DE2712777A1 - Arzneimittel zur foerderung der proteinsynthese und zur konservierung des stickstoffs im koerper - Google Patents

Description

The Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland/U.S.A.

Arzneimittel zur Förderung der Proteinsynthese und zur Konservierung des Stickstoffs im Körper (Zusatz zu Patent 2 516 027)

Gegenstand der Anmeldung P 2 516 027 sind Arzneimittel zur Förderung der Proteinsynthese und zur Konservierung des Stickstoffs im Körper, enthaltend ein Gemisch, dessen Komponenten aus der aus Qr-Hydroxysäureanalogen und CV-Ketosäureanalogen der essentiellen Aminosäuren bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Diese Arzneimittel sind geeignet zur Behandlung von Nierenstörungen, z.B. Uramie, von Leberkrankheiten, z.B. Hyperammonämie, und portalsystemischer Encephalopathie,zur Milderung der Wirkung des Eiweißmangels und bei gewissen Ausführungsformen zur Veränderung der Stoffwechselwege in einer solchen Weise, daß der Verlust von Stickstoff aus dem Sammelbecken des Stoffwechsels (metabolic pool) verhindert wird.

Bei einer speziellen Behandlung, die in der US-PS 2 457 820 beschrieben wird, werden gewisse essentielle Aminosäuren verabreicht, um diesen Proteinmangel ohne Überlastung der verbliebenen Nierenfunktion zu beheben.

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In der US-PS 3 764 703 ist ein Gemisch aus acht essentiellen Aminosäuren, gegebenenfalls zusammen mit L-Arginin und/oder L-Histidin (die als "halbessentielle" Aminosäuren bezeichnet werden) zur Behandlung von urämischen Zuständen, die durch eine Niereninsuffizienz verursacht werden, offenbart.

Die Zufuhr zusätzlicher Aminosäuren in die Blutbahn hat jedoch häufig eine Überlastung der Nierenfunktion, insbesondere in schweren Fällen, durch den resultierenden Abbau der eingeführten Aminosäuren zu übermäßig großen Mengen stickstoffhaltiger Schlacken zur Folge.

Außerdem besitzen diese Verbindungen einen sehr unangenehmen Geschmack. Bezüglich eines Vergleichs der Ergebnisse einer Therapie mit essentiellen Aminosäuren gegenüber der Anwendung von im wesentlichen den erfindungsgemäßen Mitteln wird auf Walser et al (1973), Journal of Clinical Investigation, Band 52, Seite 679 sowie Walser M. (1975) "Keto-acids in the Treatment of Uremia", Clinical Nephrology, Band 3i Seite 80, verwiesen.

In anderen Arbeiten über Nierenversagen ist die Verwendung von Ketosäureanalogen von Aminosäuren für Nahrungszwecke angegeben, aber auf die Anwendung von Ketoanalogen einer Kombination von bestimmten essentiellen Aminosäuren für die Therapie von Urämie findet sich kein Hinweis. Diese früheren Arbeiten beruhen auf der Annahme, daß solche Ketoanalogen sich mit Ammoniak verbinden könnten, der durch den Harnstoffabbau im Darm entsteht. Diese Überlegungen bezüglich der Verwendung von Ketosäuren wurden jedoch nicht weiter verfolgt (siehe Anmerkung des Herausgebers in "The Lancet" 2. August 1975» Seite 214). Erfindungsgemäß ist dieser Harnstoffabbau nicht notwendig,

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und damit ist eine hohe Harnstoffkonzentration im Blut keine notwendige Voraussetzung für die Funktion dieser Analogen. Im Gegenteil erleichtern niedrige Harnstoffgehalte im Blut die Wirksamkeit und können über Monate aufrechterhalten bleiben, trotz einer schweren Niereninsuffizienz.

Es hat sich nun gezeigt, daß besonders günstige Ergebnisse erzielt werden können, wenn das Arzneimittel nach dem Hauptpatent das DL-Hydroxysäureanaloge von Methionin, das Ketosäureanaloge von Valin und das L-Hydroxy- oder Ketosäureanaloge von Phenylalanin und Isoleucin sowie das Keto- oder Hydroxyanaloge von Leucin enthält. Besonders günstig ist es, wenn die Analogen von Valin, Leucin und Isoleucin jeweils in einer Menge vorhanden sind, die ungefähr dem 2- bis 3-fachen der Menge von Phenylalanin und Methionin entspricht.

Durch die erfindungsgemäßen Mittel wird der Stickstoff, der aus den Stoffwechselvorgängen des Körpers selbst stammt, von der Harnstoffbildung abgelenkt. Die Harnstoffbildung wird unterdrückt und hierdurch die Harnstoffanreicherung in den Körperflüssigkeiten sowie der Stickstoffverlust in Form von Harnstoff im Urin weitgehend ausgeschaltet. Die orale oder intravenöse Verabreichung dieser Arzneimittel ist wirksam als Behandlung von Nierenversagen durch Förderung der Eiweißsynthese. Dies hat eine Unterdrückung des Harnstoffabbaues zur Folge, wodurch die Neigung der Leber, Harnstoff zu bilden, entsprechend verringert wird. Im Gegensatz zu der Vorhersage nach dem Stand der Technik, daß eine hohe Harnstoffabbaugeschwindigkeit die Anwendung von Ketosäuren im Körper erleichtern würde, wird erfindungsgemäß gezeigt, daß der Harnstoffabbau kein notwendiger Faktor ist, der die wirksame Anwendung der Analogen der essentiellen Aminosäuren bestimmt. Die Verminderung des Harnstoffabbaus pflegt die Nettogeschwindigkeit des Auftretens von Harnstoffstickstoff im Körper zu senken und hierdurch das Ausmaß der Harnstoffbildung durch die Leber auf ein Minimum herabzusetzen. Nierenstörungen, z.B. Urämie, können somit in gewissen Fällen- ohne Dialyse oder als Ergänzung der Dialyse behandelt werden.

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..Ik

Durch Verabreichung der erfindungsgemäßen Arzneimittel werden die normalen Stoffwechselwege so verändert, daß der Stickstof fverlus.t aus dem metabolic pool des Körpers durch Verabreichung dieser Analogen vermindert oder verhindert wird. Diese Änderung der Stoffwechselprozesse findet statt, wenn die Stickstoffaufnahme vermindert und die erfindungsgemäßen Analogen verabreicht werden. Dadurch werden die endogenen Aminosäuren wirksamer wieder ausgenutzt. Diese Wirkung bleibt auch nach dem Metabolisieren des Arzneimittels bestehen .

Die erfindungsgemäßen Arzneimittel sind auch geeignet zur Behandlung von Eiweißmangelzuständen durch Senkung des Eiweißbedarfs. Durch Umwandlung der Ketosäureanalogen gewisser essentieller Aminosäuren, die verabreicht oder im Körper aus den entsprechenden Hydroxyanalogen gebildet werden, wird die Harnstoffbildung durch Ablenken er stickstoffτ Vorstufen von Harnstoff von der Harnstoffbildung unter Bildung von Aminosäuren unterdrückt. Der im Körper gebildete Harnstoff wird normalerweise ausgeschieden, wodurch sich ein systematischer Verlust an elementaren Eiweißkomponenten ergibt. Die Verminderung dieses Verlustes von Harnstoff in Verbindung mit der Umwandlung der stickstoffhaltigen Vorstufen des Harnstoffs in verfügbare Aminosäuren ermöglicht die Erhaltung des Körpereiweißes ohne toxische Wirkungen. Die "Abwendung" der Mechanismen des Körpers von der Ausscheidung von Stickstoff aus dem Sammelbecken des Stoffwechsels trägt mit dazu bei, das Stickstoffgleichgewicht aufrecht zu erhalten.

Die beiliegende Figur ist eine Kurve, bei der der Kreatiningehalt im Plasma bei Patienten angegeben ist, die an chronischen Nierenerkrankungen leiden, nach Unterbrechung des Hämodialyseprogramms.

*) (metabolic pool)

Die Arzneimittel gemäß der Erfindung und die Methoden ihrer Anwendung hängen in ihren verschiedenen Ausführungsformen von der Förderung der Proteinsynthese und von der Unterdrückung der Harnstoffbildung im Körper ab. Der Erfindung liegt die nunmehr erkannte Notwendigkeit zugrunde, den Abbau von Harnstoff im menschlichen Darm während der Behandlung von Nierenversagen, Lebererkrankungen und diätetischen Eiweißmangelzuständen weitgehend auszuschalten statt ihn zu beschleunigen. Die Erfindung ist insbesondere auf Arzneimittel gerichtet, die als Bestandteile die Keto- und/oder Hydroxysäureanalogen gewisser essentieller Aminosäuren enthalten.

Die Verabreichung der Arzneimittel gemäß der Erfindung verursacht beispielsweise eine Veränderung der Mechanismen des Körpers zur Bewahrung des Proteins und verhindert einen Stickstoffverlust aus dem metabolic pool des Körpers.

Die Arzneimittel gemäß der Erfindung enthalten allgemein die Hydroxysäureanalogen der in der linken Spalte der folgenden Tabelle I genannten Aminosäuren, während in der rechten Spalte der Tabelle I die richtigen Bezeichnungen für die Hydroxysäuren selbst genannt sind.

