Пищевой и/или фармацевтический препарат для применения в профилактике и лечении нарушений абсорбции микроэлементов из пищеварительного тракта
Изобретение относится к фармакологии. Способ повышения абсорбции микроэлементов из пищеварительного тракта у субъекта включает введение субъекту (человеку или животному) препарата, включающего альфа-кетоглутарат или его соль, в котором микроэлемент выбран из группы, состоящей из железа, цинка, марганца, стронция, меди или кальция, причем когда микроэлементом является марганец и альфа-кетоглутарат или его соль могут быть введены в качестве компонента перорального контрастного вещества, где поглощение марганца желчью и печенью способствует облегчению диагностики новообразований в тканях пищеварительного тракта. 9 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 ил.
Объектом изобретения является пищевой и/или фармацевтический препарат для применения в профилактике и лечении нарушений абсорбции микроэлементов из пищеварительного тракта и применение фармацевтического препарата в качестве фактора, стимулирующего абсорбцию микроэлементов из пищеварительного тракта в кровь, обеспечивая надлежащий физиологический - лечебный уровень указанных веществ в крови людей и животных.
Альфа-кето-глутаровая кислота (AKG), производное глутамина, является ключевым соединением в цикле Кребса.
AKG, промежуточный продукт основного метаболического цикла, превращается в глутаминовую кислоту с помощью комплекса глутамин-дегидрогеназы. Последняя, в свою очередь, превращается в глутамин в присутствии глутамин-синтетазы.
В быстром процессе окислительного декарбоксилирования изоцитрата в присутствии глутамат-дегидразы образуется стабильная и нетоксичная AKG:
Изоцитрат + NAD+ → α-кетоглутарат + CO2 + NADH.
Альфа-кето-глутаровая кислота (AKG), как считают, является адекватным экзогенным предшественником эндогенно синтезируемого глутамина и далее - глутаминовой кислоты, которая необходима для синтеза других аминокислот с цепочкой из 5 углеродных атомов, таких как глутамин, аргинин, пролин, гистидин. Указанные аминокислоты превращаются в α-глутамат, который затем подвергается окислительному дезаминированию глутамат-дегидразой. В результате протекания данных реакций образуется AKG.
Помимо выполнения функции энергетического донора альфа-кето-глутаровая кислота (AKG) также играет защитную роль в отношении белков, предотвращая катаболизм последних. Она работает в качестве «уборщика» ионов аммония. Альфа-аминогруппы (остатки) превращаются в ионы аммония в процессе окислительного дезаминирования глутамата глутамат-дегидразой. AKG играет важную роль в процессе детоксикации организма и в удержании ионов аммония, защищая белки от разрушения. Глутамин, основной предшественник AKG в организме, является главным источником энергии для эпителиальных клеток кишечника. Его определенное количество (концентрация) необходимо для поддержания постоянной скорости деления клеток, требуемой для сохранения основных абсорбционных функций.
Самая большая часть необходимого глутамина, используемого энтероцитами, вырабатывается непосредственно в кишечнике, но пища и кровь также являются его важными источниками. В случае нехватки глутамина в пищеварительном тракте его резервы пополняются путем разложения мышечной ткани.
Было выполнено множество исследований с участием животных и людей с нарушением функции кишечника, получающих поддерживающую терапию глутамином. Глутамин, вводимый изначально голодавшим, а затем получавшим внутривенное кормление крысам, оказывал положительный эффект на улучшение структуры стенки кишечника и уменьшал проникновение бактерий в сердечно-сосудистую систему. Также наблюдали, что глутамин обладает регенеративными свойствами в поврежденной стенке кишечника у людей, прошедших радиационное и цитотоксическое лечение.
Известно, что бактериемию, вызываемую проникновением кишечной бактериальной флоры, часто наблюдают после хирургических операций, когда возникает дисфункция пищеварительного тракта. Это было подтверждено тем, что в таких случаях глутамин, вводимый перорально и внутривенно животным и людям, проявляет защитную активность, минимизируя перемещение микробов. Указанные наблюдения позволяют сделать вывод, что введение глутамина в качестве терапевтического агента во время метаболического стресса может приводить к положительным результатам.
Однако на практике применение глутамина до сих пор затруднено, поскольку он плохо растворим и нестабилен в растворе.
Чтобы избежать указанных проблем, авторы сосредоточились на предшественниках глутамина.
