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VII.  Zusammenfassung

Cyclodextrine (CDe) als Hilfsstoffe zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit lipophiler Arzneistoffe und/oder zur Modulation der okularen Arzneistofffreisetzung spielen eine zunehmend wichtige Rolle bei der Formulierungsentwicklung von Ophthalmika.

Anliegen dieser Arbeit war die Untersuchung des Einflusses ausgewählter CDe bzw. CD-Derivate auf die okulare Arzneistoffverfügbarkeit verschiedener lipophiler und hydrophiler Antiglaukomatosa und Immunsuppressiva in vitro (Schwein) und/oder in vivo (Kaninchen, Ratte).

Betarezeptorenblocker

Die Permeationsparameter der gut wasserlöslichen Betablockersalze (Betaxololhydrochlorid, Metoprololtartrat, Mepindololsulfat (MEP)) differierten untereinander nicht signifikant. Im Gegensatz dazu permeierten Alprenololhydrochlorid und Oxprenololhydrochlorid in einem wesentlich geringeren Ausmaß (signifikanter Unterschied der Permeationskoeffizienten Peff bzw. der Q300-Werte verglichen mit Betaxolol, Metoprolol, Mepindolol) bei Auftreten einer 120minütigen „lag time“. Eine eindeutige Erklärung für diesen Befund bleibt offen. Diskutiert werden intra- und intermolekulare Wechselwirkungen des betreffenden Wirkstoffs.

Die Permeation des Betablockers Mepindololsulfat (MEP; 0,5% — bezogen auf die Base) aus α-CDhaltigen wässrigen Pufferlösungen abgestufter Konzentration ergab eine signifikante Steigerung des Peff bei Zugabe von 3,7 sowie 10% α-CD. In Anwesenheit von HP-α-CD unterschiedlicher Konzentration veränderte sich der Peff dagegen nicht signifikant und zeigte auch keine tendenzielle Konzentrationsabhängigkeit. Vorbehandlung der Membranen mit α-CD bzw. HP-α-CD und anschließende MEP-Permeation aus Pufferlösungen führte für α-CD zu einer signifikanten Erhöhung des Peff. Aufgrund dieses Resultats kann davon ausgegangen werden, dass die durch α-CD hervorgerufenen Permeabilitätssteigerungen vorwiegend auf Veränderungen im cornealen Gewebe zurückzuführen sind. Die Permeation von α-CD (3,7%) selbst zeigte eine Zunahme des permeierten Anteils mit der Zeit. Es wurde allerdings lediglich ein kumulativer Endwert (nach 5 h) von 0,36% erreicht.

Vergleichende Permeationsstudien mit Corneae unterschiedlicher Herkunft (SchweinecorneaE bzw. T) wurden für MEP allein sowie in Gegenwart von 3,7% α-CD und 12,5% HP-β/γ-CD [Seite 148↓]durchgeführt. Der Peff für MEP aus Pufferlösung (Referenz) war bei Verwendung von SchweinecorneaT signifikant auf den doppelten Wert des Peff, der an der im Vorwege mehr gestressten SchweinecorneaE erzielt wurde, erhöht. Auf die jeweilige CD-freie Referenz bezogen, nahm der Peff von MEP an beiden Membranen bei Zusatz von HP-γ-CD auf ca. die Hälfte ab und bei Zusatz von α-CD etwa 2,5fach zu.

Zu differierenden Resultaten an den beiden Corneae führte demgegenüber der HP-β-CD-Zusatz. Während bei Verwendung von SchweinecorneaE eine signifikante Permeationszunahme für MEP gegenüber der Refernz sowie eine „lag time“ ermittelt wurden, resultierte bei Verwendung von SchweinecorneaT eine nicht signifikante Permeationsabnahme. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass ein absoluter Vergleich der Permeabilität nur innerhalb des gleichen Membranausgangsmaterials zulässig ist.

Hydroxypropyliertes α/β/γ-CD änderte den Peff von Pilocarpinhydrochlorid (P) bei Verwendung von SchweinecorneaE nicht signifikant. Entsprechende Versuche mit SchweinecorneaT führten allerdings zu einer signifikanten Abnahme bei Zusatz von HP-β-CD bzw. HP-γ-CD.