Tabelle I

Aminosäure Hydroxysäureanalogo

Valin / a-Hydroxyisovaleriancäure

Leucin a-Hydroxyisocapronsäure

Isoleucin oc-Hydroxy-ß~raethylvalerian-

säure

Methionin a-Hydroxy-y-methylthiobutter-

säure

Phenylalanin a-IIydroxy-ß-pheny !propionsäure

(Phenylniilch säure)

Histidin cc-Hydroxy-ß-imidazolpropion-

säure

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-Ji -

21 Mill

Tryptophan a-Hydroxy-ß-indolpropionsäure

Threonin α-Hydroxy-ß-hydroxybuttersäure

Arginin α-IIy droxy-y-guani di novaler ian-

säure

Lysin oc-Hy droxy-y-aminocapronsäure

Verschiedene Kombinationen der vorstehend genannten Hydroxysäuren können in Kombination mit den nachstehend genannten Ketosäuren oral oder parenteral, vorzugsweise als Natriumoder Calciumsalze verabreicht werden, wobei Patienten, die dazu neigen, Natrium zurückzuhalten, besser mit den Calciumsalzen behandelt werden. Die intravenöse Verabreichung dieser Hydroxysäuren kann häufig in schweren Fällen von Nierenoder Leberkrankheiten oder bei Patienten, die Medikamente nicht oral einzunehmen vermögen, wirksamer sein. Für die Arzneimittel gemäß der Erfindung werden vorzugsweise die L-Hydroxysäuren verwendet, weil sie durch Körperenzyme wirksamer in Ketosäuren der jeweiligen Aminosäuren umgewandelt werden. Ausgenommen hiervon ist das Hydroxysäureanaloge von Methionin, das in der D,L-Fonn verabreicht wird. Außerdem werden gewöhnlich die besten Ergebnisse erhalten, wenn die Hydroxy- und/oder Ketosäureanalogen von Valin, Leucin und Isoleucin jeweils in den 1 1/2- bis 3-fachen Gewichtsmengen der Mengen an Analogen von Methionin und Phenylalanin vorhanden sind (entsprechend ungefähr der 2- bis 3-fachen molaren Menge).

Gewisse Hydroxysäuren von den in Tabelle I genannten Hydroxysäuren können durch die verschiedenen a-Ketosäureanalofen der gleichen essentiellen Aminosäuren ersetzt werden. Die Aminosäuren sind in der linken Spalte der folgenden Tabelle II genannt, während in der rechten Spalte dieser Tabelle die richtigen Bezeichnungen für die entsprechenden Ketosäureanalogen angegeben sind.

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-sr-

Tabelle II Ami η QG U. υ re Ke to säure analoge Valin ' a-Ketovaleriansäure Phenylalanin Phenylbrenztraubensäure Methionin a-Keto-y-methylthiobutteraäure Leucin a-Ketoisocapronsäure Isoleucin a-Keto-ß-methylvaleriansäure Histidin Imidazolbrenztraubensäure Tryptophan Indolbrenztraubensäure Lysin a-Keto-y-aminocapronsäure Threonin a~Keto-ß-hydroxybuttersäure Arginin a-Keto-y-guanidinovaleriansäure

Die Hydroxysäure- und/oder Ketosäureanalogen der ersten fünf in Tabelle I genannten Aminosäuren sind am leichtesten zu annehmbaren Preisen erhältlich. Demgemäß werden Im allgemeinen von den letzten fünf genannten Aminosäuren die Aminosäuren selbst in den verschiedenen Ausführungsformen der Arzneimittel gemäß der Erfindung verwendet.

Bei der Behandlung von Nierenstörungen enthält das verabreichte therapeutische Mittel vorzugsweise besonders L-Histidin. Während bei der Behandlung von Nierenstörungen die Notwendigkeit, daß Arginin vorhanden ist, noch nicht festgestellt wurde, ist ein Gehalt an dieser Substanz auch nicht kontra-indiziert, und sie kann günstigerweise in Mitteln vorhanden sein zur Behandlung von bestimmten Arten von Hyperammonämie bei Kindern und anderen Lebererkrankungen von Erwachsenen.

Bei einer AusfUhrungeform der Erfindung, die sich als wirtschaftlich interessant und gleichzeitig therapeutisch wertvoll und brauchbar erwies, werden die Na- oder Ca-Salze der Hydroxysäureanalogen von Methionin, Phenylalanin und Isoleucin oral oder intravenös zusammen mit den Aminosäuren,

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deren Hydroxysaureanaloge zur Zeit nicht leicht erhältlich Sind, d.h. mit L-Tryptophan, · L-Threonin, L-Lysin und entweder L-Histidin· oder L-Arginin, und mit dem Natrium- oder Calciumsalz der Ö^Ketoanalogen von Valin und Leucin verabreicht. Diese Verbindungen werden in einer Menge gegeben, die mindestens dem 1- bis 1,5-fachen, vorzugsweise dem 1,5 bis 3-fachen oder mehr, der täglichen Mindestmenge der entsprechenden Aminosäure (oder der Aminosäure selbst) entspricht, die für den in Behandlung befindlichen Patienten erforderlich ist. Die jeweiligen Gemische der Verbindungen, die die verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bilden, insbesondere der Verbindungen, die zur Behandlung von Nierenerkrankungen verwendet werden, können in vier gleichen Tagesdosen verabreicht werden. Natürlich kann die Dosierung einzelner Komponenten der Arzneimittel gemäß der Erfindung verändert werden, wenn die Analyse des Blutes des Patienten auf die entsprechenden Aminosäuren eines anomale Bilanz ergibt.

Behandlung von Nierenerkrankungen und -störungen

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können Ketosäureanaloge von Valin und Leucin zusammen mit den Hydroxysäure-

/verabreicht werden analoge von Methionin, Isoleucin, Phenylalanin/, Histidin,

können

Tryptophan, Lysin und Threonin/als solche oder - wenn verfügbar - in Form ihrer Hydroxyanalogen verabreicht werden. Die orale oder intravenöse Verabreichung führt zu einer verbesserten symptomatischen Wirkung bei einem an Urämie leidenden Patienten.

Gewisse Patienten, die an Urämie leiden, sind nicht in der Lage, zu esserf oder Medikamente oral einzunehmen. Demsemäß muß parenterale Ernährung voraesehen werden. Bisher wurden Lösungen von Aminosäuren intravenös verabreicht. V/ie jedoch bereits erwähnt, erwies sich eine solche Behandlung nicht als genügend wirksam. Die. vorstehend beschriebenen erfindunßsgeioäßen Arzneimittel

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können intravenös verabreicht werden, um durch Verminderung der Harnstoffbildung durch Bindung an Harnstoffvorstufen die Harnstoffsticksto-ffkonzentration im Blut zu senken und daher die Schwere des Urämiesyndroms zu vermindern .

Der tägliche Bedarf an einzelnen Keto- und Hydroxy-Säure-Analogen in dem Gemisch wird vorzugsweise in Form der Natrium- oder Calciumsalze zur oralen oder parenteralen Verabreichung zur Verfügung gestellt, wobei die Calciumsalze in den meisten Fällen von Nierenerkrankungen bzw. Nierenversagen bevorzugt sind aufgrund der Natriumzurückhaltung, die im allgemeinen bei derartigen Erkrankungen auftritt. Vorzugsweise wird der verordnete gesamte tägliche Bedarf in vier gleichen einheitlichen Dosen verabreicht. Bei parenteraler Verabreichung kann der tägliche Bedarf auf einmal über einen Zeitraum von ungefähr 3 bis k Stunden verabreicht werden.

In der linken Spalte der folgenden Tabelle III ist ein praktischer minimaler täglicher Üosisbereich der einzelnen Komponenten des Gemisches angegeben. Dabei ist die untere Grenze des angegebenen Bereichs vorgesehen für Urämiepatienten mit einem unterdurchschnittlichen Körpergewicht (weniger als 50 kg) und die obere Menge des angegebenen Bereichs für Patienten mit einem überdurchschnittlichen Körpergewicht (über ungefähr 75 kg). Wenn einzelne Idiosynkrasien (Unverträglichkeiten) auftreten, wie ein abnormer Gehalt der entsprechenden Aminosäuren im Patientenblut, kann die Dosis der einzelnen Komponente in dem verabreichten Gemisch modifiziert werden.

Mittel, die in den in Tabelle III angegebenen Bereich fallen, können zur oralen sowie zur parenterallen Verabreichung angewandt werden. Es wurde beobachtet, daß Ot-Ke toisocapronsäure bevorzugt teilweise im Darm abgebaut wird

und ferner, daß alle drei der verzweigtkettigen Keto-Säuren ' unwirksam /

tatsächlich teilweise abgebaut werden und verhältnismäßig in der Leber aminiert werden. Da die Leber das Blut aus dem Darm

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bezieht, sollten vorzugsweise größere Mengen dieser verzweigtkettigen Keto-Analogcn bei einer oralen Therapie angewandt werden als bei intravenöser Verabreichung, z.B. Mengen, die näher am oberen Ende des in Tabelle III angegebenen Bereichs liegen und in der Größenordnung bis zu der ungefähr dreifachen Menge der anderen beiden Keto-Analogen in dem Gemisch.