Пищевой и/или фармацевтический препарат в соответствии с изобретением отличается тем, что он содержит альфа-кето-глутарат, и/или глутамин, и/или глутамат, и/или орнитин альфа-кето-глутарата, дипептид глутамина и других аминокислот, и/или трипептиды глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или соли альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептидов глутамина или глутамата с другой аминокислотой в дозе 0,01-0,5 г/кг/сутки и, будучи введенным перорально, стимулирует абсорбцию железа, цинка, меди, марганца, стронция, кальция, фосфора и других микроэлементов из пищеварительного тракта в кровь, обеспечивая их надлежащий физиологический - лечебный уровень в крови людей и животных.
Выгодно, если пищевой и/или фармацевтический препарат является лечебным и профилактическим при некоторых заболеваниях, особенно при анемии, послеродовом энтеростазе, нарушении сердечной деятельности, атеросклерозе, тетании, остеопорозе, артрите, дисфункции кишечника, мышечной дисфункции, деменции, снижении иммунитета, повышенной частоте бактериальных, вирусных и грибковых инфекций, повышенной заболеваемости опухолевыми и другими заболеваниями у людей и животных, и также повышает продуктивность и выход сельскохозяйственных животных, таких как свиньи, птица, овцы, коровы, лошади, козы и другие.
Другой пищевой и/или фармацевтический препарат в соответствии с изобретением отличается тем, что он содержит железо (Fe) или другие ионы двухвалентных металлов, являющихся пищевыми микроэлементами, в дозе 0,0001-0,01 г/кг/сутки и повышает абсорбцию в кровь и метаболизм в энтероцитах альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептидов глутамина и других аминокислот, и/или трипептидов глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или солей альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептидов глутамина или глутамата с другой аминокислотой, обеспечивая их физиологический лечебный - профилактический уровень в крови людей и животных.
Выгодно в случае другого пищевого и/или фармацевтического препарата, если этот пищевой и/или фармацевтический препарат обладает терапевтическими и профилактическими свойствами при некоторых заболеваниях, особенно при анемии, послеродовом энтеростазе, нарушении сердечной деятельности, атеросклерозе, тетании, остеопорозе, артрите, дисфункции кишечника, мышечной дисфункции, деменции, снижении иммунитета, повышенной частоте бактериальных, вирусных и грибковых инфекций, повышенной заболеваемости опухолевыми и другими заболеваниями у людей и животных, а также повышает продуктивность и выход сельскохозяйственных животных, таких как свиньи, птица, овцы, коровы, лошади, козы и другие.
Применение пищевого и/или фармацевтического препарата в соответствии с изобретением отличается тем, что препарат, содержащий альфа-кето-глутарат, и/или глутамин, и/или глутамат, и/или орнитин альфа-кето-глутарата, дипептид глутамина и других аминокислот, и/или трипептиды глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или соли альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептиды глутамина или глутамата с другой аминокислотой в дозе 0,01-0,5 г/кг/сутки, вводимый перорально, используют в качестве стимулятора абсорбции железа, цинка, меди, марганца, стронция, кальция, фосфора и других микроэлементов из пищеварительного тракта в кровь.
Первое другое применение пищевого и/или фармацевтического препарата в соответствии с изобретением отличается тем, что препарат, содержащий альфа-кето-глутарат, и/или глутамин, и/или глутамат, и/или орнитин альфа-кето-глутарата, дипептид глутамина и других аминокислот, и/или трипептиды глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или соли альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептиды глутамина или глутамата с другой аминокислотой в дозе 0,01-0,5 г/кг/сутки, используют для обеспечения надлежащего физиологического - лечебного уровня этих веществ в крови людей и животных, и он проявляет терапевтические и профилактические свойства при следующих заболеваниях: анемия, послеродовый энтеростаз, нарушение сердечной деятельности, атеросклероз, тетания, остеопороз, артрит, дисфункция кишечника, мышечная дисфункция, деменция, снижение иммунитета, повышенная частота бактериальных, вирусных и грибковых инфекций, повышенная заболеваемость опухолевыми и другими заболеваниями у людей и животных.
Второе другое применение пищевого и/или фармацевтического препарата в соответствии с изобретением отличается тем, что препарат, содержащий альфа-кето-глутарат, и/или глутамин, и/или глутамат, и/или орнитин альфа-кето-глутарата, дипептид глутамина и других аминокислот, и/или трипептиды глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или соли альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептиды глутамина или глутамата с другой аминокислотой в дозе 0,01-0,5 г/кг/сутки, используют для повышения продуктивности и выхода сельскохозяйственных животных, таких как свиньи, птица, овцы, коровы, лошади, козы и другие.
