DE19812652A1 - Verwendung von L-Citrullin zur Erhöhung des Blutplasmawertes von Säugern - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der orthomolekularen Medizin zur Erhaltung der Gesundheit und zur Linderung von Krankheiten durch ein neuartiges Mittel zur Ergänzung der Ernährung.

"Orthomolekulare Medizin" ist der Begriff, der von Linus Pauling für die Erhaltung der Gesundheit und für die Behand­ lung von Krankheiten durch Variieren der Konzentrationen von Substanzen, die normalerweise im Körper vorhanden sind und die für eine optimale oder bessere Gesundheit erforderlich sind, geprägt wurde. Pauling, L., Vitalstoffe Zivilisations-Krank­ heiten 13: 3-5, (1968). Das L-Arginin wird beim Menschen als eine nicht-essentielle Aminosäure für die Stickstoffbilanz und für den Stoffwechsel angesehen, insofern, als das L-Arginin im menschlichen Körper in ausreichenden Mengen synthetisiert wer­ den kann, ohne daß diese Aminosäure als Ergänzung der Nahrung zugesetzt werden muß, ausgenommen für ein optimales Wachstum von kleinen Kindern und für ausgewählte Stoffwechselstörungen mit hepatitischer Ureagenese und für Streßzustände. Visek, W. J., J. Nutri. 115: 531-541, (1985), Barbul, A., J. Parenteral Enteral Nutr. 10: 227-238, (1986), Young, V. R. et al, Seiten 191-243, in: Amino Acid Metabolism and Therapy in Health and Nutritional Disease, CRC Press, (1995).

L-Citrullin wird beim Menschen ebenfalls als nicht-essentielle Aminosäure für die Stickstoffbilanz und für den Stoffwechsel angesehen, so daß eine ergänzende Zufuhr von L-Citrullin nicht erforderlich ist. Diese Aminosäure ist keine Komponente der meisten Proteine im menschlichen Körper, ausgenommen einige spezialisierte Proteine in Zellen der Epidermis, der Haare und im Myelin. Rothnagel, J. A. et al, Seiten 624-631, in: Methods in Enzymology, Academic Press, (1984).

L-Arginin ist ein normaler Bestandteil von zahlreichen Körper­ proteinen und steht mit einer Vielzahl von essentiellen meta­ bolischen Zellreaktionen, einschließlich der ursprünglichen Amidinotransferase-(E.C.26.21)-Reaktion mit Glycin für die Kreatinsynthese im Zusammenhang. Barbul, A., (1986), Young, V. R. et al, (1995). L-Arginin ist weiterhin ein einzigartiges endogenes Substrat für die konstitutive Stickoxidsynthase (c-NOS) zur Erzeugung des freiradikalischen Effektors Stickstoff­ dioxid, im L-Arginin-Stickoxid-Weg als Botenstoff. Schmidt, H. H. H. W. et al, Cell 78: 919-925, (1994).

L-Glutamin ist eine weitere, diätetisch nicht-essentielle Aminosäure, die in Körperflüssigkeiten vorkommt; sie leitet sich ab vom Stoffwechsel der skeletalen Muskulatur von Amino­ säuren als hauptsächliche endogene Quelle von L-Glutamin als Vorstufe für die Synthese von L-Citrullin im Darm. Young, V. R. et al, (1995). Ohne nennenswerte Aufnahme von intestinal­ abgeleitetem L-Citrullin in der Leber aus dem Blut von der Pfortader wird L-Citrullin durch den Blutkreislauf zu den Nieren, zum Hirn und auf andere Zellen verteilt. Windmueller, H. G. et al, Am. J. Physiol. 241: E473-E480 (1981). In diesen Geweben findet keine neuerliche zelluläre Umwandlung von L-Citrullin zu L-Arginin für die Zellproteinsynthese und für andere Zwecke statt. Jones, M. E., J. Nutr. 115: 509-515 (1985).

Die Verfügbarkeit von Plasma-L-Citrullin für die Nieren scheint ein wichtiger Hauptfaktor bei der Bestimmung der Geschwindigkeit der endogenen (extrahepatischen) Arginin­ synthese zu sein, basierend hauptsächlich auf nichtmensch­ lichen Modellen. Dhanakoti, S. N. et al, AM. J. Physiol. 259: E437-E442, (1990). Es wurde jedoch angenommen, obwohl es noch nicht zuverlässig bekannt ist, daß dieses Schema glei­ chermaßen für Menschen gilt. Young, V. R. et al, (1995).

Andererseits nimmt man an, daß die Homöostase von zirku­ lierendem Blutplasma und L-Arginin im gesamten Körper bei gesunden Menschen in erster Linie durch eine Modulation im Grad der Aufnahme von Arginin durch die Nahrung und/oder durch eine Regulierung der Geschwindigkeit des L-Arginin-Abbaus erreicht wird. Dieses Konzept beruht teilweise auf dem Nachweis, daß die Umwandlungsgeschwindigkeit von Plasma-Ci­ trullin zu Plasma-Arginin im nüchternen und gesättigten Zustand in gesunden menschlichen Probanden, die an eine argininreiche (ausreichende) oder argininfreie Diät angepaßt waren, ähnlich war. Castillo, L. et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 7749-7753, (1993), Young V. R. et al, (1995). Eine Änderung der Argininsynthese in extrahepatischen Geweben soll keine wichtige Komponente für die Arginin-Homöostase im Hinblick auf veränderte physiologische oder pathologische Zustände sein. Die Nettogeschwindigkeit der Neusynthese von Arginin in menschlichen Probanden soll durch akute Verände­ rungen der Aufnahmemenge von Arginin in der Nahrung nicht wesentlich beeinflußt werden. Statt dessen nimmt man an, daß die Arginin-Homöostase wahrscheinlich eher durch eine Ver­ änderung der L-Arginin-Abbaugeschwindigkeit in bezug auf die vorherrschenden metabolischen Bedingungen des Wirtsubjekts und der Aufnahmemenge von L-Arginin in der Nahrung erreicht wird. Young, V. R. et al, (1995).

Ergänzende orale Einzeldosen von 3 g bei gesunden Menschen erhöhen die Plasma-Arginin-Werte akut, jedoch ohne eine Än­ derung der Plasma-Citrullin-Werte. Kamoun, P. et al, Clin. Chem. 37: 1287, (1991). Auf der Basis von Untersuchungen bei Ratten gingen nach einer parenteralen Injektion von zusätz­ lichem Arginin die Arginin-Konzentration im Plasma und in verschiedenen Geweben in etwa 2 bis 3 Stunden auf den Normal­ wert zurück, da die Plasma-Halbwertszeit mit etwa einer Stunde sehr kurz ist. Diese Pharmakokinetik von verabreichtem Arginin wird dazu verwendet, um Zweifel an dem Nutzen von Arginin, das in vielen Reformhäusern verkauft wird, zu verbreiten, wo Verbraucher Argininpräparate aufgrund einer Vielzahl von vermuteten, aber nicht bewiesenen gesundheitlichen Vorteilen kaufen. Noeh, F. M. et al, Life Sciences 58: PL131-138 (1996).

Bei Menschen ist die Aufnahme- oder Verwertungsgeschwindigkeit von Arginin durch die Leber und andere Gewebe nach dem Verzehr einer einzigen Proteinmahlzeit von etwa 30 bis 50 g Proteinen (die etwa 1 bis 2 g Arginin enthalten) so groß, daß die peri­ pheren Plasma-Arginin-Werte innerhalb von 2 bis 3 Stunden ein Maximum erreichen und in etwa 5 bis 6 Stunden ungefähr auf die Werte im nüchternen Zustand zurückgehen. Yearick, E. S. et al, Am. J. Clin. Nutr. 20: 338-344 (1967); Palmer, T. et al, Clin. Sc. Molec. Med. 45: 827-832 (1973).

Bei normalen Erwachsenen erreichen die Plasmawerte von Arginin nach etwa einer Stunde Spitzenwerte von etwa dem 3,6fachen der Werte im nüchternen Zustand von 90 ±6 µM (Mittel + SEM) nach der Aufnahme von 24,8 g L-Arginin (in Form von 30 g Arginin-Hydrochlorid), doch gehen die Plasmawerte innerhalb von 3 Stunden fast auf die Werte im nüchternen Zustand zurück. Smoyer, W. E. et al, J. Lab. Clin. Med. 118: 166-175, (1991). Man kann annehmen, daß eine einzige orale Dosis von 24,8 g freiem Arginin etwa 4,7mal so groß ist wie die Gesamtmenge des Arginins, das täglich von Menschen aufgenommen wird, die eine mäßig hohe Proteindiät von 1,5 g/kg Körpergewicht für eine Person mit 70 kg verbrauchen (unter der Annahme, daß der Arginingehalt im Protein etwa 5% beträgt), d. h. etwa 5,25 g Arginin.

Die Nüchtern-Werte von Arginin über Nacht im Blutplasma von gesunden amerikanischen Kindern von 6 bis 18 Jahren werden mit 89 ±20 µM (Mittel ± SA (Standardabweichung)) angenommen, und die Übernacht-Nüchternwerte von erwachsenen Männern und Frauen wurden mit 89 ±26 bzw. 75± µM angegeben. Armstrong, M. D. et al, Metab. 22: 561-569, (1973). Ähnliche Übernacht-Nüchternwerte für Plasma-Arginin-Konzentrationen von gesunden Erwachsenen werden von anderen Forschern angegeben, z. B. 84 ± 22 µM und 94 ±20 µM (Mittel ±SA). Perry et al, J Neurochem. 24: 587-589, (1975), Scriver, C. R. Metab. 34: 868-873, (1985). Die Über­ nacht-Nüchtern-Plasmawerte von Arginin sind ausgeprägt niedriger bei gesunden Frauen während der späten normalen Schwangerschaft, d. h., sie nehmen von 89 ±20,8 µM auf 43,4 ±5,6 µM ab. Fitch, W. F. et al, Am J. Clin. Nutr. 46: 243-249, (1987). Ähnlich sind die Nüchtern-Plasma-Argininwerte signifikant niedriger (65 ±14 µM) bei gesunden und wohlgenährten älteren Männern, was wahrscheinlich mit dem Alterungsprozeß oder mit geringeren Proteinaufnahmen zusammenhängt. Mariguti, J. C. et al, Amino Acids 9: 46, (1995).

Man hat verschiedene Isozyme von Stickoxid-Synthase (EC 1.14.13.39) für die konstitutiv exprimierte Synthese (immer vorhandenes, jedoch nicht immer aktives Enzym) für Stickoxid als wichtiges Ausgangsprodukt verantwortlich gemacht. L-Arginin ist das stickstoffhaltige Substrat für das enzy­ matische Produkt von Stickstoffdioxid durch konstitutive Stickoxid-Synthase (c-NOS)-Aktivität, und L-Citrullin wird stoachiometrisch als Coprodukt gebildet. Konstitutive Isozyme sind in Endothelzellen, in zentralen und peripheren Nerven­ zellen, in Epithelzellen und vielen anderen Zellen des Kör­ pers, einschließlich menschlicher Blutplättchen, vorhanden. Förstermann, U. et al, Hypertension 23: 1121-1131, (1994), Radomski, M. W. et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 5193-5197, (1990), Murunganandam, A. et al, Biochim; Biophys. Acta 1200: 1-6, (1994), Vasta, V. et al, Biochem. Biophys. Res. Commun. 206: 878-884, (1995).

