专利名称：使用高压条件提供神经保护的制作方法
使用高压条件提供神经保护 本发明涉及使用高压条件来提供神经保护，尤其是在高压条件的惰性气体条件下
进行实施，尤其是针对头部或脊柱的冲击创伤所引起的神经元损害提供神经保护。 外伤性脑损伤(TBI)的令人满意的治疗代表了主要未满足的临床需要。据估计， 每年单独在美国，大约150万人会经受TBI。至少15%需要就医，3%将会死亡。其中就医 和幸存的那些人中的大约80，000人，损伤将会使他们长期保持伤残状态。很多受到损害但 不能就医的人还可能遇到大量卫生保健问题。 治疗外伤性脑损伤的开发策略的一个难点是初始损伤和其随后的病态发展两者 的高度不同的特性。严重危急生命的头部创伤不可避免地涉及形成损伤的机理，该机理不 同于轻挫伤之后所出现的那些损伤。尽管如此，人们认为还涉及许多普通的神经元和生物 化学机理。通常相同的是，尽管原始损伤将会引起血管系统和神经元组织两者的即时硬伤， 但紧接着的是(尤其是)由局部缺血、脑水肿和轴突切断导致的复杂系列的相互作用的损 伤级联反应。这些过程导致形成"二次"损伤的事实已经给出一些希望，这种希望就是设计 一些干预措施，延滞损伤发展或使它的影响减到最小。 氙是不易起化学作用的(并由此通常在化学上是惰性的)气体，已知其麻醉特性 已经有50多年了。由于发现氙是有效的NMDA受体的拮抗剂，因此人们对其作为神经保护 剂的应用远景兴趣正在增大。在各种体外和体内模型中已经证明，氙可以降低神经元损伤， 并且具有许多诱人的特征，包括可以将其快速地引入脑中和不能代谢的事实。已经在涉及 缺氧和/或局部缺血的模型中证明其是有效的。 W0-A-01/08692公开了氤作为神经保护剂、突触可塑性的抑制剂和NMDA受体拮抗 剂的用途。已经表明的是，NMDA受体活化是头部创伤、中风和心动停止之后的缺氧和局部 缺血的结果，并且NMDA受体拮抗剂在许多临床相关情况(包括局部缺血、脑外伤、神经病状 态和某些类型的惊厥)中可起到神经保护作用。 W0-A-03/092707公开了氙可控制与心肺分流术有关的神经缺陷的用途。 W0-A-05/003253公开了氙在制备药物中的用途，该药物用于治疗、预防和/或减
轻一或多种麻醉药导致的神经缺陷。 按照第一方面，本发明提供了惰性气体用于制备在高压条件下施用的、提供神经 保护的药物的用途。 意外地发现，在中等高压条件下施用氙，可提供显著增加的神经保护效果。此外， 已经发现，施用其它惰性气体例如氦，尤其是在高压条件下，也具有显著的神经保护效果。 本发明人注意到，高压条件的神经保护效果和在这种条件下非氙惰性气体提供神经保护的 能力在过去都没有被提出或被预计到。 惰性气体包括元素周期表18族的那些元素，即目前了解的惰性气体是氦、氖、氩、 氪、氙和氡。 本文使用的术语"神经保护"是指保护损伤例如缺血性或跌打损伤位点处的神经 实体，例如神经元。术语"在高压条件下施用"是指给处于高压环境条件下的患者施用，例 如，当患者在高压舱内时。术语"高压"和"正常气压"具有其在本领域中的普通含义，即正常气压是指压力等于大约latm(在海平面上的正常气压；大约O. lMPa)，高压是指高于正常 气压的压力。 在一个优选实施方案中，神经保护针对由冲击创伤引起的神经元损害。
