DE4336642C2

DE4336642C2 - Verwendung von Vanadiumverbindungen mit antiviraler Wirkung

Info

Publication number: DE4336642C2
Application number: DE4336642A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr Miesel
Original assignee: Deutches Rheuma Forschungszentrum Berlin DRFZ
Current assignee: Deutches Rheuma Forschungszentrum Berlin DRFZ
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2013-10-23
Also published as: DE4336642A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von bestimmten Vanadiumverbindungen zur Behandlung von retroviralen Infektionen.

Vanadium ist ein Ultraspurenelement, dessen wichtige biologische Funktion schon sehr lange bekannt ist. Einige Organismengruppen können Vanadium akkumulieren. Dazu zählen beispielsweise die insbesondere in den Ozeanen lebenden Seescheiden, die Vanadium in spezialisierten Blutzellen bis zu einer Konzentration von 0,15 M Vanadium anreichern. Die Fähigkeit zur Vanadiumakkumulation ist auch in Landflechten und Fliegenpilzen festgestellt worden. Überdurchschnittlich hohe Vanadiumgehalte finden sich in Fossilien und fossilierten Materialien wie Erdöl und Steinkohle. Bereits im Jahre 1904 wurde die wachstumshemmende Wirkung von Vanadat auf Hefen erkannt. In den vergangenen Jahren wurde deutlich, daß das Element Vanadium auch als Wirkzentrum von Enzymen auftreten kann. Vanadium nimmt ähnlich dem Molybdän unter den Biometallen eine besondere Stellung ein, da es in anionischer und kationischer Form in biologische Prozesse einzugreifen vermag. Die Wirkung von Vanadium im lebenden Organismus ist zum großen Teil auf die Inhibierung oder Stimulierung von Enzymen zurückzuführen, die am Phosphatstoffwechsel beteiligt sind. Es ist weiterhin bekannt, daß eine Reihe von Vanadiumverbindungen eine therapeutische Bedeutung beigemessen wird. Zu den unspezifischen pharmakologischen Wirkungen von Vanadiumverbindungen gehören beispielsweise die Senkung des Cholesterin- und Glukosespiegels, ein diuretischer und ein natriuretischer Effekt, eine kontrahierende Wirkung auf Blutgefäße und eine Erhöhung der Sauerstoffaffinität von Hämoglobin und Myoglobin. (Bioorganische Chemie des Vanadiums, D.Rehder, Angewandte Chem. 103(1991)152-172). Als besonders aktive Vanadiumverbindungen werden insbesondere Vanadate und auch Peroxovanadate beschrieben. Es ist weiterhin bekannt, daß mehrere Vanadiumverbindungen eine Antitumoraktivität aufweisen. Peroxovanadate des Vanadiums mit der Oxidationsstufe V haben sich unter bestimmten Bedingungen als Cytostatika gegen Leukämieformen erwiesen. Auch ist eine direkte digitalisähnliche kardiale Wirkung bei Vanadaten beobachtet worden. Eine hemmende Wirkung auf die Entwicklung von Mikroorganismen und Viren, abgesehen von der bereits erwähnten Hemmung des Wachstums von Hefezellen, konnte bisher nicht beobachtet werden.

In WO 90/06756 A1 werden Heteropolyanionen der allgemeinen Formel [XM₁₂O₄₀]^P-, in der M Vanadium sein kann, als antivirale Wirkstoffe beschrieben. Dokument DE beschreibt Komplexverbindungen von Heteropolyanionen als Antivirusmittel. Hieraus konnte der Fachmann keinerlei Hinweis darauf entnehmen, daß die vorliegenden Vanadiumverbindungen, die keine Poly- Vanadiumverbindungen sind, zur Behandlung von retroviralen Infektionen geeignet sind.

Überraschenderweise ist nun festgestellt worden, daß anionische und kationische Vanadiumverbindungen, gemäß Anspruch 1, wertvolle pharmakologische Eigenschaften hinsichtlich ihrer antiviralen Wirksamkeit aufweisen. Sie eignen sich zur Therapie und Prophylaxe von Infektionen, die durch Retroviren wie die Onkoviren HTLV-I und II sowie die Lenti-Viren Visna und Humanes-Immunschwäche- Virus HIV-I oder II verursacht werden.

