JP2002521330A - 3−ヒドロキシアルカン酸オリゴマーの栄養的および治療的使用 - Google Patents
3−ヒドロキシアルカン酸オリゴマーの栄養的および治療的使用Info
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Abstract
Description
栄養用および治療用組成物の分野内である。
、ヒトおよび動物の状態が多く存在する。例には、発作の制御、特定の代謝性障
害の処置、タンパク質異化の減少、減量時の食欲抑制、および非経口の栄養摂取
が挙げられる。
している;しかし、これらは、必ずしも効果的であるとは限らず、所望でない副
作用を引き起こし得る。ケトン誘発食は、今世紀の変わり目から使用されている
が、抗発作医薬の開発についての好意は失われている。ケトン誘発食は、最近、
特定の形態のてんかんならびに他の医学的状態の処置について新たな興味を引き
寄せている。典型的には、注意深く制御され、医者が管理する食餌は、脂肪カロ
リーが非常に高く、炭水化物が低い。食餌療法は、エネルギーを得るために炭水
化物の代わりに脂肪を代謝させることを身体に強い、それによって血中のアセト
アセテートおよびD−3−ヒドロキシブチレートのレベルを上昇させる。これら
の化合物は、「ケトン体」と呼ばれ、従って、用語「ケトン体生成(ケトン誘発
)(ketogenic)」は、食餌療法を説明するために使用される。
ン体の上昇した血液レベルは、発作を防ぐのに役立つ鎮静作用を有すると考えら
れる。しかし、この目的に有効であるために、患者は食餌療法を厳しく守らなけ
ればならない。ビタミンおよびミネラル補助食品が、食餌を栄養的に完全にする
ために食餌中に含まれる。なぜなら、この食餌は、脂肪が非常に高く、タンパク
質は低く、炭水化物をほぼ除去することを必要とするからである。各患者の食餌
は、患者の年齢、大きさ、および活性のレベルに基づいて数学的に計算される。
患者は、1〜2年の間、規則通りに食餌療法に従い、この時点で、患者は、徐々
に普通の食餌に戻される。食餌療法は、てんかんの子供に特に効果的であること
が見出されている。大きな欠点は、食餌があまり口に合わず、患者のコンプライ
アンスは、患者の一部およびその家族に完全な義務を要求する。さらに、この食
餌の高い脂肪含量は、アテローム性硬化症などの血管疾患の危険を増加させ得る
。
ために、というような健康の理由のために至急に体重の減少を必要とする場合に
も使用される。この場合、医者は、その人のカロリー摂取を非常に制限する食餌
療法を処方し得る。カロリー摂取量が減少すると、身体はエネルギーを得るため
に貯蔵の蓄えを代謝することが強いられる。身体は、脂肪および骨格組織(例え
ば、筋肉およびタンパク質)からエネルギーを導き得る。しかし、タンパク質よ
りも脂肪組織が使用されることが好ましい。なぜなら、タンパク質の分解(すな
わち「異化」)は、筋萎縮、免疫抑制、および低下した創傷治癒を望ましくなく
生じ得る。ヒドロキシ酪酸を用いる食餌補助は、低エネルギーの食餌の被験体に
おいてタンパク質異化を減少することが示された(PawanおよびSempl
e、Lancet 8:15(1983))。3−ヒドロキシブチレートが食欲
を有利に抑制することも報告されている。
物を摂取することができない患者に栄養素を提供するために使用される。この状
態の通常の原因には、胃腸管の炎症性障害(例えば、クローン病)、放射線腸炎
、および壊死した腸または疾患を患っている腸の外科的切断に由来する短腸が挙
げられる。約22,000人の外来患者および150,000人の入院患者が、
米国だけでTPNを現在受けている(PR Newswire:Orphan
Medical Announcement、1995年6月9日)。患者は、
典型的には濃縮脂肪乳濁液である栄養素を、静脈に直接受ける。栄養組成物は、
例えば、Changらの米国特許第4,563,354号;EP 032142
8 A1;Wretlindらの米国特許第5,093,044号;PCT W
O 88/08301;PCT WO90/02548;PCT WO 90/
02549;およびPCT WO 90/11753に記載される。しかし、脂
肪乳濁液を用いる非経口的な処置は、カテーテル閉塞、高脂肪血、血小板障害、
脂肪過負荷症候群(fat overload syndrome)、および脂
肪塞栓症のような深刻な副作用を有し得る(Desrochersら、J.Nu
tr.Biochem.6:111−18(1995))。従って、長期間の静
脈給食に使用され得る、高エネルギー、水溶性栄養素を開発することは、非常に
利益がある。
テート(これらはヒト血清の天然成分である)は、脂肪乳濁液の代わりに静脈摂
取のために使用され得る。これらの化合物は、長期の飢餓の間および糖尿病性ケ
トアシドーシスを除いて、末梢組織の良い燃料(fuel)であり、最終的に二
酸化炭素に酸化される。不運なことに、これらの酸の形態でのこれらの化合物の
投与は、静脈に刺激を引き起こし得、ナトリウム塩としての化合物の注入は、危
険なナトリウムの過負荷となり得る(Desrochersら、J.Nutr.