In einer CD-freien Kombination des P mit MEP verdoppelte sich der P-Peff. Wurden dieser Wirkstoffkombination HP-β-CD bzw. HP-γ-CD zugefügt, konnte sowohl für P als auch für MEP eine Peff-Reduzierung gegenüber der Referenz erfasst werden. HP-α-CD zeigte keinen statistisch gesicherten Effekt. Die nach 300 min kumulativ freigesetzte MEP- bzw. P-Konzentration (Q300) ergab dagegen generell eine signifikante Abnahme in Anwesenheit der drei hydroxypropylierten CD-Derivate gegenüber der P/MEP-Kombination. Aufgrund der Ergebnisse sind sowohl Arzneistoff-/Arzneistoff- bzw. Arzneistoff-/CD-Interaktionen zu diskutieren.

Es ist anzunehmen, dass bei Anwendung in vivo durch die Kombination der zwei Arzneistoffe sowie durch Einsatz der hydroxypropylierten CDe relevante Auswirkungen auf die okulare Verfügbarkeit resultieren. Wie in der Literatur über klinische Studien mit Betablocker-Kombinationen berichtet [56], ist ggf. auch bei Anwendung von MEP in Kombination mit P eine Wirkungssteigerung zu erzielen, die darüber hinaus modifizierbar wird. CDe könnten außerdem den Tränenfilm, der durch Betablocker bekanntermaßen gestört wird, stabilisieren und damit Irritationen und Nebenwirkungen reduzieren. Entsprechende In-vivo-[Seite 149↓]Untersuchungen am Menschen sind allerdings die Voraussetzung zur Bestätigung der erzielten In-vitro-Befunde und aufgestellten Hypothesen.

Mycophenolatmofetil

Für das schwerlösliche Esterprodrug Mycophenolatmofetil (MMF), das bisher ausschließlich systemisch als Immunsuppressivum in der Ophthalmologie zur Anwendung gelangte, wurden mit 10% HP-β-CD wässrige Augentropfen zur topischen Applikation entwickelt [202]. In der vorliegenden Arbeit erfolgten In-vivo-Versuche zur Wirkstoffverteilung am Kaninchenauge mit 1%iger MMF/CD-Lösung, die aufgrund des erforderlichen Herstellungsverfahrens (Autoklavierung) 51,5% MMF und 48,5% der wirksamen Elternverbindung Mycophenolsäure (MPA) enthielt. Vergleichend erfolgte die Untersuchung zu einer 1%igen MMF-Suspension (MMF/SP), die 89,7% MMF und 10,4% MPA enthielt. Es wurde die intraokulare Verteilung von MMF bzw. MPA in Conjunctiva, Cornea, Sclera, Iris-Ziliarkörper, Glaskörper, Kammerwasser sowie im Plasma nach 30, 60 und 240 min bestimmt.

In Cornea und Kammerwasser war das Prodrug MMF zu keinem Zeitpunkt nachzuweisen, weder nach Applikation von MMF/SP, noch von MMF/CD. Dagegen ließen sich nach Anwendung von MMF/SP noch Minimalkonzentrationen von MMF in Conjunctiva, Sclera und Iris-Ziliarkörper erfassen. Insgesamt ist davon auszugehen, dass MMF rasch durch in erster Linie im Epithel lokalisierten Esterasen in MPA und den Morpholinorest gespalten wird, so dass die aktive Komponente optimal zur Verfügung steht.

Das relativ schnelle (nach 30 min) Anfluten hoher Konzentrationen von MPA aus beiden Präparationen in Cornea und Kammerwasser lässt bevorzugt auf den cornealen Absorptionsweg schließen. Dagegen wurde nach Gabe der MMF/SP in der Conjunctiva zum Zeitpunkt 30 min ein signifikant höherer MPA-Wert detektiert, was auch für einen zumindest partiellen conjunctivalen Transport spricht. Nach 60 min war die Kammerwasser-konzentration von MPA nach MMF/CD-Applikation signifikant (4,3 mal) höher als bei MMF/SP. Auch die Gewebekonzentrationen in Cornea, Sclera und Conjunctiva zeigten sich für MMF/CD nach 60 min signifikant höher.

Da MPA den eigentlichen Wirkstoff darstellt, wurde darüber hinaus eine MPA/CD-Lösung (MPA/CD; 1% MPA, 10% HP-γ-CD) vergleichend zu MMF/CD überprüft. Der Vorteil dieser Zubereitung liegt in ihrer Gehaltsstabilität. Jedoch erwies sich MPA/CD bezüglich seiner [Seite 150↓]Wirkstoffverteilung am Kaninchenauge den beiden anderen getesteten Präparationen gegenüber als unterlegen. Nach 30 min erreichte MPA/CD lediglich ca. 25% der Kammerwasserkonzentration von MMF/SP bzw. MMF/CD. Im Gegensatz dazu waren die Plasmaspiegel für MPA/CD nach 30 min höher als bei MMF/CD, was verstärkte systemische Nebenwirkungen erwarten lässt.

