DE69922206T2

DE69922206T2 - Nahrungs- und therapeutische verwendung von hydroxyalkanoat oligomere

Info

Publication number: DE69922206T2
Application number: DE69922206T
Authority: DE
Inventors: P. David MARTIN; P. Oliver PEOPLES; F. Simon WILLIAMS; Luhua Zhong
Original assignee: Metabolix Inc
Current assignee: Yield10 Bioscience Inc
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: US6380244B2; MXPA01000632A; AU5123199A; ES2234276T3; WO2000004895A3; CA2338090C; EP1098655A2; JP2002521330A; ATE283056T1; DE69922206D1; EP1098655B1; JP2012072148A; AU755348B2; US20020013339A1; WO2000004895A2; CA2338090A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Zusammensetzungen zur Ernährung und Therapie zur Modulation der Ketonspiegel in Menschen und anderen Säugern.
Beim Menschen und bei Tieren gibt es eine Anzahl von Zuständen, wobei die Erhöhung der Ketokörper-Spiegel im menschlichen oder tierischen Körper erwünscht ist. Beispiele umfassen die Anfallskontrolle, die Behandlung bestimmter metabolischer Störungen, die Reduktion des Proteinkatabolismus, Appetitzügelung bei Gewichtsabnahme und parenterale Ernährung.
Zur Anfallskontrolle bei Epilepsiepatienten gibt es eine Reihe von Behandlungen. Anfallshemmende Medikationen sind gebräuchlich, allerdings sind sie nicht immer wirkungsvoll und können unerwünschte Nebenwirkungen verursachen. Seit der Jahrhundertwende wird eine ketogene Diät angewandt, allerdings verlor sie mit der Entwicklung der anfallshemmenden Medikationen an Zuspruch. Neuerdings hat die ketogene Diät zur Behandlung von bestimmten Epilepsieformen sowie anderen medizinischen Zuständen neues Interesse auf sich gezogen. Die Diät, die typischerweise sorgfältig kontrolliert und vom Arzt überwacht wird, ist sehr reich an Fett-Kalorien und arm an Kohlehydraten. Die Diät zwingt den Körper, Fette statt Kohlehydrate zur Energie zu metabolisieren und erhöht dadurch den Spiegel von Acetoacetat und D-3-Hydroxybutyrat im Blut. Diese Verbindungen werden als "Ketokörper" bezeichnet; somit wird zur Beschreibung der Diät der Begriff "ketogen" verwendet.
Obgleich der genaue Wirkmechanismus der ketogenen Diät nicht gut verstanden wird, wird angenommen, dass die erhöhten Blutspiegel der Ketokörper sedative Wirkungen besitzen, die die Verhinderung von Anfällen unterstützen. Um für diesen Zweck wirksam zu sein, muss der Patient allerdings die Diät strikt einhalten. In der Diät sind Vitamin- und Mineralstoffergänzungen eingeschlossen, um sie im Nährwert abzurunden, da die Diät sehr reich an Fett und arm an Proteinen ist und die Fast-Eliminierung von Kohlehydrate erfordert. Die Diät wird für jeden Patienten auf der Grundlage von Alter, Größe und Aktivitätsniveau des Patienten mathematisch berechnet. Die Patienten befolgen die Diät normalerweise ein bis zwei Jahre lang, währenddessen der Patient langsam einer normalen Diät entwöhnt wird. Es wurde festgestellt, dass die Diät besonders bei epileptischen Kindern wirksam ist. Die Hauptnachteile bestehen darin, dass die Diät nicht sehr schmackhaft ist und dass die Patientenkompliance eine vollständige Hingabe von Seiten des Patienten und seiner oder ihrer Familie erfordert. Ferner kann der hohe Fettgehalt der Diät das Risiko von Gefäßerkrankungen, wie Atherosklerose, erhöhen.
Spezialdiäten werden auch verwendet, wenn eine Person aus gesundheitlichen Gründen, beispielsweise vor einem operativen Eingriff oder auf Grund von Komplikationen durch Fettsucht, dringend an Gewicht verlieren muss. In dieser Situation kann der Arzt eine Diät verschreiben, die die Kalorienaufnahme der Person großenteils einschränkt. Bei verminderter Kalorienaufnahmeist der Körper gezwungen, gespeicherte Reserven zu Energie zu metabolisieren. Der Körper kann Energie aus Fett- und Skelettgewebe, wie Muskel und Proteine, gewinnen. Es ist allerdings bevorzugt, dass an Stelle von Protein Fettgewebe verwendet wird, da der Abbau von Proteinen (d.h. "der Katabolismus") in unerwünschter Weise zu Muskelatropie, Immunsuppression und verlangsamter Wundheilung führen kann. Es hat sich gezeigt, dass die Ergänzung der Diät mit Hydroxybutansäure den Proteinkatabolis mus bei Subjekten auf energiearmen Diäten vermindert (Pawan & Semple, Lancet 8:15 (1983)). Es wurde auch beschrieben, dass 3-Hydroxybutyrat den Appetit in günstiger Weise unterdrückt.
Die parenterale Totalernährung ("TPN") wird zur Versorgung mit Nährstoffen bei Patienten angewandt, die nicht in der Lage sind, Nahrung oral aufzunehmen, wie im Fall von Darmversagen. Die allgemeinen Gründe für diesen Zustand umfassen entzündliche Störungen des Gastrointestinaltrakts (z.B. Morbus Crohn), Strahlungsenteritis und kurzer Darm auf Grund operativer Resektion von nekrotischem oder erkranktem Darm. Etwa 22000 ambulante und 150000 stationäre Patienten erhalten derzeit allein in den USA die TPN (PR Newswire: Orphan Medical Announcement, 9. Juni 1995). Den Patienten werden die Nährstoffe, die typischerweise konzentrierte Fettemulsionen sind, direkt in ihre Venen verabreicht. Die Nährstoffzusammensetzungen sind beispielsweise in der US-Patentschrift Nr. 4 563 354 von Chang et al.; EP 0321428 AI ; US-Patentschrift Nr. 5 093 044 von Wretlind et al.; PCT WO 88/08301; PCT WO 90/02548; PCT WO 90/02549 und PCT WO 90/11753 beschrieben. Allerdings kann die parenterale Behandlung mit Fettemulsionen schwere Nebenwirkungen haben, wie Katheterobstruktion, Hyperlipidämie, Thrombopathie, Fettüberfrachtungssyndrom und Fettembolismus (Desrochers et al., J. Nutr. Biochem. 6:111-18 (1995)). Darum wäre es ein ungeheurer Vorteil, energiereiche wasserlösliche Nährstoffe zu entwickeln, die zur intravenösen Langzeiternährung verwendet werden können.