Es ist festzustellen, daß die einzelnen Mengen der Bestandteile in dem Geraisch, wie sie unten angegeben sind, darauf beruhen, daß ungefähr 1 1/2 bis 3 Äquivalent (Gewicht) der verzweigtkettigen Aminosäure-Analogen(von Valin, Leucin und Isoleucin) angewandt werden, verglichen mit den Mengen an Analogen von Phenylalanin und Methionin.

	Tabelle III	Substanz	spezielle bevor zugte Mittel	E
Bereich		C D	2,88
	OT-Ke to-isovalerat	2,88 2,88	4,00
2,0-4,0	öf-Keto-isoCaproat	4,00 4,00	2,92 0
3,0-5,0	L-(R,S)-tf-Hydroxy-ß- methylvalerat oder R,S-tf-Keto-ß-methyl- valerat	0 0 2.92 2.92
2,5-3,5 2,5-3,5

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Fortsetzung der Tabelle III

CUE

1,5-2,5 D, L-Or-Hydroxy- ^iae thyl-

thiobutyrat 2,12 2,12 2,12

1,5-2,5 Phenylpyruvat 2,00 0

oder

1,5-2,5 I^Phenyllactat 0 2,00 2,00

*v0,25±0,10 L-Tryptophan 0,33 0,33 0,33

^0,5-0,7 L-Threonin 0,67 0,67 0,67

^0,8+0,10 L-Lysin-hydrochlorid ~" oder

L-Lysin-acetat 0,80 0,80 0,80

M),5+0..0 L-Histidin 0,54 0,54 0,54

Die speziellen bevorzugten Mittel sind gedacht für Personen mit einem ungefähr durchschnittlichen Körpergewicht. Für Erwachsene mit einem geringeren als dem durchschnittlichen Körpergewicht (50 bis 75 kg) liegen geeignete Dosen ungefähr am unteren Ende des angegebenen Bereichs, während für Erwachsene mit einem höheren Körpergewicht als das durchschnittliche im allgemeinen Dosen angewandt werden sollten, die ungefähr am oberen Ende des angegebenen Bereichs liegen. Die genaue Menge irgendeiner Komponente des Gemisches kann so festgelegt werden, wie es erforderlich ist, unter Berücksichtigung der Vermeidung von Unverträglichkeiten wie einem abnormen Gehalt der entsprechenden essentiellen Aminosäuren in dem Patientenblut. Die angegebenen Analogen werden vorzugsweise als Natrium- oder Calciumsalze verabreicht, wobei die zuletzt genannten im Falle einer Natriumretention bevorzugt sind.

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-ν.- η win Ak

Die folgende Tabelle IV zeigt Ergebnisse, die bei einem Patienten mit diabetischer Glomerulosclerosis erhalten wurde. Er wurde zunächst mit allen neun essentiellen Aminosäuren mit einer Gesamtstickstoffaufnähme von 4,6 g pro Tag über 4 Monate behandelt. Während der letzten drei Tage dieses Zeitraums wurde das (Stickstoff) Gleichgewicht untersucht. Anschließend wurde ihm anstelle der essentiellen Aminosäuren ein Gemisch von 5 Keto-Analogen von essentiellen Aminosäuren sowie den 4 verbleibenden essentiellen Aminosäuren verabreicht. Die Nierenfunktion änderte sich nicht. Nach einer Woche wurde ihm stattdessen ein Gemisch,enthaltend die Keto-Analogen von Valin und Leucin, das D,L-Hydroxy-Analoggvon Methionin und die L-Hydroxy-Analaogenvon Isoleucin und Phenylalanin sowie die 4 verbleibenden essentiellen Aminosäuren verabreicht (Gemisch E der Tabelle III). Der Harnstoff-N im Serum fiel weiter und das Stickstoffgleichgewicht und das Auftreten von Harnstoff-Stickstoff blieben auf den gleichen Werten wie während der Verabreichung von Keto-Säure. Die Harnstoff-Clearance (Ausscheidung) erhöhte sich deutlich ( ρ ^ 0,05 ). Der Patient wurde 11 Tage nach Hause entlassen. Bei der erneuten Aufnahme waren sowohl Serum-Harnstoff-N und Creatinin gestiegen und die Harnstoff- und Creatinin-Clearance gefallen, was ein Fortschreiten der Krankheit anzeigt. Das Stickstoffgleichgewicht war jetzt stärker positiv und das Auftreten von Harnstoff-Stickstoff war noch sehr gering. Diese Ergebnisse zeigen die Wirksamkeit dieses Gemisches zur Behandlung dieses Patienten mit schwerem chronischem Nierenversagen.

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Tabelle IV

	Behandlung stage	Serum	% mg %	Clearance	ml/min	3,8	N	N	Auftreten
		Harnstoff Creatinin	11,7	Harnstoff Creatinin	+0,6	Aufnahme	Gleichgewicht	von Harnstoff
		mg	+0,1		V	g/Tag	g/Tag	g/Tag
	Aminosäuren	83	11,6	2f4	+0,1	S5	-1,28	3,10
	120 - 122	+2	+0,1	+0,1		+0,1	+0,24	+O;16
	Ketosäuren	79		2,3		4,4	-0,43	2,10
O CQ	123 - 130	+1		+0,1	3,6	+0,1	+0T22	+0,16
OO			11,7		+0,1
*>» κ»	Keto-Hydroxy-		±0,1
O	säure-Gemisch	70*		2,9+	3,O+	4,8	-0725	2,-65 °*
σ> co	131 - 137	+1	13,2*	+0,2	+0,2	+0,1	+0,18	+0,21
co	Keto-Hydroxy-		+0,05
	säure-Gemisch	79*	2,1	4,4	+0,72	2,27
	150 - 154	+2	+0,1	+0,3	+0,37	+0.16

* p < 0.01 + ρ < 0.05

Die Wirksamkeit des Gemisches D (Tabelle III) wird exemplifiziert durch die Ergebnisse der Untersuchungen des Stickstoffgleichgewichts, die an 5 Patienten mit schwerem chronischen Nierenversagen durchgeführt wurden, die eine nahezu proteinfreie Diät erhielten ( ^ 3g/Tag ) und das Gemisch D (in Form von Calciumsalzen) und ausreichend Glycin (eine nichtessentielle Aminosäure) um den Stickstoffbedarf zu decken. Unter diesen Versuchsbedingungen waren in der Nahrung im wesentlichen kein Valin, Leucin, Isoleucin, Methionin und Phenylalanin vorhanden, außer in dem Maß, in dem sie durch die Analogen dieser Aminosäuren in dem Gemisch D zugeführt wurden. Ungeachtet einer mittleren gesamten Stickstoffaufnahme von nur 4,31 g/Tag besaßen die Patienten durchschnittlich ein positives Stickstoffgleichgewicht bei Verabreichung des Gemisches D. Diese Beobachtungen bestätigen die Wirksamkeit dieser Analogen, wenn sie in Form von Calciumsalzen durch den Mund verabreicht werden als Ersatz für die entsprechenden Aminosäuren, da das Stickstoffgleichgewicht stark negativ würde bei der Diät in Abwesenheit irgend einer dieser 5 Aminosäuren, wie bekannt ist. Das Stickstoffgleichgewicht dieser Patienten ist in Tabelle V angegeben.

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Tabelle

Stickstoffgleichgewicht bei urämischen Patienten, die das Gemisch D zusammen mit einer nahezu proteinfreien Diät erhielten.

	Patient	P.	N	Aufnahme	, g/Tag	Gesamt	N	Abgabe,	g/Tag	N Gleichgewicht,	g/Ta*
		T.	Nahrung	; 4EAA*	Glycin	2f78 +0,19	Urin	Stuhl	Harnstoff**
	A.	R.	0,64 +0,19	0,39 +0,00	1,75 +0,00	4,75 +0j02	2,46 +0,16	0,96 +0,05	-0,11	-0,53 * +0,14
'098	R.	W.	0,36 +0,18	0,39 +0,00	4,00 +oroo	4,69 +0,16	5,43 +ο; 25	0,55 +0^01	-0r98	-0,25 +Oj 27
ro ·«*. ο	L.	C.	0,52 +0,03	0,39 +oroo	3,83 +0,17	5,33 +0,04	2.57 +0,14	0,60 +0,01	+0,87	+0,65 +0,18
cn co (O	S.	Mittel	0,42 +0,04	0.39 +OjOO	4,52 +0,00	4,01 +0,03	3,68 +0,25	0,06 +0,06	+0,29	+1,29 +0,29
	P.	0,51 ±0,03	0t39 +0,00	3.50 +0,00	4,31 +0,44	2,49 +0,13	0,85 +0,12	-0; 40	+1,07 +0,16	ro
		0,49 ±0,05	0,39 +0,00	3,52 +0,47	3,33 ±°/57	0,60 +0,16	-0,67 +0,31	+0,45 ±°;36	7127'

* N aufgenommen als L-Threonin, L-Histidin, L-Lysin.HCl und L-Tryptophan

** Änderung des Harnstoff-Stickstoff-Pools im Körper, berechnet aus der Stickstoff-Konzentration des Serum Harnstoffs und dem Gewicht.

