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Verwendung von 20. 22-Dihydro-Cardenolid-Glykosiden zur y
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Behandlung von Durchblutungsstörungen Es ist bekannt, daß Cardenolid-Glykoside
wirksame Mittel zur Behandlung von Herzinsuffizienzen sind, insbesondere k-Strophantin,
Ouabain (g-Strophanthin) und Digoxin, die bereits seit langem in der Therapie verwendet
werden Bekannt ist ferner, daß einige Cardenolid-Glykoside auch pectanginöse Beschwerden
bessern können. Bereits 1934 wurde k-Strophanthin von Edens für die Therapie pectanginöser
Beschwerden vorgeschlagen (Endens, "Die Strophanthinbehandlung der Angina pectoris",
Münch.Med.Wschr. 37, 1424-1427 (1934)) Sarre wies 1943 darauf hin, daß mit k-Strophanthin
eine Verbesserung, mit Lanata-Glykosiden dagegen eine Verschlecterung der Angina-pectoris-Symptomatik
beobachtet wird (Sarre, "Die Ursachen der gegensätzlichen Wirkung von Strophanthin
und Ulgitalis auf die Coronarinsuffizient", Klin.Wschr. 22, 135-141 (1943)) Kubiceck
konnte 1973 zeigen, daß Ouabain bei ischämischen Eerezw erkrankungen eine Verbesserung
der Belastbarkeit bewirkt, während Lanata-Glykoside keine Wirkung besitzen oder
einen leichten Leistungsabfalls bewirken (Kubicek, "Hypoxitoleranz bei koronarer
Herzkrankheit unter der Einwirkung von Digoxin, S-Methyldigoxin und g-Strophanthin",
Ther. d. Gegenw. 112, 747-769 (1973)).
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Im Gegensatz zu Lanata-Glykos7iden bewirkt k-Strophanihin auch eine
Besserung von peripheren Durchblutungsstörungen (Zothe, "Untersuchungen über die
Wirkung des Strophanthins bei peripheren Durchblutunsstörungen", Z. Kreislaufforschung
30, 889-897 (1938)) Nach diesen Untersuchungen sollten Herzglykoside zwei verschiedene
Wirkungen besitzen: die bekannte Digitals-Wirkung auf die Coronarinsuffizienz sowie
die Wirkung bei peripheren Durchblutungsstörungen.
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Es stellte sich die Aufgabe, Herzglykoside zu finden, die eine ausgeprägte
periphere Wirkung bei nur schwacher bzw. vernachlässigbarer
coronarer
Wirkung besitzen. Während die bei fast allen bekannten Cardenolid-Glykosiden stark
vorherrschende Digitalis-Wirkung auf die Coronarinsuffizienz bei einer Vielzahl
von Cardenolid-Glykosiden eingehend untersucht worden ist, ist die nur schwach ausgeprägte
periphere Wirkung erst bei wenigen Glykosiden beobachtet worden, und zwar als Nebenwirkung
bei Humanversuchen in der Klinik.
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Zur Untersuchung der peripheren Wirkung an einer Vielzahl von Cardenolid-Glykosiden
mußte deshalb zunächst ein Tiermodell entwickelt werden.
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Es ist bekannt, daß die Herzen von Ratten gegenüber der zur Behandlung
von Herzinsuffizienzen wichtigen kontraktilitätssteigernden Wirkung weitgehend unempfind
h sind. Die für die Kontraktilitätssteigerung verantwortliche Hemmung der Transport-ATP-ase
führt jedoch bei Ratten zu einem Verlust von Kalium aus den Zellen, das durch die
Nieren ausgeschieden wird und dadurch leicht meßbar ist (Kaljurese). Aufgrund dieser
Tatsache ist die Ratte als Tiermodell geeignet.
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Versuche haben gezeigt, daß einige Glykoside eine sehr ausgesprochene
cerebrale Toxizität haben. Bei Ihnen liegt die akut tödliche Dosis noch unter derjenigen,
welche die Kaliumausscheidung steigert. So kann als zweiter Meßwert für eine bekannte
und charakteristische Glykosid-Wirkung die Angabe der akuten tödlichen Dosis (Toxizität)
herangezogen werden.
