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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Verbesserung
des Zellschutzes, welches die Verabreichung der Kombination der
Extrakte der Pflanzen Vitis vinifera und Lycopersicum esculentum
mit den Vitaminen C, E, β-Carotin
und Selen verwendet, sowie die Verwendung einer solchen Kombination
zur Behandlung oder Verhütung
pathologischer Zustände,
die mit der Überproduktion
von freien Radikalen verbunden sind, wie Altern, Arteriosklerose
oder Krebs.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Antioxidantien
wirken so, dass sie Komponenten des Körpers vor einem Schaden durch
freie Radikale schützen
[Harman D.; Holliday R. und M. Meydany – Herausgeber, "Towards Prolongation
of healthy life span", Annals
of the New York Academy of Sciences, Bd. 854, 1998, New York; Stählin H.
B., "The Impact
of Antioxidants on Chronic Disease in Ageing and Old Age", Int. J. Vitamin.
Nutr. Res. 69, 146–149,
1999].
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Mehrere
epidemiologische Studien stützen
die Beobachtung, dass eine Erhöhung
der Antioxidans-Einnahme die klinische Äußerung von Koronorarterienerkrankungen
und einigen Tumoren beschränkt [Comstock
GW; Alberg AJ; Huang HY; Wu K; Burke AE; Hoffman SC; Norkus EP;
Gross M; Cutler RG; Morris JS; Spate VL; Helzlsouer KJ, "The risk of developing
lung cancer associated with antioxidants in the blood: ascorbic
acid, carotenoids, alpha-tocopherol, selenium, and total peroxyl
radical absorbing capacity",
Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 6, 907–916, 1997]. Personen mit hohen
Nahrungseinnahmen von Antioxidantien können eine größere Lebenserwartung
haben. Individuelle Bedingungen, Umgebungsstress und oxidativer Stress,
der durch Umgebungs- und Ernährungsfaktoren
ausgelöst
wird, üben
ihren Einfluss auf eine große Vielfalt
von Individuen mit unterschiedlichen Abwehrfähigkeiten aus.
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Allgemein
ausgedrückt,
werden Individuen mit einem sehr gut ausgeglichenen Abwehrmechanismus frei
von chronischer Krankheit sein, werden aber schließlich den
Gesamt-Alterungsprozessen unterliegen. Viel wahrscheinlicher ist
dies jedoch der Fall, wenn kritische Systeme unzureichend geschützt sind
und verletzt werden. Die Folge dieses Prozesses wird klinisch als
chronische Krankheit diagnostiziert.
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Antioxidantien
sind wichtige Elemente in der Abwehr des Körpers gegen oxidativen Stress
und weisen so eine allgemeine Antialterungseigenschaft sowie eine
spezielle Schutzfunktion vor Krankheit auf. Da die Folgen von chronischer
Krankheit unter den führenden
Ursachen eines Gebrechens im Alter sind, weist eine primäre Prävention
durch eine ausreichende antioxidative Abwehr nicht nur eine "Anti-Aging"-Funktion, sondern, was
bedeutender ist, eine spezielle, chronische Krankheit verhütende Funktion
auf. Jedoch wird es klar, dass dies ein lebenslanger wichtiger Schutzmechanismus
ist: Die primäre
Prävention
von mit Alter in Beziehung stehenden chronischen Krankheiten muss
früh im
Leben beginnen und muss während
der ganzen Lebenszeit fortgesetzt werden.
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Die
Beziehung zwischen Antioxidantien und chronischer Krankheit ist
wahrscheinlich am besten bei der kardiovaskulären Erkrankung untersucht.
Es wurde eine starke reziproke Beziehung zwischen der Plasma-Antioxidanskonzentration,
der Morbidität
und der Sterblichkeit durch Koronar-Herzkrankheit demonstriert. Die
Analysen der Daten ermöglichten
es, den Beitrag der verschiedenen antioxidativen Vitamine zu quantifizieren.
Gemäß diesen
Ergebnissen ist eine ausreichende Einnahme von Vitamin E am wichtigsten,
gefolgt von der Vitamin C- und Carotin-Einnahme.
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Bei
der Analyse einer Population mit einem insgesamt sehr guten Vitamin
E-Status wurde eine
starke Wirkung von Vitamin C und beta-Carotin beobachtet. Es ist
ziemlich gut bekannt, dass andere Antioxidantien ohne Vitamin-Funktionen,
die aus Nahrung abstammen, wie Flavonoide, Polyphenole oder Lycopin,
sehr wichtige antioxidative Funktionen aufweisen [Fuhrman B.; Ben-Yaish
L.; Attias J.; Hayek T.; Avaram M., "Tomato lycopene and beta-carotene inhibit
low-density lipoprotein oxidation and this effect depends on the
lipoprotein vitamin E content",
Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 7, 433–443, 1997; Pastori M.; Pfander
H.; Boscoboinik D.; Azzi A., "Lycopene
in association with alpha-tocopherol inhibits at physiological concentrations
proliferation of prostate carcinoma cells", Biochem. Biophys. Res. Commun. 250
(3), 582–585,
1998; Boehm F.; Edge R.; McGarvey D. J.; Truscott D. G., "Beta-carotene with
vitamins E und C offers synergistic cell protection against Nox", FEBS Lett. 436,
387–389,
1998; Watkins T. R. – Herausgeber, "Wine, Nutritional
and Therapeutic Benefits",
American Chemical Society Symposium Series 661, 1997, Washington
DC].
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Im
späten
Erwachsenenstadium und frühen
Alter ist Krebs die führende
Ursache von vorzeitigem Tod. Es ist keine Frage, dass eine große Mehrzahl
von Krebsen das Ergebnis von Umgebungsfaktoren ist, welche die spezifische
genetische Ausstattung von Gewebe mit hohem Risiko für proliferative
Störungen
angreifen. Epidemiologische Beweise demonstrieren klar, dass eine
geringe Einnahme von Früchten
und Gemüse
und niedrige Plasmakonzentrationen von antioxidativen Vitaminen
mit einer signifikant erhöhten
Krebsmorbidität und
-sterblichkeit korrelierten. Dies trifft für gastrointestinalen Krebs
und Lungenkrebs, aber auch für
Prostatakrebs und für
Brustkrebs zu.