在一个优选实施方案中，高压条件构成不超过大约3atm(0. 3MPa)的压力。更优 选，高压条件构成大约1. 5atm(0. 15MPa)和大约2. 8atm(0. 2證a)之间的压力，更加优选 大约2. Oatm(O. 20MPa)至大约2. 5atm(0. 25MPa)，最优选大约2. 2atm(0. 22MPa)至大约 2. 3atm(0. 23MPa)。 优选，药物是通过吸入剂或模拟吸入剂施用的气体药物。或者，如果惰性气体是 氙，可以通过本领域已知的注射或透皮形式来胃肠外施用。本文使用的术语"模拟吸入"是 指患者是或可能是不能独立呼吸的情况下的那些状况，并因此放置到心肺机(亦称泵充氧 器或心肺分流机械)或类似装置上。在这种情况下，将气体药物施用于心肺机械的充氧器 上，其模拟患者的肺的功能，使氧(和惰性气体)扩散到从患者抽出的血液中，二氧化碳从 其中扩散出。然后将增氧的血液泵回到患者。 在一个优选实施方案中，惰性气体是氙、氦或氙和氦的混合物。如果惰性气体包含 氙，氙在所施用药物中的分压优选不超过大约0. 8atm(0. 08MPa)。优选，氙在所施用药物中 的分压是大约O. latm(O. OlMPa)至大约O. 7atm(0. 07MPa)，更优选大约0. 2atm(0. 02MPa)至 大约0. 6atm(0. 06MPa)，最优选大约0. 4atm(0. 04MPa)。其中如果惰性气体包含氦，氦在所 施用药物中的分压，优选，例如需要将所施用药物的总压调到等于所优选高压条件下的压 力，正如以上的讨论。 在一个实施方案中，惰性气体与空气混合，以便提供具有大约latm(O. lMPa)的 空气分压的施用药物。这是通过将惰性气体加入到正常气压的空气中实现的，以便提供 高压混合物。在那些实施方案中，其中如果惰性气体只有氙，优选，药物在如下压力下施 用大约1. 2atm(0. 12MPa)和大约2atm(0. 2MPa)之间，更优选大约1. 4(0. 14MPa)至大约 1.8atm(0. 18MPa)。尽管这可能导致氙分压略高于上述讨论的优选分压，但本发明人发现， 这可以由总体高压条件的有利效果来得到补偿。在这种情况下，优选，总体高压条件略低于 通常最优选的高压条件，正如以上的讨论，因为本发明人还发现，如果使用过高水平的氙， 那么氙可能令人意外地显现出毒害神经的效果。 在另一个实施方案中，惰性气体与含氧气体或气体混合物混合，以便提供具有等 于或小于大约0. 8atm(0. 0. 8MPa)的氮气分压的施用药物。优选，施用的药物具有小于大约 0. 4atm(0. 04MPa)的氮气分压，最优选，气体混合物基本上不含氮气。本发明人发现，氮气似 乎可加重神经元损伤，因此，优选这种气体的存在量减到最小。 优选，施用药物中的氧分压大约是0. 2atm(大约0. 02MPa，即与在正常气压的空气 中的分压相同)。 按照第二个方面，本发明提供了提供神经保护的方法，该方法包括将需要神经保 护的患者放在高压环境中。 如上所指出，意外地发现，高压条件本身具有神经保护效果。此外，已经发现，在某 些压力范围内，这种神经保护效果足够强烈，即使是不加入惰性气体而加入含氮气体(如 上所述，已经发现其可加重神经元的损害)所获得的高压条件，这种高压条件足以提供增 强的神经保护效果，尽管增加了与氮气的接触。
由此，在一个实施方案中，高压环境可以由高压空气或空气与所加入氮气的高压 混合物组成。如果高压环境由正常气压的空气和所加入的氮气的混合物组成(由患者吸 入)，优选，高压环境的压力不超过大约2. 8atm(0. 28MPa)。 然而，在一个非常优选实施方案中，该方法进一步包括给患者施用惰性气体，同时 让患者在高压环境中。 本发明第二个方面的其它优选特征，例如但不局限于高压条件、所治疗病症和气 体或气体混合物(包含惰性气体)的组成与施用压力，如按照上面关于本发明的第一方面 所做的讨论。 按照第三个方面，本发明提供了装置，其包括适合于容纳人或动物患者的高压 舱；容纳氙的容器；和给在舱内的患者输送氙的装置。 该装置尤其适于进行本发明第二个方面的方法，其中该方法包括施用包含氙的惰 性气体。 在一个实施方案中，氙递送装置包括与容器出口流动连通的面具或输气嘴，以便 使患者吸入氙。 在另一个实施方案中，氙递送装置包括导管，其使源于容器中的氙与舱内空气混 合。 在进一步实施方案中，氙递送装置包括心肺机。上面已经简要地描述了这种机械 的操作。