Im Prinzip könnten die Ketokörper R-3-Hydroxybutyrat und Acetoacetat, die natürliche Bestandteile der menschlichen Seren sind, anstelle der Fettemulsionen zur intravenösen Ernährung verwendet werden. Diese Verbindungen sind für die peripheren Gewebe gute Brennstoffe, mit Ausnahme bei längerem Hungern und diabetischer Ketoazidose, und sie werden schließlich zu Kohlendioxid oxidiert. Leider kann die Verabreichung dieser Verbindungen in ihrer Säureform zu Venenreizung führen, und die Infusion der Verbindungen als Natriumsalze kann zu einer gefährlichen Natrium-Überfrachtung führen (Desrochers et al., J. Nutr. Biochem., 6:111-18 (1995)). Um diese Probleme zu beheben, haben Forscher die Verabreichung von R-3-Hydroxybutyrat mit anderen basischen Aminosäuresalzen untersucht (Beylot et al., Crit. Care Med. 22:1091-98 (1994); Larnmerant et al., J. Mol. Cell. Cardiol. 17:421-33 (1985)). Solche Behandlungen können allerdings den Transport von Aminosäuren über die Blut-Hirn-Schranke beeinträchtigen und/oder den Patienten mit Leber- oder Nieren-Pathologie Schäden zufügen (Desrochers et al., J. Nutr. Biochem. 6:111-18 (1995)). Andere haben die Verwendung von Natriumsalzen von 3-Hydroxybutansäure-Oligomeren als Nährstoffe beschrieben, um das Verhältnis von Salz zu Ketokörper zu verkleinern (japanische Patentschrift Nr. 94 321 778 von Hiraide et al.).
Eine weitere Möglichkeit der Verwendung eines Ketokörpers als Nährstoff konzentriert sich auf die Synthese eines Glycerinmonoesters von Acetoacetat, der im Plasma und in den Geweben zu Glycerin und Acetoacetat hydrolysiert wird (Birkhahn & Border, Am. J. Clin. Nutr. 31:436-41 (1978); Birkhahn et al., J. Nutr. 109:1168-74 (1979)). Diese Zusammensetzung war die erste, die die Verabreichung großer Ketokörper-Mengen ohne eine hohe Natrium-Fracht bereitstellte.
Forscher haben auch die Verwendung von Vorläufern der Ketokörper untersucht. Beispielsweise ist R,S-1,3-Butandiol ein wasserlöslicher Vorläufer, der in der Leber zu R,S-3-Hydroxybutyrat metabolisiert wird (Desrochers et al., J. Nutr. Biochem. 6:111-18 (1995)). Allerdings ist das Diol zur Verwendung als intravenöser Nährstoff ungeeignet, da es pro Osmol eine niedrige Kaloriendichte aufweist und da seine Oxidation in der Leber das [NADH]/[NAD⁺]-Verhältnis deutlich erhöht, was alkoholische Hypoglykämie auslösen kann. Ein Versuch, diese Probleme anzugehen, hat sich auf die Verwendung eines Acetoacetatesters von R,S-1,3-Butandiol konzentriert, so dass durch Esterasen freigesetztes Acetoacetat die reduzierenden Äquivalente einfangen kann, die durch die Oxidation des Diols in der Leber erzeugt werden (Desrochers et al., J. Nutr. Biochem. 6:111-18 (1995)).
Die Modulation der Ketokörper-Spiegel ist auch bei der Produktion von Tieren für die Fleischindustrie geeignet. Die US-Patentschriften Nrn. 4 329 359 und 4 423 072 von Stahly offenbaren die Verfütterung von Dihydroxyalkanolen und Triglyceriden an trächtige Schweine zur Verbesserung der metabolischen Stabilität der neugeborenen Schweine. Diese Zusammensetzungen funktionieren zur Erhöhung der Ketokörper-Spiegel im Schwein. Die Ketokörper werden anschließend über die Placenta transportiert und stellen für den sich entwickelnden Fötus eine zusätzliche Energiequelle bereit.
PCT WO 98/41200 und PCT WO 98/41201 von British Technology Group Ltd. offenbaren die Verwendung von Acetoacetat in Kombination mit Poly-D-β-hydroxybutyrat oder von Estern oder Oligomeren davon und/oder einem Stoffwechsel-Vorläufer oder Salz davon in Zusammensetzungen zur Ernährung oder Therapie zur Erhöhung der Ketokörper-Spiegel im Blut zur gesteigerten Herzeffizienz, Behandlung von Diabetes und insulinresistenten Zuständen, und zur Behandlung von Auswirkungen neurodegenerativer Störungen und Epilepsie. Obwohl diese Anwendungen Mechanismen bereitstellen, durch die die Ketonspiegel zur Behandlung dieser Störungen erhöht werden können, ist die Anzahl von geeigneten Zusammensetzungen auf Acetoacetat in Kombination entweder mit einem Vorläufer oder Oligomer oder Ester von D-β-Hydroxybutyrat begrenzt.
Darum ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte oder alternative Zusammensetzungen, die zur oralen oder parenteralen Verabrei chung geeignet sind, zur Erhöhung der Ketonspiegel im Körper von Menschen oder anderen Säugern bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Zusammensetzungen mit besserer oder längerer Bioverfügbarkeit oder verschiedene Stoffwechselprodukte und Verfahren zur Verwendung davon zur Anfallskontrolle, Stoffwechselkrankheitskontrolle, Reduktion des Proteinkatabolismus, Appetitzügelung, parenteralen Ernährung, erhöhten Herzeffizient, Behandlung von Diabetes, Behandlung der Auswirkungen von neurodegenerativen Störungen oder anderen Zuständen, die den Ketonspiegel in Menschen oder anderen Säugern beeinflussen oder davon betroffen werden, bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Zusammensetzungen zur Ernährung oder Therapie sind zur Erhöhung der Ketokörper-Spiegel im Blut von Säugern durch Bereitstellen einer Quelle für Ketokörper in Form von linearen oder cyclischen Oligomeren und/oder Derivaten von 3-Hydroxysäuren vorgesehen. Bei der Verabreichung in Kombination mit Acetoacetat, cyclischen Oligomeren von 3-Hydroxysäuren, Estern der linearen oder cyclischen Oligomere, Estern von 3-Hydroxysäuren, die anders sind als 3-Hydroxybutansäure, und Kombinationen davon kann die 3-Hydroxysäure in Form eines linearen Oligomers von 3-Hydroxysäuren, die anders sind als die linearen Homooligomere von 3-Hydroxybutansäure, vorliegen. Oligomer bezieht sich allgemein auf ein Polymer von drei oder mehreren Hydroxysäuren. Bevorzugte 3-Hydroxysäuren umfassen 3-Hydroxybutyrat, 3-Hydroxyvaleriat, 3-Hydroxyhexanoat und 3-Hydroxyheptanoat. Oligomere von 3-Hydroxysäuren mit ungeradzahliger Kohlenstoffanzahl, wie 3-Hydroxyvaleriat, haben Vorteile, da sie einen höheren Energiegehalt aufweisen als Oligomere von 3-Hydroxysäuren mit einer geradzahligen Anzahl von Kohlenstoffen. Die cyclischen Oligomere besitzen vor teilhafte Eigenschaften, da sie über Stunden zu einem lang anhaltenden und/oder kontrollierten Blut-Ketonspiegel führen.