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Der
neoplastische Prozess ist eine hoch komplexe Reihenfolge von Ereignissen.
Viele potentiell gefährliche
Mutationen finden kontinuierlich statt. Wenn diese genetischen Änderungen
der anfänglichen
Abwehr und den Reparaturmechanismen entkommen sind, müssen die
veränderten
Zellen durch andere Abwehrmechanismen eliminiert werden. Ein wichtiger
Mechanismus ist der apoptotische Prozess. Es kann sein, dass festgelegte
Zellen im proliferativen Stadium durch Antioxidantien vor den körpereigenen
Immun- und apoptotischen Abwehrmechanismen geschützt werden. Dies könnte erklären, warum
Antioxidantien in höherer
Konzentration in Brustkrebsgewebe vorkommen. Es gibt keinen Zweifel,
dass eine lebenslange Einnahme einer Ernährung, die reich an Früchten und
Gemüse
ist und eine Vielfalt von Antioxidantien enthält, das Risiko von malignen
Störungen
im späteren
Leben wesentlich und signifikant erniedrigt.
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Primäre degenerative
Gehirnerkrankung und Krankheiten, die mit zerebralen vaskulären Störungen in Beziehung
stehen, sind die führende
Ursache einer Behinderung im Alter. Der Verlust an Autonomie, die
Abhängigkeit
und hohen sozialen Kosten für
die Individuen und die Gesellschaft sind die Folgen einer Gehirn-Dysfunktion.
Die beeindruckende Zunahme der individuellen Lebenserwartung wird
durch den Verlust an mentaler Funktion im Alter überschattet. Daher haben sich
die Verhütung
und Behandlung von Störungen,
die zu mentaler Beeinträchtigung
führen,
als Hauptherausforderung des modernen Gesundheitswesens entwickelt.
Wie in den vorangehenden Beispielen wird eine Kombination von mit
Alter in Beziehung stehenden funktionellen Änderungen beobachtet, die von
Störungen
des Blutkreisaufes oder gewisser neuronaler Systeme überlagert
werden, was zu spezifischen chronischen Krankheiten führt.
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Im
Hinblick auf die Bedeutung von Antioxidantien bei der Aufrechterhaltung
der Zellintegrität
und Zellfunktion können
Antioxidantien (Vitamin E, Carotine, Vitamin C) und andere Mikronährstoffe
aus der Nahrung, z.B. Polyphenole, Flavonoide, Lycopin, das Risiko
von vaskulärer
Krankheit verringern, die Neuronen vor oxidativem Stress schützen und
so die neuronale Funktion aufrechterhalten. Mehrere epidemiologische
Studien bei älteren
Menschen haben eine Korrelation zwischen Antioxidantien und kognitiver
Leistung aufgezeigt.
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Andere
epidemiologische Daten haben gezeigt, dass Rotwein die Sterblichkeitsrate
aufgrund von Herzkrankheiten verringern kann, das sogenannte "französische Paradoxon". Eine Analyse, die
bei 34.014 Männern
zwischen 1978 und 1983 in Ostfrankreich durchgeführt worden ist, hat gezeigt,
dass eine mäßige Einnahme
von Wein (2–5
Gläser
Wein) mit einer 24–31%-igen
Verringerung der Sterblichkeit jeder Ursache verbunden war [Renaud
S. C. et al., "Alcohol
and Mortality in Middle-Aged Men from Eastern France", Epidemiology 9,
184–188,
1998].
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Obwohl
viele Studien mit einzelnen Antioxidans-Verbindungen durchgeführt worden
sind, sind die pharmakologischen Auswirkungen der Verabreichung
der Kombination von Antioxidans-Substanzen natürlichen Ursprungs, wie Pflanzenextrakten
von Vitis vinifera (Weintraube), von Lycopersicum esculentum (Tomate),
mit den Vitaminen C, E, beta-Carotin und Selen niemals untersucht
worden.
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Die
israelische Patentanmeldung
IL
121112 (19.6.1997) beschreibt eine synergistische Mischung,
die Lycopin und Vitamin E enthält,
und deren Verwendung bei der Verhütung der LDL-Oxidation. Der
Anmelder veröffentlichte
die Ergebnisse auch in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung,
in der er beschreibt, dass der LDL-Schutz durch Lycopin den Schutz
durch beta-Carotin übertrifft.
Jedoch war diese Auswirkung nur für LDLs mit hohem Vitamin E-Gehalt
selektiv und wurde potenziert, wenn die Carotinoide in Kombination
mit Vitamin E vorlagen [Fuhrmann B.; Ben-Yaish L.; Attias J.; Hayek
T.; Avaram M., oben].
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Die
WO 99/48386 offenbart eine Nahrungsergänzung, die einen Extrakt von
roten Weinreben, Vitamin E (D-alpha-Tocopherol) enthält. Darüber hinaus
kann sie beta-Carotin, Ascorbinsäure
und/oder Lycopin enthalten. Es wird angenommen, dass eine derartige
Nahrungsergänzung
vorteilhafte Wirkungen gegen verschiedene Krankheiten, einschließlich der
Stimulation des Immunsystems zur Verhütung von Krebs, aufweist.
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Die
EP 0 712 630 lehrt eine
orale Zusammensetzung für
die Verhütung
von Sonnenallergien, die ein Carotinoid, Vitamin E, Ascorbinsäure und
Selen enthält.
Zusätzlich
ist Lycopin offenbart.
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Die
FR 2 792 831 offenbart eine
kosmetische Zusammensetzung, die Lycopin und Olivenblätterextrakt umfasst.
Darüber
hinaus wird der Zusatz von Extrakt von roten Weinreben vorgeschlagen.
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Die
FR 2 799 345 schlägt eine
Nahrungsergänzung
vor, die 3 Antioxidantien enthält,
Lycopin, Vitamin C und Vitamin E. Darüber hinaus schlägt sie zusätzliche Polyphenole
vor, von denen angenommen wird, dass sie aus Extrakten von roten
Weinreben abstammen.
