EP4225262A1 - Kollagenhydrolysat als wirkstoff zum verzögern der alterung - Google Patents
Kollagenhydrolysat als wirkstoff zum verzögern der alterungInfo
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Definitions
- Collagen hydrolyzate as an active ingredient to delay aging
- the present invention relates to collagen hydrolyzate for use as an agent to delay aging of body cells in humans or animals.
- the biological aging of the human or animal body is related to external environmental influences that accumulate over a lifetime. Regardless of such environmental influences, there is also a general connection between aging and a gradual shortening of the telomeres during life at the level of the individual body cells. Telomeres are repetitive sections of DNA at the ends of the chromosomes that initially become shorter with each cell division.
- telomere length falls below a certain point, no further cell divisions take place.
- the original length of the telomeres is less relevant than the telomere shortening rate, which can be specified, for example, as the average shortening of the telomeres in base pairs per year of life (see K. Whittemore et al. in PNAS 116 (2019) 15122-15127).
- the invention is based on the object of proposing an effective active substance for delaying the aging of body cells in humans or animals.
- collagen hydrolyzate as the corresponding active substance is proposed according to the present invention.
- Cell experiments have shown that collagen hydrolyzate significantly counteracts the shortening of telomeres and activates telomerase, as detailed below.
- the invention relates to the use of collagen hydrolyzate to delay skin aging. This typically manifests itself in the form of wrinkling, loss of elasticity, formation of so-called age spots, etc.
- the body cells affected by the action of the collagen hydrolyzate are fibroblasts.
- body cells whose aging can be delayed within the scope of the invention are other connective tissue cells such as osteoblasts and chondrocytes, as well as muscle cells (myocytes), nerve cells (neurons) and cells of the immune system.
- connective tissue cells such as osteoblasts and chondrocytes
- muscle cells myocytes
- nerve cells nerve cells
- the use of collagen hydrolyzate is a non-therapeutic use, ie in particular a cosmetic use. This takes into account the fact that the biological aging of the body as a natural process is not a pathological condition that would require therapy in the medical sense. Nevertheless, delaying aging can contribute to an improvement in the quality of life.
- the use of the collagen hydrolyzate is a therapeutic use for the prevention and/or treatment of age-related diseases.
- diseases which are associated with a shortening of the telomeres, are in particular atherosclerosis, chronic liver diseases, chronic inflammatory bowel diseases and certain diseases of the adrenal gland and the spleen.
- Other diseases that occur more frequently with increasing age are osteoporosis, arthrosis, sarcopenia and dementia diseases such as Alzheimer's.
- the collagen hydrolyzate When used according to the invention, the collagen hydrolyzate preferably counteracts the shortening of telomeres in the body cells, and in particular it reduces the rate of telomere shortening. As already mentioned, the rate of telomere shortening correlates with life expectancy, at least when comparing between different species. A reduction in this rate by collagen hydrolyzate could be explicitly shown in the cell experiments carried out with human fibroblasts.
- the collagen hydrolyzate can activate the enzyme telomerase in the body cells. This effect could also be shown in the cell experiments with human fibroblasts. However, telomerase activation is not necessarily the only mechanism of action to counteract telomere shortening.
- collagen hydrolyzate has long been known to have positive physiological effects, particularly in connection with osteoporosis or joint problems. However, there was no evidence whatsoever of an interaction of collagen hydrolyzate with the telomeres, so that the effectiveness observed within the scope of the present invention is quite surprising.
- the collagen hydrolyzate can be administered within the scope of the present invention as a dietary supplement or as a medicinal product. In any case, collagen hydrolyzate is a product that is completely harmless to health and has no known harmful side effects.
- the collagen hydrolyzate is preferably administered orally. It is known that the peptides of the collagen hydrolyzate are resorbed in the intestine, at least to a certain extent, even with relatively high molecular weights of up to 10,000 Da. Orally administered collagen hydrolyzate can therefore in principle reach all body cells as the site of action.
- the specific dosage form of the collagen hydrolyzate can be that of a powder, a solution, a gel, a tablet or a capsule.
- the daily dose of the administered collagen hydrolyzate is advantageously from about 0.5 to about 20 g, preferably from about 2 to about 15 g, more preferably from about 3 to about 10 g, in particular in a daily dose of approx. 4 to approx. 8 g.
- the collagen hydrolyzate as the active ingredient according to the invention typically has an average molecular weight of 500 to 15,000 Da, preferably 1000 to 8000 Da, more preferably 1500 to 5000 Da, most preferably 1800 to 2200 Da. This information always means the weight-average molecular weight, which can be determined in particular by gel permeation chromatography.
- the collagen hydrolyzate is preferably produced by enzymatic hydrolysis of a collagen-containing starting material.
- endopeptidases or exopeptidases of microbial or plant origin are used for this hydrolysis.
- collagen hydrolyzates can be produced in the molecular weight range desired in each case.
