ES2224123T3 - Tratamiento de vasoconstriccion pulmonar y del asma. - Google Patents

Tratamiento de vasoconstriccion pulmonar y del asma.

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ES2224123T3 ES95915014T ES95915014T ES2224123T3 ES 2224123 T3 ES2224123 T3 ES 2224123T3 ES 95915014 T ES95915014 T ES 95915014T ES 95915014 T ES95915014 T ES 95915014T ES 2224123 T3 ES2224123 T3 ES 2224123T3
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Abstract

METODO PARA TRATAR O PREVENIR LA CONSTRICCION BRONQUIAL O LA VASOCONSTRICCION PULMONAR REVERSIBLE EN UN MAMIFERO QUE SUPONE: A) LA INHALACION POR EL MAMIFERO DE UNA CANTIDAD TERAPEUTICA EFECTIVA DE OXIDO NITRICO GASEOSO Y B) EL SUMINISTRO AL MAMIFERO DE UN COMPUESTO INHIBIDOR DE LA FOSFODIESTERASA. ASIMISMO SE HACE REFERENCIA A UN DISPOSITIVO INHALADOR (10) QUE CONTIENE GAS DE OXIDO NITRICO Y UN COMPUESTO INHIBIDOR DE FOSFODIESTERASA.

Description

Tratamiento de la vasoconstricción pulmonar y del asma.
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere al tratamiento de la vasoconstricción pulmonar y al tratamiento del asma. Esta invención se desarrolló en el transcurso de los trabajos apoyados por el Gobierno US, el cual dispone de ciertos derechos sobre la misma.
El asma es una enfermedad crónica que se caracteriza por una constricción intermitente, reversible y ampliamente extendida de las vías aéreas pulmonares en respuesta a diversos estímulos que no afectan al pulmón normal. Los cálculos de la prevalencia de esta enfermedad en la población de los Estados Unidos oscilan entre el tres y el seis por ciento. En el intento de analizar la patogenia del asma, se han estudiado las bases celulares y bioquímicas (sic) de tres importantes características de la enfermedad: inflamación crónica de las vías aéreas, obstrucción reversible del flujo de aire e hiperreactividad bronquial. Las teorías han señalado, de forma variable, anomalías en el control del sistema nervioso autónomo de la función aérea, en las propiedades de contracción de la musculatura lisa bronquial, o en la integridad del revestimiento de células epiteliales, como características que distinguen las vías aéreas asmáticas de las normales... La evidencia indica que el revestimiento epitelial normal funciona más que como una simple barrera: Las células epiteliales pueden producir un factor relajante que mantiene activamente la permeabilidad de las vías aéreas al provocar la relajación del músculo liso. La descamación epitelial podría contribuir a la hiperreactividad bronquial debido a que se produciría una menor cantidad de factor relajante. ("Asma", Cap. 14-11 en Scientific American Medicine, Vol. 2: Scientific American. Inc.: 1988. p. 2,4).
Los fármacos utilizados para tratar el asma se dividen habitualmente en dos categorías: los que actúan principalmente como inhibidores de la inflamación, tales como los corticosteroides y el cromoglicato sódico, y aquéllos que actúan fundamentalmente como relajantes de la musculatura lisa traqueobronquial. Como la teofilina y sus derivados, los agonistas beta-adrenérgicos y los anticolinérgicos. Algunos de estos broncodilatadores se pueden administrar por vía oral, mientras que otros se dan por inyección intravenosa o subcutánea, o por inhalación del fármaco en una forma apropiada, tal como polvo aerosolizado (es decir, administrado en forma de un sólido finamente dividido, suspendido en un gas como el aire), o gotitas aerosolizadas (administradas en forma de una niebla fina). Los pacientes de asma, de forma características, se autoadministran fármacos broncodilatadores por medio de un inhalador portátil de dosis medida, empleado en función de las necesidades para dominar o prevenir ataques intermitentes de
asma.
La vasoconstricción que, desde un punto de vista conceptual, es análoga al estrechamiento de las vías aéreas pulmonares que se produce en el ataque de asma, es un estrechamiento reversible de los vasos sanguíneos, atribuible a la contracción de la musculatura lisa de dichos vasos sanguíneos. Esta vasoconstricción puede dar lugar a una presión arterial elevada (hipertensión) en la región afectada del sistema circulatorio.
El sistema circulatorio de los mamíferos está formado por dos sistemas separados, el circuito sistémico y el circuito pulmonar, que son activados simultáneamente por los lados izquierdo y derecho, respectivamente, del corazón. La circulación pulmonar transporta la sangre a través de los pulmones, en donde recoge el oxígeno y libera el dióxido de carbono, mediante el establecimiento de un equilibrio con las concentraciones de los gases oxígeno y dióxido de carbono en los alvéolos. La sangre rica en oxígeno vuelve al lado izquierdo del corazón, desde donde es distribuida a todo el organismo por medio de la circulación sistémica.
El sistema circulatorio sistémico de un humano adulto tiene, de forma característica, una presión arterial sistémica ("PAS") de 80-100 mm Hg, mientras que la presión arterial pulmonar media ("PAP") es de aproximadamente 12-15 mm Hg. La presión capilar pulmonar normal es de aproximadamente 7-10 mm Hg. Teniendo en consideración la presión osmótica coloidal del líquido intersticial (14 mm Hg) y la presión oncótica coloidal del plasma (28 mm Hg), así como la presión del líquido intersticial libre (1-8 mm Hg), el pulmón normal tiene una presión de filtración media neta de +1 mm Hg (Guyton, Textbook of Medical Physiology, 6th ed.; W.B. Saunders Co., Filadelfia, PA (1981), pág. 295). Este gradiente de presión prácticamente equilibrado mantiene a los alvéolos de un pulmón normal libres del líquido que, de otra forma, podría penetrar en los pulmones desde el sistema circulatorio.
Una elevación de la PAP por encima de los niveles normales se denomina "hipertensión pulmonar". En el ser humano, se afirma que existe hipertensión pulmonar cuando la PAP aumenta en al menos 5 a 10 mm Hg sobre los niveles normales; se han comunicado lecturas de PAP del orden de 50 a 100 mm Hg sobre los niveles normales. Cuando la PAP aumenta de forma destacada, el plasma puede escapar desde los capilares hacia los intersticios y alvéolos pulmonares: se puede producir una acumulación de líquido en el pulmón (edema pulmonar), con un descenso asociado de la función pulmonar que, en determinados casos, puede ser fatal.
La hipertensión pulmonar puede ser aguda o crónica. La hipertensión pulmonar aguda es un fenómeno potencialmente reversible, atribuible en general a la constricción del músculo liso de los vasos sanguíneos pulmonares, que puede ser desencadenada por situaciones tales como hipoxia (como en la enfermedad de la altura), la acidosis, inflamación o embolia pulmonar. La hipertensión pulmonar crónica se caracteriza por importantes cambios estructurales en el sistema vascular pulmonar, que dan como resultado una disminución del área transversal de los vasos sanguíneos pulmonares; puede ser consecuencia de, por ejemplo, la hipoxia crónica, tromboembolia o causas desconocidas (hipertensión pulmonar idiopática o primaria).
La hipertensión pulmonar se ha implicado en diversos estados clínicos amenazantes para la vida, como el síndrome de distrés respiratorio en el adulto ("ADRS") y la hipertensión pulmonar persistente en el recién nacido ("PPHN"), Zapol y col., Acute Respiratory Failure, pág. 241-273, Marcel Dekker, Nueva York (1985); Peckham, J. Ped. 93:1005 (1978). La PPHN, un trastorno que afecta fundamentalmente a bebés a término, se caracteriza por una elevada resistencia vascular pulmonar, hipertensión arterial pulmonar y flujo derecha a izquierda de la sangre a través del ductus arterioso permeable y el foramen oval del corazón del recién nacido. Las tasas de mortalidad oscilan entre un 12 y un 50%, Fox, Pediatrics 59:205 (1977); Dworetz, Pediátrica 84:1 (1989). La hipertensión pulmonar puede dar también como resultado una cardiopatía potencialmente fatal conocida como "cor pulmonale", o cardiopatía pulmonar, Fishman, "Pulmnary Diseases and Disorders", 2ª ed., McGraw-Hill, Nueva York (1988).
Se han hecho intentos de tratar la hipertensión pulmonar mediante la administración de fármacos con efectos vasodilatadores conocidos, tales como nitroprusiuro, hidralacina y bloqueadores de los canales del calcio. Aunque estos fármacos pueden tener éxito en reducir la presión arterial pulmonar, ejercen de forma característica un efecto indiscriminado, reduciendo no sólo la presión arterial pulmonar, sino también la sistémica. Un descenso elevado de la resistencia vascular sistémica puede dar como resultado una peligrosa acumulación de la sangre en la circulación venosa, hipotensión periférica (shock), isquemia ventricular derecha y consecuente insuficiencia cardiaca, Zapol (1985); Radermacher, Anaesthesiology 68:152 (1988); Vlahakes, Circulation 63:87 (1981). Por ejemplo, cuando se administró nitroprusiuro por vía intravenosa a 15 pacientes para el tratamiento de la hipertensión pulmonar aguda debido a ARDS, la PAP descendió desde 29,6 hasta 24,2 mm Hg y la resistencia vascular pulmonar (PVR) se redujo en una media del 32%, pero la presión arterial sistémica disminuyó desde 89,6 mm Hg hasta la cifra inaceptablemente baja de 70 m Hg (Zapol y col., 1985). El nitroprusiuro intravenoso no se recomendó para el tratamiento clínico de la hipertensión pulmonar, dado que ``altera marcadamente el intercambio pulmonar de gases al aumentar Q_{VA}/Q_{T} (la mezcla de sangre venosa y arterial por un flujo anormal), Radermacher (1988).
Se ha comunicado que la relajación fisiológica de los vasos sanguíneos es resultado de la liberación de un factor relajante derivado del endotelio (EDRF) no prostanoide muy lábil por parte de las células endoteliales que revisten los vasos sanguíneos. El EDRF estimula la enzima guarnialo ciclasa dentro del músculo liso vascular, con un incremento resultante del GMP cíclico, provocando la relajación de este músculo y revirtiendo de este modo la vasoconstricción. Ignarro y col., Proc. Nati. Acad. Sci. USA 84:9265 (1987) y Palmer y col., Nature 327:524 (1987) han identificado el factor de relajación del músculo liso vascular, liberado por el endotelio de las arterias y venas, como óxido nítrico ("NO"). Se estima que la degradación de nitratos orgánicos tales como nitroprusiuro y el trinitrato de glicerilo produce también NO. Ignarro, Circ.Res., 65:1 (1989); Furchgott, FASEB J., 3:2007 (1989): Higenbottam y col., Ann.Rev.Resp.Dzs.Suppl. 137: 107 (1988), han medido los efectos vasodilatadores de NO inhalado en siete pacientes con una enfermedad crónica denominada hipertensión pulmonar primaria. La PAP media de estos pacientes al respirar 40 ppm de NO fue de 56,7 mm Hg, en comparación con 59,6 mm Hg al respirar aire sin adición de NO, una diferencia de 2,9 mm Hg, o aproximadamente un 6% de la diferencia ("PAP") entre la PAP previa al tratamiento y lo que sería la PAP normal. Higenbottam y col. Han comunicado una reducción media del 9% en el PVR en estos pacientes durante la inhalación de NO. No se observó un descenso correspondiente de la PAS.
Cuando se le expone al oxígeno, el gas NO es inestable y sufre una oxidación espontánea a NO_{2} y óxidos superiores de nitrógeno. Estos óxidos superiores de nitrógeno resultan tóxicos para el pulmón y, a concentraciones elevadas, pueden producir -ellos mismos- edema pulmonar. El NO es el "ligando que se une más rápidamente a la hemoglobina descubierto hasta la fecha", Meyer, Eur.Resp.J., 2:494 (1988). En una solución acuosa diluida expuesta al oxígeno, el NO disuelto tiene una vida media de menos de 10 segundos debido a la rápida oxidación de nitrito inorgánico y nitrato, Ignarro, FASEB J., 3:31 (1988). La Administración de Seguridad y Salud en el Trabajo (OSHA) ha establecido el límite para la inhalación media en el tiempo para el NO en 25 ppm durante 10 horas, "NIOSH Recommendations for Occupational Safety and Health Standards", Morbidity and Mortality Weekiy Report, Vol. 37, NºS-7, pág. 21 (1988).
La invención proporciona métodos para la prevención y tratamiento de ataques de asma u otras formas de broncoconstricción, de insuficiencia respiratoria aguda o de vasoconstricción pulmonar reversible (es decir, vasoconstricción pulmonar aguda o vasoconstricción pulmonar crónica que tienen una componente reversible), en mamíferos (especialmente seres humanos), cuyo método implica las etapas de (1) identificar (mediante, por ejemplo, procedimientos de diagnóstico tradicionales) un mamífero necesitado de dicho tratamiento o prevención; (2) hacer que el mamífero inhale una concentración terapéuticamente eficaz de óxido nítrico gaseoso (o una cantidad terapéuticamente eficaz de un compuesto que libera óxido nítrico); y (3) antes, durante o inmediatamente después de la etapa de inhalación de NO, introducir en el mamífero una cantidad terapéuticamente eficaz de un inhibidor de fosfodiesterasa, preferentemente un inhibidor (tal como Zaprinast™) que es selectivo para (es decir, resulta sumamente activo contra) una fosfodiesterasa específica a GMP cíclico. Con respecto a un paciente que padece de broncoconstricción, una cantidad "terapéuticamente eficaz" de óxido nítrico gaseoso o de un compuesto que libera óxido nítrico es una cantidad que reduce la resistencia de las vías aéreas del paciente...
Resumen de la invención
La presente invención se refiere al uso de un inhibidor de fosfodiesterasa en la preparación de un medicamento para utilizarse en un método de tratamiento o prevención de broncoconstricción o vasoconstricción pulmonar reversible o para mejorar el intercambio de gases en los pulmones en un mamífero, cuyo método comprende administrar al mamífero el inhibidor de fosfodiesterasa y óxido nítrico gaseoso inhalado o un compuesto que libera óxido nítrico inhalado.
La presente invención se refiere además al uso de óxido nítrico gaseoso o de un compuesto que libera óxido nítrico en la preparación de un medicamento para utilizarse en un método de tratamiento o prevención de broncoconstricción o vasoconstricción pulmonar reversible o para mejorar el intercambio de gases en los pulmones en un mamífero, cuyo método comprende administrar al mamífero un inhibidor de fosfodiesterasa y óxido nítrico gaseoso inhalado o un compuesto que libera óxido nítrico inhalado.