Biochem.6:111−18(1995))。これらの問題を解決するた
めに、研究者らは、塩基性アミノ酸塩を有するR−3−ヒドロキシブチレートの
投与を調査した(Beylotら、Crit.Care Med22:1091
−98(1994):Lammerantら、J.Mol.Cell.Card
iol.17:421−33(1985))。しかし、このような処置は、血液
脳関門を横切るアミノ酸の輸送を妨害し得、そして/または患者の肝臓または腎
臓の病理に干渉し得る(Desrocherら、J.Nutr.Biochem
.6:111−18(1995))。他は、ケトン体に対する塩の比を減少させ
るために、栄養素として3−ヒドロキシ酪酸オリゴマーのナトリウム塩の使用を
記載している(Hiraideらの日本特許第94,321,778号)。
セロールモノエステルの合成に焦点が当てられており、これは、血漿および組織
中でグリセロールおよびアセトアセテートに加水分解される(Birkhahn
およびBorder、Am.J.Clin.Nutr.31:436−41(1
978);Birkhahanら、J.Nutr.109:1168−74(1
979))。この組成物は、大量のナトリウム負荷のない、大量のケトン体をの
投与を提供する最初のものであった。
−1,3−ブタンジオールは、水溶性前駆体であり、これは肝臓でR,S−3−
ヒドロキシブチレートに代謝される(Desrochersら、J.Nutr.
Biochem.6:111−18(1995))。しかし、このジオールは、
静脈栄養素としての使用に適切ではない。なぜなら、このジオールは、オスモル
当たりのカロリー密度が低く、肝臓でのジオールの酸化は、[NADH]/[N
AD+]比を著しく増加し、これはアルコール性低血糖を誘発し得る。これらの
問題に取り組むための1つの努力は、R,S−1,3−ブタンジオールのアセト
アセテートを使用することに焦点が当てられており、その結果、エステラーゼに
よって遊離されるアセトアセテートがこのジオールの酸化によって肝臓で生成さ
れる還元等価物を捕捉し得る(Desrochersら、J.Nutr.Bio
chem.6:111−18(1995))。
有用である。Stahlyの米国特許第4,329,359号および第4,42
3,072号は、生まれたてのブタの代謝の安定性を改善するために、妊娠中の
雌ブタにジヒドロキシアルカノールおよびトリグリセリドを給食することを開示
する。これらの組成物は、雌ブタにおけるケトン体を増加するために機能する。
次いで、ケトン体は、胎盤を通って移動され、発育中の胎仔に補助的なエネルギ
ー源を提供する。
WO 98/41200およびPCT WO 98/41201は、栄養および
治療組成物中に、アセトアセテートと、ポリD−β−ヒドロキシブチレートまた
はそのエステルまたはオリゴマー、ならびに/あるいは代謝前駆体またはその塩
とを組み合わせた使用が開示され、これは、心臓の効率を増加するため、糖尿病
およびインシュリン抵抗性状態の処置のため、および神経変性障害およびてんか
んの効果の処置のために、血液中のケトン体のレベルを上昇させる。これらの適
用は、ケトンレベルがこれらの障害を処置するために上昇され得るメカニズムを
提供するが、有用な化合物の数は、アセトアセテートと、D−β−ヒドロキシブ
チレートの前駆体、またはオリゴマー、またはエステルのいずれかとの組み合わ
せに限定される。
ケトンレベルを上昇させるための改善された組成物または代替の組成物を提供す
ることが、本発明の目的である。
代謝生成物を有する組成物を提供し、そして発作制御、代謝病制御、タンパク質
異化の減少、食欲の抑制、非経口の栄養素、心臓効率の増加、糖尿病の処置、神
経変性障害またはヒトおよび他の動物のケトンレベルに影響する状態もしくはそ
のケトンレベルによって生じる状態の効果の処置のために、それらの使用方法を
提供することが本発明のさらなる目的である。
び/あるいは誘導体の形態でケトン体源を提供することによって、哺乳動物にお
けるケトン体レベルを増加させるために提供される。3−ヒドロキシ酸は、アセ
トアセテート、3−ヒドロキシ酸の環状オリゴマー、直線または環状オリゴマー
のエステル、3−ヒドロキシ酪酸以外の3−ヒドロキシ酸のエステル、およびそ
の組み合わせと合わせて投与される場合、3−ヒドロキシ酪酸の直線ホモオリゴ
マー以外の3−ヒドロキシ酸の直線オリゴマーの形態であり得る。オリゴマーは
、一般的に、3個以上のヒドロキシ酸のポリマーを示す。好ましい3−ヒドロキ
酸には、3−ヒドロキシブチレート、3−ヒドロキシバレレート(hydrox
yvalerate)、3−ヒドロキシヘキサノエート、および3−ヒドロキシ
ヘプタノエートが挙げられる。3−ヒドロキシバレレートのような奇数の炭素数
の3−ヒドロキシ酸のオリゴマーは、偶数の炭素を有する3−ヒドロキシ酸のオ
リゴマーよりもより高いエネルギー含量を有するので有利である。環状オリゴマ
ーは、ある期間の時間に渡って維持されたそして/または制御されたケトン血液
レベルを生じるので、有利な性質を有する。
るいは静脈的に投与され得る。血液ケトンレベルを増加させることは、発作制御
、代謝病制御、タンパク質異化の減少、食欲の抑制、非経口の栄養素、心臓効率
の増加、糖尿病およびインシュリン抵抗性状態の処置、ならびに神経変性障害お