Die angegebenen Werte sind Mittel + S. E. Mj die Untersuchungszeiten betrugen im Mittel 1 Woche.

Λ*

Ein Patient, der seit vielen Jahren an chronischer Glomerulo-Nephritis litt, hatte sich 5 Monate lang ein-oder zweimal wöchentlich einer Hämodialyse unterzogen. Er wurde mit dem Gemisch C (Tabelle III) insgesamt 14 Monate behandelt. Während dieser Zeit wurde keine Verschlechterung der Nierenfunktion beobachtet und er war im wesentlichen Symptomfrei.

Untersuchungen des Stickstoffgleichgewichts wurden bei 6 schwer urämischen Patienten durchgeführt, insgesamt 73 Patiententage. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VI angegeben.

~UTc-s Gemisch C (Tabelle III) mit einer mittleren Netto-Stickstoffaufnähme, die definiert ist als Gesamtstickstoffaufnahme minus Proteinstickstoff im Harn, von 2,91 g/Tag. Bei dieser Aufnahme kann erwartet werden, daß Patienten mit chronischem Nierenversagen ein negatives Stickstof fgleichgewicht zeigen, das mehr als 2,00 g/Tag beträgt, wenn sie nur eine beschränkte Menge Protein erhalten und ein negatives Stickstoffgleichgewicht von ungefähr 1,5 g/Tag, wenn sie essentielle Aminosäuren als solche erhalten. Wie in Tabel Te VI angegeben ist, war das mittlere Stickstoffgleichgewicht bei diesen Personen, die das Gemisch C erhielten ungefähr - 1,03 g/Tag . Es ist zu bemerken, daß diese Personen etwas weniger Nahrungsprotein erhielten als für ihre individuelle Erfordernisse notwendig ist. Diese Untersuchung zeigt die Wirksamkeit dieses Gemisches, da der Nachweis eines positiven Stickstoffgleichgewicht nur erfolgreich bei Personen durchgeführt werden kann, mit Proteinverlust: Personen, ohne Proteinverlust zeigen kein positives Stickstoffgleichgewicht unabhängig davon, wieviel Protein verabreicht wird.

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- vr-

Tabelle VI

Stickstoffgleichgewicht"bei schwer urämischen Patienten, die das Gemisch C und eine Nahrung mit begrenztem Proteingehalt erhielten.

Person Tage

SA 12

SA 16

LD 5

LM 13

LM Il

JS 8

JS 5

CW 3

Gesamt??

Netto-N-Aufnahme g/Tag	N-Gleichgewicht g/Tag
2,20	-1,82
3,43	-0,67
0,83	-2,«)ft
4,18	-I ,CiG
3,87	-0,51
21 84	+0,55
1,98	-0,54
3,91	-0,68
Mittel 2,91 ±0^41	-1 ,0'J ±°f 3H

Gesamtstickstoffaufnahme minus Proteinstickstoff im Urin.

Es wurde früher festgestellt, daß die Creatinin-Konzentration im Serum ein wirksames Maß ist für die restliche Nierenfunktion bei Patienten mit Nierenstörungen. Ein hoher Creatiningehalt im Serum ist ein Zeichen für eine schwere Niereninsuffizienz. Der Creatiningehalt im Serum wird verringert durch eine regelmäßige Hämodialyse, wie aus den Kurven links von der senkrechten Linie in der Figur hervorgeht, wenn diese Patienten eine begrenzte Menge Protein oder essentielle Aminosäuren als solche erhielten (vor Beginn der Therapie mit den Aminosäure-Analogen). Wenn bei diesen Patienten keine Hämodialyse durchgeführt wurde oder wenn die Hämodialyse unterbrochen wurde, wäre zu erwarten, daß die Creatiningehalte während der folgenden Woche oder 2 Wochen steil ansteigen würden und schwere Symptome auftreten würden.

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- -VS-

Bei diesen Patienten wurde anschließend Keine Dialyse durchgeführt und sie wurden mit einem Gemisch von Calziumsalzen der Keto- und Hydroxy-Analogen von 5 der essentiellen Aminosäuren und 4 essentiellen Aminosäuren als solchen, entsprechend dem Gemisch D der Tabelle III behandelt (einer dieser Patienten'(unterste Kurve) wurde mit dem Gemisch C der Tabelle III ungefähr 14 Monate und anschließend mit dem Gemisch D behandelt). Nur in einem Falle (oberste Kurve) stieg der Creatiningehalt an obwohl nicht sehr stark als bei dem Patienten keine Hämodialyse mehr durchgeführt wurde und nach einigen Wochen wurde wieder eine Dialyse durchgeführt. Alle anderen Patienten zeigten jedoch deutliche und unerwartete Ergebnisse bezüglich der Wirkung einer Behandlung mit dem Gemisch von Amino säure-Analogen in-^dem der Creatiningehalt im Plasma nicht wie erwartet mit der Zeit anstieg und in einigen Fällen sogar trotz der Unterbrechung der Dialyse sank. Diese Ergebnisse zeigen, daß die Behandlung mit den verabreichten Gemischen von Säureanalogen gemäß der Erfindung zu einer wesentlichen und in vielen Fällen anhaltenden Besserung der Nierenfunktion führt, trotz einer lang anhaltenden Niereninsuffizienz. Die längste Zeit, die ein Patient bei dieser Untersuchung ohne Dialyse auskam ist in der untersten Kurve angegeben. Obwohl die Figur bei 18 Monaten aufhört wird der Patient jetzt seit mehr als 22 Monaten mit den Aminosäure — Analogen behandelt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die bei der oben angegebenen Untersuchung betrachteten Patienten währerxlkeine Dialyse durchgeführt wurde im wesentlichen symptomfrei waren. Das Kriterium, das bei diesen Untersuchungen angewandt wurde, um bei einem Patienten wieder eine Dialyse durchzuführen,war das gleiche wie es allgemein angewandt wird, um bei einem Patienten das erste Mal eine Dialyse durchzuführen.

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•Μ

Eine Lösung des Arzneimittels zur intravenösen Verabreichung wird wie folgt hergestellt: Zunächst wird das Natriumsalz von Phenylbrenztraubensäure oder das entsprechende Lactat in 50 ml destilliertem Wasser unter Erwärmen gelöst. Dann werden der erhaltenen Lösung die übrigen Komponenten des Gemisches zugesetzt. Nach vollständiger Auflösung aller Substanzen wird die Lösung durch Filtration durch ein Milliporenfilter sterilisiert und auf Sterilität und Pyrogengehalt untersucht. Die Lösung wird bis zum Gebrauch eingefroren. Zum Gebrauch wird sie auf Raumtemperatur aufgetaut und mit sterilem pyrogenfreiem Wasser auf 250 bis 400 ml verdünnt. Die hierbei erhaltene isotonische Lösung hat einen pH-Wert im neutralen Bereich und eignet sich zur intravenösen Verabreichung. Die Lösung ist wenigstens 8 Stunden (und länger) bei Raumtemperatur beständig. Die intravenöse Verabreichung der Lösung wird gewöhnlich über einen Zeitraum von 3 bis 4 Stunden vorgenommen. In gewissen Fällen kann mehr als eine Infusion täglich gegeben werden.

Da angenommen wird, daß die Hydroxysäuren in dem so verabreichten Präparat durch die enzymetisehe Aktivität des Körpers in die entsprechenden Ketosäuren umgewandelt werden, ist es verständlich, daß die Behandlung mit den Arzneimitteln gemäß der Erfindung auch wirksam in Kombination mit zusätzlichen Versuchen angewandt werden kann, den Harnstoffabbau im Körper herabzusetzen und hierdurch die Bildungsgeschwindigkeit von Harnstoff durch die Leber auf ein Minimum herabzusetzen.

Eine eßbare Kombination von Hydroxysäuren und Ketosäuren, die ihren therapeutischen Wert für die Behandlung von Nierenversagen sowie der anderen hier behandelten Krankheiten, Störungen und Zustände bewahrt, kann auch oral verabreicht werden, z.B. in Säften, salzfreier Bouillon oder in Gelatinekapseln.

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Die Funktion* des racemischen Gemisches der Hydroxy-Analogen von Methionin bei Patienten mit schwerem chronischen Nierenversagen wird in der folgenden Tabelle VII gezeigt. Diese Patienten wurden zunächst währen der in der Tabelle angegebenen Zeit mit einem Gemisch der neu .n essentiellen Aminosäure behandelt, um das Nahrungsprotein zu ergänzen. In einem anschließenden Zeitraum wurde den Patienten stattdessen ein Gemisch von Calciumsalzen der Keto-Analogen von Valin, Leucin, Isoleucin und Phenylalanin mit dem Calciumsalz von D,L-<^- Hydroxy- ^-methyl-thiobuttersäure und den anderen essentiellen Aminosäuren verabreicht, um eine Nahrung mit einem zu geringen Proteingehalt zu ergänzen. Aus der Tabelle geht hervor, daß deren mittlerer Methioninspiegel beim Fasten in der Regel wesentlich höher war, wenn das racemische Gemisch der Hydroxy-Analogen von Methionin verabreicht wurde im Vergleich mit Methionin, das in einem Gemisch der neu η essentiellen Aminosäuren als solches vorlag. In den zwei berichteten Fällen, in denen der mittlere Methioninspiegel bei Übergang zu den Hydroxy-Analogen nicht zunahm, wurde dieses nur über einen kurzen Zeitraum von einigen Tagen verabreicht.

