DE102005035917A1

DE102005035917A1 - Verwendung von Isocitrat, Isocitronensäure oder einem Derivat davon zur Herstellung eines Medikaments

Info

Publication number: DE102005035917A1
Application number: DE102005035917A
Authority: DE
Inventors: Wolf Dr. Bertling
Original assignee: November AG
Current assignee: November AG
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwendung von Isocitrat, Isocitronensäure oder einem Derivat von Isocitrat oder Isocitronensäure zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung von Folgen altersbedingter Veränderungen in den Zellen in einem Organismus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung von Isocitrat, Isocitronensäure oder einem Derivat davon zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung von Folgen alterungsbedingter Zellveränderungen in einem Organismus. Die alterungsbedingten Zellveränderungen haben eine Verkürzung der Lebensspanne des Organismus und eine Verringerung der Vitalität des Organismus zur Folge.

Aus der DE 102 06 648 A1 ist es bekannt, Isocitrat zur Herstellung eines Medikaments zur Verringerung der Koagulationsbereitschaft von Blut zu verwenden.

Aus Delaval, E. et al., Eur. J. Biochem. (2004), Band 271, Seiten 4559 bis 4564 ist es bekannt, dass es bei Ratten im Herz zwischen dem dritten und zehnten Lebensmonat, danach jedoch nicht mehr zu einer Reduktion der Aconitase-Aktivität kommt. Im Gegensatz dazu vermindert sich die Aconitase-Aktivität in der Leber kontinuierlich mit dem Alter. Das Altern wirkt sich demnach unterschiedlich auf unterschiedliche Organe aus.

Aus Yan, L. J. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1997), Biochemistry, Band 94, Seiten 11168 bis 11172 ist es bekannt, dass es beim Altern zu einer oxidativen Schädigung von DNA und verschiedenen Proteinen kommt. Bei Hausfliegen wird unter anderem das in den Mitochondrien enthaltene Enzym Aconitase geschädigt und inaktiviert. Aconitase ist ein Enzym des Citronensäurezyklus. Es wird angenommen, dass Maßnahmen, welche spezifisch die mitochondriale Aconitase vor oxidativer Inaktivierung schützen die Lebensspanne verlängern könnten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verwendung eines Stoffs zur Herstellung eines Medikaments anzugeben. Das Medikament soll Folgen alterungsbedingter Zellveränderungen in einem Organismus vermindern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 15.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass Isocitrat, Isocitronensäure oder ein Derivat von Isocitrat oder Isocitronensäure, charakterisiert durch die Formel

zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung von Folgen alterungsbedingter Veränderungen in Zellen in einem Organismus verwendet wird.

Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass es im Gegensatz zu der Annahme bei Yan et al. nicht erforderlich ist, die mitochondriale Aconitase vor oxidativer Inaktivierung zu schützen. Zur Verminderung der Folgen alterungsbedingter Zellveränderungen in einem Organismus ist es erstaunlicherweise ausreichend, dem Organismus Isocitrat, Isocitronensäure oder ein wie angegeben charakterisiertes Derivat davon zu verabreichen. Dadurch kann eine Erhöhung der Vitalität des Organismus und eine Verlängerung der Lebensspanne des Organismus erreicht werden.

Vorzugsweise ist das Derivat ein Derivat, bei welchem ein Wasserstoffatom mindestens einer Hydroxylgruppe von Isocitrat oder Isocitronensäure durch eine Molekülgruppe substituiert ist, welche enzymatisch so abgespalten werden kann, dass daraus Isocitrat oder Isocitronensäure entsteht. Bei der Molekülgruppe kann es sich beispielsweise um einen Alkoholrest oder einen Karbonsäurerest handeln, welcher durch eine Esterbindung mit dem Isocitronensäurerest verbunden ist und durch ein endogenes Enzym abgespalten werden kann. Bei dem Enzym kann es sich um eine Esterase, bevorzugt um eine in Mitochondrien der Zellen vorkommende Esterase, handeln. Durch das Abspalten der Molekülgruppe kann Isocitrat oder Isocitronensäure dort bereitgestellt werden, wo durch die alterungsbedingten Veränderungen in den Zellen ein Defizit an Isocitrat bzw. Isocitronensäure entstanden ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Derivat ein Derivat, bei welchem in Isocitrat vorkommende negative Ladungen, zumindest teilweise, kompensiert sind. Das Derivat ist dadurch weniger geladen als Isocitrat. Vorzugsweise ist das Derivat ungeladen. Durch die Kompensation der Ladungen kann eine gegenüber Isocitrat erhöhte Durchlässigkeit des Derivats durch zelluläre oder mitochondriale Membranen erreicht werden. Ein weiterer Vorteil des ungeladenen oder nur wenig geladenen Derivats gegenüber Isocitrat besteht in einer erhöhten Löslichkeit des Derivats in organischen Lösungsmitteln. Dadurch können beispielsweise Cremes, Salben, Öle oder andere auf Öl oder Fett basierende Körperpflegemittel mit einer hohen Konzentration des Derivats hergestellt werden.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Derivat um einen Ester. Ein Ester hat den Vorteil, dass er im Organismus insbesondere in den Mitochondrien der Zellen gespalten werden kann. Dadurch wird Isocitrat oder Isocitronensäure in den Mitochon drien freigesetzt. Die Mitochondrien sind ein bevorzugter Wirkungsort von Isocitrat oder Isocitronensäure. Weiterhin kann durch die Verwendung des Esters eine verzögerte Freisetzung von Isocitrat oder Isocitronensäure erreicht werden. Dadurch kann ein Medikament mit Depotwirkung bereitgestellt werden.