- the collagen-containing starting material is usually selected from the skin or bones of vertebrates, preferably mammals or birds, and in particular from the skin of cattle or pigs (beef split or pork rind).
- the starting material containing collagen can be selected from the skin, bones and/or scales of fish, in particular cold or warm water fish.
- collagen hydrolyzate can also be obtained as starting material from invertebrates and used in the context of the present invention.
- collagen hydrolysates can be produced from molluscs or from jellyfish.
- the collagen hydrolyzate can either be prepared from these starting materials in a one-step process or via the intermediate gelatine stage, in which case both type A and type B gelatine can be used.
- the collagen hydrolyzate is preferably produced by the successive action of at least two endoproteases with a different specificity, in particular of at least two different metalloproteases and/or serine proteases, i.e. proteases which cleave the amino acid sequence of the collagen molecules in front of or behind specific amino acids.
- the metalloproteases and/or serine proteases are favorably enzymes from the microorganisms Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Aspergillus oryzae and Aspergillus melleus.
- endoproteases not only can a certain molecular weight distribution of the collagen hydrolyzate be obtained, but It also influences the nature of the amino acids at the termini of the peptides contained in the hydrolyzate. In this respect it is preferred, for example, if at least 50% of the N-terminal amino acids of the collagen hydrolyzate are hydrophobic amino acids, in particular alanine, leucine and isoleucine.
- the collagen hydrolyzate can be produced within the scope of the invention by recombinant gene expression.
- natural collagen sequences in particular from cattle or pigs, and expressing them in genetically modified cells (e.g. yeast, bacteria or plant cells, in particular tobacco)
- genetically modified cells e.g. yeast, bacteria or plant cells, in particular tobacco
- products can be produced which are essentially identical to the hydrolysis products of the corresponding raw materials containing collagen. In this way it is possible to obtain a narrower or precisely specified molecular weight distribution.
- the collagen hydrolyzate is administered in combination with at least one other active ingredient which counteracts a shortening of telomeres in the body cells.
- at least one other active ingredient which counteracts a shortening of telomeres in the body cells.
- the at least one other active ingredient that counteracts a shortening of telomeres is preferably selected from plant extracts of plants of the genera Astralagus (tragacanth), Cimicifuga (silver cohosh), Dendropanax and Kappaphycus.
- the collagen hydrolyzate is administered in a composition which, apart from the collagen hydrolyzate, contains no other active substances.
- the administered composition essentially consists entirely of the collagen hydrolyzate. If the collagen hydrolyzate is not used as the sole active ingredient, according to a further embodiment of the invention it can be combined with one or more other components (eg in a dietary supplement or drug) which have a positive physiological effect.
- Such components are preferably selected from vitamin C, vitamins from the B, D, E and K series, conjugated linolenic acids, caffeine and its derivatives, guarana extract, green tea extract, epigallocatechin gallate, creatine, L-carnitine, L-citrulline, L- Arginine, a-lipoic acid, N-acetylcysteine, NADH, D-ribose, magnesium aspartate, antioxidants such as anthocyanins, carotenoids, flavonoids, resveratol, glutathione, superoxide dismutase and xanthans such as mangiferin, minerals such as iron, magnesium, calcium, zinc, selenium and phosphorus, and other proteins, hydrolyzates or peptides such as soy, wheat or whey protein.
- the present invention further relates to a method for retarding the aging of body cells in humans or animals, comprising administering collagen hydrolyzate to a human or animal. Advantages and preferred embodiments of this method have already been described in connection with the collagen hydrolyzate according to the invention.
- the collagen hydrolyzate (KH) used for the investigations is marketed by the applicant under the name VERSIOL®. It is produced by enzymatic hydrolysis of Type A pork skin gelatine and has an average molecular weight of approximately 2,000 Da.
- collagen hydrolyzate The effects of collagen hydrolyzate were studied over a wide range of concentrations.
- cell cultures were carried out (both under standard and oxidative conditions), in which the culture medium was mixed with 0.01 mg/ml, 0.1 mg/ml, 1 mg/ml or 10 mg/ml collagen hydrolyzate. Control batches were each without the addition of collagen hydrolyzate.
- the cell cultures were maintained over a period of 8 weeks, with the population doubling (PD) per passage being determined weekly.
- the cumulative PD is given in the following tables for standard conditions and for oxidative conditions:
- Telomere lengths are determined using fluorescence in situ hybridization (FISH).
- FISH fluorescence in situ hybridization
- a fluorescence-labeled peptide nucleic acid probe is used, which hybridizes with three repetitive telomere sequences.
- the fluorescence intensity of a given telomere is proportional to its length, quantitated using control cells of known telomere length.
- telomere lengths were determined after 4 weeks and after 8 weeks, as well as for the control batch at the beginning of the cultivation (week 0).
- the cells were fixed and disrupted with pepsin, with five cell disruptions being carried out per time point and cell culture.