Als kationische Vanadiumverbindungen mit antiviraler Wirkung sind insbesondere Vanadylverbindungen des Typs VOⁿ⁺{A} und VO₂⁺{A} geeignet. Vanadium besitzt hier die Oxidationszahlen +2, +3, +4 oder +5 und für A stehen anorganische und organische Säurereste. Als anorganische Säurereste der Vanadylverbindungen sind insbesondere vorgesehen Säurereste die Halogen, Stickstoff, Phosphor, Arsen , Schwefel, Selen, Tellur, Kohlenstoff und Silicium enthalten.

Als organische Säurereste werden bevorzugt die Reste aliphatischer Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, Hydroxymono-, -di- und -tricarbonsäuren, Ketomono- und -dicarbonsäuren, Cyansäuren, Aminosäuren und Gluconsäuren verwendet.

Weitere kationische Vanadiumverbindungen, die vorteilhafterweise als antivirale Mittel erfindungsgemäß verwendet werden, sind Verbindungen des Typs Vⁿ⁺{A}. Vanadium hat in diesem Verbindungstyp die Oxidationsstufen +2, +3 und +4. A steht wiederum für die bereits genannten organischen und anorganischen Säurereste.

Antiviral wirkende anionische Vanadiumverbindungen sind insbesondere Vanadate vom Typ {Me}VO₄^(3-), wobei Me für Metalle der Oxidationsstufen +1, +2, +3 und +4 steht. Bevorzugt werden Vanadate der Alkali- und Erdalkalimetalle, des Ammoniums und der Metalle der Gruppen IB bis VIIB und VIII des Periodensystems verwendet. Eine weitere wichtige Gruppe der erfindungsgemäß als antiviral wirkende Arzneimittel eingesetzten anionischen Vanadiumverbindungen sind Salze der Polyvanadiumsäuren der allgemeinen Formel H_n+2V_nO_3n+1.

Als Metallkomponente der Salze der Polyvanadiumsäuren sind erfindungsgemäß Metalle der Oxidationsstufe +1, +2, +3 und +4 enthalten. Bevorzugt werden auch hier Metalle der ersten und zweiten Hauptgruppe und der Gruppe IB bis VIIB und VIII des Periodensystems eingesetzt.

Die anionischen und kationischen Vanadiumverbindungen sind besonders geeignet zur Behandlung der klinischen Manifestationen der retroviralen Infektionen beim Menschen, wie dem fortgeschrittenem Stadium des AIDS-verwandten Komplex (ARC) und dem klinischen Vollbild von AIDS. Die Substanzen können speziell über die Inhibierung des Enzyms Reverse Transkriptase über einen Kettenabbruch der wachsenden DNA-Kette [bzw. über eine Hemmung der NF-κB abhängigen Virusexpression (NF-κB: Nuclearfactor κB, Transkriptionsfaktor)] die Vermehrung von Retroviren beeinflussen. Von besonderem therapeutischen Interesse ist dabei die Hemmung der Virusproduktion in HIV-infizierten Zellen, auch in AZT-resistenten Zellinien.

Zur Behandlung von AIDS ist heute 3′-Azido-3′- Desoxythymidin (DE 36 08 606 A1) bei AIDS-Patienten zugelassen. Jedoch machen toxische Nebenwirkungen des AZT auf das Knochenmark bei etwa 50% der behandelten Patienten Bluttransfusionen erforderlich. Die anionischen und kationischen Vanadiumverbindungen besitzen diese Nachteile nicht. Sie wirken antiretroviral, ohne in pharmakologisch relevanten Dosen cytotoxisch zu sein. Die erfindungsgemäß verwendeten anionischen und kationischen Vanadiumverbindungen wirken im Gegensatz zu AZT antiretroviral sowohl auf chronisch als auch auf akut infizierte Zellen.

