Refluxerkrankungen Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Behandlung und Prophylaxe von gastroösophagealen Refluxerkrankungen, Entzündungen und Schädigungen der Magen- oder Duodenumschleimhaut und/oder Magen- oder Zwölffingerdarmgeschwüren.

Gastroösophageale Refluxerkrankungen (engl.: gastroesophageal reflux diseases = GERD), vielfach auch als Sodbrennen (Pyrosis) bezeichnet, sind ein häufig auftretendes Phänomen. In westlichen Industriestaaten tritt das Problem unter Erwachsenen bei ca. 10 bis 20 % der Bevölkerung mindestens einmal wöchentlich auf. In Ostasien beträgt die Verbreitung 2,5 bis 7,8 %, in den USA sind 20 % der erwachsenen Bevölkerung wöchentlich, 7 % sogar täglich von der Erkrankung betroffen. Die Erkrankung beruht in erster Linie darauf, dass Magensäure aus dem Magen in die Speiseröhre gelangt. Neben der Magensäure spielt auch das Eindringen von anderen Inhalten des Magens in die Speiseröhre eine Rolle, beispielsweise des Verdauungsenzyms Pepsin, einer Peptidase, die der Verdauung von Proteinen in der Nahrung dient. Die schädigende Wirkung der Magensäure wird durch Pepsin verstärkt.

Für die Betroffenen ist die Erkrankung eine große Belastung, zum einen weil sie ein scharf brennendes Gefühl in der Speiseröhre hervorruft, zum anderen weil sie im täglichen Umgang mit Menschen unangenehm ist, da sich das saure Aufstoßen kaum kontrollieren lässt. Teilweise wird von den Patienten ein Brennen bis hin zum Rachen verspürt. Die derzeit übliche Hauptbehandlungsmöglichkeit liegt in der Verwendung von Protonenpumpenhemmern (PPIs) wie Omeprazol und Histamin-H2- Rezeptorantagonisten (H2Ras). Beide Substanzklassen sorgen für eine Unterdrückung der Produktion von Magensäure. Eine andere Behandlungsmöglichkeit liegt in der Verabreichung von Antazida, d.h. Magensäure neutralisierenden Substanzen. Alginate sorgen für die Ausbildung eines zähen Schaums im Magen, der den Rückfluss von Magensäure in die Speiseröhre verhindert.

Häufig hängen gastroösophageale Refluxerkrankungen mit einer Cardiainsuffizienz zusammen. Hierbei handelt es sich um eine Fehlfunktion des Schließmuskels (Ösophagussphinkter), der Speiseröhre und Magen voneinander trennt, sodass Mageninhalt zurück in die Speiseröhre gelangt. Andere Gründe können eine übermäßige Magensäureproduktion oder eine fehlerhafte Peristaltik der Speiseröhre sein. Besonders häufig tritt das Problem nachts, also in liegender Position auf. Auch Süßspeisen oder der Genuss von Tabak und Alkohol können das Auftreten von Refluxerscheinungen fördern.

Gastroösophageale Refluxerkrankungen können sich als nicht-erosive Refluxerkrankungen (non-erosive reflux disease (NERD)), bei denen keine Schädigungen der Schleimhaut des Ösophagus festzustellen sind, aber auch als erosive Refluxerkrankungen (Refluxösophagitis; erosive esophagitis (EE); erosive reflux disease (ERD)) manifestieren. Bei letzteren verändert sich die Schleimhaut im Ösophagus nachweislich und Schleimhautschäden sind nachweisbar. Im Bereich des Übergangs zwischen Magen und Ösophagus kann es zu Blutungen und Geschwüren kommen. Eine weitere Komplikation von gastroosophagealen Refluxerkrankungen kann eine Verengung der Speiseröhre sein, die wiederum zu Schluckbeschwerden führt.