Третье другое применение пищевого и/или фармацевтического препарата в соответствии с изобретением отличается тем, что препарат, содержащий альфа-кето-глутарат, и/или глутамин, и/или глутамат, и/или орнитин альфа-кето-глутарата, дипептид глутамина и других аминокислот, и/или трипептиды глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или соли альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептиды глутамина или глутамата с другой аминокислотой в дозе 0,01-0,5 г/кг/день, используют для повышения абсорбции марганца (Mn) в желчь и печень, что делает возможным использование этого препарата в качестве компонента перорального контрастного средства, используемого во время исследования и диагностики новообразований в печени и других тканях пищеварительного тракта у людей и животных.
Четвертое другое применение пищевого и/или фармацевтического препарата в соответствии с изобретением отличается тем, что препарат, содержащий железо (Fe) или другие ионы двухвалентных металлов, являющихся пищеварительными микроэлементами, в дозе 0,0001-0,01 г/кг/сутки, повышающий абсорбцию в кровь и метаболизм в энтероцитах альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептидов глутамина и других аминокислот, и/или трипептидов глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или солей альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептидов глутамина или глутамата с другой аминокислотой, используют для обеспечения их физиологического - лечебного - профилактического уровня в крови при следующих заболеваниях: анемия, послеродовый энтеростаз, нарушение сердечной деятельности, атеросклероз, тетания, остеопороз, артрит, дисфункция кишечника, мышечная дисфункция, деменция, снижение иммунитета, повышенная частота бактериальных, вирусных и грибковых инфекций, повышенная заболеваемость опухолевыми и другими заболеваниями у людей и животных.
Пятое другое применение пищевого и/или фармацевтического препарата в соответствии с изобретением отличается тем, что препарат, содержащий железо (Fe) или другие ионы двухвалентных металлов, являющихся пищеварительными микроэлементами, в дозе 0,0001-0,01 г/кг/сутки и повышающий абсорбцию в кровь и метаболизм в энтероцитах альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептидов глутамина и других аминокислот, и/или трипептидов глутамина и других аминокислот и/или глутамата с другой аминокислотой, и/или солей альфа-кето-глутарата, и/или глутамина, и/или глутамата, и/или орнитина альфа-кето-глутарата, дипептидов глутамина или глутамата с другой аминокислотой, используют для защиты и повышения продуктивности и выхода таких сельскохозяйственных животных, как свиньи, птица, овцы, коровы, лошади, козы и другие.
В соответствии с изобретением исследовали влияние AKG на абсорбцию железа и других микроэлементов. Железо и другие микроэлементы, например цинк, медь, марганец, необходимы для синтеза гемоглобина, миоглобина, цитохромов и других ферментов. Малабсорбция железа и других микроэлементов является основной причиной многих заболеваний, например анемии, послеродового энтеростаза, нарушения сердечной деятельности, атеросклероза, тетании, остеопороза, артрита, дисфункции кишечника, мышечной дисфункции, деменции, снижения иммунитета, повышенной частоты бактериальных, вирусных и грибковых инфекций, повышенной заболеваемости опухолевыми заболеваниями.
Влияние AKG как компонента парентерального питания интенсивно исследовали у пациентов с различными клиническими состояниями. Исследовали композиции для парентерального питания стандартного состава и с добавлением аминокислот с разветвленной цепью (ВСАА), глутамина и AKG. Было показано, что ВСАА не являются существенными в парентеральном питании, в то время как глутамин и альфа-кетоглутарат, введенные парентерально, повышают уровень конституционального глутамина в мышцах и сокращают отрицательный азотный баланс.
AKG также снижает уровень аммиака, что является жизненно важным при оказании медицинской помощи. Высокая концентрация аммиака в крови (аммониемия) приводит к циррозу печени; однако наиболее серьезным отрицательным видом активности данного соединения является его влияние на мозг. Повышенный уровень аммиака может привести к отеку головного мозга и коме.
Изобретение представлено с помощью примеров на базе выполненных исследований.
На Фиг.1 представлена диаграмма повышенной абсорбции железа (Fe) из подвздошной кишки у свиней.
На Фиг.2 представлена повышенная абсорбция железа (Fe) в кровь после перорального введения AKG у людей.
На Фиг.3 представлена повышенная абсорбция цинка (Zn) в кровь после перорального введения AKG у людей.
На Фиг.4 представлена повышенная абсорбция марганца (Mn) (мкмоль/кг массы тела) из кишечника после энтерального введения AKG у крыс.
