DE102008009591A1 - Zwitterionic guanidinium compounds as selective antimicrobial agents - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbindungen entsprechend Formel I und/oder einem physiologischen Salz derselben und/oder stereoisomeren Formen derselben. $F1 R1-R5 können sein: a) ein Wasserstoffatom, b) (C1-C3)-Alkylrest, R6 kann sein: a) -(CH2)n-COO- mit n = 0-4, b) -(CH2)n-SO3- mit n = 0-4, c) ein Aminosäuresubstituent, dergestalt, dass die Aminogruppe der Aminosäure Teil eines Guanidinium-Derivats entsprechend Formel I bildet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf Verbindungen entpsrechend Formel II und/oder einem physiologischen Salz derselben und/oder stereoisomeren Formen derselben. $F2 R1-R4 können sein: a) ein Wasserstoffatom, b) (C1-C3)-Alkylrest, R5 kann sein: a) ein Wassrstoffatom, b) (C1-C3)-Alkylrest, c) -(CH2)n-COO- mit n = 0-4, d) -(CH2)n-SO3- mit n = 0-4, R6 und R7 können unabhängig voneinander sein: a) ein Wasserstoffatom, b) (C1-C3)-Alkylrest, c) eine Hydroxylgruppe, d) -(CH2)n-COO- mit n = 0-4, ...The present invention relates to compounds corresponding to formula I and / or a physiological salt thereof and / or stereoisomeric forms thereof. May be: a) a hydrogen atom, b) (C 1 -C 3) -alkyl radical, R 6 may be: a) - (CH 2) n-COO- where n = 0-4, b) - (CH 2) n-SO3- where n = 0-4, c) an amino acid substituent such that the amino group of the amino acid forms part of a guanidinium derivative corresponding to formula I. The present invention further relates to compounds corresponding formula II and / or a physiological salt thereof and / or stereoisomeric forms thereof. May be: a) a hydrogen atom, b) (C 1 -C 3) -alkyl radical, R 5 may be: a) a hydrogen atom, b) (C 1 -C 3) -alkyl radical, c) - (CH 2) n- COO- with n = 0-4, d) - (CH 2) n -SO 3 - with n = 0-4, R 6 and R 7 can be independent of one another: a) a hydrogen atom, b) (C 1 -C 3) -alkyl radical, c ) a hydroxyl group, d) - (CH2) n-COO- where n = 0-4, ...
Description
Die Bekämpfung und Vermeidung von Infektionen und Kontaminationen durch pathogene und opportunistische Krankheitserreger aus der Gruppe der Enterobakterien ist eine vordringliche Aufgabe der Medizin, aber auch der lebensmittelverarbeitenden Industrie. Der Verbraucher erwartet von einem Lebensmittel, dass es den Nährwert, geschmackliche Qualität, Frische und seine natürliche Beschaffenheit bewahrt. Dies erfordert neue, innovative Behandlungsmethoden, die es erlauben, den Grad antimikrobieller Zusätze bzw. die Rigorosität der Behandlungsbedingungen zu minimieren, ohne dadurch die Lebensmittelsicherheit zu beeinträchtigen. Traditionelle Methoden der Behandlung von Lebensmitteln wie z. B. Erhitzen, Trocknen, Räuchern, Pökeln, Ansäuern und Fermentieren, die schon seit Menschengedenken empirisch genutzt werden, wurden zu kontrollierten industriellen Prozessen weiterentwickelt. Weiterhin wurde die Lebensmittelkonservierung durch Kühlung Vakkuum-Verpackung und Verpackung unter modizierter Gasatmosphäre verbessert. Als Konsequenz aus der Vorliebe des Verbrauchers für "natürliche" Nahrungsmittel sind intensiv gesalzene oder sehr saure Nahrungsmittel nicht beliebt. Die technische Lösung besteht in der Anwendung des sogenannten "Hürden"-Konzepts, d. h. in der Einführung vieler, schonender Barrieren zur Hemmung mikrobiellen Wachstums, anstelle von einzelnen drastischen Maßnahmen (Leistner 1992; McMeekin 2007). Fermentierte Lebensmittel sind ein Beispiel für solch eine Serie von "Hürden". Eine häufig verwendete Sicherheitsmaßnahme, oft zusammen mit anderen Maßnahmen, ist die moderate Verringerung der Wasseraktivität, z. B. durch Zusatz von NaCl.The fight and prevention of infection and contamination by pathogenic and opportunistic pathogens from the enterobacteria group is an urgent task of medicine, but also of food processing Industry. The consumer expects from a food that it's the nutritional value, taste quality, Freshness and its natural Preserved texture. This requires new, innovative treatments, which allow the level of antimicrobial additives or the rigor of the treatment conditions without compromising food safety. traditional Methods of treatment of foods such. B. heating, drying, smoking, Corning, acidify and fermenting, which have been empirically used since time immemorial were developed into controlled industrial processes. Furthermore, the food preservation by cooling vacuum packaging and packaging under modified gas atmosphere improved. As consequence from the consumer's preference for "natural" foods intense salted or very sour foods not popular. The technical solution consists in the application of the so-called "hurdles" concept, i. H. in the introduction many gentle barriers to inhibiting microbial growth, instead of individual drastic measures (Leistner 1992; McMeekin 2007). Fermented foods are an example of such a series of "hurdles". A commonly used Safety often along with other measures, is the moderate reduction in water activity, eg. B. by addition of NaCl.