- the DNA was stained with 4',6-diamidine-2-phenylindole (DAPI) and hybridization of the telomeres was performed with the probe.
- DAPI 4',6-diamidine-2-phenylindole
- telomere lengths and their distribution were calculated with appropriate software and statistically analyzed using Student's t-test.
- telomere length The median value of the telomere length, the 20th percentile (each in kilobase pairs, kbp) and the proportion of "short telomeres" (less than 3 kbp) were calculated for each cell culture after 4 weeks and after 8 weeks from the data obtained under the fluorescence microscope.
- the results are shown in the following tables, with the p-values according to each also being given the t-test when the respective sample is compared with the corresponding sample of the control batch without collagen hydrolyzate. At values of p ⁇ 0.05, the difference to the control batch is statistically significant, these values are printed in bold.
- the culture medium used was high-glucose DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), supplemented with 10% fetal calf serum, 100 U/ml penicillin and 1,000 U/ml streptomycin.
- the telomerase activity was determined at the beginning of the cultivation and after 24 hours.
- the same collagen hydrolyzate was used as for determining the telomere lengths (see Section 1.2). This was added to the culture medium in an amount of 0.01 mg/ml, 0.1 mg/ml, 1 mg/ml or 10 mg/ml. In the control batch, no collagen hydrolyzate was added.
- telomere activity is determined using the TRAP method (Telomeric Repeat Amplification Protocol).
- TRAP method Telomeric Repeat Amplification Protocol
- the cells are lysed and the proteins are extracted.
- An oligonucleotide substrate is added, which is extended by the extracted telomerase according to the natural telomeres.
- Telomerase reaction products are amplified by real-time quantitative PCT.
- the number of cycles after which the fluorescence first rises above a threshold value (Ct value) is used as a measured variable.
- the relative telomerase activity (RTA) of the sample can be calculated by calibrating using HeLa cells in different concentrations.
- telomerase activity was determined in triplicate.
- the mean values and standard deviations (SD) are given in the following table, as well as the p-values according to the t-test for the respective comparison with the control batch (without KH). A p-value of less than 0.05 indicates statistical significance.
- Relative telomerase activity is given in the following table, as well as the p-values according to the t-test for the respective comparison with the control batch (without KH). A p-value of less than 0.05 indicates statistical significance.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Kollagenhydrolysat zur Verwendung als Wirkstoff, um die Alterung von Körperzellen bei Menschen oder Tieren zu verzögern.
Description
Kollagenhydrolysat als Wirkstoff zum Verzögern der Alterung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kollagenhydrolysat zur Verwendung als Wirkstoff, um die Alterung von Körperzellen bei Menschen oder Tieren zu verzögern.
Die biologische Alterung des Körpers von Menschen oder Tieren steht einerseits im Zusammenhang mit äußeren Umwelteinflüssen, die sich über die Lebenszeit akkumulieren. Unabhängig von solchen Umwelteinflüssen besteht auf der Ebene der einzelnen Körperzellen aber auch ein genereller Zusammenhang zwischen der Alterung und einer sukzessiven Verkürzung der Telomere während der Lebenszeit. Telomere sind repetitive Abschnitte der DNA an den Enden der Chromosomen, die zunächst mit jeder Zellteilung kürzer werden.
Diese Verkürzung kann teilweise durch das DNA synthetisierende Enzym Telomerase wieder ausgeglichen werden, wobei die Aktivität der Telomerase in verschiedenen Zelltypen sehr unterschiedlich ist. Wird eine bestimmte Länge der Telomere unterschritten, erfolgen keine weiteren Zellteilungen.
Für den Alterungsprozess und damit die Lebenserwartung eines Organismus ist weniger die ursprüngliche Länge der Telomere relevant, als vielmehr die Telomer-Verkürzungsrate, die zum Beispiel als durchschnittliche Verkürzung der Telomere in Basenpaaren pro Lebensjahr angegeben werden kann (siehe K. Whittemore et al. in PNAS 116 (2019) 15122-15127).
Es wird seit einiger Zeit nach Wirkstoffen gesucht, die der Verkürzung von Telomeren entgegenwirken, um auf diese Weise die Alterung von Körperzellen bei Menschen oder Tieren, und damit von Geweben, Organen und dem Körper insgesamt, zu verzögern. Solche Überlegungen betreffen insbesondere (aber nicht ausschließlich) die Alterung der Haut, da sich diese im besonderen Maße nach außen bemerkbar macht.