下面通过非限制性实施例、参考附图进一步描述本发明，其中
图1描述(在总览图(A)和在其部分的特写图(B)中)了实验装置，其在器官型 脑切片中用于引起可再现的病灶性损伤； 图2是表明两个碘化丙啶(propidium iodide) (PI)染色的海马切片的荧光强度 分布状态图，一个具有局灶性创伤，一个不具有局灶性创伤，创伤之后72小时，还表明(插 入图)的是，没有创伤的海马切片的荧光成像(上部左图)，和具有创伤(下部左图)的图 形，和用70%乙醇透性化的细胞的碘化丙啶染色图(右上方)； 图3A和B是直方图，表明(A)损伤的发展，包括病灶性损伤的位点("总的损 伤")，和(B)损伤的发展，排除病灶性损伤的位点("二次损伤");
图4是表明氦和氮气的加入压力对总损伤发展的效果的图形；禾口
图5是表明氙的加入压力对总损伤发展的效果的图形。 在外伤性脑损伤的体外模型中，研究氙及其它气体的特性(在下面的标题"实施 例"中更详细地描述)。所选择模型涉及创建局灶性机械创伤(集中于培养的海马脑切片 的CA1区域)，和使用碘化丙啶染色来评价神经损伤。用于在器官型脑切片中引起病灶性损 伤的装置示于图1中。小的螺线管夹持触笔(其在培养的海马切片上方5mm)，其使用微型 机械手定位。光纤光源从下面照射切片。如(B)所示，触笔限制在玻璃毛细管中，并且刚好 配置在海马的CA1区域的上方。 经过两周培养之后，海马脑切片(所谓的器官型切片)保持了细胞的异源群体，它 的突触性接触至少在某种程度上反映了体内状态。它们代表了在使用分离细胞培养物和使 用完整动物的模型之间的有效折衷(compromise)。局灶性创伤和随后慢慢形成的二次损伤 的特性具有与体内状况足够紧密的关系，以提供进行试验合适治疗的有效的模型。模型的限制是，它排除了由于局部缺血和/或缺氧或由于系统参数(例如血压)变化造成的任何 损伤途径，而主要集中在损伤的机械构件上。然而，已经证明氙在涉及缺氧和局部缺血的模 型中是有效的，但是不知道氙是否会在现有的脑外伤模型中显示任何具体效果。
图2显示了两个碘化丙啶(PI)染色的海马切片的荧光强度的分布状态。 一个切 片受到局灶性创伤， 一个没有，图像是创伤之后72小时获取的。PI是不可透过膜的染料，其 只可以进入细胞膜受到破坏的细胞，其与DNA结合而变得具有高度荧光性，并因此其可根 据荧光来定量细胞损伤。如图2所说明，在强度分布方面，创伤导致明显的向右移动。
图3A和B图解了海马切片中损伤随时间推移的发展。图3A表明了包括病灶性 损伤位点的损伤的发展("总的损伤")，图3B显示了排除病灶性损伤位点的损伤的发展，
("二次损伤")。实体条线表示对保持在37t:的切片所获得的数据，而开口条线表示对保
持在32t:的切片所获得的数据。标记"没有创伤"的条线表示得自没有遭受外伤性损伤的 脑切片的数据。附图3A中的虚线表示在控制条件下72小时(在37°C )之后的总损伤，已 经将其归一化(下文将更详细描述)。误差线是SEMs，数据来自于12个切片的平均值。
