DE2903558C2

DE2903558C2 - Verwendung von L-Carnitin

Info

Publication number: DE2903558C2
Application number: DE2903558A
Authority: DE
Inventors: Claudio Cavazza
Original assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Current assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Priority date: 1978-02-03
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 1999-02-01
Also published as: JPS649287B2; US4255449A; GB2013495A; DE2903558A1; NL7900871A; JPS54113409A; CH640414A5

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine therapeutische Verwendung für die Behandlung von Hyperlipidämie und Hyperlipoproteinämie und damit im Zusammenhang stehenden Erkrankungen wie Diabetes, Arteriosklerose, nephrotischen Syndromen etc., bei denen verschlechterter Lipidmetabolismus ein hoher Risikofaktor sein kann.

Carnitin ist normal im Körper anwesend, wo es normalerweise die Funktion als Träger von aktivierten langkettigen freien Fettsäuren durch die Mitochondrien-Membran ausübt, die undurchdringlich ist für Acyl CoA-Derivate; Carnitin ermöglicht den langkettigen freien Fettsäuren nur den Durchtritt, wenn eine Veresterung mit Carnitin stattgefunden hat.

Die Trägerfunktion des Carnitins wird in zwei verschiedenen Richtungen ausgeübt:
durch Transport der aktiven langkettigen Fettsäuren von den Stellen ihrer Biosynthese, z. B. den Mikrosomen zu den Mitochondrien, wo sie oxidiert werden;
durch Transport von Acetyl CoA von den Mitochondrien, worin es gebildet wird, zu den extramitochondriellen Stellen, wo die Synthese der langkettigen Fettsäuren geschieht, d. h. in den Mikrosomen, worin Acetyl CoA für die Synthese von Cholesterin und Fettsäuren verwendet werden kann.

Da die Gewebespiegel und die Verteilung des Carnitins durch Diät und durch den Ernährungszustand beeinflußt werden, sind durch Diät und Wechsel der Carnitinkonzentration verschiedene pathologische Zustände, z. B. Lipidakkumulation, Muskeldystrophie etc., verbunden.

Aus US-A-3 830 931 und US-A-3 968 241 ist es bereits bekannt, daß Carnitin für therapeutische Zwecke zur Behandlung der cardialen Arrhythmie und herabgesetzter cardialer Funktion im Zusammenhang mit Blutandrang erzeugenden Herzerkrankungen und Schock vorgeschlagen wurde.

Zahlreiche Arzneimittel, unter anderem Nicotinsäure und ihre Derivate, Clofibrat und Dextrothyroxin, sind seit langem im allgemeinen Gebrauch für die Behandlung der Hyperlipidämie gewesen. Es ist festgestellt worden, daß sie nicht konstant zuverlässige therapeutische Resultate liefern, daß sie besonders bei der Langzeitbehandlung unerträglich toxisch sind und unerwartete Nebenwirkungen besitzen.

Clofibrat löst als Nebenwirkungen z. B. Nausea, gastrointestinales Unbehagen, möglicherweise mit Diarrhöe, Schläfrigkeit, Kopfschmerz und Schwindel aus. Ferner ist über Gewichtszunahme, Muskelschmerzen, Juckreiz, Hautausschläge, Alopecie und Leucopenie berichtet worden.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine neuartige therapeutische Verwendung für die Behandlung von Hyperlipoproteinämie und Hyperlipidämie und damit in Beziehung stehenden Erkrankungen.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von L-Carnitin oder dessen pharmazeutisch zulässigen Salzen zur Erhöhung des Niveaus von HDL unter Erniedrigung des (VLDL + LDL)/HDL- Verhältnisses bei Patienten, bei denen das Verhältnis abnorm hoch ist, wobei bedeuten:
VLDL = Lipoproteinfraktion sehr niedriger Dichte,
LDL = Lipoproteinfraktion niedriger Dichte,
HDL = Lipoproteinfraktion hoher Dichte.

Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Verwendung außerordentlich wirksam bei der Behandlung von Hyperlipoproteinämie und Hyperlipidämie ist und dabei nicht die Nachteile der bisher bekannten Methoden aufweist, weil Carnitin völlig frei von den Nebenwirkungen der bisher benutzten Arzneimittel ist.