Einige Beispiele für weit verbreitete pathogene Bakterien, die mit Lebensmitteln assoziiert sein können, sind die Gram-positiven Clostridium botulinum, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes und die Gram-negativen Salmonella sp. und toxinproduzierende E.coli. Mitglieder der Familie der Enterobacteriaceae, z. B. der Genera Escherichia, Salmonella, Klebsiella, Yersina u. a., stellen die Lebensmittelindustrie vor große Probleme, weil sie Spezies und Serotypen einschließen, die an Lebensmittelvergiftungen beteiligt sein können, deren Konsequenzen von milden über ernsthaften Symptomen (z. B. Nierenversagen) bis hin zum Tod reichen. Insbesondere Salmonella und Escherichiia spp., wurden schon oft mit Lebensmittelinfektionen in Zusammenhang gebracht, und immer wieder werden Ausbrüche beobachtet, die von Geflügel, Fleisch, Fleischprodukten, Eiern und Schokolade ausgehen (Tauxe 1997).Some examples for widespread pathogenic bacteria associated with food could be, are the Gram-positive Clostridium botulinum, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes and the Gram-negative Salmonella sp. and toxin-producing E. coli. Members of the Enterobacteriaceae family, z. As the genera Escherichia, Salmonella, Klebsiella, Yersina u. a., the food industry face big problems because they are species and include serotypes, who may be involved in food poisoning, the consequences of which are mild to serious Symptoms (eg kidney failure) to death. In particular Salmonella and Escherichiia spp., have often been infected with food and again and again, outbreaks are observed those of poultry, Meat, meat products, eggs and chocolate go out (Tauxe 1997).
Forschungsergebnisse belegen, dass Überleben und Persistenz pathogener Enterobakterien oft mit der Fähigkeit zur Biofilmbildung und gesteigerter Virulenz korrelieren. Einige toxinproduzierende E.coli sind schon in extrem geringe Dosierung infektiös (< 10 Zellen). Dabei sind die frühen Stadien der Kompetition entscheidend, und Organismen in Überzahl mit höherer Wachstumsrate werden sehr schnell zur dominaten Mikroflora. Sofern in diesem kritischen Stadium "Hürden" appliziert werden können, die pathogene Arten der Enterobakterien hemmen, wird deren Kompetitivität gegenüber Gram-positiven Bakterien und anderen nicht beeinträchtigten Arten vermindert, was zu einer Favorisierung der gewünschten und einer Verdrängung der unerwünschten Mikroflora führt.research results prove that survival and persistence of pathogenic enterobacteria often with the ability correlate to biofilm formation and increased virulence. Some Toxin-producing E. coli are already in extremely low dosage infectious (<10 cells). Here are the early ones Stages of competition are crucial, and organisms in excess with higher Growth rate quickly becomes the dominant microflora. Provided at this critical stage "hurdles" are applied can, inhibit the pathogenic species of enterobacteria, their competition with Gram-positive Bacteria and other unaffected species diminish what to a favoritization of the desired and a repression the unwanted Microflora leads.
Die Kontrolle mikrobieller Kontamination durch physikochemische Maßnahmen wie z. B. Reduktion der Wasseraktivität wird oft duch die Anwesenheit kompatibler Solute im Lebensmittel und die Fähigkeit der Mikroben, diese als Schutzstoffe und Überlebenshilfen zu verwenden, erschwert. Es ist bekannt, dass kompatible Solute von Mikroorganismen genutzt werden, um sich in einer Umgebung niedriger Wasseraktivität anzupassen und Wachstum unter widrigen Umwelt-bedingungen zu ermöglichen (da Costa et al. 1998). Bei der Mehrheit dieser kompatibeln Solute handelt es sich um Substanzen mit zwitterionischer Struktur, die über Aufnahmesysteme für Osmolyte akkumuliert werden, wie z. B. ProU/proP in E.coli und anderen Enterobakterien oder aber über ähnliche Transportsysteme wie z. B in B.subtilis, Corynebacterium glutamicum, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes und anderen. Die Akkumulation kompatibler Solute durch Mikroorganismen kann daher als ein genereller, flexibler Mechanismus der Stressadaptation betrachtet werden, der den Bemühungen zur Lebensmittelsicherheit und Hygiene entgegen wirkt. Bevorzugte Substanzen sind die Zwitterionen Glycinbetain und Ectoin bzw. Derivate derselben. Darüber hinaus ist bekannt, dass viele Aufnahmesysteme nicht sehr spezifisch sind, sondern ein weites Spektrum unterschiedlicher Substanzen transportieren (Peddie et al. 1998).The Control of microbial contamination by physicochemical measures such as B. Reduction of water activity is often due to the presence Compatible solutes in the food and the ability of microbes, these as protective substances and survival aids to use complicated. It is known that compatible solutes used by microorganisms to adapt in a low water activity environment and growth under adverse environmental conditions (da Costa et al., 1998). In the majority of these compatible solutes These are substances with a zwitterionic structure, via recording systems for osmolytes accumulated, such. ProU / proP in E. coli and other enterobacteria or similar Transport systems such. B in B. subtilis, Corynebacterium glutamicum, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes and others. The accumulation compatible solute by microorganisms can therefore be considered a more general, more flexible Mechanism of stress adaptation to be considered Food safety and hygiene counteracts. Preferred substances the zwitterions are glycine betaine and ectoine or derivatives thereof. About that It is also known that many recording systems are not very specific but transport a wide range of different substances (Peddie et al., 1998).