Als weitere Stufe kann es zu einem Barrett-Ösophagus (Endobrachyosophagus) kommen, bei dem eine metaplastische Umwandlung des Epithels der Speiseröhre zu beobachten ist und mehrschichtiges Plattenepithel der Speiseröhre sich im distalen Bereich in einschichtiges, prismatisches Zylinderepithel umwandelt. Diese Umwandlung kann vollständig zirkulär vorliegen, insbesondere im Bereich des gastroosophagealen Übergangs, d. h. dem Übergang vom Magen zur Speiseröhre. Zylinderepithel ist zwar widerstandsfähiger gegenüber Magensäure und dem Magenenzym Pepsin, es besteht aber das Risiko einer Dysplasie. Ein Barrett-Ösophagus kann daher eine Vorstufe zur Entwicklung eines Ösophaguskarzinoms (Barrett-Karzinom) darstellen und muss somit beobachtet werden. Darüber hinaus kann ein Barrett- Ösophagus zur Ausbildung von Geschwüren führen.

Wie oben bereits erwähnt, existieren verschiedene Behandlungsmöglichkeiten für gastroösophageale Refluxerkrankungen. Auch bei der derzeit wohl effektivsten Behandlungsmethode, der Verabreichung von Protonenpumpenhemmern, werden aber die für den Patienten unangenehmen Symptome der Erkrankung nicht immer vollständig unterdrückt. Darüber hinaus kann es zu Nebenwirkungen wie dem Auftreten von Osteoporose aufgrund Mineralstoffmangel oder Darmentzündungen, Vitamin B12-Mangel und negativen Auswirkungen auf Leber und Nieren kommen.

Es stellt sich somit die Aufgabe, alternative Substanzen oder Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, die zur Behandlung und Prophylaxe von gastroösophagealen Refluxerkrankungen und Pyrosis geeignet sind.

Überraschend wurde gefunden, dass Ectoin, Hydroxyectoin sowie Salze, Ester und Amide von Ectoin/Hydroxyectoin in der Lage sind, eine deutliche Verbesserung bei gastroösophagealen Refluxerkrankungen und Pyrosis herbeizuführen. Es konnte gezeigt werden, dass Ectoin in der Lage ist, die negativen Wirkungen von Säure und Pepsin auf Plattenepithelzellen zu beheben.

Ebenso hat sich herausgestellt, dass Ectoin, Hydroxyectoin sowie Salze, Ester und Amide von Ectoin/Hydroxyectoin Schädigungen des Magen- oder Darmepithels vorbeugen und diese therapieren kann. Insbesondere betrifft dies die Behandlung und Vorbeugung einer Magenschleimhautentzündung (Gastritis). Die aggressive Magensäure kann die Magenschleimhaut angreifen, beispielsweise wenn die Produktion der schützenden Schleimschicht durch externe Faktoren gestört ist. Überraschend hat sich herausgestellt, dass Ectoin und entsprechende Derivate in der Lage sind, einer Magenschleimhautentzündung vorzubeugen bzw. diese zu behandeln. Eine Magenschleimhautentzündung kann sich als Folge einer Refluxösophagitis entwickeln.

Eine Gastritis kann dazu führen, dass sich Magengeschwüre (Ulcus ventriculi) bilden, die letztlich ebenfalls auf die aggressive Magensäure bei nicht ausreichendem Schutz der Magenwand und der Magenschleimhaut gegen die Magensäure zurückzuführen ist. Zu den schädigenden Faktoren gehört beispielsweise eine Überproduktion an Magensäure. In der Regel ist die Ausbildung von Magengeschwüren u. a. auf eine Schädigung der Magenschleimhaut zurückzuführen; insofern bewirkt der Schutz der Magenschleimhaut auch einen Schutz vor Magengeschwüren.