Als entsprechende Wirkstoffe zur Verzögerung der Alterung wurden bereits verschiedene Pflanzenextrakte vorgeschlagen, beispielsweise von Pflanzen der Gattungen Astralagus und Cimicifuga in der WO 2005/044179 A2 oder der Gattungen Dendropanax und Kappaphycus in der WO 2018/139835 Al.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen effektiven Wirkstoff zur Verzögerung der Alterung von Körperzellen bei Menschen oder Tieren vorzuschlagen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Kollagenhydrolysat als entsprechender Wirkstoff vorgeschlagen. In Zellversuchen konnte gezeigt werden, dass Kollagenhydrolysat signifikant der Verkürzung von Telomeren entgegenwirkt und die Telomerase aktiviert, wie weiter unten im Einzelnen ausgeführt wird.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung von Kollagenhydrolysat, um die Hautalterung zu verzögern. Diese äußerst sich typischerweise in Form von Faltenbildung, Verlust von Elastizität, Bildung von sogenannten Altersflecken usw. Die von der Wirkung des Kollagenhydrolysats betroffenen Körperzellen sind in diesem Fall Fibroblasten.
Weitere Typen von Körperzellen, deren Alterung im Rahmen der Erfindung verzögert werden kann, sind andere Bindegewebszellen wie Osteoblasten und Chondrozyten, sowie Muskelzellen (Myozyten), Nervenzellen (Neuronen) und Zellen des Immunsystems.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verwendung von Kollagenhydrolysat eine nicht-therapeutische Verwendung, d.h. insbesondere eine kosmetische Verwendung. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass die biologische Alterung des Körpers als natürlicher Prozess kein pathologischer Zustand ist, der im medizinischen Sinne therapiebedürftig wäre. Gleichwohl kann eine Verzögerung der Alterung zu einer Verbesserung der Lebensqualität beitragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Verwendung des Kollagenhydrolysats eine therapeutische Verwendung zur Vorbeugung und/oder Behandlung von altersbedingten Erkrankungen. Solche Erkrankungen, die mit einer Verkürzung der Telomere in Verbindung stehen, sind insbesondere Artherosklerose, chronische Lebererkrankungen, chronisch-entzündliche Darmerkrankungen sowie bestimmte Erkrankungen der Nebenniere und der Milz. Weitere Erkrankungen, die mit zunehmendem Alter gehäuft auftreten, sind Osteoporose, Arthrose, Sarkopenie und Demenzerkrankungen wie z.B. Alzheimer.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung wirkt das Kollagenhydrolysat bevorzugt der Verkürzung von Telomeren in den Körperzellen entgegen, und insbesondere senkt es die Telomer-Verkürzungsrate. Wie bereits erwähnt, korreliert die Telomer-Verkürzungsrate, zumindest bei einem Vergleich zwischen verschiedenen Spezies, mit der Lebenserwartung. Eine Senkung dieser Rate durch Kollagenhydrolysat konnte in den durchgeführten Zellversuchen bei humanen Fibroblasten explizit gezeigt werden.
Das Kollagenhydrolysat kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung das Enzym Telomerase in den Körperzellen aktivieren. Auch dieser Effekt konnte in den Zellversuchen mit humanen Fibroblasten gezeigt werden. Die Aktivierung der Telomerase ist jedoch nicht notwendigerweise der einzige Wirkungsmechanismus, um einer Verkürzung der Telomere entgegenzuwirken.
Für Kollagenhydrolysat sind zwar schon seit längerem positive physiologische Wirkungen bekannt, insbesondere im Zusammenhang mit Osteoporose oder Gelenkbeschwerden. Auf eine Interaktion von Kollagenhydrolysat mit den Telomeren gab es jedoch keinerlei Hinweise, so dass die im Rahmen der vorliegenden Erfindung beobachtete Wirksamkeit durchaus überraschend ist.
Je nachdem, ob es sich um eine nicht-therapeutische oder um eine therapeutische Verwendung des Kollagenhydrolysats handelt, kann das Kollagenhydrolysat im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Nahrungsergänzungsmittel oder als Arzneimittel verabreicht werden. In jedem Fall ist Kollagenhydrolysat ein gesundheitlich völlig unbedenkliches Produkt, von dem keine schädlichen Nebenwirkungen bekannt sind.
Das Kollagenhydrolysat wird vorzugsweise oral verabreicht. Es ist bekannt, dass die Peptide des Kollagenhydrolysats selbst bei relativer hohen Molekulargewichten von bis zu 10.000 Da im Darm mindestens zu einem gewissen Anteil resorbiert werden. Oral verabreichtes Kollagenhydrolysat kann somit prinzipiell zu allen Körperzellen als Wirkungsort gelangen.
Die konkrete Darreichungsform des Kollagenhydrolysats kann die eines Pulvers, einer Lösung, eines Gels, einer Tablette oder einer Kapsel sein.
Die Tagesdosis des verabreichten Kollagenhydrolysats, insbesondere bei oraler Verabreichung, beträgt günstigerweise von ca. 0,5 bis ca. 20 g, bevorzugt von ca. 2 bis ca. 15 g, weiter bevorzugt von ca. 3 bis ca. 10 g, insbesondere in einer Tagesdosis von ca. 4 bis ca. 8 g.