Пример I
Животные
Исследования проводили на трех поросятах шведской расы Landrace массой 30-35 кг. Животные происходили из университетского стада (Swedish Agricultural University, Dept. of Agricultural Biosystems and Technology, Lund). Молодых свиней кормили два раза в день в одно и то же время (9:00-10:00 и 15:00-16:00) стандартным фуражом (Vaxfor, Lantmanen, Sweden) в ежедневной дозе 50 г/кг массы тела. Животным обеспечивали свободный доступ к воде. Животных содержали раздельно в камерах с автоматически регулируемыми 12-часовым дневным и ночным периодами.
Хирургическая операция
Стерильные катетеры и Т-фистулы, использованные в эксперименте, были изготовлены из силиконовых трубок, отвечающих установленным медицинским стандартам (Dow Corning).
Поросятам не давали еды в течение 9-12 часов перед операцией.
Перед операцией животные получили седативное лекарственное средство - азоперон (Stresnil, 2 мг/кг массы тела). Затем осуществляли ингаляционно общую анестезию (Fluothan, 0,5-1,5 об.%). Всем животным сделали фистулы в 12-перстной кишке и области таза и осуществили инфузию AKG. С помощью катетеров, вставленных в воротную вену и общую сонную артерию, собирали образцы крови для последующих анализов.
Выполняли два надреза: один в 10-15 см вблизи от правой hunger впадины, другой в 2-3 см между плечевым суставом и углом нижней челюсти. Дуоденальную фистулу помещали позади отверстия панкреатического протока, входящего в 12-перстную кишку. Тазовую Т-фистулу (внутренний диаметр 3,18 мм и внешний диаметр 4,64 мм для обеих фистул) вводили в тазовый кишечник в конце связки слепая - подвздошная кишка.
Катетер (внутренний диаметр 0,64 мм и внешний диаметр 1,19 мм) вводили в воротную вену через печень и закрепляли при помощи нескольких швов (0-2 Catgut, Ethicon, England).
Катетер, помещенный в воротную вену, и обе кишечные фистулы были выведены наружу через надрез. После иссечения скуловой вены катетер вводили в тело животного в направлении сердца на глубину 7 см. Вену закрывали наложением двойной лигатуры (0-3 силикон, Ethicon, England) и выводили наружу при помощи хирургической иглы в спинной части шеи.
Раны в брюшной полости и шейном отделе зашивали при помощи двухслойных швов: брюшину (только в области раны на животе) и мышцы зашили при помощи крученого шва (0-0 Catgut, Ethicon), кожу зашивали посредством узлового шва (Suturamid 2-0, Ethicon).
После операции молодых свиней помещали в отдельные камеры. В течение 5 дней после операции животных кормили дважды в день и обильно поили. Операцию проводил опытный хирург в соответствии с хирургическими методиками.
Инфузии/дозы
Раствор 1 - 35,1 г AKG/л, рН 5,0:0,15 г/кг массы тела.
Раствор 2 - 5,64 г FeSO4/л, рН 2,0:10 мг/кг массы тела.
Раствор 3 - 35,1 г AKG/л, FeSO4/л, рН 2,0:0,15 г + 10 мг/кг массы тела.
Вышеуказанные инфузии вводили животным в двойной повторности с интервалом в два дня в соответствии с правилом «Латинского квадрата» (Таблица 1).
| Таблица 1 | |||
| План эксперимента | |||
| День эксперимента | Инфузии | ||
| AKG | FeSO4 | AKG/FeSO4 | |
| 1 | 5d | 6d | 7d |
| 3 | 5b | 6b | 7b |
| 5 | 7d | 5d | 6d |
| 7 | 7b | 5b | 6b |
| 9 | 6d | 7d | 5d |
| 11 | 6b | 7b | 5b |
| d - инфузия в двенадцатиперстную кишку b - инфузия в тазовый отдел кишечника 5, 6, 7 - номер животных |
Перед инфузией животных не кормили. Дневную дозу корма давали во время вечернего кормления в 15:00.
Все инфузии начинали в 9:00. Образцы крови отбирали за 30 минут до инфузии, а также через 15, 30, 60 и 120 минут после инфузии.