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Das
US-Patent 5,648,377 (15.7.1997) betrifft die Kombination von Lycopin
mit einem Extrakt von Vitis vinifera, wobei es zeigt, dass die Kombination
eine synergistische Antioxidans-Wirkung ausübt.
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Fuhrmann
B. et al., Antioxidants and Redox Signaling, Bd. 2, Nr. 3, 2000,
S. 491–506,
lehren, dass Lycopin synergistisch mit Vitamin E und anderen Naturprodukten
die LDL-Oxidation hemmt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Gegenstand dieser Erfindung ist die überraschende Entdeckung, dass
die Verabreichung der Kombination der Extrakte der Pflanzen Vitis
vinifera und Lycopersicum esculentum in Kombination mit Vitamin C,
Vitamin E, β-Carotin
und gegebenenfalls Selen auf synergistische Weise signifikant den
Zellschutz erhöht. Die
aus den beschriebenen experimentellen Tests erhaltenen Ergebnisse
zeigen, dass die Verbesserung des Zellschutzes mit der Kombination
der erwähnten
Substanzen statistisch größer ist
als die Kombination eines Extraktes von Vitis vinifera mit Lycopin
(US-Patent 5,648,377) oder die Kombination von Vitamin E mit Lycopin (Patentanmeldung
IL 121112 ).
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Die
Erfindung betrifft deshalb ein verbessertes Verfahren zum Schutz
der Zelle vor einer Krankheit, die von einer Überproduktion von freien Radikalen
verursacht wird, wobei das Verfahren die Verabreichung einer schützenden
oder therapeutisch wirksamen Menge einer Zusammensetzung umfasst,
die synergistische Mengen eines lipophilen Antioxidans und eines
hydrophilen Antioxidans und gegebenenfalls einen annehmbaren Trägers umfasst,
wobei die Verbesserung darin liegt, dass das lipophile Antioxidans
eine Mischung ist, die im Wesentlichen aus Vitamin E, beta-Carotin
und einem Extrakt von Lycopersicum esculentum besteht, und das hydrophile
Antioxidans eine Mischung ist, die im Wesentlichen aus Vitamin C
und einem Extrakt von Vitis vinifera besteht.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Behandlung einer Person bereit, die an einer Krankheit leidet,
welche durch eine Überproduktion
von freien Radikalen verursacht wird, umfassend die Verabreichung
einer therapeutisch wirksamen Menge einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Behandlung einer Person bereit, die an einer Entzündung leidet.
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In
einem weiteren Aspekt ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
auf die Behandlung einer Person anwendbar, die an Atherosklerose
leidet.
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In
noch einem weiteren Aspekt gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zur Verhütung
der mutagenen Aktivität,
die von freien Radikalen induziert wird, in einer Person bereitgestellt.
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In
noch einem weiteren Aspekt ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung
für die
Behandlung einer Person nützlich,
die an einem Tumor leidet.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das Verfahren gemäß dieser
Erfindung die Verabreichung von Vitamin E, beta-Carotin, einem Extrakt
von Lycopersicum esculentum, Vitamin C, einem Extrakt von Vitis
vinifera und einer Selen-Verbindung ein. Bevorzugte Selen-Verbindungen
sind Natriumselenit oder Selenhefe.
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Der
Ausdruck "Extrakt
von Lycopersicum esculentum",
wie er vorstehend und nachstehend verwendet wird, umfasst eine verdünnte Lycopin-Zusammensetzung.
Das Lycopin kann durch Extraktion aus Pflanzen, Algen, Pilzen oder
genetisch modifizierten Organismen oder durch Synthese erhalten
werden. Bevorzugt wird der Extrakt aus getrockneter Haut von Tomaten
direkt verwendet.
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Der
Ausdruck "Extrakt
von Vitis vinifera",
wie vorstehend und nachstehend verwendet, schließt eine verdünnte Zusammensetzung
von oligomeren Proanthocyanidinen ein. Bevorzugt wird der Extrakt
aus den Kernen von roten Weinreben direkt verwendet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren gemäß dieser
Erfindung die Verabreichung von
- (a) 5 bis 20
Teilen, bevorzugt 7,5 bis 15 Teilen Vitamin E, insbesondere Vitamin
E-Acetat oder Vitamin E-Succinat;
- (b) 1 bis 15 Teilen, bevorzugt 2 bis 10 Teilen beta-Carotin;
- (c) 1 bis 4 Teilen, bevorzugt 1,5 bis 3 Teilen in Form eines
Extraktes von Lycopersicum esculentum, erhalten aus getrockneter
Haut von Tomaten;
- (d) 2 bis 60 Teilen, bevorzugt 5 bis 50 Teilen Vitamin C, insbesondere
dem Natriumsalz desselben; und
- (e) 1 bis 30 Teilen, bevorzugt 1,1 bis 25 Teilen von Vitis vinifera-Extrakt,
der insbesondere aus den Samen von roten Weinreben erhalten wird.
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Bevorzugt
werden das lipophile Antioxidans und das hydrophile Antioxidans
in Anwesenheit eines pharmazeutisch annehmbaren Trägers verabreicht.
Geeignete Träger
sind beispielhaft in: Remington: the science and practice of pharmacy.
19. Aufl., Easton, Mack Publ., 1995, angeführt.
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Die
bevorzugtesten Träger
sind ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus natürlichen
Pflanzenölen, vollständig oder
partiell hydrierten Pflanzenölen,
insbesondere Sojabohnenöl,
vollständig
oder partiell hydriertem Sojabohnenöl, Rapssamenöl, Erdnussöl, Lecithinen,
insbesondere Sojalecithin oder Eilecithin, Pflanzenphosphatiden,
insbesondere Sojaphosphatid, und Naturwachsen, insbesondere Bienenwachs.