Los medicamentos preparados según los usos reivindicados están destinados a la prevención y tratamiento de los ataques de asma u otras formas de broncoconstricción, de la insuficiencia respiratoria aguda, o de la vasoconstricción pulmonar reversible (es decir, la vasoconstricción pulmonar aguda o la vasoconstricción pulmonar crónica, que tiene una componente reversible), en mamíferos (especialmente, en seres humanos). Esto puede implicar las etapas de (1) identificar (mediante, por ejemplo, procedimientos de diagnóstico tradicionales) un mamífero necesitado de dicho tratamiento o prevención; (2) hacer que el mamífero inhale una concentración terapéuticamente eficaz de óxido nítrico gaseoso (o una cantidad terapéuticamente eficaz de un compuesto que libera óxido nítrico); y (3) antes, durante o inmediatamente después de la etapa de inhalación de NO, introducir en el mamífero una cantidad terapéuticamente eficaz de un inhibidor de fosfodiesterasa, preferentemente un inhibidor (tal como Zaprinast™) que es selectivo para (es decir, resulta sumamente activo contra) una fosfodiesterasa específica a GMP cíclico. Con respecto a un paciente que padece de broncoconstricción, una cantidad "terapéuticamente eficaz" de óxido nítrico gaseoso o de un compuesto que libera óxido nítrico es una cantidad que reduce la resistencia de las vías aéreas del paciente en 20% o más, tal como se mide mediante métodos estándar de mecánica pulmonar. Con respecto a un paciente que padece de vasoconstricción pulmonar, una cantidad "terapéuticamente eficaz" de óxido nítrico gaseoso o de un compuesto que libera óxido nítrico es una cantidad que puede inducir cualquiera o más de los siguientes efectos: (1) prevención de la aparición de la vasoconstricción pulmonar tras una lesión (tal como aspiración o traumatismo) que cabría esperar diera como resultado una vasoconstricción pulmonar; (2) una reducción del 20% o superior de la \DeltaPVR (la diferencia entre la PVR elevada del paciente y la PVR "normal", suponiéndose que la PVR normal es inferior a 1 mm Hg.min/litro para un humano adulto, a menos que se establezca otra cosa en un paciente determinado); (3) una reducción del 20% o superior en la \DeltaPAP del paciente; (4) en adultos con insuficiencia respiratoria aguda o crónica (por ejemplo, debida a asma o neumonía), una mejoría de las tensiones de oxígeno arterial de al menos 10 mm Hg; ó (5) en un bebé, una mejoría del transporte de O_{2} transpulmonar, medido por un incremento del 10% o superior de la saturación de O_{2} arterial en la parte superior del cuerpo (preductal). La PVR se calcula restando la presión de cuña capilar pulmonar (PCWP) (o presión auricular izquierda, cuando esté disponible) de la presión arterial pulmonar media (PAP) y dividiendo por el gasto cardíaco (CO). Se han observado niveles de PVR del orden de 6-20 mm Hg-min/litro en casos de ADRS grave (Zapol y col., N. Engl. J. Med., 296:476-480, 1977). Una cantidad "terapéuticamente eficaz" de un inhibidor de fosfodiesterasa se define aquí como una cantidad que puede aumentar la duración (es decir, la vida media) del efecto terapéutico de NO gaseoso o de un compuesto que libera NO en al menos 100%. La vida media del efecto terapéutico es el tiempo, después del cese del tratamiento con NO (o con el compuesto que libera NO), requerido para la medición relevante de la función (que refleja vasoconstricción o broncoconstricción) para retornar a un valor equidistante entre el valor inicial o de referencia y el valor pico conseguido durante dicho tratamiento. En modalidades preferidas, el incremento observado en la duración del efecto terapéutico atribuible a la acción del inhibidor de fosfodiesterasa es de al menos 200% y puede ser mayor de 300%.
Los medicamentos preparados según los usos reivindicados resultan útiles para prevenir (si se administran antes de la aparición de los síntomas) o revertir la vasoconstricción pulmonar aguda como la resultante de la neumonía, lesión traumática, lesión por aspiración o inhalación, embolismo de lípidos en el pulmón, acidosis, inflamación pulmonar, síndrome del distrés respiratorio del adulto, edema pulmonar agudo, enfermedad aguda de las montañas, asma, hipertensión pulmonar aguda tras cirugía cardiaca, hipertensión pulmonar persistente del recién nacido, síndrome de aspiración prenatal, enfermedad de la membrana hialina, tromboembolismo pulmonar agudo, reacciones heparina-protamina, sepsis, asma, estado asmático o hipoxia (incluida la que se puede producir durante la anestesia de un pulmón), así como aquellos casos de vasoconstricción pulmonar crónica que tienen un componente reversible, como la resultante do la hipertensión pulmonar crónica, displasia broncopulmonar, tromboembolismo pulmonar crónico, hipertensión pulmonar idiopática o primaria, o hipoxia crónica. El gas óxido nítrico se administra preferentemente a un mamífero con vasoconstricción pulmonar o asma de acuerdo con una o más de las siguientes condiciones:
(a) administración durante al menos tres minutos (más preferentemente, al menos, seis minutos);
(b) administración en ausencia de humo de tabaco;
(c) la concentración inhalada de óxido nítrico es de al menos 0,001 ppm, más preferentemente de al menos 0,01 ppm, todavía más preferentemente de al menos 0,5 ppm y con suma preferencia de al menos 1 ppm (por ejemplo, 5, 10 ó 20 ppm). La concentración no debería exceder preferentemente de 180 ppm de óxido nítrico (siendo controlada dicha concentración mediante una técnica tal como quimioluminiscencia);
(d) el óxido nítrico se inhala como una mezcla que incluye los gases óxido nítrico, oxígeno (O_{2}) y nitrógeno (N_{2}), teniendo muy preferentemente una F_{i}O_{2} (es decir, una proporción de gas O_{2} en volumen) de 0,21-0,99, siendo la proporción del O_{2} en el aire de 0,21; y
(e) la concentración de NO_{2} se controla y mantiene dentro de límites seguros (por ejemplo, menos de 1 ppm). La inhalación del óxido nítrico gaseoso representa un importante avance en la terapia del asma, dado que el gas carece de partículas o gotitas que se dispersen y transporten hacia las vías respiratorias. Los gases tienen largas vías libres de difusión, superan las obstrucciones (tales como vías aéreas estenosadas) fácilmente y se disuelven directamente en el tejido, sin provocar broncospasmo por impactación. El efecto beneficioso del gas NO sobre el tono del músculo liso bronquial se observa inmediatamente después de la inhalación, haciendo del NO una útil primera defensa contra el broncospasmo. Sin embargo, el efecto es de corta duración una vez que se interrumpe la inhalación de NO, de manera que la invención incluye el tratamiento con un inhibidor de fosfodiesterasa que evita la descomposición de GMP cíclico por fosfodiesterasas endógenas, prolongando así el efecto beneficioso del NO sobre el músculo liso.
El inhibidor de fosfodiesterasa se puede introducir en el mamífero por cualquier método adecuado, incluyendo las vías oral, transmucosal, intravenosa, intramuscular, subcutánea o intraperitoneal. De manera alternativa, el inhibidor puede ser inhalado por el mamífero con el fin de introducirlo directamente en el pulmón afectado. En dicho caso, el inhibidor se formula convenientemente como un polvo seco o como una solución aerosolizada y, opcionalmente, puede ser inhalado en un gas que contiene óxido nítrico gaseoso.
El óxido nítrico inhalado proporciona también un medio conveniente para la diagnosis de la reversibilidad de la vasoconstricción pulmonar crónica en un mamífero (en particular, un ser humano): el mamífero afectado inhala óxido nítrico gaseoso y se registran los cambios en la PAP y el gasto cardíaco antes y durante la inhalación de NO. Si la PAP disminuye tras la inhalación de NO, mientras el gasto cardíaco permanece constante o aumenta, o si la \DeltaPVR se reduce en una cantidad significativa (por ejemplo, al menos un 20% o, preferentemente, al menos un 30%), entonces la vasoconstricción pulmonar crónica del mamífero habría demostrado tener una componente reversible potencialmente tratable con NO gaseoso o con compuestos que liberen NO (o con otros tipos de vasodilatadores) administrados sistémicamente o por terapia de inhalación.
Los compuestos conocidos que liberan óxido nítrico (también conocidos como donantes de óxido nítrico o compuestos que general óxido nítrico) útiles en la práctica de la invención se pueden dividir en tres categorías: (a) compuestos nitroso o nitrosilo (por ejemplo, S-nitroso-N-acetilpenicilamina, S-nitroso-L-cisteína y nitrosoguanidina), caracterizados por una mitad -NO que se libera espontáneamente o se transfiere de otra forma desde el compuesto, bajo condiciones fisiológicas, tales como las que se alcanzan en el pulmón; (b) compuestos en los que el NO es un ligando en un complejo de metal de transición y, como tal, se libera o transfiere fácilmente desde el compuesto, bajo condiciones fisiológicas (por ejemplo nitroprusiuro, NO-ferredoxina o un complejo NO-heme); y (c) compuestos que contienen nitrógeno que se metabolizan por enzimas endógenas del sistema respiratorio y/o vascular para producir el radical NO (por ejemplo, arginina, trinitrato de glicerilo, nitrito de isoamilo, nitrito inorgánico, azida e hidroxilamina). Estos tipos de compuestos que liberan óxido nítrico y los métodos para su síntesis son bien conocidos en al técnica (véanse, por ejemplo, las siguientes publicaciones. cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia: Edwards y col. Biochemical Pharmacology 30:2531-2538, 1981: Schmidt y Kukovetz. Eur J. Pharmacol. 122:75-79. 1986: Curran v col., FASEB J 5:2085-2092, 1991; Southem y col. FEBS Lett. 276:42-44. 1990: Garg y col. J. Clin. Invest. 83:1774-1777, 1989: Garg y col., Biochem. Biophys. Res. Commun 171:474-479. 1990: Boje y col. J. Pharmacol. Exp. Ther. 253:20-26, 1990: Bruene y col. J. Biol. Chem. 26 1:S455-8458. 1989: y McNamara y col. Can. J. Physiol. Pharmacol. 58:1446-1456. 1980). Es posible analizar directamente la eficacia de un compuesto del que se sepa o suponga que sea un compuesto que libere NO. para su uso en la invención por medio de modelos animales en uno de los ensayos in vivo descritos más abajo. De modo alternativo, tal compuesto se puede analizar en dicho compuesto su capacidad para estimular la guanilato ciclasa, la enzima a la que se une NO y ejerce así su actividad biológica, en un ensayo in vitro como el que describen Ishi y col., Am. J. Physiol. 26LH598-H603, 1991. La estabilidad del compuesto durante el almacenamiento se puede analizar sometiendo por ejemplo el compuesto almacenado a mediciones seriadas de absorción de luz UV, a una longitud de onda característica del compuesto que contiene NO (normalmente
595 nm).
Tanto el compuesto inhibidor de fosfodiesterasa como el compuesto que libera óxido nítrico seleccionados para utilizarse según la invención, se pueden administrar como polvo (es decir, un sólido finamente dividido, ya sea puro o en mezcla con un polvo que actúe como vehículo biológicamente compatible o con uno o más compuestos terapéuticos adicionales) o como líquido (es decir, disuelto o suspendido en un vehículo líquido biológicamente compatible, opcionalmente mezclado con uno o más compuestos terapéuticos adicionales) y pueden ser convenientemente inhalados en forma aerosolizada (preferentemente incluyendo partículas o gotitas con un diámetro inferior a 10 \mum). Los líquidos y polvos de vehiculación que resultan adecuados para la inhalación se utilizan frecuentemente en las terapias de inhalación tradicionales del asma y son, por tanto, bien conocidos para los que desarrollan tales terapias. El intervalo óptimo de dosis lo puede determinar por procedimientos rutinarios un farmacólogo con conocimientos habituales de la técnica. Por ejemplo, un nivel útil de dosificación para SNAP sería de 1 a 500 \mumoles (preferentemente 1-200 \mumoles) por dosis inhalada, variando el número de inhalaciones necesarias con los requisitos del paciente.
En la puesta en práctica de la invención se puede emplear un dispositivo inhalador (preferentemente, de un peso lo suficientemente ligero como para considerarlo portátil, es decir, menos de 5 kg y, más preferentemente, menos de 1 kg), adecuado para el tratamiento o prevención de la broncoconstricción o vasoconstricción pulmonar. Este dispositivo puede tener un diseño similar a aquellos inhaladores actualmente disponibles para el tratamiento de los ataques de asma y que contienen un inhibidor de fosfodiesterasa y cualquiera de ambos de (a) un gas de óxido nítrico presurizado y (b) un compuesto que libere óxido nítrico. Tal dispositivo incluiría típicamente un recipiente que contenga gas presurizado, conteniendo al menos 0,1 ppm (preferentemente, al menos, 1 ppm, más preferentemente, al menos, 5 ppm y, lo más preferible, al menos, 20 ppm) de óxido nítrico; un alojamiento que defina una luz y, opcionalmente, una cámara que contenga un agente farmacéuticamente activo inhalable, cámara que está en comunicación con la luz; y un mecanismo, tal como una válvula de liberación operable por medio de la depresión de la válvula, para liberar de forma controlada el gas hacia la luz o hacia la cámara (suspendiendo así el agente farmacéuticamente activo en el gas liberado); la luz está configurada para dirigir el gas liberado (y el agente suspendido, en caso de haberlo) hacia el sistema respiratorio de un paciente. La luz puede incluir un tubo, máscara y cámara de respiración del aire exhalado como las halladas típicamente en los dispositivos inhaladores actualmente disponibles. El dispositivo puede tener también un mecanismo para liberar opcionalmente el gas hacia la luz, de forma que evite el compuesto en la cámara, permitiendo así que el paciente sea tratado inicialmente con el gas que contiene el óxido nítrico solamente, seguido, en caso necesario, por una dosis del compuesto inhibidor de fosfodiesterasa suspendido en el gas que contiene el óxido nítrico. El dispositivo puede incluir otro agente farmacéuticamente activo puede ser un compuesto broncodilatador en forma líquida o sólida. Tal compuesto podría ser cualquiera de los conocidos en la actualidad o que sea descubierto posteriormente como eficaz para contrarrestar la broncoconstricción. Los tipos de fármacos conocidos como útiles en el tratamiento por inhalación del asma incluyen cromolina sódica: agentes anticolinérgicos (tales como atropina y bromuro de ipratropio); \beta_{2} agonistas (como adrenalina, isoproterenol, efedrina, salbutamol, terbutalina, orciprenalina, fenoterol e isoetarina). metilxantinas (como teofilina); bloqueadores de los canales del calcio (como verapamilo); y glucocorticoides (como prednisona, prednisolona, dexametasona. dipropionato de beclometasona y valerato de beclometasona). Como se describen en el capítulo 39 de Principles of Medical Pharmacology, quinta edición. Kalant y Roschiau, Ed. (B.C. Decker Inc. Filadelfia. 1989). incorporado aquí como referencia. El uso y la dosificación de estos y otros fármacos broncodilatadores eficaces en la terapia de inhalación son bien conocidos para los facultativos que tratan habitualmente pacientes asmáticos.