Die Synthese von Stickstoffdioxid auf konstitutivem Wege durch vaskuläres Endothelium ist immer verantwortlich für den Vasodilator-Tonus, die Steuerung der Blutplättchenaggregation und -adhäsion und die Hemmung der Leukozytenaktivierung und -ad­ häsion. Das Stickstoffdioxid über den L-Arginin-Stickoxid-Weg endothel-abgeleitet ist also vasoprotektiv. Moncada, S. et al. New Engl. J. Med. 329: 2002-2012, (1993), Schmidt, H. H. H. W. et al. Cell 78: 919-925, (1994). Endothel-abgeleitetes Stickoxid ist ein potentieller Antagonist auf allen Stufen der Blut­ plättchen-Aktivierung.

Die Plättchen selbst erzeugen Stickstoffdioxid über den L-Arginin-Stickoxid-Weg, der durch konstitutive NOS innerhalb der Plättchen betrieben wird. Dieser Weg über die Plättchen wirkt als negativer Weg, um die Funktion der Plättchen zu stabilisieren.

Die Verwendung von L-Arginin als Substrat für die Plättchen-c-NOS dient als automatische Kontrolle der Plättchenfunktion und der Verfügbarkeit von extrazellulärem L-Arginin für einen spezifischen Plättchen-Transporter dieses Substrat s und trägt zur Vasoprotektion und zu einem antithrombotischen Effekt bei. Radomski, M. W. et al, (1990), Muruganandam, A. et al, (1994) Vasta, V. et al, (1995).

Die scheinbare Michaelis-Konstante (K_m) von L-Arginin für endotheliales c-NOS in vitro beträgt etwa 6 µM (die Konzen­ tration des Substrats, wenn die Geschwindigkeit der enzyma­ tischen Reaktion halb-maximal ist). Jedoch liegt die Konzen­ tration für eine maximale Stimulierung des gereinigten c-NOS viel höher, d. h. zwischen 30 und 100 µM. Mayer, B. et al, Biochem. Biophys. Res. Commun. 164: 678-685, (1989). In Anwe­ senheit von extrazellulären L-Glutamin-Konzentrationen bei Werten innerhalb eines üblicherweise normalen Plasmawerts bei Menschen (600 µM) hängt die endotheliale Produktion von Stick­ stoffdioxid durch c-NOS in vitro direkt von der extrazellu­ lären Konzentration von L-Arginin über 10 µM bis auf Werte von 1000 µM ab, ohne offensichtliche Sättigung des Enzyms. Arnal, J. F. et al, J. Clin. Invest. 95: 2565-2572, (1995). Die funk­ tionelle scheinbare K_m von extrazellulärem L-Arginin in vivo für eine konstitutive endotheliale Bildung von Stickstoffdi­ oxid in intakten Zellen ist also viel größer als die des ge­ reinigten c-NOS in der Nähe von 6 µM.

Diese als "Arginin Paradoxon" bezeichnete Diskrepanz beruht offensichtlich auf der Tatsache, daß viele in vivo-Werte zeigen, daß eine Erhöhung der Arginin-Plasmakonzentrationen in zirkulierendem Blut über über einen normalen nüchternen Durch­ schnittswert von etwa 75 bis 90 µM die endotheliale Stickoxid­ produktion durch aktivierte c-NOS verstärkt (Vöstermann, U. et al, (1994). Die intrazelluläre L-Argininkonzentration wird in Endothelzellen für die Stickoxidproduktion geschwindigkeits­ begrenzend, wenn diese unter bestimmten Bedingungen stimuliert werden, und diese Zellen können exogenes L-Arginin zur kataly­ tischen Bildung von Stickstoffdioxid verwerten (Bogle, R. G. et al, Biochem. Biophys. Res. Commun. 180: 926-932, (1991).

Durch eine L-Arginininfusion bei Patienten mit Hypercholeste­ rolämie wird eine beeinträchtigte endothelabhängige Vaso­ dilation behoben, wobei dies durch die Erzeugung von Stick­ stoffdioxid vermittelt wird. Drexler, H. et al, Lancet 338: 1546-1550, (1991); Creager, M. A. et al, J. Clin. Invest. 90: 1248-1253, (1992).

Gefäßverletzungen und Hypercholesterolämie verstärken die Adhäsivität des vaskulären Endothels für Blutplättchen sowie die vaskuläre Proliferation. Diese werden als kritische Vorgänge bei der Atherogenese angesehen. Eine zweifache Erhöhung der Plasma-Argininwerte, hervorgerufen durch eine sechsfache Anreicherung von diätetischen L-Arginin verbessert die stickoxid-abhängige Vasodilation, die mit der Anti­ atherogenese verbunden ist, und hemmt die endotheliale Adhäsivität und die Atherogenese in Hypercholesterolämie-Kanin­ chen-Tiermodellen erheblich. Beim Kaninchenmodell wird angenommen, daß die Änderungen in der Stickoxidaktivität eine kritische Rolle spielen. Cooke, J. P. et al, J. Clin. Invest. 90: 1168-1172, (1992), Tsao, P. S. et al, Ciculation 89: 2176-2182, (1994). So hat das erzeugte endotheliale Stickoxid, das durch c-NOS aus L-Arginin und Sauerstoff abgeleitet ist, starke Wirkungen gegen Blutplättchen und gegen eine Proli­ feration. Collke, J. P. et al, Current Opinion Cardio. 7: 799-804, (1992). Weder L-Arginin noch seine Aminosäure-Vorstufe, L-Citrullin, werden derzeit als Nahrungsergänzungen für blut­ plättchen-antagonistische, antithrombotische oder vasopro­ tektive Wirkungen vorgeschlagen oder verwendet. Becker, R. C. Sci. Med. 3: 12-21, (1996).

Die scheinbare K_m von L-Arginin für seine Aufnahme in mensch­ liche Blutplättchen wird mit 26 ± 4 µM angegeben, und eine ex­ trazelluläre Konzentration von 300 µM L-Glutamin, L-Lysin oder L-Ornithin hemmt die L-Argininaufnahme bei einer Konzentration von 30 µM. Vasta et al, (1995). Es wird angenommen, daß schwan­ kende Konzentrationen von L-Arginin im Plasma die Aufnahme dieser Aminosäure in menschliche Blutplättchen, und folglich seine Substratverfügbarkeit für die Stickoxidsynthese in Blut­ plättchen und die Blutplättchenstabilität verändern können. Vasta et al, (1995).

Die endothelial abhängige Vasodilation, die durch die Erzeu­ gung von Stickoxid vermittelt wird, wird auch durch fortge­ schrittenes Alter und erhöhte Hypercholesterolämie beeinträch­ tigt. Zieher, A. M. et al, J. Clin. Invest. 92: 652-662, (1993). Es wurde gezeigt, daß fortgeschrittene, nichtenzymatische Glykolierungsendprodukte, die sich beim Altern und bei Diabetes mellitus im vaskulären Endothel und Subendothel anhäufen, das gebildete Stickoxid quenchen und zu einer defekten endothelabhängigen Vasodilation führen. Bucala, R. et al, J. Clin. Invest. 89: 432-438, (1991). Man geht davon aus, daß das Altern die Endothelfunktion bei dem essentiellen Hypertonus in Unordnung bringt, da die Vasodilationsreaktionen der Niere auf L-Arginin bei älteren im Vergleich zu jungen hypertensiven Patienten abgeschwächt waren. Compo, C. et al, Kidney Int. 49 (Suppl. 55): S. 126-S. 128, (1996).

Die endotheliale Sekretion von Stickoxid, einer diffundier­ baren Substanz, wird wahrscheinlich in erster Linie in die abluminale Seite freigesetzt, wo sie die relaxative Vasodi­ lation der glatten Muskulatur und die antiproliferativen Funktionen aktiviert. Dieses Molekül diffundiert auch in die luminale Seite der Blutgefäße, wo dieses durch c-NOS gebildete Produkt mit L-Arginin einen wichtigen vasoprotektiven und antithrombotischen Vermittler darstellt. Wu, K. K. et al, Annu. Rev. Med. 47: 315-331, (1996).

Nach einer arteriellen Verletzung in einem Kaninchenmodell für Angioplasie mit endothelialer Denudation verminderte die täg­ liche Langzeitzugabe von L-Argininhydrochlorid ad 2,25% zum Trinkwasser, wodurch der Plasma-Argininwert um etwa das 2,6fache erhöht wurde, die Verdickung (thickening) und verstärkte die neoendothel-abhängige arterielle Muskelrelaxation. Hamon, M. et al, Circulation 90: 1357-1362, (1994).

Klinisch wird angenommen, daß Blutplättchen bei vielen akuten und chronischen kardiovaskulären Zuständen, einschließlich mikrovaskulären Verschlüssen und Vasospasmen eine wichtige negative Rolle spielen. Harker, L. A. et al, Circulation 62 (Suppl V): V. 13-V. 18, (1980). Die Bildung von Stickoxid durch die Aktivität der endothelialen c-NOS spielt eine kritische Rolle bei der Aufrechterhaltung der vaskulären Homöostase. Dennoch sind therapeutische Strategien zur vaskulären Verstär­ kung der enzymatischen Stickoxidproduktion für eine nützliche Prävention und/oder Milderung der Arteriosklerose oder anderer Erkrankungen oder für die Abschwächung der Neointimalbildung nach einer endothelialen Verletzung, einschließlich der direk­ ten Ergänzung des NOS-Substrats (L-Arginin) oder der Cofakto­ ren (wie Tetradydrobiopterin), bisher nicht für eine wirkungs­ volle praktische Verwendung im Menschen entwickelt worden. Lloyd-Jones, D. M. et al, Annu. Rev. Med. 47: 367-375, (1996).

Orale Strategien unter Verwendung von L-Citrullin als Vorläu­ fer zur wirkungsvollen Erhöhung der potentiellen endogenen Produktion von Stickoxid durch eine erhöhte Aktivität der konstitutiven Stickoxidsynthasen durch eine erhöhte Verfüg­ barkeit von L-Arginin für die Vasoprotektion, Neuroprotektion, für antithrombotische und myorelaxierende Wirkungen über den L-Arginin-Stickoxid-Weg sind ebenfalls bis jetzt nicht ent­ wickelt oder im Menschen in die Praxis umgesetzt worden. Schmidt, H. H. H. W. et al, (1994). Auch sind auf diesem Gebiet keine ähnlichen oralen Strategien zu finden, die indirekt zu anhaltenden hohen (luxus) Plasmakonzentrationen an L-Arginin für andere gesundheitsfördernde Funktionen, wie die Protein­ biosynthese oder die Kreatinbiosynthese oder zur Behandlung von häufigen Erkrankungen, wie bei Arteriosklerose usw. führen.