Aus der US-A-3 830 931 und der US-A-3 810 994 ist die Verwendung von Carnitin bei Risikopatienten mit Herzerkrankungen bzw. Fettleibigkeit bekannt.

Erfindungsgemäß wird Carnitin bei einem Patientenkollektiv angewendet, welches ein abnormales Verhältnis aus (VLDL + LDL)/HDL aufweist. Der Einsatz von Carnitin soll dabei durch Erhöhung des HDL-Wertes zu einer Erniedrigung des vorstehend genannten Lipoprotein-Verhältnisses führen.

Cholesterin und Cholesterinester sind weitgehend wasserunlöslich und müssen daher im Blut in eine wasserlösliche Form gebracht werden. Zu diesem Zweck verfügt der Organismus über Proteine, die Lipide komplexieren können (die sogenannten Apolipoproteine). Die entstehenden Lipid- Cholesterin-Protein-Komplexe werden einfach "Lipoproteine" genannt. Es handelt sich um sphärische Partikel unterschiedlicher Größe und Dichte, wobei man vier verschiedene Lipoprotein-Fraktionen unterscheidet: Chylomikronen, Very Low Density Lipoproteine (VLDL), Low Density Lipoproteine (LDL) und High Density Lipoproteine (HDL). Diese Lipoproteine binden außer Triglyceriden und Phospholipiden das Cholesterin bzw. Cholesterinester. Dabei ist von Bedeutung, daß HDL als Cholesterin-Transport-Vehikel von extrahepatischen Geweben zur Leber und damit zum Ort des Cholesterinabbaus fungiert. Während man davon ausgehen kann, daß LDL mengenmäßig am meisten Cholesterin und Cholesterinester bindet, ist die Rolle von HDL von besonderer Bedeutung, da diese Lipoproteine das Cholesterin dem Organ zuführen, in dem sie abgebaut werden, und dabei das Cholesterin aus dem System, hier dem Blut, entfernen. Dem Verhältnis (VLDL+LDL)/HDL kommt somit eine besondere Bedeutung zu.

Die Effekte des Carnitins bei der Behandlung von Hyperlipoproteinämie und Hyperlipidämie sind in Laboratoriumstierversuchsanordnungen und bei klinischen Erprobungen nachgewiesen worden.

Bei normalen Ratten wurden nach einer Verabreichung von D,L- Carnitin, D-Carnitin oder L-Carnitin mit Dosierungen von 50-100 mg/kg und 400 mg/kg bei oraler, intraperitonealer, intravenöser und subcutaner Verabreichung die Plasmaspiegel der Triglyceride und Cholesterin herabgesetzt (vgl. Tabelle I). Bei normalen Ratten wurde nach zweimaligen täglichen Verabreichungen, die an 7 aufeinanderfolgenden Tagen mit D,L-Carnitin, D-Carnitin oder L-Carnitin durchgeführt wurden, eine wesentliche Reduktion der Spiegel der Totallipide, Triglyceride und Cholesterin festgestellt (vgl. Tabelle II).

Bei 17 Stunden nüchtern gehaltenen Ratten wurde das Ansteigen von FFA aufgrund der Lipidmobilisierung stark reduziert (-30, -40% D,L-Carnitin; -10, -20% D-Carnitin; -35, -50% L-Carnitin) durch 100 mg/kg und 400 mg/kg Dosen von D,L-Carnitin, D-Carnitin und L-Carnitin nach intraperitonealen Einzelgaben (vgl. Tabelle III).

Eine identische Reduktion wurde bei Mäusen und Hunden (vgl. Tabelle IV) unter den gleichen experimentellen Bedingungen beobachtet.

Bei Ratten wurde der Anstieg an Triglyceridplasmaspiegeln, ausgelöst durch eine triglyceridreiche Diät (Tiengo A., International Conference on Atherosclerosis-Milan, Italy, Nov. 1977) auf 40-55% nach zweimaliger täglicher Verabreichung von D,L-Carnitin und L-Carnitin an 7 aufeinanderfolgenden Tagen in einer Dosierung von 200 mg/kg herabgesetzt.