Was für die Lebensmittelsicherheit, die Hygiene und die Kontrolle mikrobiellen Wachstums in Lebensmitteln gilt, kann zumindest teilweise auch auf die persönliche Hygiene und die menschliche Körperpflege übertragen werden. Die Haut ist als ein relative trockener Standort moderater Salinität von einer Mikroflora besiedelt, die sich zu einem sehr großen Teil aus osmotoleranten Mikroorganismen zusammensetzt, von denen einige (z. B. Corynebacterium, Propionibacterium, Staphylococcus, Micrococcus Arten) an dem Entstehen unreiner Haut oder sogar an Hautkrankheiten beteiligt sein können (Woodroffe & Shaw 1974). So wie bei den persistenten, kontaminierenden Bakterien auf Fisch- und Fleischprodukten spielt auch am Standort Haut die Nutzung kompatibler Solute als Stressschutzstoffe durch Mikroorganismen eine wichtige Rolle, insbesondere im Zusammenhang mit Infektionen und irritationen der Haut. Davon abgesehen ist eine Besiedlung der Hautoberfläche mit Organismen aus der Gruppe der Enterobakterien i. R. unerwünscht und kann, insbesondere im Bereich der Mundhöhle, der Atemwege und des Urogenitaltraktes auch schwerwiegende Infektionen nach sich ziehen.What applies to food safety, hygiene and control of microbial growth in food can be at least partially applied to personal hygiene and personal hygiene. The skin is populated as a relatively dry location of moderate salinity from a microflora composed to a large extent of osmotolerant microorganisms, some of which (e.g., Corynebacterium, Propionibacterium, Staphylococcus, Micrococcus species) develop from impure skin or even be involved in skin diseases (Woodroffe & Shaw 1974). As with the persistent, contaminating bacteria on fish and meat products, the use of compatible solutes as stress relievers by microorganisms also plays an important role in the skin location, especially in connection with infections and irritations of the skin Skin. Apart from that, a colonization of the skin surface with organisms from the group of enterobacteria i. R. undesirable and may, especially in the area of the oral cavity, the respiratory tract and the genitourinary tract also cause serious infections.
Genomsequenzvergleiche haben zu der Erkenntnis geführt, dass zwar die meisten Bakterien die protonenmotorische Kraft zur Energiegewinnung und für Transportprozesse nutzen, dass daneben aber auch zyklische Transportprozesse über Na+ Ionen bei Bakterien sehr verbreitet sind. Dazu gehören z. B. primäre Natrium-Pumpen (Dicarboxylat-Decarboxylasen, Na-transportierende Atmungsketten und Natrium-ATPasen) und Antiporter, die einen Protonengradienten in einen Natriumgradienten umwandeln und umgekehrt (NhaA-D, NhaP) (Hase et al. 2001). Darüber hinaus wurden Efflux-Pumpen entdeckt, die das Natrium-Ion als treibende Kraft nutzen und der "multiantimicrobial extrusion family" (MAIE) zugerechnet werden (Brown et al. 1999). Letztlich wurde auch die Na+-abhängige Motilität vieler pathogener Mikroorganismen als wichtiger Virulenzfaktor erkannt. Primäre Natrium-Pumpen und Na+/H+-Antiporter sind daher neue potentielle Targets für antimikrobielle Wirkstoffe, die nur bestimmte Gruppen von Mikroorganismen (und das mit minimalen Nebenwirkungen) selektiv angreifen, die sogenannten "smart drugs". Einer der ersten Inhibitoren dieser Art ist Korormycin, ein Antibiotikum einer marinen Pseudoaltermonas-Art, das gegen die Na+-transportierende Atmungskette (NQR) anderer mariner Bakterien gerichtet ist. Der diuretische Wirkstoff Amilorid, ein wichtiger Hemmstoff des Na+/H+ Antiporters von Säugern, zeigte auf den Nha-Typ Antiporter von E.coli keine Wirkung, wohl aber auf den Antiporter vom NhaB-Typ, allerdings nur an "inside-out" Vesikeln (Pinner et al. 1995). 2-Aminoperimidin dagegen inhibierte den Nha-Typ Antiporter von E.coli, allerdings wiederum nur an invertierten Vesikeln (Dibrov et al. 2005). Beide Verbindungen haben eine Guanidinium-Gruppe als Strukturelement. Es wird daher vermutet, dass das Guanidinium-Kation ein dreifach hydratisiertes Na+-Ion simuliert und um entsprechende Bindungsstellen konkurriert. Da beide Substanzen bei Bakterien aber nur an invertierten Vesikeln und nicht an lebenden Zellen wirken, ist zu vermuten, dass sie entweder nicht in die Zellen aufgenommen werden oder aber von lebenden Zellen sofort wieder exportiert werden.Genome sequence comparisons have led to the realization that, although most bacteria use the proton motive force for energy generation and transport processes, cyclic transport processes via Na + ions are also very common in bacteria. These include z. For example, primary sodium pumps (dicarboxylate decarboxylases, Na-transporting respiratory chains and sodium ATPases) and antiporters that convert a proton gradient into a sodium gradient and vice versa (NhaA-D, NhaP) (Hase et al., 2001). In addition, efflux pumps using sodium ion as the driving force and attributed to the multiantimicrobial extrusion family (MAIE) were discovered (Brown et al., 1999). Finally, the Na + -dependent motility of many pathogenic microorganisms has been recognized as an important virulence factor. Primary sodium pumps and Na + / H + antiporter are therefore new potential targets for antimicrobial agents that selectively attack only certain groups of microorganisms (and with minimal side effects), the so-called "smart drugs". One of the first inhibitors of this type is Korormycin, an antibiotic of a marine pseudoaltermonas species directed against the Na + transporting respiratory chain (NQR) of other marine bacteria. The diuretic agent amiloride, an important inhibitor of the Na + / H + antiporter of mammals, had no effect on the Nha-type antiporter of E.coli, but on the NhaB-type antiporter, but only on "inside-out" Vesicles (Pinner et al., 1995). 2-Aminoperimidine, on the other hand, inhibited the Nha-type antiporter of E. coli, but again only on inverted vesicles (Dibrov et al., 2005). Both compounds have a guanidinium group as a structural element. It is therefore believed that the guanidinium cation simulates a triply hydrated Na + ion and competes for binding sites. Since both substances in bacteria only act on inverted vesicles and not on living cells, it can be assumed that they either are not absorbed into the cells or are immediately re-exported by living cells.
