KR20150038525A - 영양물 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 AMP 대 ATP의 세포내 비율을 증가시켜 AMPK의 활성을 감소시키기에 충분한 양의 홀수쇄 지방산을 환자에게 제공함으로써 환자에서 이화작용의 영향을 치료하기 위한 조성물 및 방법을 포함한다.

Description

영양물 센서{Nutrient sensor}

본 발명은 일반적으로 영양물 센서 및 세포내 대사 분야, 및 보다 특히 AMP-활성화된 단백질 키나제(AMPK)의 활성을 조절하여 세포의 이화작용 속도를 증가시키거나 감소시키기 위한 홀수쇄 지방산의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 범위를 제한하는 것 없이 이의 배경기술은 세포내 대사와 연계하여 기재된다.

세포내 대사에서, 대사에 관여하는 중요 효소를 암호화하는 유전자의 조기 발견, 이의 생화학적 분석 및 동정 이후, 대사의 선천성 결함에 대한 식이 치료요법은 주로 전구체를 영향받은 대사 경로로 제한시키려고 하는데 집중되어 왔다. 이들 조기 발견은 결핍된 전구체 또는 영양물이 음식물 단독으로 또는 하나 이상의 약제학적 약물과 배합되어 제공되는 많은 상호보완적 치료 요법을 유도하였다.

세포 대사는 2가지로 구분된다: 세포가 에너지를 사용하여 복합 분자를 만들고 세포 구조물을 생성하는 것과 같은, 다른 생명기능을 수행하는 동화작용; 및 세포가 복합 분자를 분해하여 에너지 및 환원력을 생성시키는 이화작용. 세포 대사는 극히 복잡하게 조절되는 연쇄 화학적 반응, 제어 기작 및 조절 기작, 피드백 루프 및 유전자 발현의 증가 및 감소를 포함한다.

수년 동안 영양물 및 약물 치료 요법이 있어 왔지만, 미시적 및 거시적 수준에서 세포의 에너지 프로세싱 및 대사에서 개선의 여지가 여전히 존재한다. 흔히, 기존의 치료요법은 대사의 제어 기작 보다는 대사를 위한 전구체에 집중되어 왔다.

발명의 요약

본 발명은 수많은 비관련 질환에 대한 포괄적인 치료요법들이 공통적인 제어 조절 기작을 갖는다는 인지를 바탕으로 한다. 보충대사작용(anaplerotic) 치료요법은 선천성 질환에서 에너지 결핍이 시트르산 사이클(CAC) 및 증진된 ATP 생성을 위한 전자 수송 전달계 둘다에 대한 대안적인 기질을 제공함에 의해 개선될 수 있다는 개념을 근거로 한 것이다. 하나의 중요한 조절 성분은 AMP-활성화된 단백질 키나제(AMPK)이다.

본 발명은 아데노신 모노포스페이트(AMP) 대 아데노신 트리포스페이트(ATP)의 세포내 비율을 증가시켜 AMP-활성화 단백질 키나제(AMPK)를 감소시키기에 충분한 홀수쇄 지방산의 양을 환자에게 제공하여 환자에서 이화작용의 영향을 치료하기 위한 조성물 및 방법을 포함한다. 홀수쇄 지방산은 헵타노에이트, 펜타노에이트, 트리헵타노에이트, 트리펜타노에이트 및 이들의 배합물일 수 있다. 홀수쇄 지방산은 더욱이 라파마이신의 포유동물 표적(mTOR)의 활성을 감소시킬 수 있고; mTOR의 활성은 또한 본 발명의 조성물 및 방법의 효과를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 홀수쇄 지방산은 일반적으로 ADP 또는 ATP의 세포내 수준을 증가시키도록 대사되고 이로써 세포내 AMPK를 차단한다.