L-Citrullin wird manchmal als Ersatz für L-Arginin bei der Behandlung von seltenen genetischen Harnstoffzyklus-Enzymo­ pathien und erworbenen Lebererkrankungen mit Hyperammonämie und bei der seltenen Lysinurie-Proteinintoleranz-Erkrankung verwendet. Citrullinmalat (ein Salz von Citrullin) wird in geringen Mengen in einigen geschützten europäischen Präparaten für schlecht definierte oder unklare Zwecke bei Asthenie (Schwäche) oder als Tonikum bereitgestellt. In einigen ge­ schützten Präparaten mit mehreren Inhaltsstoffen für (die Behandlung von) Lebererkrankungen ist Citrullin zusammen mit Arginin und Ornithin vorhanden. Martindale The Extra Pharma­ copoeia, 30. Aufl., (1993).

Genau gesagt umfaßten die wirkungsvollen oralen Behandlungs­ strategien für Patienten unter Verwendung von L-Citrullin als Vorstufe von L-Arginin nicht: Sichelzellenkrankheiten, nor­ male Spätphasen-Schwangerschaft, das vorzeitige Einsetzen der Wehen, Präeklampsie (Schwangerschaftstoxämie), symptomatische Erkrankung der Koronararterien (anginaler Brustschmerz) - so­ gar bei angiographisch normalen Koronararterien (mikrovaskuläre Angina), offenstehende Gefäße nach arterieller Angioplastie, fokale neurologische ischämische Anfälle einschließlich von Schlaganfällen und Lacunarinfarkten, Migräneschmerz, vaskuläre/neuronale Komplikationen bei hypertensitiven Erkrankungen, endotheliale Verletzungen aufgrund chronischer Hyperlipidämie, Diabetes mellitus, Altern, Achalasie des Ösophagus und männliche Unfruchtbarkeit. Francis, R. B. Jr. et al, Blood 47: 1405-1414, (1991), Wolters, H. J. et al, Brit. J. Haemato. 90: 715-717, (1995), Steinberg, M. H., Am. J. Med. Sci. 312: 167-174, (1996), Schoengold, D. W. et al Am. J. Obstet. Gynecol. 131: 490-499, (1978), Dörner, K. et al, Dörner, K. et al (1993); Fitch, W. L. et al, (1978), MacDon­ ald, P. C. et al, Scient. Am. Sci. Med. 3: 42-51, (1996); Rob­ erts, J. M. et al, Am. J. Obstet. Gynecol. 161: 1200-1204, (1989), Molnar, M. et al, Am. J. Obstet Gynecol. 170: 1458-1466, (1994); Egashira, K. et al, New Engl. J. Med. 328: 1659-1644, (1993); Hamon, M. et al, (1994), Morikawa, E. et al, Am. J. Physiol. 263: H1632-H1635, (1992), Caplan, L. R., Nerol. 39: 1246-1250, (1989); Lauritzen, M., Sci. Med. 3: 32-41, (1996), Zeiher, A. M. et al, (1993); Compo, C. et al, (1996); Ross, R. et al, Science 193: 1094-1100, (1976); Bucala, R. et al, (1991); Diederich, D. et al, Am. H. Physio. 266: H1153-H1161, (1994), Current Medcal Diagnosis & Treatment, (1997); Schmidt, H. H. H. W., (1994); Schachter, A. et al, J. Urol. 110: 311-313' (1973); Calloway, D. H., Nutr. Absts. Revs. 53: 361-382, (1983), Barbul, A., (1986).

Das Altern führt zu Verlusten in der Gesamtzahl der funk­ tionierenden Neuronen. Wurtman, R. J., Sci. Am. 246: 50-59, (1982). Ein Mangel an einer Schlüsselaminosäure soll die Proteinsyntheserate begrenzen und somit auch den Ernährungs­ zustand. Bei älteren, wohlgenährten Männern guter Gesundheit wird eine Defizienz bei der L-Argininplasmakonzentration berichtet. Moriguti, J. C. et al, (1995). Die Konzentration an freiem Arginin in der Cerebrospinalflüssigkeit beträgt nur etwa 23% der Plasmakonzentration von 84 ±22 µM (Durch­ schnittswert ±SA) in nüchternen gesunden Erwachsenen. Perry, T. L. et al, (1975). Die Werte an freiem Arginin in vielen motorischen und sensorischen Bereichen des Rattenhirngewebes fallen in alten erwachsenen männlichen Ratten im Vergleich zu jungen um 20% oder mehr ab. Banay-Schwartz, M. et al, J. Neurosci. Res. 26: 217-223, (1990). Aus dem Plasma stammendes L-Citrullin durchdringt leicht die Blut-Hirnschranke. Buniatan, H. C. et al, J. Neurochem. 13: 743-753, (1966).

Es ist unklar, wie Arginin beim Menschen aus dem Blutplasma in die Hirnzellen transportiert wird. Jedoch kann L-Arginin hauptsächlich in Gliazellen im zentralen Nervensystem ange­ troffen werden, während L-Citrullin und Stickoxid als Copro­ dukte der neuronalen c-NOS in nitrergischen Neuronen vorhanden sind. Pow, D. V., Neurosci. Lett. 181: 141-144, (1994). Die in der Membran lokalisierte c-NOS ist in Dentriten und den synaptischen Teilen von Neuronen zu finden, und eine Erhö­ hung des extrazellulären Arginins kann zu einer Potenzierung der neuronalen Funktion führen. Kantor, D. B. et al, Science 274: 1744-1748, (1996).

Die Argininwerte im Hirngewebe bei Ratten folgen den Erhö­ hungen der Plasmawerte in der Ratte, sie liegen jedoch all­ gemein bei nur 20 bis 30% der Plasmawerte. Buckmann, I. et al, Pharmacol. 53: 133-142, (1996). L-Citrullin kann im Hirn, ein­ schließlich der perivaskulären Nerven der cerebralen Arterien, in Arginin umgewandelt werden. Buniatan, C. C. et al, (1966); Sadasivu, B. et al, J. Neurochem. 27: 786-794, (1976); Chen, F.-Y. et al, J. Pharmacol. Exptl. Therap. 273: 895-901, (1995).

Mit der endothelialen Verletzung wird die Arteriosklerose als eine Erkrankung durch freie Radikale betrachtet. Eine stetige Quelle schädigender Verbindungen ist die Reaktion von Sauer­ stoff mit mehrfach ungesättigten Substanzen im Plasma und der Gefäßwand und die Bildung von Oxidationsprodukten einschließ­ lich von Peroxiden und freien Radikalen. Harman, D., Drugs & Aging 3: 60-80, (1993). Ein geringer Prozentsatz der Aktivität der mitochondrialen Elektronentransportkette und Autooxida­ tionsreaktionen verliert Elektronen, um molekulares O₂ zum Superoxid-Radikal als dem Ein-Elektron-Reduktionsprodukt von Sauerstoff zu reduzieren, unter sekundärer Bildung von Wasser­ stoffperoxid, einer reaktiven Sauerstoffspezies. Halliwell, B., Annu. Rev. Nutr. 16: 33-50, (1996). Es kann zu einer weite­ ren Zellschädigung und Arteriosklerose kommen, insbesondere beim Altern. Harmann, D., (1993).

Mehr freie Radikale werden bei experimenteller Diabetes melli­ tus mit endothelialer Zelldisfunktion aufgrund der beeinträch­ tigten Vasoprotektion von dem L-Arginin-Stickoxid-Weg gebil­ det. Diederich, D. et al, (1994). Jedoch ist die Stickoxid­ produktion aufgrund der Aktivität der endothelialen Stickoxid­ synthase und die endothelial-abhängige Vasorelaxation bei der experimentellen Diabetes mellitus durch den erhöhten Abbau von Stickoxid durch von Sauerstoff abgeleitete freie Radikale wie Superoxid und durch das Quenchen durch fortgeschrittene Glyko­ lierungsprodukte im diabetischen Endothel und Subendothel überdeckt. Bucala, R. et al, (1991); Diederich, D. et al, (1994). Daher nimmt die Entfernung des vom Endothel abgelei­ teten Stickoxids durch im Stoffwechsel gebildetes Superoxid oder durch fortgeschrittene glykolierte Produkte bei Diabetes mellitus der glatten Muskulatur in den Gefäßwänden eine rela­ xative Muskeltonuswirkung. Bei experimentellem Diabetes mellitus verhindert eine orale Langzeitverabreichung von L-Arginin in erheblichen Mengen die glomeruläre Hyperfiltration und eine abnormale Filtrationsfraktion-Hämodynamik, und sie mildert die Proteinurie. Reyes, A. A. et al, J. Am. Soc. Nephrol. 4: 1039-1045, (1993).

Die Hauptfunktion des gebildeten Stickoxids, eines freien Ra­ dikals, als Zellbotenstoff scheint es zu sein, die zelluläre Guanylatcyclase zu stimulieren, um das zyklische Guanosin­ monophosphat zu erhöhen, das wiederum die Relaxation der glatten Muskulatur, die Blutplättchenstabilität und die neu­ rochemische Potenzierung aktiviert. Moncada, S. et al, (1993); Schmidt, H. H. H. W. et al, (1994). Stickoxid reagiert stark in biologischen Systemen mit anderen Metall-Proteinen und Thio­ len, sowie mit molekularem Sauerstoff und freiem Superoxid­ radikal. Stamler, J. S. et al, Cell 78: 931-936, (1994).

Stickoxid dient als Fänger freier Radikale, indem es schnell mit freien Radikalen reagiert, die an der Lipidperoxidation und möglicherweise bei altersbedingten Modifikationen von Proteinen beteiligt sind. Kanner, J. et al, Lipids 27: 46-49, (1992); Stadtman, E. R., J. Gerontol. 43: B112-B120, (1988). In Geweben scheint das erzeugte Stickoxid normalerweise ein Antioxidans zu sein. Kanner, J. et al, Biochem, Biophys. 289: 130-136, (1991). Mitochondrien sind eine der intrazellu­ lären Hauptquellen für freie Radikale, und Defekte in dem mitochondrialen Energiestoffwechsel mit erhöhter Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies können eine Zellschädigung und neuronale Degeneration verursachen. Durch c-NOS erzeugtes Stickoxid kann üblicherweise protektive Wirkungen ausüben. Simonian, N. A. et al, Annu. Rev. Pharmocol. Toxicol. 36: 83-106, (1996).

Bei suboptimalen und entleerten extrazellulären Konzentratio­ nen an L-Arginin produziert die aktivierte Stickoxidsynthase Superoxid, hochwirksames Peroxynitrit und Wasserstoffperoxid als reaktive Sauerstoffspezies als Mediatoren einer zellulären Schädigung anstelle von Stickoxid. Xia, Y. et al, Proc. Antl. Acad. Sci. USA 93: 6770-6774, (1996); Heinzel, B. et al, Bio­ chem. J. 281: 627-630, (1992).