よびてんかんの効果の処置に有用である。
中ケトン体レベルを調節するために、ケトン体の供給源を提供し得、そして生物
学的に産生されるポリヒドロキシアルカノエートは、これらのヒドロキシ酸のた
めの優れた供給源であることが発見された。これらのオリゴマーおよび/または
3−ヒドロキシ酸の誘導体は、ケトンレベルを上昇させるための公知の方法およ
び組成物に関係する欠点のない、多くの栄養および治療組成物を生成するために
容易に適合され得る。
キシ酸またはオリゴマーのエステル、3−ヒドロキシ酸の誘導体およびその組合
わせが挙げられる。1つの好ましい実施態様において、この組成物は、3、4ま
たは5個のモノマーサブユニットを含むR−3−ヒドロキシ酸の環状マクロライ
ドを含有する。好ましい3−ヒドロキシ酸には、3−ヒドロキシ酪酸、3−ヒド
ロキシ吉草酸、3−ヒドロキシヘキサン酸および3−ヒドロキシヘプタン酸が挙
げられる。好ましいオリゴマーの長さは、その誘導体が、モノマーの持続放出に
おいて適切な消化速度を有するような長さであるべきである。別の好ましい実施
態様において、環状三量体(トリオライド)は、他の環状オリゴライドまたは直
鎖エステルおよび/または両方の混合物との組合わせで、使用される。
、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、チオール、ジスルフィド、エーテル、チオ
ールエーテル、アミン、アミド、ハロゲンから選択され、 R2およびR3は、水素、メチル、アルキル、アルケニル、アリール、アリール
アルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、チオール、ジスルフィド、エーテ
ル、チオールエーテル、アミン、アミド、ハロゲン、ヒドロキシ、エステル、窒
素置換された基、および/または酸素置換された基から独立して選択され、 R4は、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アリールアルキル、ヘテロ
アルキル、ヘテロアリール、チオール、ジスルフィド、エーテル、チオールエー
テル、アミン、アミド、ハロゲン、ヒドロキシ、エステル、窒素置換された基、
および/または酸素置換された基から選択され、 さらに、R4が水素またはハロゲンでない場合、R3は直接R4に結合され得、
そしてR4はメチルであり得る。
は直鎖C2〜C77(15)炭化水素を指す。
換であり得るか、またはアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、アミノ、アルキ
ルアミノ、ジアルキルアミノ、ヒドロキシ、ハロおよびニトロから独立して選択
される置換基で置換され得る。
されたような)を指す。
素、窒素、硫黄など)で置換されるアルキル基(上で定義されたような)を指す
。
1つ以上の芳香環を含む基を指す。ヘテロアリール基は、非置換であり得るか、
あるいはアルキル、ハロアルキル、アルコキシ、アミノ、アルキルアミノ、ジア
ルキルアミノ、ヒドロキシ、ハロおよびニトロから独立して選択される置換基で
置換され得る。
リール、アリールアルキル、ヘテロアルキル、またはヘテロアリール(上で定義
されたような)を指す。
3−ヒドロキシ酸の直鎖オリゴマーを含む。本明細書中で使用される場合、用語
「オリゴマー」は、約2000g/mol未満の、好ましくは約1000g/m
ol未満の重量平均分子量を有するか、または約100個未満のモノマーサブユ
ニットを有するポリマーを意味する。代表的な例には、3−ヒドロキシバレレー
ト、3−ヒドロキシヘキサノエート、3−ヒドロキシへプタノエート、3−ヒド
ロキシオクタノエートおよびそれらの組合わせが挙げられる。本明細書で使用さ
れる場合、ホモオリゴマーは1種類のタイプの3−ヒドロキシ酸のみを含み、一
方、オリゴマーは1種類以上の3−ヒドロキシ酸を含むホモオリゴマーまたはヘ
テロオリゴマーのいずれかを指し得る。
キシ酸を含み、この3−ヒドロキシ酸は、偶数個の炭素を有する3−ヒドロキシ
酸よりも高いカロリー値を有する。例えば、3−ヒドロキシバレレートのオリゴ
マーエステル(単独、または他のヒドロキシアルカノエートと混合される)は、
奇数個に数えら得るヒドロキシ酸、3−ヒドロキシバレレートを誘導するために
、使用され得る。
3−ヒドロキシ酸を含む、3−ヒドロキシアルカン酸の環状オリゴマーまたは3
−ヒドロキシアルカノエートオリゴマーエステルを含む。このヒドロキシ酸は、
エステル形態の消化または代謝の結果、遊離される。ヒドロキシ酸をエステル形
態で提供することによって、これらの組生物は、ヒドロキシ酸の酸または塩形態
での送達によって引き起こされる複雑化を排除し得る。
が、摂取後少なくとも数時間の長期間に渡って高いままに保たれるという利点を
有する。例えば、3−ヒドロキシブチレートのトリオライドのような環状3−ヒ
ドロキシブチレートのエステルは、ケトン体の持続放出を提供し得る。モノマー
の徐放は、ケトン体(例えば、3−ヒドロキシブチレート)のより一定したレベ
ルを、長期間に渡って身体に提供するので、徐放は先行技術の組成物を超す主要
な利点を提供する。この放出プロフィールは、特定のケトン体濃度を維持するた
めに必要とされる投薬頻度を減少させ、これは、この物質を投与することが困難