Die Zusammensetzungen können oral, beispielsweise als Nahrungs- oder Diätergänzung, oder intravenös verabreicht werden. Die Erhöhung der Blut-Ketonspiegel ist zur Anfallskontrolle, Stoffwechselkrankheitskontrolle, Reduktion des Proteinkatabolismus, Appetitzügelung, parenteralen Ernährung, Erhöhung der Herzeffizienz, Behandlung von diabetes- und insulinresistenten Zuständen und Behandlung von Auswirkungen neurodegenerativer Störungen und Epilepsie geeignet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Graph, der zeitabhängig, in Minuten, die Plasma-Gesamtketokörper (nm) eines Hundes, dem ein einziger oraler Bolus von Triolid mit 5 % des täglichen Kalorienbedarfs verabreicht wurde, für R-BHB (Rechtecke), Acetoacetat (Rauten, Kontrolle) und Gesamtketokörper (Dreiecke) zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Es wurde festgestellt, dass bestimmte Hydroxysäuren, Derivate, Oligomere und Ester davon eine Quelle für Ketokörper bereitstellen können, um die Ketokörper-Spiegel im Blut von Säugern zu modulieren, und dass biologisch hergestellte Polyhydroxyalkanoate eine ausgezeichnete Quelle für diese Hydroxysäuren sind. Diese Oligomere und/oder Derivate von 3-Hydroxysäuren können leicht an die Herstellung einer Vielzahl von Zusammensetzungen zur Ernährung und Therapie angepasst werden, ohne die Nachteile, die mit den bekannten Verfahren und Zusammensetzungen zur Erhöhung der Ketonspiegel verbunden sind.
1. 3-Hydroxysäurezusammensetzungen zur Ernährung und Therapie
Die Zusammensetzungen umfassen 3-Hydroxysäuren in Form von (a) einem linearen Oligomer von 3-Hydroxysäuren, die anders sind als die linearen Homooligomere von 3-Hydroxybutansäure, bei Verabreichung in Kombination mit Acetoacetat, (b) cyclischen Oligomeren von 3-Hydroxysäuren, (c) Estern von linearen oder cyclischen Oligomeren, die anders sind als die linearen Homooligomere von 3-Hydroxybutansäure, bei Verabreichung in Kombination mit Acetoacetat, (d) Estern von 3-Hydroxysäuren, die anders sind als 3-Hydroxybutansäure, bei Verabreichung in Kombination mit Acetoacetat und (e) Kombinationen davon. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zusammensetzungen das cyclische Makrolid von R-3-Hydroxysäuren, das 3, 4 oder 5 monomere Untereinheiten enthält. Bevorzugte 3-Hydroxysäuren umfassen 3-Hydroxybutansäure, 3-Hydroxyvaleriansäure, 3-Hydroxyhexansäure und 3-Hydroxyheptansäure. Die bevorzugte Länge des Oligomers muss so sein, dass das Derivat eine geeignete Verdauungsgeschwindigkeit zur lang anhaltenden Freisetzung des Monomers aufweist. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das cyclische Trimer (Triolid) in Kombination mit anderen cyclischen Oligoliden oder linearen Estern und/oder Gemischen von beiden verwendet.
Die allgemeine Formel für 3-Hydroxysäuren lautet:
wobei:
R₁ ausgewählt ist aus Wasserstoff, Methyl, Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylalkyl, Heteroalkyl, Heteroaryl, Thiol, Disulfid, Ether, Thiolether, Amin, Amid, Halogen,
R₂ und R₃ unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Methyl, Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylalkyl, Heteroalkyl, Heteroaryl, Thiol, Disulfid, Ether, Thiolether, Amin, Amid, Halogen, Hydroxy, Ester, stickstoffsubstituierten und/oder sauerstoffsubstituierten Resten,
R₄ ausgewählt ist aus Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylalkyl, Heteroalkyl, Heteroaryl, Thiol, Disulfid, Ether, Thiolether, Amin, Amid, Halogen, Hydroxy, Ester, stickstoffsubstituierten und/oder sauerstoffsubstituierten Resten,
wenn außerdem R₄ nicht Wasserstoff oder Halogen ist, kann R₃ eine direkte Bindung zu R₄ darstellen und R₄ kann Methyl sein.
Die folgenden Definitionen können in der Spezifikation verwendet werden.
Der Begriff "Alkyl" bezieht sich auf geradkettige verzweigte oder cyclische C_2-15-Alkylgruppen.
Der Begriff "Alkenyl" bezieht sich auf einen verzweigten oder geradkettigen C₂-C_??(15)-Kohlenwasserstoff, der auch eine oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen einschließt.
Der Begriff "Aryl" bezieht sich auf eine Gruppe, die einen oder mehrere aromatische Ringe enthält. Die Arylgruppen können unsubstituiert oder mit Substituenten substituiert sein, die unabhängig ausgewählt sind aus Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Hydroxy, Halogen und Nitro.
Der Begriff "Arylalkyl" bezieht sich auf eine Alkylgruppe (wie vorstehend definiert), an die eine Arylgruppe gebunden ist.
Der Begriff "Heteroalkyl" bezieht sich auf eine Alkylgruppe (wie vorstehend definiert), wobei ein oder mehrere der Kohlenstoffatome durch ein Nichtkohlenstoffatom ersetzt sind (wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel).
Der Begriff "Heteroaryl" bezieht sich auf eine Gruppe, die ein oder mehrere aromatische Ringe enthält, wobei mindestens eines der Atome in einem aromatischen Ring kein Kohlenstoff ist. Die Heteroarylgruppen können unsubstituiert oder mit Substituenten substituiert sein, die unabhängig ausgewählt sind aus Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Hydroxy, Halogen und Nitro.
Der Begriff "Thiol" bezieht sich auf RSH, wobei R ein Alkyl, Alkenyl, Aryl, Arylalkyl, Heteroalkyl oder Heteroaryl (wie vorstehend definiert) ist.
Der Begriff "Disulfid" bezieht sich auf Gruppen, die eine Schwefel-Schwefel-Bindung enthalten.
Der Begriff "Ether" bezieht sich auf Gruppen, die eine C-O-C-Einheit enthalten.