../Tabelle

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Tabelle VII

Methioninspiegel im Plasma beim Fasten (met) während der Verabreichung von Calzium D,L-cL- Hydroxy- Tt -methylthiobutyrat (MGA) in Verbindung mit einem Ketosäure-Aminosäure-Gemisch und einer Nahrung mit unangemessenen geringem Proteingehalt bei Patienten mit schwerem chronischen Nierenversagen

Person Serum Nahrungs- Tage vor Mittel Tage der Mittel Ände

Creatinin protein der Thera- (met)vor MHA-Thera- (met) rung

(mg/100 ml) (g/Tag) pie der Behänd- pie u M d(

lung u M (μ mol)

Die Patienten wurden vorher mit neun Aminosäuren behandelt

Ca. W.	8	19	9	30	3	26	-k
G. Mc.	8	16	25	32	3	31	-1
E. P.	IA	19	31	33 +3	Ik	39	+6
Ch. W.	16	18	10'.	22 +1	16	25 +1	+3
E. Hc.	14	2k	Λ	Ik	10	26	+2
L. M.	7	19	3	31	25	37 +2	+6
C. H.		Π.	65	35.	36	IZ.	+1
Mittel	8.2	18	29	30	15·	32	+2
S · E · M*	+0.6	+1	+16	+2	+5	+2..	+1

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- 32 -

Behandlung von Lebererkrankungen und bei Erwachsenen

Die Arzneimittel zur Behandlung von Lebererkrankungen erhalten erfindungsgemäß vorzugsweise die Hydroxysäureanalogen von Medionin und eines oder mehrere der Hydroxyanalogen von Leucin, Isoleucin und Phenylalanin. In der Praxis erfordert die Verfügbarkeit der Hydroxyanalogen der Aminosäuren gewöhnlich die Verwendung von L-Tryptophan, L-Threonin, L-Lysinmonohydrochlorid und L-Arginin. Zusätzlich werden die Natriumoder Calciumsalze von Λ-Ketovaleriansäure und Or-Ketoisocapronsäure mit verwendet. Diese Ausführungsform zur Behandlung von Lebererkrankungen unterscheidet sich von derjenigen zur Behandlung von Nierenstörungen dadurch, daß sie Arginin anstelle von Histidin enthält.

Die Mittel können ebenfalls oral oder intravenös 1- bis 3-mal täglich verabreicht werden.

Praktische Mengenbereiche für ein Mittel zur Behandlung von Leberstörungen bei Erwachsenen sind die in Tabelle III linke Spalte angegebenen unter Zusatz von ungefähr 1 - 4g L-Arginin. Im allgemeinen können jedoch etwas weitere Bereiche der einzelnen Bestandteile angewandt werden, um die speziellen Erfordernisse verschiedener leberkranker Patienten zu erfüllen, die einen Überschuß an Methionin, Phenylalanin und Tryptophan zeigen können.

In der folgenden Tabelle VIII ist ein praktischer Bereich für die einzelnen Komponenten des Gemisches angegeben. Dabei ist die untere Grenze des Bereichs für die Verabreichung an erwachsene Patienten mit Lebererkrankungen mit einem Gewicht unter dem mittleren Körpergewicht (weniger als 50 kg) und daj obere Ende des angegebenen Bereichs für ein Gewicht oberhalb des mittleren Körpergewichts (ungefähr 75 kg) vorgesehen.Wenn individuelle Unverträglichkeiten (Idiosyncrasien) in Betracht kommen, wie ein abnormes Gleichgewicht der entsprechenden Aminosäuren im Patientenblut,kann die Dosierung der einzelnen Bestandteile des verabreichten Gemisches modifiziert werden.

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- 2Ö -

Tabelle VIII

Substanz

- 6 g Λ -Keto-isovalerat

- 7 g χ -Keto-isocaproat

3 - 6 g L-(R,S)ct-Hydroxy-ß-methyl-valerat

oder

R, S-C^-Keto-ß-methyl-valerat

0 - 2 g D, L- -i- -Hydroxy- t-thiobutyrat

- 3 g Phenylpyruvat

oder Phenyllactat

- 0.2 g L-Tryptophan

0.5 - 1.0 g L-Threonin

0.8 - 1.5 g L-Lysin-Hydrochlorid

oder

Acetat

- 4 g L-Arginin

0.4 - 0.8 g L-Histidin

Die Keto und Hydroxy-Analogen werden vorzugsweise in Form ihrer Natrium-oder Calciumsalze verabreicht.

Die kleine Proteinmenge, die in der üblichen Nahrung des Patienten enthalten ist, kann die erforderliche Histidin- menge liefern. Wenn das der Fall ist, kann die Zugabe von L-Histidin bei den obenangegebenen Zubereitungen (Tabelle VIII) weggelassen werden, wenn die Analyse des Patientenblutes ein ausreichendes Vorhandensein von Histidin anzeigt.

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Keto- und Hydroxysäure-Therapie bei angeborener Hyperammonämie

Angeborene Störungen aufgrund von Defekten in jedem (einem) der 5 Enzyme des Krebs-Henseleit-Harnstoff-Zyklus sind in der Literatur beschrieben. Die klinischen und biochemischen Manifestationen unterscheiden sich etwas bei diesen Syndromen aber alle sind charakterisiert durch eine Hyperammonämie^ gestörte geistige und physische Entwicklung und Fällen von Erbrechen Lethargie und Koma nach der Aufnahme von Protein. Hyperammonämie ist am stärksten ausgeprägt bei Patienten mit Störungen an den beiden ersten Enzymen dieses Zyklus . Carbamyl-phosphate synthetase und Ornithin-transcarbamylase.

Die Behandlung dieser Störungen ist unbefriedigend und die meisten Patienten sterben im Kindheitsalter. Eine Beschränkung des Proteins verbessert die Symptome aber bringt die Ammoniak - Konzentration im Plasma nicht wieder auf normale Werte und kann ein angemessenes Wachstum verhindern.

In einem Artikel von Batshaw, M. et al. (1975) New England Journal of Medicine, 292:1085 wird von einem Fall eines 13 Jahre alten Mädchens mit einem Carbamyl-phosphat-synthetase-Mangel berichtet, das mit rC-Keto-Analogen von 5 essentiellen Aminosäuren Valin, Leucin, Isoleucin, Methionin und Phenylalanin behandelt wurde. Dieser Versuch wurde durchgeführt aufgrund von früheren Beobachtungen, die gemacht wurden in Fällen von Erwachsenen mit Hyperammonämie und pfortaderbedingten Gehirnerkrankungen, die verursacht wurden durch eine Leberzirrhose. Es wurde angenommen, daß diese 5 Keto-Analogen der essentiellen Aminosäuren in Protein eingebaut werden könnten und dadurch das Wachstum beschleunigen und eine Hyperammonämie verringern könnten durch eine Transaminierung zu den entsprechenden Aminosäuren.

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Die Ergebnisse Zeigten, daß nach intravenöser Infusion der Keto-Analogen die entsprechenden Plasma-Aminosäuren einschließlich Alloisoleucin und Tyrosin steil anstiegen. 24 Stunden später war der Plasma-Ammoniakgehalt beim Fasten von einem Wert vor der Infusion von 0,050 auf 0,028 mM gefallen. Die Proteinaufnahme wurde 2 Wochen auf 0,5 g/kg gehalten. Die zusätzliche Verabreichung von Ketosäuren durch den Mund verringerte den Gehalt an Ammoniak und Alanin im Plasma auf normale oder nahezu normale Werte. Anfälle von Erbrechen und Lethargie nahmen in der Häufigkeit ab. Der Stickstoffgehalt im Urin nahm ab, was ein verbessertes Stickstoffgleichgewicht nahelegt. Diese Daten zeigten, daß Ketosäuren erfolgreich sein können zur Behandlung von angeborener Hyperaiumonämie.

Während der Behandlung wurde die Zusammensetzung des Gemisches mehrfach neu eingestellt. Schließlich wurden normale

Gehalte des Plasmas Ammoniak und den meisten Aminosäuren erreicht, mit 3 Ausnahmen: leicht erhöhtes Glutamin, deutliche Alloisoleucinämie und ständig niederes Phenylalanin. Es konnte gezeigt werden, daß Alloisoleucin nicht in Plasmaprotein eingebaut wurde und nicht im Harn ausgeschieden wurde. Daher wurde diese Anomalie als klinisch unbedeutend angesehen. Verglichen mit der Zeit vor der Behandlung verbesserte sich der klinische Status der Patientin deutlich. Ein zeitweises Absetzen des Mittels führte zu einer prompten Zunahme von Ammoniak, Glutamin und Alanin im Plasma. Aus diesen Beobachtungen wurde der Schluß gezogen, daß diese Therapie eine sichere und wirksame Langzeitbehandlung der Krankheit ermöglicht und auch in anderen Fällen von angeborener Hyperammonämie wirksam wäre.