이와 같이, 홀수쇄 지방산을 환자에게 제공하는 것은, 동화작용과 이화작용간의 생화학적 스위칭을 지시하는데 관여하는 영양물 스위치인 AMPK를 가동시키거나 차단시키는 작용을 한다. 본 발명은 홀수쇄 지방산을 사용하여 스위칭 기작 자체, 즉 AMP, 아데노신 디포스페이트(ADP) 및 ATP의 상대적 농도의 변화 또는 조절에 도달하는 통상의 생화학적 경로를 우회하거나 회피한다. 예를 들어, 홀수쇄 지방산은 ATP의 수준을 증가시킴으로써 AMPK를 차단하여 세포 이화작용을 감소시킨다. 환자 또는 기관의 일반적인 활성화 상태에 따라, AMPK의 활성은 예를 들어, 홀수쇄 지방산 중에 환자에 대한 하루 식이 칼로리 요구량 약 1 내지 약 40% 또는 20 내지 35%를 환자 또는 기관에 제공하여 조절될 수 있다. 당업자는 환자 또는 이들의 기관이 변법 또는 방법 및 위치화를 통해 홀수쇄 지방산을 수용할 수 있음을 인지할 것이다. 환자에게 홀수쇄 지방산을 제공하는 방법의 비제한적인 예는 경구, 장내, 비경구, 비강, 정맥내 또는 이들의 조합 투여 등을 포함한다.

본 발명은 또한 ATP에 대한 AMP의 세포내 비율을 증가시키기에 충분한 양의 홀수쇄 지방산을 환자에게 제공하여, 이를 필요로 하는 환자에서 감소하는 세포내 이화작용을 치료하기 위한 방법을 포함한다. 홀수쇄 지방산은 헵타노에이트, 펜타노에이트, 트리헵타노에이트, 트리펜타노에이트 및 이들의 배합물일 수 있다.

본 발명의 또 다른 방법은 AMPK 활성화 수준을 확인하여 환자의 대사적 상태를 결정하고; 환자의 음식물중의 홀수쇄 지방산의 %를 변화시켜 ATP에 대한 AMP의 세포내 비율 및 AMPK의 활성화 상태를 변화시킴으로써 이를 필요로 하는 환자의 세포내 대사를 조절하기 위한 조성물 및 방법을 포함한다. 다시, 홀수쇄 지방산은 헵타노에이트, 펜타노에이트, 트리헵타노에이트, 트리펜타노에이트 및 이들의 배합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 AMPK의 세포내 활성을 변화시켜 세포내 이화작용의 양을 증가시키거나 감소시키기에 충분한 영양학적 유효량의 홀수쇄 지방산을 포함하는, 세포내 AMPK의 활성을 조절하기 위한 조성물을 포함한다. 영양학적 유효량의 홀수쇄 지방산은 헵타노에이트, 펜타노에이트, 트리헵타노에이트, 트리펜타노에이트, 및 이들의 배합물일 수 있고, 환자의 하루 식이 칼로리 요구량의 0.01 내지 40%일 수 있다. 본 발명의 조성물은 단독으로, 또는 담체, 부형제, 안정화제, 가용화제 및 보존제 등과 배합하여 임의의 다양한 투여 형태로 제공될 수 있다. 당해 조성물은 특히 하나 이상의 지질, 탄수화물, 단백질, 사카라이드, 아미노산, 비타민, 무기물, 금속 및 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 홀수쇄 지방산은 경구, 경장, 비경구, 정맥내, 피하, 경피 전달 또는 이들의 조합용으로 제형화될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점을 보다 완벽하게 이해하기 위해, 첨부된 도면과 함께 발명의 상세한 설명을 참조하고, 이때 도면은 다음과 같다:
도 1은 헵타노에이트(C7) 및 이의 대사를 위해 요구되는 효소의 간 대사를 요약한다. 잠재적인 지방 산화 장애를 나타내는 β-산화 단계를 또한 명시한다. 헵타노에이트는 간에서 시트르산 사이클(CAC)에 대한 연료를 제공할 뿐만 아니라 CAC에 대한 연료(프로피오닐-CoA 및 아세틸-CoA)용으로서 다른 기관으로의 유출을 위한 탄소 "케톤체(ketone body)"를 생성함으로써 모든 기관내에 에너지원을 제공한다(BHP = β-하이드록시펜타노에이트; BKP = β-케토펜타노에이트).
도 2는 B형 피루베이트 카복실라제 결핍에서 관찰되는 비정상적인 대사를 요약한다. 옥살로아세테이트(OAA)의 결핍은 우레아 사이클에서 시트룰린의 아르기니노석시네이트로의 전환을 위해 요구되는 아스파르테이트를 제한한다. NADH:NAD의 세포질 비는 피루베이트를 락테이트로 전환시키고, CAC를 통한 NADH의 감소된 생산은 당해 비율을 저하시켜 아세토아세테이트가 3-하이드록시부티레이트로 전환되기 보다는 축적되도록 한다. 이들 변화는 간에서 세포질 및 미토콘드리아 둘다에서의 변화된 산화환원 상태를 반영한다.
도 3은 산 말타제 결핍에서 간 미토콘드리아(알라닌 사이클)에 대한 피루베이트 공급원으로서 골격근으로부터 간으로의 알라닌의 일방적인 유출 및 생성을 위한 생화학적 경로를 요약한다. 약어: MDH (말레이트 데하이드로게나제), PK (피루베이트 키나제), AAT (알라닌 아미노트랜스퍼라제), ME (말산 효소).
도 4는 간에서 헵타노에이트의 대사 및 5-탄소 케톤체(BHP)의 제조 및 유출 및 산 말타제 결핍에서 골격근에서 BHP 활용을 위한 생화학적 경로를 요약한다. 헵타노에이트는 2개 기관 시스템에서 CAC에 연료를 공급함으로써 근육 알라닌에 대한 필요성을 감소시킨다. 약어: 도 4에 기재된 바와 같고 추가로, SCOT(석시닐-CoA 트랜스퍼라제).
도 5는 영양물 센서 AMPK 및 mTOR의 활성화에 대한 요약이다. 중간 대사(이화작용 대 합성) 및 헵타노에이트의 보충대사작용 역할에 대한 결과.

