胃酸分泌的测量的制作方法

专利名称：胃酸分泌的测量的制作方法
胃酸分泌的测量本发明涉及用于测量哺乳动物中胃酸分泌的非侵入性方法，所述 5 哺乳动物包括人。所有的哺乳动物均分泌胃酸。然而酸对于食物的吸收不是必须 的，对于生存也不是必须的。酸分泌被保留的原因是在上胃肠道中建 立一个酸性屏障，以保护消化系统的其它部分免受食物中可能存在的 病原微生物的侵袭。 10 酸分泌可能导致十二指肠溃疡、胃溃疡和返流性食管炎的发生。反之胃酸分泌障碍或缺乏则可能易于发生胃癌。已开发了能够有助于减少胃酸分泌的药物。质子泵抑制剂奥美拉 唑已广泛被医生开方用于此目的。此后许多其它的质子泵抑制剂也已 上市用于酸相关病症的治疗。 15 胃酸分泌的机制是复杂的，其与心理、神经和激素控制机制均有关。白天中个体的分泌变化很大，取决于食物的摄取，且个体和群体 间分泌酸的能力也不同。胃酸分泌的测量是困难的。已知的方法包括使用鼻胃管将酸从胃 中吸出，同时给予刺激物以剌激分泌。这是测定个体最大酸分泌的有 20 效方法，但是该侵入性且令人不快的技术限制了其在研究和临床实践 中的应用。非侵入性方法的开发是极其期望的。这将使得能够进行流 行病学硏究，而更重要的是将能够在大量个体中测量抗分泌药的效 果。这将使得能够对不同的抗分泌药物及其剂量进行评估。然而，在 临床方面非侵入性研究具有特殊的价值。 一些患者对抗酸药物治疗没 25 有反应，在这些病例中不清楚没有反应是剂量无效，对所用药物抵抗 的结果，还是没有反应是由于疾病本身并不是酸相关的。因此，酸分泌的非侵入性方法在流行病学研究中，在开发更有效 的抑酸药物中以及在临床处理中均具有相当大的价值。一方面，本发明提供测定哺乳动物中胃分泌量的方法，所述方法 包括以下步骤a. 给予所述哺乳动物含有过量的水不溶性碳酸盐的物质或制剂，以与胃中的酸反应，其中所述不溶性碳酸盐富集至少一种选自513C、 14C、 170和180的已知量的同位素，b. 使呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量稳定，c. 获得含有二氧化碳的呼出气体样本，和d. 测定呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量。10 该方法可用于鉴别具有以下情况的患者(a)对抑酸治疗没有反应，(b)患有胃酸过少，(c)患有萎縮性胃炎，以及(d)具有增加的发 生胃癌的风险。所述不溶性碳酸盐可以本身给予，即作为纯物质或无任何赋形剂 的物质混合物给予，或者可以是含有常规药用赋形剂的制剂的一部15 分。优选地，所述物质或制剂不包含除所述水不溶性碳酸盐以外的与胃中的酸反应的任何成分，所述成分例如以使得增加pH的方式与胃 中的酸反应。所述制剂可包含可溶性成分以利于食物摄取，所述可溶 性成分可以是覆盖层或填充剂等形式。这些成分不应该能够与胃酸反 20应，例如这样使得胃中pH显著升高，例如作为酸碱反应的结果或作为水解反应的结果。可以包含的成分的实例是明胶，在胶囊剂形式中 其可用于包封一些量的碳酸盐粉末。另一方面，本发明提供一种药学可接受的制剂，所述制剂包含能 够与哺乳动物胃中的酸反应的水不溶性碳酸盐，其中所述不溶性碳酸25盐富集至少一种选自13C、 14C、 170和180的已知量的同位素，其中所述制剂不包含除水不溶性碳酸盐以外的与胃中的酸反应的任何成 分。另一方面，本发明提供富集至少一种选自13c、 "c、 17o和180的已知量的同位素的不溶性碳酸盐在制备用于治疗或预防胃酸水平 升高的药物中的应用。另一方面，本发明提供富集至少一种选自13c、 "C、 "O和"05的已知量的同位素的不溶性碳酸盐在制备用于检测或治疗恶性贫血的药物中的应用。