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Bei Ratten wie bei allen anderen Tierarten führt ein Sauerstoffmangel
des Herzens zum Abbau von Glykogen, das als anaerobe Energiereserve dient. Es ist
bekannt, daß bei Angina pectoris eingesetzte Medikamente wie adrenerge S-Blocker
diesen durch Sauerstoffmangel bedingten Abfall des Glykogens hemmen können (Glykogengehalt)
Auch Herzglykoside sind in der Lage, den durch Sauerstoffmangel bedingten Abfall
des Glykogens zu hemmen. Die von Sarre und anderen beobachtete Besserung pectanginöser
Beschwerden findet damit ihre Erklärung, Es ist bekannt, daß hydrierte Herzglykoside
erst in 20 mal höheren Konzentrationen dieselbe positiv inotrope Wirkung
haben
wie die als Ausgangsverbindungen verwendeter. Cardenolid-Glykosiden (Reiter, M.,
Arzneim.-Forsch. 17, 1249 (1967).
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Es entsprach daher den Erwartungen, daß Xatierese und Toxizität als
typische Glykosidwirkungen bei den Ratten nach Gabe der hydrierten Cardenolide erst
in sehr viel höheren Dosen auftraten als nach den analogen nicht hydrierten Verbindungen.
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Völlig unerwartet war daher die Entdeckung, daß die Hemmung der Glykogenolyse
durch die hydrierten Verbindungen nicht in gleichem Maße abnahm wie Kaliurese und
Toxizität. Dividiert man die kaliuretisch oder toxisch wirkenden Dosen durch diejenigen,
die zu einer Hemmung der Glykogenolyse benötigt wurden, so erhält man die Maße für
die therapeutische Breite der geprüften Substanzen.
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Es zeigte sich, daß diese für die hydrierten Verbindungen durchwegs
größer war als für die Ausgangssubstanzen. Daß die im Tierversuch berechnete therapeutische
Breite für die S.nwendbarkeit beim Menschen aussagekräftig ist, geht daraus hervor,
daß sie für Ouabain mit 3,7 wesentlich größer war als für Dioxin mit -0,4. Das entspricht
der eingangs zitierten Erfahrung, daß Ouabain, nicht aber Digoxin in der Lage ist,
die Beschwerden bei einer flypoxiebelastung bei Kranken mit Angina pectoris zu bessern.
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Die Hemmung der Glykogenolyse bei Sauerstoffmangel kann nicht durch
eine Besserung der Coronardurchblutung erklärt werden, da die Coronargefäße bei
Sauerstoffmangel ohnehin maximal erweItert werden. Vielmehr ist diese Beobachtung
nur durch eine Erhöhung der Extraktion von Sauerstoff zu deuten, ein Wirkungsr.echanismus,
der auch bei cerebralen und peripheren Durchblutungsstörungen zu einer Verbesserung
der Sauerstoffversorgung des Gewebes führt.
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Die hydrierten Cardenolid-Glykoside sind deshalb sowohl bei coronaren
wie auch bei cerebralen und peripheren Durchblütungsstörungen anwendbar. Sie haben
gegenüber den nicht hydrierten Ausgangsverbindungen den Vorteil, daß die positiv
inotrope Wirkung und damit auch die typische Toxizität der Herzglykoside in den
Hintergrund treten.
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Gegenstand der Erfindung ist deshalb die Verwendung von 20.22-Dihydro-Cardenolid-Glykosiden
der allgemeinen Formel
in der R1, R3, R4 und R5 Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe, R2 eine Methyl-,
Hydroxymethyl- oder Carbadehydgruppe, R6 Wasserstoff oder eine gegebenenfalls acylierte
Hydroxygruppe und Z einen Acovenose-, Arabinose-, Cymarose-, Oleandrose-, Rhamnose-,
Thevetose-, Digitoxose-, Di-digitoxose-, Tri-digitoxose- oder Tri-digitoxose-mono-glucose-Rest,
dessen OH-Gruppen gegebenenfalls durch Alkyl oder Acyl substituiert sind wobei auch
zwei benachbarte OH-Gruppen gemeinsam durch einen Alkyliden-Rest substituiert sein
können.