본 발명의 다양한 양태의 제조와 사용은 하기에서 상세하게 논의되고, 본 발명이 광범위한 특정 배경에서 구체화될 수 있는 많은 적용 가능한 발명의 개념을 제공한다. 본원에 논의되는 특정 양태는 단순히 본 발명을 구성하고 사용하기 위한 특정 방식을 설명하는 것이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 다수의 용어가 하기에 정의된다. 본원에서 정의되는 용어는 본 발명이 속하는 분야의 숙련자에 의해 공통적으로 이해되는 바와 같은 의미를 갖는다. 부정관사 ("a", "an") 및 관사 "the"는 단지 단수 형태를 언급하고자 하는 것은 아니고 특정 실시예가 설명을 위해 사용될 수 있다. 본원의 기술 용어는 본 발명의 특정 양태를 기술하기 위해 사용되지만 이의 용법은 특허청구범위에 명시된 것을 제외하고는 발명을 제한하지 않는다.

본원에 사용된 용어, "피검체" 또는 "환자"는 폴리사카라이드 저장 질환으로서 일반적으로 언급되는 하나 이상의 증상을 가질 수 있는 생유기체를 포함하는 것으로 의도된다. 피검체의 예는 사람, 원숭이, 말, 소, 양, 염소, 개, 고양이, 마우스, 래트 및 이들의 유전자전이종을 포함한다. 피검체의 또 다른 예는 마우스, 래트, 개, 고양이, 염소, 양, 돼지 및 소와 같은 실험 동물을 포함한다. 피검체는 생존 또는 특히 수행능 또는 일반 영양공급을 증진시키기 위한 에너지를 필요로 하는 이화대사 에너지 상태 소비(예를 들어, 악액질)를 갖는 것으로 의심되거나 이를 앓고 있는 사람일 수 있다. 결핍의 성질(급성 대 만성), 질환 상태(암, 악액질, 대사의 선천적 오류, 후천성 대사 오류 등) 및 영양 상태 등에 따라, 본 발명은 당해 하나 이상의 증상을 치료하기 위해 사용될 수 있고 이때 환자는 세포, 예를 들어, 기관 또는 환자의 동화작용 및/또는 이화작용 상태를 조절할 필요가 있다.