Bei Ratten wurde Hypertriglyceridämie, hervorgerufen durch Verabreichung von Olivenöl (15 mg/kg bei oraler Verabreichung), gut durch intraperitoneal verabreichtes 500 mg/kg D,L-Carnitin oder L-Carnitin antagonisiert (vgl. Tabelle V).

Die Lipoproteine(HDL)fraktion hoher Dichte, die bei mit Hypercholesterinämie- Diät gefütterten Ratten herabgesetzt wurde, erhöhte sich bei D,L-Carnitin und L-Carnitin behandelten Tieren, während die Lipoproteine (VLDL) sehr niedriger Dichte und Lipoprotein(LDL)fraktionen niedriger Dichte herabgesetzt wurden; wie auch das (VLDL+LDL)/HDL-Verhältnis zeigt, wirkt Carnitin auf den Hauptmechanismus ein, der für Atherosklerose verantwortlich ist.

Bei Ratten wurde die Erhöhung an Plasmacholesterin und β-Lipoproteinen, ausgelöst durch eine hoch-cholesterinhaltige Diät, (Nath N., A. E. Harper and C. A. Elvelyem-J- of Nutr., 1959, 67, 289) durch D,L-Carnitin und L-Carnitin bei intraperitonealer oder oraler Gabe in Verabreichungen von zweimal täglich 100 mg während 7 aufeinanderfolgenden Tagen stark antagonisiert (vgl. Tabelle VI).

Bei Ratten wurden Serumglutaminoxalessigsäure Transaminase (SGOT) und Triglyceridserumspiegel durch Verabreichung von Äthanol (4 g/kg) erhöht und auf normale Werte durch 100-200 mg/kg Dosen von D,L-Carnitin oder L-Carnitin bei intraperitonealer, oraler oder subcutaner Verabreichung zurückgeführt. Hepatische Hypertriglyceridämie wurde reduziert, wenn höhere Dosen - etwa 400-500 mg/kg - von D,L-Carnitin und L-Carnitin oral verabreicht wurden (vgl. Tabelle VII).

Bei Ratten, bei denen durch Streptozotocin (60 mg/kg, 48 Stunden vor Beginn der Carnitin-Behandlung) Diabetes ausgelöst wurde, wurden die Blutglucose- und Plasmacholesterin- und Triglycerid- Spiegel durch täglich an fünf aufeinanderfolgenden Tagen intraperitoneal verabreichtes D,L-Carnitin in der Dosierung 1 g/kg (vgl. Tabelle VIII) reduziert.

Bei Hunden, bei denen der Alkali-Zustand und Ketonkörper- Spiegel durch Fasten und Lipidinfusion verschoben wurden, wurden normale Werte durch sechs Stunden und 12 Stunden Infusion von 5 mg D,L-Carnitin/kg/Stunde erreicht (vgl. Tabelle IX).

Beim Menschen wurden durch Dosen von 1-3 g D,L-Carnitin bei oraler Verabreichung während 30 aufeinanderfolgender Tagen die Totallipide auf 15%, β-Lipoproteine auf 12% und Cholesterin auf 15% herabgesetzt (vgl. Tabelle X) und sie bewirkten geänderte Fettsäure (FF)spiegel mit Herabsetzung von Palmitin-, Stearin- und einigen ungesättigten Fettsäuren: C18, C20, C22 und C24, die die Gegenwart von Carnitin für ihren Transport durch die mitochondirale Membran benötigen.

Beim Menschen wurde diabetische Hyperlipidämie, verbunden mit erhöhten Totalplasmalipiden und Cholesterin-Spiegeln auf -25% und beziehungsweise -30% nach Verabreichung von D,L-Carnitin in täglichen Dosen von 500 mg für 6 Monate, herabgesetzt. L-Carnitin reduzierte bei gleicher Dosierungsform und gleichen Versuchsbedingungen die Totalplasmalipide um 36% und Cholesterin um 40% (vgl. Tabelle XI).