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bedeuten, aur Behandlung von Durchblutungsstörungen.
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Unter Acyl als Substituierten der OH-Gruppen versteht man Acyl-Reste
mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise den Acetyl-Rest Als Alkyl kommen alkyl-Reste
mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen in Frage vorzugsweise die Methyl- und Äthyl-Gruppen.
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Unter Alkyliden-Reste,. die zwei benachbarte Hydroxyl-Gruppen substituieren
können, versteht man geradkettige, verzweigte oder cyclische Kohlenwasserstoff-Reste
mit 1 - 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise den Isopropyliden-, den Benzyliden- und
den Cyclohexyliden-Rest.
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Beispiele für 20.22-Diyhdro-Cardenolid-Glykoside der allgemeinen Formel
I, die bevorzugt verwendet werden können, sind: 20.22-Diyhdro-digoxin 20.22-Diyhdro-digitoxin
20. 22-Dihydro-ouabain 20.22-Diyhdro-cymarin 20.22-Diyhdro-ß-methyldigitoxin 20.22-Diyhdro-3',4'-isopropyliden-helveticosol
20.22-Diyhdro-2',3'-isopropyliden-evomonosid 20.22-Diyhdro-2'-methylneriifolin 20.22-Diyhdro-2',4'-diacetylaconvenosid
A 20.22-Diyhdro-triacetyl-gitoxigenin-digitoxosid 20.22-Diyhdro-trimethyl-digitoxigenin-α,L-arabinosid
20. 22-Dihydro-lanatosld C 20.22-Diyhdro-ß-acetyldigoxin 20.22-Diyhdro-pentaacetylgitoxin
20.22-Diyhdro- digoxigenin-bis-digitoxosid 20.22-Diyhdro-α-acetyldigitoxin
20.22-Diyhdro-α-acetyldigoxin 20. 22-Dihydro-oleandrin 20.22-Diyhdro-peruvosid
Die hydrierten Cardenolid-Glykoside sind bereits er der Anmeldung Aktenzeichen
sowie in der DT-OS 22 33 147 beschrieben.
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Die erfindungsgemäßen Substanzen I können in flüssiger oder fester
Form enteral und parenteral appliziert werden. Als Injektionsmedium kommt vorzugsweise
Wasser zur Anwendung, welches die bei Injektionslösungen üblichen Zusätze wie Stabilisierungsmittel,
Lösungsmittler und Puffer enthält.
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Derartige Zusätze sind z.B. Tartrat- und Citrat-Puffer, Äthanol, Komplexbildner
(wie Äthylendiamin-tetraeesigsäure und deren nicht-toxische Salze), hochmolekulare
Polymere (wie flüssige Polyäthylenoxid) zur Viskositätsregulierung.
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Feste Trägerstoffe sind z. B. Stärke, Lactose, Mannit, Methylcellulose,
Talkum, hoch-disperse Kieselsäure, höher-molekulare Fettsäuren (wie Stearinsäure),
Gelatine, Agar-Agar, Calciumphosphat, Magnesiumstearat, tierische und pflanTiche
Fette, feste hochmolekulare Polymere (wie Polyäthylenglykole); für orale Applikation
geeignete Zubereitungen (z.B. tabletten oder Tropfen) können gewünschtenfalls Geschmacks-
und Süßstoffe enthalten.
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Die erfindungsgemäße Verbesserung der cerebralen und peripheren Durchblutungsstörungen
wird bereits mit Dosierungen erreicht, die unterhalb derjenigen liegen, die für
die Behandlung von HerzinsuffiZienzen gebräuchlich sind oder diesen gleich kommen.
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Die hydrierten Glykoside werden je nach der Wirksamkeit der Substanz
und der Empfindlichkeit des Patienten in Tabletten zu 0,5 bis 5,0 mg ein- bis dreimal
täglich verabreIcht.