본원에 사용된 용어, "치료학적 유효 용량" 또는 "치료학적 유효량"은 비처리된 피검체에 비해 감염된 피검체에서 하나 이상의 증상의 정도를 약 20% 이상, 약 40% 이상, 보다 특히 약 60%, 80% 이상 또는 특히 100%로 감소시키는 홀수쇄 지방산 및 이의 전구체 또는 유도체와 같은 화합물 또는 화합물의 혼합물의 양이다. 활성 화합물은 피검체에서 증상과 관련된 증상을 치료하기에 충분한 치료학적 유효 용량으로 투여된다. 예를 들어, 화합물의 효능은 사람 또는 동물에서 질환을 치료하는데 있어서 효능을 예상할 수 있는 환자 또는 동물 모델 시스템에서 평가할 수 있다.

본원에 사용된 용어, "필수 지방산"은 지방산으로 불리우는 기본 단위로 구성된 식품내 지방 및 오일을 기술하는데 사용된다. 용어 "홀수쇄 지방산"은 지방 쇄에서 홀수의 탄소로 구성된 식품내 지방 및 오일을 기술하는데 사용된다. 체내에서, 지방산 쇄는 일반적으로 글리세롤에 부착("트리글리세라이드")하여 이동한다. 이들의 화학적 구조를 근거로, 지방산은 3개의 주요 카테고리로 분류된다: 단일불포화, 다중불포화 또는 포화 지방. 사람 및 동물이 섭취하는 오일 및 지방은 거의 항상 한가지 유형이 주로 많은 당해 3가지 유형의 지방산의 혼합물이다. 2개의 특정 유형의 다중불포화 지방산인, 리놀레산 및 알파-리놀렌산은 필수 지방산으로 불리운다. 이들은 적당한 영양공급 및 건강을 위해 필요한 것으로 고려되기 때문에 적당한 양으로 음식물에 존재해야만 한다. 리놀레산(LA)은 오메가-6 지방산이고 많은 오일, 예를 들어, 옥수수, 잇꽃, 대두 및 해바라기, 전곡 및 호두에서 발견된다. 알파-리놀렌산(ALA)는 도코사헥산산(DHA)의 식물 전구체이다. ALA의 공급원은 해초 및 녹색 잎 식물(매우 소량으로), 대두, 호두, 버터호두, 일부 종자(아마, 치아, 대마, 캐놀라) 및 당해 식품으로부터 추출된 오일을 포함한다.

본원에 사용된 용어, "영양학적 유효량"은 포유동물에서 이로운 영양학적 효과 또는 반응을 제공하는 홀수쇄 지방산의 양을 의미하는데 사용된다. 예를 들어, 비타민- 및 무기물-함유 식이 보충물에 대한 영양학적 반응은 포유동물 마다 다양하기 때문에 홀수쇄 지방산의 영양학적 유효량은 다양한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 하나의 포유동물이 한정된 양으로 존재하는 특정 프로파일의 비타민 및 무기물을 필요로 할 수 있지만 또 다른 포유동물은 상이하게 한정된 양으로 존재하는 동일한 특정 프로파일의 비타민 및 무기물을 필요로 할 수 있다. 이것은 보충물이 간 및/또는 심장, 근육, 뇌 및 신장으로 C3 및 C2 탄소쇄를 첨가하기 위해 사용될 수 있는 영양학적 유효량의 본 발명의 홀수쇄 지방산의 경우이다.

식이 보충물 또는 첨가제로서 제공되는 경우, 본 발명의 홀수쇄 지방산이 제조되었고 이는 산제화된, 재구성가능한 산제, 액체-고체 현탁액, 액체, 캡슐, 정제, 캐플릿, 로션 및 크림 투여 형태로 포유동물에게 투여된다. 제형화 분야의 숙련자는 관주, 안과용, 귀, 직장, 설하, 경피, 협측, 질내 또는 피부 투여용으로 적당히 제형화될 수 있는 식이 보충물로서 본원에 기재된 홀수쇄 지방산을 사용할 수 있다. 따라서, 저작가능한 캔디 바, 농축물, 점적물, 엘릭시르, 에멀젼, 필름, 겔, 과립, 저작 검, 젤리, 오일, 페이스트, 파스틸, 펠렛, 샴푸, 린스, 비누, 스폰지, 좌제, 면봉, 시럽, 저작가능한 젤라틴 형태, 저작가능한 정제 등과 같은 기타 투여 형태가 사용될 수 있다.