である睡眠中のような期間の間で特に重要である。
むので、3−ヒドロキシ酸のタイプの賢明な選択は、pcr酸基準の発熱密度(
caloric density on a pcr acid)を増加させる
か、または奇数の鎖長を有する酸を提供する手段を提供する。好ましい誘導体は
、上記の式のR基がエチルまたはメチルであるようなものである。
ロキシ酸オリゴマーのいずれかのエステルを含み得る。別の好ましい実施態様に
おいて、組成物は、例えば1,3−ブタンジオールへのエステル結合で終結した
R−3ヒドロキシアルカノエートオリゴマーを含む。オリゴマーの長さは、好ま
しくは、誘導体が静脈投与において適切である溶解度を有するような長さである
。この1,3−ブタンジオールは、ヒドロキシ酸オリゴマーに、第1級アルコー
ル、第2級アルコールおよび/または両方の混合物によって結合され得る。続く
オリゴマーエステル、非R−3ヒドロキシユニットの非経口(例えば、静脈)投
与は、それがオリゴマーエステルから放出された後、身体内で、容易に受容され
、そして代謝されるべきである。
性(例えば、水溶解性およびカロリー給付(calorific benefi
t basis))を含むように選択される。
エステル、ポリヒドロキシアルカノエートのファミリーであり、これらは、多く
の微生物によって細胞間に蓄積され得る。ポリ[(R)−3−ヒドロキシアルカ
ノエート](PHA)は、再生可能資源から製造され、広範囲の工業的かつ生物
医学的な応用における、生分解性かつ生体適合性の熱可塑性物質である(Wil
liams&Peoples,CHEMTECH26:38−44(1996)
)。
レート(PHB)であると本来考えられたものから、広い種類の異なるモノマー
組成を有するポリエステルのクラスへと脱却してきている。現在のところ、約1
00種の異なるモノマーがPHA高分子に組み込まれてきた(Steinbuc
hel&Valentin,FEMS Microbiol.Lett.128
:219−28(1995))。本明細書に記載されるように、これらの天然ポ
リエステルは、栄養および治療用途のために適切な誘導体へ転換され得る。
的な方法には、以下が挙げられる:ポリヒドロキシアルカノエートのオリゴマー
誘導体への直接分解;3−ヒドロキシアルカノエートの環状オリゴマーの開環;
ヒドロキシアルカノエートまたはその誘導体の重合;そして末端ヒドロキシアル
カノエートの単位の修飾とともに開始するか、または終了する、ヒドロキシアル
カノエートオリゴマーの段階合成。このような合成は、当該分野で公知の方法を
使用して容易に実施され得る。アルコールへのエステル結合で終了されるヒドロ
キシ酸オリゴマーの合成に関する本方法の好ましい実施態様において、プロセス
は以下を包含し得る:アルコールを用いるポリヒドロキシアルカノエートの直接
分解;アルコールを用いるヒドロキシアルカノエートの環状オリゴマーの開環;
および、アルコールによる末端ヒドロキシアルカノエート単位のエステル化で開
始するか、または終了する、ヒドロキシアルカノエートオリゴマーの段階合成。
このような合成は、当該分野に公知の方法を使用して実施され得る。
よって調製され得る。例えば、これらの方法は、Seebachら、Angew
.Chem.Int.Eng.Ed.、4:434−35(1992);See
bachら、Helv.Chim.Acta.71:155−67(1988)
;Seebachら、Helv.Chim.Acta.、72:1704−17
(1989);およびMuellerら、Chima45:376(1991)
に記載される。これらの方法は、細菌から誘導したポリエステル、ポリ−(R)
−3−ヒドロキシブチレート(PHB)からの変換、または成分の酸(R)−3
−ヒドロキシブチレートまたはそのエステルからのマクロライド形成を包含する
。大半の直接経路は、酸触媒条件下でのPHBの直鎖オリゴマーと環状オリゴマ
ーの混合物への分解である。オリゴライドおよびオリゴマーは、従来の洗浄、抽
出、および蒸留工程によって粗混合物から単離され得、精製物質を得る。
ビヒクルと合せることによって)に適合され得る。腸内投与に関して、組成物は
、例えば、食餌補給として食物または飲料に添加され得る。あるいは、これらの
組成物は、非経口的に(例えば、注射用の生理食塩水溶液に溶解することによっ
て)送達され得る。遺伝子操作技術を技術を使用すると、植物は適切な3−ヒド
ロキシ酸または3−ヒドロキシ酸のオリゴマーを発現するように操作され得る。
適切な手段および方法は、MetabolixによるWO97/15681およ
びPCT/US99/04999に記載される。
液(例えば、水、ノーマルセーライン、またはリン酸緩衝化生理食塩水)で投与
され得るか、あるいは、血中ケトンを高める他の物質(例えば、単独あるいはタ
ンパク質または炭水化物と組み合せた、遊離脂肪酸、トリグリセリド)と混合さ
れ得る。伝統的なケトン誘発食(例えば、Marriott Corp.Hea
lth Care Services,Pediatric Diet Man
ual,Revised August 1987によって推奨される食餌)は
、合わせた炭水化物およびタンパク質1gに対して3:1〜4:1gの脂肪を含
む。脂肪は代謝されて3−ヒドロキシ酸およびアセトアセテートを生じるので、