Hydroxysäure-Oligomere
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zusammensetzungen lineare Oligomere von 3-Hydroxysäuren mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen. Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff "Oligomer" ein Polymer mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von weniger als etwa 2000 g/mol, vorzugsweise von weniger als etwa 1000 g/mol oder mit weniger als etwa 100 monomeren Untereinheiten.
Repräsentative Beispiele umfassen Oligomere von 3-Hydroxyvaleriat, 3-Hydroxyhexanoat, 3-Hydroxyheptanoat, 3-Hydroxyoctanoat und Kombinationen davon. Wie hier verwendet, umfasst ein Homooligomer nur einen Typ von 3-Hydroxysäure, während ein Oligomer sich auf entweder ein Homooligomer oder Heterooligomer beziehen kann, das mehr als einen Typ von 3-Hydroxysäure einschließt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zusammensetzungen 3-Hydroxysäuren mit einer ungeradzahligen Anzahl von Kohlenstoffen, die einen höheren Kalorienwert besitzen als 3-Hydroxysäuren mit einer geradzahligen Anzahl von Kohlenstoffen. Beispielsweise können oligomere Ester von 3-Hydroxyvaleriat (allein oder gemischt mit anderen Hydroxyalkanoaten) zur Bereitstellung der ungeradzahligen Hydroxysäure 3-Hydroxyvaleriat verwendet werden.
Bei wieder einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zusammensetzungen cyclische Oligomere von 3-Hydroxyalkansäuren oder oligomere 3-Hydroxyalkanoatester, einschließlich von 3-Hydroxysäuren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen. Die Hydroxysäuren werden als Ergebnis eines Abbaus oder Metabolismus der Esterform freigesetzt. Durch die Bereitstellung der Hydroxysäuren in der Esterform können diese Zusammensetzungen die Komplikationen beseitigen, die durch die Abgabe der Säure- oder Salzform von Hydroxyalkansäuren verursacht werden.
Wie durch die folgenden Beispiele gezeigt, besitzen cyclische Oligomere den Vorteil, dass die Ketokörper-Spiegel über eine längere Zeitdauer von mindestens mehreren Stunden nach der Ingestion erhöht bleiben. Beispielsweise können cyclische Ester von 3-Hydroxybutyrat, wie das Triolid von 3-Hydroxybutyrat, eine lang anhaltende Freisetzung von Ketokörpern bereitstellen. Die langsame Freisetzung stellt einen großen Vorteil gegenüber den Zusammensetzungen der bisherigen Technik bereit, da die langsame Freisetzung von Monomeren den Körper während einer verlängerten Zeitdauer mit einem konstanteren Spiegel von Ketokörpern, wie 3-Hydroxybutyrat, versorgt. Dieses Freisetzungsprofil reduziert die Häufigkeit der Dosen, die zur Aufrecherhaltung einer speziellen Ketokörper-Konzentration erforderlich sind, die im wesentlichen in Zeiträumen wichtig ist, wie während des Schlafs, wenn die Verabreichung des Materials schwierig ist.
Derivatisierte Hydroxysäuren
Da die Familie der PHAs eine breite Diversität von Hydroxysäuren mit variierenden Seitenketten-Substituenten enthält, stellt die gezielte Auswahl des Typs von 3-Hydroxysäuren ein Mittel zur Erhöhung der Kaloriendichte auf der Grundlage pro Säure bereit, um Säuren mit ungeradzahligen Kettenlängen bereitzustellen. Bevorzugte Derivate sind diejenigen, wobei die R-Gruppen in der vorstehend gezeigten Formel Ethyl oder Methyl sind.
Ester von 3-Hydroxysäuren oder von Oligomeren
Die Zusammensetzungen können auch Ester von 3-Hydroxysäuren oder Ester entweder von linearen oder cyclischen 3-Hydroxysäure-Oligomeren einschließen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zusammensetzungen R-3-Hydroxyalkanoat-Oligomere, die mit einer Esterbindung terminiert sind, beispielsweise mit 1,3-Butandiol. Die Länge des Oligomers ist vorzugsweise so, dass das Derivat eine Löslichkeit aufweist, die zur intravenösen Verabreichung geeignet ist. Das 1,3-Butandiol kann über den primären Alkohol, den sekundären Alkohol und/oder über Gemische von beiden an das Hydroxysäure-Oligomer gekoppelt sein. Nach der parenteralen (z.B. intravenösen) Verabreichung der oligomeren Ester sollten die Nicht-R-3-Hydroxysäureeinheiten leicht toleriert und im Körper nach ihrer Freisetzung aus dem oligomeren Derivat metabolisiert werden.
Das Hydroxysäure-Oligomer wird vorzugsweise auch so gewählt, dass es erwünschte physikalische und diätetische Eigenschaften, wie Wasserlöslichkeit und Vorteile im Brennwert, umfasst.
Quellen für die Hydroxysäure-Zusammensetzungen
Eine geeignete Quelle für Hydroxysäuren und Hydroxysäure-Oligomere ist die Familie der mikrobiellen Speicherpolyester, die Polyhydroxyalkanoate, die von zahlreichen Mikroorganismen intrazellulär akkumuliert werden können. Poly[(R)-3-hydroxyalkanoate] (PHAs) sind biologisch abbaubare und biokompatible thermoplastische Materialien, die aus erneuerbaren Quellen hergestellt werden, mit einem breiten Bereich von industriellen und biomedizinischen Anwendungsmöglichkeiten (Williams & Peoples, CHEMTECH 26:38-44 (1996)).
In den letzten Jahren haben sich die PHA-Biopolymere von dem, was ursprünglich als ein einziges Homopolymer, Poly-3-Hydroxybutyrat (PHB), betrachtet wurde, zu einer breiten Klasse von Polyestern mit verschiedenen Monomer-Zusammensetzungen entwickelt.
Bis jetzt wurden etwa 100 verschiedene Monomere in die PHA Polymere eingebaut (Steinbüchel & Valentin, FEMS Microbiol. Lett. 128:219-28 (1995)). Wie hier beschrieben, können diese natürlich vorkommenden Polyester in Derivate übergeführt werden, die für Anwendungen zur Ernährung und Therapie geeignet sind.