사람들간에 다양한 식이로 인해, 본 발명의 식이 홀수쇄 지방산은 광범위한 용량으로 투여될 수 있고 광범위한 용량 단위 농도로 투여될 수 있다. 식이 보충물의 용량은 또한 보충물을 섭취할 때 포유동물이 앓고 있는 특정 병 또는 장애에 따라 다양할 수 있음을 주지해야 한다. 예를 들어, 만성 피로 증후군 또는 섬유근통을 앓고 있는 사람은 일반적으로 영양학적 이득을 달성하고 싶은 운동선수와는 상이한 용량을 필요로 한다. 적당한 용량의 식이 보충물은 환자 반응, 즉 특정 용량의 보충물에 대한 일반적인 건강상태를 모니터함에 의해 용이하게 측정될 수 있다. 적당한 용량의 보충물 및 각각의 제제는 비슷한 양상으로 환자 반응, 즉 특정 용량의 각각의 제제에 대한 일반적인 건강상태를 모니터함에 의해 용이하게 측정될 수 있다.

홀수쇄 지방산은 하나의 투여 형태 또는 병용 투여 형태로 동시에 또는 순차적으로 투여될 수 있다. 본 발명의 식이 보충물이 즉각적인 전반적 건강 이득을 제공할 가능성이 있지만, 당해 이득은 실현되는데 수일, 수주 또는 수개월 걸릴 수 있다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 식이 홀수쇄 지방산 보충물은 이를 소비하는 포유동물에서 이로운 영양학적 반응을 제공한다.

본 발명의 홀수쇄 지방산은 예를 들어, 경구로 또는 피하, 정맥내, 복강내 등의 투여(예: 주사에 의해)로 투여될 수 있다. 투여 경로에 따라, 활성 화합물은 중화될 수 있거나 혼합가능하게 하거나 적어도 부분적으로 또는 완전히 수용성이거나 특히 염기, 산, 효소 또는 이들의 효과, 섭취 또는 대사적 용도를 방해할 수 있는 기타 천연 조건으로부터 홀수쇄 지방산을 보호하기 위해 물질에 피복될 수 있다.

비경구 투여 이외의 다른 방식에 의해 치료학적 화합물을 투여하기 위해서. 화합물을 이의 불활성화를 방지하기 위한 물질로 피복시키거나 동시 투여할 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 치료학적 화합물은 적당한 담체, 예를 들어, 유화제, 리포좀 또는 희석제로 피검체에 투여될 수 있다. 약제학적으로 허용되는 희석제는 식염수 및 완충 수용액을 포함한다. 치료학적 홀수쇄 지방산은 글리세롤, 액체 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 혼합물 및 이의 오일중에 분산될 수 있다. 통상적인 저장 및 사용 조건하에 이들 제제는 미생물의 성장을 막기 위해 보존제를 함유할 수 있다.

주사용으로 적합한 본 발명의 홀수쇄 지방산을 함유하는 약제학적 조성물은 멸균 수용액, 분산액제, 및 멸균 주사용액 또는 분산액제의 즉석 제조용의 멸균 산제를 포함할 수 있다. 모든 경우에, 당해 조성물은 멸균상태여야 하고 주사가 용이하게 가능한 정도로 유체이어야만 한다. 이것은 제조 및 저장 조건하에 안정해야만하고 세균 및 진균류와 같은 미생물의 오염 작용으로부터 보존되어야 한다.

홀수쇄 지방산은 물, 에탄올, 폴리올(예를 들어, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 액체 폴리에틸렌 글리콜 등), 이들의 적합한 혼합물 및 식물성 오일을 포함하는 용매 또는 분산 매질중에 담체와 함께 제공될 수 있다. 예를 들어, 레시틴과 같은 피복물을 사용하고 분산액제의 경우 요구되는 입자 크기로 유지시키고 계면활성제를 사용하여 적당한 유동성을 유지할 수 있다. 미생물 작용의 방지는 다양한 항세균제 및 항진균제, 예를 들어, 파라벤, 클로로부탄올, 페놀, 아스코르브산, 티메로살등에 의해 달성될 수 있다. 많은 경우에, 등장화제, 예를 들어, 슈가, 염화나트륨 또는 폴리알코올, 예를 들어, 만니톨 및 소르비톨을 조성물 중에 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 주사용 조성물의 지연 흡수는 조성물중에 흡수를 지연시키는 제제, 예를 들어, 알루미늄 모노스테아레이트 또는 젤라틴을 함유시켜 달성될 수 있다.