Der Patient wurde anschließend über einen langen Zeitraum beobachtet, wobei die Therapie mit Analogen der essentiellen Aminosäuren, die ergänzt wurden durch die essentiellen Aminosäuren

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-36-

als solche unter geringer Beschränkung der Proteinaufnahme zeitweise ausgesetzt wurde.

Während bei der früheren Behandlung nur die Keto-Analogen der 5 essentiellen Aminosäuren verabreicht wurden, wurden bei der jetzigen Untersuchung verschiedene Kombinationen der Keto-Analogen mit und ohne andere · essentielle Aminosäure angewandt. Bei einigen dieser Mittel wurde das D,L-Hydroxy-Analoge von Methionin anstelle des entsprechenden Keto-Analogen angewandt. Verschiedene angewandte Mittel sind in Tabelle IX angegeben.

../Tabelle

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	Tabelle IX	val	leu	He	phe	met	phe	hi a	L-Aminosäuren	0	(g)	0
	Analoge (g Ca- oder Na-SaIz)	1,44*	1,94*	1,46*	4,00*	2,12*	0	0	try	0	arg HCl	0
Gemisch	1,44*	1,94*	1,32*	4,00*	2,12#	0	0	0	0,81	0	0,4
ΰ	1,44*	1,94*	1,32*	4,00*	2,12/V	0	0,22	0	0,81	0	0,4
H	1,44*	1,94*	0,66*	4,00*	2,12#	0	0,22	0,125	0,81	0,66	0,4
I	1,44*	1,94*	1,32*	4,00*	2,12#	0	0,22	0,125	0,81	0,66	0,4
J	1,44*	1,94*	1,32*	4,00*	2,12#	0	0,22	0,125	0,81	0	0,4 *
K	1,44*	1,94*	1,32*	0	2,12#	1,65	0,22	0,125	0,81	0,66	0,4
L	1,44*	1,94*	1,32*	4,00§	2,12//	0	0,22	0,125	0,81	0,66	0,4
M	1,44*	1,94*	1,32*	4,00§	2,12#	0	0,22	0,125	0,81	0,66	0,4
N	1,44*	1,94*	1,00*	4,00§	2,12#	0	0,22	0,125	0,81	1,36	0,4
0	1,44*	1,94*	1,00*	4,00§	2,12/V	0	0,33	0,125		1,00
P			0,125	1,36
Q

* Calciumsalz des Keto-Analogen § Natriumsalz des Keto-Analogen

4Φ Calciumsalz des Hydroxy-Analogen

ro

-J

-28-30

Ungefähr 10 g der 5 Analogen und 3 g der Aminosäuren wurden dreimal täglich im Form eines Pulvers oder in Gelatinekapseln zusammen mit den Mahlzeiten verabreicht. Alle 9 (oder 10) Bestandteile des Gemisches waren in jeder Dosis enthalten. Die Proteinaufnahme wurde auf 1jO oder 0,75 g/kg und Tag begrenzt. Nach einer Kontrollzeit wurde ein Ketosäuregemisch, das in der Zusammensetzung dem früher angewandten ähnlich war, verabreicht. Wie vorher fiel der Piasamammoniak wieder, obwohl nicht auf den normalen Wert. Auf den Entzug dieses Mittels folgtewieder ein Anstieg des Plasmaammoniaks. Eine Wiederaufnahme einer ähnlichen Therapie (Gemische G und H) führten nicht zu einer Reduzierung des Plasmaammoniaks. Zu diesem Zeitpunkt wurde es offensichtlich, daß Lysin, Histidin und Arginin im Plasma auf einen Wert unter dem Normalen gefallen waren,offensichtlich aufgrund einer zu geringen Stickstoffaufnähme.

Anschließend wurden diese Aminosäuren zusammen mit Threonin und Tryptophan zu den Gemischen zugesetzt ( I bis Q). Gleichzeitig wurde die Proteinaufnahme auf 0,75 g/kg und Tag verringert. Innerhalb der nächsten 3 Wochen fiel der Plasmaammoniak auf einen normalen Wert, gleichzeitig mit einem Wiederaufbau von normalen oder nahezu normalen Lysin-> Histidin-und Argininspiegeln im Plasma.

Änderungen in der Zusammensetzung des Nahrungszusatzes wurden hauptsächlich durchgeführt als Reaktion auf Abnormitäten in den Gehalten an Aminosäuren und Ammoniak im Plasma. Zu einem späteren Zeitpunkt der Untersuchung wurde festgestellt, daß der Histidingehalt noch unter dem Normalen lag und die Menge dieser Aminosäure wurde erhöht (Gemisch Q).

Eines der Keto-Analogen, das häufig verändert wurde, war Isoleucin (Gemische H, J, K und P). Zunächst bestand Besorgnis über die Plasmaspiegel an Alloisoleucin, die ebenso hoch oder höher waren, als der von Isoleucin. Das Auftreten von Allosileucin zeigt eine Racemisierung von <*>-Keto-ß-methylvaleriansäure (dem Keto-Analogen von Isoleucin) und anschließende Trana-

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aminierung unter Bildung sowohl von Isoleucin als auch AlIoisoleucin. Um die Möglichkeit abzuschätzen, daß Alloisoleucin in Protein eingebaut wurde, wurde Plasma nach 6 Monaten Therapie gewonnen und das Protein ausgefällt, gewaschen und zu den Aminosäurebestandteilen hydrolysiert . Das Plasraaprotein eines gesunden Erwachsenen diente als Vergleich. Die Verhältnisse von Alloisoleucin zu Isoleucin betrugen 0,022 bzw. 0.020. Reines Isoleucin ergab, wenn es den gleichen Hydrolysebedingungen unterworfen wurde, ebenfalls 2 % Alloisoleucin.

Diese Ergebnisse zeigten, daß Alloisoleucin nicht in Protein eingebaut worden war und daher wurde weiterhin versucht, das Plasmaisoleucin zu normalisieren ohne Berücksichtigung der Konzentration an Alloisoleucin.

Nach der Beobachtung, daß die Argininspiegel unter dem Normalen lagen, wurde die Menge dieser Komponente erhöht (Gemisch 0). Plasma-Alanin nahm ab,aber die Änderung bei Glutamin und Ammoniak war nur gering. In dem Gemisch P wurden die Mengen an Isoleucin-Analogen und Arginin mäßig verringert. Gleichzeitig wurde die Kalorienaufnahme erhöht durch Verabreichung eines Getränkes mit hohem Kohlenhydratgehalt. Diese Änderungen führten zu einer Verbesserung der Gehalte an Ammoniak, Glutamin und Alanin. Die Histidinmenge wurde in dem Gemisch P erhöht, wie oben angegeben. Bei den folgenden Stadien der Behandlung während einer 3-monatigen Therapiezeit lagen die Gehalte an Ammoniak und Alanin im Bereich des Normalen und Glutamin nähme dem Normalen.

Als Ergebnis der Behandlung wurde eine deutliche Entwicklung (Verbesserung) des psychologischen und physischen Zustands des Patienten beobachtet. Es schien, daß das Kind munterer wurde und stärker auf die Umgebungreagierte. Es wuchs weiter mit der gleichen Geschwindigkeit wie vor der Behandlung trotz der Beschränkung der Proteinzufuhr. Es fand auch eine gewisse Gewichts-

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zunähme statt, besonders während des lezten Teils der Behandlung. Die Stickstoffaufnähme war während der Behandlungszeit höher aufgrund des Stickstoffgehalts der zugesetzten essentiellen Aminosäuren und der größeren Anzahl von Gelatinekapseln, die eingenommen wurden. Trotz der erhöhten Stickstoffaufnahme trat keine Änderung der Stickstoffausscheidung im Urin auf. Es schien, daß der zusätzliche Stickstoff 0,8 g/Tag vollständig im Körper zurückgehalten wurde. Diese Werte legen nahe, daß das Stickstoffgleichgewicht verbessert wurde.

Bei der vorangehenden Untersuchung, als zunächst Ketosäuren allein verabreicht wurden, trat ein Abfall des Argininspiegels im Plasma auf (dessen Synthese möglicherweise beim Kind begrenzt ist) und an solchen essentiellen

Aminosäuren, die nicht als Keto-Analoge zugeführt wurden. Diese Erscheinung war verbunden mit einem Anstieg des Ammoniakgehaltes auf abnorme Spiegel. Es wurde daraus geschlossen, daß die Protein-Synthese durch Mangel an diesen essentiellen Aminosäuren begrenzt wurde, und daß der erhöhte Ammoniakgehalt im Blut eine verminderte Ausnutzung der verabreichten Ketosäure anzeigt. Wenn anschließend diese anderen essentiellen Aminosäuren und Arginin dem Gemisch zugesetzt wurden,trat ein prompter Anstieg der entsprechenden Aminosäuren im Blut und ein allmählicher Abfall des Ammoniak auf nahezu normale Werte ein.