Verfahren zur Herstellung der Hydroxysäure-Oligomere und -Derivate
Repräsentative Verfahren zur Herstellung der hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate umfassen den direkten Abbau von Polyhydroxyalkanoaten zu oligomeren Derivaten; die Ringöffnung von cyclischen Oligomeren von 3-Hydroxyalkanoaten; die Polymerisation von Hydroxyalkanoaten oder von Derivaten davon; und die stufenweise Synthese von Hydroxyalkanoat-Oligomeren, beginnend oder endend mit der Modifikationen einer terminalen Hydroxyalkanoat-Einheit. Solche Synthesen können leicht unter Anwendung von aus der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform für die Verfahren zur Synthese von Hydroxysäure-Oligomeren, die mit einer Esterbindung an einen Alkohol terminiert sind, umfasst das Verfahren den direkten Abbau von Polyhydroxyalkanoat mit dem Alkohol; die Ringöffnung eines cyclischen Oligomers von Hydroxyalkanoat mit einem Alkohol und die stufenweise Synthese von Hydroxyalkanoat-Oligomeren, beginnend oder endend mit der Veresterung einer terminalen Hydroxyalkanoat-Einheit durch einen Alkohol. Solche Synthesen können unter Anwendung von aus der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden.
Cyclische Oligolide von (R)-3-Hydroxybutansäure können durch eine Reihe von bekannten Verfahren hergestellt werden, die beispielsweise beschrieben sind in Seebach et al., Angew. Chem. Int. Eng. Ausg., 4:434-35 (1992); Seebach et al., Helv. Chim. Acta, 71:155-67 (1988); Seebach et al., Helv. Chim. Acta., 72:1704-17 (1989); und Mueller et al., Chimia 45:376 (1991). Diese Verfahren umfassen die Überführung des sich von Bakterien ableitenden Polyesters Poly-(R)-3-hydroxybutyrat (PHB) oder die Makrolidbildung aus der konstituierenden Säure (R)-3-Hydroxybutyrat oder aus Estern davon. Der direkteste Weg ist der Abbau von PHB unter Säure-katalysierten Bedingungen zu einem Gemisch von linearen Oligomeren und cyclischen Oligoliden. Die Oligolide und Oligomere können über herkömmliche Wasch-, Extraktions- und Destillationsschritte unter Erhalt von gereinigten Materialien aus dem Rohgemisch isoliert werden.
II. Zusammensetzungen zur Ernährung und Diät
Die Zusammensetzungen können der enteralen oder parenteralen Verabreichung angepasst werden, beispielsweise durch Kombination der Zusammensetzung mit dem geeigneten Abgabehilfsstoff. Zur enteralen Verabreichung können die Zusammensetzungen Nahrungsmitteln oder Getränken zugesetzt werden, beispielsweise als Nahrungsergänzung. Alternativ können die Zusammensetzungen parenteral abgegeben werden, beispielsweise durch Auflösen in einer physiologischen Salzlösung zur Injektion. Unter Verwendung von Gentechnologie können Pflanzen konstruiert werden, um die entsprechenden 3-Hydroxysäuren oder Oligomere von 3-Hydroxysäuren zu exprimieren. Geeignete Mittel und Verfahren sind in WO 97/15681 und PCT/US 99/04999 von Metabolix beschrieben.
Die Hydroxysäure-Formulierungen können allein, in trockener oder pulverisierter Form, in Lösung in einem Träger, wie Wasser, normale Salzlösung oder Phosphat-gepufferte Salzlösung, oder im Gemisch mit anderen Materialien, die die Blutketone erhöhen, wie freie Fettsäuren, Triglyceride allein oder in Kombination mit einem Protein oder Kohlehydrat, verabreicht werden. Die traditionellen ketogenen Diäten, wie die Diät, die von Marriott Corp. Health Care Services, Pediatric Diet Manual, überarbeitet August 1987, empfohlen wird, enthält 3:1 bis 4:1 g Fett für jedes g kombiniertes Kohlehydrat und Protein. Da das Fett unter Erhalt von 3-Hydroxysäure und Acetoacetat metabolisiert wird und gewünschte Spiegel im Bereich von mindestens etwa 1 bis 2 mM bis zu maximal etwa 7,5 mM (erreicht während eines verlängerten Fastens von fettsüchtigen Individuen) liegen, obwohl die Bereiche 0,3 bis 20 mM betragen können, können die Zusammensetzungen, die die 3-Hydroxysäuren enthalten, formuliert werden, um ähnliche Werte wie diejenigen der traditionellen ketogenen Diäten zu ergeben, wobei erkannt wird, dass die Ausbeute bei direkter Verabreichung der 3-Hydroxysäuren wirkungsvoller ist.
Wie in den Beispielen gezeigt, können diese Zusammensetzungen mit Fleisch oder Kohlehydrat vermischt werden, wobei vorzugsweise ein Überschuss an 3-Hydroxysäure relativ zu der Menge an Kohlehydrat oder Protein aufrechterhalten wird.
III. Anwendungsmöglichkeiten der Zusammensetzungen
Die hier beschriebenen Zusammensetzungen können leicht bei einer Vielzahl von Anwendungen zur Ernährung und Therapie eingesetzt werden. Ein Fachmann kann das geeignete Hydroxysäure-Oligomer oder -Derivat sowie die Mengen davon zur Verabreichung leicht auswählen. Die bestimmte verwendete Zusammensetzung hängt von den angestrebten Blut-Ketonspiegeln (die für einen bestimmten Patienten erforderlich sind) sowie von Weg und Häufigkeit der Verabreichung ab. In sämtlichen Fällen stellen Abbau und Metabolismus dieser Verbindungen zweckmäßigerweise die langsame Freisetzung von Ketokörpern bereit.
Nachstehend sind repräsentative Verwendungen für die hier beschriebenen Zusammensetzungen bereitgestellt:
Unter Verwendung der hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate ist es möglich, Ketosen aufrecht zu erhalten, während die Nachteile der ketogenen Diät beseitigt werden. Während des normalen Abbaus und Metabolismus dieser Verbindungen werden Ketokörper (wie 3-Hydroxybutyrat und Acetoacetat) in das Blut freigesetzt. Der Blutspiegel der Ketokörpern kann auf einem Niveau gehalten werden, das zur Erzeugung einer Ketose und zur Verminderung von Anfällen, die beispielsweise mit Epilepsie einhergehen, notwendig ist. Die hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate können auch zum Halten des Blutspiegels der Ketokörper auf einem Niveau, das zur Verminderung des Proteinkatabolismus und zur Bereitstellung von Appetitzügelung zur Unterstützung des Gewichtsverlusts notwendig ist, verabreicht werden.
Somit hat der Zusatz dieser ketogenen Verbindungen zu der Ernährung die Funktion, einige Wirkungen einer ketogenen Ernährung nachzuahmen. Bevorzugte, zu erhaltende Blutspiegel liegen im Bereich von 2 bis 3 mM 3-Hydroxysäure. Der Kalorienwert der Ketokörper beträgt etwa 1,5 g Keton/e g Fett. Die hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate können parenteral an einen Säuger, typischerweise einem Menschen, verabreicht werden, um den Blutspiegel der Ketokörper auf einem Niveau zu halten, das zur Versorgung des Körpers mit Nährstoffen notwendig ist. Die Zusammensetzungen sollten besonders für Patienten geeignet sein, die nicht in der Lage sind, Nahrung oral abzubauen oder die anderweitig eine parenterale Totalernährung erfordern. Die Zusammensetzungen können zur Bereitstellung hochenergetischer, wasserlöslicher Nährstoffe formuliert sein, die zur intravenösen Langzeiternährung geeignet sind.