Bei Patienten im Genesungszustand von Hyperlipidämie brachte die Verabreichung von D,L-Carnitin in Dosen von zweimal täglich zwei Kapseln während 28-30 aufeinanderfolgenden Tagen eine bemerkenswerte Senkung der Totallipide, verbunden mit einer bemerkenswerten Senkung der Cholesterinspiegel und vor allem fiel die Wiederherstellung der Lipoprotein-LDL/HDL-Verhältnisse auf normale Werte auf, die durch eine Erhöhung der HDL-Fraktion (vgl. Tabelle XII) verursacht wurde.

Wie bekannt, besitzt Carnitin ein asymmetrisches Kohlenstoffatom und dadurch gibt es hiervon zwei Stereoisomere. Erfindungsgemäß können entweder das Racemat oder die isolierten Isomeren in zufriedenstellender Weise Verwendung finden. Es scheint so zu sein, daß das L-Isomere aktiver ist, während das D-Isomere etwas toxischer ist. LD₅₀-Werte an Ratten und Mäusen nach verschiedenen Verabreichungsarten, ermittelt gemäß der Methode von Litchfield und Wilcoxon, sind in der folgenden Tabelle A wiedergegeben (Litchfield, J. T. and Wilcoxon, F., J. Pharm. Exptl. Therap. 96, 99, 1949).

Tabelle A

Bei der praktischen Anwendung wird Carnitin (entweder als Racemat oder Stereoisomeres verabreicht) oral oder parenteral in einer der üblichen pharmazeutischen Formen verabreicht, die nach dem Fachmann bekannten üblichen Methoden hergestellt werden. Diese Zubereitungsformen umfassen feste und flüssige orale Einheitsdosierungsformen, wie Tabletten, Kapseln, Lösungen, Sirup und dergleichen, und injizierbare Verabreichungsformen wie sterile Lösungen für Ampullen und Flaschen. Anschließend werden einige nicht beschränkend wirkende Beispiele für orale und parenterale Verabreichung beschrieben.

Formulierungs-Beispiel 1 Lösung oder sterile wässerige Lösung von Carnitin (entweder als Racemat oder Stereoisomeres vorliegend) oder seiner Derivate in Konzentrationen von 50 mg bis 500 mg/ml

a) Die Füllung für injizierbare Ampullen/Fläschchen wird gemäß der folgenden, nicht beschränkend wirkenden Rezeptur vorgenommen:
Natriumcarboxymethylcellulose (mit niedriger Viskosität) 10 mg/ml,
Polysorbat 80 4 mg/ml,
Propylparaben 0,4 mg/ml,
Wasser für Injektionszwecke, ausreichend für 1 ml, 2 ml, 5 ml und 10 ml Ampullen/Fläschchen.
b) Die Füllung für intravenös zu verabreichende Injektionsflaschen mit 50 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml und 1000 ml Inhalt werden gemäß der folgenden, nicht beschränkend wirkenden Rezeptur hergestellt:
NaCl 8,6 g/l,
KCl 9,3 g/l,
CaCl₂ 0,33 g/l,
mit Wasser für Injektionszwecke aufgefüllt auf 1 Liter.
c) Die Füllung für Flaschen zum oralen Gebrauch mit 5 ml bis 100 ml Inhalt werden gemäß der folgenden nicht beschränkend wirkenden Zusammensetzung hergestellt:
Mannit 11 mg/ml,
Sorbit 600 mg/ml,
Natriumbenzoat 3 mg/ml,
Orangenextrakt 200 mg/ml,
Vitamin B₁₂ 3 mcg/ml
und die erforderliche Menge gereinigtes Wasser.

Beispiel 2

Tabletten mit einem Gehalt an 20 mg bis 500 mg Carnitin (entweder als Racemat oder Stereoisomeres) oder eines seiner Derivate. Die Zusammensetzung wird gemäß der folgenden nicht beschränkend wirkenden Rezeptur hergestellt:

Stärke\|45%
Avicol	45%
Talkum	10%

Beispiel 3 Kapseln mit einem Gehalt an 20 mg bis 500 mg Carnitin (entweder als Racemat oder Stereoisomeres) oder eines seiner Derivate ohne Zusätze in nicht beschränkendem Sinne