Además o en lugar de los fármacos broncodilatadores descritos anteriormente, el dispositivo inhalador adecuado en esta invención puede contener también un compuesto que libere NO (como NSAP, S-nitrosocisteína, nitroprusiuro, nitrosoguanidina, trinitrato de glicerilo, nitrito de isoamilo, nitrito inorgánico, azida o hidroxilamina) que proporcionaría un efecto broncodilatador de larga duración para complementar los efectos inmediatos obtenido por la inhalación del gas NO. Es posible analizar la utilidad de los compuestos que liberan NO en el tratamiento de los ataques de asma y/o la vasoconstricción pulmonar reversible por medio de ensayos in vitro e in vivo bien conocidos para los técnicos que desarrollan habitualmente terapias para estas enfermedades. Los criterios para seleccionar un compuesto donante de NO terapéuticamente útil incluirán su estabilidad en el almacenamiento antes de la inhalación y su capacidad para descomponerse y liberar NO a un ritmo terapéuticamente beneficioso tras su depósito en la parte apropiada del tracto respiratorio. Por ejemplo, se ha demostrado que la S-nitroso-N-acetilpenicilamina ("SNAP") es estable en su forma sólida, pero bajo condiciones fisiológicas (como en la película de líquido fisiológico sobre la superficie de la luz bronquiolar o alveolar), el compuesto se descompone rápidamente para liberar NO (Ignarro, Circ.Res., 1989). El compuesto que libera óxido nítrico podría proporcionarse en forma de polvo, o se puede disolver o suspender en un vehículo líquido biológicamente compatible. El dispositivo adecuado en esta invención podría ser un inhalador portátil, similar a los utilizados característicamente por las personas con asma, pero que contuviera una mezcla presurizada de gas nitrógeno (u otro gas inerte) y gas óxido nítrico (en lugar o además del propelente inerte y licuado, como un fluorcarburo, por ejemplo freón). De manera alternativa, el agente farmacéuticamente activo incluido en el dispositivo puede ser un agente antimicrobiano o un tensioactivo adecuado para el tratamiento de la enfermedad de la membrana hialina.
Otro dispositivo adecuado en la puesta en práctica de la invención incluirá un recipiente que contiene un compuesto inhibidor de fosfodiesterasa (por ejemplo, en forma líquida o sólida) suspendido en un propelente licuado; un alojamiento que define (a) un orificio en el que está montado el recipiente y (b) una luz en comunicación con el orificio; y un mecanismo para liberar de forma controlable el propelente del recipiente hacia la luz, liberando así el compuesto del recipiente hacia la luz; esta luz está configurada para dirigir el compuesto hacia el sistema respiratorio de una persona.
De forma alternativa, el dispositivo podría incluir un recipiente que contiene un gas propelente comprimido o licuado (incluyendo opcionalmente al menos 0,1 ppm de gas óxido nítrico); un alojamiento que define (a) una cámara que contiene un compuesto inhibidor de fosfodiesterasa y (b) una luz en comunicación con la cámara; y un mecanismo para liberar de forma controlable el gas desde el recipiente hacia la cámara (por ejemplo, en dosis preestablecidas), suspendiendo así el compuesto en el gas; la luz está configurada para dirigir el compuesto hacia el sistema respiratorio de una persona. El dispositivo sería preferentemente un inhalador de dosis medida similar a uno de los muchos diseños actualmente disponibles, que dispensaría de forma automática en un soplo previsto para ser inhalado con una sola o múltiples aspiraciones, una cantidad establecida del gas NO y del inhibidor de fosfodiesterasa cuando lo activa el paciente en necesidad de tratamiento. Se puede diseñar opcionalmente un único dispositivo para que suministre, a discreción del paciente, gas NO (diluido en un gas inerte como N_{2}), con o sin el compuesto inhibidor de fosfodiesterasa sólido o líquido. Este diseño de "dos etapas" permitiría al paciente reservar el uso de la sustancia broncodilatadora sólida o líquida, de acción más prolongada, hasta que sus vías aéreas se hayan abierto por el soplo de NO gaseoso en N_{2}, disminuyendo así la dosificación del fármaco sólido o líquido necesario para un beneficio prolongado. Un farmacólogo puede determinar el nivel óptimo de NO y/o de compuesto que libera NO que se dispensa, usando métodos tales corno los descritos aquí. Se espera que la dosis útil inhalada de gas NO para el tratamiento del asma sería de, al menos, 0,1 ppm durante 1/2 min y, preferentemente, desde 5 a 300 ppm durante un minuto, lo que se podría alcanzar, por ejemplo, envasando el NO comprimido a liberar por la boquilla del inhalador (o en el tubo o máscara de respiración del aire exhalado) en al menos 1.000 ppm en una mezcla con N_{2}. El tratamiento autoadministrado de la vasoconstricción pulmonar podría requerir una concentración de 1.000 a 30.000 ppm de NO en N_{2} en la boquilla, para suministrar 5 ml en un volumen de marea de 500 ml con el fin de dar como resultado un nivel eficaz de 10 a 300 ppm de NO en los pulmones del paciente.
También se podría usar el gas NO para broncodilatar y así mejorar la distribución de otros agentes administrados por inhalación. Ejemplos de tales agentes administrados frecuentemente por inhalación incluyen antibióticos y otros antimicrobianos (por ejemplo, pentamidina para el tratamiento de la neumonía neumocítica) y agentes tensioactivos como los que se administran a los niños con enfermedad de la membrana hialina.
La invención aquí descrita proporciona un tratamiento sencillo, seguro, rápido y eficaz para ataques de asma, para la insuficiencia respiratoria aguda (por ejemplos, ARDS o neumonía) y para la hipertensión pulmonar vasoconstrictora. En una modalidad de la invención, para administrar una terapia de inhalación contra el asma o la vasoconstricción pulmonar, tanto en el entorno hospitalario como en una situación de emergencia, se podría utilizar un inhalador portátil equipado con un cartucho de NO comprimido y un recipiente de aerosol de un compuesto inhibidor de fosfodiesterasa en forma de polvo o líquido. El inhalador de estas características podría ser transportado, por ejemplo, por una persona en riesgo de desarrollar hipoxia, como un escalador de montañas, o por el personal de vigilancia de estaciones de esquí, que pueden administrar la terapia de inhalación en casos de emergencia a esquiadores afectos de un edema pulmonar hipóxico. Las personas asmáticas llevan consigo habitualmente inhaladores similares que contienen agentes broncodilatadores. En otra modalidad, se podría conectar un cartucho de NO comprimido y un recipiente de aerosol de un inhibidor de fosfodiesterasa a un circuito de ventilación y usarlo para tratar y estabilizar a los bebés recién nacidos con PPHN durante el transporte desde el hospital donde tuvo lugar el parto hasta uno dotado de unidad de cuidados intensivos, o usarlo para tratar la neumonía y el ARDS por terapia de máscara o ventilador mecánico en un hospital o una sala de urgencias.
Cuando se inhala un compuesto inhibidor de fosfodiesterasa o un compuesto que libere NO en forma sólida o líquida, las partículas o gotitas se depositan a lo largo de todo el sistema respiratorio, tendiendo las partículas o gotas mayores a depositarse cerca del punto de entrada (es decir, la boca o la nariz) y las partículas o gotitas menores son transportadas de forma progresiva hacia el sistema respiratorio antes de depositarse en la tráquea, bronquios y finalmente los alvéolos (véase, por ejemplo, Hounam y Morgan, "Partido Deposition", Cap. 5 en Respiratory Defense Mechanisms, Part 1, Marcel Dekker, Inc., NY; ed. Brain y col., 1977; pág. 125). Se recomienda un diámetro de partícula/gotita de 10 \mum o inferior para utilizar en la práctica de esta invención. Cuando la vasoconstricción pulmonar es la enfermedad diana, el tamaño de la partícula/gotita debe ser, en general, de una distribución de tamaño adecuada para su depósito en los alvéolos (es decir, en promedio menos de 5 \mum, con un tamaño ideal de alrededor de 1-3 \mum), en tanto que el tratamiento de un ataque de asma, que afecta principalmente a los bronquios, se realizará preferentemente usando un tamaño de partícula/gotita inhalada de aproximadamente 2-8 \mum. La determinación del vehículo preferido (de haberlo), propelente (que puede incluir NO diluido en un gas inerte como N_{2}), el diseño del inhalador y la formulación del compuesto inhibidor de fosfodiesterasa en su vehículo están dentro de los conocimientos normales de los expertos en el desarrollo de terapias de inhalación para el asma. El inhalador portátil podría contener una bombona de NO comprimido, preferentemente en un gas vehículo inerte como N_{2}, o cualquier medio alternativo para proporcionar gas NO. De modo alternativo o adicional, el inhalador podría contener un compuesto inhibidor de fosfodiesterasa, ya sea mezclado en forma seca con el propelente, o bien conservado en una cámara separada del propelente, o mezclado con un vehículo líquido capaz de ser nebulizado a un tamaño adecuado de gotita, o en cualquier otra configuración conocida para los expertos en la tecnología de los inhaladores portátiles. Algunos de los muchos tipos de inhalador diseñados que se han desarrollado, se discuten, por ejemplo, en las patentes US Nos. 4.667.668; 4.592.348: 4.534.343 y 4.852.561. Otros diseños de inhaladores se describen en el Physicians' Desk Reference, 45th Edition, Edward R. Bamhart, editor (1991). Cada uno de estos y otros inhaladores de tipo aerosol se puede adaptar para acomodarse al suministro de gas NO y/o compuestos que liberan NO. También resulta útil para suministrar un compuesto que libera NO formulado en forma de polvo seco un dispositivo inhalador de tipo no aerosol como el desarrollado por Alien y Hanburys, Research Triangle Park, Carolina del Norte.
Puesto que el gas NO que entra el torrente sanguíneo se inactiva rápidamente por la combinación con hemoglobina, los efectos broncodilatadores del NO inhalado están limitados a los bronquios ventilados y los efectos vasodilatadores del NO inhalado lo están a aquellos vasos sanguíneos próximos al punto de paso de NO hacia el torrente sanguíneo: es decir, los microvasos pulmonares. Por consiguiente, una ventaja importante de las terapias vasodilatadoras pulmonares y broncodilatadoras descritas en esta invención es la posibilidad de prevenir o tratar de forma selectiva el broncospasmo y/o la hipertensión pulmonar, sin producir un descenso concomitante de la presión arterial sistémica a niveles potencialmente peligrosos. La invención permite revertir eficazmente la hipertensión pulmonar sin el riesgo de provocar una sub-perfusión de órganos vitales, acumulación venosa, isquemia e insuficiencia cardiaca que pueden acompañar a la vasodilatación sistémica. Esta vasodilatación pulmonar aislada es importante también en el tratamiento de la PPHN del recién nacido, puesto que la vasodilatación sistémica agrava la mezcla no deseada de sangre oxigenada y desoxigenada a través del ductus arterioso o el foramen oval de los recién nacidos. Adicionalmente, mediante la producción simultáneamente de una broncodilatación e incremento del flujo sanguíneo a los alvéolos ventilados, los medicamentos preparados según la invención mejoran el transporte de oxígeno en pacientes con asma o insuficiencia respiratoria aguda, proporcionando un beneficio añadido que no se obtiene con los tratamientos broncodilatadores típicos.
La invención proporciona convenientemente un método sencillo, rápido y no invasivo de diagnóstico de aquellas formas de hipertensión pulmonar que responderán a la terapia de inhalación de NO. Estos pacientes pueden beneficiarse de la terapia de inhalación a largo plazo según la invención, o del tratamiento sistémico crónico con fármacos vasodilatadores que produzcan NO, tales como nitroprusiuro y trinitrato de glicerilo, con bloqueadores de 1os canales de calcio o con otros tipos de vasodilatadores.
Otras características y ventajas de nuestras enseñanzas resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la información experimental y de las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico de la curva de dosis-respuesta al NO para corderos con vasoconstricción pulmonar inducida por U46619.
La figura 2 es un gráfico que muestra los efectos de la inhalación de diversas concentraciones de NO mezclado con O_{2}, alternando con períodos de respiración de O_{2} al 60-70% sin NO adicional, sobre la PAP de corderos que reciben infusiones continuas de U46619.
La figura 3 es un gráfico de registro de bandas que ilustra el efecto de hacer que un cordero con vasoconstricción pulmonar causada por U46619 inhale 80 ppm de NO durante 6 minutos.
La figura 4 es un gráfico que muestra los efectos de inhalar diversas concentraciones de NO mezclado con O_{2}, alternando con períodos de respirar O_{2} al 60-70% sin NO adicional, sobre la resistencia vascular pulmonar (PVR) de corderos que reciben infusiones continuas de U46619.
Las figuras 5A y 5B son un par de gráficos que comparan el efecto de 180 ppm de No inhalado con controles no tratados que respiran aire, sobre la PAP y PVR en ovejas en las que una reacción de heparina-protamina ha inducido una PAP y una PVR elevadas.
La figura 6 es un gráfico de registro de bandas que compara el tratamiento con PGI_{2} y con la inhalación de NO en un ser humano adulto con ARDS grave.
La figura 7 es una representación de un aparato y de las condiciones usadas para suministrar gas NO a los pulmones de cobayas en el transcurso de unos ensayos sobre la broncodilatación y un resumen de los datos de quimioluminiscencia recogidos en cada uno de los tres sitios del aparato.
La figura 8 es un gráfico que ilustra los efectos de la inhalación de 300 ppm de gas NO sobre nueve cobayas normales (es decir, sin broncoconstricción).
La figura 9 es un gráfico que ilustra los efectos sobre la resistencia pulmonar observada en nueve cobayas con broncoconstricción experimental, durante el tratamiento con diversas concentraciones de gas NO.
La figura 10 es un gráfico que compara la resistencia pulmonar tras el tratamiento de ocho cobayas con broncoconstricción experimental con diversas concentraciones de gas NO.
Las figuras 11 y 12 son gráficos que ilustran la curva de dosis-respuesta observada con el tratamiento de nueve cobayas con broncoconstricción experimental con diversas concentraciones de gas NO, midiéndose la respuesta como la resistencia pulmonar (figura 11) o como porcentaje de la máxima resistencia pulmonar observada (figura 12).
La figura 13 es un gráfico que ilustra los efectos sobre ocho cobayas con broncoconstricción experimental de la inhalación prolongada (una hora) de 100 ppm de NO, o de metacolina sola.
La figura 14 es un gráfico que ilustra los efectos aditivos de inhalar tanto terbutalina como NO sobre la resistencia pulmonar en tres cobayas con broncoconstricción experimental.
La figura 15 es un gráfico que ilustra los efectos aditivos de inhalar tanto terbutalina como NO sobre la respuesta pulmonar en tres cobayas con broncoconstricción experimental.
La figura 16 es un gráfico que ilustra las variaciones de la resistencia pulmonar observadas en cinco cobayas con broncoconstricción experimental que inhalan S-nitroso-N-acetilpenicilamina (SNAP) nebulizada.
La figura 17 es una vista transversal de una forma de realización del dispositivo inhalador útil en la práctica de la invención.
La figura 18 es una vista transversal de una segunda forma de realización del dispositivo inhalador útil en la práctica de la invención.
La figura 19A es un gráfico que demuestra la influencia de la infusión i.v. continua de Zaprinast (0,1 mg-kg^{-1}min^{-1}) sobre la magnitud de los descensos tipo de la presión arterial pulmonar media en respuesta a la inhalación de NO durante la hipertensión pulmonar inducida por infusión de U46619. Los valores son valores medios \pm error estándar.
La figura 19B es un gráfico que muestra la influencia de la infusión i.v. continua de Zaprinast (0,1 mg-kg^{-1}min^{-1}) sobre las vidas medias del efecto vasodilatador en respuesta a la inhalación de NO durante la hipertensión pulmonar inducida por infusión de U46619. Los valores son valores medios \pm error estándar. *Significativamente diferente del control.
