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Adenosintriphosphat-Metall-Komplexe, Verfahren
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zu ihrer Herstellung und diese Komplexe enthaltende Arzneimittelpräparate
Die Erfindung betrifft neue Adenosintriphosphat-Metall-Komplexe, ein Verfahren zu
ihrer Herstellung sowie diese Komplexe enthaltende Arzneimittelpräparate.
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Unter Komplexen sind hier die mit positiven Metallionen gebildeten
Komplexe zu verstehen. Als Metallionen kommen alle Metalle in Frage. Besonders bevorzugt
sind die Ionen der Übergangsmetalle wie Eisen und Palladium, ferner die der Elemente
der Seltenen Erden, der Metalle der Platingruppe und der zur Actinidengruppe (Urangruppe)
gehörenden Metalle. Von den erfindungsgemäßen Komplexen sind hinsichtlich ihrer
biologischen Bedeutung die mit den Metallen der Eisengruppe gebildeten Komplexe
am wichtigsten.
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Zur Eisengruppe gehören die Metalle Eisen, Kobalt und Nickel, zur
Platingruppe zB Platin, Ruthenium, Palladium und Iridium. Geeignete Actinidenelemente
sind zB Uran und Thorium. Von der Gruppe Ib des Periodensystems der Elemente ist
Kupfer, von der Gruppe lib Zink und von der Gruppe VIIa Mangan besonders geeignet.
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Die Herstellung des Adenosindiphosphat-Chrom(III)-Komplexes ist in
Probes Struct. Funct. Macromol.
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Membranes, Proc. Colloq. Johnson Res. Found. 5th, 1969 (publ. 1971)
1, S. 109-123, beschrieben. Dabei wird der entsprechende Chrom(II)-Komplex oxidiert.
Die Herstellung der Goldkomplexe von Adenin und Adenosin ist in Biochemistry 1971,
10/20/, 3669-3679, beschrieben.
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Wie aus den obigen Artikeln hervorgeht, wurden die Komplexe lediglich
zum Zwecke physikalisch-chemischwer Untersuchungen hergestellt; über eine etwaige
pharmakologische Wirkung wird nicht berichtet.
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In den Zellen höherer Organismen wird die Energieversorgung durch
die sog. Atmungskette gewährleistet.
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Der allgemeine Überträger jeder Energie in den Zellen ist das Adenosintriphosphat.
Das Adenosintriphosphat (ATP) übernimmt die Energie, die bei der Atmung oder Gärungsvorgängen
frei wird, und überträgt sie für die verschiedensten Leistungen der Zelle. Ob Stoffwechselprozesse
wie die Umwandlung von Nahrungsstoffen, ob mechanische Leistungen, wie die Muskelbewegung,
oder ob die Resorption von Stoffen in Darm und Niere - überall ist ATP die Schlüsselsubstanz
der Energieübertragung.
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ATP nimmt nach den gegenwärtigen Kenntnissen an
mehr
als 210 grundlegenden biochemischen Funktionen teil, so unter anderem bei der Ubertragung
von Gruppen, bei der Phosphorylierung, der Synthese von DNS und RNS, bei der Eiweiß-Synthese,
dem Zusammenziehen der Muskeln, bei der Reizentstehung und -übertragung, beim Transport
von Stoffen durch die Zellmembran, der Regelung des pH-Werts und des osmotischen
Drucks der Zellen, beim Calciumtransport (dh der Informationsübertragung zwischen
den Zellen), der Chromosomenteilung usw.
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Die in der lebenden Zelle vorliegenden Makroelemente sind Ca2+ und
Mg 2+ ferner Na+ und K+ Alle weiteren in der Zelle vorkommenden Metallionen können
als Spurenelemente betrachtet werden, ihre Menge ist mehr- oder weniger essentiell.
Diese Elemente spielen in erster Linie in den Coenzymen eine entscheidende Rolle.
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Das ATP-Molekül enthält seine Energie in den Phosphor-Sauerstoff-Bindungen
(7-15 kcal/Mol), die kinetisch stabil ist. Es wurde nun experimentell gefunden,
daß das ATP-Molekül durch Einwirkung bestimmter Bestrahlungen (Röntgen, Ultraschall)
in zwei extreme Energiezustände (aktiviert und desaktiviert) gebracht werden kann.
Das aktivierte ATP-Molekül gibt durch die Einwirkung seines spezifischen Enzyms
die in den P-O-Bindungen angehäufte Energie sehr schnell ab, während beim desaktivierten
Molekül die Energieabgabe verlangsamt ist bzw. ganz zum Stillstand kommt. Diese
durch Bestrahlung hergestellten aktivierten und desaktivierten ATP-MolekUle konnten
jedoch nicht in nachweisbarer Menge erzeugt werden, da die Ausbeuten zu gering waren.