Die zu verabreichende Dosis wird durch den behandelnden Arzt aufgrund seiner Erfahrung festgelegt, unter Berücksichtigung von Alter, Gewicht und Kondition des Patienten. Wirksame Ergebnisse können bereits bei Verabreichung niedriger Dosen von 5 bis 8 mg/kg Körpergewicht pro Tag beobachtet werden, jedoch wird die Verabreichung einer Dosis von 10 bis etwa 50 mg/kg Körpergewicht pro Tag bevorzugt. Sollte es erforderlich erscheinen, größere Dosen zu verabreichen, so kann dies erfolgen aufgrund der extrem niedrigen Toxizität des Carnitins und seiner Derivate.

Tabelle III

Effekt von D,L-Carnitin, L-Carnitin und D-Carnitin auf die Lipid-Mobilisierung bei 17 Stunden nüchtern gehaltenen Ratten

Mittelwert ± SEM von FFA (freie Fettsäuren) µÄq/l zwei Stunden nach Behandlung

Tabelle IV

Effekt von D,L-Carnitin auf die Lipid-Mobilisierung bei 17 Stunden nüchtern gehaltenen Mäusen

Mittelwert ± SEM von FFA (freie Fettsäuren) und TG (Triglyceride) zwei Stunden nach Behandlung

Nachfolgend werden die Bestimmungsmethoden für die vorstehenden Experimente angegeben:

A) Studium des Hypolipämie-induzierenden Effektes bei normalen Laboratoriumstieren.
Bestimmung von einigen Serumbiochemischen Parametern an Laboratoriums-Experimentier-Tieren nach einzelner oder wiederholten Behandlungen mit variierenden Dosierungen der zu prüfenden Substanzen.
ASSUS, E. et al. Therapie, 27, 395, 1972.
B) Studium des antilipolytischen Effektes bei durch Fasten induzierter Lipidmobilisation.
Bestimmung der Serum-freien Fettsäuren und Triglyceride zu verschiedenen Zeitintervallen nach Einzelgabe mit der zu prüfenden Substanz;
Carlsson L. A., Nye E. R., Acta Med. Scand. 179, 453, 1966,
Dalton C., Van Trabert C., et al. Bioch. Pharmacol. 19, 2609, 1970.
C) Studium des Effektes der zu prüfenden Substanzen gegen durch Äthanol-induzierte Hypertriglyceridämie.
B. B. Brodie, W. M. Butler et al.
Am. J. Clin. Nutr. 9, 432, 1961;
D) Biochemische Bestimmungen der geprüften Parameter wurden nach den folgenden Verfahren ausgeführt:
Totallipide: Zoellner, N., K. Kirsch, Z. ges. exp. Med. 135, 545 (1962)
Biochemia-Test:
Triglyceride: Van Handel, E., D. B. Zilversmit, J. Lab. Clin. Med. 50, 152 (1957);
Cholesterin: Zlatkis, A., Zack, A. K. et al., J. Lab. Clin. Med. 41, 485 (1953);
Freie Fettsäuren: Dole, V. P., J. Clin. Investigation 35, 150 (1956),
Trout, D. L., et al. J. Lipid. Research, 1, 199 (1960);
SGOT (Serumglutaminoxalessigsäure-Transaminase):
Wroblewski, F.; J. S. La Due
Proc. Soc. exp. Biol. Med. 91, 569 (1956);
Lipoproteine: Burstein, M.; J. Samaille, La presse Medicale 43, 974 (1958), Elektrophoretische Methode;
Glucose: Enzymatische Methode - Biochemia-Test, Werner, W., H. G. Rey et al., Z. Analyt. Chemie 252, 224 (1970).

Claims

Verwendung von L-Carnitin oder dessen pharmazeutisch zulässigen Salzen zur Erhöhung des Niveaus von HDL unter Erniedrigung des (VLDL+LDL)/HDL-Verhältnisses bei Patienten, bei denen das Verhältnis abnorm hoch ist, wobei bedeuten:
VLDL = Lipoproteinfraktion sehr niedriger Dichte,
LDL = Lipoproteinfraktion niedriger Dichte,
HDL = Lipoproteinfraktion hoher Dichte.