Es kann daher festgehalten werden, dass es zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch keine spezifischen Inhibitoren gibt, die gezielt die bakteriellen Natrium-Transporter bzw. deren Na+/H+ Antiporter angreifen.It can therefore be stated that at the present time there are still no specific inhibitors which specifically attack the bacterial sodium transporters or their Na + / H + antiporter.
Überraschenderweise
wurde nun gefunden, dass die natürlich
vorkommende zwitterionische Guanidiniumverbindung Kreatin (C4H9N3O2) bei verringerter Wasseraktivität in E.coli über die
Osmolyt-Transportsysteme proU und/oder proP akkumuliert wird. Anders
als für
kompatible Solute erwartet, hat Kreatin allerdings keinen positiven
Einfluss auf das Wachstum, sondern führt bereits im Konzentrationsbereich
von 0.1–2
mM zu einer drastischen Verringerung der Wachstumsrate (Beispiel
1,
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Verwendung von Verbindungen entsprechend Formel I und II, die dadurch charakterisiert sind, dass sie a) eine zwitterionische Struktur haben und gut wasserlöslich sind und b) unter physikochemischen Bedingungen wie sie z. B. in Lebensmitteln vorliegen und in der Lebensmittelindustrie angewendet werden (z. B. reduzierte Wasseraktivität und/oder niedriger pH und/oder hoher Druck) bzw. im täglichen Leben im Bereich der Hygiene und Körperpflege bzw. in krankhaften Situationen erfahren werden, von pathogenen Mikroben, vorzugsweise aus der Gruppe der Gruppe der Enterobakterien, als vermeintliche Schutzstoffe aufgenommen und akkumuliert werden und dort spezifisch den Na+-Zyklus hemmen. Aus dem Spektrum der beanspruchten Verbindungen für den Bereich der Lebensmittelsicherheit, Hygiene und Hautpflege sind vorzugsweise das natürlich vorkommende Kreatin (Wyss & Kaddurah-Daouk, 2000) sowie Stellungs- und Strukturisomere dieser Verbindungen zu nennen, im Zusammenhang mit der Behandlung von Irritationen und Erkrankungen darüber hinaus auch die nicht natürlich vorkommende 1,4,5,6-Tetrahydro-2-amino-4-pyrimidincarboxylsäure und deren Hydroxyderivate. Die Verbindungen sollen vorzugsweise durch Besprühen, Waschen oder Eintauchen in Lösung bzw. als Bestandteil ektopischer Formulierungen appliziert werden. Dabei wird das Ziel verfolgt, selektiv mikrobielles Wachstum von Pathogenen aus der Gruppe der Enterobakterien zu hemmen, positive Effekte zu verstärken und/oder Nebenwirkungen zu verringern.The present invention claims the use of compounds according to formula I and II which are characterized in that they have a) a zwitterionic structure and are readily soluble in water and b) under physicochemical conditions as described, for example, in US Pat. B. present in food and are used in the food industry (eg., Reduced water activity and / or low pH and / or high pressure) or in everyday life in the field of hygiene and personal care or in pathological situations experienced by pathogenic Microbes, preferably from the group of enterobacteria, are taken up and accumulated as putative protective substances and specifically inhibit the Na + cycle there. Among the spectrum of claimed compounds for the field of food safety, hygiene and skin care are preferably the naturally occurring creatine (Wyss & Kaddurah-Daouk, 2000) as well as positional and structural isomers of these compounds, in connection with the treatment of irritations and diseases thereof In addition, the non-naturally occurring 1,4,5,6-tetrahydro-2-amino-4-pyrimidincarboxylsäure and their hydroxy derivatives. The compounds should preferably be ectopic by spraying, washing or dipping in solution or as a component shear formulations are applied. The aim is to selectively inhibit microbial growth of pathogens from the group of enterobacteria, to increase positive effects and / or to reduce side effects.