2. Состав инфузий
| Состав | |||
| Раствор 1 | Раствор 2 | Раствор 3 | |
| pH | 5 | 2 | 2 |
| ммоль/л | ммоль/л | ммоль/л | |
| AKG-- | 240 | - | 240 |
| Na+ | 373 | 159 | 88 |
| К+ | 55 | - | 13 |
| Ca++ | - | - | - |
| Mg++ | - | - | - |
| H+ | 0,01 | 10 | 10 |
| Cl- | - | 182,5 | - |
| Fe++ | - | 37 | 37 |
| SO4 -- | - | 37 | 37 |
Результаты представлены на Фиг.1 и в Таблицах 3, 4.
AKG, вводимая энтерально, значительно усиливает абсорбцию железа из кишечника в кровь (Фиг.1, Таблица 3), FeSO4 усиливает абсорбцию AKG из кишечника в кровь (Таблица 4).
Буквы обозначают статистически значимые различия (p<0,05).
Пример II
Исследование было выполнено на 4 добровольцах.
В первый день, после рандомизации и после отбора исходных образцов крови, добровольцы выпивали на пустой желудок 200 мг сульфата цинка, ZnSO4, растворенного в 200 мл воды (Sovezink, Tika Läkemedel AB, Lund), и таблетку формиата железа, Fe(HCOO)2, с дозой 200 мг (Erco-Fer, Orion). Немедленно после принятия лекарств волонтеры выпивали 1 литр 10%-ного раствора глюкозы в 0,9%-ном растворе NaCl. Последующие образцы крови забирали через 30, 60, 120 и 180 минут после принятия раствора глюкозы. Спустя два дня указанные волонтеры получали идентичные дозы железа и цинка и выпивали после этого 1 литр 10%-ного раствора AKG-натриевая соль.
Результаты: результаты представлены на Фиг.2 и 3. Введенная перорально AKG повышает количественную абсорбцию ионов Fe2+ и Zn2+ из пищеварительного тракта в кровь у людей.
Пример III
Исследования осуществляли на 24 крысах, голодавших перед экспериментом в течение ночи. Общую анестезию проводили при помощи кетамина в дозе 50 мг/кг (Ketalar).
Животным вводили катетеры в двенадцатиперстную кишку, заднюю часть тощей кишки и в желчный проток. Опыты проводили одновременно на 6 животных.
После 30-минутного периода послеоперационной стабилизации 6 животным вводили MnCl2 в двенадцатиперстную кишку, следующим 6 животным вводили MnCl2 в заднюю часть тощей кишки и следующим 6 животным вводили в двенадцатиперстную кишку MnCl2 с добавлением натриевой соли AKG в дозе 0,5 г/кг массы тела. Последняя группа из 6 животных получала MnCl2 с добавлением натриевой соли AKG в дозе 0,5 г/кг массы тела в заднюю часть кишечника.
Исследовали содержание марганца в желчи, собранной через 2 часа после инфузии, и в печени, иссеченной сразу по окончании сбора желчи, после эвтаназии животных.
Результаты
Результаты показывают, что AKG повышает абсорбцию марганца (Mn) из задней части тощей кишки (Фиг.4).
1. Способ повышения абсорбции микроэлементов из пищеварительного тракта у субъекта, включающий введение субъекту препарата, включающего альфа-кетоглутарат или его соль.
2. Способ по п.1, в котором микроэлемент выбран из группы состоящей из железа, цинка, марганца, стронция, меди или кальция.
3. Способ по п.1 или 2, где субъект страдает заболеванием или состоянием, выбранным из группы, состоящей из анемии, послеродового энтеростаза, нарушения сердечной деятельности, атеросклероза, тетании, остеопороза, артрита, дисфункции кишечника, мышечной дисфункции, деменции, снижения иммунитета, повышенной частоты бактериальных, вирусных или грибковых инфекций, повышенной заболеваемости опухолевыми заболеваниями.
4. Способ по п.1 или 2, где субъект выбран из группы, состоящей из свиньи, птицы, овцы, коровы, лошади, козы.
5. Способ по п.1 или 2, где субъектом является человек.
6. Способ по п.1 или 2, где препарат вводят перорально в дозе 0,01-0,5 г/кг/сутки.
7. Способ по п.1 или 2, где препарат дополнительно включает пищевые микроэлементы в форме ионов двухвалентного металла в дозе 0,0001-0,01 г/кг/сутки.
8. Способ по п.7, где ионы двухвалентного металла включают ионы железа (Fe).
9. Способ по п.1, где микроэлементом является марганец и альфа-кетоглутарат или его соль вводят в качестве компонента перорального контрастного вещества, где поглощение марганца желчью и печенью способствует облегчению диагностики новообразований в тканях пищеварительного тракта.
10. Способ по п.9, где тканью пищеварительного тракта является печень.