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Wie festgestellt wurde, ändert sich durch die
zwischen
verschiedenen Teilen des ATP-Moleküls entstehenden Wasserstoffbrückenbindungen und
durch gewisse Photosensibilisationswirkungen die Polarität des P- und O-Atoms. Es
muß sich demnach um eine Änderung in der Elektronenverteilung zwischen dem P- und
dem O-Atom bzw. um sonstige Elektroneneffekte handeln.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die gleichen Wirkungen
- dh die Änderung in den Bindungsverhältnissen der energiereichen Phosphatester-Bindung
-auch durch Komplexbildung mit paramagnetischen Metallionen erreicht werden können.
Auf diese Weise können ATP-Moleküle erzeugt werden, die sich in der Elektronenverteilung
und dadurch in der Feinstruktur voneinander unterscheiden. Mit diesen ATP-Homologen
kann auf die entsprechenden Rezeptoren der unterschiedlichsten differenzierten Zellen
und damit auf den Energie- bzw.
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Stoffwechsel der Zelle Einfluß genommen werden. Ein weiterer Vorteil
der Komplexe besteht darin, daß Spurenelemente, die für spezifische biologische
Wirkungen verantwortlich sind, in Form des ATP-Komplexes zu den entsprechenden Rezeptoren
der Zellen gelangen können. Das dort befindliche Metallion kann - gegebenenfalls
in radioaktiver Form - auf seine biologische Wirkung untersucht werden. Ferner ist
vorteilhaft, daß das Spurenelement durch die Komplexbildung in einem niedrigeren
(biologisch wertvolleren) Wertigkeitszustand stabilisiert, dh vom Ort seines Einbringens
in den Organismus bis zu den Rezeptoren der zu beeinflussenden Zellen vor den verschiedenen
physikalisch-chemischen Angriffen geschützt werden kann.
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Die Komplexe werden folgendermaßen hergestellt:
ATP
oder eines seiner Salze, vorzugsweise ein wasserlösliches Salz, wird in wässeriger
Lösung mit einem Salz des gewünschten Metalls umgesetzt. Die Reaktion wird zweckmäßig
bei 0 bis 10°C vorgenommen; das Produkt wird mit Aceton ausgefällt. Die Ausbeuten
der Reaktion sind gut; sie liegen bei etwa 65 bis 85 %.
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Die erhaltenen Substanzen liegen in wohldefinierter kristalliner Form
vor.
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Die erfindungsgemäßen Verbindungen besitzen ein breites Wirkungsspektrum.
Unter anderem beeinflussen sie den Energiezustand der lebenden Zelle, dh den Stoffwechsel
des Organismus. Sie können daher zB zur Behandlung von Kreislauf- und Stoffwechsel
störungen des Gehirns (cerebrovaskuläre und cerebrosklerotische Erkrankungen), zur
Regeneration des Knochengewebes bei Knochenbrüchen, Knochenschwund und in den Knochen
gebildeten Zysten, zur Stimulierung der Funktion bestimmter differenzierter Zellen
bzw. zur Hemmung oder völligen Unterbrechung dieser Funktionen benutzt werden.
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Der ATP-Co-Komplex kann zB - im Falle intravenöser oder intramuskulärer
Applikation in einer Tadesdosis von 5 bis 10 mg - vorteilhaft zur Behandlung von
Kreislaufstörungen des Gehirns, insbesondere bei ischaemischen und anoxischen Schädigungen,
angewandt werden. Bei klinischen Untersuchungen konnten durch diese Verbindung,
die intravenös oder intramuskulär appliziert wurde, 67,6 % der behandelten Personen
rehabilitierbar gemacht werden.
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Das bekannte Complamin ermöglichte eine 72,4 %ige, das Xavin eine
47,5 %ige Rehabilitierung. Hierzu ist festzustellen, daß die erfindungsgemäße Verbindung
nur in Fällen angewandt wurde, in denen sich Xavin und Complamin bereits
als
unwirksam erwiesen hatten. Besonders ist hervorzuheben, daß von vier Personen, die
sich erhängt hatten und praktisch nach Eintritt des klinischen Todes mit ATP-Co-Komplex
intrathecal behandelt worden waren, drei gerettet werden konnten.