Die Größenordnung des intrazellulären L-Arginins ist ein ent­ scheidender Faktor beim Umschalten der Stickoxidsynthase von der Produktion von Stickoxid auf die Produktion von Superoxid und Wasserstoffperoxid. Eine Abnahme des Perfusionsflusses kann zu einer Verarmung des L-Arginins im Gewebe und zu zellu­ lärer Schädigung oder zum Zelltot führen. Xia, A. et al, (1996). Eine Erhöhung der Verfügbarkeit von L-Arginin als Substrat für die Stickoxidsynthaseaktivität schützt Zellen gegenüber Apoptose in einer L-Arginin-Mangelumgebung (10 µM), vielleicht indem der oxidative Streß dadurch verringert wird, daß die Fortsetzung der freien Radikal-Kettenreaktionen been­ det wird, oder durch Interaktion mit Sauerstoff und Superoxid, um ihre Reduktion zu weiteren reaktiven Sauerstoffspezies, wie Wasserstoffperoxid und freiem Hydroxidradikal, zu begrenzen. Mannick, H. B. et al, Cell 79: 1137-1139, (1994).

Die Hemmung der konstitutiven Stickoxidsynthaseaktivität wäh­ rend der Spätphase der Schwangerschaft führt zu einem prä­ eklampsieähnlichen Syndrom und einer Verzögerung des fötalen Wachstums in Ratten. Molnar, M. et al, (1994). Es gibt viele Hinweise, die nahelegen, daß Präeklampsie und Eklampsie menschliche Erkrankungen, gekennzeichnet durch Vasokonstrik­ tion, sind, die endotheliale Zellerkrankungen mit endothelia­ ler Verletzung unter Beteiligung der fötoplazentalen Gefäße darstellen. Roberts, J. M. et al, (1989). Die basale Freisetzung von Stickoxid aufgrund der c-NOS-Aktivität in menschlichen Umbilikalarterien und -venen erscheint bei normalen Schwanger­ schaften und Geburten wichtig. Chaudhuri, G. et al, Am. H. Physiol. 265: 2036H-2043H, (1993).

Die mütterlichen Plasmawerte der meisten Aminosäuren sind bei normaler Schwangerschaft niedriger als im nichtschwangeren Zustand. Die Plasmawerte an Arginin sinken während des ersten, zweiten und dritten Trimesters der normalen menschlichen Schwangerschaft fortlaufend ab. Im dritten Trimester wurden nüchterne durchschnittliche "Normal-Werte von 43,6 µM und 32 µM bei einem statistischen 95%-Zuverlässigkeitsbereich zwi­ schen 27,8 und 71,4 µM bzw. 8 bis 68 µM gefunden. Schoengold, D. M. et al, (1978); Dörner, K. et al, (1993). Nach einer Mahl­ zeit mit hohem Proteingehalt sind die postprandialen Plasma-Arginin­ werte signifikant geringer als in nichtschwangeren Frauen. Fitch, W. L. et al, (1987). Während der Schwangerschaft sind die mütterlichen Plasma-Argininwerte in Müttern von fötal schlecht ernährten Säuglingen erheblich niedriger als in Müt­ tern mit normalen Babies. McClain, P. E. et al, Am. J. Clin, Nutr. 31;401-407, (1978).

Die Zugabe von L-Arginin zu in einer extrazellulären Flüssig­ keit badenden isolierten Uterusmuskelstreifen von schwangeren Ratten führt zu einer Bildung von Stickoxid, einer dosisabhän­ gigen Muskelrelaxation und einem Muskelruhepunkt. Yallampalli, C. et al, Endocrinol. 133: 1899-1902, (1993).

Die orale Aufnahme von täglich 4 bis 20 g Arginin kann die Gesamtspermazahl und die Beweglichkeitsraten von Spermatozyten unfruchtbarer Männer verbessern. Schachter, A. et al, (1973). Da es als Nahrungsergänzung angesehen wird, ist der thera­ peutische Wert von Arginin bei männlicher Unfruchtbarkeit nicht gut dokumentiert. Calloway, D. W., (1983). Jedoch kann die Erzeugung von Stickoxid über den L-Arginin/Stickoxid-Weg in der Testis und/oder der Vas deferens die Spermiozyten hoch­ regulieren und die Fruchtbarkeit fördern. Schmidt, H. H. H. W. et al, (1994).

Die Achaläsie ist eine idiopathische Erkrankung der ösophagea­ len Beweglichkeit, gekennzeichnet durch die Abwesenheit der Peristaltik und das Unvermögen eines hypertonischen unteren ösophagealen Schließmuskels aus glatter Muskulatur, sich während des Schluckens zu entspannen. Die Erkrankung scheint durch eine Disfunktion oder den Verlust von Nervenzellen in den mit Ganglien versehenen myenterischen Plexus verursacht zu sein und betrifft wahrscheinlich nitrergische Neurone (und vielleicht submukusale Plexus - W. H. W.). McQuaid, D. R. Seiten 553-554 in: Current Medical Diagnosis & Treatment 1997, (1997).

Bei der Sichelzellenkrankheit sind eine kaum verstandene endo­ theliale Disfunktion, intimale Hyperplasien, Thrombosen und Gefäßverschlüsse einschließlich von Schlägen charakteristisch. Francis, R. B. Jr. et al, (1991). Der unerklärte plötzliche Tod junger Patienten ist bei der Sichelzellenkrankheit nur zu häufig. Siesner, R. J. et al, J. Royal Soc. Med. 86: 484-485, (1993). Der plötzliche Tod nach schwerer Anstrengung kann auch in Personen mit einer Sichelzellenveranlagung (trait) auftre­ ten. Kerle, K. K. et al, Mil. Med. 161: 766-767, (1996). Es wird vorgeschlagen, daß die Adhäsion von Sichelerythrocyten an das vaskuläre Endothel eine entscheidende Rolle bei den vaskulären Verschlüssen spielt. Duits, A. J. et al, Clin. Immunol. Immuno­ path. 81: 96-98, (1996). Die orale Antikoagulationsbehandlung mit niedriger Intensität bei Sichelzellenkrankheiten kann den prothrombotischen Zustand umkehren. Wolters, H. J. et al, (1995).

Migräne ist eine neurologische Erkrankung, die gekennzeichnet ist durch wiederkehrende Kopfschmerzanfälle, die bis zu 72 Stunden dauern können. Der zugrundeliegende Krankheitsprozeß scheint eine gestörte Ionenhomöostase in der neuronalen Mikro­ umgebung nach einer sich ausbreitenden kortikalen Welle einer vorübergehenden elektrischen Dipolarisierung zu sein. Laurit­ zen, M., (1996). Migräneanfälle können bei verschiedenen Indi­ viduen durch unterschiedliche Faktoren über sensorische affe­ rente Impulse ausgelöst werden, die sich ins Gehirn fort­ setzen, oder durch Substanzen, die die Blut-Hirnschranke passieren. Migräne ohne Aura und Migräne mit Aura werden bezüglich der schmerzhaften pathophysiologischen Phase des Anfalls als identisch angesehen, sie unterscheiden sich jedoch am Beginn des Anfalls, an dem eine primäre Störung der Nerven­ zellfunktion beteiligt ist, die sich auf eine mitrochondriale Disfunktion beziehen kann. Die derzeitige Theorie ist, daß länger anhaltende mikrozirkulatorische Änderungen auf die kortikale Depression bei fortgesetzter arteriolärer Vasokon­ striktion und arteriolärem Spasmus, fokal mit Hypoperfusion, Stase oder Ischämie folgen. Lauritzen, M., Brain 117: 199-210, (1994); Lauritzen, M., (1996).

Es wird angenommen, daß das Auftreten der Migräne-Kopfschmer­ zen durch die sekundäre Aktivierung von schmerzempfindlichen Fasern innerhalb der Wände der intracranialen Blutgefäße (nociceptive vaskuläre Nervenfasern), einschließlich des pialen arteriellen Baums (pial arterial tree) verursacht wird. Lauritzen, M., (1994); Lauritzen, M., (1996). Der Migräneschmerz kann in einigen Fällen durch die nociceptive Aktivierung in duralen Blutgefäßen, neben dem ischämischen Blutfluß in der mittleren Meningealarterie, ausgelöst werden. Lambert, G. A. et al, Cephalalgia 14: 430-436, (1994).

Die Verabreichung von L-Arginin verringert die oligämische Vasokonstriktion, die der induzierten sich ausbreitenden kortikalen Depression in Ratten folgt, und sie erhöht die Möglichkeit, daß die Knappheit an L-Arginin zu dem verrin­ gerten cerebralen Blutfluß bei Migränepatienten beiträgt, und daß Migränepatienten von der systemischen Verabreichung von L-Arginin profitieren könnten. Fabricius, M. et al, Am. J. Physiol. 269: H23-H29, (1995); Lauritzen, M., (1996). Wolff hat gefunden, daß die Inhalation geringer Mengen von Amylnitrit, einem bekannten Stickoxiddonor, die Migräneaura in einigen Fällen vorübergehend rückgängig machte. Silberstein, S. D. et al, Seite 115 in: Wolff's Headache and Other Head Pain, 6. Aufl., (1993). Auch erhöht sich bei akuten Migränekopfschmerzen die Aktivität der Blutplättchen, was möglicherweise im Zu­ sammenhang mit physiologischem oder anderem Streß steht. DeBelleroche, J. et al, Seiten 185-191 in: The Headaches, Hrsg. J. Olesen et al, (1993).

Es ist auf diesem Gebiet bekannt, daß ATP (Adenosintriphos­ phat) die Hauptquelle chemischer Energie in Lebewesen dar­ stellt. ATP ist ein wirkungsvoller Effektor vieler Enzyme, und die ATP-Werte werden im gesunden Zustand durch Kreatinphospho­ kinase- und Adenylatcyclase-Enzymreaktionen verhältnismäßig konstant gehalten. Es ist auch bekannt, daß die Kreatinphos­ phokinase-Enzymreaktion für eine gute Gesundheit von ent­ scheidender Bedeutung ist, da Phosphokreatin als dynamisches Reservoir für hochenergetische Phosphate dient. Dieses Reser­ voir ist normalerweise in Muskel- und Nervenzellen groß. Phosphokreatin puffert die hohen ATP/ADP-Verhältnisse im Cytosol gegenüber raschen Fluktuationen, indem die Kreatin­ phosphokinase-Reaktion auf die ATP- und ADP-Werte einwirkt. Rasche Fluktuationen der ATP-Werte wären für das reibungslose Funktionieren der zellulären Kationenpumpen und für die Auf­ rechterhaltung der Ionengradienten verheerend. Es ist auch im Stand der Technik bekannt, daß der gesamte Kreatingehalt in menschlichen Zellen im Muskel, im Gehirn und in der Testis am höchsten ist, und daß freies Kreatin als Energieüberträger zwischen Mitochondrien (der Haupt-"Energiefabrik") und vielen Energieverbrauchsstellen in Muskelzellen, Neurozyten und vielen Körperzellen im Rahmen des "Kreatin-Phosphokreatin-Shuttles" dient. Das Konzentrationsgleichgewichtsverhältnis zwischen Kreatin und Phosphokreatin liegt bekanntlich bei 0,4 bis 0,5 in Muskel- und Hirnzellen, und-es wird kontinuierlich Phospokreatin durch eine nichtkatalysierte Zyklisierung zu Ercatinin, einem Abfallprodukt, abgezogen oder geht verloren.