Das Kollagenhydrolysat als erfindungsgemäßer Wirkstoff weist typischerweise ein mittleres Molekulargewicht von 500 bis 15.000 Da auf, bevorzugt von 1.000 bis 8.000 Da, weiter bevorzugt von 1.500 bis 5.000 Da, am meisten bevorzugt von 1.800 bis 2.200 Da. Mit diesen Angaben ist stets das gewichtsmittlere Molekulargewicht gemeint, welches insbesondere durch Gelpermeationschromatographie bestimmt werden kann.
Das Kollagenhydrolysat ist vorzugsweise durch enzymatische Hydrolyse eines kollagenhaltigen Ausgansmaterials hergestellt. Für diese Hydrolyse werden insbesondere Endopeptidasen oder Exopeptidasen mikrobiellen oder pflanzlichen Ursprungs eingesetzt. Durch geeignete Auswahl der Peptidasen und der
Hydrolysebedingungen können Kollagenhydrolysate in dem jeweils gewünschten Molekulargewichtsbereich hergestellt werden.
Das kollagenhaltige Ausgangsmaterial ist in der Regel ausgewählt aus Haut oder Knochen von Wirbeltieren, bevorzugt von Säugetieren oder Vögeln, und insbesondere aus der Haut von Rindern oder Schweinen (Rinderspalt bzw. Schweineschwarte). Alternativ kann das kollagenhaltige Ausgangsmaterial ausgewählt sein aus Haut, Knochen und/oder Schuppen von Fischen, insbesondere Kalt- oder Warmwasserfischen.
Kollagenhydrolysat kann aber auch aus wirbellosen Tieren als Ausgangsmaterial gewonnen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Beispielsweise können Kollagenhydrolysate aus Weichtieren oder aus Quallen hergestellt werden.
Das Kollagenhydrolysat kann entweder in einem einstufigen Verfahren aus diesen Ausgangsmaterialien hergestellt sein oder über die Zwischenstufe Gelatine, wobei in diesem Fall sowohl Gelatine vom Typ A als auch vom Typ B verwendet werden kann.
Vorzugsweise ist das Kollagenhydrolysat durch die nacheinander folgende Einwirkung von mindestens zwei Endoproteasen mit einer unterschiedlichen Spezifität, insbesondere von mindestens zwei verschiedenen Metalloproteasen und/oder Serinproteasen, hergestellt, d.h. von Proteasen, die die Aminosäuresequenz der Kollagenmoleküle jeweils vor bzw. hinter bestimmten Aminosäuren spalten. Günstigerweise handelt es sich bei den Metalloproteasen und/oder Serinproteasen um Enzyme aus den Mikroorganismen Bacillus subti- lis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Aspergillus oryzae und Aspergillus melleus.
Durch die Auswahl geeigneter Endoproteasen kann nicht nur eine bestimmte Molekulargewichtsverteilung des Kollagenhydrolysats erhalten werden, son-
dern es wird auch die Art der Aminosäuren an den Termini der in dem Hydrolysat enthaltenen Peptide beeinflusst. In dieser Hinsicht ist es z.B. bevorzugt, wenn mindestens 50% der N-terminalen Aminosäuren des Kollagenhydrolysats hydrophobe Aminosäuren sind, insbesondere Alanin, Leucin und Isoleucin.
Alternativ zur enzymatischen Hydrolyse kann das Kollagenhydrolysat im Rahmen der Erfindung durch rekombinante Genexpression hergestellt sein. Durch den Einsatz von natürlichen Kollagensequenzen, insbesondere aus Rindern oder Schweinen, und deren Expression in gentechnisch modifizierten Zellen (z.B. Hefen, Bakterien oder Pflanzenzellen, insbesondere Tabak) können Produkte hergestellt werden, die mit den Hydrolyseprodukten der entsprechenden kollagenhaltigen Rohstoffe im Wesentlichen identisch sind. Dabei ist es möglich, eine engere bzw. exakt vorgegebene Molekulargewichtsverteilung zu erhalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Kollagenhydrolysat in Kombination mit mindestens einem weiteren Wirkstoff verabreicht, der einer Verkürzung von Telomeren in den Körperzellen entgegenwirkt. Durch eine solche Kombination können unter Umständen noch stärkere Effekte erzielt werden.
Der mindestens eine weitere Wirkstoff, der einer Verkürzung von Telomeren entgegenwirkt, ist bevorzugt ausgewählt aus Pflanzenextrakten von Pflanzen der Gattungen Astralagus (Tragant), Cimicifuga (Silberkerzen), Dendropanax und Kappaphycus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Kollagenhydrolysat in einer Zusammensetzung verabreicht, die außer dem Kollagenhydrolysat keine weiteren Wirkstoffe enthält. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die verabreichte Zusammensetzung im Wesentlichen vollständig aus dem Kollagenhydrolysat besteht.