Die hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate können verabreicht werden, um den Blutspiegel der Ketokörper auf einem Niveau zu halten, das zur Beseitigung der durch metabolische Störungen verursachten Mängel, wie Insulinmangel-Zustände oder insulinresistente Zustände, notwendig ist. Die hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate können verabreicht werden, um den Blutspiegel der Ketokörper auf einem Niveau zu halten, das zur Behandlung der Insulinresistenz notwendig ist, wobei die normalen Insulin-Signalwege beeinträchtigt sind, und bei Zuständen, wobei die Herzeffizienz (hydraulische Arbeit) durch metabolische Gründe ver mindert ist, wie beschrieben in PCT WO 98/41200 und PCT WO 98/41201, die hiermit als Referenz mit umfasst sind.
Die hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate können auch an einen Säuger, typischerweise einen Menschen, verabreicht werden, um den Blutspiegel von Ketokörpern auf einem Niveau zu halten, das zur Behandlung einer Vielzahl von neurodegenerativen Krankheiten, insbesondere derjenigen, die neurotoxische Plaques, wie Amyloid-Plaques, umfassen, notwendig ist. Beispiele für neurodegenerative Krankheiten, bei denen die hier beschriebenen Zusammensetzungen bei der Behandlung helfen können, umfassen Alzheimer Krankheit, frontotemporale Degeneration, die mit der Pick Krankheit einhergeht, vaskuläre Demenz, senile Demenz des Lewykörperchen-Typs, Demenz des Parkinsonismus mit Frontalatropie, progressive supranukleäre Palsie und kortikobasale Degeneration, Down-Syndrom in Verbindung mit Alzheimer Krankheit, Myasthenia gravis und Muskeldystrophie. Siehe beispielsweise PCT WO 98/41200 und PCT WO 98141201, British Technology Group, Ltd, die offenbaren, dass erhöhte Spiegel an Ketokörpern die Nervenzellenfunktion und das Nervenzellwachstum durch eine verstärkte zelluläre Energieproduktion mindestens teilweise verbessern können. Der bevorzugte Blut-Ketonspiegel zur Behandlung von neurodegenerativen Störungen ist höher als für eine Diät oder Anfälle, typischer im Bereich von 7,5 mM.
Ergänzende Energiequelle für Vieh
Die hier beschriebenen oligomeren Hydroxysäure-Derivate können an Tiere, wie Schweine, insbesondere trächtige Schweine, verabreicht werden, um eine zusätzliche Energiequelle bereitzustellen und um möglicherweise die Stoffwechselstabilität der neugeborenen Tiere zu verbessern. Beispielsweise werden durch Erhöhung der Ketokörper-Spiegel in einem trächtigen Schwein Ketokörper über die Plazenta transportiert, wobei für den sich entwickelnden Fötus eine zusätzliche Energiequelle bereitgestellt wird.
Die hier beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren werden durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele weiter beschrieben.
Beispiel 1: Herstellung von (R,R,R)-4,8,12-Trimethyl-1,5,9-trioxadodeca-2,6,10-trion oder des Triolids von (R)-3-Hydroxybutansäure
PHB (20 g) wurde in Dioxan (700 ml), enthaltend p-Toluolsulfonsäuremonohydrat (4 g) und konzentrierte Schwefelsäure (5 ml), gelöst. Nach 4 Tagen unter Rückfluss hatte die Reaktion eine 40%ige Umwandlung zu dem Triolid erreicht, wie bestimmt durch Gaschromatographie(GC)-Analyse. (Riis & Mai, J. Chromatography 445:285-89 (1988)). Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung gestoppt. Das Dioxan wurde durch Rotationsverdampfen entfernt. Der Rückstand wurde in Ethylacetat (400 ml) extrahiert, mit Salzlösung gewaschen und zu einem (Öl konzentriert. Die Vakuumdestillation ergab das gereinigte Triolid (4 g).
Beispiel 2: Verwendung von 3-Hydroxyalkansäure-Oligolid zur enteralen Ernährung
Ein Mischlingshund (21 kg) wurde über Nacht fasten gelassen, und es wurde ihm ein oraler Bolus des Triolids ((R,R,R)-4,8,12-Trimethyl-1,5,9-trioxadodeca-2,6,10-trion, 10 g) in Gelatine verabreicht. Diese Triolid-Menge entspricht 5 % des täglichen Kalorienbedarfs. Blut wurde bei 0, 15, 30, 45 und 60 min und danach jede halbe Stunde, insgesamt 6 h lang, entnommen.
Die Blutproben wurden durch einen Enzymtest auf Glucose und über einen GC-Massenspektrometrie(GC-MS)-Test auf Acetoacetat und 3-Hydroxybutyrat analysiert. Wie in 1 gezeigt, erreichten die Blutkonzentrationen von 3-Hydroxybutyrat und Acetoacetat innerhalb von 90 min 0,3 und 0,05 mM, und die Gesamt-Ketokörper im Blut betrugen 0,36 mM. Nach der vierten Stunde blieb die Ketokörper-Gesamtkonzentration erhöht bei 0,24 mM. Die Glucosekonzentration im Blut fiel während des Experiments von 6,5 mM auf 5 mM ab.
Diese Ergebnisse zeigen, dass eine orale Dosis eines 3-Hydroxyalkansäure-Oligolids die Ketokörperkonzentration im Blut erhöhen kann. Eine wesentliche Feststellung besteht darin, dass die Ketokörperkonzentration mehrere Stunden nach Verabreichung erhöht bleibt, was zeigt, dass das Triolid für die langsame Freisetzung von Ketokörpern geeignet ist.
Beispiel 3: Verwendung von 3-Hydroxyalkansäure-Oligolid zur enteralen Ernährung
Ein Mischlingshund (25,5 kg) wurde über Nacht fasten gelassen, und ihm wurde ein Gemisch von Fleisch (111 g) und Triolid ((R,R,R)-4,8,12-Trimethyl-1,5,9-trioxadodeca-2,6,10-trion, 23,5 g) gefüttert. Diese Menge an Triolid entspricht 10 % des täglichen Kalorienbedarfs. Bei 0, 120, 360 und 540 min wurden identische Mengen an Fleisch und Triolid gegeben. In regelmäßigen Zeitabständen wurden für 12 h Blutproben genommen.