Für freies Kreatin werden im menschlichen Herzmuskel Werte von etwa 14 mMol/kg angegeben. Guichard, P. et al, Medical Hypo­ theses 45: 41-44, (1995). Freies Kreatin liegt bei etwa 8 bis 9 mMol/kg in der grauen Substanz und bei etwa 6 mMol/kg in der weißen Substanz des menschlichen Hirns. Michaelis, T. et al, Radiology 187: 219-227, (1993). Neben der Funktion als Reaktant für die Bildung von Phosphokreatin kann Kreatin eine zell­ schützende Funktion als Amin ausüben, um die bei Diabetes mellitus (oder dem Altern - W. H. W.) in übermäßigen Mengen gebildeten intrazellulären Hexose- oder Triosezucker abzu­ fangen. Guichard, G. et al, (1995). Es können schädliche nichtenzymatische Reaktionen zwischen Glukose oder phos­ phorylierten Zuckerintermediaten und Amingruppen von Pro­ teinseitenketten auftreten, die zu negativ modifizierten Proteinprodukten (Maillard-Produkten) oder zu fortgeschritten glykolierten Produkten führen. Guichard, P. et al, (1995). Fortgeschrittene gylkolierte Produkte sind in der Lage, das durch konstitutive Stickoxidsynthasen gebildete Stickoxid zu quenchen. Bucala, R. et al, (1991).

Ein extrazellulärer Kreatinanstieg um 3 mM im Hirngewebe des Hippocampus führte in vitro zu einer starken Erhöhung der neuronalen Werte an freiem Kreatin und Phosphorkreatin ohne eine Änderung der ATP-Werte. Das Ausmaß des durch die Anoxie induzierten neuronalen Schadens wird verringert, und die Lebensfähigkeit der Neurozyten nach anoxischen Phasen wird verbessert. Carter, A. J. et al, J. Neurochem. 64: 2691-2699, (1995).

Die tägliche orale Ergänzung von Kreatin führt bei gesunden normalen Individuen zu einer geringeren Muskelermüdung bei physischer Anstrengung. Die Kreatinergänzung ist mit größeren Muskelreservoirs an freiem Kreatin und Phosphokreatin ver­ bunden. Harris, R. C. et al, Clinical Sci. 83: 367-374, (1992) Ermüdende Myozyten produzieren mit dramatisch erhöhter Ge­ schwindigkeit reaktive Sauerstoffspezies, und es scheint, daß sie zumindest für einen Teil der Ermüdung verantwortlich sind. Gleichzeitig produzieren die konstitutiven Stickoxidsynthasen in den mytochondrialen Membranen der Myozyten mehr Stickoxid. Reid, M. B., News Physiol. Sci. 11: 114-119, (1996).

Es ist bekannt, daß Spermatozoen hohe Konzentrationen an Kreatin enthalten. Es ist auch bekannt, daß die Konzentration von Arginin in den Samenejakulaten normalerweise im Durch­ schnitt bei Individuen mit Normospermie bei etwa 4,5 mM liegt. Die in vitro-Zugabe von L-Arginin zu menschlichen Samenproben mit geringer Motilität erhöht die Motilität der Spermien zwischen 1,0 und 4,0 mM in einer konzentrationsabhängigen Weise. Keller, D. W. et al, Biol. Reproduct. 13: 154-157(1975).

Es ist bekannt, daß L-Arginin ein essentieller Vorläufer für die Biosynthese von Kreatin im menschlichen Körper in einem zweistufigen enzymatischen Prozeß ist. Glycinamidinotransfera­ sen sind in der Niere, der Leber und in anderen Geweben vor­ handen, um die Guanidinogruppe von L-Arginin auf Glycin zu übertragen, wodurch Guanidinoacetat, die unmittelbare Vorstufe von zellulärem Kreatin, erzeugt wird.

Die Aufnahme geringer Dosen von Acetylsalicylsäure (Aspirin®) hemmt beim Menschen die Blutplättchenaktivität und verlängert die gesamte Blutungszeit. Diese Wirkungen stehen im Zusam­ menhang mit den günstigen therapeutischen Effekten in Patien­ ten mit einer kardiovaskulären Erkrankung. Boysen, G. et al, Stroke 15: 241-243, (1984).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wird ein neuartiges Anwendungsverfahren bereitgestellt, um die Netto-Syntheserate von verfügbarem L-Arginin im Menschen wirkungsvoll zu erhöhen. Es umfaßt die perorale Ergänzung mit L-Citrullin in erheblichen Mengen zur Verbesserung der Gesund­ heit und zur Milderung von Erkrankungen, die keine Harnstoff­ zyklus-Enzym/Substrat-Lebererkrankungen darstellen. Diese An­ wendung ist ein Beispiel für die automolekulare Medizin, inso­ fern als dabei eine Substanz verwendet wird, die normalerweise im menschlichen Körper vorhanden ist, um gezielt die Verfüg­ barkeit einer anderen Substanz, die ebenfalls normalerweise im menschlichen Körper vorhanden ist, zu erhöhen, um die Ge­ sundheit zu verbessern und Erkrankungen zu behandeln. Diese beiden Substanzen sind Aminosäuren, L-Citrullin bzw. L-Arginin.

Die Anwendung umfaßt die Absorption von L-Citrullin, das täg­ lich in größeren Mengen ergänzend zu den üblicherweise sehr geringen Mengen an L-Citrullin in der Nahrung aufgenommen wird, im Verdauungstrakt. Das L-Citrullin im venösen Pfort­ aderblut aufgenommene L-Citrullin entgeht einer nennenswerten Aufnahme durch die Leber und wird im Blut weitgehend auf die Nieren, das Gehirn und andere Gewebe verteilt, worauf es bio­ logisch in L-Arginin für lokale physiologische Zwecke und zur Verteilung des gebildeten L-Arginins an andere Stellen für physiologische Funktionen umgewandelt wird.

Diese Funktionen umfassen die Verwendung von L-Arginin zur Biosynthese von Zellprotein und Zellkreatin und zur Versorgung mit mehr verfügbaren L-Arginin als dem die Umsatzrate begren­ zenden Substrat für die Produktion von Stickstoffdioxid durch aktivierte konstitutive Stickoxidsynthasen. Konstitutive Stickoxidsynthasen sind in Endothelzellen, Blutplättchen, glatten Muskelzellen, Gliazyten und Neurozyten des Nerven­ systems und anderen Körperzellen zu finden. Die Erhöhung der Konzentrationen von L-Arginin in den extrazellulären Flüs­ sigkeiten zur Aufnahme und zur Erzeugung höherer intrazellu­ lärer L-Arginin-Werte wird erwartet, daß die konstitutive Pro­ duktion von Stickoxid katalytisch durch konstitutive Isozyme aus L-Arginin in den lokalen Mikroumgebungen erhöht wird. Die zellulären Kreatinwerte steigen ebenfalls an, da mehr verfüg­ bares L-Arginin als Vorstufe vorhanden ist. Erwartet werden ein höherer relaxativer Tonus der glatten Muskulatur in Blut­ gefäßen, in den Blutgefäßen des Uterus und der Fötoplazenta während Schwangerschaften, und im Ösophagus bei Achalasie; weiterhin eine größere Stabilität der zirkulierenden Blut­ plättchen und ein besserer Gefäßschutz gegen abnormale proli­ ferative Änderungen und Atherogenese; bessere Ernährungsunter­ stützung während der Schwangerschaft; erhöhte männliche Fruchtbarkeit; erhöhte Kreatinreservoirs in Myozyten und Neurozyten, und mehr Stickoxid, das lokal zum Abfangen reak­ tiver Sauerstoffspezies während oxidativem Streß bei ische­ mischer Verletzung, Diabetes mellitus und beim Altern vor­ handen ist.

Vorteilhafte therapeutische Wirkungen werden bei akuten und chronischen Zuständen bei Sichelzellenkrankheiten, Migräne­ schmerzen, ischämischen Schlägen, Lacunarinfarkten, koro­ nären und peripheren arterosklerotischen und vasospastischen Erkrankungen, Präeklampsie, der Verhinderung von Angiostenose nach Angioplastie, dem spontanen Einsetzen der Wehen bei Toco­ lyse und der verringerten Ermüdung während muskulärer und neu­ ronaler Aktivitäten erwartet. Für die vorgenannten Indikati­ onen wird in Betracht gezogen, daß L-Citrullin beim Menschen in einem Dosisbereich zwischen etwa 1,7 und etwa 20 g pro Tag verwendet werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die einzige Figur zeigt Graphen der Plasmaultrafiltrat-Werte an L-Arginin im nüchternen Zustand (9-10 Stunden) im Verhält­ nis zu der täglichen Menge an L-Citrullin, die in zwei ge­ trennten Dosismengen von einem männlichen Individuum mit 102 kg aufgenommen wurden. Ebenfalls dargestellt sind die Werte 2 Stunden nach der Aufnahme der morgendlichen Dosis an L-Citrul­ lin (Beispiel 1).

DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die perorale Verabreichung von L-Ci­ trullin an Menschen in täglichen Mengen, die größer sind als die gewöhnlich zur Ernährung als Bestandteil der Nahrungs­ proteine und in Nahrungssäften enthaltenen Mengen. Die Erfin­ dung ist ein Beispiel für die orthomolekulare Medizin, ein Ausdruck, der von L. Pauling in einer Präsentation aus dem Jahre 1967, geprägt und an die Öffentlichkeit gebracht wurde. Pauling, L. (1968). Erfindungsgemäß erfolgt eine orale Ergän­ zung durch ziemlich große Mengen an L-Citrullin, einer norma­ lerweise im Menschen vorhandenen Substanz, d. h. als Vorstufe zur Erhöhung und Aufrechterhaltung von wirksam erhöhten Blutplasmakonzentrationen an L-Arginin durch biologische Um­ wandlungen als potentiell verfügbarer Reaktant oder Substrat für zelluläre Zwecke zur Aufrechterhaltung einer besseren Gesundheit und zur Behandlung von zahlreichen Erkrankungszu­ ständen.

L-Citrullin ist eine natürlich vorkommende Aminosäure, die in Melonensäften und als Proteinbestandteil in Nahrungspflanzen der Familie Cucurbitaceae, wie Melonen, Gurken, Kürbis (squash) und Gartenkürbis (pumpkin) enthalten ist. L-Citrullin kann durch Proteinhydrolyse, durch Synthese oder durch Fermen­ tation erhalten werden. Die industrielle Produktion mit hohen Ausbeuten wird derzeit durch Synthese oder durch Fermentation durchgeführt. L-Citrullin ist im Handel in hochreiner Form (99+%) über bestimmte Vertreiber von Feinchemikalien, beispiels­ weise ICN Pharmaceuticals, Inc., Costa Mesa, CA, USA; Acros Organics, New Jersey, USA und Geel, Belgien; und Sigma Chem­ ical Co., St. Louis, MO, USA, erhältlich.