Auch Schädigungen des Epithels des Zwölffingerdarms (Duodenum) kann durch Ectoin, Hydroxyectoin bzw. entsprechende Salze, Ester oder Amide vorgebeugt werden, weshalb sich die Substanzen zur Prophylaxe sowie zur Behandlung von Entzündungen der Schleimhaut des Duodenums eignen. Ähnlich wie bei der Magenschleimhaut handelt es sich hierbei um einschichtiges Zylinderepithel. Das Duodenum ist der sich an den Magen anschließende erste Teil des Dünndarms. Da er dem stark ätzenden, mit Verdauungsenzymen wie Pepsin versetzten Mageninhalt ausgesetzt ist, kann es zu Entzündungen und Schädigungen der Duodenumschleimhaut kommen. Zudem werden der Nahrung im Duodenum Gallenflüssigkeit aus der Leber und Gallenblase sowie Pankreasenzyme zugeführt. Die Schädigungen der Duodenumschleimhaut können in einem Zwölffingerdarmgeschwür (Ulcus duodeni) münden, von dem im Laufe ihres Lebens ca. 2 bis 10 % der Menschen betroffen sind. Auch der Entstehung eines Zwölffingerdarmgeschwüres liegt ein Ungleichgewicht zwischen die Schleimhaut angreifenden Substanzen wie der Magensäure und bestimmten Proteasen und die Schleimhaut schützenden Faktoren wie ausreichender Schleimbildung zugrunde. Der Schutz der Schleimhaut des Duodenums, ist daher für die Vorbeugung und Behandlung von Zwölffingerdarmgeschwüren von Bedeutung. Es hat sich herausgestellt, dass Ectoin, Hydroxyectoin sowie die genannten Derivate dieser Verbindungen geeignet sind, der Entstehung sowohl von Magen- als auch von Zwölffingerdarmgeschwüren wirkungsvoll vorzubeugen und die Magen- /Zwölffingerdarmgeschwüre wirkungsvoll zu behandeln. Auch wenn die Schädigung der Magen-/Zwölffingerdarmschleinnhaut weniger weit als bis zum Ulcus fortgeschritten ist, lassen sich dort auftretende Schädigungen (Erosionen) behandeln und ihnen vorbeugen. Bei Ectoin und Hydroxyectoin handelt es sich um Tetrahydropyrimidinderivate, die unter Stressbedingungen von extremophilen, insbesondere halophilen Mikroorganismen synthetisiert werden. Für Ectoin und Hydroxyectoin wurden bislang verschiedene Verwendungen beschrieben, beispielsweise als Moisturizer, zur Behandlung des Vascular Leak Syndroms (VLS) (DE 10 2006 056 766 A1 ) oder zur Behandlung von Neurodermitis (DE 103 30 243 A1 ).

Die systematische Bezeichnung für Ectoin lautet 2-Methyl-1 ,4,5,6- tetrahydropyrimidin-4-carbonsäure, für Hydroxyectoin 5-Hydroxy-2-methyl- 1 ,4,5,6-tetrahydropyrimidin-4-carbonsäure. Die Struktur des natürlichen L-Ectoins ((S)-2-Methyl-1 ,4,5,6-tetrahydropyrimidin- 4-carbonsäure) ist im Folgenden dargestellt:

Die Struktur des natürlichen Hydroxyectoins ((4S,5S)-5-Hydroxy-2-methyl- 1 ,4,5,6-tetrahydropyrimidin-4-carbonsäure) wird im Folgenden wiedergegeben:

Die Verwendung der angegebenen Stereoisomere ist bevorzugt, jedoch nicht obligatorisch, d.h. auch die Verwendung anderer Stereoisomere bzw. des Racemats ist möglich.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann zur Behandlung und/oder Prophylaxe von gastroösophagealen Refluxerkrankungen bzw. Pyrosis unterschiedlicher Ausprägung eingesetzt werden, d. h. sowohl für nicht-erosive Refluxerkrankungen als auch für eine Refluxösophagitis, bei der bereits eine Schädigung der Schleimhäute der Speiseröhre festzustellen ist. Die Behandlungsmöglichkeiten reichen bis zum Barrett-Ösophagus, welcher eine ernste Erkrankung mit erhöhtem Krebsrisiko darstellt.

Typischerweise handelt es sich bei der Zusammensetzung um eine wässrige Lösung, die zumeist zur oralen Verabreichung vorgesehen ist.