Die Arzneimittel, die die erfindungsgemäß verwendeten anionischen und kationischen Vanadiumverbindungen zur Behandlung von viralen und retroviralen Infektionen enthalten, können in flüssiger oder fester Form enteral oder parenteral appliziert werden. Hierbei kommen die üblichen Applikationsformen in Frage, wie beispielsweise Tabletten, Transdermal-Systeme, Kapseln, Dragees, Sirupe, Lösungen oder Suspensionen. Als Injektionsmedium kommt vorzugsweise Wasser zur Anwendung, das die bei Injektionslösungen üblichen Zusätze wie Stabilisierungsmittel, Lösungsvermittler und Puffer, höhermolekulare Fettsäuren wie Stearinsäure, Gelatine, Agar-Agar, Kalziumphosphat, Magnesiumstearat, tierische und pflanzliche Fette, feste hochmolekulare Polymere, wie Polyethylenglycole etc. Für orale Applikationen geeignete Zubereitungen können gegebenenfalls Geschmacks- oder Süßstoffe enthalten. Die erfindungsgemäß verwendbaren Arzneimittel werden in üblicher Art und Weise hergestellt, in dem man mindestens eine anionische oder kationische Vanadiumverbindung der oben beschriebenen Art mit üblichen Trägern und/oder Hilfsstoffen formuliert. Die Dosierung des Arzneimittels hängt von verschiedenen Faktoren, wie Applikationsweise, Spezies, Alter oder dem individuellen Zustand ab. Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden üblicherweise in Mengen von 0,1 bis 100 mg, vorzugsweise 0,2 bis 80 mg pro Tag und pro kg Körpergewicht appliziert. Bevorzugt ist es die Tagesdosis auf 2 bis 5 Applikationen zu verteilen. Die Tabletten können auch retardiert sein, wodurch sich die Anzahl der Applikationen pro Tag auf 1 bis 3 vermindert.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Natriumvanadat (Na₃VO₄) wurde mit akut und chronisch HIV- infizierten C8166-Zellen, Molt-4 und mit aus HIV- infizierten Patientenmaterial isolierten Makrophagen inkubiert. Im Vergleich mit AZT wurde ein bedeutend günstigerer Wert der Virusreplikation (IC₅₀) im unteren µM- Bereich gemessen.

Beispiel 2

Kupfervanadat Cu₃(VO₄)₂ wurde mit akut und chronisch HIV- infizierten C8166-Zellen, Molt-4 und mit aus HIV- infizierten Patientenmaterial isolierten Makrophagen inkubiert. Im Vergleich mit AZT wurde ein bedeutend günstigerer Wert der Virusreplikation (IC₅₀) im unteren µM- Bereich gemessen.

Beispiel 3

Vanadylsulfat ((VO₂)₂SO₄) wurde mit akut und chronisch HIV- infizierten C8166-Zellen, Molt-4 und mit aus HIV- infizierten Patientenmaterial isolierten Makrophagen inkubiert. Die IC₅₀ von Vanadylsulfat liegt 5- bis 10-fach höher als die von Na₃VO₄ und Cu₃ (VO₄)₂.

Es wurde die Anti-HIV-1-Aktivität von Kupfervanadat und Vanadylsulfat in mit HIV-1_IIIB infizierten C8166-Zellen und Molt-4-Zellen untersucht.

Nach 10tägiger Inkubation wurden die TC₅₀-Werte bestimmt. Als Vergleichssubstanz wurde AZT gewählt.

TC₅₀ ist die Konzentration einer Verbindung, die das Zellwachstum um 50% reduziert (bestimmt nach der MTT- Methode gemäß Pauwels et al., J. Virol. Meth. 20 : 309-321 (1988)).

Je kleiner die TC₅₀-Werte sind, desto wirksamer ist die Verbindung.

Substanz
TC₅₀ [µm]
3′-Azido-3′-desoxythymidin (AZT)
<1000
Kupfervanadat	50
Vanadylsulfat	25

Claims

1. Verwendung von Vanadiumverbindungen des Typs VOⁿ⁺{A} und VO₂⁺{A},in denen Vanadium die Oxidationszahlen +2, +3, +4 oder +5 besitzt und A für anorganische und organische Säure reste steht
oder des TypsVⁿ⁺{A},in denen Vanadium die Oxidationszahlen +2, +3 und +4 aufweist und A die oben genannte Bedeutung hat,
oder des Typs[Me] VO₄^(3-),wobei Me für Metalle der Oxidationsstufe +1, +2, +3 oder +4 steht,
zur Behandlung von retroviralen Infektionen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Säurereste Halogen, Stickstoff, Phosphor, Arsen, Schwefel, Selen, Tellur, Kohlenstoff, Silicium enthaltende Säurereste sind.

3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Säurereste aliphatische Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, Hydroxymono-, Di- und Tricarbonsäuren, Ketomono- und Dicarbonsäuren, Cyansäuren, Aminosäuren und Gluconsäuren sind.

4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anionische Vanadiumverbindungen des Typs [Me] VO₄^(3-) Ammonium-, Alkali- und Erdalkalivandate und Vanadate der Gruppen IB bis VIIB und VIII des Periodensystems verwendet werden.

5. Verwendung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumvanadat oder Kupfervanadat verwendet wird.

6. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vanadylsulfat als kationische Vanadylverbindung des Typs VO₂⁺{A} verwendet wird.