Es gefunden, daß die Konzentrationen an freiem L-Arginin im menschlichen Blutplasma nach einer einzigen oralen Dosis von 3,0 g oder mehr an L-Citrullin in Kapselform unmittelbar auf sehr viel höhere Werte angehoben werden. Es wurde ferner ge­ funden, daß die Verabreichung einer täglichen Dosis in zwei Teildosen wirkungsvoll zu höheren Blutplasmawerten von L-Arginin sogar nach 9 bis 10 Stunden Nüchternheit über Nacht führt. Erfindungsgemäß können die L-Argininwerte im Blutplasma des Menschen wirkungsvoller und länger anhaltend erhöht wer­ den, als dies durch Aufnahme von äquivalenten Mengen an L-Ar­ ginin als einzige Aminosäure oder als Bestandteil von Protein­ mahlzeiten der Fall ist. Yearick, E. S. et al, (1967); Palmer, T. et al, (1973); Smoyer, W. E., (1991).

Es wird angenommen, daß das aufgenommene L-Citrullin wirksam absorbiert und wie intestinal abgeleitetes Citrullin, das aus zirkulierendem Glutamin gebildet wurde, aufgenommen wird, und daß die Aminosäure im Pfortaderblut die menschliche Leber ohne nennenswerte Aufnahme durch das Organ passiert, wie dies in Ratten der Fall ist. Windmueller, H. G. et al, (1981). Es wird ferner angenommen, daß das L-Citrullin anschließend auf die Niere, die Gliazellen und die Neurozyten im Gehirn, die Endo­ thelialzellen, Muskelzellen und andere Zellen zur lokalen Neu-Syn­ these von L-Arginin oder zur systemischen Umverteilung als L-Arginin auf andere Zellen verteilt wird.

Die Ausführungsformen umfassen mehr verfügbares L-Arginin zur cytoplasmatischen und nuklearen Proteinbiosynthese, mehr ver­ fügbares, die Umsetzungsgeschwindigkeit begrenzendes Substrat für die aktivierten konstitutiven Stickoxidsynthasen, um mehr Stickoxid als sekundären Botenstoff für die Vasoprotektion, die Stabilität der zirkulierenden Blutplättchen, den relaxa­ tiven Tonus der glatten Muskulatur, usw., und für einen besse­ ren Stickoxid-Schutz als Fänger für andere schädliche reaktive Sauerstoffspezies, die bei metabolischem oxidativem Streß ent­ stehen, bereitzustellen. Ein anderer Aspekt besteht darin, daß mehr zirkulierendes L-Arginin verfügbar ist, um den Vorrat an freiem Kreatin und Phospokreatin in Muskeln (Skelett-, Herz- und glatte Muskulatur), im Gehirn und in anderen Geweben zu erhöhen.

Es ist bekannt, daß das Kreatin aus L-Arginin und Glycin synthetisierende Enzymsystem in menschlichen Geweben, ein­ schließlich Hirn, Muskel, Nieren und Leber, weit verbreitet ist. Es ist auch bekannt, daß das Arginin in der Nahrung beim Menschen zu einer erhöhten Kreatinbiosynthese und langsam erweiterbaren Reservoirs an Kreatin und Phosphokreatin im Muskel- und Nervengewebe führt. Walker, J. B., Adv. Enzymol. 50: 178-242, (1979). Es wurde aber nun gefunden, daß erhöhte muskuläre und neuronale Reservoirs an freiem Kreatin, die auf die orale L-Citrullinergänzung zurückzuführen sind, als kon­ zentriertere Kreatinfänger als freies Amin dienen können, um den potentiellen Anstieg von übermäßigen Mengen an Hexose- und Triose-Zwischenprodukten zu verringern, die in negativer Weise zur Bildung von glykolierten Proteinprodukten in Diabetes mellitus und beim Altern führen können. Es wurde auch gefun­ den, daß die Muskel- und Hirnreservoirs an Phosphokreatin, die in konzentrationsabhängiger Weise durch die induzierten größe­ ren Mengen an L-Arginin und Kreatin vergrößert wurden, als größere ergogene Reservoirs für viele entscheidende chemische Vorgänge dienen. Die muskuläre und neuronale Ermüdung bei fortgesetzter metabolischer Aktivität und oxidativem Streß wird dadurch gemildert oder verzögert.

Es wird angenommen, daß die aktivierten konstitutiven Stick­ oxidsynthasen für physiologische oder homöostatische Zwecke durch L-Arginin in ihrer Geschwindigkeit begrenzt werden auf­ grund der simultanen Konzentrationen von L-Glutamin oder ande­ ren hemmenden Substanzen in dem "Arginin-Parodoxon", das, wie gefunden wurde, beim Menschen auftritt. Es wird angenommen, daß die Aktivitäten der aktivierten konstitutiven Stickoxid­ synthasen von L-Arginin und die Aktivitäten der Glycin-Ami­ dinotransferasen von L-Arginin zur Zell-Kreatinsynthese in Muskel- und Nervenzellen beide enzymatische Reaktionen an­ scheinend erster Ordnung darstellen. Es wird angenommen, daß bei diesen Reaktionen die Geschwindigkeit der katalysierten Umsetzung etwa proportional zu der Konzentration des Ausgangs-Reak­ tanten, L-Arginin, ist, sogar bei höheren Werten als den normalen L-Arginin-Plasmawerten von 90 oder 100 µM.

Es wurde nach L. Pauling, (1968) gefunden, daß es bei Menschen erhebliche Unterschiede bezüglich der Konzentrationen und der Fähigkeiten der vielen konstitutiven Stickoxidsynthasen und der zellulären Amidinotransferasen bei der Erzeugung von Krea­ tin von L-Arginin zu Glycin gibt. Es ist anzunehmen, daß die erhöhte orale Ergänzung mit L-Citrullin zu erhöhten L-Arginin­ werten im Blutplasma, in der interstitialen Flüssigkeit und in den Zellen führt, um die jeweiligen Enzyme vollständiger zu saturieren, sowohl bei normalen gesunden Individuen als auch bei Individuen mit reduzierter katalytischer Aktivität dieser Enzyme bei Erkrankungszuständen. Es ist davon auszugehen, daß die erhöhten Reaktantenwerte, die allein durch L-Citrulliner­ gänzung induziert werden, dazu führen, daß die Enzymreaktionen bei normaleren oder erhöhten Geschwindigkeiten ablaufen. Es wird angenommen, daß mit der Anwendung dieses Verfahrens der orthomolekularen Medizin die Gesundheit besser erhalten und viele veränderte Zustände besser behandelt werden können.

Bestimmte erfindungsgemäße Ausführungsformen richten sich auf die Prophylaxe und die Behandlung der folgenden Zustände: gute Gesundheit, Sichelzellenkrankheit, Sichelzellen-Veranlagung, Migräne und Migränesyndrom, transiente ischämische Attacke, ischämischer Schlaganfall und Lacunarinfarkt; Koronararterien­ erkrankung und periphere arterosklerotische Erkrankung, Koro­ nararterien- und periphere angiospastische Erkrankung; Angio­ stenose nach Angioplastie; normale Schwangerschaft; Präeklamp­ sie spontane vorzeitige Wehen; männliche Unfruchtbarkeit, Diabetes mellitus; Altern; fortgesetzte erhöhte Muskel- und Hirnaktivitäten; nootrope Verstärkung; Achalasie und Osteo­ porose.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele erläu­ tert.

BEISPIEL 1

Es wurde ein neuartiges colorimetrisches Verfahren zur quan­ titativen Analyse von freiem L-Arginin im Blutplasma ent­ wickelt. Bei dem Verfahren wird das gefärbte Produkt von mono­ substituierten Guanidinen ohne und mit L-Arginase-Inkubation, um das Arginin und das potentielle gefärbte Guanido-Produkt, das aus dem L-Arginin abgeleitet würde, zu zerstören, gemes­ sen. Durch die photometrische Abnahme des gefärbten Guanido-Pro­ dukts wird spezifisch die Konzentration von L-Arginin gemessen. Die L-Argininmethode wurde auf Ultrafiltrate von Blutplasma angewandt, nachdem die Ultrafiltrationen von ge­ trennten Plasmaproben bei 4°C durchgeführt wurden.

Ein 71-jähriger männlicher Amerikaner mit nordwesteuropäischen Vorfahren wurde über mehrere Wochen beobachtet. Sein Körper­ gewicht betrug 102 kg. Er blieb bei seiner normalen Ernährung und setzte die Arbeit während der Studie fort. Die Ergebnisse der Studie sind in der Figur in Form eines Graphen darge­ stellt.

Die Blutplasmawerte nach 9- bis 10-stündiger Nüchternheit über Nacht betrugen durchschnittlich 83,0 ±1,1 µM (Mittelwert ± SA aus 3 Bestimmungen). Zwei Stunden nach der Aufnahme von 3,0 g L-Citrullin in Kapselform stieg der Plasma-L-Argininwert um 62,4% auf 132,7 µM. Die Plasmawerte von L-Arginin nach Nüch­ ternheit über Nacht wurden mit 125,2, 98,1, 90,8, 114,2 und 120,0 µM nach Aufnahme von L-Citrullin über 6 Tage bei 6,0 g, über 13 Tage bei 2,4 g, über 6 Tage bei 3,4 g, über 7 Tage bei 6,8 g, bzw. über 2 Tage bei 8,5 g in zwei getrennten Dosen (am Morgen und spätabends) gemessen.

Nach einer Nüchternheit über Nacht führte die Aufnahme von zu­ sätzlichem L-Citrullin in einer einzigen Dosis von 4,25 g zu einem Anstieg des Plasma-L-Argininwertes auf 200,6 µM (siehe die Figur). Während der Studie kam es zu keinen negativen Symptomen oder ungünstigen Anzeichen.

BEISPIEL 2

Dieselbe Person, die in Beispiel 1 untersucht wurde, wurde vor und nach der Aufnahme von täglichen Dosen L-Citrullin in zwei getrennten Teildosen anhand von Bestimmungen der Gesamtblu­ tungszeit untersucht. Die Unterarm-Blutungszeiten wurden un­ tersucht, indem 3 bis 5 mm lange und 1 mm tiefe Schnitte senk­ recht zur Ellbogenfalte nach der Templatmethode und mit einer bei etwa 40 mm Hg Druck gehaltenen Sphygmomanometer-Manschette durchgeführt wurden. Die Kontrollblutungszeiten betrugen 5 1/2 Minuten. Die Blutungszeit stieg 2 Tage nach der Aufnahme von 8,5 g täglich auf 13 1/2 Minuten. Die Blutungszeit wurde 4 Wo­ chen nach Aufnahme von 5,4 g L-Citrullin täglich in zwei ge­ trennten Dosen auf 13 Minuten verlängert.