Währen! der Therapie zeigte sich kein Auftreten von Übelkeit, Erbrechen, Diarrhöen, Lethargie oder Übersäuerung des Blutes.

Die Wirksamkeit von Nahrungsmittelergänzungen mit Keto- und Hydroxysäurenund essentiellen Aminosäuren wurde bestätigt durch Absetzen dieser Substanzen bei dem Patienten, was zu einem prompten Anstieg der Gehalte an Ammoniak, Glutamin und Alanin auf abnorme Werte führte. Diese kehrten wieder auf das normale Niveau zurück, wenn die Nahrungszusätze wieder verabreicht wurden. Eine indirekte Verdeutlichung bezogen auf die Stickstoffaufnähme und die Stickstoffausscheidung 'im Urin zeigt eine erhöhte Zurückhaltung von Stickstoff bei einer Therapie mit Keto-und/oder Hydroxysäuren, was auf eine Ver-

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besserung des StickstoffgleichgewicHes hinweist. Diese Tatsache wird gestützt durch die Stickstoffverteilung im Urin, die keine Zunahme der Harnstoffausscheidung zeigt, trotz einer erhöhten Stickstoffaufnahme bei der Therapie.

Neben dieser besseren Stickstoffausnutzung (nitrogensparing effect) findet sich ein Hinweis darauf, daß die verabreichten Analogen zu einer besseren Proteinverträglichkeit geführt haben. Es war möglich, die Stickstoffaufnähme bei dem Patienten von 2,8 g/Tag bei den anfänglichen Untersuchungen auf 4,6 g/Tag zu erhöhen, ohne daß das positive Stickstoffgleichgewicht verloren ging oder Hyperammonämie auftrat (precipitating). Es wurde kein wesentlicher Unterschied bei den erzielten Ergebnissen beobachtet, ob das Hydroxy-oder Keto-Analoge von Methionin angewandt wurde.

Die in Tabelle IX angegebenen Gemische enthielten einen hohen Anteil des Keto-Analogen von Phenylalanin. Dieser verhältnismäßig hohe Anteil an dieser Verbindung ist nicht allgemein erforderlich, wurde jedoch in dem speziellen Falle angewandt, da der Patient eine besondere Störung des Metabalismus dieser Aminosäure zeigte. Gemische wie sie allgemein zur Behandlung von angeborener Hyperammonämie empfohlen werden sind weiter unten angegeben.

Eine andere Art einer angeborenen Lebererkrankung, die auf einem angeborenen Fehler des Aminosäure-Netabalismus beruht ist die Citrullinämie, bei der ein Mangel an Argino-Bernsteinsäure-Synthetase in der Leber besteht. Bei dieser Erkrankung tritt eine überschüssige Menge an Citrullin im Blut, Urin und der Cerebrospinalflüssigkeit auf und eine Ammoniak-Intoxikation. Bei einer Anzahl von früher berichteten Fällen von lethaler Citrullinämie bei Neugeborenen trat der Tod bei einem mittleren Alter von 5,2 Tagen ein.

Ein 20 Tage altes Kind, bei dem eine Neugeborenen-Citrullinämie festgestellt wurde, zeigte einen Plasmacitrullin-Gehalt von

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67,7 mg%. Die intravenöse Infussion eines Gemisches der ς£ -Keto-Analogen von Valin, Leucin, Isoleucin,Phenylalanin und Methionin führte zu einer zweifachen (Leucin) bis zu einer 24-fachen (Methionin) Zunahme der entsprechenden Aminosäuren, was eine wirksame Transaminierung anzeigt.

Dem Kind wurde dann oral ein ^Gemisch der Λ,-Keto-Analogen der ersten 4 der obenangegebenen Aminosäuren und das racemische Gemisch der rC -Hydroxy-Analogen von Methionin verabreicht, das ergänzt worden war durch Zusätze und Lipide auf einen Gesamtgehalt von 120 Kalorien/kg»Tag und 0,5 g Protein/kg»Tag. Der Ammoniakgehalt des Blutes sank von Anfangswerten zwischen 412 und 943 Ug% auf 44 yg% und Citrullin verringerte sich auf 14,2 mg Es wurde eine Gewichtszunahme erreicht und alle abnormen neurologischen Symptome verschwanden. Nach 45 Tagen zeigte der klinische und biochemische Zustand des Patienten eine deutliche Besserung, was anzeigt, daß die Verwendung dieser Analogen vm essentiellen Aminosäuren ein wirksames Mittel der Therapie bei dieser Erkrankung ist.

Allgemein werden die im folgenden angegebenen Mengen zur intravenösen Verabreichung für eine wirksame Behandlung von angeborener Hyperammonämie bei Kindern empfohlen.

Keto-valin 0_t9 (Na-oder Ca-SaIz)

Keto-leucin 1^2 (Na- oder Ca-SaIz)

Keto-isoleucin 0,8 (Na- oder Ca-SaIz)

Keto- oder Hydroxy-methionin 1_?2 (Na- oder Ca-SaIz)

Phenylpyruvat oder -Iactat 1,2 (Na- oder Ca-SeIz)

Histidin . 0_f2

Threonin 0_f2

Tryptophan Oj1

Lysin-hydrochlorid 0^3

Arginin-hydrochlorid 2.0

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Das oben angegebene Gemi'sch kann intravenös innerhalb von 3-4 Stunden an ein neugeborenes Kind mit normalem Körpergewicht (ungefähr 2,7 bis 3,2 kg) verabreicht werden.

Für die orale Verabreichung bei angeborener Hyperammonämie bei Kindern ungefähr des angegebenen Gewichtes beträgt die empfohlene tägliche Dosis.

Keto-valin	g 0,68	(Na-	oder	Ca-SaIz)
Keto-leucin	0,94	(Na-	oder	Ca-SaIz)
Keto-isoleucin	0,69	(Na-	oder	Ca-SaIz)
L-phenyl-lactat
oder
Phenylpyruvat	0r47	(Na-	oder	Ca-SaIz)
Keto oder Hydroxy-m'ethio-	0,50	(Na-	oder	Ca-SaIz)
nin
Lysin hydrochlorid	0,20
Histidin	0,12
Threonin	0,15
Tryptophan	0,10
Arginin hydrochlorid	1.0

Es ist zu beobachten, daß die Dosis für die orale Verabreichung deutlich geringer ist, als die für die intravenöse Verabreichung angegebene, da die zuletzt genannte im allgemeinen in Notsituationen angewandt wird, während die orale Aufnahme für eine Aufrechterhaltungstherapie über lange Wachstumszeiträume angewandt wird und üblicherweise zusammen mit etwas Nahrungsprotein.

Die oben angegebenen Dosen sind wie angeführt für Kinder gedacht. Für größere Kinder werden die oralen und intravenösen Dosen in Beziehung auf ihre Größe und ihr Gewicht

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(Oberflächenbereich) erhöht. Diese °emische werden zur Anwendung bei Kindern empfohlen, die an Schäden an irgendeinem der bekannten 5 Enzyme des Harnstoffzyklus leiden, mit Ausnahme eines solchen aufgrund eines Mangele an Arginase. Bei der zuletzt genannten Erkrankung sammelt sich Arginin im Plasma an, so daß Arginin nicht in dem Gemisch enthalten sein soll. In einigen Fällen wird eine wirksame Behandlung erzielt durch orale oder intravenöse Verabreichung nur der Calciumsalze der Keto Analogen der verzweigt tätigen Aminosäuren.

Behandlung von EiweißVerarmung

Eiweißmangel ist gewöhnlich die Folge von geringer biologischer Verfügbarkeit von diätetischem Protein oder erhöhten StickstoffVerlusten. Zweck der jetzt beschriebenen Ausführungsform des Arzneimittels gemäß der Erfindung ist die Verminderung des exogenen Eiweißbedarfs in einer solchen Weise, daß das Eiweiß tatsächlich im Körper erhalten bleibt. Im allgemeinen hat diese Ausführungsform des Arzneimittels gemäß der Erfindung die Zusammensetzung, die vorstehend im Zusammenhang mit der Behandlung von Nierenstörungen genannt wurde. Dieses Gemisch kann oral oder intravenös verabreicht werden.

../35

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DH. ING. F. WUKSTEOFF DR. K. ν. PECHMANN DR. ING. D. BBHRBNS DIPL. ING. R. GOETZ PATENTANWÄLTE

8<·ΟΟ MÜNCHEN OO SCHWExOEHbTHASSK 2 TBLKFOK (089) U6 2 TKLKX S24070

TELKOBAMMB 1 PKOTKOTPATBNl

MÜNOHB*

9. Mai 1977 P 27 12 777.1 1A-49 155

Es kann nachgewiesen werden, daß durch Verabreichung dieser Ausführungsform des Arzneimittels gemäß der Erfindung die stickstoffhaltigen Vorstufen von Harnstoff von der Harnstoffbildung abgelenkt werden, da diese Vorstufen, wie bereits beschrieben, für die Bildung von Aminosäuren ausgenutzt werden. Diese Behandlung fUhrt zu einer Veränderung der Stoffwechselvorgänge des Körpers in einer solchen Weise, daß die Harnstoffbildung und damit der Eiweißbedarf auch für eine gewisse Zeit nach dem Abbruch der Behandlung vermindert wird. In dieser Weise behandelte Patienten werden somit als Folge der Behandlung mit dem Arzneimittel gemäß der Erfindung in höherem MaBe in die Lage versetzt, Eiweiß zu konservieren. Zwar kann noch ein Eiweißverlust aus dem Körper stattfinden, jedoch wird die Fähigkeit des Körpers, Eiweiß zu konservieren, erhöht und hierdurch der Bedarf an exogenem EWeiß vermindert.