所望のレベルは、少なくとも約1〜2mMから最大約7.5mMまで(肥満個体
の長期の空腹の間に達成される)の範囲であるが、範囲は0.3〜20mMであ
り得、3−ヒドロキシ酸を含有する組成物が処方されて、伝統的なケトン誘発食
の値と同様の値を得、この収量は3−ヒドロキシ酸が直接投与される場合により
有効であることが見て分かる。
、好ましくは、炭水化物もしくはタンパク質の量に対して過剰量の3−ヒドロキ
シ酸を維持する。
れ得る。当業者は、投与のための適切なヒドロキシ酸オリゴマーまたは誘導体、
ならびにその量を容易に選択し得る。使用される特定の組成物は、(特定の患者
に必要とされる)標的ケトン血中レベルならびに投与経路および投与頻度に依存
する。すべての場合において、これらの化合物の消化および代謝は、有利にケト
ン体の徐放を提供する。
スを維持することが可能であると同時に、ケトン誘発食の欠点を克服する。これ
らの化合物の正常な摂取および代謝の間に、ケトン体(例えば、3−ヒドロキシ
ブチレートおよびアセトアセテート)は血中に放出される。ケトン体の血中レベ
ルは、ケトーシスの実施、および発作(これは、例えば、癲癇に関連する)の減
少に必要なレベルで維持され得る。本明細書中に記載されるヒドロキシ酸オリゴ
マー誘導体はまた、タンパク質の異化を減少し、かつ食欲抑制を提供するために
必要なレベルでケトン体の血中レベルを維持するために投与され得、その結果、
体重減少に役立つ。
いくつかの効果を模倣するように機能する。得られる好ましい血中レベルは、3
−ヒドロキシ酸が2〜3mMの範囲である。ケトン体のカロリー値は、1gの脂
肪あたり約1.5gのケトン(1.5g of ketone/eg of f
at)である。本明細書中に記載されるヒドロキシ酸オリゴマー誘導体は、身体
に養分を提供するために必要なレベルでケトン体の血中レベルを維持するように
、哺乳動物、典型的にはヒトに非経口的に投与され得る。これらの組成物は、経
口的に食物を摂取できないか、またはそうでなければ完全経口栄養法を必要とす
る患者に特に有用であるべきである。これらの組成物は、長期静脈内供給に適し
た高エネルギー水溶性養分を提供するように処方され得る。
、インスリン欠乏、またはインスリン抵抗状態)によって引き起こされる欠乏を
克服するために必要なレベルで、ケトン体の血中レベルを維持するように投与さ
れ得る。本明細書中に記載されるヒドロキシ酸オリゴマー誘導体は、インスリン
抵抗(インスリン抵抗において、正常なインスリンのシグナル伝達経路は障害さ
れる)および心臓(液圧作用(hydraulic work))効率が代謝的
理由に起因して減少する状態を処置するための必要なレベルで、ケトン体の血中
レベルを維持するように投与され得、PCT WO98/41200およびPC
T WO98/41201(これらは、本明細書中で参考として援用される)に
記載される。
性疾患(特に、神経毒プラーク(例えば、アミロイドプラーク)を含む疾患)を
処置するために必要なレベルで、ケトン体の血中レベルを維持するように、哺乳
動物、典型的にはヒトに投与され得る。本明細書中に記載される組成物が処置の
際に役立ち得る、神経変性疾患の例には、以下が挙げられる:アルツハイマー病
、ピック病関連前頭側頭骨変性疾患、血管性痴呆、レーヴィ体型の老年痴呆、前
頭萎縮を伴う振せん麻痺(パーキンソン症候群)の痴呆、進行性核上性麻痺およ
び皮質基底(corticobasal)の変性、ダウン症候群関連アルツハイ
マー病、重症筋無力症および筋ジストロフィー。例えば、British Te
chnology Group,Ltd.,によるPCT WO98/4120
0およびPCT WO98/41201を参照のこと。これは、上昇したレベル
のケトン体が、細胞のエネルギー生成を高めることによって少なくとも部分的に
、神経細胞の機能および増殖を向上し得ることを開示する。神経変性疾患の処置
のための好ましいケトン血中レベルは、食餌療法または発作に対するレベルより
も高く、より典型的には、7.5mMの範囲である。
を提供し、かつ生まれたての動物の代謝安定性をできる限り向上させるために、
動物(例えば、ブタ、特に妊娠中の雌ブタ)に投与され得る。例えば、妊娠中の
雌ブタにおけるケトン体レベルを上昇させることによって、ケトン体は胎盤を越
えて移動され、補給エネルギー源を発育中の胎仔に提供する。
さらに説明される。
リオキサドデカ−2,6,10−トリオン、すなわち、(R)−3−ヒドロキシ
酪酸のトリオライド(triolide)の調製) PHB(20g)を、p−トルエンスルホン酸一水和物(4g)および濃硫酸
(5mL)を含有するジオキサン(700mL)に溶解した。4日間還流した後
に、この反応は、トリオライドへの転換を40%達成した(ガスクロマトグラフ
ィー(GC)分析により決定した)(RiisおよびMai、J.Chroma
tography 445:285〜89(1998))。この反応混合物を室
温まで冷却し、そして重炭酸ナトリウム飽和溶液でクエンチした。ジオキサンを
、ロータリーエバポレーターにより除去した。その残渣を酢酸エチル(400m
L)で抽出し、ブラインで洗浄し、そしてオイルになるまで濃縮した。減圧蒸留
により、純粋なトリオライド(4g)を得た。
使用) 雑種犬(21kg)を一晩絶食させ、そしてゼラチン中のトリオライド((R