优选地，在给予碳酸盐的步骤之前，本发明的方法包括获得含有 二氧化碳的呼出气体样本并测定呼出的二氧化碳中所选的或每种所 选的同位素的含量。10 在呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量可通过使用例如质谱分析、红外光谱分析、激光辅助比率分析、气相色谱-质谱仪分析、闪烁计数器分析和加速质谱仪分析技术测定。当碳酸盐富集13c时，可以优选使用质谱分析或红外光谱。当碳酸盐富集14c时，可优选使用闪烁计数器分析和加速质谱仪分析。15 优选地，所述不溶性碳酸盐为金属碳酸盐。优选地，所述不溶性碳酸盐制剂包含碳酸钙、碳酸镁和碳酸锌中的至少之一。可以使用碳 酸盐混合物。不溶性碳酸盐例如碳酸钙是中和酸如盐酸的非吸收性化合物。盐 酸在胃中自然存在。例如盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化20 碳。当碳酸钙加入盐酸时，中和反应迅速有效地发生，释放的二氧化 碳的量等于被中和酸的量。任何碳酸盐都发生同样的反应。因此其它 不溶性碳酸盐也会得到相同的结果，任何生理学可接受的碳酸盐均可 用于本发明的方法中。优选地，所述水不溶性碳酸盐含有至少约1原子％，更优选至少 25约5原子％，特别是至少约10原子％的所选同位素。碳同位素的天然同位素丰度约为98.93原子％的12C和1.07原子 %的13C。因此，相对于12C含有的13C的量超过1.07原子％的不溶性碳酸盐为富集13c。在测量同位素时，将选择不溶性碳酸盐中包含的同位素的量以获得适宜强的信号。高同位素含量可能引起高成本和难以精确测量的缺点。因此通常将优选碳酸盐中13C含量不超过约20 原子％，更优选不超过约10原子％。 5 另外，本发明考虑在本发明的方法中用"C代替13C的可能性。因此，在上述与"C相关的本发明的各个方面和实施方案中，"C均 可被"C代替，其具有同样的效用。与关于"C所述的方法唯一的相应变化在于所采用的用来测定二氧化碳中排泄的"c与背景14c的比 例的分析方法的性质。在该情况下，当使用"c代替"c时，需要采io用闪烁计数器或加速质谱仪对呼出的呼气样本进行分析。另外，还预 见当碳酸盐富集"C时，趋于上述较低范围的同位素含量将是合适的。 在一个实施方案中，所述制剂优选选自片剂、胶囊剂和锭剂。所 述制剂可以是散剂或混悬剂的形式。优选地，所述制剂为单元剂量。更优选地，其为至少250 mg， 15 特别是至少约500 mg的单元剂量。优选地，给予患者的不溶性碳酸盐的总量为至少约5 g，更优选 至少约7.5 g，特别是至少约10 g，例如至少约12 g。 一些患者可能 需要给予较高总量的不溶性碳酸盐，例如至少约15 g，或至少约20 g。 优选地，所述不溶性碳酸盐以至少约3 g.h'1，更优选至少约5 g.h"的 20速率给予患者。这些碳酸盐的量均按绝对值测量，因此所述制剂中其 它成分例如粘合剂和胶囊包封材料等的重量没有包括在内。所述碳酸 盐的量通常将为使得在胃中存在的碳酸盐相对于胃酸过量。13C是一种天然存在的冷(非放射性)同位素，其在机体内少量存 在。摄取富集的化合物后，其在12小时内基本排除，水平回至正常。 25 不溶性碳酸盐与胃中的酸之间的反应使得酸被中和。胃中的酸被中和刺激胃粘膜产生胃泌素胃泌素，胃泌素是一种诱导盐酸进一步分 泌的激素。在过量碳酸钙存在下，该进一步分泌的盐酸也将被中和，从而诱导进一步的分泌。测试期间产生二氧化碳的量与同一时间内分 泌的酸的量相同。作为如上所述的中和的结果在胃中产生的二氧化碳被吸收入血 流。然后其参与肺交换过程，与机体内因代谢活性产生的二氧化碳一 5起通过呼气排泄。本发明克服了与代谢产生的二氧化碳相比如何确认 给予不溶性碳酸盐后因胃酸中和产生的二氧化碳的问题。