Somit verlängert die orale Ergänzung mit Citrullin bei täg­ lichen Dosen von 5,4 g bis 8,5 g die Gesamtblutungszeit etwa auf das Doppelte. Nach geringen oral verabreichten therapeu­ tischen Dosen von Aspirin® sind die Blutungszeiten ebenfalls verlängert. Boysen, G. (1984).

Aspirin® in geringen täglichen Dosen wird gewöhnlich als Anti-Blutplättchen- und antithrombotisches Mittel bei einer kardiovaskulären Erkrankung empfohlen, insbesondere zur sekun­ dären Prävention einer Koronararterienthrombose und eines Myokardinfarkts, und bei cerebrovaskulären ischämischen Mani­ festationen, wie Lacunarinfarkten. Der 71 Jahre alte Proband hatte vor 5 Jahren eine akute Episode eines symptomatischen Lacunarinfarkts mit virtueller Genesung. Während der täglichen Citrullinergänzung von 4,5 g täglich in zwei Teildosen über viele Monate kam es zu keinen Rückfallmanifestationen.

BEISPIEL 3

Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde auch bei Pro­ banden mit Sichelzellenanämie angewendet. Das Plasma wurde aus venösen Blutproben von 12 Probanden mit Sichelzellenanämie (nicht in akuten vasoocclusiven Krisen) gewonnen. Das Blut der Probanden wurde etwa 2 bis 3 Stunden nach einem leichten Früh­ stück oder Mittagessen abgenommen.

Die L-Argininkonzentrationen im Plasmaultrafiltrat betrugen durchschnittlich 56,6 ± 15,3 µM (Durchschnitt ± 1 Standard­ abweichung) in den 12 Probanden. Der Bereich der Plasma-L-Arginin­ werte erstreckte sich von 26,4 bis 74,4 µM in den 12 Probanden. Ihr Alter reichte von 4 1/2 bis 24 Jahren. Die Probanden waren afrikanische Amerikaner, die Hälfte waren Männer und die Hälfte Frauen.

Somit wurde gefunden, daß alle Probanden Plasma-Argininwerte aufwiesen, die niedriger waren als der normale Durchschnitts­ wert. Der Durchschnittswert lag sehr viel niedriger als der erwartete Normalwert. Die 2 Stunden nach dem Frühstück oder im nicht-nüchternen Zustand nach dem HPLC-Verfahren gemessenen Argininwerte im Plasma liegen bei normalen Kindern allgemein durchschnittlich nahe 115 µM. Die Ergebnisse legen nahe, daß die L-Arginindefizienz ein Schlüsselfaktor sein kann, der zur Symptomatologie bei Sichelzellenanämie führt. Endotheliale und subendotheliale Hyperplasien und vaskuläre Verschlüsse sind größere Komplikationen bei einer Sichelzellenanämie.

BEISPIEL 4

Die orale Ergänzung (supplementation) mit L-Citrullinkapseln wurde bei einer 44-jährigen Frau mit nordwesteuropäischen Vorfahren durchgeführt. Ihr Körpergewicht betrug 59 kg. Die Probandin hatte eine Krankengeschichte von Migräneschmerzen mit und ohne Aura über etwa 15 Jahre. Derzeit traten die Mi­ gräneschmerzen etwa 1 bis ein paarmal wöchentlich auf. Ihre Mutter hatte über viele Jahre Migräne-Kopfschmerzen.

Kurz nach dem Ausbruch einer schweren Kopfschmerzattacke nahm die Probandin 2,7 g L-Citrullin ein, gefolgt von weiteren 2,7 g etwa 1 Stunde später, und der Schmerz ließ in der Intensität und Dauer deutlich nach. Während der Migräneattacke war der Brechreiz viel schwächer.

BEISPIEL 5

Anschließend befolgte die in Beispiel 4 erwähnte Frau eine Behandlungsvorschrift von 3,6 g L-Citrullin täglich in zwei Teildosen von 1,8 g (morgens und abends) über 7 Wochen. Die Häufigkeit und die Intensität der Migräneschmerzepisoden ver­ minderten sich während dieses Zeitintervalls. Es kam zu keinen nachteiligen negativen Wirkungen.

BEISPIEL 6

Der in den vorstehenden Beispielen 1 und 2 erwähnte 71-jährige Proband nahm anschließend eine orale Ergänzung von 4,5 g L-Ci­ trullin täglich in zwei getrennten Dosen (am Morgen und spät­ abends) von 1,8 g (in 2 Kapseln) und 2,7 g (in 3 Kapseln) über 4 Monate. Er setzte seine normale Nahrungsaufnahme fort. Am Ende des 4-Monatszeitraums der Ergänzung mit 4,5 g täglich be­ trug seine Übernacht-Nüchtern-Plasmakonzentration von L-Argi­ nin 102,3 µM, wobei diese im Plasma innerhalb von 30 Minuten aus einer venösen Blutprobe bestimmt wurde. Der erhöhte Nüch­ tern-Plasmawert stand im Gegensatz zu seinen niedrigeren nor­ malen Nüchternwerten von 83,0 ± 1,1 µM, die Monate zuvor ge­ messen wurden, der Anstieg betrug etwa 20 µM. Dies deutete auf keine signifikante metabolische Anpassung an die über lange Zeit fortgesetzte orale Nahrungsergänzung durch Reduktion des Nüchtern-Blutplasmawertes von L-Arginin auf einen Wert nahe dem normalen durchschnittlichen Nüchternwert vor der Nahrungs­ ergänzung hin.

Bei der 4-monatigen Behandlung mit 4,5 g L-Citrullin täglich blieben die Tests des vollständigen Blutbilds und der Chemie des Blutserums normal. Es traten keine nachteiligen Symptome auf. Andererseits wurden die geistige Regsamkeit und die in­ tellektuellen Fähigkeiten verbessert, und es kam zu einer ver­ ringerten mentalen Erschöpfung. Die sichtbaren nootropischen Effekte der oralen Aufnahme von L-Citrullin stimmen mit den erfindungsgemäßen vorteilhaften Wirkungen von L-Citrullin als exogener Vorläufer überein, um die Hirnfunktionen, die durch erhöhte L-Arginin-, Kreatin- und Phosphokreatinreservoirs innerhalb des zentralen Nervensystems vermittelt werden, zu verbessern.

Das Beispiel 6 legt nahe, daß die orale Nahrungsergänzung mit L-Citrullin in ausgewählten Fällen des chronischen Erschöp­ fungssyndroms, bei denen ein Mangel bei der Funktion hoch­ energetischer Phosphatverbindungen vorliegen kann, therapeu­ tisch brauchbar sein kann. Swartz, M. N.: New Engl. J. Med. 319: 1726-1727 (1988).

BEISPIEL 7

Die L-Argininwerte im Blutplasma wurden bei insgesamt 19 Afro-Amerikanern im Alter zwischen 6 und 25 Jahren mit Sichelzel­ lenanämie, die sich nicht in einer offenen Sichelzellenkrise befanden, gemessen. Sie wurden mit den bei 20 gesunden norma­ len Afro-Amerikanern zwischen 7 und 29 Jahren gemessenen Wer­ ten verglichen. Die Durchschnittswerte ± 1 SA-Werte wurden mit 57,8 ± 12,0 bzw. 78,6 ± 12,3 µM gemessen. Somit wurde gefunden, daß die Plasma-L-Argininwerte in jungen Probanden mit Sichel­ zellenanämie mit einem Wahrscheinlichkeitswert von <0,001 für den zufälligen Durchschnittsunterschied, signifikant verrin­ gert sind.

Die endogenen Blutplasma-Kreatinwerte wurden bei 6 männlichen Probanden im Alter zwischen 9 und 25 Jahren mit Sichelzellen­ anämie gemessen und mit den Werten verglichen, die bei 9 jun­ gen gesunden männlichen Afro-Amerikanern im Alter zwischen 7 und 25 Jahren gemessen wurden. Die Durchschnittswerte ± 1 SA betrugen 0,56 ± 0,19 bzw. 0,97 ± 0,26 mg/dl mit einem Wahr­ scheinlichkeitswert für den zufälligen Durchschnittsunter­ schied von <0,005. Die endogenen Plasma-Kreatinwerte, die bei 11 weiblichen Probanden im Alter zwischen 6 und 29 Jahren mit Sichelzellenanämie gemessen wurden, wurden mit den Werten ver­ glichen, die bei 11 gesunden afro-amerikanischen Frauen im Alter zwischen 7 und 29 Jahren erhalten wurden. Die Durch­ schnittswerte ± 1 SA betrugen 0,42 ± 0,10 bzw. 0,85 ± 0,17 mg/dl. Die Durchschnittswerte waren bei den weiblichen Proban­ den mit Sichelzellenanämie bei einem Wahrscheinlichkeitswert von <0,001 für den zufälligen Durchschnittsunterschied eben­ falls erheblich niedriger.

Es ist bekannt, daß L-Arginin eine wesentliche biochemische Vorstufe als Reaktant für die Bildung von Körperkreatin, der Vorstufe von Körperphosphokreatin, ist als einer wichtigen essentiellen stoffwechselenergie-speichernden oder exergonen Verbindung, deren stabiles Einwegabfallprodukt bei seiner Bil­ dung Kreatinin ist. Die gemessenen, signifikant verringerten durchschnittlichen Blutplasmakonzentrationen an L-Arginin und Kreatin bei der Sichelzellenanämie zeigen, daß L-Arginin wahr­ scheinlich eine konditionell essentielle Aminosäure bei diesem Zustand darstellt. Daher erscheint die orale Ergänzung mit zusätzlichem L-Citrullin, das, wie in Beispiel 1 gezeigt, die Plasma-L-Argininkonzentrationen beim Menschen wirkungsvoll an­ hebt, indiziert, um vorteilhafte Wirkungen auf die Gesundheit bei diesem Zustand zu ergeben.

DIÄTFORMULIERUNGEN

In dem Maße, wie sich die Zustände durch die zusätzliche Auf­ nahme von L-Citrullin als Ergebnis der erhöhten Plasmakonzen­ tration von L-Arginin im Sinne einer automolekularen Gesund­ heit verbesserten, kann es wünschenswert sein, mäßige Mengen an mineralischem Calcium gleichzeitig mit der Arginin-Vorstufe oral zu verabreichen. Daher wird erfindungsgemäß auch elemen­ tares Calcium in Mengen von 23 mg oder mehr pro Tag und Gramm L-Citrullin im fertigen Produkt bereitgestellt. Dies erfolgt zusätzlich zu dem diätetischen Calcium in Nahrungsprodukten, um die gewünschte Aufnahme von Calcium sicherzustellen. Dies wird durch eine Rezeptur erreicht, bei der eine Zusammenset­ zung pro Mol Citrullinmasse verwendet wird, in der die Säure­ stärke des enthaltenen L-Citrullins mindestens teilweise neu­ tralisiert wurde, indem es zuvor teilweise in das Calciumsalz von L-Citrullin umgewandelt wurde, oder die Aminosäure mit Calciumcarbonat in einer molaren Zusammensetzung zusammengege­ ben wurde, die mindestens einem Zehntel der molekularen Zusam­ mensetzung des L-Citrullins entspricht. Das Calciumsalz des L-Citrullins zeigt antacide und protektive Wirkungen.