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Die
Zusammensetzungen können
als Feststoffe oder Lösungen
formuliert werden. Feste Formulierungen können für die Herstellung einer Lösung vor
der Injektion vorliegen. Bevorzugt werden die pharmazeutischen Zusammensetzungen
der Erfindung in Form von Weich- oder Hartgelatinekapseln, Tabletten,
beschichteten Tabletten, Suppositorien oder in transdermaler Form
verabreicht. Die Dosierung wird gemäß Faktoren wie Körpergewicht
und Gesundheitszustand des Patienten, Natur der zugrunde liegenden
Krankheit, therapeutischem Fenster der zu verwendenden Verbindung,
Löslichkeit
und dergleichen eingestellt. Es liegt innerhalb der Kenntnis des
Fachmanns, die Dosierung geeignet einzustellen.
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Demgemäß ist ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer
Zusammensetzung der Erfindung bei der Herstellung einer pharmazeutischen
Zusammensetzung für
die Behandlung einer Person, die an pathologischen Zuständen leidet,
welche zumindest teilweise von einer Überproduktion von freien Radikalen
verursacht werden, wie Alterung, Entzündung, Atherosklerose oder
Krebs. Weiter ist ein Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Verhütung und/oder
Behandlung von Entzündung,
Atherosklerose oder Krebs, umfassend die Verabreichung einer wirksamen
Menge einer pharmazeutischen Zusammensetzung der Erfindung an einen
Patienten.
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Das
Ziel dieser Studie war es, zuerst die Schutzwirkung der Kombination
der Extrakte von Vitis vinifera, Lycopersicum esculentum, von Vitamin
C, Vitamin E und beta-Carotin in Ratten-Erythrozyten gegen UVB-induzierten
Schaden und das Vorliegen einer kooperierenden Wechselwirkung zwischen
ihren Komponenten und dann in Keratinozyten-Zelllinien die Fähigkeit
von Selen zu evaluieren, die endogene enzymatische Antioxidans-Abwehr
zu erhöhen.
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Im
Detail wurden die folgenden Untersuchungen durchgeführt:
- a) die dosisabhängige Fähigkeit der Kombination des
Extrakts von Vitis vinifera, des Extrakts von Lycopersicum esculentum,
von Vitamin C, Vitamin E und beta-Carotin, anschließend in
diesem Text als "Kombination
der aktiven Bestandteile" bezeichnet,
eine Hämolyse
zu verhüten,
die durch große
UVB-Dosen (1,5–7,0
J/cm2) induziert wird;
- b) die dosisabhängige
Fähigkeit
einer Mischung der lipophilen Antioxidantien (Lycopersicum esculentum-Extrakt,
beta-Carotin + Vitamin E-Acetat), die Hämolyse und Lipidperoxidation
in Membranen von roten Zellen zu hemmen;
- c) die dosisabhängige
Fähigkeit
einer Mischung der hydrophilen Antioxidantien (Vitis vinifera-Extrakt
und Vitamin C), die Hämolyse
und Lipidperoxidation in Membranen von roten Zellen zu hemmen;
- d) die Schutzauswirkung auf die Hämolyse und Lipidperoxidation
in Membranen von roten Zellen durch die Vereinigung der erwähnten lipophilen
und hydrophilen Antioxidantien;
- e) die Fähigkeit
von Selenhefe, Selen in einem zellulären System (Keratinozyten)
freizusetzen: Induktion der Glutathionperoxidase (GSH-PX)-Aktivität und zelluläre Beständigkeit
gegen oxidativen Stress, der durch physikalische (UVB) oder chemische
(Cumolhydroperoxid) zytotoxische Mittel induziert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1:
zeigt die dosisabhängige
Schutzauswirkung der Kombination der aktiven Bestandteile auf die UVB-induzierte
Hämolyse
(Beispiel 1)
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2:
zeigt die dosisabhängige
Schutzauswirkung der lipophilen Komponenten der Kombination der aktiven
Bestandteile auf die UVB-induzierte
Hämolyse
(Beispiel 2)
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3:
zeigt die dosisabhängige
Schutzauswirkung der hydrophilen Komponenten der Kombination der
aktiven Bestandteile auf die UVB-induzierte
Hämolyse
(Beispiel 2)
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4:
zeigt die UVB-induzierte Hämolyse:
kooperierende Antioxidans-Wechselwirkung
zwischen lipophilen und hydrophilen Komponenten der Kombination
der aktiven Bestandteile (Beispiel 3)
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5:
zeigt die Schutzauswirkung der Kombination der aktiven Bestandteile
auf die RBZ-Hämolyse, die
durch 120-minütige
Bestrahlung induziert wird (Beispiel 3)
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6:
zeigt die Auswirkung einer Selenhefe- und Natriumselenit-Ergänzung auf
die Keratinozyten-Lebensfähigkeit
(Beispiel 4)
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7:
zeigt die Auswirkung einer Selenhefe- und Natriumselenit-Ergänzung auf
die Keratinozyten-Glutathionperoxidase-Aktivität (Beispiel 5)
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8:
zeigt die Auswirkung einer Selenhefe- und Natriumselenit-Ergänzung auf
die Glutathionperoxidase-Aktivität
in Keratinozyten, die UVB-Strahlung
(50 mJ/cm2) ausgesetzt werden (Beispiel
5)
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9:
zeigt die Auswirkung einer Selenhefe- und Natriumselenit-Ergänzung auf
den Cumolhydroperoxid (CuOOH)-induzierten Zelltod (Beispiel 6)
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10:
zeigt die Auswirkung einer Selenhefe- und Natriumselenit-Ergänzung auf
den CuOOH-induzierten intrazellulären oxidativen Stress (DCF-Bildung)(Beispiel
7)
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Die
folgenden Abkürzungen
werden in den
7 bis
10 verwendet:
Hefe
(L) | Selenhefe
(3,95 μg/ml):
50 nM Se |
Hefe
(H) | Selenhefe
(39,5 μg/ml):
500 nM Se |
Selenit
(L) | Na2SeO3 50 nM |
Selenit
(H) | Na2SeO3 500 nM |
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Der
Fachmann wird anerkennen; dass, obwohl spezielle Reagenzien und
Reaktionsbedingungen in den folgenden Beispielen angegeben sind,
Modifikationen vorgenommen werden können, die vom Bereich der Erfindung
eingeschlossen sein sollen. Die folgenden Beispiele sollen deshalb
die Erfindung weiter erläutern und
sind nicht beschränkend.