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Es ist ein wesentlicher Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen
Über eine doppelte Wirkung verfügen, da sie einesteils die Gefäße erweitern und
zum anderen den Stoffwechselzustand, dh den Energiezustand zB der Gehirnzellen,
günstig beeinflussen, während die bekannten Mittel Xavin und Complamin nur durch
Gefäßerweiterung wirken.
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Die erfindungsgemäßen Verbindungen können in an sich bekannter Weise
zu Arzneimittelpräparaten formuliert werden, die neben dem Wirkstoff noch zur oralen,
subkutanen oder intravenösen Applikation geeignete Träger-, Gleit-, Geschmacksstoffe
bzw. sonstige Hilfsstoffe enthalten.
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Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden bevorzugt intravenös in
Form einer mit isotonischer Kochsalzlösung bereiteten Lösung appliziert. Da der
größte Teil der erfindungsgemäßen Verbindungen wasserlöslich ist, können auch Injektionslösungen
einfach hergestellt werden. Die Verbindungen können jedoch auch in fester Form,
zB als Kapseln oder Tabletten, verabreicht werden.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert,
ist aber nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Beispiel 1 10 g ATPNa2 und eine äquivalente Menge Metallsalz
(3,67
g MnSO4.4H2O, 3,93 g CoCl2-6H20, 3,93 g NiCl2 .6H20, 2,80 g CuCl2.2H2O, 2,25 g ZnCl?
werden getrennt voneinander in je 50 ml Wasser von 4 bis 5 °C gelöst. Die Lösungen
werden, falls erforderlich, filtriert und dann sofort vereinigt. Das Gemisch wird
in 100 ml wasserfreies Aceton eingegossen, das durch eine Kältemischung aus Eis
und Kochsalz gekühlt wird. Ein sich gut absetzender Niederschlag fällt aus, der
auf einem kühlbaren Glasfilter bei starkem Vakuum schnell abgesaugt wird. Die erhaltene
Substanz wird in einem Vakuumexsikkator über Phosphorpentoxid getrocknet. Nach mehrmals
wiederholtem Absaugen kristallisiert die Substanz langsam und wird dann zu einem
Pulver zerkleinert. Folgende Ausbeuten werden erhalten: Mn-Komplex: 72 % Co-Komplex:
82 % Ni-Komplex: 80 % Cu-Komplex: 78 % Zn-Komplex: 65 %.
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Auf ähnliche Weise können unter Verwendung der äquivalenten Menge
eines entsprechenden, vorzugsweise wasserlöslichen Metallsalzes der Adenosintriphosphat-Uranyl-Komplex
(ATP-U02 ) sowie die Komplexe mit den Ionen von Cr, Fe, Th, Sr und Ca hergestellt
werden.
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Elementaranalyse: C % H % N % ber. gef. ber. gef. ber. gef.
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Mn2+-ATP 21,44 20,84 2,52 2,62 12,5 11,98 Co2+-ATP 21,29 20,98 2,50
2,58 12,42 11,90 Ni2+-ATP 21,29 20,74 2,50 2,60 12,42 12,00 Cu2+-ATP 21,12 20,82
2,48 2,57 12,33 11,98 Zn2+-ATP 21,05 20,80 2,47 2,58 12,27 11,85
UV-Spektrum:
Absorptionsmaxima einer 0,1-molaren wässerigen Lösung: Mn2+-ATP 258 nm log # = 4,15
Co2+-ATP 258 nm 4,25 Ni2+-ATP 258 nm 4,25 Cu2+-ATP 258 nm 4,22 Zn2+-ATP 260 nm 4,16
Die IR-spektrographischen Daten, aufgenommen mit KBr-Technik und einem Spektrophotometer
SP-100 Unicam, sind in der folgenden Tabelle enthalten.