在导致损伤的几个小时内，亮点状碘化丙啶染色是明显的，已经显示与通过形态 变化来评价的神经元损伤充分相关的染色图。损伤随时间而慢慢地增加，在24小时和72 小时之间几乎加倍(图3A)。当从分析中排除集中在损伤中心点的切片区域时，损伤的发展 甚至更加显著。这种二次损伤远离机械性创伤的位点，其从基准水平开始，逐渐地增加(图 3B)。 当对处于等于中等低温的温度的脑切片效果进行研究时，这种二次损伤和总损伤
(其包括接近创伤中心点的区域)之间的差别尤其明显。当创伤之后的脑切片在32t:培养
时，二次损伤几乎完全消除(图3B)。相反，这种低温水平将总损伤降低了更加有限的程度
(图3A)，大概因为由病灶性创伤所引起的初始机械性损伤是不可逆转的。 低温的神经保护效果是众所周知的，并且已经显示于损伤的各种实验室模型中。
实际上，之前在使用与本文所使用模型的同等物中，已经得到类似的观察结果，虽然，低温
针对二次损伤比针对原始损伤更加有效这一发现比先前研究中的发现更进了一步。 已经建立了试验方案(产生稳定和可再现的损伤)，研究了改变其它因素的效果。
最意外地，人们发现，使脑切片受到氦的加压处理(给正常气压空气中加入氦，以提供高压
环境)提供了有效的神经保护(图4)。图4显示了氦和氮的加压(压力加到latm(0.01MPa)
空气中)对总损伤发展的效果。氦的效果以开口环形符号表示，氮的效果以填满的环形符
号表示。实线是通过观看而画出的。误差线是14个切片的平均值的SEMs。 因为许多原因，认为加入氦的效果是加入压力本身的效果。人们广泛地接受，甚至
在高压下，由于它在生物组织中溶解性极低，氦不太可能产生任何直接的药理学效果。实际
上，当氦的效果直接与流体静力学的效果相比时，几乎总是可以断定，任何观察的效果是由
于压力本身造成的。高压的兴奋效果(所谓的高压神经综合症)在潜水者之中是众所周知
的，但这些效果通常在压力略高于本研究中所使用压力的时候出现。尽管如此，在本文使
用的压力范围内，使用体外系统描述了对神经元兴奋性的明显影响。尽管压力效果是复杂
的，但一个稳定的发现是，剌激性的突触受到抑制，这很可能是由于抑制了神经传递介质的
释放。谷氨酸盐的水平降低可以起到神经保护作用，这是因为它们倾向于减轻兴奋性，并且
不被任何理论所束缚，这可能是在高达2大气压(0. 2MPa)的加压下观察到的神经保护的基础。 如果在此低压力下的氦靠其本身不可能产生任何效果，那么当被氮取代时(图4) 出现的显著更坏的损伤结果，可能是由于氮本身的一些有害影响。在图4中，通过从氮的效 果中减去氦的效果(认为是压力本身的效果)，构成虚线，得到提高的氮水平本身的理论效 果(即排除增加压力的共同作用效果)。 因为氮比氦具有显著高的脂溶性(意味着更高分配到脑组织中)，并且因为氮麻 醉的效果只有在几个大气压下是明显的，所以，甚至低压力的氮产生一些药理效果或许不 令人惊讶，尽管不能预示这是否是有利或有害的。如果氮实际上有害，那么用氦替代它应该 具有神经保护作用，甚至在正常压力下，并且可以在一定程度上逆转到有害效应(inverse tothe deleterious effects)，这可以从氮的正常分压的图4中的虚线得到预知。当进行 实验时，在接触正常气压空气(用氦代替氮)的脑切片中观察到的损伤水平(72小时之后) (0. 67±0. 10)实际上非常接近于理论上所预知的水平(0. 75)。 还研究了氙的加入压力对总损伤发展的效果，结果示于图5中。在图5中，通过从 氙的效果中减去图4所描述的氦的效果(假定是压力本身的效果)，构成虚线，得到提高的 氙水平本身的理论效果(即排除增加压力的共同作用效果)。误差线是13个切片的平均值 的SEMs。正如图5中数据所表示的那样，在低压力下，氙显现出明显的神经保护作用，但另 一方面显示了使用最高压力时的毒性。这两个特征(神经保护和毒性)是由于氙本身造成 的，如图5中虚线所示。过去没有报道过氙的毒性，不过，对于本发明人的知识来说，这种高 水平的氙过去没有试验过。 下面提供了上述研究的更详细的资料。 实施例 原料和方法 除非另有说明，所有的化学试剂是从Sigma Chemical CompanyLtd. (Poole， Dorset, UK.)获得的。