呼出的二氧化碳中同位素含量达到稳定的时间取决于胃中的反 应物，特别是对产生的胃泌素反应而分泌酸的速率，以及胃中产生的二氧化碳在血液中达到稳态浓度的时间。通常将需要60分钟或以上 io使呼出的二氧化碳中同位素含量稳定，有时至少约120分钟。因此，可以优选步骤(i)含有水不溶性碳酸盐的物质或制剂的起始给予和(ii)在使呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量稳定后获得呼出其它样本之间的时间间隔，其为至少约60分钟，优选至少约120分钟，例如为至少约150分钟。 15 本发明的方法可优选包括进一步的步骤(e)，所述步骤(e)包括重复步骤(c)和(d)以评价呼出的二氧化碳中的所选的或每种所选的同位素的含量是否已稳定。本发明的方法可优选包括至少两个向哺乳动物给予含有水不溶性碳酸盐物质或制剂的步骤。优选地，连续给予步骤之间的时间间隔 20为至少约5分钟，更优选至少约10分钟、重复给予能够保证碳酸盐在胃中过量存在。优选地，向哺乳动物给予的水不溶性碳酸盐的量是已知的。这可以有助于保证所给予的碳酸盐在胃中过量存在。本发明的方法包括给予口服剂量的不溶性碳酸盐(以一种或多种同位素标记)。个体周期性的通过吸管呼出气体入收集容器，并测定 25呼出气体中所选同位素的含量。在进行胃酸分泌测定时，个体应优选禁食。对此的原因是在禁食和进食状态下人的胃肠生理学不同。其它哺乳动物也同样如此。禁食和进食状态下的差异是显著的，并不仅指胃中食物缺乏与 否。禁食和进食状态下胃的肌电活性和运动性是非常不同的。除了禁 食/进食差异外，对于溶液、食物和不同大小的剂型，胃排空时间不 同。 一般而言，进食状态下的胃排空低于禁食状态下的胃排空。 一般5 而言，大的未消化物体(和缓慢分解剂型)例如粒度(直径)为7 mm或更 大，其排空比小的物体例如粒度为4mm的更慢，而液体比上述两者 排空更快。例如，在禁食状态下，大的未消化物体(包括未分解的剂型)直到 指示排空胃中未消化物质的移行肌电复合波(MMC) III期，也称为管io 家期或管家波出现时才从胃中排出。在禁食状态下，溶液和小颗粒悬 浮液基本上连续从胃中排出，而不需要等到人体中约每隔60至90分 钟的管家波的出现。当摄取食物时，重复的MMC周期停止，胃的运动特征显著变化。 进餐后，在胃酸和消化酶的帮助下胃对摄取的食物进行研磨，使之缓15 慢变成小颗粒。小颗粒和溶液状态的食物(或药物)通过幽门瓣进入十 二指肠。进食开始后十二指肠中的食物材料(特别是脂肪酸和氨基酸) 导致该"进食胃状态"，其特征为胃排空更缓慢和缺乏MMC。较大的 物体(未消化食物片段、非分解剂型)直到整餐食物均被降解为能够通 过幽门的小颗粒且胃肠道系统感知到留在胃中的材料不可消化时才20 从胃中排出。除了以上讨论的效果以外，当迸餐时胃的pH值上升至pH 5左 右，然后在约2个小时内降至pH 2左右。另外，食物可以缓冲胃分 泌的酸，因此一部分的酸不能被碳酸盐中和。在本发明中，禁食表示患者在至少4小时内没有进食。优选在所25 述方法开始前至少8小时没有进食，更优选测试前的禁食期间为至少 一整夜(即至少约12小时)。然而，摄取少量的食物或水，尽管不甚理 想，但如果对胃运动性或pH没有显著影响，则仍可允许。本发明的方法可以在进食患者中进行以测定由于摄取测定量的 食物引起的酸分泌的变化，条件是已在体外评价了测试餐的缓冲活 性。时间间隔即连续给予碳酸盐剂量之间的间期可以相同或不同。类 5 似地，收集连续呼出样本的时间间隔(即间期)可以相同或不同。优选地，给予步骤或测定步骤或两者均重复至少2次，更优选至少3次，进一步优选至少5次。如果需要的话，可以进行10次或更 多次重复。