Sofern das Kollagenhydrolysat nicht als alleiniger Wirkstoff eingesetzt wird, kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer oder mehreren weiteren Komponenten kombiniert werden (z.B. in einem Nahrungsergänzungsmittel oder Arzneimittel), die einen positiven physiologischen Effekt aufweisen. Solche Komponenten sind bevorzugt ausgewählt aus Vitamin C, Vitaminen der B-, D-, E- und K-Reihe, konjugierten Linolensäuren, Coffein und dessen Derivaten, Guaranäextrakt, Grünteeextrakt, Epigallocatechingallat, Kreatin, L-Carnitin, L-Citrullin, L-Arginin, a-Liponsäure, N -Acetylcystein, NADH, D-Ribose, Magnesiumaspartat, Antioxidantien wie Anthocyane, Carotinoide, Flavonoide, Resveratol, Glutathion, Superoxiddismutase und Xanthane wie Mangiferin, Mineralstoffen wie Eisen, Magnesium, Calcium, Zink, Selen und Phosphor, sowie weiteren Proteinen, Hydrolysaten oder Peptiden wie Soja-, Weizen- oder Molkenprotein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verzögern der Alterung von Körperzellen bei Menschen oder Tieren, umfassend die Verabreichung von Kollagenhydrolysat an einen Menschen oder an ein Tier. Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kollagenhydrolysat beschrieben.
Die Wirksamkeit von Kollagenhydrolysat gegen die Verkürzung von Telomeren wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele
Die im Folgenden beschriebenen /n-v/tro-Untersuchungen an humanen Fibroblasten zu den Auswirkungen von Kollagenhydrolysat auf die Telomerlänge und die Aktivität der Telomerase wurden durchgeführt von der Fa. Life Length in Madrid, Spanien.
1. Effekt von Kollaaenhvdrolvsat auf die Telomerlänae
1.1 Zellkulturen
Alle Untersuchungen wurden an Zellkulturen von adulten humanen Fibroblasten durchgeführt. Die Aussaat erfolgte jeweils mit 2.000 Zellen pro cm2 in High-Glucose-DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), supplementiert mit 10% fötalem Kälberserum, 100 U/ml Penicillin und 1.000 U/ml Streptomycin. Das Medium wurde alle 2 bis 3 Tage ersetzt, und die Zellen wurden alle 4 bis 5 Tage bei einer Konfluenz von 70 bis 80% passagiert.
Parallel zu den Zellkulturen unter Standardbedingungen wurden auch Zellkulturen unter oxidativen Bedingungen untersucht, bei denen das o.g. Kulturmedium zusätzlich 10 pM H2O2 enthielt.
1.2 Kollagenhydrolysat
Das für die Untersuchungen verwendete Kollagenhydrolysat (KH) wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung VERSIOL® vertrieben. Es wird durch enzymatische Hydrolyse aus Schweineschwartengelatine vom Typ A hergestellt und hat ein mittleres Molekulargewicht von etwa 2.000 Da.
Die Effekte des Kollagenhydrolysats wurden über einen weiten Konzentrationsbereich untersucht. Hierzu wurden jeweils Zellkulturen geführt (sowohl unter Standard- als auch oxidativen Bedingungen), bei denen das Kulturmedium mit 0,01 mg/ml, 0,1 mg/ml, 1 mg/ml oder 10 mg/ml Kollagenhydrolysat versetzt war. Kontrollansätze waren jeweils ohne Zusatz von Kollagenhydrolysat.
1.3 Populationsverdopplung
Die Zellkulturen wurden über einen Zeitraum von 8 Wochen geführt, wobei wöchentlich die Populationsverdopplung (PD) pro Passage bestimmt wurde.
Die kumulative PD ist in den folgenden Tabellen für Standardbedingungen und für oxidative Bedingungen angegeben:
Kumulative PD pro Passage unter Standardbedingungen:
Kumulative PD pro Passage unter oxidativen Bedingungen :
Erwartungsgemäß ist die Populationsverdopplung unter oxidativen Bedingungen durchgehend geringer als unter Standardbedingungen. Die Anwesenheit von Kollagenhydrolysat hat hingegen keinen signifikanten Einfluss auf die PD, d.h. das Zellwachstum an sich wird durch Kollagenhydrolysat nicht beeinflusst.
1.4 Bestimmung der Telomerlängen und -Verkürzungsraten
Die Bestimmung der Telomerlängen erfolgt mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridi- sierung (FISH). Hierfür wird eine fluoreszenzmarkierte Peptid-Nukleinsäure- Sonde verwendet, die mit drei repetitiven Telomersequenzen hybridisiert. Die Fluoreszenzintensität eines gegebenen Telomers ist proportional zu dessen Länge, wobei eine Quantifizierung mit Hilfe von Kontrollzellen mit bekannter Telomerlänge erfolgt.