海马器官型切片 器官型海马切片培养物是按照下列的报道制备的Sto卯ini L等人，"A simple method for organotypic cultures of nervous tissue，， J NeurosciMethods 1991 ;37 : 173-82，对其进行一些改变。简要地说，从七天大的C57/BL6小鼠幼崽(Harlan UK Ltd., Bicester, Oxfordshire, UK)中除去脑，并将其放入冰冷的"制备"介质中。制备介质含有 Gey' s平衡盐液和5mg ml」D-葡萄糖(BDH Chemicals Ltd. ，Poole，Dorset，UK)。从脑中除 去海马，使用Mclllwain组织切碎机制备400 y m厚的横切片。将切片转入到冰冷的制备介 质中，平缓地分开，而后放置在组织培养插入件(Millicell-CM， Millipore Corporation, Billerica， MA)上，将其嵌入六孔组织培养板中。孔中含有"培养"介质，其由下列组成 50X最低必需培养基Eagle，25X Hank' s平衡盐液，25%失活马血清，2mM L-谷酰胺，5mg ml」D-葡萄糖(BDH)和1%抗菌-抗霉菌的悬浮液。在37。C、在95%空气/5% C02湿润的 氛围中培养切片。每三天改变生长培养基。培养14天之后进行实验。
外伤性损伤和高压气室 海马切片培养14天之后，将生长培养基转换为"实验性的"介质。实验培养基不含血清，并且由下列组成75X最低必需培养基Eagle，25X Hank' s平衡盐液，2mM L_谷 酰胺，5mg ml」D-葡萄糖，1 %抗菌-抗霉菌悬浮液和4. 5 y M碘化丙啶。
对切片的创伤是用特别设计的装置(图1)产生的，该装置基于出版说明 (Adamchik Y等人"Methods to induce primary and secondarytraumatic damage in organotypic hippocampal slice cultures"Brain ResBrain Res Protoc 2000 ;5 :153-8 禾口Adembri C等人"Erythropoietinatterumtes post-traumatic injury in organotypic hippocampal slices" JNeuro trauma 2004 ;21 :1103-1220， 21)。在立体显微镜下，使用三 轴心微型机械手，将触笔配置在海马的CA1区域的上方5mm。当小电磁体的电源关掉时，触 笔降在切片上，具有3. 5i! J的冲击。选择这种能量，以使触笔降在组织上，并且不反弹；这 可以产生稳定的和可再现的局灶性外伤性损伤。触笔的远端部分是平滑和圆形的，以免贯 穿切片，冲击产生具有750士17ym(平均值±SD)的直径的病灶性损伤。