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Die Prüfmethodik für die erfindungsgemäß verwendeten Substanzen wird
wie folgt beschrieben: Allgemeines Herzglykoside können den unter Hypoxie auftretenden
Glykogenschwund im Rattenherzen hemmen. Für eine günstige Beeinflussung durch Herzglykoside
unter verschiedenen Belastungen, die teilweise über metabolische Glykosid-Effekte
erklärt werden können, gibt es in der Literatur Hinweise. So beobachtete ASISOWA
(1971) bei erhöhtem Glykogengehalt des Kaninchens nach Glykosid-Applikation eine
verminderte Letalität bei experimentell gesetzten Arteriosklerosen und Coronarspasmen.
TASCHMUCHAMEDOWA et. al., 1971, fanden,daß Acetyl-Strophanthidin und K-Strophanthin,
den Glykogen- und Phosphat-Gehalt des Rattenmyokards steigerten, während der Lactat-Gehalt
abnahm. Die Autoren interpretierten diese Befunde als Verstärkung der Glykogenresynthese
und Verbesserung der owydativen Phosphorylierung.
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Unsere Untersuchungen konzentrierten sich, nachdem eine Schutzwirkung
gegen die I<ypoxie-induzierte Glykogenverarmung gezeigt werden konnte, auf die
Frage, ob sich verschiedene Herzglykoside in dieser Beziehung unterschiedlich verhalten.
Als Ausdruck der Schutzwirkung gegenüber der Hypoxie-bedingten Glykogenverarmung
wurde die DE40 bestimmt. Die metabolische Wirkungsstärke, ausgedrückt als DE40,
wurde Su der die Verträglichkeit bestimmenden Dosis (DE0,8 bzw. LD50, siehe unter
Methode) ins Verhältnis gesetzt.
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Das Verhältnis der die Verträglichkeit limitierenden Dosis (DE0,8
oder LD50) zu der metabolisch wirksmane (DE40) bezeichnet man als therapeutischen
Index. Setzt man die therapeutischen Indices verschiedener Substanen ins Verhältnis,
so ergeben sich damit Rückschlüsse auf die metabolische Komponente. Das Verhältnis
der therapeutischen Indices der Dihydro-Verbindung zum therapeutischen Index der
originären Verbindung wird von uns als metabolischer Index (MI) bezeichnet.
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l. Methode.
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Kaliurese: Als Maß für die eigentliche Glykosid-Wirkung, d.h. die
cardio-tonisierende Komponente, wurde die Kaliurese verwendet. Dazu werden bei Sprague-Dawley-Ratten
(30 Tiere pro Dosis, mindestens zwei,häufig mehr Dosen) die Harnausscheidung über
2 Stunden gemessen und der Gehalt an Kalium flammenfotometrisch bestimmt. Es wurde
die Dosis ermittelt, welche den Kaliumgehalt in Harn (Normwert 0,25 mVal K+/kg)
auf 0,80 mVal K+/kg Körpergewicht erhöht.
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Weitere Einzelheiten tu den Normwerten und zur Methode siehe bei
GREEFF (1958) sowie bei CZERWEK et al. (l97l).
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Toxizität Bei Substanzen ohne nachweisbare Kaliurese wurde die Toxizität
als Bezugsgröße anstelle der kaliuretischen Dosis verwendet. Die Toxizität (LD50
Ratte i.p.) wurde so
bestimmt, daß die Glykoside in geeigneter
Dosis an je 10 Ratten intraperitoneal injiziert wurden und mindestens 3 Letalitätswerte
zwischen lC und 84 % ermittelt werden konnten. Die LD50 wurde auf dem Wege der programmierten
Probitanalyse nach FINNEY (1962) berechnet.
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Glykogengehalt: Als Maß für die metabolische Komponente wurde die
Beeinflussung des Herzglykogengehaltes unter einer 20 min.