Darüber hinaus kann das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat auch chemisch so modifiziert und/oder galenisch so formuliert sein, dass es/sie nach, insbesondere peroraler, Aufnahme in den Organismus verzögert freigesetzt wird. Das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat kann z.B. durch Umhüllungs-, Einbettungs-, Überzugs- oder Gerüstverfahren in eine im Organismus verzögert freigesetzte Form überführt werden. Details zur Durchführung der genannten Verfahren finden sich z.B. in Rudolf Voigt: Pharmazeutische Technologie, Ullstein Mosby, 8. Auflage 1995.

Bevorzugt sind R₁, R₃ und R₄ aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus -OH, -O^– und -O-R₅.

R₂ kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, bestehend aus: Kohlenwasserstoffreste, organische Reste, Fettsäurereste, insbesondere Speisefettsäurereste, Alkoholreste, Alkoholesterreste, Polyolreste, Polyolesterreste, insbesondere Glycerinesterreste,

R₅ und R₆ können aus einer Gruppe ausgewählt sein, bestehend aus: Kohlenwasserstoffreste, organische Reste, Fettsäurereste, insbesondere Speisefettsäurereste, Alkoholreste, Alkoholesterreste, Polyolreste, Polyolesterreste, insbesondere Glycerinesterreste und -H.

Bevorzugt liegen Isocitrat oder das Derivat von Isocitrat als Natrium- oder Kalziumsalz vor. Bevorzugt liegen die Isocitronensäure, das Isocitrat oder das Derivat von Isocitrat oder Isocitronensäure als Komplex oder Mischung mit Kalzium vor. Dadurch kann die antikoagulative Wirkung des Isocitrats, der Isocitronensäure oder des Derivats von Isocitrat oder Isocitronensäure reduziert werden.

Vorzugsweise wird zur Herstellung des Medikaments weiterhin mindestens ein Antioxidans, insbesondere Ascorbinsäure oder ein Salz davon, verwendet. Dadurch kann erreicht werden, dass ein geringerer Anteil der Aconitase durch Oxidation inaktiviert wird.

Das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat von Isocitrat oder Isocitronensäure können in einer Creme, Salbe, Öl oder einem sonstigen Fett oder Öl enthaltenden Körperpflegemittel oder in Liposomen enthalten sein. Dadurch kann das Medikament auf die Haut aufgetragen und das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat als Wirkstoff besonders gut durch die Haut aufgenommen werden. Das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat kann als Wirkstoff auch in einer zerstäubbaren Flüssigkeit oder einem zerstäubbaren Feststoff enthalten sein. Der Wirkstoff kann dann mit der zerstäubten Flüssigkeit oder dem zerstäubten Feststoff durch Einatmen über die Nasenschleimhaut oder die Lunge aufgenommen werden.