使CA1区域受损伤之后，将培养托盘转入小的压力室中，压力室中具有高速风扇， 用于快速的气体混合。压力室能够保持高达六个大气压的恒压，可保持几天。将压力室放 在培养箱中，将培养箱设置在37t:(用于常温实验)，或32t:(用于中等低温下的实验)。 随后，用湿润的对照气体(95%空气和5% C02)吹扫压力室(容气量0. 925升)5分钟(5升 /分钟)，其保证超过99. 99%的气体被置换。吹扫之后，密封压力室，认为在此条件下的切 片是"损伤对照"(75%氮/20%氧/5% C02)。 为了在高压条件下实验，除了加入1大气压(0. lMPa)的95%空气/5% 0)2之外， 将舱用加入的实验气体(氙、氦或氮，在0. 25atm(0. 025MPa)和2atm(0. 2MPa)之间)加压， 而后密封。为了试验正常气压条件下的氦和氙的效果，将压力室用含有75%氦/20%氧 /5% C02或75%氤/20%氧/5% C02的湿润气体混合物吹扫5分钟，而后密封。
在舱中24小时之后，使用荧光显微镜，使切片成像(下面将更详细地描述)。成像 完成之后，将切片转回到压力室中，重新建立合适的气体混合物和压力。这种方法在创伤后 48小时和72小时进行重复。应注意，对于所有气体混合物和对所有压力，将氧和二氧化碳 的分压分别固定在0. 2atm(0. 02MPa)和0. 05atm(0. 005MPa)。
定暈细胞损伤 碘化丙啶(PI)是不可透过膜的染料，其只能进入细胞膜损伤的细胞。在细胞内 部，其主要与DNA结合，并且变得高度荧光性，在可见光谱的红色区域具有峰值发射谱。落 身寸光(印i-illumination)显微镜(NikonEclipse 80， Kingston upon Thames, Surrey, UK) 和低倍(2x)物镜用于显现PI荧光。数字摄像机和软件(Micropublisher 3.3 RTV照像机 禾口 QC即ture Pro软件，Burnaby， British Columbia, Canada)用于记录成像。使用ImageJ 软件(http:〃rsb. info.nih. gov)分析成像。记录红、绿和蓝色信道，但只使用红色信号通 道，以具有256个强度级的直方图形式作强度分布状态的图。 在标准对照条件(在37°C ，在舱中用95%空气和5% C02培养72小时)下的切片 在强度分布中显示了轮廓分明的尖峰(图2)，其快速地下落至零。相反，在创伤之后，强度 分布中的峰降低、变宽，并且移动至更高强度级(图2)。 对于创伤的测定，将高于强度阈值150的像素数积分(由图2中的箭头和虚线
表示)，其在使用的实验条件下，可提供实用的PI荧光的定量测量，由此定量测量细胞损 伤。然后相对于72小时之后所观察的总损伤(在对照条件(75%氮，20%氧和5%0)2;latm(O. IMPa);和37°C )下)来表达损伤，将其归一化。由此，例如，如果在具体试验条件 下，高于强度阈值150的像素积分数(按照上述计算)是在对照条件下呈现的数值的一半， 将由那些试验条件产生的损伤表征为0. 5倍归一化的损伤。 使用两个不同的损伤测定"总"损伤，其定义为整个切片的荧光增加；和"二次" 损伤，其是切片的荧光增加，但排除了覆盖病灶性损伤的区域。通过在积分之前屏蔽成像中 的病灶性损伤区域，排除覆盖病灶性损伤的区域。屏蔽是具有1000mm直径的圆圈(利用图 2的下部成像中的带点的圆圈来描述外形)，其是足够大的，从而覆盖病灶性损伤的区域。
因为水银灯的光输出随着时间的推移而改变，因此，为了考虑这一点，调节了曝光 时间。这是通过记录标准载玻片(Fluor-Ref，OmegaOptical，Brattleboro，VT)的荧光、并 相应地调节曝光时间来进行的。