Während des Experiments zeigte der Hund keine Anzeichen von Aufregung, ungewöhnlichem Verhalten oder abnormen Körperfunktionen, wie Diarrhöe, Nausea, Erbrechen oder häufiges Urinieren. Die Blutproben wurden auf Acetoacetat und 3-Hydroxybutyrat analysiert. Innerhalb von 30 min erreichten die Konzentrationen an 3-Hydroxybutyrat und Acetoacetat 0,85 bzw. 0,15 mM.
Die Gesamtketokörper im Blut betrugen 1,0 mM. Nach der dritten Fütterung von Triolid blieb die Ketokörper-Gesamtkonzentration bei etwa 0,6 mM erhöht und konstant. Die Glucosekonzentration im Blut blieb im normalen Bereich von 3,1 bis 5,9 mM. Die anderen klinisch-chemischen Profile blieben während des Experiments normal. Am nächsten Morgen war die Ketokörper-Konzentration im Blut auf den normalen Wert von 0,02 mM zurückgefallen.
Diese Ergebnisse zeigen, dass Triolid vom Hund verdaut wird, was zu einer lang anhaltenden Erhöhung der Ketokörper-Blutkonzentration führt. Die Ketokörperkonzentration liegt deutlich in dem Bereich, der durch die ketogene Diät erreicht wird, die bei der ernährungsbasierenden Behandlung von schwer zu handhabender Epilepsie verwendet wird. Außerdem wurde gefunden, dass das Triolid vom Hund gut angenommen wird, der kein Anzeichen von Unruhe und keine Störung der klinisch-chemischen Parameter zeigte. Diese Ergebnisse zeigen weiter, dass das Triolid zur langsamen Freisetzung von Ketokörpern geeignet ist.
Beispiel 4: Synthese eines Alkylester-terminierten 3-Hydroxyalkanoat-Oligomers
Oligomeres (R)-3-Hydroxybutyrat wurde durch Kondensationsreaktion von Methyl-(R)-3-hydroxybutyrat hergestellt. Insbesondere wurde Methyl-(R)-3-hydroxybutyrat (250 μl) mit Dibutylzinnoxid (2 mg) bei 110°C 72 h erhitzt. Das Reaktionsröhrchen wurde zur Atmosphäre offen gelassen, um das Entweichen von Methanol zu ermöglichen. Nach dem Abkühlen bildete die Reaktion ein kristallines weißes festes Material, das mit Methanol gewaschen und an Luft trocknen gelassen wurde. Die NMR-Analyse zeigte die Bildung von oligomerem (R)-3-Hydroxybutyrat mit einem ungefähren Molekulargewicht von 1700 g/mol. Die Gelpermeationschromatographie(GPC)-Analyse bestätigte das Mw bei etwa 2000 g/mol. Die NMR-Analyse zeigte auch die Gegenwart eines terminalen Methylesters.
Beispiel 5: Synthese eines Butandiolester-terminierten 3-Hydroxyalkanoatoligomers
Oligomerer (R)-3-Hydroxybutyratbutandiolester wurde über kontrollierte Umesterung des mikrobiellen Polyesters Poly[(R)-3-Hydroxybutyrat] mit 1,3-Butandiol hergestellt. Insbesondere wurde PHB (10 g, Mw 600000) unter Erhitzen in 200 ml Dioxan und 1,3-Butandiol (2,1 ml) gelöst. Nach dem Auflösen wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, und konzentrierte Schwefelsäure (1 ml) wurde langsam zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 48 h unter Rückfluss erhitzt. Regelmäßig wurden Proben entnommen und in Wasser ausgefällt. Nach 6 h wurden 95 % des Produkts mit einem Mw von 4300 Da, gemäß GPC-Analyse, gewonnen. Nach 45 h wurden 52 % des Produkts mit einem Mw von 2000 Da, gemäß GPC-Analyse, gewonnen. Die NMR-Analyse zeigte ein 3-Hydroxybutyrat-Oligomer von etwa 1000 g/mol und die Gegenwart eines terminalen 1,3-Butandiolesters.
Beispiel 6: Synthese eines 3-Hydroxyalkanoat-Oligomers
Oligomeres (R)-3-Hydroxybutyrat wurde über kontrollierte Hydrolyse des mikrobiellen Polyesters Poly[(R)-3-hydroxybutyrat] hergestellt. Insbesondere wurde PHB (150 mg) unter Erhitzen in 2 l Eisessig gelöst. Der viskosen Lösung wurde langsam Wasser (350 ml) unter Bildung einer einzigen Phase zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 18 h unter Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen auf etwa 55°C wurde das Gemisch unter schnellem Rühren in 9 l Wasser gegossen. Der weiße Niederschlag wurde gesammelt und mit Wasser gewaschen, um nach dem Trocken 92 g 3-Hydroxybutyrat-Oligomer zu erhalten. Die NMR-Analyse zeigte ein 3-Hydroxybutyrat-Oligomer von et wa 1000 g/mol ohne terminate Krotonisierung. Die GPC-Analyse bestätigte ein Molekulargewicht von 1000 g/mol.
Es wurde ein ähnliches Verfahren angewandt, allerdings unter Zugabe von Chlorwasserstoffsäure, um oligomeres 3-Hydroxybutyrat mit niedrigerer Molekülmasse (etwa 200 g/mol) herzustellen. Oligomeres (R)-3-Hydroxyvalerianat kann unter Anwendung des gleichen Weges aus Poly(3-Hydroxyvalerianat), das durch Fermentation unter Verwendung von Chromobacter violaceum (Steinbüchel et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 39:443-49 (1993)) erhalten werden kann, hergestellt werden.
Beispiel 7: Verwendung von 3-Hydroxyalkan-Oligomeren zur enteralen Ernährung
Sprague-Dawley-Ratten wurde 10 Tage lang handelsübliches Rattenfutter gefüttert, und anschließend wurden sie auf eine kontrollierte Diät umgestellt, die 75 % der Kalorien aus Stärke, 20 % als Casein und 5 % als polyungesättigtes Öl, zuzüglich von Mineralgemisch- und von Leberextrakt-Ergänzungen, enthielt. Nach 15 Tagen wurden 2 Gruppen von Ratten mit einer experimentellen Diät gefüttert, die 25 % der Kalorien aus einem 3-Hydroxybutyrat-Oligomer enthielt. Es wurden zwei verschiedene Oligomere, kurz und mittel, mit Molekülmassen von entweder 200 g/mol bzw. 1000 g/mol verwendet. Eine Kontrollgruppe wurde ohne Oligomer auf der Kontrolldiät gehalten.
Das Gewicht jeder Ratte wurde täglich gemessen. Urinproben wurden täglich gesammelt und durch GC-MS auf 3-Hydroxybutyrat analysiert. Nach 5 Tagen auf Testdiät wurden die Ratten betäubt, und eine Blutprobe wurde gesammelt und durch GC-MS auf 3-Hydroxybutyrat und Acetoacetat analysiert.