Formel I Formula I
R1–R5 können sein:
- a) ein Wasserstoffatom
- b) (C1-C3)-Alkylrest
- a) a hydrogen atom
- b) (C 1 -C 3) -alkyl radical
R6 kann sein:
- a) -(CH2)n-COO– mit n = 0–4
- b) -(CH2)n-SO3 – mit n = 0–4
- c) ein Aminosäuresubstituent, dergestalt dass daraus eine Verbindung entsteht, in der die Aminogruppe der Aminosäure Teil eines Guanidinium-Derivats entsprechend Formel I bildet
- a) - (CH 2 ) n -COO - where n = 0-4
- b) - (CH 2 ) n -SO 3 - where n = 0-4
- c) an amino acid substituent, such that it forms a compound in which the amino group of the amino acid forms part of a guanidinium derivative corresponding to formula I.
R1–R4 können sein:
- a) ein Wasserstoffatom
- b) (C1-C3)-Alkylrest
- a) a hydrogen atom
- b) (C 1 -C 3) -alkyl radical
R5 kann sein:
- a) ein Wasserstoffatom
- b) (C1-C3)-Alkylrest
- c) -(CH2)-COO– mit n = 0–4
- d) -(CH2)n-SO3 – mit n = 0–4
- a) a hydrogen atom
- b) (C 1 -C 3) -alkyl radical
- c) - (CH 2 ) -COO - where n = 0-4
- d) - (CH 2 ) n -SO 3 - where n = 0-4
R6 und R7 können unabhängig voneinander sein:
- a) ein Wasserstoffatom
- b) (C1-C3)-Alkylrest
- c) eine Hydroxylgruppe
- d) -(CH2)n-COO– mit n = 0–4
- e) -(CH2)n-SO3 – mit n = 0–4
- a) a hydrogen atom
- b) (C 1 -C 3) -alkyl radical
- c) a hydroxyl group
- d) - (CH 2 ) n -COO - where n = 0-4
- e) - (CH 2 ) n -SO 3 - where n = 0-4
Beispiele für die Anwendung im Lebensmittelbereich, für persönliche Hygiene, Körperpflege und kosmetische Formulierungen, sowie für Medizin und Pharmazie sind nachfolgend aufgeführt: Examples for the Application in the food sector, for personal hygiene, personal care and cosmetic formulations, as well as for medicine and pharmacy listed below:
1. Kontrolle pathogener Enterobakterien in Lebensmitteln und der lebensmittelverarbeitenden Industrie1. Control of pathogenic enterobacteria in food and the food processing industry
a) Hygiene im Lebensmittelbereicha) Hygiene in the food sector
Die Kontamination von Lebensmitteln mit Enterobakterien kann bereits auf dem Bauernhof (bzw. auf dem Fischkutter) erfolgen und sich über die Kette der Verarbeitungs- und Verkaufs Prozesse fortsetzen. Beispiele am Anfang der Kette sind z. B. Rinder- und Schafsfelle, die Kontamination von Eiern in den Ovarien der Hühner, kontaminierte Samen und manuell behandelte Fisch- und Fleischprodukte. Im weiteren Verarbeitungsprozess wurden Kontaktoberflächen, Abwasserleitungen, Verbindungselemente und vieles mehr als Quelle von Enterobakterien ausfindig gemacht. In vielen Fällen etabliert sich eine Enterobakterien-Flora dauerhaft in Lebensmittelfabriken, weil persistente Stämme in geschützten Nischen überleben, oft in Biofilmen, die die Anheftung an Oberflächen ermöglichen, als Nährstoffquelle dienen und vor chemischer und physikalischer Behandlung schützen (Holah et al. 2004).The Contamination of foods with enterobacteria may already be done on the farm (or on the trawler) and cross the chain continue the processing and sales processes. Examples on Beginning of the chain are z. B. cattle and sheep skins, the contamination of eggs in the ovaries of chickens, contaminated seeds and manually treated fish and meat products. In the further processing process, contact surfaces, sewers, Connecting elements and much more as a source of enterobacteria found. In many cases Establishes an enterobacteria flora permanently in food factories, because persistent strains in protected Survive niches, often in biofilms that allow attachment to surfaces as a source of nutrients serve and protect against chemical and physical treatment (Holah et al. 2004).
Die vorliegende Erfindung verfolgt dass Ziel, Enterobakterien im Bereich der Lebensmittelherstellung, Verarbeitung und Handhabung (u. a. auch in Biofilmen) zu bekämpfen. Aufgrund der zwitterionischen Natur und der guten Wasserlöslichkeit der erfindungsgemäßen Substanzen werden Biofilme durchdrungen und die antimikrobiellen Verbindungen aktiv in die Zellen aufgenommen.The The present invention seeks to target enterobacteria in the area food production, processing and handling (i.a. also in biofilms). Due to the zwitterionic nature and the good water solubility the substances according to the invention Biofilms are permeated and the antimicrobial compounds are active taken up in the cells.
b) Konventionelle Behandlung von Schlachttierkörpernb) Conventional treatment of carcasses
Der Vorgang der Fleischgewinnung bei Rindern beinhaltet das Enthäuten und die Entfernung der Eingeweide nach der Schlachtung. Bei beiden Vorgängen kann der Tierkörper mit Enterobakterien kontaminiert werden (Gill 2005). Zu diesem Zeitpunkt liegt die Temperatur der Tierkörper an der Oberfläche noch nahe der des lebenden Tiers und kann nach der o. g. Verarbeitung noch über 30°C betragen, wenn die Tierkörper in die Kühlräume überführt werden.Of the Process of meat production in cattle includes the skinning and the removal of the intestines after slaughter. For both processes can the carcass be contaminated with enterobacteria (Gill 2005). At this time lies the temperature of the carcasses on the surface yet close to that of the living animal and can after the o. g. processing still over 30 ° C, when the carcasses be transferred to the cold rooms.
Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, primär Enterobakterien und andere zuszeptible Pathogene zu bekämpfen. Der Hauptfaktor auf die Wachstumsrate ist die Temperatur. Insbesondere für den Fall erhöhter Temperaturen wird die Erfindung nützlich sein, da unter diesen Bedingungen Pathogene (in Abwesenheit weiterer Hürden) zunehmend kompetitiv werden, während gleichzeitig aber die Wirkung der antimikrobiellen Substanzen mit erhöhter Temperatur zunimmt. Das Gesagte gilt natürlich entsprechend für Schweinefleisch, Geflügel und andere Schlachttiere.The present invention aims to target primarily enterobacteria and other acceptable Pa combat thogens. The main factor on the growth rate is the temperature. In particular, in the case of elevated temperatures, the invention will be useful because under these conditions, pathogens (in the absence of further obstacles) become increasingly competitive, while at the same time the effect of the antimicrobial substances with increased temperature increases. Naturally, the same applies to pork, poultry and other slaughter animals.
c) Das Entfernen von Knochen im warmen Zustandc) The removal of bone in the warm Status
Dieses Verfahren stellt eine Alternative zum konventionellen Verarbeitungsprozess dar und bedeutet, dass die Knochen im warmen Zustand vor Eintreten des rigor mortis und vor der Vakuumverpackung ausgelöst werden. Das hat ökonomische Vorteile für den Hersteller, bedeutet aber zusätzliche Manipulation und Kontaminationsgefahr, selbst wenn es im Großen und Ganzen als dem konventionellen Verfahren in hygienischer Hinsicht equivalent eingestuft wird.This Process provides an alternative to the conventional processing process and means that the bones are in the warm state before entering of rigor mortis and before vacuum packaging. That has economic Benefits for the manufacturer, but means additional manipulation and contamination risk, even if it's big and whole as the conventional method in hygienic terms equivalent is classified.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verfahrensweise vor, die in der Lage ist, E.coli und andere Enterobakterien in den frühen Stadien des Abkühlens zu inhibieren, wenn die Temperatur noch über 30°C liegt und das Wachstum dieser Organismengruppe sehr rasch erfolgt.The The present invention provides a methodology which is described in U.S. Pat Location is E.coli and other enterobacteria in the early stages of cooling to inhibit when the temperature is still above 30 ° C and the growth of these Organism group is done very quickly.
d) Fermentierte Lebensmitteld) Fermented foods
Die Fermentation von Fleisch, Fisch und anderen Nahrungsmitteln durch eine gemischte Bakterienflora, und insbesondere Milchsäurebakterien, ist ein traditionelles Verfahren, das sich empirisch entwickelt hat und darauf beruht, die Vermehrung der gewünschten Mikrobenflora zu begünstigen. In der modernen Fermentationspraxis wurde die klassische Methode durch den gezielten Einsatz von Starterkulturen verdrängt (Adams & Moss 2006). Dabei können auch andere als Milchsäurebakterien eingesetzt werden (z. B. Staphylococcus carnosus), um bestimmte Produkteigenschaften (Geruch und Geschmack) zu erzielen. Gram-negative Enterobakterien (z. B. E.coli und Salmonella), obwohl anfänglich vorhanden, sind nicht erwünscht und werden i. R. mit der Zeit verdrängt. Dieser Vorgang kann durch Anwendung der vorliegenden Erfindung aktiv unterstützt und beschleunigt werden. Es ist wichtig zu erwähnen, dass die erfindungsgemäßen Substanzen die Entwicklung der Grampositiven erwünschten Mikroorganismen und der damit verbundenen Eigenschaften des Produkts nicht beeinträchtigt.The Fermentation of meat, fish and other foods a mixed bacterial flora, and especially lactic acid bacteria, is a traditional process that evolves empirically and is based on promoting the multiplication of the desired microbial flora. In modern fermentation practice became the classical method displaced by the targeted use of starter cultures (Adams & Moss 2006). there can also other than lactic acid bacteria be used (for example, Staphylococcus carnosus) to certain product properties (Smell and taste). Gram-negative enterobacteria (eg, E. coli and Salmonella), although initially present, are not he wishes and i will. R. displaced with time. This process can be through Application of the present invention actively supported and be accelerated. It is important to mention that the substances according to the invention the development of Gram positive microorganisms and desirable the associated properties of the product are not affected.