Bei den Folgen alterungsbedingter Veränderungen in den Zellen kann es sich um eine oxidative Schädigung von Proteinen in den Zellen, insbesondere der Aconitase, bevorzugt der in Mitochondrien enthaltenen Aconitase, handeln. Es kann sich bei den Folgen alterungsbedingter Veränderungen in den Zellen auch um eine Reduktion der enzymatischen Aktivität der in Mitochondrien der Zellen enthaltenen Aconitase handeln. Die Folgen alterungsbedingter Veränderungen in den Zellen können auch eine Verringerung der Lebensspanne und/oder der Vitalität des Organismus sein. Unter Vitalität wird dabei insbesondere der Umsatz des Stoffwechsels verstanden. Bei einer Verringerung der Vitalität ist der messbare Energieverbrauch des Organismus reduziert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine grafische Darstellung der Anzahl lebender Stubenfliegen in Abhängigkeit von der Zeit nach einem Sauerstoffstress.
Herstellung von Isocitronensäureethylester
0,5 g (ca. 2,5 mmol) Isocitronensäure wurden im Rundkolben mit 1,8 g (ca. 40 mmol) Ethanol versetzt. Als Katalysator wurden 0,25 ml konzentrierter Schwefelsäure zugetropft. Das Gemisch wurde unter Rückfluss für 2 Stunden auf 90°C erhitzt. Anschließend wurde der Alkohol im Vakuum abgedampft, das Gemisch dann in einen 5 ml Eiswasser enthaltenden Scheidetrichter überführt und 2 mal mit je 3ml Äther ausgeschüttelt. Die vereinigten Ätherphasen wurden über Natriumsulfat getrocknet und der Äther anschließend abdestilliert. Isocitronensäureethylester blieb als ölige Flüssigkeit zurück.
Einfluss von Isocitronensäure und Isocitronensäureethylester auf die Lebensdauer von Stubenfliegen
Männliche Stubenfliegen wurden in Glasgefäßen bei 21°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit gehalten. Die Fliegen wurden mit Zucker und einer Lösung von 0,1% Gelatine in Wasser sowie Wasser ohne Gelatine gefüttert. Drei Populationen von je 100 5-15 Tage alten Fliegen wurden für 12 Stunden einer 80% (v/v) Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt. Das Wasser enthielt bei einer der Populationen keinen Zusatz ("ohne Zusatz"), bei einer der Populationen 1% (w/w) Na₃-Isocitrat ("Isocitrat") und bei einer der Populationen 1% (w/w) Isocitronensäureethylester ("Isocitronensäureester"). Die Zahl der toten und der lebenden Tiere wurde einmal pro Tag ermittelt. Die Figur zeigt, dass die Gabe von Isocitrat zu einer signifikanten Verlängerung der Lebensdauer der Fliegen führte. Durch Isocitronensäureethylester konnte die Lebensdauer weiter erhöht werden.

Claims

Verwendung von Isocitrat, Isocitronensäure oder einem Derivat von Isocitrat oder Isocitronensäure charakterisiert durch die Formel
zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung von Folgen alterungsbedingter Veränderungen in Zellen in einem Organismus.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Derivat ein Derivat ist, bei welchem ein Wasserstoffatom mindestens einer Hydroxylgruppe von Isocitrat oder Isocitronensäure durch eine Molekülgruppe substituiert ist, welche enzymatisch so abgespalten werden kann, dass daraus Isocitrat oder Isocitronensäure entsteht.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Derivat ein Derivat ist, bei welchem in Isocitrat vorkommende negative Ladungen, zumindest teilweise, kompensiert sind.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei das Derivat ungeladen ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Derivat ein Ester ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat che misch so modifiziert und/oder galenisch so formuliert ist, dass es/sie nach, insbesondere peroraler, Aufnahme in den Organismus verzögert freigesetzt wird.
Verwendung nach Anspruch 6, wobei das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat durch Umhüllungs-, Einbettungs-, Überzugs- oder Gerüstverfahren in eine im Organismus verzögert freigesetzte Form überführt wird.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei R₁, R₃ und R₄ aus einer Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus -OH, -O^– und -O-R₅.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei R₂ aus einer Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Kohlenwasserstoffreste, organische Reste, Fettsäurereste, insbesondere Speisefettsäurereste, Alkoholreste, Alkoholesterreste, Polyolreste, Polyolesterreste, insbesondere Glycerinesterreste,
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei R₅ und R₆ aus einer Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus: Kohlenwasserstoffreste, organische Reste, Fettsäurereste, insbesondere Speisefettsäurereste, Alkoholreste, Alkoholesterreste, Polyolreste, Polyolesterreste, insbesondere Glycerinesterreste und -H.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Isocitrat oder das Derivat von Isocitrat als Natrium- oder Kalziumsalz vorliegt.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isocitronensäure, das Isocitrat oder das Derivat von Isocitrat oder Isocitronensäure als Komplex oder Mischung mit Kalzium vorliegt.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin mindestens ein Antioxidans, insbesondere Ascorbinsäure oder ein Salz davon, zur Herstellung des Medikaments verwendet wird.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Isocitrat, die Isocitronensäure oder das Derivat von Isocitrat oder Isocitronensäure in einer Creme, Salbe, Öl oder einem sonstigen Fett oder Öl enthaltenden Körperpflegemittel, in Liposomen, einer zerstäubbaren Flüssigkeit oder einem zerstäubbaren Feststoff enthalten ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Folgen alterungsbedingter Veränderungen in den Zellen um eine oxidative Schädigung von Proteinen in den Zellen, insbesondere der Aconitase, bevorzugt der in Mitochondrien enthaltenen Aconitase, handelt.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Folgen alterungsbedingter Veränderungen in den Zellen um eine Reduktion der enzymatischen Aktivität der in Mitochondrien der Zellen enthaltenen Aconitase handelt.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Folgen alterungsbedingter Veränderungen in den Zellen um eine Verringerung der Lebensspanne und/oder der Vitalität des Organismus handelt.