连续剂量之间的时间间期和连续呼出样本的收集之间的时间间 io期可以彼此相同或它们可以不同。优选地，连续剂量之间的间期为1至30分钟，更优选至少5分 钟，更优选至少10分钟。优选地，连续呼出样本的收集之间的时间间隔为1至600分钟， 更优选约15分钟。 -15 优选地，所述方法包括监测呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量随时间的变化的步骤，所述监测例如通过绘制变化图 来进行。如下所述，针对时间图测定的结果与实际的胃酸分泌量相关。图 中使用的刻度代表同位素相对于基线水平的变化。当所选同位素为 20 14C时，基线水平可以相对于背景14C水平进行测量。当所选同位素 为13C时，基线水平可以通过测定给予富集碳酸盐前的13C含量来确 定。 一旦关于胃反应物和吸收入患者血液已经达到稳态，则同位素含 量随时间的变化将趋于随时间反映因胃酸中和所产生的二氧化碳的25 为确定胃酸分泌的实际量，首先必须对这些图进行转换，以获得实际产生的二氧化碳量。这可包括用袋子收集呼出的气体，然后分析C02含量。C02分析也可以采用流动系统或其他技术进行。可能不是所有的体内产生的二氧化碳均由呼气排泄， 一小部分可 能在别处，例如在尿中或经扩散进入缓慢平衡体积中。这将取决于个 体患者，可能是进一步研究的目标，不过在该测试中二氧化碳的回收可假定为80%。5 当所选同位素为BC时，可以得出关于以下变量的表达式给予碳酸盐之前呼气中13c/12c比例(基线比例)，给予碳酸盐之后呼气中13c/12c比例，以及碳酸盐中的I3C/12C比例。给予碳酸盐后呼气中13c 的升高是由于来自胃酸中和的富集碳酸盐的"c的存在。呼气中二氧化碳的总量可以通过收集入道格拉斯袋中来测定。其io 由正常代谢产生的二氧化碳加上胃酸中和摄入的碳酸盐产生的二氧 化碳组成。采用关于所述不同比例的表达式，然后我们可以计算袋中 来自中和的碳酸盐的二氧化碳的摩尔量。为使这一计算结果与实际胃酸分泌相关，需要进行一些假设。 首先，应假定在给予碳酸盐之前呼气中的13C/12C比例(基线比例) 15不随时间而变化。在该测试中，该变化可以可靠地以忽略不计对待。 第二，尽管呼气中由于正常代谢产生的二氧化碳的量可能显著地变化，但是如果道格拉斯袋收集在该收集前后即刻用于13c/12c比例测 定则该变化将得到校正，从13c/12c比例计算酸分泌量。第三，必须假定由酸中和产生的二氧化碳的一部分也不经呼气排泄。20 后续的计算基于胃中的反应，包括2HC1 + CaC03 — C02 + H20 + CaCl2，因此呼出的二氧化碳的摩尔数与反应酸的摩尔数比例为2，进行未经 呼气排泄的二氧化碳的校正。25 实施例1在4小时内每隔15分钟对人志愿者给予口服剂量的用10原子％ 的13C标记的碳酸钙。口服剂量含有250 mg碳酸钙。将呼出(呼气)气体的样本每隔10分钟通过呼出入合适的收集容器如试管中来从受试者获得。将呼出的气体进行质谱分析，以测定呼出的二氧化碳中13c 与12(:的比例。结果在图i中给出。图i中绘出的比例显示使用13c标记的碳酸钙进行的两个试验的5结果，显示"C升高，其在约120分钟时开始达到平台期。达到平台期的时间可能因患者不同而变化。注意到，在约第一个120分钟期间有二氧化碳排泄增加，此后出现平台期。观察到的平台期可能是由于胃中的反应物、胃中二氧化碳 与血液平衡的需要以及血液中二氧化碳与肺中二氧化碳平衡的需要。10 以前的研究认为体内可能还存在一个二氧化碳交换池。因此，认为当约等于胃中被中和的酸的量的通过呼气排泄的13co2低于通过尿排泄或扣押在非交换或缓慢交换的房室中的量时则出现平台期。