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BEISPIELE
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MATERIALIEN
UND METHODEN
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Chemikalien
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Die
verwendeten organischen Lösungsmittel
waren von analytischer Güte
(Carlo Erba, Mailand, Italien). Die aktiven Bestandteile (Vitis
vinifera-Extrakt, Lycopersicum esculentum-Extrakt, beta-Carotin,
Lycopin, d,l-α-Tocopherolacetat,
Ascorbinsäure,
Selenhefe) wurden von Pharmaton SA, CH-6934 Bioggio, Schweiz, geliefert.
Cumolhydroperoxid (CuOOH), Thiobarbitursäure (TBA), EDTA, Natriumselenit
(Na2SeO3), Natriumazid
(NaN3), Natriumpyruvat, 2',7'-Dichlordihydrofluoresceindiacetat (DCFH-DA),
DMEM (Dulbecco's
Modified Eagle's
Medium), Phenolrot-freies DMEM, L-Glutamin, Penicillin-Streptomycin-Lösung wurden von Sigma (Trimital,
Mailand, Italien) erworben; fötales
Kälberserum
und Phosphat-gepufferte Lösungen
(PBS) von Hyclone (Belbio, Mailand, Italien); H2O2 (30%-ig Vol./Vol.) von Fluka (Trimital,
Mailand, Italien); NADH, NADPH, GSH und GSH-Reduktase von Boehringer
Mannheim Italien (Mailand, Italien).
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Apparaturen
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Die
spektrophotometrischen und fluorimetrischen Studien wurden in einem
Computer-unterstützten Perkin
Elmer Lambda 16-Spektrophotometer und einem Computer-unterstützten Perkin
Elmer LS50B-Lumineszenzspektrometer (Perkin Elmer, Monza, Italien)
durchgeführt.
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UVB-Bestrahlung von Erythrozyten
(RBZ = rote Blutzellen)
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Erythrozyten
von männlichen
Wistar-Ratten (Charles River, Calco, Italien), die isoliert und
durch Waschen von weißen
Blutzellen und Blutplättchen
befreit wurden, wurden in Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung, pH
7,4 [125 mM NaCl und 10 mM Natriumphosphat-Puffer (PBS)] suspendiert,
bei 4°C
aufbewahrt und verwendet, bis sie 4 Tage alt waren. Für die Experimente
wurde eine Aliquote der Erythrozyten-Suspension aus dem Vorrat entnommen,
5 min bei 1000 × g
zentrifugiert, und 0,1 ml des Pellets wurden mit PBS auf 50 ml verdünnt, um
eine 1%-ige Erythrozyten-Suspension (etwa 15 × 107 Zellen/ml)
zu erhalten. 50 ml-Aliquoten der
RBZ-Suspension wurden in Pyrex-Glasschalen (14 cm Durchmesser) gegeben,
die gegenüber
Anregungslichtwellenlängen > 290 nm transparent
waren, und über
verschiedene Zeitspannen UVB-Strahlung ausgesetzt. Wenn die Inhibitoren
zu der RBZ-Suspension gegeben wurden, wurde eine Vorinkubationszeitspanne von
30 min bei 37°C
angewandt. Die UVB-Bestrahlung
wurde mit einer parallelen Bank von zwei Philips TL20W/12-Fluoreszenzröhren (Sara
s.r.l., Castellanza, Italien) durchgeführt, welche ein kontinuierliches
Spektrum zwischen 280 und 320 nm mit einer Spitzenemission bei 312
nm emittierten. Die Fluenzrate an der Stelle der Zellenbestrahlung
(25 cm von der UVB-Quelle entfernt) betrug 0,85 mW/cm2,
und die verwendeten UVB-Dosen
lagen im Bereich von 1,5 bis 7,0 J/cm2 (Belichtungszeit
30–150
min), wie mit einem Vilber Lourmat VLX-3W-Radiometer (UVB-Sonde,
312 nm) gemessen.
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UVB-induzierte
Hämolyse
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Nach
der Bestrahlung wurden 2 ml-Aliquoten der RBZ-Suspension 1:5 mit
gepufferter Kochsalzlösung verdünnt, und
die Hämolyse
wurde durch Trübungsmessung
bei 710 nm in 30-minütigen
Zeitabständen über 180
min bestimmt. Die prozentuale Hämolyse
wurde bestimmt, indem man als 100% Hämolyse den Extinktionswert
einstellte, der in RBZ-Suspensionen bestimmt wurde, die 5 s bei
50% Leistung beschallt worden waren. Es wurden Mittelwerte von 5
Bestimmungen für
die Berechnung verwendet.
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Keratinozyten
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Die
NCTC 2544 Human-Keratinozyten-Zelllinie (Flow Laboratories, Irvine,
UK) wurde bei 37°C
in DMEM kultiviert, das mit 10% fötalem Kälberserum, 2 mM L-Glutamin und Antibiotika
(100 E/ml Penicillin und 0,1 mg/ml Streptomycin) ergänzt war.
Die Kulturen wurden bei 37°C
in einer befeuchteten 5% CO2-Atmosphäre gehalten.
Für die
Experimente wurden die Zellen in einer Dichte von 5 × 104/cm2 gesät und in
2 cm2-Kunststoff-Zellkulturschalen bis zu
80–90%
Konfluenz kultiviert. Die Zelllebensfähigkeit wurde durch Tryptanblau-Ausschluss-Assay
und durch Messen des LDH-Leckens bestimmt. Die Protein-Bestimmungen
wurden mittels eines modifizierten Lowry-Verfahrens unter Verwendung
von Rinder-Serumalbumin
als Standard durchgeführt.