Bei allen untersuchten Zellkulturen erfolgte die Bestimmung der Telomerlängen jeweils nach 4 Wochen und nach 8 Wochen, sowie für den Kontrollansatz zu Beginn der Kultivierung (Woche 0). Die Zellen wurden fixiert und mit Pepsin aufgeschlossen, wobei pro Zeitpunkt und Zellkultur jeweils fünf Zellaufschlüsse durchgeführt wurden. Die DNA wurde mit 4',6-Diamidin-2-phenylindol (DAPI) eingefärbt und die Hybridisierung der Telomere mit der Sonde durchgeführt.
Anschließend wurden mit einem Fluoreszenzmikroskop die mit DAPI gefärbten Zellkerne lokalisiert und die Fluoreszenz der hybridisierten Telomere quantitativ erfasst, wobei für jeden Ansatz (Zellaufschluss) 15 verschiedene Bildausschnitte ausgewertet wurden. Die Telomerlängen und deren Verteilung wurden mit einer entsprechenden Software berechnet und unter Verwendung von Students t-Test statistisch analysiert.
1.5 Ergebnisse
1.5.1 Telomerlängen
Aus den fluoreszenzmikroskopisch gewonnenen Daten wurden für jede Zellkultur nach 4 Wochen und nach 8 Wochen der Medianwert der Telomerlänge, die 20. Perzentile (jeweils in Kilobasenpaaren, kbp) sowie der Anteil an „kurzen Telomeren" (weniger als 3 kbp) berechnet. Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen dargestellt. Angegeben ist jeweils auch der p-Werte gemäß
dem t-Test, wenn die jeweilige Probe mit der entsprechenden Probe des Kontrollansatzes ohne Kollagenhydrolysat verglichen wird. Bei Werten von p<0,05 ist der Unterschied zum Kontrollansatz statistisch signifikant, diese Werte sind fett gedruckt.
Telomerlängen unter Standardbedingungen:
Telomerlängen unter oxidativen Bedingungen :
Diese Daten zeigen einen signifikanten Effekt von Kollagenhydrolysat auf die Telomerlängen, zumindest nach einer Kultivierungszeit der Fibroblasten von 8 Wochen. Dieser Effekt gilt sowohl unter Standardbedingungen als auch bei Anwesenheit von H2O2, und für alle untersuchten Konzentrationen.
1.5.2 Telomer-Verkürzungsraten
Zur Berechnung der Telomer-Verkürzungsraten wurden für jede Zellkultur die Telomerlänge nach 4 bzw. 8 Wochen, abzüglich der Telomerlänge zu Beginn der Kultivierung, durch die jeweiligen PD-Wert (siehe Abschnitt 1.3) dividiert. Die Rate gibt somit die durchschnittliche Verkürzung der Telomere pro Populationsverdopplung an.
Die Ergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen dargestellt, wobei auch hier bei einem p-Wert unter 0,05 eine statistische Signifikanz für den Vergleich mit dem Kontrollansatz vorliegt.
Telomer-Verkürzungsraten unter Standardbedingungen:
Telomer-Verkürzungsraten unter oxidativen Bedingungen :
Diese Daten zeigen einen signifikanten Effekt von Kollagenhydrolysat auf die Telomer-Verkürzungsraten, zumindest nach einer Kultivierungszeit der Fibroblasten von 8 Wochen. Dieser Effekt gilt sowohl unter Standardbedingungen als auch bei Anwesenheit von H2O2, und für alle untersuchten Konzentrationen.
2. Effekt von Kollaoenhvdrolvsat auf die Telomeraseaktivität
2.1 Zellkulturen
Die Untersuchung wurde an Primärkulturen von adulten humanen Fibroblasten durchgeführt. Als Kulturmedium diente High-Glucose-DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), supplementiert mit 10% fötalem Kälberserum, 100 U/ml Penicillin und 1.000 U/ml Streptomycin.
Die Bestimmung der Telomeraseaktivität erfolgte zu Beginn der Kultivierung und nach 24 Stunden.
2.2 Kollagenhydrolysat
Es wurde dasselbe Kollagenhydrolysat verwendet wie zur Bestimmung der Telomerlängen (siehe Abschnitt 1.2). Dieses wurde dem Kulturmedium in einer Menge von 0,01 mg/ml, 0,1 mg/ml, 1 mg/ml oder 10 mg/ml zugesetzt. Beim Kontrollansatz erfolgte keine Zugabe von Kollagenhydrolysat.
2.3 Bestimmung der Telomeraseaktivität
Die Aktivitätsbestimmung für das Enzym Telomerase erfolgt mit der TRAP- Methode (Telomeric Repeat Amplification Protocol). Hierfür werden die Zellen lysiert und die Proteine extrahiert. Es wird ein Oligonukleotid-Substrat zugegeben, welches von der extrahierten Telomerase entsprechend den natürlichen Telomeren verlängert wird.
