[发明专利]通过施加电场促进利尿和尿钠排泄

说明书

要求优先权

在此要求于2009年1月14日提交的美国临时申请系列号61/144,500的优先权，该申请通过引用合并于此。

背景

心力衰竭是由于心脏不能泵出足以满足机体需要的血液所导致的一种复杂的综合征。心力衰竭是老年人中最常见的一种进行性疾病，其通常由逐渐损害心脏的其他疾病/病症引起，所述疾病/病症诸如冠状动脉心脏病、受损的心脏瓣膜、心脏周围的外部压力和心肌疾病。肾脏在代偿心脏泵血功能不全中具有重要作用。正常情况下，健康肾脏负责多种功能诸如：去除液体和废物；维持血压；维持盐、水、电解质和酸-碱平衡；刺激产生红细胞(通过释放红细胞生成素)；和促进钙吸收。在心力衰竭患者中，肾脏通过增加循环血量(通过增加钠和水重吸收，从而减少尿排出量)来代偿心输出量不足，并且维持血压。短期内这些代偿机制的作用是增加心脏功能。然而它们不适于长期发挥作用。心力衰竭可以导致进行性肾功能不全(称为“心肾综合征”)，其与增加的发病率和死亡率相关。总之，心脏和肾脏功能不全导致体液超负荷(fluid overload)，后者经常表现为过多的肺部液体(肺水肿)和呼吸困难。

肾脏的基本功能单位称为“肾单位(nephron)”。每个肾由大约100万个肾单位组成。在每个肾单位中，称为肾小球的一组互连毛细血管袢过滤血液并且产生称为滤液的液体。所述滤液类似于血浆但包含的总蛋白非常少。与大蛋白(例如，白蛋白)不一样，无机离子和低分子量有机溶质被肾小球自由地过滤至滤液中。由于无机离子和低分子量有机溶质被自由地过滤，因此它们在滤液中的浓度非常类似于它们在血浆中的浓度。

离开肾小球的滤液包含需要从身体中去除的废物，其他溶质(例如，电解质)和水的组合，所述其他溶质中的一些需要从身体中去除且一些需要潴留在身体中，而大部分水需要潴留在身体中。为了影响这些物质的去除和保留，离开肾小球的滤液流入至称为肾小管的微小管中。在肾小管内发生数个过程，包括过滤、重吸收和排泄。这些过程影响多种溶质和水的适当去除和保留。

当滤液移动通过肾小管时大多数水和其他溶质(例如，葡萄糖，电解质，碳酸氢盐)被重吸收。重吸收的过程至关重要，因为没有该过程，身体将迅速脱水并且遭受电解质和pH失调。重吸收在钠水潴留/排泄的过程中特别重要。当滤液移动通过肾小管腔时，一些带正电的钠离子被动地进入周围肾小管细胞中，因为相对于管腔肾小管细胞的内部是带负电的。在进入肾小管细胞后，钠离子被主动转运出去，进入至间质液中，最后被重吸收回血液中。继发于钠的重吸收，水的重吸收通过渗透作用发生。没有被肾小管细胞重吸收的钠和水连同其他溶质(诸如，尿素)经过肾小管，从而产生尿。

在心力衰竭患者中，降低的心输出量导致血管收缩和多种神经激素信号，两者均指挥肾脏重吸收更多的钠和水。如上所述，这又导致体液超负荷。为了对抗增加的钠和水潴留，可以使用诸如利尿药的药物来阻断钠转运或阻断导致钠重吸收增加的激素信号。然而，许多心力衰竭患者随着时间推移对利尿药的反应性变得越来越小，并且利尿药可能产生不需要的副作用，诸如过多的钾排泄。因此，鉴定一种不会发生现有药物利尿药的不需要的作用的利尿方法将是有价值的。通过这样的替代方法促进利尿可以有益于遭受体液超负荷的心力衰竭患者，以及由于其他病因(即，肾衰竭)导致遭受体液超负荷的患者。

概述

本文特别地描述了向受试者的肾脏施加电场的系统和方法，所述系统和方法可以通过电泳的过程减少肾脏盐和水潴留。该系统包括第一电极和第二电极，它们中的至少一个可被植入地与肾脏相联系。可以控制电场以影响第一成分(例如，钠)从肾脏中的去除，同时将第二成分(例如，钾)的水平保持在正常生理范围内。

实施例1描述了一个系统。在此实施例中，该系统包括第一电极和第二电极，其中所述第一电极或第二电极中的至少一个可被植入地与受试者的肾脏相联系；电场发生器电路，所述电场发生器电路与所述第一电极和第二电极耦合并且被配置为产生电场；和控制器电路，所述控制器电路与所述电场发生器电路耦合并且被配置为控制所述电场使得，通过电泳的过程，将第一成分从肾脏中去除，并且将第二成分保持在正常生理范围内。

在实施例2中，实施例1的系统任选地包括监测电路，所述监测电路被配置为监测肾脏中所述第一成分的水平和肾脏中所述第二成分的水平。

在实施例3中，实施例1-2中的一个或多个的系统任选地包括位于肾小囊(Bowman’s capsule)、致密斑、肾小管、集合管、肾盂、输尿管或膀胱中的至少一个之内或附近的包括阴极的第一电极。