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Glutathionperoxidase (GSH-PX)-Aktivität
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Die
gezüchteten
Zellen wurden mit Natriumselenit (50, 500 nM) oder Selenhefe (3,95
oder 39,5 μg/ml, entsprechend
50 und 500 nM Se) behandelt und bis zu 90% Konfluenz inkubiert (48
h). Vor Bestrahlen wurden die Zell-Monolayers dreimal mit vorerwärmter PBS
gewaschen und UVB (50 mJ/cm2) in Anwesenheit
von PBS ausgesetzt. Nach der Bestrahlung wurde die PBS durch Serum-Phenolrot-freies
DMEM (K-DMEM) ersetzt, und man inkubierte 24 h (Schein-Kontrollzellen wurden
dem gleichen Verfahren ohne UV-Einwirkung unterzogen). Die Medien
wurden verworfen, und die Zeilen wurden entfernt, indem man sie
vorsichtig in 1 ml 50 mM Tris-HCl-Puffer hinein kratzte, und wurden
durch Beschallung lysiert. Die Zellsuspensionen (0,1 ml-Aliquoten) wurden
bezüglich
der GPX-Aktivität
analysiert, indem man die Abnahme der Extinktion bei 340 nm für die Geschwindigkeit
des Verschwindens von NADPH in einem thermostatisierten (37°C) Spektrophotometer überwachte.
Die GPX-Aktivität
wurde unter Verwendung eines molaren Extinktionskoeffizienten von
NADPH von 6,22 × 103 cm–1m–1 berechnet
und als mE/mg Protein ausgedrückt,
worin 1 E Enzymaktivität
als μMol
verbrauchtes Substrat oder erzeugtes Produkt/min bei 37°C definiert
ist.
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CuOOH-induzierter oxidativer
Stress
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Der
intrazelluläre
oxidative Stress, der durch CuOOH induziert wird, und die Schutzwirkung
durch Selenhefe wurden bestimmt, indem man die Zelllebensfähigkeit
und den Peroxid-Gehalt unter Verwendung der oxidationsempfindlichen
Fluoreszenzsonde DCF (Dichlorfluorescein) maß. Gezüchtete Zellen wurden mit Natriumselenit
(50, 500 nM) oder Selenhefe (3,95 oder 39,5 μg/ml, was 50 und 500 nM Se entspricht)
behandelt und bis zu 90% Konfluenz inkubiert (48 h). Vorratslösungen von
DCFH-DA (Dichlordihydrofluoresceindiacetat)(3,34 mM) wurden in Ethanol
hergestellt, mit Stickstoff gespült
und in 500 μl-Aliquoten
bei –20°C aufbewahrt.
Zell-Monolayers wurden mit vorerwärmter PBS gewaschen und mit
10 μM DCFH-DA
30 Minuten bei 37°C
in PBS inkubiert. Danach wurde das Medium verworfen, und die Zell-Monolayer
wurde dreimal mit vorerwärmter
PBS gewaschen, um nicht eingebautes DCFH-DA zu entfernen, und dann
mit K-DMEM inkubiert, das 0,5 mM CuOOH enthielt. Schein-Kontrollzellen
wurden dem gleichen Verfahren ohne CuOOH-Einwirkung unterzogen.
Nach 24-stündiger
Inkubation wurden die Medien verworfen, und die Zellen wurden entfernt,
indem man sie vorsichtig in 3 ml PBS hinein kratzte. Die Zellsuspension
wurde dann in thermostatisierte 1 ml-Fluoreszenzküvetten (25°C) überführt, die
mit einem Magnetrührer
ausgestattet waren, und die Zunahme der Fluoreszenzintensität der Sonde
(λAnr 502 nm; λEm 520
nm; Bandbreiten 5 nm) wurde aufgezeichnet. Die Fluoreszenzintensitätswerte
bei allen Beobachtungszeiten wurden mit dem Proteingehalt korreliert
(Mittel ± S.A.
von 6 Bestimmungen) und als prozentuale Zunahme der Fluoreszenz
bezüglich
Kontrollen (Schein-Kontrollzellen) ausgedrückt.
-
Statistische
Analyse
-
Die
Ergebnisse sind als Mittel ± S.A.
von 5 unabhängigen
Bestimmungen ausgedrückt.
Die Daten wurden mittels Einweg-Varianzanalyse (ANOVA), gefolgt
vom Tukey-Test, bezüglich
statistischer Signifikanz unter Gruppen und durch den Student t-Test
(zweiseitig) bezüglich
ungepaarter Proben analysiert. Die Unterschiede wurden als signifikant
angesehen, wenn p < 0,05.
Die statistische Analyse wurde unter Verwendung des Prism-Softwarepakets
(GraphPad Software Inc., San Diego CA, USA) durchgeführt.
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Beispiel 1: ERYTHROZYTEN
ALS ZELLMODELL
-
Schutzwirkung der Kombination
der aktiven Bestandteile
-
Die
Einwirkung von zunehmenden UVB-Dosen auf Ratten-RBZ ergibt die typische
Hämolyse-Kurve, die
in 1 dargestellt ist: Der hämolytische Prozess beginnt
ab 50-minütiger
Bestrahlung, was einer UVB-Dosis von etwa 3 J/cm2 (8,5 ± 3,2%)
entspricht, und erreicht das Plateau zwischen 90 (87,2 ± 6,3%)
und 120 Minuten (98,7 ± 4,4%).
Die Proben der Kombination der aktiven Bestandteile wurden durch
Mischen mit PBS hergestellt und gevortext; die erhaltene homogene
Suspension wurde weiter in PBS auf Endkonzentrationen im Bereich
von 0,1–10 μg/ml verdünnt. Als
unbestrahlte RBZ unter aeroben Bedingungen in Anwesenheit der Kombination
der aktiven Bestandteile inkubiert wurden, wurde innerhalb 3 h keine
signifikant Hämolyse
beobachtet. Die Kombination der aktiven Bestandteile, die vor der
Bestrahlung zu der RBZ-Suspension gegeben wurde, schützte die
RBZ deutlich und dosisabhängig
vor UVB-induzierter Hämolyse
(1), mit einer minimalen wirksamen Konzentration
von 0,1 μg/ml.