为获得准确的结果，当呼出气体中所选同位素的含量稳 定时测定呼出气体中所选同位素的含量是重要的，所述测定例如通过15重复测定呼出气体的连续样本进行。在第二个试验中，每日给予受试者20mg奥美拉唑，给予两周， 并在其他方面相同的条件下重复试验两次。图2显示与最初的试验相 比在该情况下"C标记的二氧化碳的量显著降低。然后在其他方面相同只是包括每日给予剂量为40 mg的奥美拉 20唑的条件下受试者又进行了另外两次试验。图3显示了类似的结果。该结果与在大多数个体中口服20 mg奥美拉唑产生对该类药物 而言最大酸抑制的观察是一致的，因此使用40 mg并没有对该受试者 赋予益处。25实施例2对人志愿者给予起始口服剂量2 g的用10原子％的13C标记的碳 酸韦丐，然后在3小时内每隔5分钟给予另外500 mg剂量的所述碳酸钙。将呼出(呼气)气体的样本每隔15分钟通过呼出入合适的收集容器 如试管中来从受试者获得。将呼出的气体进行质谱分析，以测定呼出 的二氧化碳中"C和"C的比例。结果在图4中给出。图4中绘出的比例显示使用13C标记的碳酸钙进行的两个试验的 5结果，显示"C升高，其在约120分钟时开始达到平台期。达到平台 期的时间可能因患者不同而变化。在第二个试验中，每日给予受试者20mg奥美拉唑，给予一周， 在其他方面相同的条件下重复试验。图2显示与最初的试验相比在该 情况下13C标记的二氧化碳的量显著降低。 io 以上例示的本发明的方法可以进一步改进。以上数据仅基于一名受试者，进一步的改进将包括更广泛的研 究。这些图没有考虑在受试者一般代谢中二氧化碳的产生中可能发生 的变异。可能不同的患者排泄和扣押将有差异。过去还没有进行过碱刺激的酸分泌研究，而是使用测试餐或注射 15促分泌素。使用多于一个患者的进一步试验工作将使得可以评价呼气 中排泄的二氧化碳和分泌的酸的量之间的摩尔形式的关系。通过比较足够数量的不同个体将可能确立碱剌激的酸分泌的通 常范围以及验证药理学抑酸的效果。以前不可能的一个潜在的有益应用将包括在胃中没有任何酸分 20 泌的恶性贫血个体中进行试验。这将指示是否有任何"漏出"的13C 通过胃肠粘膜并进入呼气中。以上的实施例和相关的图l-5表明在反应受试者的胃酸产量的测 试结果中具有显著和本质的差异。这证实了在使用抑酸治疗时该技术 能够检测酸分泌的差异。 25 表1包含产生各图的数据集。每个试验的碳酸钙和抑酸药(如果服用)的剂量在正文中以及各图的图例中描述。除了 13C/12C比例以外，还可能测定总二氧化碳排泄量。预期提供更一致的结果。类似地，可能测定血浆胃泌素以确定通过碳酸钙的 摄取所提供的刺激的程度。该测试可被用于流行病学研究中、胃酸分泌的生理学研究中以及 制药工业中用于鉴定更新和更有效的抑酸剂的研究中的一般使用。这 一测试在临床处理中，特别是在那些对抑酸没有反应的个体中特别有 价值。它可以用来鉴别对抑酸剂没有反应以及需要超常剂量的个体。 另外，它也可以用于检测已经获得抑酸而进一步的药物治疗不可能有 益的那些个体。可能有少量的个体对药物治疗根本没有任何效果，该 方法使得可以鉴别这些个体。
权利要求
1.一种测定哺乳动物中胃分泌量的方法，所述方法包括以下步骤a.给予所述哺乳动物含有过量的水不溶性碳酸盐的物质或制剂，以与胃中的酸反应，其中所述不溶性碳酸盐富集至少一种选自13C、14C、17O和18O的已知量的同位素，b.使呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量稳定，c.获得含有二氧化碳的呼出气体样本，和d.测定呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量。
2. 权利要求1的方法，其中测定同位素含量的步骤包括测定13C 与12C的比例，优选使用质谱仪进行。