La figura 20 es un gráfico que muestra la influencia de Zaprinast sobre los niveles de GMP cíclico en plasma en la condición inicial o de referencia después de una dosis de carga de Zaprinast de 2 mg-kg^{-1} (Zaprinast), sobre la hipertensión pulmonar de referencia (U46619) y durante 6 minutos de inhalación de NO. Los valores son valores medios \pm error estándar. **Significativamente diferente del control. *Significativamente diferente de su valor de referencia.
La figura 21 es un gráfico de barras que ilustra la influencia de Zaprinast sobre la diferencia venosa-aórtica mixta de la concentración de cGMP en plasma durante las condiciones iniciales o de referencia (referencia), sobre la hipertensión pulmonar estable inducida por U46619 (U46619) y durante las concentraciones cada vez mayores de NO inhalado. Los valores son valores medios de datos procedentes de dos animales.
La figura 22 es un gráfico que ilustra el efecto sobre la PAP media en la inhalación intermitente de NO durante la hipertensión pulmonar inducida por U46619 en un cordero despierto. El óxido nítrico (40 ppm) fue inhalado durante periodos de 4 minutos con y sin infusión simultánea de Zaprinast. Con Zaprinast, se repitió una exposición posterior de 4 minutos cada vez que descendía la \DeltaPAP en un 50%.
Descripción detallada Terapia de inhalación de NO/inhibidor de fosfodiesterasa para la vasoconstricción pulmonar
La invención proporciona un método sencillo, rápido, selectivo y eficaz para el tratamiento o prevención de la hipertensión pulmonar aguda y de ciertas formas de hipertensión pulmonar crónica, sin disminuir simultáneamente la presión arterial sistémica del paciente. La hipertensión pulmonar es una manifestación clínica ampliamente presente, que afecta a diversos grupos de pacientes. El uso de NO inhalado está actualmente previsto, pero no limitado, para pacientes afectos de o en riesgo de desarrollar las siguientes patologías: ARDS, neumonía, asma, edema pulmonar agudo, hipoxia aguda o crónica, estados de hipoventilación alveolar, edema pulmonar de las alturas ("enfermedad de las montañas"), PPHN, enfermedad de la membrana hialina, acidosis, hipertensión pulmonar idiopática, sepsis, tromboembolismo pulmonar, cor pulmonale secundario a la hipertensión pulmonar, síndrome de aspiración perinatal y la vasoconstricción pulmonar aguda en respuesta a la acción inversora de la anticoagulación de la heparina ("reacción heparina-protamina").
Método de administración
El gas NO comprimido se puede obtener de proveedores comerciales como Air Products and Chemicals, Inc. (Allentown, PA) o Airco (Murray Hill, NJ), típicamente como una mezcla de 200-800 ppm de NO en gas N_{2} puro. Es fundamental que el NO se obtenga y almacene como una mezcla exenta de O_{2} u óxidos de nitrógeno superiores contaminantes, dado que tales óxidos superiores de nitrógeno (que se pueden formar por reacción de O_{2} con NO) resultan potencialmente perjudiciales para el tejido pulmonar. Si se desea, la pureza del NO se puede demostrar con un análisis de quimioluminiscencia, usando métodos conocidos, antes de su administración al paciente. La mezcla NO-N_{2} se puede mezclar con aire u O_{2} a través de, por ejemplo, rotámeros calibrados que hayan sido previamente validados con un espirómetro. La concentración final de NO en la mezcla de respiración se puede verificar con una técnica química o de quimioluminiscencia bien conocida para los expertos en este campo (por ejemplo, Fontijin y col., Anal. Chem. 42:575-579, 1970). Es posible eliminar cualquier impureza, como NO_{2}, mediante exposición a soluciones de NaOH, "baralyme" o sosa cálcica. Como control adicional, se puede evaluar también la F_{i}O_{2} de la mezcla gaseosa final. Si se desea, el ventilador puede tener añadido un barredor de gas a la salida espiratoria para asegurar que no escapen cantidades significativas de NO hacia el entorno adyacente.
En un hospital o en una situación de emergencia, la administración de gas NO se puede lograr, por ejemplo, uniendo un tanque de gas NO comprimido en N_{2} y un segundo tanque de oxígeno o de una mezcla de oxígeno/N_{2}, a un inhalador diseñado para mezclar las dos fuentes; controlando el flujo de gas de cada fuente se puede mantener la concentración de NO inhalada por el paciente en un nivel óptimo.
El NO se puede administrar a mamíferos en los que se sospeche la existencia de una vasoconstricción pulmonar aguda, a una concentración de 0,001 ppm hasta 40 ppm en aire, oxígeno puro u otro gas o mezcla de gases adecuada, durante el período que sea preciso. La concentración se puede aumentar a 80 hasta 180 ppm durante breves períodos de tiempo: por ejemplo, 5 min a 180 ppm de NO, cuando se desea un efecto inmediato llamativo. El tratamiento simultáneo con un inhibidor de PDE hace descender la dosis total de NO requerida para producir un nivel satisfactorio de vasodilatación pulmonar durante un periodo de tiempo adecuado.
Inhibidores de fosfodiesterasa (PDE)
En modalidades preferidas de la invención, se administra una cantidad terapéuticamente eficaz de un inhibidor de PDE antes, durante o inmediatamente después de la inhalación de NO. Con preferencia, el inhibidor de PDE inhibe de manera selectiva la hidrólisis de cGMP, con efectos mínimos sobre la descomposición de CAMP en células del músculo liso. El inhibidor de PDE se puede introducir en el mamífero por cualquier método adecuado, incluyendo las vías oral, transmucosal, intravenosa, intramuscular, subcutánea o intraperitoneal. Alternativamente, el inhibidor de PDE puede ser inhalado por el mamífero. Para la inhalación, el inhibidor de PDE se formula convenientemente como un polvo seco o como una solución aerosolizada que tiene un tamaño de partícula o de gotita menor de 10 \mum, para la deposición óptima en los alveolos. Opcionalmente, el inhibidor de PDE puede ser inhalado en un gas que contiene NO.
Un inhibidor de PDE preferido es Zaprinast™ (M&B 22948; 2-o-propoxifenil-8-azapurin-6-ona; Rhone-Poulenc Rorer, Dagenham Essex, UK). Ejemplos de otros inhibidores de PDE que pueden ser utilizados en la práctica de la presente invención son WIN 58237 (1-ciclopentil-3-metil-6-(4-piridil)pirazol[3,4-d]pirimidin-4-(5H)-ona), véase, por ejemplo, Silver et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 271:1143 (1994); SCH 48936 ((+)-6a,7,8,9,9a,10,11,11a-octahidro-2,5-dimetil-3H- pentalen(6a,1,4,5)imidazo[2,1-b]purin-4(5H)-ona), véase, por ejemplo, Chatterjee et al., Circulation 90:I627 (abstract No. 3375) (1994); KT2-734 (2-fenil-8-etoxicicloheptimidazol), véase, por ejemplo, Satake et al., Eur. J. Pharmacol. 251:1 (1994); y E4021 (1-[6-cloro-4-(3,4-metilendioxibencil)- aminoquinazolin-2-il]piperidin-4-carboxilato sódico sesquihidratado), véase, por ejemplo, Saeki et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 272:825 (1995).
Cuando se emplea Zaprinast™ de acuerdo con esta invención, la vía preferida de administración es la intravenosa o la oral. El intervalo de dosificación adecuado para Zaprinast™ o para otros inhibidores de PDE puede ser determinado por el experto en la materia.
Evaluación de la presión y flujo vasculares pulmonares
La presión arterial pulmonar se monitoriza de forma muy precisa con un catéter de la arteria pulmonar (AP) de flujo dirigido, situado por vía percutánea a través de una vena de un paciente bajo anestesia local; el flujo de la AP se mide habitualmente usando dilución térmica a través de dicho catéter de la AP. Existen métodos alternativos para la monitorización indirecta y no invasiva: por ejemplo, ultrasonidos cardíacos, monitorización de los intervalos de tiempo sistólicos y técnicas doppler de rango. Estos métodos alternativos de control pueden ser superiores siempre que la cateterización no sea practicable, como en situaciones de emergencia, en pacientes que son buenos candidatos para la cateterización o en tratamientos ya en marcha o en protocolos establecidos.
Efecto farmacológico del óxido nítrico
Es posible que el NO inhalado actúe por medio de su difusión al espacio vascular adyacente a los alvéolos y provocando la relajación de la musculatura lisa vascular pulmonar, permitiendo así un incremento del flujo sanguíneo pulmonar y del intercambio de gases. La evidencia preliminar obtenida en cinco personas con insuficiencia respiratoria aguda de muestra que el NO (aproximadamente 20 ppm), inhalado durante la ventilación mecánica por períodos de hasta un mes, reduce tanto la presión arterial pulmonar como la Q_{VA}/Q_{T} (anastomosis derecha a izquierda: un medida de la ineficacia del transporte de oxígeno pulmonar), produciendo así un marcado incremento de los niveles de oxígeno en la sangre del paciente. Ello sugiere que la vasodilatación del NO tiene lugar solamente en alvéolos ventilados y no en los alvéolos no ventilados o colapsados, en marcado contraste con los resultados observados tras la administración intravenosa de vasodilatadores como el nitroprusiuro. Mediante la localización del suministro de NO en forma gaseosa directamente a los pulmones, el NO disuelto puede ejercer de inmediato su efecto farmacológico sobre el músculo liso vascular diana, antes de la inactivación del NO por la unión a hemoglobina. Al mismo tiempo, la rápida unión del NO a la hemoglobina asegura que cualquier acción vasodilatadora del NO inhalado ejerce únicamente un efecto local o selectivo en los vasos sanguíneos de los pulmones, sin producir una vasodilatación simultánea aguas abajo, en la circulación sistémica.
Diagnóstico y tratamiento de la hipertensión pulmonar crónica
La hipertensión pulmonar crónica se caracteriza por la obstrucción o estenosis estructural de los vasos sanguíneos de los pulmones, hasta el grado en que la afectación crónica de un paciente en particular está causada o agravada por la constricción espástica del músculo liso vascular pulmonar o broncoconstricción, puede ser mejorado, al menos, parcialmente por la inhalación de NO: tales casos susceptibles al tratamiento con NO y, potencialmente, con vasodilatadores sistémicos, se identifican fácilmente por su respuesta a un breve ensayo de inhalación de NO (por ejemplo, seis minutos de inhalación de 80 ppm de NO. alternada con seis minutos de inhalación de aire sin NO añadido, repetido durante dos a cuatro ciclos), mientras se miden la PAP, PCWP y el gasto cardíaco. Los casos que responden (por ejemplo, aquéllos en los que la PVR se reduce en un 20% o más) se pueden tratar con la terapia de inhalación portátil de NO, con la inhalación de compuestos que liberan NO en forma sólida o líquida, o bien con fármacos vasodilatadores sistémicos que liberan NO como el trinitrato de glicerilo u otros dilatadores sistémicos no específicos (por ejemplo, bloqueadores de los canales de calcio).
Terapia de inhalación de compuestos que liberan NO para la vasoconstricción pulmonar
El hallazgo de que la inhalación de NO gaseoso puede revertir eficazmente ciertas formas de vasoconstricción pulmonar señala todavía otro modo de terapia de inhalación para la vasoconstricción, en la que se inhala un compuesto que libera NO en lugar de NO gaseoso. Este método proporcionará un efecto beneficioso de duración más prolongada que la breve inhalación de NO gaseoso, dado que el compuesto que libera NO depositado liberará lentamente NO durante un período relativamente largo de tiempo. Un experto en la técnica puede determinar, sin experimentación innecesaria, la formulación y dosificación de un compuesto que libera NO seleccionado. A modo de ejemplo, una dosis única típica inhalada de un compuesto que libera NO, como la S-nitrosocisteína-N-acetilpenicilamina (SNAP) o S-nitrosocisteína en forma de polvo seco, podría oscilar desde 60 hasta 650 \mug del compuesto activo (NO) por kilogramo de peso corporal, para aproximadamente una hora de dilatación. En ovejas con un incremento experimental de la presión de la AP, la inhalación de SNAP a 1,3 mg/kg produjo una prolongada reducción de la presión de la AP.
Terapia de inhalación para el asma
Al igual que en la vasoconstricción pulmonar, la constricción espástica de las vías aéreas, tal como sucede en el asma, se puede revertir por medio de la inhalación de NO o de un compuesto que libera NO en forma sólida o líquida. El NO gaseoso tendría la ventaja de una rápida difusión sin partículas y vasodilataría asimismo la región broncodilatada, mejorando así las tensiones arteriales de oxígeno. El tratamiento simultáneo con un inhibidor de PDE (suministrado por inhalación o por cualquier otra vía adecuada) incrementa el periodo de tiempo durante el cual una dosis dada de NO resulta clínicamente eficaz. La administración se efectuaría como se ha descrito anteriormente y se iniciaría, de forma característica, tras la aparición de un ataque o cuando se estimara que el ataque es inminente. Si se requiere la broncodilatación crónica de un paciente determinado, se podría cargar toda la atmósfera ambiental del paciente con gas NO a una dosis baja (con una elevada velocidad de intercambio gaseoso), tal como con una máscara o tienda.
Dispositivos de inhalación
La terapia de inhalación de la invención se administra preferentemente mediante el uso de uno de los dispositivos de inhalación aquí descritos. Uno de tales dispositivos 10 se ilustra en sección transversal en la Figura 17, que muestra un alojamiento 14 que define una cámara 20 en comunicación con una luz 16; un recipiente 12 que contiene gas presurizado que contiene al menos 1 ppm de óxido nítrico disuelto en un propelente licuado o gas inerte comprimido, que contiene una suspensión de un inhibidor de PDE sólido o líquido, cuyo recipiente 12 está montado de forma deslizable en la cámara 20; un mecanismo 18 de válvula activado por presión para liberar de forma controlable el contenido presurizado del recipiente 12 a la luz 16; y, representando un extremo de la luz 16, una cámara 22 de respiración del aire exhalado que tiene válvulas 24 unidireccionales a través de las cuales el aire 28 puede entrar en la cámara 22 de respiración del aire exhalado, pero a través de las cuales no puede escapar el gas terapéutico. El paciente utiliza el dispositivo presionando el extremo 26 superior del recipiente 12 que sobresale del alojamiento 14, deslizando así el recipiente 12 hacia abajo, en la cámara 20 y deprimiendo el mecanismo 18 de válvula. Esto hace que el contenido presurizado del recipiente 12 sea liberado hacia la luz 16 y a la cámara 22 de respiración del aire exhalado. El paciente inhala a continuación una porción del contenido de la cámara 22 de respiración del aire exhalado, introduciendo aire 28 a través de la válvula unidireccional 24 hacia la cámara 22 de respiración del aire exhalado para sustituir la porción del contenido inhalada por el paciente. Una sola dosis del agente terapéutico liberado desde el recipiente 12 a la cámara 22 de respiración del aire exhalado puede necesitar de varias aspiraciones para ser suficientemente inhalada por el paciente. El peso total del dispositivo sería inferior a 200 gramos, de forma que es fácilmente portátil.