Die Verabreichung von Kombinationen von Hydroxysäureanalogen mit Qr-Ketosäuren und/oder gewissen Aminosäuren selbst in Verbindung mit eiweißarmer Nahrung bewirkt eine wesentliche Verringerung der hier als Harnstoff gemessenen Stickstoffausscheidung. Dies ist ein Anzeichen dafür, dass die Mechanismen des Körpers zur Konservierung von Eiweiß so verändert werden, daß der Körper in die Lage versetzt wird, Eiweiß wirksamer zu konservieren. Der Mechanismus, nach dem die Stickstoffkonservierung bei der hier beschriebenen Behandlung der verschiedenen Krankheiten gefördert wird, besteht nicht einfach in einer Umwandlung der Analogen in die entsprechenden Aminosäuren. Zwar wird die Stickstoffkonservierung durch Wiederherstellung der durch Abbau verlorenen Kohlenstoffgerüste erleichtert, jedoch werden auch Stoffwechselvorgänge verändert, die eine wirksamere Ausnutzung der Analogen im Körper ermöglichen.

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Γναοη^^^Ι

Bei der Behandlung der hier beschriebenen Krankheiten und Störungen wurde festgestellt, daß es durch Verabreichung der Arzneimittel gemäß der Erfindung den Patienten möglich ist, das Stickstoffgleichgewicht (und damit die Aufrecht erhaltung des Gewebeproteins) zu erreichen, ein Zustand, der durch Behandlung mit Aminosäuren allein oder durch Aufnahme von Eiweiß mit der Nahrung nicht leicht erreichbar ist, besonders wenn ein außerordentlich hoher Proteinverlust (wastage) vorliegt.

Eine Tagesdosis eines bestimmten Gemisches von Hydroxysäuren, Ketosäuren und Aminosäuren, das sich als wirksam für die Wiederherstellung des Stickstoffgleichgewichts bei Patienten, die Gewebeeiweiß verloren hatten, als wirksam erwies, hat die folgende Zusammensetzung:

Menge Substanz

2,9 g Or-Ketosäureanaloges von Valin; Natriumoder Calciumsalz

4.0 g Qr-Ketosäureanaloges von Leucin; Natrium

oder Calciumsalz

2,9 g L-Hydroxysäureanaloges von Isoleucin; Natrium- oder Calciumsalz

2.1 g D,L-Hydroxyanaloges von Methionin; Natrium

oder Calciumsalz

2,0 g L-Hydroxysäureanaloges von Phenylalanin; Natrium- oder Calciumsalz

etwa 0,5 g L-Histidin

" 0,7 g L-Threonin

¹¹ 0,3 g L-Tryptophan

" 0,8 g L-Lysinhydrochlorid

Dieses Gemisch ist verhältnismäßig billig, beständig und besonders schmackhaft für die tägliche orale Einnahme. Dieses Gemisch und andere Ausführungsformen der Arzneimittel gemäß der Erfindung können in eiweißarmen Mahl-

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zeiten und bei Krankheiten verwendet werden, die nach der bisherigen Ansicht am besten durch Proteinaufnahme heilbar waren. Die Verabreichung von Eiweiß steigert die StickstoffVerluste, sodaß große Mengen gegeben werden müssen, um diesen Verlusten entgegenzuwirken. Eine positive Stickstoffbilanz ist somit schwierig zu erreichen. Die Verhinderung von StickstoffVerlusten aus dem Körper ist daher erwünscht, und zwar nicht nur in Fällen von Unterernährung, sondern auch bei zehrenden Krankheiten oder Krankheiten wie Krebs, chronischer Infektion, Verbrennungen, Operationen, Trauma, Diabetes oder anderen Krankheiten, die durch Gewebeverlust oder -schwund gekennzeichnet sind. Das Stickstoffgleichgewicht wird durch orale oder parenterale Verabreichung der erfindungsgemäßen Arzneimittel durch Verhinderung von Stickstoff Verlusten aus dem Körper wiederhergestellt. So lange eine geringe Stickstoffaufnähme beibehalten wird, wird der Verlust von Stickstoff aus dem metabolic pool des Körpers verhindert.

Der Mechanismus, nach dem der Stickstoff erhalten bleibt, wird wahrscheinlich durch Verminderung gewisser Aminosäuren im Blut, insbesondere des Alanins, erreicht. Die Konzentration von Alanin wird durch Reaktion zwischen Ketosäureanalogen, insbesondere denen von Valin, Leucin und Isoleucin, mit Alanin im Muskelgewebe erreicht. Diese Senkung der Alaninkonzentration bewirkt eine verminderte Bildung von Harnstoff in der Leber. Die Lehren der Erfindung zeigen ferner, daß Polymerisate, z.B. die Glykolide und Lactide, der jeweiligen Hydroxysäuren, die von intaktem Körpergewebe in die entsprechenden fl'-Ketosäureanalogen umgewandelt werden können, ebenfalls in den Arzneimitteln gemäß der Erfindung verwendet werden können.

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Lee ■to-

rs e 11 e

Claims (9)

1. Patentansprüche

   (11 Arzneimittel zur Förderung der Proteinsynthese und zur Konservierung des Stickstoffs im Körper enthaltend ein Gemisch, dessen Komponenten aus der aus ofc_-Hydroxysäure-Analogen und £. -Ketosäure-Analogen der essentiellen Aminosäuren bestehenden Gruppe ausgewählt sind, nach Patent 2 516 027, dadurch gekennzeichnet , daß es das D,L-Hydroxysäure-Analoge von Methionin, das Ketosäure-Analoge von Valin und das L-Hydroxy-oder Ketosäure-Analoge von Phenylalanin und Isoleucin und das Keto-oder Hydroxy-Analoge von Leucin enthält.
2. 2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Aminosäureanaloge in Form der Calcium- oder Natriumsalze vorliegen.
3. 3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es L-Lysinhydrochlorid oder -acetat, L-Threonin und L-Tryptophan in Aminosäureform enthält.
4. 4. Mittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß es zusätzlich L-Histidin und/oder L-Arginin enthält.
5. 5. Mittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Analoge von Isoleucin als razemisches Gemisch von Ot-Keto-ß-methylvaleriansäure vorliegt.

   700«/,?/06 99 OR'G/NAL INSPECTED
6. 6. Mittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogen von Valin, Leucin und Isoleucin jeweils in der ungefähr 2- bis 3-fachen Menge von Phenylalanin und Methionin vorhanden sind.
7. 7. Mittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß Tryptophan und/oder Histidin in Form ihres ίϊ-Ketonsäureanalogen vorhanden sind.
8. 8. Mittel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es 2 bis 4 Teile Valin-, 3 bis 5 Teile Leucin-, 2,5 bis 3,5 Teile Isoleucin-, 1,5 bis 2,5 Teile Medionin- und Phenylalaninanaloges enthält.
9. 9. Mittel nech Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es 1,5 - 2,5 Gewichtsteile Natriumoder Calciumphenylpyruvat, 2,0 - 4,0 Gewichtsteile Natriumoder Calcium-λ.-kato-isovalerat, 3,0-5,0 Gewichtsteile Natrium-oder Calcium-^-kato-isocaproat, 1,5 - 2,5 Gewichtsteile Natrium-oder Calcium D, L-ι*/- hydroxy-ff-methyl-thiobutyrat, 2,5 - 3,5 Teile eines racemischen Gemisches von Natrium-oder Calcium ό^ -keto-ß-methylvalerat ungefähr 0,5 Gewichtsteile L-H-istidin; ungefähr 0,8 Gewichtsteile L-Lysinhydrochlorid oder-acetat; ungefähr 0,5 Gewichtsteile L-Threonin .un< ungefähr 0,25 Gewichtsteile L-Tryptophan.enthält.

   ^rv Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es 1,5-2,5 Gewichtsteile Natriumoder Calcium-L-pnenyllactat; 2,0 - 4,0 Gewichtsteile Natrium- oder Calcium-cC-keto isovalerat; 2,5 - 3,5 Gewichtsteile Natrium-oder Caleium-^-keto- oder L- <S~ -Hydroxy-ßntethylvalerat; 3,0 -5,0 Gewichtsteile Natrium-oder Calciumi-Keto-Isocaproat; 1,5 - 2,5 Gewichtsteile Natrium--oder Calcium-D,L- ^-hydroxy- if-methyl-t.iiobutyrat; ungefähr 0,5 Gewichtsteile L-Histidin; ungefähr 0,8 Gewichtsteile L-Lysin-hydrochlorid oder-acetat; ungefähr 0,5 Gewichtsteile L-Threonin und ungefähr 0,25 Gewichtsteile L-Tryptophan enthält.

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