Die vorliegenden Resultate berechtigen zu der Hoffnung, MMF in Form wässriger Augentropfen auf Basis des okular gut verträglichen hydroxypropylierten β-CDs erfolgreich zur topischen Anwendung zu bringen, wobei eine weitere Rezepturoptimierung im Hinblick auf die Wirkstoffstabilität sowie entsprechende klinische Untersuchungen Voraussetzung sind.

Selektive Glucocorticoidrezeptoragonisten

Einen weiteren Teil dieser Arbeit stellt die Formulierungsentwicklung von zwei neuen, sehr schwer löslichen selektiven Glucocorticoidrezeptoragonisten (SEGRA: ZK 216771 und
ZK 247756) dar. SEGRA weisen im Vergleich zu Glucocorticoiden ein günstigeres Nebenwirkungsprofil auf, was auch für die lokale Therapie in der Ophthalmologie einen zusätzlich positiven Effekt haben könnte.

Im Hinblick auf die vorgesehenen In-vivo-Versuche wurde eine okular anwendbare Formulierung mit einem Gehalt von 0,12 bis 1% SEGRA angestrebt. Zur Löslichkeits-vermittlung wurden bevorzugt CDe (HP-β-CD und HP-γ-CD) erprobt. Durch einen optimierten Herstellungsprozess gelang es, 0,25% ZK 216771 mit 10% HP-γ-CD unter Anwesenheit von 2% Ethanol in Lösung zu bringen.

Aufgrund der geringen zur Verfügung stehenden Substanzmenge konnten lediglich 10 ml Lösung hergestellt werden. Durch ein Scaling-Up müsste das Herstellungsverfahren auf seine Anwendbarkeit für größere Mengen geprüft werden.

Bei In-vitro-Permeationsstudien an isolierter Schweinecornea war die Ausgangsverbindung ZK 216771 bereits nach 30 min nur noch in Spuren im Akzeptorkompartiment zu detektieren. Stattdessen wurde ein polareres, bisher nicht näher identifiziertes Abbauprodukt erfasst, dessen Konzentration im Akzeptorkompartiment linear mit der Zeit zunahm. Da es sich bei ZK 216771 nicht wie im Fall von MMF um ein Prodrug handelt, sondern das polarere Abbauprodukt als unwirksam zu betrachten ist, wurde von einer In-vivo-Anwendung Abstand [Seite 151↓]genommen.

Aufgrund der wesentlich geringeren Wasserlöslichkeit von ZK 247756 konnte die für ZK 216771 entwickelte Rezeptur nicht erfolgreich genutzt werden. Zum Lösungserfolg führte eine Mikroemulsion (ME), die aus den Komponenten Rizinusöl, Cremophor® RH 40, Macrogol 300 und Wasser für Injektionszwecke bestand und der 15% HP-γ-CD zugefügt waren (ME-CD).

Im Permeationsversuch mit 0,25% ZK 247767 in ME-CD an isolierter SchweinecorneaT, erfolgte jedoch während des gesamten Versuchzeitraums keine Arzneistofffreisetzung. Dagegen ergaben Penetrationsstudien an isolierter SchweinecorneaT akzeptable Penetrations-raten von ZK 247767 und ermutigten zur Durchführung von In-vivo-Studien an Ratten nach Keratoplastik.

Die Transplantatüberlebensrate nach Anwendung dieser ZK 247767-Formulierung (ME-CD-SEGRA) im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrollgruppe sowie einer Vehikelgruppe (ME-CD ohne Wirkstoff) war signifikant verlängert. Das Transplantat wurde bei der Kontrollgruppe nach 11,7 ± 1,2 Tagen, bei der Vehikelgruppe nach 15,0 ± 1,5 Tagen und bei der SEGRA-Gruppe erst nach 42,2 ± 4,0 Tagen abgestoßen. Vermutlich gibt die ME-Formulierung den Arzneistoff verzögert, aber in therapeutisch relevanten Konzentrationen frei. Dabei erscheint eine geeignete Rezeptur – erstmalig ME zur okularen Anwendung (die physiologische Kompatibilität bliebe zu prüfen) – für einen hochwirksamen Glucocorticoidrezeptoragonist gefunden zu sein, womit sich eine Perspektive für ein neues, hoffnungsvolles Therapiekonzept in der Ophthalmologie eröffnet.


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10.11.2004