e) Andere Anwendungen im Zusammenhang mit Lebensmitteln und lebensmittelverarbeitenden Prozessene) Other applications related with food and food processing processes
Da die vorliegende Erfindung für den Lebensmittelbereich das Ziel verfolgt, das Wachstum von suszeptiblen pathogenen Mikroorganismen, im Wesentlichen aus der Gruppe der Enterobakterien, zu hemmen und damit einhergehend andere Organismen, hauptsächlich aus der Gruppe der Gram-positiven Bakterien zu fördern, geht das Spektrum der möglichen Anwendungen über die o. g. Beispiele hinaus. Die Erfindung kann auch bei anderen Verfahren der Lebensmittelkonservierung und Lebensmittelsicherheit zum Einsatz kommen, wie z. B. Trocknen, Räuchern, Pökeln und Hochdruckbehandlung (HPP), bei denen das Wachstum von Enterobakterien in einem frühen Stadium kontrolliert werden muss.There the present invention for the food sector pursues the goal of growing susceptible pathogenic microorganisms, essentially from the group of enterobacteria, too inhibit and concomitantly other organisms, mainly from To promote the group of Gram-positive bacteria, the range of possible ones goes Applications over the o. g. Examples beyond. The invention can also be applied to others Process of food preservation and food safety are used, such. B. drying, smoking, pickling and high pressure treatment (HPP) in which the growth of enterobacteria is at an early stage must be controlled.
2. Persönliche Hygiene und Körperpflege2. Personal hygiene and body care
Im häuslichen Umfeld und im Bereich der persönlichen Hygiene und Körperpflege können die erfindungsgemäßen Substanzen ebenfalls zum Einsatz kommen. Produkte auf der Basis von Verbindungen der Formel I und II können so konzipiert sein, dass sie die Wirksamkeit bereits vorhandener Haushaltsreinigungs- und Desinfektionslösungen verstärken oder eigenständige, neue Produkte darstellen.in the home Environment and in the field of personal Hygiene and body care can the substances according to the invention also be used. Products based on compounds of the formula I and II can be designed to increase the effectiveness of existing ones Reinforce household cleaning and disinfecting solutions or independent, represent new products.
Die menschliche Haut ist ein Organ, das entsprechender Pflege bedarf. Der Luft exponierte Bereiche sind in der Regel "trocken" und von einer Bakterienflora besiedelt, die von Grampositiven Organismen dominiert wird (Woodroffe & Shaw 1974). Andere Bereiche wie z. B. Achselhöhlen und Zehzwischenräume sind dagegen "feuchte" Zonen, in denen die Besiedlung mit Gram-negativen Bakterien begünstigt wird. Beispiele für die Anwendung im Hautpflegebereich sind Reinigungslösungen für die Haut, Hautpflege-Cremes, Moisturizer und Formulierungen für die Behandlung von Infektionen und irritationen der Haut (z. B. Sonnenbrand). Die Gefahr der Infektion mit potentiellen Pathogenen besteht auch im Bereich der Mundhöhle und des Zahnfleisches (z. B. Porphyromonas gingivalis), sowie für den Urogenitalbereich mit den bekannten opportunistischen Krankheitserregern aus der Gruppe der Enterobakterien. Die vorliegende Erfindung kann genutzt werden, um gezielt Enterobakterien und andere potentiell Pathogene anzugreifen, die diese Zonen besiedeln. Ähnliches gilt für Bereiche, die infolge von Bandagen etc. ein feuchtes Mikroklima generieren.The Human skin is an organ that needs proper care. The air-exposed areas are usually "dry" and populated by a bacterial flora, which is dominated by Gram-positive organisms (Woodroffe & Shaw 1974). Other Areas such. B. armpits and toe spaces are "wet" zones in which the Colonization with Gram-negative bacteria is favored. Examples of the application in skin care are cleaning solutions for the skin, skincare creams, Moisturizers and formulations for the treatment of infections and irritations of the skin (eg Sunburn). The danger of infection with potential pathogens exists also in the area of the oral cavity and the gums (z. B. Porphyromonas gingivalis), as well as for the urogenital area the known opportunistic pathogens from the group of enterobacteria. The present invention can be used to specifically attack enterobacteria and other potentially pathogens, which colonize these zones. something similar applies to Areas that due to bandages etc. a moist microclimate to generate.
3. Selektive antimikrobielle Wirkstoffe für Medizin und Pharmazie3. Selective antimicrobial Active ingredients for Medicine and pharmacy
Möglicherweise
aufgrund hoher Na+ Konzentrationen in Blut
und anderen Körperflüssigkeiten
haben viele human- und tierpathogene Mikroorganismen Na+-abhängige Transportsysteme
für Aminosäuren und
dementsprechend auch primäre
Natrium-Pumpen und Na+/H+ Antiporter.
Beispiele für
solche Na+-abhängigen pathogenen Genera sind:
Treponema,
Chlamydia, Porphyromonas, Neisseria, Pasteurella, Haemophilus, Vibrio,
Pseudomonas, Escherichia, Salmonella, Klebsiella und Yersinia.Possibly due to high Na + concentrations in blood and other body fluids ha Many human and animal pathogenic microorganisms have Na + -dependent transport systems for amino acids and accordingly also primary sodium pumps and Na + / H + antiporters. Examples of such Na + -dependent pathogenic genera are:
Treponema, Chlamydia, Porphyromonas, Neisseria, Pasteurella, Haemophilus, Vibrio, Pseudomonas, Escherichia, Salmonella, Klebsiella and Yersinia.