Die Reaktionsprodukte der Telomerase werden mittels quantitativer Echtzeit- PCT amplifiziert. Als Messgröße dient die Anzahl der Zyklen, nach denen die Fluoreszenz erstmals über einen Schwellenwert steigt (Ct-Wert). Durch eine Kalibrierung mit Hilfe von HeLa-Zellen in verschiedenen Konzentrationen kann die relative Telomeraseaktivität (RTA) der Probe berechnet werden.
2.4 Ergebnisse
Die relative Telomeraseaktivität in den Fibroblasten zu Beginn der Kultivierung und für die verschiedenen KH-Konzentrationen nach 24 Stunden wurde jeweils dreifach bestimmt. In der nachfolgenden Tabelle sind die Mittelwerte und Standardabweichungen (SD) angegeben, sowie die p-Werte gemäß dem t-Test für den jeweiligen Vergleich mit dem Kontrollansatz (ohne KH). Bei einem p- Wert von unter 0,05 liegt eine statistische Signifikanz vor.
Relative Telomeraseaktivität:
Diese Daten zeigen eine Erhöhung der Telomeraseaktivität in den Fibroblasten durch Zugabe von Kollagenhydrolysat in Konzentrationen von 0,1; 1 oder 10 mg/ml, auch wenn die Erhöhung nur im Fall von 0,1 mg/ml signifikant ist.
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e Kollagenhydrolysat zur Verwendung als Wirkstoff, um die Alterung von Körperzellen bei Menschen oder Tieren zu verzögern. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 1, um die Hautalterung zu verzögern, wobei die Körperzellen Fibroblasten sind. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verwendung eine nicht-therapeutische Verwendung ist, insbesondere eine kosmetische Verwendung. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verwendung eine therapeutische Verwendung ist zur Vorbeugung und/ oder Behandlung von altersbedingten Erkrankungen. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat der Verkürzung von Telome- ren in den Körperzellen entgegenwirkt, und insbesondere die Telomer- Verkürzungsrate senkt. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 5, wobei das Kollagenhydrolysat das Enzym Telomerase in den Körperzellen aktiviert. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat oral zu verabreichen ist. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 7, wobei das Kollagenhydrolysat in Form eines Pulvers, einer Lösung, eines Gels, einer Tablette oder einer Kapsel zu verabreichen ist.
Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat in einer Tagesdosis von ca. 0,5 bis ca. 20 g zu verabreichen ist, bevorzugt in einer Tagesdosis von ca. 2 bis ca. 15 g, weiter bevorzugt in einer Tagesdosis von ca. 3 bis ca. 10 g, insbesondere in einer Tagesdosis von ca. 4 bis ca. 8 g. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat ein mittleres Molekulargewicht von 500 bis 15.000 Da aufweist, bevorzugt von 1.000 bis 8.000 Da, weiter bevorzugt von 1.500 bis 5.000 Da, am meisten bevorzugt von 1.800 bis 2.200 Da. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat durch enzymatische Hydrolyse eines kollagenhaltigen Ausgangsmaterials hergestellt ist. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 11, wobei das kollagenhaltige Ausgangsmaterial ausgewählt ist aus Haut oder Knochen von Wirbeltieren, bevorzugt von Säugetieren, Vögeln oder Fischen, insbesondere aus Haut von Rindern oder Schweinen. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Kollagenhydrolysat durch die nacheinander folgende Einwirkung von mindestens zwei Endoproteasen mit einer unterschiedlichen Spezifität, insbesondere von mindestens zwei verschiedenen Metalloproteasen und/oder Serinproteasen, hergestellt ist. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 13, wobei die Metalloproteasen und/oder Serinproteasen ausgewählt sind aus Enzymen aus den Mikroorganismen Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Aspergillus oryzae und Aspergillus melleus.
- 18 - Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, wobei mindestens 50% der N-terminalen Aminosäuren des Kollagenhydrolysats hydrophobe Aminosäuren sind, insbesondere Alanin, Leucin und Isoleucin. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Kollagenhydrolysat durch rekombinante Genexpression hergestellt ist. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kollagenhydrolysat in Kombination mit mindestens einem weiteren Wirkstoff zu verabreichen ist, der einer Verkürzung von Telomeren in den Körperzellen entgegenwirkt. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 17, wobei der mindestens eine weitere Wirkstoff ausgewählt ist aus Pflanzenextrakten von Pflanzen der Gattungen Astralagus (Tragant), Cimicifuga (Silberkerzen), Dendropanax und Kappaphycus. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Kollagenhydrolysat in einer Zusammensetzung zu verabreichen ist, die außer dem Kollagenhydrolysat keine weiteren Wirkstoffe enthält. Kollagenhydrolysat zur Verwendung nach Anspruch 19, wobei die zu verabreichende Zusammensetzung im Wesentlichen vollständig aus dem Kollagenhydrolysat besteht.
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