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ATP Mn2+-ATP Co2+-ATP Ni2+-ATP Cu2+-ATP Zn2+-ATP - 555 550 535 55o
545 - 630 640 625 630 - 640 708 - - -727 729 725 728 730 728 826 831 831 834 834
833 p-O-I P 919 932 920 924 926 929 PO32- 980 - - - -P-O.C-O 1006 1009 1014 1012
1016 1020 1050 1112 1132 1110 1097 1115 1110 P=O 1265 1240 1245 1247 1234 1250 11421
1432 1432 1440 1439 1434 1504 1520 1518 1528 1524 1520 C-N 1618 1632 1626 1628 1631
1629 NH 1660 1662 1662 1664 1664 1665 1718 1709 1708 1711 1710 1709 NH 3370 3380
3370 3380 3390 3380
UO22+-ATP Cr2+-ATP Fe2+-ATP Th2+-ATP Sr2+-ATP
Ca2+-ATP 540 515 532 530 524 525 645 625 623 642 640 640 725 724 725 723 722 730
830 830 830 830 825 825 P-O-P 920 - 930 920 940 940 P-O,C-O 1000 io6o 1000 1000
1085 1085 1100 1130 1114 1120 1120 P-O 1260 - - 1235 1235 1230 1438 1430 - 1430
1438 1435 1518 - 1516 1520 1520 1522 1617 - 1620 1620 1620 1620 1652 1660 - 1650
1704 1712 1697 1700 1700 1700 NH 3200- 3200- 3200- 3200- 3100- 3200- 3200-3600 3500
3500 3500 3500 3500 Magnetisches Moment, gemessen nach der GOUY-Methode mit einem
Elektromagneten des Typs Weiß, bei 25 °C im festen Zustand: Metallkomplex Spinmoment
µ BN (magn.Moment) Mn2+-ATP 5,92 5,89 Co2+-ATP 3,88 4,85 Ni2+-ATP 2,83 3,12 Cu2+-ATP
1,73 2,08 Zn2+-ATP 0 0 (diamagnetisch) Zn Die gemessenen Werte stimmen gut mit den
berechneten überein.
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Dielektrizitätskonstante, gemessen im festen Zustand: Mn2+-ATP 2,517
Co2+-ATP 2,701 Ni2+-ATP 2,702 Cu2+-ATP 2,678 Zn2+-ATP 2,602.
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Beispiel 2 Die den erfindungsgemässen Wirkstoff enthaltenden Arzneimittelpräparate
können zB folgende Zusammensetzung aufweisen: Injektionslösung: ATP-Co-Komplex 90
mg destilliertes Wasser ad 3 ml Tabletten: ATP-Uranyl-Komplex 50 mg Lactose 190
mg Maisstärke 25 mg Saccharose 5 mg Talkum 10 mg Natriumstearat 4 mg Pharmakologische
Untersuchungen: Kreislaufpharmakologische Wirkungen der erfindungsgemaßen ATP-Metall-Komplexe,
Wirkungsanalyse.
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1. Hemmung der mit Glanduitrin ausgelosten akuten Coronarschwäche
Die Verbindungen wurden an narkotisierten Ratten untersucht, wobei auf die Schutzwirkung
gegen den durch Glanduitrin ausgelösten Anstieg der T-Welle bezogen wurde. Die verschiedenen
ATP-Komplexe wurden in einer Dosis von 0,1 mg/kg i.v. appliziert und mit der Antianginawirkung
von Na-ATP verglichen. Die Verbindungen zeigten etwa die gleiche relative Wirkung
wie Na-ATP.
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2. Hämodynamische Wirkungen Der arterielle Blutdruck (untersucht an
Hunden) wurde von sämtlichen untersuchten Verbindungen in allen drei angewandten
Dosen vermindert, wobei die Wirkung etwa der des Papaverins entsprach.
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Die Atemfrequenz wurde von den erfindungsgemäßen ATP-Komplexen beträchtlich
gesteigert. Eine besonders die Herzfrequenz steigernde Wirkung wurde nicht beobachtet.
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Die Durchblutung der Arteria femoralis wurde von Na-ATP und Ni-ATP
in etwa gleichem Maße gesteigert wie durch Papaverin, während Zn-ATP, Cu-ATP und
Mn-ATP eine etwa gleiche Verminderung der Durchblutung hervorriefen.
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Die Femoralisresistenz wurde von Zn-ATP und Mn-ATP erhöht, Cu-ATP
verursachte keine wanderung.
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Die Carotis-Durchblutung wurde von den erfindungsgemäßen ATP-Komplexen
in unwesentlichem Maße erhöht, die Wirkung von Ni-ATP war jedoch mit der von Papaverin
vergleichbar.
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Die Carotisresistenz wurde von dem die Carotis-Durchblutung am meisten
steigernden Ni-ATP am stärksten verringert. Die Wirkung ist ähnlich wie bei Papaverin,
hält jedoch beinahe doppelt so lange an.
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Die Vertebralis-Durchblutung wurde von Mn-ATP in ähnlichem Maße gesteigert
wie von Papaverin. Die Wirkungsdauer beträgt jedoch ein Vielfaches der Wirkungsdauer
von Papaverin bzw. Na-ATP.
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Die Vertebralis-Resistenz wurde von Co-ATP bedeutend vermindert.