Mit 5 μg/ml
war der hämolytische
Prozess um 30 min verzögert, und
nach 120-minütiger
Bestrahlung betrug der Prozentsatz an Hämolyse nur 34,5 ± 5,5%,
und bei der höchsten
Konzentration (10 μg/ml)
wurde die RBZ-Integrität
bis zu 150 min UVB-Bestrahlung
(7 J/cm2) beibehalten. Der IC50-Wert,
bei 120 min berechnet, betrug 4 μg/ml.
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Beispiel 2: Schutzwirkung
der Kombination von lipophilen und hydrophilen Antioxidantien der
Kombination
-
Für ein besseres
Verständnis
der Schutzwirkung der Kombination der aktiven Bestandteile bei der UVB-induzierte
Hämolyse
haben wir die Radikal-abfangende Fähigkeit einer Mischung von
lipophilen (Vitamin E-Acetat + beta-Carotin + Extrakt von Lycopersicum
esculentum) und hydrophilen Antioxidantien (Vitamin C + Extrakt
von Vitis vinifera) untersucht.
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Vorratslösungen von
Vitamin E-Acetat, beta-Carotin und Extrakt von Lycopersicum esculentum
wurden in THF unter N2-Atmosphäre und Rotlicht
hergestellt, um eine Autooxidation zu verhindern, und bis zu 1 Woche
bei –20°C aufbewahrt.
Die Stabilität
jedes Antioxidans wurde täglich
mittels UV-Spektroskopie überprüft. Um die
gleichen Verhältnisse
zwischen den in der Kombination der aktiven Bestandteile vorliegenden Antioxidantien
beizubehalten, wurde eine gemischte Vorratslösung von 7,04 mg/ml Vitamin
E-Acetat, 1,64 mg/ml beta-Carotin und von Extrakt von Lycopersicum
esculentum, der 0,88 mg/ml Lycopin entsprach, durch Verdünnung mit
THF hergestellt. Eine Verdünnungsreihe
wurde hergestellt, um die gemischten lipophilen Antioxidans-Arbeitslösungen bei
Endkonzentrationen von 1,2, 2,4, 4,8, 9,6 μg/ml RBZ-Suspension zu ergeben (gesamte
lipophile Antioxidantien). In allen Experimenten betrug die THF-Konzentration immer
0,1% (Vol./Vol.).
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Die
gleiche Vorgehensweise wurde für
hydrophile Antioxidantien verwendet: Eine gemischte Vorratslösung von
Vitamin C (6,72 mg/ml) und Extrakt von Vitis vinifera (2,8 mg/ml)
wurde in PBS hergestellt, und eine Verdünnungsreihe wurde hergestellt,
um die gemischten hydrophilen Antioxidans-Arbeitslösungen bei
0,58, 1,16, 2,32, 4,64, 9,28 μg/ml
RBZ-Suspension zu ergeben (gesamte hydrophile Antioxidantien).
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, sind sowohl die lipophile
als auch die hydrophile Fraktion der Kombination der aktiven Bestandteile
in der Lage, eine UVB-induzierte Hämolyse auf dosisabhängige Weise zu
verhüten,
obwohl mit unterschiedlicher Potenz. Die größere Aktivität der hydrophilen
Mischung beruht hauptsächlich
auf der Anwesenheit des Vitis vinifera-Extrakts, von dem in verschiedenen
experimentellen Modellen in vitro gezeigt wurde, dass er ein potentes
Ketten-zerstörendes
Antioxidans ist (Maffei Facino R.; Carini M.; Aldini G.; Bombardelli
E.; Morazzoni P.; Morelli. R.; Free radicals scavenging action and
anti-enzyme activities of Procyanidines from Vitis vinifera – A mechanism
for their capillary protective action; Arzneim. Forsch./Drug Res.,
44, 592–601,
1994) und endogenes Vitamin E vor UVB-induziertem Verbrauch durch
einen Recycling-Mechanismus
(Wasserstoff-Übertragungsreaktion)
rettet.
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Beispiel 3: Kooperierende
Antioxidans-Wechselwirkung zwischen lipophilen und hydrophilen Antioxidantien der
Kombination
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Die
kooperierende Antioxidans-Wechselwirkung zwischen lipophilen und
hydrophilen Antioxidantien der Kombination wurde unter Verwendung
von Konzentrationen jeder gemischten Arbeitslösung untersucht, welche eine
etwa 20–30%-ige
Hemmung bei 120-minütiger
Bestrahlung ergeben: 2,4 μg/ml
der lipophilen (Vitamin E-Acetat 1,76 μg/ml, β-Carotin 0,41 μg/ml, Lycopin
0,22 μg/ml)
und 0,58 μg/ml
der hydropilen (Vitamin C 0,4 μg/ml,
Extrakt von Vitis vinifera 0,18 μg/ml).
Die Ergebnisse sind in den 4 und 5 gezeigt.
Unter diesen Bedingungen war die Hämolyserate bei beiden Mischungen ähnlich,
wobei die hydrophile etwas aktiver war als die lipophile (20%-ige
gegenüber
14%-iger Hemmung bei 120 min). Als die Antioxidantien vereinigt wurden,
war die Hämolyserate
deutlich verlangsamt, und die Integrität der RBZ wurde bis zu 90 min
aufrechterhalten. Bei 120 min lag die prozentuale Hemmung (55 ± 2,5%)
bei jenseits der Summe der prozentualen Hemmungen (berechnet: 33,8%),
die mit den einzelnen Antioxidans-Mischungen beobachtet wurden,
was eine synergistische Wechselwirkung anzeigt. Die Schutzwirkung,
die durch eine typische Kombination von hydrophilen/lipophilen Antioxidantien
(Vitis vinifera-Extrakt
+ Lycopin) hervorgerufen wurde, unterschied sich nicht signifikant
von jener, die mit der Kombination der hydrophilen Bestandteile
beobachtet wurde (5); im Gegensatz dazu ergibt
die Assoziation zwischen Vitamin E (1,76 μg/ml) und Lycopin (0,22 μg/ml) eine
prozentuale Hemmung der Hämolyse,
die signifikant niedriger ist als jene, die mit der Kombination
der lipophilen Bestandteile erhalten wird (7,1% gegenüber 14%)(5).