题 在产生病灶性损伤的三个小时之内，损伤位点的荧光增加是明显的，表示在该区 域内几乎立即产生了细胞损伤。然而，在病灶性损伤区域以及远离损伤位点的脑切片区域 ("二次"损伤)之内，荧光强度都持续慢慢地增加。PI荧光慢慢地增加是由于增加了细胞 损伤，而不是增加了 PI与已经死亡细胞的结合。这可以从图2的插图中的数据得出该结论， 其中表明，当使用乙醇将细胞透性化时，PI结合非常快速(大约7分钟的一半时间)，而且 在大约30分钟之后完成平衡。相反，创伤之后，细胞损伤慢慢地发展，并且在损伤后继续增 加至少72小时(研究的最长时点)。 在图3A中，填满的条线显示了在37°C总损伤随时间的增加、归一化为72小时观察 到的损伤，而在图3B中，填满的条线显示了相同切片的损伤，但其中病灶性损伤已经从分 析中排除。在所有时点，忽略了在没有外伤性损伤的情况下的损伤(标记为"没有创伤")。 图3A和B的数据对比表明，二次损伤构成了总损伤随时间发展而增加的部分。
24小时之后，中等低温(32°C )极大地降低了损伤的发展。图3A的开口条线表 明，在32°C，总损伤随时间的发展是非常适度的，因此，随着时间增加，由于低温而得到的保 护也相应地变得更大。例如，在24小时，低温降低了大约46%的总损伤，而在72小时，低温 降低了 62% (的总损伤)。图3B显示了低温对二次损伤的效果。当排除损伤的局灶性位 点时，能够看出，低温在降低损伤方面的效果甚至更加突出。例如，在72小时，损伤减少了 96%以上。 建立了方案(产生稳定和可再现的损伤)以后，研究了惰性气体氦对损伤发 展的效果。结果提供在图4中，其中开口环形符号表示对于加入氦的压力高达大约 latm(O. lMPa)，损伤降低，但当加入高压氦时，损伤恶化，并且在大约2atm(0. 2MPa ;大约 3atm(0. 3MPa)总压)的加入压力下，损伤回到了接近对照水平。然后重复实验，只是用氮代 替氦。定性地说，氮的效果(图4中实心环形符号)与所观察的氦的效果非常类似，只不过 在所有压力下，结果显著地变得更坏。 因为氦在这些低压力下最不可能产生药理学效果，因此，下面的推断是合理的，所 观察的氦的效果是由于压力本身。基于此，通过从氮加入压力的效果中减去氦的效果(加 入压力本身形成的效果)，计算氮水平增加的理论效果(独立于压力效果之外)(图4中的 虚线)。由此可以看到，氮以大致与增加量成线性关系的方式产生不利效果。由此可见， 如果氦取代在正常气压条件下的空气中的氮，那么可以预知到也是神经保护作用的，如果
10仅仅是因为它取代了通常在空气中所存在氮的有害效果。通过使用75%氦/20%氧/5% C02的混合物可以试验这种预测，从该试验人们发现，72小时之后观察的归一化损伤程度 (0. 67±0. 10)确实接近于不存在氮时所做的简单预测的值(0. 75)。 接下来，在神经元损伤的各种体外和体内模型中，研究了氙(上面已经指出其具 有神经保护特性)的效果。结果提供在图5中，并且表明，氙的低加入压力提供了明显的神 经保护，但在最高压力试验中该效果出现逆转，其中观察到了显著的神经毒性。
按照上面列出的逻辑，通过减去氦的效果(推定其是压力本身的效果)，也可以计 算增加氙水平的理论效果(独立于压力效果)。该计算的结果在图5中以虚线表示。还可 以通过测定神经保护(通过在正常气压条件下的75%氙得到)来试验该分析的有效性。因 为在这种情况下氙可以取代氮，预知的保护就是该水平的氙所预期的保护(由图5中的虚 线计算)加上除去相同水平氮的有害效果所产生的益处(由图4中的虚线计算)。72小时 之后的损伤的预测水平经计算是0. 59，而发现所观察的损伤程度是0. 50±0. 04，表明在预 知和实验值之间合理的相符。 虽然参考各种具体实施方案描述了本发明，但应理解，在没有背离本发明的精神 和范围的条件下，可以进行变化和改变。