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dauernden Hypoxie (7 % O2, 93 t N2) verwendet. Unter diesen Bedingungen
kommt es zu einer Verarmung des normalen Glykogengehaltes von ca. 120 mg pro 100
g Herzgewebe bei den nicht Hypoxie-belasteten Ratten, auf etwa 15-25 mg pro 100
g Herzgewebe bei Hypoxie-belasteten Ratten. Um die metabolische Komponente vergleichend
beurteilen zu können, wurden die DE40-Werte durch Interpolation ermittelt, d.h.
die Dosis, unter der nach Hypoxie der Glykogengehalt nur auf 40 mg pro loo g Herzgewebe
reduziert war. Zur Bestimmung der DEto wurden mindestens zwei, häufig drei oder
mehr Dosen mit je 10 Ratten geprüft.
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Methodische Einzelheiten siehe BARTSCH et. al. (1974).
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T a b e l l e
| Verträglichkeitskritarium M I |
| Substanz Kaliurass Ratts LD50 Ratte Herzblykogen D#0,8 LD50 |
| D#0,8 mVal K*/kg mg/kg i.p unter D#40 D#40 TI Dihydroverbindung |
| mg/kg i.p. Hypoxie TI Verbindung |
| D#50 mg% |
| mg/kg i.p |
| ß-Methyl-Digitoxin > 1,0 0,59 0,1 5,9 5 |
| DH-G-Methyl-digitoxin >10,0 15,0 0,5 30 |
| Isopropyliden-halveticesol 1,55 71,0 2,0 35 >1,4 |
| DH-Isopropyliden-helveticosel >20,0 >50,0 1,0 >50 |
| Isopropyliden-evamonoxid > 1,0 1,53 0,5 3 3,0 |
| DH-Isopropyliden-evamonosid >10,0 23,5 2,0 11 |
| 2-Methyl-neriifolin > 1,0 2,1 0,2 10 2,6 |
| DH-2-Methyl-nerlifolin >10,0 14,0 0,5 20 |
| Diacetyl-acovenacid-A 19,0 >50,0 10,0 1,9 >2,5 |
| DH-Diacetyl-acovenacid-A >20,0 >50,0 4,25 >4,7 |
| Diacetyl-olsendriginin-digitoxacid 5,5 >50,0 0,5 40 >2,2 |
| DH-Triacetyl-gitoxigen-digitoxosid >20,0 >50,0 0,5 >40 |
| Trimethyl-digitoxigenin-α,L-arabinacid > 1,0 8,3 0,2
41 #1,0 |
| DH-Trimethyl-digitoxigenin-α,L-arabinosid >20,0 >50,0
<100 2,0 >25 <50 |
| Duconin 0,48 >50,0 0,13 3,7 >24 |
| DH-Duabain >20,0 >50,0 0,22 >90 |
| Digoxin 0,2 0,5 0,4 >50 |
| DH-Digoxin >20,0 >50,0 1,0 >20 |
| ß-Methyl-digoxin 0,2 6,2 0,5 0,4 30 |
| DH-ß-methyldigoxin >40,0 >50,0 4,0 >10 |
| Digitoxin 0,4 0,2 2,0 200 |
| DH-Digitoxin >40,0 >50 0,1 >400 |
| ß-Acetyldigoxin 0,42 62 0,7 0,6 35 |
| DH-ß-acetyldigoxin >10,0 >50 0,5 >20 |
| Ferteacetylgitoxin >10,0 30 0,1 300 >1,66 |
| DH-Pentaacetylgitoxin >10,0 >50 0,1 >300 - |
| Cymarin 0,15 32 0,14 1,1 55 |
| DH-Cymarin 11,0 >50 2,0 5,5 |
TI = Therapeutischer Index MI = Metabolischer Index DH = Dihydro
Ergebnisse:
Die Überlegenheit Dihydro-Glykosid-Derivate gegenüber den origniären Verbindungen
läßt sich am deutlichsten aus der letzten Spalte der Tabelle mit den metabolischen
Indices (MI) erkennen. Dabei bedeuter der Wert 1 = keinen Unterschied; größere Werte
eigen an, daß die Dihydro-Verbindung überlegen ist. Dabei ergibt sich überraschenderweise
eine starke Differenzierung der Dihydro-Derivate in Richtung auf eine metabolische
Komponente.
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Literatur: 1. ASISOWA, S.S Prophylaktische Anwendung von Herzglykosiden
bei Conerinsuffizienz.
