0.264 0.524 1.052 A280 0.167 0.333 0.661 1.326 A320 0.014 0.03 0.056 0.113
[0034]尽管相互显示出高的分子相似性,氨基酸和α-酮氨基酸彼 此的不同点在于α-氨基部分与α-酮部分不同。本测试中所用的两种溶 液被估计在相同浓度的两种溶质间的吸收值不同,因为一种溶液与另 一种溶液的衍生物的组成不同。测试结果表明,两种溶液都在吸收值 与测试所用范围内的浓度之间显示出线性关系。因此,测试中获得的 吸收值可被用于确定溶液浓度的变化。实施例3:根据波长带的吸收峰
[0035]检查对照(Neutril)和测试组(α-酮氨基酸)根据波长带 的吸收峰。结果在对应图3的表5中给出。表5:Neutril和α-酮氨基酸溶液的吸收峰
溶液 波长(nm) 吸收峰 对照 276.6 0.732 测试 275.6 0.663
[0036]两种溶液在280nm的吸收峰是彼此一致的,表明280nm处 的吸收值可被用于对作为测试溶液的酮酸进行定量分析。
[0037]实施例4:透析液质量以及α-酮氨基酸的浓度随时间的变 化
[0038]100ml在实施例1中制备的、含α-酮氨基酸的腹膜透析组合 物被置于已在蒸馏水中加热30分钟的分子多孔膜囊中,以除去其中的 杂质。为了比较,100ml的Neutril PD-4(Baxter Healthcare SA,新加 坡分公司)作为对照被置于另一膜囊中。为了进行分析,这些囊被漂 浮在各自浴(器)中的1升透析缓冲Hartman溶液(CJ Inc.,韩国)里, 伴有磁力棒在底部旋转。在透析进行到0、5、30、60、120和240分 钟的时候,从每种透析液和透析缓冲液中取样1ml以便监测其质量和 浓度。
[0039]随着透析的进行,观察透析膜内和外的质量和α-酮氨基酸 浓度的变化。该结果在表6中给出,表6显示了透析液与透析缓冲液 的浓度随时间的变化,以及在表7中给出,表7显示了质量随时间变 化。表6:透析液和透析缓冲液浓度随时间的变化
表7:透析液质量随时间的变化
[0040]观察到透析液和透析缓冲液中氨基酸浓度随时间的变化在 对照组和测试组之间非常相似。特别地,对照组和测试组之间透析缓 冲液浓度与初始透析液浓度的比例以几乎相同的模式随时间变化,表 明氨基酸跨半透膜的运动性与α-酮氨基酸几乎一致。并且,观察到这 两组在透析液质量变化方面显示了相似的结果。
[0041]如本实验所证实,1.1%的α-酮氨基酸透析液具有与常规氨 基酸透析液相同的透析性质和跨半透膜的运动性。
[0042]实施例5:含有α-酮氨基酸的用于腹膜透析的透析液的安 全测试
[0043]5-1.含有α-酮氨基酸的腹膜透析溶液的制备
[0044]在蒸馏水中溶解浓度为12.735g/L的表2中的α-酮氨基酸 (KetosterilTM,德国),浓度为132mmol/L的钠,浓度为1.25mmol/L 的钙,浓度为0.25mmol/L的镁,浓度为40mmol/L的乳酸盐和浓度为 105mmol/L的氯,接着是120℃高压灭菌20分钟以制备含有α-酮氨基 酸的腹膜透析组合物。测得制备的组合物具有6.7的pH值和366 mOsm/L的渗透压。
[0045]5-2.腹膜透析导管的制备
[0046]内直径为1/16英寸且外直径为1/8英寸的
硅管(Cole Palmer Instrument Company,芝加哥,伊利诺斯)被剪切成12英寸的长度。 每个约1cm宽的聚酯套(cuff)被用硅
橡胶医用
粘合剂(Dow Corning Corp.,Midland,Mich.)分别牢固地固定在距离其末端1到3英寸的位 置,接着是在其侧面形成20个孔,每个孔直径1mm。
[0047]在切去15号针的末端后,其内腔被封闭用作导管的塞子。5-3.动物实验
[0048]9只雄性Spargue Dawley小鼠,每只重量250-300g,用醚 麻醉。从剑突向下开出3cm长的腹正中线切口,之后在剑突下面约 1.5cm处进行剖腹术以打开腹膜腔。制备好的腹膜透析导管被插入腹膜 腔,随后腹膜腔被缝合以将套固定在腹壁上。该导管的外面部分被牵 引穿过皮下通道到达肩胛骨之间的喉部,并用导管塞封闭。导管插入 的切口用9-mm手术夹封闭。
[0049]这些被插入腹膜透析导管的小鼠被分成3组,每组3只: 一组注射标准葡萄糖透析液(Dianeal,Baxter Inc),另一组注射标准氨 基酸透析液(Nutrineal,Baxter Inc),其它一组注射α-酮氨基酸透析液 体。对所有的组,透析液以30cc的量每天注射两次。
[0050]在实验的第0、1、3和5周,用比色法和比色
免疫测定法 (ADVIA 1650,Bayer,美国)分析hsCRP、BUN、肌酸酐、蛋白质 和白蛋白的血液水平(图4至8)。透析5周后,这些小鼠被用50mg/kg 硫喷妥(pentothal)麻醉,并进行剖腹手术
切除腹膜。用10%中性缓冲 的福尔
马林固定后,按照标准程序处理腹膜并切成5-mm切片。这些 腹膜样品用三色
染色并分析其纤维化。5-4.实验结果
(1)存活
[0051]即使在透析进行5周后,每组的所有小鼠均存活。(2)试验指标
[0052]在0、1、3和5周后,这些组,即葡萄糖透析液组、氨基 酸透析液组和α-酮氨基酸透析液组中的葡萄糖、BUN、肌酸酐、α-酮 氨基酸的血液水平的平均值之间没有显著差异(图4到9)。肾功能指 标、BUN和肌酸酐水平在所有组中均保持恒定。营养指标、蛋白质和 白蛋白水平在所有组中也保持恒定。各组的炎症指标hsCRP没有显著 差异。
[0053]hsCRP或白蛋白缺乏显著差异表明依据本发明所述的用于 腹膜透析的α-酮氨基酸透析液具有与标准葡萄糖或氨基酸透析液相同 的安全水平。工业应用
[0054]如到目前为止的描述,依据本发明所述的含有α-酮氨基酸 的腹膜透析组合物防止了腹膜透析所用常规葡萄糖或氨基酸透析液的 问题,包括腹膜损伤、高血脂症、心血管损伤以及BUN的升高,因此 允许腹膜透析以更高的安全性和效率发挥作用。
[0055]本发明是以举例说明的方式描述,并且应该理解所用的术 语本质上意欲描述而非限制。考虑到上面的教导,本发明的多种
修改 和变化是可能的。因此,应该理解本发明可以在所附
权利要求的范围 内实施,除非另有明确说明。