En otra forma preferida de realización 100, ilustrada en la Figura 18, el alojamiento 102 define (a) una primera cámara 104 que contiene un compuesto 106 inhibidor de PDE y (b) una luz 108 en comunicación con la primera cámara 104. Un recipiente 110 que contiene gas presurizado o un propelente licuado que comprende al menos 0,1 ppm de óxido nítrico se monta de forma deslizable en una segunda cámara 112 del alojamiento 102, de modo que la presión aplicada a la parte superior del recipiente 114 hace que una válvula de liberación por presión situada en la base del recipiente 116 se deprima contra la pared del alojamiento 102, abriendo así la válvula y liberando una porción del contenido presurizado del recipiente 110 hacia la primera cámara 104. Los gases presurizados así liberados se mezclan y se suspenden en una niebla aerosolizada con el compuesto 106 en la primera cámara 104. Esta niebla es inhalada a continuación por el paciente a través del extremo 118 de la boquilla de la luz 108. A opción del paciente, una lengüeta 120 sobre una bisagra 122 activada por muelles se puede deprimir manualmente por el paciente antes y durante la apertura de la válvula 116 de liberación por presión; ésta actúa para cerrar temporalmente la primera cámara 104 del camino de los gases presurizados liberados que, a continuación, escapan directamente a la luz 108, puenteando la primera cámara 104 en la que se localiza el agente 106 inhibidor de PDE. Al inhalar en primer lugar el gas que contiene el óxido nítrico, sin el compuesto 106 suspendido en el mismo, las vías aéreas del paciente se abren lo suficiente como para maximizar los beneficios potenciales de la subsiguiente inhalación del compuesto 106 inhibidor de PDE, de forma que el paciente libera seguidamente la lengüeta 120, vuelve a pulsar el extremo superior del recipiente 114 para abrir la válvula 116 e inhala desde la boquilla 118 del extremo abierto de la luz 108 el compuesto 106 suspendido en los gases presurizados así liberados.
Información experimental
Los solicitantes adjuntan los siguientes datos experimentales en animales y seres humanos, y el protocolo aprobado para los estudios humanos, como ejemplos que apoyen la solicitud.
1. Vasodilatación pulmonar A. Administración de óxido nítrico a corderos i. Métodos Preparación quirúrgica del modelo animal
Se sometió a ocho corderos Suffolk, con un peso de 15-35 kg, a una toracotomía estéril con el fin de situar una vía auricular izquierda, traqueostomía y vía de la arterial femoral bajo anestesia endotraqueal general con halotano/oxígeno, tres días antes del estudio. Después de tres días de recuperación, los corderos se sometieron a la colocación estéril de 7 catéteres French de monitorización de la arteria pulmonar de dilución térmica bajo anestesia local.
Condiciones del estudio
Los corderos conscientes y no anestesiados se estudiaron con oí fin de evitar la anestesia general que puede embotar la vasoconstricción hipóxica. Los corderos se situaron en una jaula Babraham y se les permitió comer y beber a voluntad. So efectuaron dos estudios, con un intervalo de 2 días, en cada uno de los seis corderos. Después del estudio, los corderos fueron sacrificados con una sobredosis de barbitúricos y se fijaron y tiñeron sus pulmones, examinándolos a microscopía óptica en busca de cambios patológicos.
Administración de NO a corderos con vasoconstricción inducida por U 46619
El primer día del estudio, los corderos que respiraban oxígeno al 60-70% recibieron una infusión de un potente vasoconstrictor pulmonar, el análogo estable del endoperóxido ácido (5Z, 9\alpha, 13E, 15S)-11,9-(epoximetano)prosta-5,13-dien-1-oico (U46619, The Upjohn Company, Klamazoo, MI) de tromboxano a una velocidad de 0,4-0,8 \mug/kg/min. La traqueostomía se conectó a un circuito de no respiración del aire exhalado consistente en una bolsa reservorio de 5 litros y válvulas unidireccionales para aislar el gas espirado del inspirado. El gas espirado se purificó y desechó. El gas inspirado fue una mezcla precisa de oxígeno y nitrógeno, inmediatamente diluido con NO para producir la concentración inspirada correcta. Usando flujómetros volumétricamente calibrados, se mezclaron diversas cantidades de NO con N_{2} para obtener la concentración de NO inspirada deseada a una concentración inspirada de oxígeno (F_{i}O_{2}) de 0,6-0,7. La bolsa reservorio se vació después de cada nivel de inhalación de NO. La vida media de residencia del NO en el reservorio de gas fue de 15 segundos o menos para minimizar la conversión en NO_{2}. El NO se obtuvo de Air Products and Chemicals. Inc., Allentown. PA como una mezcla de 235 ppm de NO en N_{2} puro. El análisis de quimioluminiscencia demostró menos de 12 ppm de NO_{2} en esta mezcla. Fontijin, Anal. Chem. 27:1903 (1981).
Se elaboró una curva de dosis respuesta al vasodilatador pulmonar que trazaba los cambios de la PAP como función de la concentración inspirada de NO durante la infusión de IJ46619 para ocho corderos que respiraban una serie de mezclas crecientes de NO/O_{2} de 5, 10, 20, 40 y 80 ppm de NO durante seis minutos (Figura 1). Cada nivel de exposición a NO fue seguido de seis minutos de respiración de la mezcla de oxígeno sin NO (Figura 2). Se examinó durante períodos similares una segunda exposición a NO. Posteriormente, se estudió durante seis minutos después de haber cesado la infusión de U46619, un período de control de respiración de la mezcla de oxígeno. En cada período de tiempo de tres y seis minutos tras la administración o interrupción de NO durante el estudio, medimos la presión arterial pulmonar (PAP) media y fásica, la presión de la aurícula izquierda (LAP), la presión arterial sistémica (SAP) y la presión venosa central (CVP). Todas las presiones se registraron en un registrador multicanal de gráfico de bandas Hewlett Packard con transductores puestos a cero con la presión atmosférica en el punto medio del tórax (por ejemplo, véase Figura 3). El gasto cardíaco (CO) se midió por dilución térmica como el promedio de dos determinaciones tras la inyección de 5 ml de lactato de Ringer a 0ºC. La resistencia vascular pulmonar (PVR) y la resistencia vascular sistémica (SVR) se calcularon por fórmulas estándar; la PVR, medida a cada concentración inhalada de NO aparece en la Figura 4. Se efectuaron análisis estadísticos apropiados y todos los datos se expresaron como media \pm error estándar.
Administración de NO a corderos con vasoconstricción inducida por hipoxia
Se estudiaron cinco corderos conscientes durante un período de respiración de una mezcla gaseosa hipóxica para inducir una hipertensión pulmonar hipóxica aguda. Se excluyeron tres corderos debido a sepsis e insuficiencia cardiaca. Se utilizaron técnicas de monitorización hemodinámicas similares a las descritas anteriormente. Empleamos un circuito de no respiración del aire exhalado que contenía una bolsa reservorio de 25 litros y la F_{i}O_{2} se redujo a 0,06-0,08 para producir una PAP media próxima a los 25 mm Hg; a una P_{a}O_{2} de cerca de 30 mm Hg. Seguidamente, se añadieron 40 u 80 ppm de NO a la mezcla de gas inspirada. Los flujos totales de gas se mantuvieron a 35 1/min para impedir la respiración del aire exhalado debida a la hiperventilación. La F_{i}O_{2} inspirada se monitorizó con un electrodo (modelo 5590. Hudson Co. Temecala. CA) y se añadió CO_{2} puro al gas inspirado para mantener la concentración final de CO_{2} a 4,5-6%. Las mediciones de la hemodinámica central y del intercambio de gases de obtuvo al inicio, durante la hipoxia y a los 3 y 6 minutos de respirar NO durante la hipoxia. Se practicaron comparaciones usando ensayos t apareados.
ii. Resultados
Dos corderos de control sin infusión de fármaco respiraron 80 ppm de NO a una F_{i}O_{2} de 0,6-0,7. No hubo cambios en la PAP, SAP, CO o SVR medias en estos corderos.
En ocho corderos, los análisis de regresión de la concentración de NO durante la infusión de U46619 frente a SVR, CO o SAP media no mostraron cambios significativos. Sin embargo, todos los niveles de dosis de inhalación de NO provocaron una rápida reducción de la vasoconstricción pulmonar y de la hipertensión pulmonar inducida por U46619 (Figuras 1, 2). La aparición de la vasodilatación pulmonar se produjo segundos después de iniciar la inhalación de NO. El efecto vasodilatador fue prácticamente máximo al cabo de tres minutos (Figura 3). La interrupción de la inhalación de NO determinó un retorno al nivel anterior de vasoconstricción en un plazo de tres a seis minutos. La curva de dosis respuesta al vasodilatador pulmonar NO inhalado de ocho corderos aparece en la Figura 1. La dosis de 5 ppm de NO (a una dosis pulmonar inhalada de 0,89 \mug/kg/min) redujo significativamente la presión AP y se obtuvo una respuesta casi completa de vasodilatación con la inhalación de 40 u 80 ppm. Después de considerar la mínima reducción en el tiempo de la PAP inicial durante la infusión de U46619, la comparación de la respuesta de vasodilatación de la segunda exposición a la respiración de 5, 10 y 20 ppm de NO no demostró una reducción significativa con respecto a la serie anterior de exposiciones (Figura 2). Un estudio adicional de cuatro corderos que inhalaron SO ppm de NO durante una hora, bajo la infusión de U46619, puso de manifiesto una vasodilatación pulmonar hasta una PAP normal, recurriendo la hipertensión pulmonar tras la inhalación de NO.
Los cinco corderos en los que se había inducido una hipertensión pulmonar hipóxica aguda mostraron un marcado incremento del gasto cardíaco. En cada caso, al añadir 40 u 80 ppm de NO a la mezcla hipóxica de gas inspirada, la presión arterial pulmonar volvió a los niveles de control, pese a la conservación de un elevado gasto cardíaco; la PVR media descendió en un 33% (Tabla 1). La P_{a}O_{2} y la P_{v}O_{2} durante la hipoxia con y sin NO son similares.
TABLA 1 Alteraciones de la hemodinámica e intercambio de gases
1
iii. Otros ensayos
Las Figuras 5a y 5b ilustran la capacidad de la dosis de 180 ppm de NO inhalado para prevenir la PAP y PVR elevadas causadas por la reacción heparina-protamina en nueve corderos conscientes, en comparación con ovejas de control que respiraban aire. La reacción de heparina-protamina se indujo en estas nueve ovejas mediante, en primer lugar, la administración de heparina (200 U/kg: EIkins-Sinn, Cherry Hill, NJ), seguida cinco minutos después, (en el tiempo cero) de protamina (2 \mug/kg: EIkins-Sinn). Cada una de estas ovejas sirvió de control. Seis ovejas adicionales recibieron una infusión intravenosa de nitroprusiuro sódico (40 \mug/kg/min de peso corporal: EIkins-Sinn) mientras respiraban aire (estos datos no se muestran). La dosis inhalada de 180 ppm de NO demostró ser capaz de reducir la PAP inducida por la heparina-protamina en este modelo de ovejas hasta un grado comparable con la infusión de 40 \mug/kg/min de SNP y sin la propensión de este último fármaco a provocar una marcada hipotensión sistémica.
Se estudiaron por microscopía óptica los pulmones de tres corderos que habían respirado 80 ppm de NO durante 180 min. en busca de evidencia de cambios morfológicos provocados por la respiración de NO. No se observaron diferencias significativas entre estos pulmones y los de control.
B. Protocolo para la administración de NO gaseoso a bebés con hipertensión pulmonar persistente del recién nacido
A continuación, se describe un protocolo experimental aprobado para la administración de NO a recién nacidos en el Hospital General de Massachusetts.
Selección de participantes
Participarán en el estudio diez pacientes con hipertensión pulmonar persistente del recién nacido (PPHN).
a Criterios de inclusión
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niños con menos 1 semana de edad.
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niños con puntos de muestreo de sangre arterial en distribución pre y post-ductal,
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niños que requieren soporte ventilatorio mecánico.
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insuficiencia respiratoria definida por los criterios de Short. Clin. Perinatol. 14:737-748, 1987,
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los niños pueden estar recibiendo infusiones de vasodilatadores sistémico y/o lampones (bicarbonato).
b. Criterios de exclusión
-
prematuridad según la definición de una edad gestacional < 37 semanas por examen, ecografía materno-fetal y fechas,
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peso al nacimiento < 2500 g,
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hipoplasia pulmonar sugerida por una historia de oligohidramnios, hernia diafragmática congénita, escoliosis congénita o características consistentes con la distrofia torácica asfixiante,
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neumotorax no evacuado pese a la intubación torácica,
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neumopericardio o neumomediastino con hipotensión,
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lesiones anatómicas fijas del corazón y vasculares (excluido el ductus arterioso permeable aislado y el foramen oval permeable),
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hemorragia pulmonar activa o recuento plaquetario <50.000/mm^{3},
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ultrasonido craneal, dentro de las 24 horas de ingreso en el estudio, que proporciona evidencia de hemorragia intracraneal.
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hiperviscosidad. definida por un hematocrito venoso \geq 70% dentro de las 24 horas siguientes al nacimiento,
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sepsis, definida por cultivos hemáticos positivos para microorganismos patógenos,
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cuando no se obtuvo el consentimiento informado de un padre o tutor legal.
Procedimiento de estudio
Los pacientes seleccionados se mantendrán en posición supina y recibirán 3 \mug/kg de fentanilo para sedación y 0,1 mg/kg de bromuro de pancuronio para la relajación muscular (a menos que hayan sido tratados así dentro de la hora anterior). El niño será transportado a la sala de cateterización acompañado por un anestesiólogo pediátrico, en donde se insertará por vía percutánea a través de la vena femoral y bajo anestesia local un catéter de arteria pulmonar de flujo dirigido. El catéter medirá directamente la presión arterial pulmonar con el fin de evaluar de forma exacta el grado de hipertensión pulmonar y la respuesta de vasodilatación a la inhalación de NO. Tras su regreso a la UCI Neonatal, la F_{i}O_{2} se ajustará a 0,90. Durante esta fase de control, se permitirá que el paciente se equilibre durante 20 minutos después de haber interrumpido todas las intervenciones médicas y de enfermería necesarias. Si no se ha producido mejoría, como se define más abajo, se obtendrá una muestra de sangre arterial desde un punto post-ductal. Seguidamente, se introducirá NO en nitrógeno al circuito de respiración por flujo continuo. Una válvula unidireccional evitará el flujo de retorno de oxígeno hacia el tanque de NO. Se mantendrán la misma F_{i}O_{2} (0,90) y velocidad de flujo. La concentración inicial de NO inspirado será de 20 ppm. La mejoría se definirá como una P_{a}O_{2} > 100 mm Hg y una A-aDO_{2} de <570 mm Hg (muestra post-ductal). Si no se detecta ningún cambio, se elevará la concentración de NO a 40 ppm con una F_{i}O_{2} y velocidad de flujo constantes. Se medirá nuevamente el gas en la sangre arterial post-ductal. Si nuevamente no se satisfacen los criterios, la concentración de NO se aumentará a 80 ppm y se tomará una tercera muestra de sangre arterial. El período de respiración para cada concentración de NO durará 10 minutos.
Después de finalizar el período de tratamiento, se tomará una nueva muestra de sangre para el análisis del gas en sangre arterial. También se tomarán muestras de sangre antes y después de la exposición al NO para analizar la methemoglobina, los niveles de hemoglobina y el recuento de reticulocitos. Se examinará un frotis de sangre en busca de evidencia de cuerpos de Heinz. Estos se repetirán 24 horas después del tratamiento para evaluar cualquier cambio asociado con la respiración de NO. El volumen total de sangre extraída para muestras será inferior a 5 ml.