权利要求
惰性气体用于制备在高压条件下施用、以提供神经保护的药物的用途。
2. 按照权利要求1中所要求的用途，其中神经保护是针对由冲击创伤引起的神经元损伤。
3. 按照权利要求1或2中所要求的用途，其中高压条件构成不超过大约3atm(0. 3MPa) 的压力。
4. 按照前述权利要求中任一项所要求的用途，其中药物是通过吸入剂或模拟吸入剂施 用的气体药物。
5. 按照权利要求4所要求的用途，其中惰性气体是氙、氦或氙和氦的混合物。
6. 按照权利要求5所要求的用途，其中惰性气体是氙或氙和氦的混合物，氙在所施用 药物中的分压不超过大约0. 8atm(0. 08MPa)。
7. 按照权利要求4至6中任一项所要求的用途，其中惰性气体与空气混合，以便提供具 有大约latm(O. lMPa)的空气分压的施用药物。
8. 按照权利要求4至6中任一项所要求的用途，其中惰性气体与含氧气体或气体混合 物混合，以便提供具有等于或小于大约0. 8atm(0. 0. 8MPa)的氮分压的施用药物。
9. 按照权利要求8所要求的用途，其中气体混合物基本上不含氮。
10. 按照权利要求8或9所要求的用途，其中施用药物中的氧分压大约是 0. 2atm(0. 02MPa)。
11. 提供神经保护的方法，该方法包括将需要神经保护的患者放在高压环境中。
12. 按照权利要求11所要求的方法，其中神经保护针对由冲击创伤引起的神经元损害。
13. 按照权利要求11或12所要求的方法，其中高压环境构成不超过大约 3atm(0. 3MPa)的压力。
14. 按照权利要求11至13中任一项所要求的方法，包括给患者施用惰性气体，同时 患者是在高压环境中。
15. 按照权利要求14所要求的方法，其中惰性气体是通过吸入剂或模拟吸入剂施用的。
16. 按照权利要求15所要求的方法，其中惰性气体是氙、氦或氙和氦的混合物。
17. 按照权利要求16所要求的方法，其中惰性气体是氙或氙和氦的混合物，氙的分压 不超过大约0. 8atm(0. 08MPa)。
18. 按照权利要求15至17中任一项所要求的方法，其中惰性气体与空气混合施用，空 气分压大约为latm(O. lMPa)。
19. 按照权利要求15至17中任一项所要求的方法，其中惰性气体作为含氧气体混合物 的一部分施用，混合物中的氮分压等于或小于大约0. 8atm(0. 08MPa)。
20. 按照权利要求19所要求的方法，其中气体混合物基本上不含氮。
21. 按照权利要求19或20所要求的方法，其中氧分压大约是0. 2atm(大约0. 02MPa)。
22. —种装置，包括 适合于容纳人或动物患者的高压舱； 容纳氙的容器；禾口 将氙输送给舱内部患者的装置。
23. 按照权利要求22所要求的装置，其中氙递送装置包括与容器出口流动连通的面具 或输气嘴，以便使患者吸入氙。
24. 按照权利要求23所要求的装置，其中氙递送装置包括导管，其使源于容器中的氙 与舱内的空气混合。
25. 按照权利要求22或24所要求的装置，其中氙递送装置包括心肺机。
全文摘要
惰性气体，尤其是氙和/或氦，在小于3atm(0.3MPa)的高压条件下施用，可以用于提供神经保护，尤其是对于头部和/或脊柱遭到撞击创伤的患者。
文档编号A61K33/00GK101795696SQ200880010825
公开日2010年8月4日 申请日期2008年4月9日 优先权日2007年4月10日
发明者尼古拉斯·彼得·弗兰克斯, 胡安·卡洛斯·萨克里斯, 默文·梅兹 申请人:气体产品与化学公司