Als pharmakologisch verträgliche Salze des Ectoins/Hydroxyectoins kommen die Alkali- oder Erdalkalisalze, insbesondere die Salze des Kaliums, Natriums, Magnesiums und Calciums, aber auch Salze mit organischen Basen wie z. B. mit nicht toxischen aliphatischen oder aromatischen Aminen in Frage.

Durch Umsetzung der Carboxylgruppe des Ectoins/Hydroxyectoins mit Alkoholen oder Aminen, können entsprechende Ester oder Amide erhalten werden, die ebenfalls erfindungsgemäß einsetzbar sind. In diesem Fall ist die COOH-Gruppe des Ectoins/Hydroxyectoins durch eine Carbonsäureesterfunktion COOR bzw. eine Carbonsäureamidfunktion CONHR' oder CONR'R" ersetzt, wobei R, R', R" unabhängig voneinander für gesättigte oder ungesättigte, geradkettige oder verzweigte Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Heteroaryl-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Alkoxyalkyl-, Alkylthioalkyl-, Aryloxyalkyl- oder Arylthioalkylgruppen stehen. Insbesondere kann es sich um eine Ci-, C2-, C3-, C4-, C5-, CÖ-, C7-, Cs-, C9-, C10-, C11-, C12-, C13-, C14-, C15-, C16-, C17- oder C18- Alkylgruppe handeln. Beim Hydroxyectoin kann auch die Hydroxygruppe mit einer Carbonsäure unterschiedlicher Kettenlänge zu einem entsprechenden Ester umgesetzt sein. Auch die jeweiligen Ester oder Amide können in ionischer oder zwitterionischer Form vorliegen, d.h. die Erfindung schließt die Verwendung von Salzen der genannten Ester oder Amide ein. Ebenso möglich ist die Verwendung des Ectoinamids der 2-Hydroxy-5- aminobenzoesäure. Die Strukturformel ist im Folgenden wiedergegeben:

Es handelt sich somit um das 2-Methyl-1 ,4,5,6-tetrahydropyrimidin-4- carbonsäureamid der 2-Hydroxy-5-aminobenzoesäure. Bevorzugt handelt es sich um das entsprechende Amid des L-Ectoins: (S)-2-Methyl-1 ,4,5,6- tetrahydropyrimidin-4-carbonsäureamid. Denkbar ist auch die Verwendung des Hydroxyectoinamids der 2-Hydroxy-5-aminobenzoesäure.

Die Zusammensetzung kann übliche Hilfsstoffe enthalten, z. B. Trägermittel, Konservierungsmittel, Bakterizide, Lösungsvermittler, Vitamine, Stabilisatoren, Substanzen zum Verhindern des Schäumens, osmotisch aktive Substanzen, Farbstoffe, oberflächenaktive Substanzen, Emulgatoren, feuchthaltende Substanzen, Viskositätserhöhende Mittel u.ä.. Im Fall der Verabreichung in fester Form, bspw. mittels Pulverinhalatoren, ist es sinnvoll, nur leicht resorbierbare nichtreizende Trägerstoffe wie mikronisierte Lactose einzusetzen.

Konservierungsmittel sind beispielsweise Thiomersal, organische Quecksilberverbindungen wie Phenylquecksilber, Benzalkoniumchlorid, Chlorhexidin, Benzylalkohol, Glucose, Ethanol und quartäre Ammoniumsalze.

Die Formulierungen der Erfindung können ebenfalls geeignete Puffersysteme oder andere Hilfsstoffe zur pH-Einstellung beeinhalten, um einen gewünschten pH-Wert einzustellen und aufrechtzuerhalten. Typischerweise handelt es sich um pH-Werte zwischen 4 und 8, vorzugsweise zwischen 5 und 7,5, weiter bevorzugt ca. 7. Geeignete Puffersysteme sind Citrat, Phosphat, TRIS, Glycin, Borat, Acetat. Diese Puffersysteme können hergestellt werden aus Substanzen wie Zitronensäure, Mononatriumphosphat, Dinatriumphosphat, Glycin, Borsäure, Natriumtetraborat, Essigsäure oder Natriumacetat. Die Zusammensetzungen können weitere Wirkstoffe enthalten, es ist jedoch ohne Weiteres möglich und für die Behandlung oder Vorbeugung der Alterungserscheinungen ausreichend, Zusammensetzungen zu verwenden, die lediglich Ectoin und/oder Hydroxyectoin bzw. entsprechende Salze, Ester oder Amide als Wirkstoff enthalten.