Die Aufnahme von Calcium in der Diät ist bei normalen Proban­ den häufig nicht für die normalen Erfordernisse ausreichend, wenn sie unter 600 mg pro Tag liegt. Matkovic, V. et al, Am.

J. Clin. Nutr. 32: 540-549, (1979); Dawson-Hughes, B. et al, Am. J. Clin. Nutr. 46: 685-687, (1987). Es gibt einen Schwellenwert der Calciumaufnahme in der Nahrung, unter dem in den Knochen nachteilige Effekte auftreten können. Mazess, R. B. et al, Am. J. Clin. Nutr. 53: 132-142, (1991). Es gibt Anzeichen dafür, daß die altersbedingte oder involutive Osteoporose mit einem Er­ nährungsmangel im Zusammenhang steht. Rico, J. et al, Calcif. Tissue Int. 52: 331-333, (1993). Geringe Calciumergänzungen kön­ nen den Knochenverlust bei Osteoporose verhindern. Mazess, R. B. et al, (1991). Genau gesagt, haben orale Calciumcarbo­ nat-Ergänzungen in großen Mengen den Skelettknochenverlust bei Osteoporose verringert. Recker, R. R. et al, Ann. Intern. Med. 87: 649-655, (1977). Außerdem hemmt die zelluläre Produktion von Stickstoffdioxid, das im Knochen aus L-Arginin gebildet wird, die osteoklastische Knochenresorption, und es wurde vorge­ schlagen, daß die orale Verabreichung von L-Arginin in hohen Dosen eine neuartige Strategie bei der Prävention und Behand­ lung von Osteoporose darstellen kann. Visser, J. J. et al, Med. Hypotheses 43: 339-342, (1994). Man nimmt an, daß dies auf einer Stimulierung eines Wachstumshormonanstiegs und seinen Wirkun­ gen auf den Knochen und auf der verstärkten Verfügbarkeit von L-Arginin für die Bildung von Stickoxid und die Wirkungen im Knochen beruht. Visser, J. J., (1994). Es wurde gefunden, daß weitaus erheblichere gesundheitsfördernde Wirkungen, ein­ schließlich der auf die Knochen, um die Osteoporose zu lindern und die Knochenproteinmatrix zu verbessern, bei täglicher ora­ ler Citrullinergänzung auftreten können, um die verfügbaren Argininwerte im Blutplasma, einschließlich der Nüchtern-Werte, zu erhöhen, als bei oraler Argininergänzung auf einer Gramm-für-Gramm-Masse oder Mol-für-Mol-Masse-Basis (vgl. die Figur in Form eines Graphen).

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden 20 mg (0,5 mM) oder 2% der in den USA empfohlenen täglichen Ration (RDA) an elementarem Calcium für Erwachsene und Kinder von 4 Jahren oder darüber, sowie 876 mg (5,0 mM) L-Citrullin, in Form von Kapseln oder Tabletten verwendet. So werden bei­ spielsweise durch die tägliche Ergänzung von etwa 5,25 g L-Citrullin in 6 Kapseln, die etwa 876 mg pro Kapsel enthalten, sowie zusätzlich ein Zehntel der molaren Masse als Calcium, nämlich 120 mg oder 12% der RDA-Werte an elementarem Calcium, gleichzeitig in den 6 Kapseln bereitgestellt.

Das ergänzende Calcium im geeigneten molaren Verhältnis wird leicht bereitgestellt, indem Calciumcarbonat (gefällt, U.S.P.) mit der geeigneten Menge an kristallinem L-Citrullin (Chemical Abstracts Service registry No. 372-75-8) gemischt wird. Alter­ nativ kann die erforderliche Menge an L-Citrullin und Calcium­ carbonat in gereinigtem heißem verdünntem Essigwasser (2 g %-Essigsäure) gelöst und die Lösung dann im Hochvakuum entwäs­ sert werden, oder das Gemisch kann auf Tabletts ausgebreitet werden und in einem Heißluftofen bei 55°C getrocknet werden, bis ein Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 2% erhalten wird. An­ schließend wird das getrocknete Gemisch gemahlen.

BEISPIEL 8

Kapseln
876 mg L-Citrullin - 50 mg Calciumcarbonat
L-Citrullin	8,76 g
Calciumcarbonat, USP	0,50 g

Die beiden vorstehenden Substanzen werden in einem Taumel-Mischer zwei Minuten miteinander vermischt. Anschließend werden leere Hartgelatinekapseln der Größe Nr. 00 unter einem geeigneten Fülldruck mit einem durchschnittlichen Nettogewicht von etwa 926 mg des Gemischs pro Kapsel gefüllt.

BEISPIEL 9

Kapseln
876 mg L-Citrullin -20 mg Calciumcarbonat
L-Citrullin	8,76 g
Calciumcarbonat, USP	0,50 g
Gereinigtes Wasser	50,0 g

Die beiden vorstehenden festen Substanzen werden in etwa 50 g gereinigtem oder destilliertem Essigwasser, das auf 60°C er­ hitzt ist, vollständig gelöst, wobei gasförmiges Kohlendioxid entweicht. Anschließend wird das Produkt im Hochvakuum ent­ wässert oder bei 55°C getrocknet, bis ein Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 2% erhalten wird. Anschließend wird das ge­ mahlene Gemisch aus Citrullin und Calciumacetat-Salz unter einem geeigneten Fülldruck in Hartgelatinekapseln der Größe Nr. 00 mit einem durchschnittlichen Nettogewicht von etwa 895 mg aktiver Substanzen und weniger als 20 mg Wasser gefüllt. Die Kapseln werden an einem kühlen, trockenen Ort gelagert.

Claims (14)

1. Verwendung von L-Citrullin oder eines seiner pharma­ zeutisch verträglichen Salze als Wirkstoff zur Erhöhung des Blutplasmawertes von Arginin in einem Säuger von einem niedrigen oder normalen Nüchtern-Wert bis auf einen Wert, der bis zu dem Dreifachen eines durchschnittlichen Übernacht-Nüchternwertes beträgt.

2. Verwendung von L-Citrullin oder eines Calciumsalzes hiervon als Wirkstoff zur Erhöhung des Blutplasmawertes von Arginin in einem Säuger, von einem niedrigen oder normalen Nüchtern-Wert bis auf einen Wert, der bis zu dem Dreifachen eines durchschnittlichen Übernacht-Nüchternwertes beträgt.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2 zur Behandlung eines Säugers bezüglich eines Zustandes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sichelzellenkrankheiten, Migräne, ischämischer Attacke oder Schlaganfall, Lacunarinfarkt, Koronararterien-, arteriosklerotische oder vasospastische Krankheiten, pulmonare oder periphere arteriosklerotische oder angiospastische Krankheiten, vaskuläre Restenose, Schwangerschaft, spontane vorzeitige Wehen, Präeklampsie oder Toxämie in der Schwanger­ schaft, beeinträchtigte Sperma-Motilität, männliche Unfrucht­ barkeit, Diabetes mellitus, Alterserscheinungen, vergrößerte Hirn-, Nerven- oder Muskelaktivitäten, Achalasie, chronisches Müdigkeitssyndrom, Osteoporose und zur Verbesserung der gei­ stigen Leistungsfähigkeit.

4. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Wirkstoff in Form einer Dosiseinheit vorliegt.

5. Verwendung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei der Wirk­ stoff in Form einer Dosiseinheit als Tablette, Kapsel oder Flüssigkeit vorliegt.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Säuger einen Menschen darstellt.

7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei der Wirkstoff in einer Form vorliegt, die ausreicht, um einen Dosisbereich von etwa 1,7 bis etwa 20 g Wirkstoff pro Tag oder etwa 0,03 bis etwa 0,4 g Wirkstoff je kg Körpergewicht und Tag bereitzustellen.

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Säuger ein Pferd oder ein Hund ist.

9. Verwendung von L-Citrullin oder eines seiner pharmazeu­ tisch verträglichen Salze als Wirkstoff zur Herstellung eines Medikaments für die Behandlung eines Zustandes ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sichelzellenkrankheiten, Migräne, ischämischer Attacke oder Schlaganfall, Lacunarinfarkt, Koronararterien-, arteriosklerotische oder vasospastische Krankheiten, pulmonare oder periphere arteriosklerotische oder angiospastische Krankheiten, vaskuläre Restenose, Schwanger­ schaft, spontane vorzeitige Wehen, Präeklampsie oder Toxämie in der Schwangerschaft, beeinträchtigte Sperma-Motilität, männliche Unfruchtbarkeit, Diabetes mellitus, Alterserschei­ nungen, vergrößerte Hirn-, Nerven- oder Muskelaktivitäten, Achalasie, chronisches Müdigkeitssyndrom, Osteoporose und zur Verbesserung der geistigen Leistungsfähigkeit.

10. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Wirkstoff in Kombination mit Calciumcarbonat oder Calciumacetat verwendet wird.

11. Kommerzielle Packung, enthaltend L-Citrullin oder eines seiner pharmazeutisch verträglichen Salze als Wirkstoff, gegebenenfalls zusammen mit Anweisungen zu dessen (deren) Verwendung, zur Erhöhung des Blutplasmawertes von Arginin in einem Säuger von einem niedrigen oder normalen Nüchtern-Wert bis auf einen Wert, der bis zu dem Dreifachen eines durch­ schnittlichen Übernacht-Nüchternwertes beträgt.

12. Kommerzielle Packung, enthaltend L-Citrullin oder eines seiner pharmazeutisch verträglichen Salze als Wirkstoff, gegebenenfalls zusammen mit Anweisungen zu dessen (deren) Verwendung zur Behandlung eines Zustandes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sichelzellenkrankheiten, Migräne, ischämischer Attacke oder Schlaganfall, Lacunarinfarkt, Koronararterien-, arteriosklerotische oder vasospastische Krankheiten, pulmonare oder periphere arteriosklerotische oder angiospastische Krankheiten, vaskuläre Restenose, Schwanger­ schaft, spontane vorzeitige Wehen, Präeklampsie oder Toxämie in der Schwangerschaft, beeinträchtigte Sperma-Motilität, männliche Unfruchtbarkeit, Diabetes mellitus, Alterserschei­ nungen, vergrößerte Hirn-, Nerven- oder Muskelaktivitäten, Achalasie, chronisches Müdigkeitssyndrom, Osteoporose und zur Verbesserung der geistigen Leistungsfähigkeit.

13. Kommerzielle Packung nach Anspruch 11 oder 12, worin der Wirkstoff in Form einer Tablette, einer Kapsel oder einer Flüssigkeit vorliegt.

14. Kommerzielle Packung nach Anspruch 11, 12 oder 13, worin in den Anweisungen angegeben ist, daß der Wirkstoff in einem Dosisbereich von etwa 1,7 bis etwa 20 g Wirkstoff pro Tag oder von etwa 0,03 bis 0,4 g Wirkstoff je kg Körpergewicht und Tag einzunehmen ist.