,R,R)−4,8,12−トリメチル−1,5,9−トリオキサドデカ−2,
6,10−トリオン、10g)の経口ボーラスを与えた。この量のトリオライド
は、一日のカロリー所要量の5%と等価である。血液サンプルを、0、15、3
0、45、および60分、ならびにその後の30分ごとに、合計6時間にわたっ
て採取した。
てアセトアセテートおよび3−ヒドロキシブチレートについてGC−質量分析(
GC−MS)アッセイによって分析した。図1に示すように、90分以内で、3
−ヒドロキシブチレートおよびアセトアセテートの血中濃度は、0.3mMおよ
び0.05mMに達し、そして血液中の全ケトン体は、0.36mMであった。
4時間後以降は、全ケトン体濃度は、0.24mMに上昇したままであった。血
液中のグルコース濃度は、この実験中に、6.5mMから5mMまで低下した。
中のケトン体濃度を増大させ得ることを示す。重大な知見は、ケトン体濃度が投
薬後の数時間は上昇したままであることであり、このことは、トリオライドがケ
トン体の遅い放出に有用であることを実証する。
使用) 雑種犬(25.5kg)を一晩絶食させ、そして肉(111g)とトリオライ
ド((R,R,R)−4,8,12−トリメチル−1,5,9−トリオキサドデ
カ−2,6,10−トリオン、23.5g)との混合物を与えた。この量のトリ
オライドは、一日のカロリー所要量の10%と等価である。同じ量の肉およびト
リオライドを、0、120、360および540分の時点で与えた。血液サンプ
ルを、一定の間隔で12時間にわたって採取した。
たは下痢、吐き気、嘔吐、もしくは頻尿などの異常な(abnormal)身体
機能の兆候を示さなかった。血液サンプルを、アセトアセテートおよび3−ヒド
ロキシブチレートについて分析した。30分以内に、3−ヒドロキシブチレート
およびアセトアセテートの濃度は、それぞれ0.85mMおよび0.15mMに
達した。血液中の全ケトン体は、1.0mMであった。トリオライドの3回目の
投与の後は、全ケトン体濃度は上昇したままであり、約0.6mMで一定であっ
た。血液中のグルコース濃度は、正常な範囲である3.1〜5.9mMのままで
あった。他の臨床化学プロフィールは、この実験を通して正常なままであった。
翌朝までに、血液中のケトン体濃度は、正常値である0.02mMに戻った。
ケトン体濃度が上昇して維持されることを示す。重要なことに、このケトン体濃
度は、難治性癲癇の栄養処置において使用されるケトン誘発食によって達成され
る範囲内である。さらに、トリオライドがイヌによって十分に受容されることが
わかった。このイヌは、窮迫の兆候を示さず、そして臨床化学パラメータの動揺
を示さなかった。これらの結果は、トリオライドがケトン体の遅い放出に有用で
あることを、さらに実証する。
オリゴマーの合成) オリゴマー(R)−3−ヒドロキシブチレートを、メチル(R)−3−ヒドロ
キシブチレートの縮合反応によって調製した。具体的には、メチル(R)−3−
ヒドロキシブチレート(250μl)を、ジブチルスズオキシド(2mg)と共
に、110℃で72時間加熱した。この反応バイアルは、これによってメタノー
ルの除去が可能であるように、大気に対して解放したままにした。冷却後、この
反応系は結晶(白色固体物質)を形成し、これをメタノールで洗浄し、そして空
気乾燥させた。NMR分析は、約1,700g/molの分子量を有するオリゴ
マー(R)−3−ヒドロキシブチレートの形成を示した。ゲル電気泳動クロマト
グラフィー(GPC)分析により、約2,000g/molのMwを確認した。
NMR分析はまた、末端メチルエステルの存在を実証した。
エートオリゴマーの合成) オリゴマー(R)−3−ヒドロキシブチレートブタンジオールエステルを、微
生物ポリエステルであるポリ[(R)−3−ヒドロキシブチレート]と、1,3
−ブタンジオールとの、制御されたエステル交換反応により、調製した。具体的
には、PHB(10g、Mw600,000)を、200mLのジオキサンおよ
び1,3−ブタンジオール(2.1mL)に、加熱して溶解した。溶解後、この
反応混合物を冷却し、そして濃硫酸(1mL)をゆっくりと添加した。この反応
混合物を48時間加熱還流した。サンプルを周期的に取り出し、そして水中に沈
殿させた。6時間後、95%の生成物を回収した。この生成物は、GPC分析に
よれば、4,300DaのMwを有した。45時間後、52%の生成物を回収し
た。この生成物は、GPC分析によれば、2,000DaのMwを有した。NM
R分析は、約1,000g/molの3−ヒドロキシブチレートオリゴマーを示
し、そして末端1,3−ブタンジオールエステルの存在を実証した。
ポリ[(R)−3−ヒドロキシブチレート]の制御された加水分解により、調製
した。具体的には、PHB(150g)を、2Lの氷酢酸に、加熱して溶解した
。水(350ml)を、粘性の溶液が単一の相を形成するまで、ゆっくりと添加
した。この反応混合物を、18時間加熱還流した。約55℃まで冷却した後に、
この混合物を、手早く撹拌しながら9Lの水に添加した。白色沈殿を回収し、水
で洗浄して、乾燥後に92gの3−ヒドロキシブチレートオリゴマーを得た。N
MR分析は、末端がクロトン化していない、約1,000g/molの3−ヒド
ロキシブチレートオリゴマーを示した。GPC分析により、1,000g/mo