Die Konzentration an Ectoin/Hydroxyectoin und/oder entsprechenden Salzen, Estern oder Amiden kann insbesondere in einem Bereich von 10 bis 500 mM, bevorzugt 50 bis 500 mM, besonders bevorzugt 100 bis 500 mM bzw. 100 bis 200 mM liegen. Diese Konzentrationen haben sich als geeignet zur Herbeiführung des erfindungsgemäßen Effekts erwiesen. Insbesondere kann der Anteil an Ectoin/Hydroxyectoin und/oder entsprechenden Salzen, Estern oder Amiden in der Zusammensetzung in einem Bereich von 0,05 bis 20 Gew.- %, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-% liegen. Eine gute Wirkung konnte beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,5 und 2 Gew.-% beobachtet werden.

Die Zusammensetzung kann als Lösung, bevorzugt als wäßrige Lösung vorliegen. Ebenso möglich ist das Vorliegen als Suspension, Emulsion oder Mikroemulsion.

Um die Applikation und die Haltbarkeit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu verbessern, kann die den Wirkstoff enthaltende Zusammensetzung auch eingekapselt sein in Nanostrukturen oder in Form von Liposomen verabreicht werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Zusammensetzung kein Konservierungsmittel enthält. Entsprechende Verfahren zur Verkapselung und zur Herstellung von Liposomen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.

Beispiel

Zum Nachweis der Wirkung von Ectoin gegen Pyrosis und andere Schädigungen von Epithel im Magen-/Darmbereich wurde ein in vitro- Zellkulturmodell mit den schleimbildenden Epithelzellen TR146 zur Simulation der Situation in der Speiseröhre verwendet. Die Zellen wurden mit das Verdauungsenzym Pepsin enthaltenden sauren Lösungen und anschließend mit Ectoin behandelt.

Eine Mikrotiterplatte mit 96 Wells wurde mit TR146-Zellen versetzt, die so lange wachsen gelassen wurden, bis eine lückenlose Bedeckung der Oberfläche nahezu erreicht war. Anschließend wurden die Zellen für einen Zeitraum von 10 min mit einer sauren verdünnten HCI-Lösung zusammen mit Pepsin in einem Zellkulturmedium behandelt. Die Konzentration des Pepsins betrug 2 U/ml. Danach wurden die Zellen mit PBS (phosphatgepufferter Salzlösung) gewaschen und über Nacht entweder mit Ectoin oder als Kontrolle reinem Lösungsmittel inkubiert. Nach der Inkubierung wurde eine Untersuchung der Zellzahl mit Hilfe eines Neutral Red Cytotox Assay durchgeführt. Hierbei handelt es sich um einen Nucleinsäurefarbstoff auf Cyaninbasis. Der Assay basiert darauf, dass die Plasmamembran von geschädigten oder abgestorbenen Zellen durchlässig wird für den Farbstoff und dieser an die DNA der Zelle bindet, was mit einem entsprechenden Anstieg der Fluoreszenz verbunden ist.

Zur Negativkontrolle wurden Zellen mit 0,1 % SDS-Lösung als Denaturierungsmittel behandelt (Natriumdodecylsulfat). Weitere Zellen (Vollmedium) erfuhren keine Behandlung mit Säure/Pepsin. Das Ergebnis ist in Figur 1 dargestellt. Man erkennt, dass 50 mM Ectoin eine sehr gute Wirkung zur Regeneration der Zellen zeigte. Die Zellviabilität der mit Ectoin behandelten Zellen erwies sich als vergleichbar mit den Zellen, die keine Behandlung mit einer sauren Pepsin-Lösung erfuhren.