Da die erfindungsgemäßen Substanzen entsprechend Formel I und II von diesen Organismen akkumuliert werden und dort mit Komponenten des Na+-Zyklus interferieren (z. B. NQR und/oder Antiporter), ist ein gezielter Einsatz gegen diese Pathogenen unter Ausnutzung eines ganz neuen Targets möglich. Selbst wenn durch die Verwendung dieser antimikrobiellen Substanzen nur ein sehr limitiertes Spektrum von Organismen erreicht würde, so könnten sie doch eine sehr wirkungsvolle Ergänzung zu bestehenden Therapiekonzepten darstellen, insbesondere bei persistenten Infektionen.Since the substances according to the invention corresponding to formulas I and II are accumulated by these organisms and interfere there with components of the Na + cycle (eg NQR and / or antiporter), a targeted use against these pathogens is possible by exploiting a completely new target , Even if only a very limited range of organisms were achieved by the use of these antimicrobial substances, they could nevertheless be a very effective supplement to existing therapy concepts, especially in the case of persistent infections.
Von den Verbindungen gemäß Formel I ist Kreatin auch deshalb die bevorzugte Verbindung, für den Lebensmittelbereich, weil es ein natürlicher Bestandteil höherer Lebewesen ist. Es dient in Vertebraten als Energiespeicher (in Form von Kreatinphosphat) und ist in Fleisch und Fisch in hoher Konzentration (2–10 g/kg) enthalten. Kreatin ist international als wertvolles Nahrungsergänzungsmittel für Sportler und Vegetarier anerkannt und als Lebensmittelzusatz und für die topische Applikation unbedenklich. Von den Verbindungen der Formel II ist 1,4,5,6-Tetrahydro-2-amino-4-pyrimidincarbonsäure bzw. deren 5-Hydroxy-Variante für den Bereich medizinischer und pharmazeutischer Applikationen besonders bevorzugt, weil es sich um Derivate der natürlich vorkommenden kompatiblen Solute L-Ectoin und S,S-β-Hydroxyectoin handelt, die von zahlreichen Transportsystemen für kompatible Solute erkannt und akkumuliert werden.From the compounds according to formula For this reason, creatine is also the preferred compound for the food industry. because it's a natural one Component higher Is living thing. It is used in vertebrates as energy storage (in form of creatine phosphate) and is high in meat and fish (2-10 g / kg). Creatine is internationally recognized as a valuable nutritional supplement for athletes and Vegetarian recognized and as a food additive and for the topical Application harmless. Of the compounds of formula II 1,4,5,6-tetrahydro-2-amino-4-pyrimidinecarboxylic acid or its 5-hydroxy variant for the Especially medical and pharmaceutical applications preferred because they are derivatives of naturally occurring compatible Solute L-ectoine and S, S-β-hydroxyectoine, which are recognized by numerous transport systems for compatible solute and be accumulated.
Beispiel 1:Example 1:
Wirkung von Kreatin auf die Wachstumsrate von E.coli K12 in Abhängigkeit von Salinität und TemperaturEffect of creatine on the growth rate of E. coli K12 depending of salinity and temperature
E.coli
K12 wurde zur Bestimmung der Wachstumsraten in Glucose-Mineralsalz-Medium MM63
(modifiziert nach Larsen et al. 1987) in Abwesenheit und in Gegenwart
von Kreatin bei verschiedenen Salinitäten und bei verschiedenen Temperaturen
kultiviert. Die antimikrobielle Wirkung ist im Konzentrationsbereich
von 0.1 bis 2 mM besonders ausgeprägt. Sie korreliert mit der
Salinität
des Mediums und wird durch Erhöhung
der Temperatur überproportional
verstärkt
(
Die
vorliegende Erfindung beansprucht weiterhin die Verwendung derivatisierter
Aminosäuren gemäß Formel
I bzw. zyklischer Varianten gemäß Formel
II als selektive antimikrobielle Substanzen, die dadurch gekennzeichnet
sind, dass die α- und/oder
eine andere Aminogruppe einer Aminosäure in einem einfachen Verfahren
zu einem Guanidinium-Derivat modifiziert wird. Solche Guanidinium-Derivate
werden erhalten, indem die Aminogruppe(n), ggf. In modifizierter
Form, mit equimolaren Mengen an O-Methyl-Isoharnstoff bei erhöhtem pH zur Reaktion gebracht
und in einem einfachen Verfahren aufgereinigt werden (Beispiel 2,
Beispiel 2:Example 2:
Synthese von N-Amidino-Alanine, einem Strukturisomeren von KreatinSynthesis of N-amidino-alanines, a Structural isomers of creatine
Einer
wässerigen
Lösung
von Alanin (1 M) wird eine equimolare Menge O-Methyl-Isoharnstoff hinzugefügt. Der
pH wird mit Ca(OH)2 auf pH 10 eingestellt
und die Lösung
für mind.
2 h auf 50 Grad C temperiert. Anschließend wird mit Schwefelsäure neutralisiert
und das ausgefällte
CaSO4 durch Filtration und/oder Zentrifugation
abgetrennt. Das Lösungsmittel
Wasser wird durch Rotationsverdampfung (bei verringertem Druck)
oder durch Gefriertrocknung entfernt. Die Reinheit des Rohprodukts bzw.
des kristallisierten Produkts wird mittels HPLC oder NMR überprüft (
Literatur:Literature:
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Legal Events
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|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130903 |