Während des Experiments erhöhte sich das Gewicht der Kontrollgruppe ebenso gleichmäßig wie das Gewicht von Ratten, denen die experimentelle Diät gefüttert wurde, die das mittlere HB-Oligomer enthielt. Das Gewicht der Ratten, denen die experimentelle Diät gefüttert wurde, die das kurze HB-Oligomer enthielt, nahm während der experimentellen Diät leicht ab.
Die Konzentration an Ketokörpern im Rattenblutplasma, das zum Zeitpunkt der Betäubung gesammelt wurde, wurde durch GC-MS gemessen. Die Kontrollgruppe zeigte normale Konzentrationen an 3-Hydroxybutyrat und Acetoacetat, 0,07 bzw. 0,02 mM. Ratten, denen das kurze HB-Oligomer gefüttert wurde, wiesen 3-Hydroxybutyrat- und Acetoacetat-Konzentrationen von 0,65 bzw. 0,05 mM auf, während Ratten, denen das mittlere Oligomer gefüttert wurde, Konzentrationen von 0,15 bzw. 0,04 mM aufwiesen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Ratten, denen 3-Hydroxybutyrat-Oligomere gefüttert wurden, in ihrem Blut erhöhte Ketokörper-Spiegel aufwiesen.
Die Konzentration an 3-Hydroxybutyrat im Urin von Ratten, denen das kurze und mittlere Oligomer gefüttert wurde, wurde durch GC-MS als etwa 3,5 bzw. 1,0 mM bestimmt. Im Urin der Kontrollratten war 3-Hydroxybutyrat nicht nachweisbar. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine orale Dosis von 3-Hydroxybutyrat-Oligomeren die Ketokörper-Konzentration im Blut und im Urin erhöht.

Claims

Diätetische Zusammensetzung zur Ernährung oder Therapie, die 3-Hydroxysäure in einer Form enthält, die ausgewählt ist unter: a) linearen Oligomeren von 3-Hydroxysäuren, die sich von linearen Homooligomeren der 3-Hydroxybutansäure unterscheiden, b) cyclischen Oligoliden von 3-Hydroxysäuren, c) Estern von 3-Hydroxysäuren, die sich von 3-Hydroxybutansäure unterscheiden, d) Estern von linearen Oligomeren und cyclischen Oligoliden von 3-Hydroxysäure, die die sich von linearen Homooligomeren der 3-Hydroxybutansäure unterscheiden, und e) Kombinationen davon; wobei, wenn die 3-Hydroxysäure ein lineares Oligomer von 3-Hydroxysäuren, ein Ester einer 3-Hydroxysäure oder ein Ester eines linearen Oligomers einer 3-Hydroxysäure ist, die Zusammensetzung außerdem Acetoacetat enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Hydroxysäure kein Salz ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die 3-Hydroxysäuren cyclische Oligolide sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die 3-Hydroxysäuren unter 3-Hydroxybutansäure, 3-Hydroxyvalerianat, 3-Hydroxyhexanoat, 3- Hydroxyheptanoat, 3-Hydroxyoctanoat und und Kombinationen davon ausgewählt sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der 3-Hydroxysäureester ein cyclischer Ester ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der cyclische Ester das Triolid von 3-Hydroxybutyrat ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die cyclischen Oligolide das cyclische Makrolid von R-3-Hydroxysäuren, die 3, 4 oder 5 monomere Untereinheiten enthalten, umfassen.
Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei die 3-Hydroxysäuren unter 3-Hydroxybutansäure, 3-Hydroxyvaleriansäure, 3-Hydroxyhexansäure, 3-Hydroxyheptansäure und Kombinationen davon ausgewählt sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die 3-Hydroxysäure-Oligomere R-3-Hydroxyalkanoat-Oligomere, die mit einer Ester-Verknüpfung terminiert sind, umfassen.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Oligomer mit 1,3-Butandiol terminiert ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 in einer Formulierung, die zur intravenösen Verabreichung an einen Säuger geeignet ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die 3-Hydroxysäuren aus pflanzlicher oder bakterieller Biomasse stammen.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 in einer diätetischen Formulierung zur oralen Aufnahme.
Zusammensetzung nach Anspruch 13 in einer diätetischen Formulierung zur Verabreichung an Vieh.
Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Medikaments zur Modulation der Blut-Ketonspiegel in einem Säuger mit Ketokörper-Mängeln, die durch eine metabolische Störung verursacht werden.
Verwendung einer 3-Hydroxysäure bei der Herstellung eines Medikaments zur Modulation der Blut-Ketonspiegel in einem Säuger mit Ketokörper-Mängeln, die durch eine metabolische Störung verursacht werden, durch Verabreichung in Kombination mit Acetoaceton, wobei die 3-Hydroxysäure in einer Form vorliegt, die ausgewählt ist unter: a) linearen Oligomeren von 3-Hydroxysäuren, die sich von linearen Homooligomeren der 3-Hydroxybutansäure unterscheiden, b) Estern von 3-Hydroxysäuren, die sich von 3-Hydroxybutansäure unterscheiden, c) Estern von linearer 3-Hydroxysäure, die die sich von linearen Homooligomeren der 3-Hydroxybutansäure unterscheiden, und d) Kombinationen davon.
Verwendung nach Anspruch 16, wobei die Hydroxysäure kein Salz ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 17 zur Kontrolle von Anfällen oder zur Kontrolle von metabolischen Erkrankungen, welche die Synthese und den Metabolismus von Ketokörpern betreffen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 17 zur Reduktion des Protein-Katabolismus in dem Säuger und/oder zur Zügelung des Appetits des Säugers.
Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 17 zur Steigerung der Herzeffizienz des Säugers oder zur Behandlung von Krankheiten, die unter Diabetes und anderen Insulin-resistenten Zuständen, neurodegenerativen Störungen, Epilepsie und Muskeldystrophie ausgewählt sind.
Verwendung nach Anspruch 20, wobei die neurodegenerativen Störungen unter Alzheimerschen Erkrankung, frontotemporaler Degeneration in Verbindung mit Pick-Erkrankheit, vaskulärer Demenz, seniler Demenz des Lewykörperchen-Typs, Demenz des Parkinsonismus mit Frontalatrophie, progressiver supranukleärer Palsie und kortikobasler Degeneration, Down Syndrom in Verbindung mit Alzheimerscher Erkrankung und Myasthenia gravis ausgewählt sind.
Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei der Säuger ein Mensch oder Vieh ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei die Zusammensetzung parenteral oder oral als Diät- oder Nahrungszusammensetzung verabreicht wird.