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Die Kontraktibilität des Herzens wurde, verglichen mit der Wirkung
von Na-ATP, besonders von Co-ATP und Ni-ATP gesteigert. Die Wirkung ist dabei stärker
als bei Papaverin, die Wirkungsdauer jedoch kürzer.
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Im Minutenvolumen verursachen die neuen Verbindungen keine wesentliche
Veränderung.
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Der totale Peripheriewiderstand wurde durch sämtliche untersuchten
ATP-Komplexe gesenkt; die Wirkung von Ni-ATP ist sowohl in der Intensität als auch
in der Wirkungsdauer der des Papaverins gleichwertig und etwa doppelt so stark wie
die Wirkung von Na-ATP.
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Die Arbeit der linken Herzkammer wurde durch die erfindungsgemäßen
Verbindungen wesentlich verringert.
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Die coronare Durchblutung wurde von den ATP-Metall-Komplexen im Vergleich
zu Na-ATP ganz erheblich gesteigert; die Wirkungsdauer entsprach dabei etwa der
von Na-ATP mit Ausnahme von Zn-ATP, bei dem die Wirkungsdauer
das
Vierfache der Wirkungsdauer von Na-ATP betrug.
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Die Coronar-Resistenz wurde von sämtlichen untersuchten ATP-Komplexen
in bedeutendem Maße vermindert.
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Auch der Sauerstoffverbrauch der linken Herzkammer wurde von den
neuen ATP-Komplexen vermindert.
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Die Myocard-Oxygenisierung wurde von den erfindungsgemäßen Verbindungen
im Vergleich zu Na-ATP in ganz erheblichem Maße verbessert, was in einem bedeutenden
Anstieg des Verhältnisses 02-Angebot/02-Verbrauch zum Ausdruck kommt.
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Eine ausgesprochene Verbesserung des Wirkungsgrades der linken Herzkammor
wurde, verglichen mit Na-ATP, von Co-ATP, Zn-ATP und Ni-ATP hervorgerufen.
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3. Wirkunqen auf isolierte Herzmitochondrien In einer Konzentration
von 125 mg/ml beeinflußten die untersuchten Verbindungen die maximale (dh in Gegenwart
von CCCP meßbare) Sauerstoffverbrauchsgeschwindigkeit der Mitochondrien nicht. Keine
der untersuchten ATP-Verbindungen hemmt den mitochondrialen Elektronentransport.
Die untersuchten Verbindungen steigerten den bei Abwesenheit oxidativer Phosphorylierung
meßbaren Sauerstoffverbrauch der Mitochondrien nicht signifikant, was bedeutet,
daß sie in der untersuchten Konzentration keine entkuppelnde Wirkung besitzen.
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Die Geschwindigkeit der oxidativen Phosphorylierung
wurde
von den Verbindungen nicht gehemmt.
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Untersucht wurde die Kaliumacetat-Akkumulation, die 1, 2 bzw. 4 min
nach Verabreichung von 125 mg/ml ATP-Komplex eintrat. Die Wirkung wurde mit der
von Na-ATP (Hersteller: Reanal) verglichen. Die Wirkung von Cu-ATP entspricht der
von Na-ATP, die Wirkung von Co-ATP, Zn-ATP, Mn-ATP und Ni-ATP ist etwa halb so groß.
Ähnlich wie die Kaliumacetat-Akkumulation wird von den untersuchten ATP-Komplexen
auch die energieabhängige Kaliumphosphat-Akkumulation der Mitochondrien gewährleistet.
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Auf den Wirkungsgrad der linken Herzkammer narkotisierter Hunde ausgeübte
Wirkung
| P) WE |
| I |
| Verbindung Dosis zug> (:riin) |
| trc ?> Grundwert veränderter Wert Abweichung I max gesar:t |
| ::1 ~ ~ . O,'<5 |
| X In |
| Na-ATP v r 5 +15 1 6 |
| r 0,5 8 +Dt3S ~~~~~~~~ -22 1 12 |
| dP I |
| ~ |
| ,t 2,0 W) O1 0 qz |
| gi : '" 2,99 r O,3 |
| 5 I |
| n I;2 |
| 9 8878> 4J 5 ,19+0,a1 0,25O,O rep 1 3 |
| k I |
| 5 8978) 0,2 r 0,19+0,03 o,200,o3 h r |
| Mn-ATP - |
| (GYH 9078) 0,2 4 0,19 0,02 o,210,o4 +11 1 6 |
| i n L Ls 0,95 ; sa, oCT o,9s |
| C=r 9173) 0,2 4 ap 0,05 ,~ z +23 rt 3 |
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*) n = Anzahl der jeweils durchgeführten Versuche