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Beispiel 4: Auswirkung
der Selenhefe-Ergänzung
auf das Zellwachstum und die Zelllebensfähigkeit
-
In
kultivierten Keratinozyten hatte Natriumselenit oder Selen keine
offensichtliche wachstumsstimulierende Aktivität. Die Lebensfähigkeit,
bestimmt durch LDH-Lecken
(6), war immer über
95% und bezüglich der
Schein-Kontrollzellen bei 50 und 500 nM Se-Dosen nicht signifikant
verschieden.
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Beispiel 5: Auswirkung
der Selenhefe-Ergänzung
auf die GSH-PX-Aktivität
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7 zeigt
die Auswirkungen einer Selenhefe- oder Natriumselenit-Ergänzung (äquimolare
Se-Dosen) in Kontrollzellen: Bei Natriumselenit wurde eine maximale
Induktion der GSH-PX-Aktivität
bei 50 nM gefunden (3,365-fache Zunahme gegenüber Kontrollen; 91,44 ± 10,37
gegenüber
28,31 ± 5,87
mE/mg Protein), und bei einer Konzentration von 500 nM wurde keine
weitere Zunahme beobachtet. Selenhefe war als GSH-PX-Induktionsmittel
bei der niedrigeren Konzentration weniger potent (2,44-fache Zunahme;
63,05 ± 5,51 mE/mg
Protein), aber bei der Konzentration von 39,5 μg/ml (was 500 nM Se entspricht)
war die Zunahme der enzymatischen Aktivität mit jener vergleichbar, die
mit der äquimolaren
Dosis von Natriumselenit erhalten wurde (90,11 ± 10,35 mE/mg Protein). Diese
Ergebnisse demonstrieren klar, dass Selenhefe dosisabhängig Selen für eine Enzym-Aktivierung freisetzt.
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GSH-PX-Aktivität wurde
auch in Keratinozyten bestimmt, die UVB-Bestrahlung (50 mJ/cm2) ausgesetzt wurden, und das Ausmaß der Enzym-Induktion
durch Selenhefe oder Natriumselenit wurde im Vergleich zu den Kontrollzellen
signifikant erhöht
(8), was demgemäß anzeigt,
dass Selen auch unter einem Oxidationsmittel-Ungleichgewicht noch
aktiv ist.
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Beispiel 6: Auswirkung
einer Selenhefe-Ergänzung
auf den CuOOH-induzierten
Zelltod
-
Cumolhydroperoxid
ist ein starker Aktivator von Radikalreaktionen, und die Inkubation
von Keratinozyten mit 500 μM
CuOOH erzeugte 24 h nach der Einwirkung mehr als 80% Zelltod (9).
In Selenhefe-ergänzten
Zellen war der Zelltod deutlich und dosisabhängig eingeschränkt, wobei
die Zelllebensfähigkeit
64 ± 1,3%
bei der niedrigsten Dosis (3,95 μg/ml)
und bei der höchsten
Se-Dosis (39,5 μg/ml ≈ 500 nM Se)
von Kontrollzellen nicht signifikant verschieden war (90 ± 1,2%).
Der Schutz, der von 50 nM Natriumselenit bereitgestellt wurde, war
etwas größer, da
die Zelllebensfähigkeit
nahezu vollständig
erhalten blieb.
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Beispiel 7: Auswirkung
einer Selenhefe-Ergänzung
auf intrazellulären
CuOOH-induzierten oxidativen Stress
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Der
intrazelluläre
oxidative Status wurde durch den empfindlichen fluorimetrischen
DCF-Assay bestimmt. Der Assay beruht auf der Fähigkeit des unpolaren, nicht-fluoreszierenden
DCFH-DA, durch die Zellmembran zu diffundieren und von zytosolischen
Esterasen unter Bildung von polarem nicht-fluoreszierendem Dichlordihydrofluorescein
(DCFH) deacetyliert zu werden. Das Letztgenannte wird innerhalb
des Zytosols eingefangen, wo es durch Reaktion mit reaktiven Sauerstoff-Spezies,
die von CuOOH erzeugt werden, Anlass zur Bildung des fluoreszierenden
Derivats Dichlorfluorescein (DCF) gibt.
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Die
Inkubation von Keratinozyten mit 500 μM CuOOH hat eine signifikante
Akkumulation von DCF zur Folge (maximal nach 24 h; mehr als 7-fache
Zunahme), was die Ausbreitung eines oxidativen Bursts im Zytosol-Kompartiment
bestätigt
(10). Die Vorbehandlung der Zellen mit Selenhefe
wirkt dem oxidativen Trauma entgegen, da eine 60%-ige Verringerung
der DCF-Bildung bei der niedrigeren Dosis (3,95 μg/ml) und ein nahezu vollständiger Schutz
bei 39,5 μg/ml
(550 nM Se) beobachtet wurde. Natriumselenit verhütet die DCF-Bildung bereits bei
der niedrigsten Dosis (50 nM) vollständig.
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Diese
Ergebnisse dieser Beispiele zeigen, dass es die Assoziation zwischen
lipophilen und hydrophilen Antioxidantien, der Gegenstand der vorliegenden
Erfindung, ist, welche einen optimalen Zellschutz gegen den oxidativen
Angriff von UVB bereitstellt. Mit anderen Worten, es gibt eine synergistische
Wechselwirkung unter Antioxidantien, welche das hohe Maß an Schutz
erklärt,
das mit der Kombination der aktiven Bestandteile erhalten wird.
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Da
freie Radikale und reaktive Sauerstoff-Spezies (ROS) sowohl in Lipid-
als auch in wässrigen
Zellkompartimenten erzeugt werden, ist ein Antioxidans-Abwehrsystem, wie
in der Kombination der aktiven Bestandteile, dem Gegenstand der
vorliegenden Erfindung, das sich sowohl in Lipid- als auch in wässriger
Umgebung verteilen kann, für
einen Zellschutz höchst
geeignet.