lの分子量を確認した。
200g/mol)3−ヒドロキシブチレートオリゴマーを生成した。オリゴマ
ー(R)−3−ヒドロキシバレレートを、同じアプローチを使用して、ポリ(3
−ヒドロキシバレレート)(これは、Chromobacter violac
eum(Steinbuchelら、Appl.Microbiol.Biot
echnol.39:443〜49(1993))を使用する醗酵により得られ
得る)から調製し得る。
用) Sprague−Dawleyラットに、市販のラットの餌を10日間にわた
って与え、次いで、デンプンからのカロリー75%、カゼインとして20%、お
よびポリ不飽和油として5%、ならびに鉱物混合物および肝臓抽出物補給を含有
する、コントロール食に切り換えた。15日後、2グループのラットに、3−ヒ
ドロキシブチレートオリゴマーからのカロリー25%を含有する実験食を与えた
。2つの異なるオリゴマー(短いものと中程度のもの、それぞれ200g/mo
lまたは1000g/molのいずれかの分子量を有する)を使用した。コント
ロールグループには、オリゴマーを含まないコントロール食を続けた。
ブチレートについて、GC−MSにより分析した。実験食における5日後、これ
らのラットを安楽死させ、血液試料を収集して、3−ヒドロキシブチレートおよ
びアセトアセテートについて、GC−MSにより分析した。
度のHBオリゴマーを含有する実験食を与えたラットの体重もまた増加した。短
いHBを含有する実験食を与えたラットの体重は、この実験食を続ける間にわず
かに減少した。
より測定した。コントロールグループは、3−ヒドロキシブチレートおよびアセ
トアセテートの、正常な濃度(それぞれ0.07mMおよび0.02mM)を示
した。短いHBオリゴマーを与えたラットは、それぞれ0.65mMおよび0.
05mMの、3−ヒドロキシブチレート濃度およびアセトアセテート濃度であっ
たが、一方で中程度のオリゴマーを与えたラットは、それぞれ0.15mMおよ
び0.04mMの濃度であった。これらの結果は、3−ヒドロキシブチレートオ
リゴマーを与えたラットにおいては、その血液中で、ケトン体のレベルが増加し
たことを示す。
ロキシブチレートの濃度は、GC−MSにより、それぞれ約3.5mMおよび1
.0mMであることが決定された。3−ヒドロキシブチレートは、コントロール
ラットの尿中では、検出不可能であった。これらの結果は、3−ヒドロキシブチ
レートオリゴマーの経口投与が、血液中および尿中でのケトン体濃度を増加させ
ることを示す。
えられたイヌからの全血漿ケトン体(nm)の、R−BHB(四角)、アセトア
セテート(菱形、対照)、および全ケトン体(三角)における、時間(分)に対
するグラフである。
の直鎖ホモオリゴマー以外の、3−ヒドロキシ酸の直鎖オリゴマー(アセトアセ
テートとの組合わせで投与される場合)、(b)3−ヒドロキシ酸の環状オリゴ
マー、(c)3−ヒドロキシ酪酸の直鎖ホモオリゴマー以外の直鎖または環状オ
リゴマーのエステル(アセトアセテートとの組合わせで投与される場合)、(d
)3−ヒドロキシ酪酸以外の3−ヒドロキシ酸のエステル(アセトアセテートと
の組合わせで投与される場合)、および(e)それらの組合わせ。1つの好まし
い実施態様において、この組成物は、3、4または5個のモノマーサブユニット
を含むR−3−ヒドロキシ酸の環状マクロライドを含有する。好ましい3−ヒド
ロキシ酸には、3−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ吉草酸、3−ヒドロキシヘ
キサン酸および3−ヒドロキシヘプタン酸が挙げられる。好ましいオリゴマーの
長さは、その誘導体が、モノマーの持続放出において適切な消化速度を有するよ
うな長さであるべきである。別の好ましい実施態様において、環状三量体(トリ
オライド)は、他の環状オリゴライドまたは直鎖エステルおよび/または両方の
混合物との組合わせで、使用される。
、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、チオール、ジスルフィド、エーテル、チオ
ールエーテル、アミン、アミド、ハロゲンから選択され、 R2およびR3は、水素、メチル、アルキル、アルケニル、アリール、アリール
アルキル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、チオール、ジスルフィド、エーテ
ル、チオールエーテル、アミン、アミド、ハロゲン、ヒドロキシ、エステル、窒
素置換された基、および/または酸素置換された基から独立して選択され、 R4は、水素、アルキル、アルケニル、アリール、アリールアルキル、ヘテロ
アルキル、ヘテロアリール、チオール、ジスルフィド、エーテル、チオールエー
テル、アミン、アミド、ハロゲン、ヒドロキシ、エステル、窒素置換された基、
および/または酸素置換された基から選択され、 さらに、R4が水素またはハロゲンでない場合、R3は直接R4に結合され得、
そしてR4はメチルであり得る。
Claims (25)
- 【請求項1】 哺乳動物において、血液ケトン体レベルを調節するために、
有効量および生体適合量の3−ヒドロキシ酸を含有する、栄養または治療食物組