Metodología estadística
Los datos se evaluarán con un análisis de varianza, con mediciones repetidas de tamaños desiguales de grupo, Winer, "Single factor experiments having repeated measures on the same elements", en Statistical Principies in Experimental Design, 2^{a} edición, NY, McGraw-Hill, (f971), págs. 261-308. El análisis post hoc se efectuará con un U. Mann-Whitney. La significancia se valorará al nivel del 5%.
C. Resultados de administrar NO a niños con hipertensión pulmonar persistente del recién nacido (PPHN)
Primer sujeto. A través del uso compasivo, se administró óxido nítrico a un niño afecto de hipertensión pulmonar persistente y cardiopatía congénita. Como resultado de la ventilación prolongada, ausencia de un punió de extracción de sangre arterial preductal y a la existencia de un canal aurículo-ventricular (AV), el paciente no se incluyó en el estudio de PPHN mencionado anteriormente.
El paciente era un niño varón, a término, de 3225 g que había sido tratado con oxigenación de membrana extracorpórea (ECMO) debido a la gravedad de su cardiopatía congénita y profunda hipoxemia. Se le había retirado la ECMO y se le mantenía intubado y ventilado en la unidad de cuidados intensivos de recién nacidos. Seguidamente, desarrolló una progresiva hipoxemia, tal como le reflejaban los valores de su oximetría de pulso (POX) post-ductal. En el momento de ser trasladado al laboratorio de cateterización para confirmar la existencia del canal A-V y determinar si se requería alguna cirugía cardiaca de urgencia, estaba recibiendo máximo soporte médico y ventilatorio y permanecía peligrosamente hipoxérnico. Bajo estas circunstancias, recibimos el consentimiento para tratar al paciente con óxido nítrico.
Tras su llegada al laboratorio de cateterización, el paciente se encontraba extremadamente cianótico. Se le trató con fentanilo, oxígeno, hiperventilación y bolos de fluidos intravenosos para estabilizarlo antes de administrar NO. Tal como se ve en la Tabla 2, la cateterización reveló una hipertensión pulmonar grave y un canal A-V. La anastomosis no pareció corregirse con el tratamiento con oxígeno o la hiperventilación.
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(Tabla pasa a página siguiente)
2
Utilizamos un regulador para disminuir progresivamente la presión del NO en un mezclador, lo que nos permitió ajustar las cantidades relativas de las 800 ppm de NO/N_{2} y los suministros de N_{2} al 100%. En el tratamiento del paciente con oxígeno puro, aumentamos el flujo de N_{2} a través de un regulador de flujo en el circuito inspiratorio del circuito de respiración del circuito de respiración hasta que la F_{i}O_{2} fue de 0,9. Los efectos se muestran en la Tabla 2. Ello proporcionó una dilución de 1:10 del gas nitrógeno. A continuación, utilizamos el mezclador para ajustar las cantidades relativas de N_{2} y NO/NO_{2} para proporcionar de 0 a 80 ppm de NO.
Los datos en la Tabla 2 demuestran que la exposición a NO carecía de efectos adversos sobre la presión arterial sistémica ("Presión Media-Art"), a la vez que inducía un modesto incremento de la saturación arterial, de los valores de oximetría de pulso y la presión parcial arterial de oxígeno. Esto puede reflejar un efecto estabilizador del gas durante este período. Después de interrumpir la administración de óxido nítrico y de la extracción de los catéteres centrales, la saturación arterial y la tensión de gas oxígeno descendieron precipitadamente. No se pudieron determinar los valores de RA y AP puesto que los catéteres se habían eliminado. Dado que otros intentos de resucitar al paciente fracasaban, se reinició la administración de óxido nítrico, en un intento de mejorar el estado del bebé. Tuvo éxito en mejorar la saturación de oxígeno y la tensión gaseosa en sangre. En un posterior intento de eliminar el óxido nítrico del paciente, volvió a deteriorarse el nivel de oxigenación, hasta niveles peligrosamente bajos. El paciente se mantuvo con óxido nítrico y se regresó a la unidad de cuidados intensivos de recién nacidos.
Mientras estaba en la unidad de cuidados intensivos, se infundió al paciente prostaglandina E1, en un intento de dilatar la vasculatura pulmonar. Pese a la dosificación estándar de prostaglandina, no fue posible interrumpir la administración de óxido nítrico sin el riesgo de volver a saturaciones de oxígeno peligrosamente bajas. El paciente se mantuvo con óxido nítrico hasta que pudo ser situado en una ECMO. Este ensayo demostró la utilidad del óxido nítrico en mejorar el intercambio de gases en este paciente con hipertensión pulmonar y cardiopatía congénita.
Sujetos posteriores. Se han tratado otros dos niños con PPHN por medio de la inhalación de NO. Ambos mostraron una excelente respuesta a la inhalación de NO a 20-80 ppm manifestando aumentos de la oxigenación preductal y ambos sobrevivieron a largo plazo. Uno de los niños mostró una mejoría tan rápida con la inhalación de NO sola que se evitó por completo la ECMO.
D. Resultados de administrar NO a adultos con síndrome de distrés respiratorio del adulto
Primer sujeto. El paciente, una mujer de 42 años, había sufrido durante tres semanas de síndrome de distrés respiratorio del adulto (ARDS) debido a una neumonía por aspiración. Había edema pulmonar difuso y una elevada Q_{VA}/Q_{T} (30%). Después do 21 días con un soporte de oxigenador de membrana extracorpórea venovenosa (3 litros/min de flujo sanguíneo), la PAP media era de 55 mm Hg.
Los efectos a corto plazo del óxido nítrico inhalado se compararon con los de la prostaciclina i.v. (PGI_{2} 5 \mug/kg/
min). Se evaluaron la presión arterial pulmonar (PAP) media, la fracción de eyección ventricular derecha (RVEF) y las variables de intercambio de gases. La RVEF se evaluó por termodilución y las alteraciones de intercambio de gases se analizaron usando la técnica de múltiple eliminación de gases inertes (MIGET). Los datos de MIGET y RVEF se obtuvieron en dos ocasiones diferentes. Las condiciones del ventilador fueron: volumen de ventilación pulmonar 6 ml/kg, frecuencia respiratoria 14/min, F_{i}O_{2} 0.4-0.48 y 5 cm de H_{2}O de PEEP (presión espiratoria final positiva).
TABLA 3 Resultados hemodinámicos del tratamiento de adultos con hipertensión pulmonar
3
Como se ilustra en la Figura 6 y en la Tabla 3, el NO inhalado redujo la PAP y mejoró la RVEF tal como lo hizo la PGI_{2}, pero, en contraste con la PGI_{2}, el NO aumentó la P_{a}O_{2} y disminuyó la anastomosis derecha a izquierda y la V_{D}/V_{T}. La inhalación de 18 ppm de NO en oxígeno causó una reducción de la PAP media de 38-42 mm Hg (un descenso de 12-14 mm Hg) y redujo la PVR en un 44%, la presión de cuña se mantuvo constante cerca de 15 mm Hg y el gasto cardíaco próximo a 7 litros/min e inalterado. Hubo una pequeña vasodilatación adicional (2-5 mm Hg) causada por el incremento de la concentración de NO a 36 ppm. La vasodilatación con NO se mantuvo durante 1.5 horas, cuando la administración se interrumpió de forma electiva. Durante la inhalación de NO, la Q_{VA}/Q_{T}, medida con hexafluoruro de azufre, disminuyó desde 38% a 26% (18 ppm de NO) y a 33% (36 ppm de NO). No hubo cambios de la presión arterial sistémica con el NO inhalado: a diferencia del vasodilatador sistémico PGI_{2}, que aumentó la Q_{VA}/Q_{T} a 57%, el NO inhalado vasodilata predominantemente la vasculatura de las regiones pulmonares ventiladas. Este ensayo es una clara demostración de la capacidad selectiva de los niveles bajos (18-36 ppm) de NO inhalado para actuar como un potente vasodilatador pulmonar en un paciente con lesiones pulmonares agudas graves (ARDS), sin aumentar la anastomosis.
Sujetos posteriores. Se han tratado otros nueve pacientes adicionales con ARDS por inhalación de NO, por períodos de hasta 28 días. Siete sobrevivieron pese a sus graves síntomas de distrés respiratorio, mostrando marcadas reducciones de Q_{VA}/Q_{T} durante la respiración de NO, así como una disminución de la PAP. No se observaron niveles incrementados de forma importante de methemoglobina. Estos resultados indicaron que la inhalación de NO durante muchas semanas es una terapia prometedora para la insuficiencia respiratoria aguda.
E. Resultados de la administración de NO a seres humanos con pulmones normales (no constreñidos) e hipóxicos (constreñidos)
Se estudiaron los efectos de respirar 40 ppm de NO en cinco voluntarios humanos, sanos y conscientes, que inhalaron diversas mezclas de gases durante períodos de 10 min, empezando las mediciones a los 6 min. La Tabla 4 muestra que en los sujetos que respiraban aire con una concentración normal de O_{2} (21% v/v) y cuyos pulmones no estaban, por tanto, vasoconstreñidos, el NO carece de efecto vasodilatador pulmonar ni sistémico.
TABLA 4 Efectos de 40 PPM de NO sobre el pulmón humano no constreñido
4
Por el contrario, los mismos sujetos, al respirar un nivel relativamente bajo de oxígeno (12% v/v) exhibieron una vasoconstricción pulmonar inducida por la hipoxia, con elevación de la PAP y de la PVR, un efecto que se pudo revertir completamente mediante la adición de 40 ppm de NO a la mezcla de gases inhalada (Tabla 5).
TABLA 5 Efectos de 40 PPM de NO sobre la vasoconstricción del pulmón humano hipóxico
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2. Dilatación de la musculatura lisa de las vías aéreas A. Métodos Preparación de los animales
Se anestesiaron cobayas machos de raza Hartley (300-440 g de peso corporal) con \alpha-cloralosa (50 mg/kg) y uretano (500 mg/kg) (Drazen y col. J. Appl. Physiol. 48:613-618. 1980). Se realizo una traqueostomía y los animales se intubaron con un adaptador de intubación (DI 1,65 mm) y se ventilaron con un pequeño ventilador animal (Harvard Apparatus, una división de Faling Scientific, Natick, MA) a 8 ml/kg y 60 respiraciones/min. Se introdujo una cánula en la vena yugular para la administración intravenosa de fármacos. El tórax se abrió por escisión bilateral de una parte de las costillas anteriores, de forma que los pulmones se expusieron a presión atmosférica (Shore y Drazen, J. Appl. Physiol. 67:2501-2511, 1989). Se proporcionó una presión espiratoria final positiva de 3-4 cm H_{2}O.
Material
Seguidamente, las cobayas se situaron dentro de un plestismógrafo (Arndur y Mead, AM. J. Physiol. 192:363-368. 1958) conectado a un gran reservorio que contenía malla de cobre para mantener el plestimógrafo bajo condiciones isotérmicas. La presión pletismográfica se midió con un transductor de presión diferencial (Celesco, Canoga Park. CA); el lado opuesto de este transductor se conectó a un reservorio similar. La presión en la abertura de las vías aéreas se midió con un transductor de presión diferencial (Celesco) como la diferencia entre la presión de la abertura de las vías aéreas y la presión en el interior del plestimógrafo. Se obtuvo un flujo por diferenciación eléctrica de la señal de volumen (presión pletismográfica). El volumen de ventilación pulmonar se midió registrando los cambios de presión en el plestimógrafo de cuerpo. Se registraron en un gráfico de bandas las señales de volumen, flujo y presión transpulmonar (General Scanning, Watertown, MA). La resistencia pulmonar y la adaptabilidad dinámica se calcularon por un programa de ordenador de acuerdo con el método de von Neergard y Wirz (Z. Klin. Med. 105:35-50, 1927: Z- Klin. Med. 105:52-82, 1927).
El aparato y las condiciones aplicadas aparecen en el diagrama de la Figura 7. El gas inspirado fue una mezcla precisa de nitrógeno y oxígeno mezclados a través de un tubo en forma de Y y diluida inmediatamente con óxido nítrico NO para producir la concentración inspirada correcta en una bolsa de mezcla de gas de 5 litros. Con flujómetros calibrados volumétricamente, se sustituyeron cantidades diversas de NO mezcladas con N_{2} por N_{2} puro para obtener la concentración de NO deseada a la concentración inspirada de oxígeno (F_{i}O_{2}) de 0,30-0,32 El ritmo total de gas de entrada se mantuvo a 2,5 l/min. La mezcla de gases se envió entonces a través de un tubo de DI de 3 cm relleno con 90 ml de sosa cálcica para eliminar el dióxido de nitrógeno (Stavert y Lehnert, Inhal. Toxicol. 2:53-67. 1990), luego a través de un filtro antes del ventilador. Inmediatamente después del tubo de entrada del ventilador, se ajustó un vacío para mantener la bolsa de mezcla de gases prácticamente vacía y dirigir continuamente gas nuevo al circuito del ventilador. El gas espiratorio del ventilador se eliminó con el vacío y se estableció para mantener una presión positiva y espiratoria de 3-4 cm H_{2}O. El NO se obtuvo de Air Products and Chemicals. Inc. (Allentown, Penn) como una mezcla de 1,034 ppm de NO en nitrógeno puro. Se realizó un análisis de quimioluminiscencia de NO/NO_{x} (Fontijin y col., Anal. Chem. 42:575-579, 1970) antes y después del tubo relleno de sosa cálcica e inmediatamente antes de la válvula inspiratoria del ventilador (véase Figura 7) para evaluar la concentración de dióxido de nitrógeno y ajustar los flujómetros para proporcionar los diferentes niveles de concentración de NO.
Protocolo
Se estudiaron veinticuatro cobayas. Se completaron tres series de estudios en tres grupos separados de animales.