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Farmakologije Alkeloidomid Serdetachnich Glikosidom Taschkent, 230
- 234 (1S?1) 2. BARTSCH, W., E. RESCH, G. HEBOLD und E. DIETZ Ein Beitrag zur Differenzierung
zwischen echter und acheinbarer ß-Rezeptoren-Blockade am Herzen.
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Arzneim.-Forsch. (Drug Res.) 24, Nr. 3, 303 - 308 (1974) 3. CZERWERK,
H., K. HARDEBECK, F. KAISER, W. SCHAUMANN und A. WOHLFARTH-RIBBENTROP ß-Methyl-Digoxin
II. Extracardiale Wirkungen bei enteraler und parenteraler Gabe.
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Arzneim.-Forsch. (Drug Res.) 21, 231 - 234 (1971) 4. FINNEY, D.J.
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Probit Analysis.
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2nd ed. Cambridge Univ. Press, Canbridge (1962) 5. GREFF, K.
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Vergleich der kaliuretischen Wirkung verschiedener Glykoside der
Strophentidins und Digitoxigenins bei parenteraler und enteraler Applikation.
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Naunyn-Schmiedeberg's Arch. exp. Path. Pharmak. 233, 468 - 483 (1958)
6. TASCHUMCHAMEDOWA, F. und ASISOWA, S.S.
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Der Einfluß von Acetylstrophanthidin, Strophanthidin und k-Strophanthin
ß auf einige Stoffwechselprozesse im Myocard.
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Farmakologija Alkaloidomid Serdetechnich Glikosidom, Taqschkent,
236 - 239 (1971)
Beispiel 1 1,000 g 20.22-Dihydro-ß-methyldigoxin
2,694 g Kaliumdihydrogenphosphat DAB 1,306 g Natriummonohydrogenphosphat nach Stören
DAB werden zusammen auf einer Mörser-Mühle fein verrieben und mit 73,100 g Milchzucker
DIN 10, DAB 4,500 g Polyvinylpyrrolidon (Plasdone K 29-32) 1,000 g kolloidale Kieselsäure
(Aerosil) 2,000 g Amylopektinglykolat-Natrium (Primojel) 4,000 g Talkum DAB 0,400
g Magnesiumstearat USP vermischt und durch ein Sieb von 0.G mm Maschenweite gegeben.
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Die erhaltene Tablettenmasse wird anschließend in üblicher Weise zu
Tabletten von 90 mg mit einem Gehalt von je 1 mg 20.22-Dihydro-ß-methyldigoxin gepreßt.
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Bei spiel 2 1,0 g 20.22-Dihydro-ß-methyldigoxin werden in einem Gemisch
aus 0,2 1 Äthanol DAB (96 %ig) und 0,2 1 Polyäthylenglykol 400 DAB aufgelöst. Die
erhaltene Lösung wird in eine Lösung von 1,0 g Natriumcitrat DAB in 1,6 1 Wasser
für Injektionszwecke eingerührt. Der Ansatz wird mit Wasser für Injektionszwecke
auf 2,0 1 aufgefüllt. Nach geeigneter Filtration (Membranfilter 1121 + G 3) und
Sterilisation (20 Minuten bei 1200C) wird die fertige Lösung in Ampullen mit 2,0
ml Inhalt, entsprechend einem Gehalt von je 1, mg 20.22-Dihydro-ß-methyldigoxin,
abgefüllt.
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Beispiel 3 90 g 20.22-Dihydro-ß-methyldigoxin werden in 4.410 g Äthanol
und 4.130 g Glycerin gelöst, mit einer wäßrigen Lösung von 1,0 g Xthylendiamintetraessigsäure-dinatriumsalz
(Titriplex III) 1,0 g Natrium-metabisulfat 12,5 g Natriumcitrat vermischt und mit
Wasser auf 10,0 1 aufgefüllt, Die fertige Lösung wird in 10,0 ml-Portionen in braune
Remy-Flaschen (Tropfen) abgefüllt. 5 Tropfen dieser Lösung enthalten 1 mg 20.22-Dihydro-ß-methyldigoxin,