成物であって、ここで該3−ヒドロキシ酸は、以下: a)アセトアセテートと組み合わせられた、3−ヒドロキシ酪酸の直鎖ホモオ
リゴマー以外の3−ヒドロキシ酸の直鎖オリゴマー、 b)3−ヒドロキシ酸の環式オリゴマー、 c)アセトアセテートと組み合わせられた、3−ヒドロキシ酪酸以外の3−ヒ
ドロキシ酸のエステル、 d)アセトアセテートと組み合わせられた、3−ヒドロキシ酪酸の直鎖ホモオ
リゴマー以外の3−ヒドロキシ酸の直鎖および環式オリゴマーのエステル、なら
びに e)それらの組み合わせ、からなる群から選択される形態である、組成物。 - 【請求項2】 前記ヒドロキシ酸が塩ではない、請求項1に記載の組成物。
- 【請求項3】 前記3−ヒドロキシ酸が環式オリゴマーである、請求項1に
記載の組成物。 - 【請求項4】 前記3−ヒドロキシ酸が3−ヒドロキシ酪酸である、請求項
3に記載の組成物。 - 【請求項5】 前記3−ヒドロキシ酸が、3−ヒドロキシバレレート、3−
ヒドロキシヘキサノエート、3−ヒドロキシヘプタノエート、3−ヒドロキシオ
クタノエートおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に
記載の組成物。 - 【請求項6】 前記3−ヒドロキシ酸エステルが環式エステルである、請求
項1に記載の組成物。 - 【請求項7】 前記環式エステルが3−ヒドロキシブチレートのトリオライ
ド(triolide)である、請求項6に記載の組成物。 - 【請求項8】 前記環式オリゴマーが、3、4または5個のモノマーサブユ
ニットを含有するR−3−ヒドロキシ酸の環式マクロライドを含む、請求項3に
記載の組成物。 - 【請求項9】 前記3−ヒドロキシ酸が、3−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロ
キシ吉草酸、3−ヒドロキシヘキサン酸、3−ヒドロキシヘプタン酸およびそれ
らの組み合わせからなる群から選択される、請求項8に記載の組成物。 - 【請求項10】 前記3−ヒドロキシ酸オリゴマーが、エステル結合で終結
したR−3−ヒドロキシアルカン酸オリゴマーを含む、請求項1に記載の組成物
。 - 【請求項11】 前記オリゴマーが1,3−ブタンジオールで終結する、請
求項10に記載の組成物。 - 【請求項12】 哺乳動物への静脈内投与に適切な処方物中の、請求項1に
記載の組成物。 - 【請求項13】 前記3−ヒドロキシ酸が植物または細菌バイオマスに由来
する、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項14】 経口摂取用の食物処方物中の、請求項1に記載の組成物。
- 【請求項15】 家畜への投与のための食物処方物中の、請求項14に記載
の組成物。 - 【請求項16】 哺乳動物において、血液ケトンレベルを調節する方法であ
って、該方法は、該哺乳動物に、有効量および生体適合量の3−ヒドロキシ酸を
含有する、有効量の栄養または治療食物組成物を投与し、哺乳動物の血液ケトン
体レベルを調節する工程を包含し、ここで、該3−ヒドロキシ酸は、以下: a)アセトアセテートと組み合わせられた、3−ヒドロキシ酪酸の直鎖ホモオ
リゴマー以外の3−ヒドロキシ酸の直鎖オリゴマー、 b)3−ヒドロキシ酸の環式オリゴマー、 c)アセトアセテートと組み合わせられた、3−ヒドロキシ酪酸以外の3−ヒ
ドロキシ酸のエステル、 d)アセトアセテートと組み合わせられた、3−ヒドロキシ酪酸の直鎖ホモオ
リゴマー以外の3−ヒドロキシ酸の直鎖および環式オリゴマーのエステル、なら
びに e)それらの組み合わせ、からなる群から選択される形態である、方法。 - 【請求項17】 前記血液ケトンレベルが発作を制御するのに有効である、
請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 前記血液ケトンレベルが、ケトン体の合成および代謝に関
与する代謝疾患を制御するのに有効である、請求項16に記載の方法。 - 【請求項19】 前記血液ケトンレベルが、前記哺乳動物においてタンパク
質異化を軽減し、そして/または食欲を抑えるのに有効である、請求項16に記
載の方法。 - 【請求項20】 前記血液ケトンレベルが、前記哺乳動物の強心効果を高め
るのに有効である、請求項16に記載の方法。 - 【請求項21】 前記血液ケトンレベルが、糖尿病および他のインスリン抵
抗状態、神経変性障害ならびにてんかんからなる群から選択される疾患を処置す
るのに有効である、請求項16に記載の方法。 - 【請求項22】 前記神経変性疾患が、アルツハイマー病、ピック病関連前
頭側頭骨変性、血管性痴呆、レーヴィ体型の老人性痴呆、前頭萎縮を伴う振せん
麻痺の痴呆、進行性核上性麻痺および大脳皮質基底核変性症、ダウン症候群関連
アルツハイマー、重症筋無力症ならびに筋ジストロフィーからなる群から選択さ
れる、請求項21に記載の方法。 - 【請求項23】 前記哺乳動物がヒトまたは家畜動物である、請求項16に
記載の方法。 - 【請求項24】 前記組成物が非経口的に投与される、請求項16に記載の
方法。 - 【請求項25】 前記組成物が食物組成物または栄養組成物として経口的に
投与される、請求項16に記載の方法。
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