3. 权利要求l的方法，其中测定同位素含量的步骤包括测定呼 15出的二氧化碳中14C与背景14C的比例，优选使用闪烁计数器或加速质谱仪进行。
4. 权利要求1的方法，在给予碳酸盐的步骤之前，其包括获得 含有二氧化碳的呼出气体样本并测定呼出的二氧化碳中所选的或每 种所选的同位素的含量的步骤。
5.权利要求1的方法，其包括进一步的步骤(e),所述步骤(e)包括重复步骤(c)和(d)，以评价呼出的二氧化碳中所选的或每种所选 的同位素的含量是否已稳定。
6.权利要求1的方法，其包括至少两个向所述哺乳动物给予含 有水不溶性碳酸盐的物质或制剂的步骤。
7.权利要求6的方法，其中连续给予步骤之间的时间间隔为至少约5分钟，优选至少约10分钟。
8.权利要求1的方法，其中在步骤(i)含有水不溶性碳酸盐的物 质或制剂的起始给予和(ii)在使呼出的二氧化碳中所选的或每种所选 的同位素的含量稳定后获得呼出气体样本之间的时间间隔为至少约 60分钟，优选至少约120分钟。
9.权利要求1的方法，其中给予所述哺乳动物的所述水不溶性碳酸盐的量是已知的。
10. 权利要求1的方法，其中所述不溶性碳酸盐包含碳酸钙、碳 酸镁和碳酸锌中的至少之一。
11. 权利要求l的方法，其中所述哺乳动物是人。
12.权利要求1的方法，其包括以呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的同位素的含量对时间进行作图的步骤。
13.权利要求1的方法，其中所述水不溶性碳酸盐含有至少约1 原子％，更优选至少约5原子％，特别是至少约10原子％的所选同位 素。
14.权利要求1的方法，其中所述物质或制剂不包含除所述水不溶性碳酸盐以外的与胃中的酸反应的任何成分。
15. 权利要求1的方法，其中给予患者的不溶性碳酸盐的总量为 至少约5 g，更优选至少约7.5 g，特别是至少约10 g。
16. —种药学可接受的制剂，其包含能够与哺乳动物胃中的酸反 20应的水不溶性碳酸盐，其中所述不溶性碳酸盐富集至少一种选自13C、<170和180的已知量的同位素，其中所述制剂不包含除水不溶性 碳酸盐以外的与胃中的酸反应的任何成分。
17. 权利要求16的制剂，其中所述制剂以片剂、饮品、胶囊剂 和锭剂之一的形式提供。
18.权利要求16的制剂，其中所述制剂以散剂或混悬剂的形式提供。
19. 权利要求16的制剂，其中所述制剂为单元剂量。
20. 权利要求19的制剂，其中所述单元剂量为至少250mg。
21. 权利要求16的制剂，其中所述水不溶性碳酸盐含有至少约1 原子％，更优选至少约5原子％，特别是至少约10原子％的所选同位5素。
22. 富集至少一种选自13C、 "C、 170和180的已知量的同位素的 不溶性碳酸盐在制备用于治疗或预防胃酸水平升高的药物中的应用。
23. 富集13C和/或"C的不溶性碳酸盐在制备用于治疗或预防恶 性贫血的药物中的应用。
全文摘要
本发明提供一种测定哺乳动物中胃分泌量的方法，所述方法包括向哺乳动物给予含有过量的水不溶性碳酸盐的物质或制剂，以与胃中的酸反应，其中所述不溶性碳酸盐富集至少一种选自¹³C、¹⁴C、¹⁷O和¹⁸O的已知量的同位素。在获取呼出的含有二氧化碳的气体样本并测定呼出的二氧化碳中所选的或每种所选的的同位素含量之前使得在呼出的二氧化碳中的所选的或每种所选的同位素的含量稳定。
文档编号G01N33/483GK101262891SQ200680033499
公开日2008年9月10日 申请日期2006年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者A·阿克森, M·克拉夫 申请人:英国国家医疗总局利兹大学附属医院