Grupo A
Se incluyeron nueve cobayas en 3 grupos de mediciones.
i. Efectos del NO sobre el tono bronquial normal. Después de las mediciones iniciales del volumen espiratorio pulmonar, resistencia pulmonar y adaptabilidad dinámica, se evaluaron los efectos sobre el tono bronquial inicial de inhalar 300 ppm de NO a una F_{i}O_{2} de 0,30-0,32 durante 6 a 10 minutos (Figura 8).
ii. Estudios de respuesta a la dosis de la inhalación intermitente de NO durante la infusión de metacolina. Después de las mediciones iniciales, las mismas cobayas recibieron una infusión intravenosa de un potente broncoconstrictor, metacolina, a un ritmo de 2,5 a 7,5 \mug/kg/min. con el fin de alcanzar un nivel medio de broncoconstricción (3 a 4 veces la resistencia pulmonar inicial). Después de un período estable, cada animal se ventilo con una serie de mezclas de gases de 5, 10, 25, 50, 100 y 300 ppm de NO durante 10 minutos a una F_{i}O_{2} constante (0.30-0.32). Después de la exposición a cada nivel de NO, los pulmones se inflaron hasta su capacidad total para minimizar los efectos del cierre de las vías aéreas. Se realizó una segunda exposición a 10 y 50 ppm de NO durante 10 minutos y se examinó cada cobaya para detectar la aparición de tolerancia aguda. Después del último nivel de ventilación con NO, se interrumpió la infusión de metacolina y se realizaron las mediciones tras un período estable de mecánica pulmonar, para obtener el punto de referencia para el estudio de respuesta a la dosis. Solamente entonces se inflaron los pulmones hasta la máxima capacidad pulmonar para alcanzar un nuevo valor inicial estable (véanse Figuras 9-12).
iii. Estudio de tolerancia a 1 hora de inhalación de NO durante la infusión de metacolina. Las cobayas recibieron una infusión de metacolina para elevar el tono bronquial en tres o cuatro veces, tras lo cual los animales se ventilaron con una mezcla de gas con 100 ppm de NO durante una hora a una F_{i}O_{2} de 0.30-0.32. Se obtuvieron mediciones repetidas de las vías aéreas cada 5 minutos y, posteriormente. 5 y 10 minutos después de interrumpirse la inhalación de NO. Entonces se suspendió la infusión de metacolina y se obtuvieron mediciones repetidas tras un período estable de ventilación pulmonar y, una vez más, tras inflar los pulmones hasta la máxima capacidad pulmonar. Se midieron los niveles de methemoglobina (Zwart y col., Clin. Chem. 27:1903-1907, 1981) en el momento del procedimiento quirúrgico y nuevamente, después del estudio de tolerancia (Figura 13).
Grupo B
Se incluyeron diez cobayas en 2 conjuntos de experimentos.
i. Estudio de tolerancia de 80 minutos de 'infusión de metacolina sola. Para evaluar la estabilidad de este modelo de broncoconstricción, las cobayas recibieron una infusión de metacolina a un ritmo de 2,5-7,5 \mug/kg/min para alcanzar el mismo nivel de broncoconstricción que en el estudio de inhalación de NO de una hora (véase Figura 13). Los animales se ventilaron con una mezcla de gases de oxígeno nitrógeno a F_{i}O_{2} constante (0,30-0,32). Se obtuvieron mediciones repetidas cada 5 minutos. A los 10 y 70 minutos, se ajustaron los flujómetros para simular la ventilación con NO. Entonces se interrumpió la infusión de metacolina. Se obtuvieron mediciones repetidas tras un período estable de mecánica pulmonar y, una vez más, tras inflar los pulmones hasta la máxima capacidad pulmonar.
ii. Estudio de corregulación del tono de la musculatura lisa de las vías aéreas mediante mecanismos dependientes del AMP cíclico y GMP cíclico. Después de las mediciones iniciales, 5 cobayas recibieron una infusión de metacolina para elevar su resistencia pulmonar al nivel medio de broncoconstricción. Las cobayas recibieron primero un aerosol de terbutalina seguido, diez minutos más tarde, por una inhalación de 100 ppm de NO durante 6 minutos, mientras se mantenía una F_{i}O_{2} constante (0.30-0.32). El aerosol de terbutalina se administró de la forma siguiente: 4 ml de una solución de terbutalina de 40 \mug/ml se depositaron en el reservorio de un nebulizados (Respigard II) y fueron impulsados por 4 1/min de aire. El nebulizador se conectó a través de una llave de cierre a la pieza en forma de Y del circuito del ventilador y a un tubo sumergido en 3-4 cm de agua. En el momento de la nebulización, el ventilador se desconectó de forma que el circuito del nebulizador estuviera conectado a las vías aéreas y se administraron 20 nebulizaciones de terbutalina al mismo volumen espiratorio. Se volvió a conectar el ventilador y se desconectó el nebulizador. Al final del estudio, se suspendió la infusión de metacolina hasta el retorno de una mecánica pulmonar estable y posteriormente se inflaron los pulmones hasta su capacidad total para alcanzar los valores iniciales. Se obtuvieron mediciones repetidas de la mecánica respiratoria y cada 2 minutos durante los períodos de NO y de terbutalina (Figuras
14 y 15).
Grupo C
Estudio de la S-nitroso-N-acetilpenicilamina (SNAP) durante la bronoconstricción por metacolina. La SNAP se preparó de acuerdo con el método descrito en Field y col. J. Chem. Soc. Chem. Comm. (1978), 249-250 y se almacenó como cristales a 0ºC durante hasta 120 días sin degradación detectable (analizada por absorbancia a 595 nm).
Después de obtener las mediciones respiratorias iniciales, 5 cobayas recibieron una infusión de metacolina para elevar su resistencia pulmonar a un nivel medio de broncoconstricción. Después de dos minutos, cada cobaya recibió un aerosol de SNAP. El aerosol de SNAP se administró de la forma siguiente: se depositó SNAP 200 mM disuelto en una mezcla de etanol/agua (4 ml) en el reservorio de un nebulizador (Respigard II) y fue impulsado por 4 1/min de aire. El nebulizador se conectó a través de una llave de cierre a la pieza en forma de Y del circuito del ventilador y a un tubo sumergido en 4 cm de agua. En el momento de la nebulización, se desconectó el ventilador, de modo que el circuito del nebulizador estuviera conectado a las vías aéreas y se administraron 20 nebulizaciones de SNAP al mismo volumen espiratorio. A continuación, se volvió a conectar el ventilador y se desconectó el nebulizador. Al final del estudio (15 minutos), se interrumpió la infusión de metacolina hasta el retorno de una mecánica pulmonar estable; acto seguido, se inflaron los pulmones hasta su capacidad total para alcanzar un valor inicial final. Se obtuvieron mediciones repetidas de la mecánica respiratoria cada dos minutos (Figura 16).
La inhalación de mezclas de gases que contienen óxido nítrico produjo una reducción consistente, rápida y profunda de la resistencia pulmonar y un incremento de la adaptabilidad pulmonar (Figuras 9-12). El inicio de la dilatación fue rápido, comenzando pocos segundos después de la inhalación. La inhalación de óxido nítrico revirtió la profunda broncoconstricción causada por la infusión de metacolina, pero redujo también el tono broncomotor inicial de la cobaya anestesiada sin infusión de metacolina (Figura 8). La inhalación de óxido nítrico produjo broncodilatación a dosis muy bajas (5 ppm), aunque se obtuvo una reducción mayor y más rápida de la resistencia de las vías aéreas con 100 ó 300 ppm de NO (Figuras 10, 11 y 12). La reversión completa de la broncoconstricción por metacolina se produjo con 300 ppm de NO. No se observó tolerancia producida por la respiración de NO, puesto que la inhalación de 100 ppm de NO redujo eficaz y establemente la resistencia de las vías aéreas durante una hora (Figura 13). Los niveles de methemoglobina permanecieron por debajo del 5% después de una hora de respirar 100 ppm de NO. Este modelo de producir constricción de las vías aéreas por infusión de metacolina produjo niveles establemente crecientes de resistencia de las vías aéreas durante un plazo de hasta una hora (véase Figura 13), estableciendo la fiabilidad y reproductibilidad de los estudios antes descritos sobre la eficacia de NO corno broncodilatador.
Durante la infusión de metacolina, los efectos broncodilatadores del NO son aditivos con los efectos de inhalar un broncodilatador habitualmente nebulizado, el \beta_{2} agonista terbutalina (Figura 14). Hemos observado que este efecto broncodilatador aditivo se produce tanto si el gas NO se administra antes (Figura 14) como después (Figura 15) de la terbutalina. La SNAP. una molécula donante de óxido nítrico, se nebulizó durante 20 inhalaciones en las vías aéreas de 5 cobayas con broncoconstricción de metacolina. En cada animal, se produjo una rápida y profunda reducción de la resistencia pulmonar que duró aproximadamente 15 minutos (Figura 16). Así, la inhalación de compuestos que donan NO puede producir también broncodilatación.
3. Prolongación de la acción del NO inhalado por el inhibidor de PDE
Tanto el óxido nítrico (NO) como el factor de relajación derivado del endotelio (EDRF) se produce a partir de L-arginina mediante óxido nítrico sintasas (NOS). Se ha propuesto que, una vez liberado de las células endoteliales, el NO activa guanilato ciclasa soluble y produce vasorelajación al inducir un incremento de niveles de guanosina-3',5'-monofosfato cíclico (cGMP) en células del músculo liso subadyacente (Ignarro, Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol 30:535-60, 1990; Ignarro, Circ. Res. 65:1-21, 1989; Johns, J. Cardiothorac. Vasc. Anesth. 5:69-79, 1991; Johns, (editorial) Anesthesiology 75:927-931, 1991; Ignarro, Biochem. Pharmacol. 41:485-490, 1991; Moncada et al., Pharmacol. Reviews 43:109-142, 1991). Zaprinast™ (M&B 22948; 2-o-propoxifenil-8-azapurin-6-ona, Rhone-Poulenc Rorer, Dagenham Essex, UK) inhibe de forma selectiva la hidrólisis de cGMP con efectos mínimos sobre la descomposición de adenosina 3',5'-monofosfato cíclico (CAMP) en células del músculo liso vascular en anillos vasculares aislados (Trapani et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 258:269-274, 1991; Harris et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 249:394-400, 1989; Lugnier et al., Biochem. Pharmacol. 35(10):1743-1751, 1986; Souness et al., Br. J. Pharmacol. 98:725-734, 1989). Por tanto, se ensayó como un inhibidor de PDE modelo para utilizarse en la prolongación de los efectos farmacéuticos de NO inhalado en animales.
Materiales y métodos
Estas investigaciones fueron aprobadas por el Sucommittee for Research Animal Care of the Massachusetts General Hospital, Boston.
Preparación de los animales
Se anestesiaron 9 corderos Suffolk de 20-25 kg de peso por inhalación de halotano en oxígeno. Sus tráqueas fueron entubadas y sus pulmones ventilados mecánicamente a 15 respiraciones/minuto y un volumen espiratorio de 15 ml/kg con un ventilador grande para animales (Harvard Apparatus, Natick, MA). Se colocó un catéter arterial pulmonar de termodilución 7F (Edwards Lab, Santa Anna, CA) por vía de la vena yugular externa derecha a través de un introductor 8F (Cordis, Miami, FL). La arteria femoral fue canulada con un catéter de cloruro de polivinilo (DI 2 mm) avanzado 30 cm dentro de la aorta para el control continuo de la presión arterial y muestreo de sangre arterial. Se practicó una traqueostomía y se insertó un tubo de traqueostomía ensanchado de 8 mm de DI (Portex, Keene, NH) para permitir la ventilación espontánea. Los estudios se iniciaron 3 horas después de salir de la anestesia cuando no se presentaron los siguientes criterios de exclusión: un recuento de células blancas de sangre periférica menor de 4.000 o mayor de 12.000/mm^{3}, una PAP media mayor de 20 mm Hg o una temperatura del core mayor de 40,1ºC. Los corderos fueron alojados en una jaula Babraham con acceso a comida y agua.
Mediciones hemodinámicas
Se midieron de forma continua la presión arterial sistémica (SAP), la presión arterial pulmonar (PAP) y la presión venosa central (CVP) y se midió de manera intermitente la presión de cuña arterial pulmonar (PCWP) empleando transductores de presión calibrados (Cobe Laboratories, Lakewood, CO) puestos a cero al nivel medio del tórax y se registraron de forma continua en un aparato de registro de gráficas térmicas (Western Graphtec, Inc., Marck 10-1, Irving, CA). Se midió el gasto cardiaco (CO) por termodilución como la media de dos determinaciones después de la inyección de 5 ml de lactato de Ringer a 0ºC. La resistencia vascular pulmonar (PVR) y la resistencia vascular sistémica (SVR) fueron calculadas por fórmulas estándar. El cambio de la PAP media (\DeltaPAP) respecto del nivel de referencia o inicial de hipertensión pulmonar inducida por U46619 se calculó restando la PAP media durante la inhalación de NO de la hipertensión pulmonar del nivel de referencia. La duración de la respuesta vasodilatadora al NO inhalado se determinó midiendo el tiempo transcurrido desde la interrupción de la inhalación de NO hasta que la PAP media retornaba a su valor de referencia antes de la inhalación, y se expresó como el tiempo medio de la respuesta (t1/2).
Administración y medición de NO
Durante el estudio, la traqueostomía se conectó a un circuito consistente en una bolsa reservorio de 5 litros y a una válvula bidireccional de no respiración del aire exhalado (Hans Rudolph, Inc., Kansas City, MO) para separar el gas inspirado del espirado. El gas espirado fue barrido y desechado. Se mezclaron oxígeno y nitrógeno para producir un valor F_{i}O_{2} de 0,6-0,7. Se introdujo gas de óxido nítrico (800 ppm en N_{2}, Arico, Riverton, NJ) en el limbo inspiratorio del circuito de respiración inmediatamente antes de la bolsa reservorio. Se midió el valor FlO_{2} (medidor de oxígeno No. 5590, Hudson, Temecula, Calif.) en posición distal con respecto a la bolsa reservorio después de mezclarse los gases que contienen NO. La concentración de NO se midió continuamente mediante quimioluminiscencia (modelo 14A, Thermo Environmental Instruments, Inc., Franklin, MA; Fontijin et al., Anal. Chem. 42:575-579, 1970) en el lado inspiratorio de la válvula unidireccional. Los gases exhalados, así como aquellos descargados del analizador por quimioluminiscencia, fueron barridos mediante el uso de una trampa de exhalación Ventura mantenida a presión atmosférica negativa mediante el sistema de vacío central del laboratorio. Durante los experimentos, no aumentaron los niveles ambientales de NO/NO_{2}, tal y como fueron medidos de manera intermitente por quimioluminiscencia.
Mediciones de los niveles de cGMP en plasma
Los niveles de GMP cíclico (cGMP) fueron determinados usando un radioinmunoensayo ^{125}I (Biomedical Technologies, Inc., Stoughton, Mass.) de acuerdo con la metodología de Harper y Brooker (Harper et al., J. Cyclic Nucleotide Res. 1:207-218, 1975). De manera resumida, se añadieron 10 \mul de isobutilmetilxantina (IBMX) 50 mM a 1 ml de sangre citrada y la mezcla se centrifugó a 2.500 x g y 4ºC durante 10 minutos. El sobrenadante fue diluido con tampón de acetato y acetilado con una mezcla de anhídrido acético y trietilamina. A continuación, se determinaron las concentraciones de cGMP en las muestras en base a la unión competitiva de la muestra y cantidades conocidas de ^{125}I-cGMP para un anticuerpo específico. Todas las mediciones se realizaron por duplicado y la calidad intra- e inter-ensayo se controló midiendo la cantidad conocida de cGMP. La concentración de cGMP en las muestras de sangre se expresó como picomoles de cGMP por mililitro de plasma.
Protocolo
A. Estudio de respuesta a la dosis de la inhalación intermitente de NO durante la infusión de U46619 sin y con infusión de Zaprinast. Se estudiaron 6 corderos mientras respiraban de manera espontánea a F_{i}O_{2} 0,6-0,7. Una vez realizadas las mediciones de referencia, se infusionó por vía del catéter de la yugular externa un vasoconstrictor pulmonar potente, el análogo endoperóxido estable de tromboxano (ácido 5Z=9\alpha, 13E, 15S)-11,9-(epoximetano)prosta-5,13-dien-1-oico (U46619, Upjohn and Cayman chemical). Se valoró la velocidad de infusión (0,5-1,0 \mug-kg^{-1}min^{-1}) para conseguir una PAP media de 30 mm Hg. Después de 10 minutos de hipertensión pulmonar en régimen constante y de mediciones hemodinámicas, cada uno de los 6 corderos respiró, en orden aleatorio, una serie de mezclas de NO/oxígeno de 5, 10 y 20 ppm de NO durante 6 minutos. Cada exposición a NO vino seguida por el periodo de respiración sin NO hasta que la PAP media retornó al valor hipertensivo previo de referencia. Las mediciones hemodinámicas se registraron a los 3 y 6 minutos durante la inhalación de NO y se repitieron cada 3 minutos después de interrumpir la inhalación de NO. Durante el estudio, se extrajeron muestras de sangre arterial cada 6 minutos para determinar los niveles de cGMP en plasma. Se detuvo entonces la infusión de U46619 y se permitió que los corderos se recuperaran. Después de un periodo de recuperación de 30 minutos y de la repetición de mediciones de referencia, se administró una dosis de carga de Zaprinast (2 mg/kg^{-1} durante 5 minutos) seguido por una infusión de Zaprinast (0,1 mg-kg^{-1}min^{-1}). Transcurridos 20 minutos, se indujo de nuevo la hipertensión pulmonar mediante la infusión intravenosa de U46619. Una vez establecida la hipertensión pulmonar en régimen constante, las velocidades de infusión de ambos fármacos se mantuvieron constantes hasta el término del estudio. La dosis de U46619 (1,1-3,6 \mug-kg^{-1}min^{-1}) necesaria para conseguir el mismo grado de hipertensión pulmonar durante la infusión de Zaprinast fue mayor que sin Zaprinast. Después de 10 minutos de régimen constante y repetidas las mediciones hemodinámicas, los corderos respiraron NO como anteriormente se ha descrito. El orden de inhalación de NO fue el mismo antes y durante la infusión de Zaprinast. La finalidad de esta aleatorización fue la de evitar los efectos de posibles cambios de concentración de Zaprinast. Las variables hemodinámicas fueron medidas cada 3 minutos durante todo el periodo de estudio. Los niveles de cGMP en plasma se midieron a los 3 y 6 minutos durante la inhalación de NO y cada 6 minutos durante el periodo de recuperación.
B. Diferencia transpulmonar de la concentración de cGMP en plasma durante la inhalación de NO sin y con Zaprinast. Se estudiaron 2 corderos más para determinar la cantidad de cGMP producida en el pulmón y liberada en la sangre venosa pulmonar durante la inhalación de NO. Los corderos fueron suministrados con mezclas de NO/oxígeno en un orden cada vez mayor (0,1, 1,0, 5,0, 10, 20 ppm) una vez establecida la hipertensión pulmonar estable por infusión de U46619. Se adoptó este orden para evitar la acumulación de cGMP en plasma debido a que solo se encontraron concentraciones de cGMP en plasma significativamente aumentadas tras la inhalación de 20 ppm de NO en el protocolo A. Se repitió la inhalación de NO durante la infusión de Zaprinast en el mismo orden. Se tomaron muestras de sangre pulmonar, arterial y aórtica, simultáneamente durante cada inhalación de NO y 3 minutos antes de la siguiente inhalación de NO durante la hipertensión pulmonar de referencia.
C. Demostración de la inhalación intermitente de NO. En otro cordero, se estudiaron los efectos de la inhalación intermitente de NO con y sin Zaprinast durante la hipertensión pulmonar inducida por U46619. Una vez establecida la hipertensión pulmonar de referencia estable por infusión de U46619, el cordero inhaló 40 ppm de NO durante periodos de 4 minutos. Se interrumpió entonces la infusión de U46619. Después de un periodo de recuperación de 30 minutos, se administró Zaprinast como se ha descrito anteriormente y se volvió a establecer la hipertensión pulmonar por infusión de U46619. El óxido nítrico (40 ppm) fue inhalado durante 4 minutos. A continuación, se repitió la exposición de 4 minutos cada vez que la \DeltaPAP descendía en un 50%.
Productos químicos
El Zaprinast (2-o-propoxifenil-8-azapurin-6-ona) fue donado generosamente por Rhone-Poulenc Roler (Dagenham, Essex, UK). La solución madre de Zaprinast fue preparada en 0,05 N NaOH. Esta solución madre fue diluida con lactato de Ringer a una concentración final de 8 mg-ml^{-1} justo antes de su uso. Inmediatamente antes del estudio, se disolvieron 5 mg de U46619 en 50 ml de lactato de Ringer.
Análisis de los datos
Los cambios de las PAP y PVR medias se expresan como la diferencia entre el valor de la hipertensión pulmonar de referencia estable y el valor más bajo registrado durante cada inhalación de NO. El tiempo medio de la respuesta del vasodilatador fue determinado midiendo el tiempo transcurrido desde el término de cada inhalación de NO hasta cuando la PAP media retornó a un valor equidistante entre el valor más bajo de la PAP media registrada durante la inhalación de NO y el valor de la hipertensión pulmonar de referencia. Todos los datos se presentan como valores medios \pm error estándar. Los datos fueron analizados empleando un ensayo t por pares o un análisis de varianza (ANOVA) con mediciones repetidas. Se utilizó p<0,05 como criterio para la significación estadística.
Resultados A. Estudio de respuesta a la dosis de la inhalación intermitente de NO durante la infusión de U46619 sin y con Zaprinast
El cambio de la PAP media (\DeltaPAP) durante la inhalación de NO se muestra en la figura 19. A todos los niveles de dosis, no existió diferencia entre la inhalación de NO con o sin Zaprinast. La duración de la respuesta vasodilatadora al óxido nítrico inhalado (t1/2) se aumentó como consecuencia de la infusión de Zaprinast en todas las dosis de NO (figura 1B). No se presentó diferencia importante alguna en SVR o CO entre la inhalación de NO con o sin Zaprinast (tabla 6). En comparación con su control, la PVR descendió ligeramente con Zaprinast, pero este cambio no fue significativo desde el punto de vista estadístico (tabla 6). Ello puede deberse a un ligero incremento del CO por la infusión de Zaprinast (tabla 6), dado que la PAP media no descendió por Zaprinast y la PCWP se mostró estable en todo momento (datos no mostrados).
TABLA 6
6
Tabla 6. Resistencia Vascular Sistémica (SVR), Resistencia Vascular Pulmonar (PVR) y Gasto Cardiaco (CO) durante la inhalación de NO con y sin Zaprinast. PHTN: hipertensión pulmonar. Los valores son valores medios \pm error estándar.
Los niveles de cGMP en plasma arterial durante la inhalación de NO con y sin Zaprinast se muestran en la figura 20. La infusión de Zaprinast, por sí misma, no aumentó los niveles de cGMP en plasma. Sin embargo, cuando la infusión de Zaprinast se combinó con la inhalación de NO, las concentraciones de cGMP en plasma aumentaron para cada concentración de NO. La inhalación de óxido nítrico aumentó de manera importante las concentraciones de cGMP en plasma a todos los niveles de NO durante la infusión de Zaprinast, pero solo 20 ppm de NO causó un aumento importante sin Zaprinast. La infusión de U46619 por sí solo no cambió de manera importante las concentraciones de cGMP en plasma.
b. Diferencia transpulmonar de la concentración de cGMP en plasma durante la inhalación de NO sin y con Zaprinast
Las diferencias transpulmonares de la concentración de cGMP en dos animales se muestran en la figura 21. La diferencia transpulmonar de la concentración de cGMP resultó inafectada por la infusión de Zaprinast en todos los niveles de inhalación de NO.
El efecto vasodilatador pulmonar máximo del óxido nítrico inhalado se presenta en el plazo de 2 minutos después de iniciarse la inhalación y desaparece en el plazo de 2-3 minutos después de detenerse la inhalación (figura 22). La rápida combinación con hemoglobina de las células rojas de la sangre inactiva al NO inhalado al restringir la vasodilatación al lecho vascular pulmonar (Rimar et al., Circulation 88:2884-2887, 1993). Si bien esta selectividad es una característica única del NO inhalado, la corta duración de acción podría ser un inconveniente debido a que la mayoría de los pacientes con hipertensión pulmonar requieren una terapia continua. La inhalación de mezclas gaseosas que contienen altas concentraciones de NO y NO_{2} causa un severo daño pulmonar agudo con edema pulmonar y marcada methemoglobinemia (Clutton-Brock, Br. J. Anaesth. 39:345-350, 1969). Aunque existen pocas evidencias de toxicidad por NO a bajas concentraciones (<100 ppm) con la exposición aguda y crónica en ratas, se dispone de pocos datos referentes a la exposición prolongada en seres humanos. Dado que el NO se oxida rápidamente a NO_{2} en oxígeno, los efectos tóxicos del NO_{2} (reacciones citotóxicas e inmunológicas tal como hiperplasia neumocítica de tipo II y acumulación de fibrina, células polimorfonucleares y microfagos en alveolos) son también de preocupación, especialmente durante las exposiciones prolongadas. De manera concebible, los agentes farmacológicos que potencian y/o prolongan los efectos vasodilatadores del NO podrían reducir al mínimo los riesgos de toxicidad por NO durante una exposición prolongada.
En el presente estudio, se demostró que mediante el uso de una administración intravenosa simultánea de un inhibidor de PDE específico a cGMP, Zaprinast, podía prolongarse la acción vasodilatadora pulmonar del NO inhalado sin alterar su selectividad pulmonar. Durante la infusión de Zaprinast, la vasodilatación pulmonar producida por la inhalación de NO durante 4 minutos persistió 15-30 minutos después de la interrupción del NO (figura 22). La inhalación intermitente de NO bajo tales condiciones podía atenuar la hipertensión arterial pulmonar durante un periodo prolongado (figura 22).
Se han identificado múltiples formas moleculares de fosfodiesterasa nucleótida cíclica en diversos tejidos, incluyendo músculo cardiaco, músculo liso vascular, hígado, pulmón y plaquetas (Lugnier et al., Biochem. Pharmacol. 35(10):1743-1451, 1986; Souness et al., Br. J. Pharmacol. 98:725-734, 1989; Silver et al., 150:85-94; 1988; Weishaar et al., Biochem. Pharmacol. 35:787-800, 1986). En el músculo liso vascular de mamíferos, se han identificado tres formas diferentes de PDE: una isoforma insensible a Ca^{+2}/calmodulina que muestra selectividad en sustratos para cGMP (PDE de cGMP), una isoforma sensible a Ca^{+2}/calmodulina que hidroliza ambos cGMP y cAMP (PDE de Ca^{+2}) y una isoforma específica a cAMP (PDE de cAMP) (Lugnier et al., Biochem. Pharmacol. 35(10):1743-1451, 1986; Souness et al., Br. J. Pharmacol. 98:725-734, 1989). Se ha demostrado que Zaprinast incrementa, de un modo dependiente de la dosis, las concentraciones intracelulares de cGMP al inhibir selectivamente PDE de cGMP (Lugnier et al., Biochem. Pharmacol. 35(10):1743-1451, 1986; Souness et al., Br. J. Pharmacol. 98:725-734, 1989). La relajación, inducida por Zaprinast, de la aorta de la rata con endotelio intacto se reduce en gran medida mediante azul de metileno, un inhibidor de guanilato ciclasa, o desnudación de la aorta (Souness et al., Br. J. Pharmacol. 98:725-734, 1989). Estos resultados sugieren que la vasorelajación inducida por Zaprinast depende de la inhibición de PDE de cGMP y de la acumulación resultante de cGMP producida por la liberación basal de EDRF/NO.
Otras modalidades de la invención quedan dentro de las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

1. Uso de un inhibidor de fosfodiesterasa en la preparación de un medicamento para el tratamiento o la prevención de broncoconstricción o vasoconstricción pulmonar reversible o para mejorar el intercambio de gases en los pulmones de un mamífero, en donde el inhibidor de fosfodiesterasa se administra en combinación con óxido nítrico gaseoso inhalado o con un compuesto que libera óxido nítrico inhalado.
2. Uso según la reivindicación 1, en donde el medicamento comprende un inhibidor de fosfodiesterasa y óxido nítrico gaseoso o un compuesto que libera óxido nítrico.
3. Uso según la reivindicación 1 ó 2, en donde el medicamento está adaptado para su administración por inhalación.
4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el inhibidor inhibe de manera selectiva fosfodiesterasa específica a GMP cíclico.
5. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el inhibidor se elige del grupo consistente en:
2-opropoxifenil-8-azapurin-6-ona;
1-ciclopentil-3-metil-6-(4-piridil)-pirazol[3,4-d]pirimidin-4-(5H)-ona;
(+)-6a,7,8,9,9a,10,11,11a-octahidro-2,5-dimetil-3H-pentalen(6a,1,4,5)imidaz[2,1-b]purin-4(5H)-ona;
2-fenil-8-etoxicicloheptimidazol; y
1-[6-cloro-4-(3,4-metilendioxibencil)-aminoquiazolin-2-il]piperidin-4-carboxilato sódico sesquihidratado.
6. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el mamífero ha desarrollado o se encuentra en riesgo de desarrollar un estado clínico seleccionado del grupo consistente en neumonía, lesión traumática, lesión por aspiración o inhalación, embolismo graso en el pulmón, acidosis, inflamación del pulmón, síndrome de distrés respiratorio en adultos, enfermedad aguda de las montañas, hipertensión pulmonar aguda posterior a la cirugía cardiaca, hipertensión pulmonar persistente del recién nacido, síndrome de aspiración perinatal, enfermedad de la membrana hialina, tromboembolismo pulmonar agudo, edema pulmonar agudo, reacciones de heparina-protamina, sepsis, hipoxia, asma y status asthmaticus.
7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el mamífero ha desarrollado o se encuentra en riesgo de desarrollar un estado clínico seleccionado del grupo consistente en hipertensión pulmonar crónica, displasia broncopulmonar, tromboembolismo pulmonar crónico, hipertensión pulmonar idiopática e hipoxia crónica.
8. Una composición farmacéutica que comprende un inhibidor de fosfodiesterasa, óxido nítrico gaseoso o un compuesto que libera óxido nítrico, y un propelente.
9. Una composición según la reivindicación 8, en donde el propelente contiene óxido nítrico.
10. Uso de óxido nítrico gaseoso o de un compuesto que libera óxido nítrico en la preparación de un medicamento para el tratamiento o la prevención de broncoconstricción o vasoconstricción pulmonar reversible o para mejorar el intercambio de gases en pulmones en un mamífero, en donde un inhibidor de fosfodiesterasa ha de ser administrado en combinación con el óxido nítrico gaseoso inhalado o con el compuesto que libera óxido nítrico inhalado.
11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 4 a 7 ó 10, en donde el inhibidor de fosfodiesterasa se introduce en el mamífero por medio de las vías oral, transmucosal, intravenosa, intramuscular, subcutánea o peritoneal.
12. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, 10 u 11, en donde el inhibidor de fosfodiesterasa ha de ser administrado antes o inmediatamente después de la administración del óxido nítrico gaseoso inhalado o del compuesto que libera óxido nítrico inhalado.
13. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, 10 u 11, en donde el inhibidor de fosfodiesterasa ha de ser administrado durante la administración del óxido nítrico gaseoso inhalado o del compuesto que libera óxido nítrico inhalado.
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