홀수쇄 지방산은 하나 이상의 조절된 크기 및 특성으로 환자의 크기 및 구조적 요구량에 따라 하나 이상의 수용성 중합체와 함께 제공될 수 있고, 예를 들어, 입자는 정맥내로 제공되는 경우 혈관을 통과하기에 충분히 작을 수 있다. 합성 또는 천연의 중합체가 사용될 수 있고 하기 그룹으로 제한되지는 않지만 사용될 수 있는 몇몇 유형의 중합체는 폴리사카라이드(예를 들어, 덱스트란, 피콜), 단백질(예를 들어, 폴리-라이신), 폴리(에틸렌 글리콜), 또는 폴리(메타크릴레이트)이다. 상이한 중합체는 이의 상이한 크기 및 형태 때문에 표적 조직 또는 기관에서 홀수쇄 지방산에 대해 상이한 특성을 나타낸다.

멸균 주사가능한 용액은 적당한 용매중에서 요구되는 양으로 치료학적 화합물을 상기된 성분들중 하나 또는 배합물과 함께 혼입하고 요구되는 바와 같이 여과 멸균시킴으로써 제조될 수 있다. 일반적으로, 분산액제는 치료학적 화합물을, 염기성 분산 매질 및 상기 열거된 것들로부터 요구되는 기타 성분들을 함유하는 멸균 담체로 혼입함으로써 제조된다. 멸균 주사가능한 용액의 제조를 위한 멸균 산제의 경우에, 제조 방법은 진공 건조, 분무 동결, 동결 건조등을 포함하고 이로써 이전의 멸균 여과 용액으로부터 임의의 추가의 목적하는 성분과 활성 성분(즉, 치료학적 화합물)의 산제를 수득한다.

홀수쇄 지방산은 예를 들어 불활성 희석제 또는 동화가능한 식용 담체와 함께 경구로 투여될 수 있다. 치료학적 화합물 및 기타 성분은 또한 경질 또는 연질 쉘 젤라틴 캡슐에 봉입되거나 정제로 타정되거나 직접 피검체의 식이에 혼입될 수 있다. 홀수쇄 지방산은 부형제와 함께 혼입될 수 있고 소화가능한 정제, 협측 정제, 트로키제, 캅셀제, 엘릭시르제, 현탁액제, 시럽, 웨이퍼 등의 형태로 사용된다. 조성물 및 제제중에 홀수쇄 지방산의 양은 물론 예를 들어, 연령, 체중, 성별, 증상, 질환 및 개인 환자의 치료 과정에 따라 다양할 수 있다. 소아 용량은 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 성인 용량과는 상이할 수 있다. 당해 치료학적으로 유용한 조성물중에 치료학적 화합물의 양은 적합한 용량이 수득되도록 하는 양이다.

본원에 기재된 홀수쇄 지방산과 함께 사용하기 위한 투여 단위는 단일 화합물 또는 기타 화합물, 예를 들어, 아미노산, 핵산, 비타민, 무기물, 프로-비타민 등과의 혼합물일 수 있다. 당해 화합물은 함께 혼합될 수 있고 이온 결합 또는 공유 결합을 형성한다. 약제학적 목적을 위해, 본 발명의 홀수쇄 지방산 (예를 들어, C5, C7 및 C15)은 약제 분야의 숙련자에게 공지된 모든 투여 형태를 사용하여 경구, 정맥내(일시주입 또는 주입), 복강내, 피하내 또는 근육내 형태로 투여될 수 있다. 특정 투여 위치 또는 방법에 따라, 상이한 투여 형태, 예를 들어, 정제, 캅셀제, 환제, 산제, 과립제, 엘릭시르제, 팅크처, 현탁액제, 시럽 및 에멀젼을 사용하여, 예를 들어, 폴리사카라이드 저장 질환, 피로, 저에너지, 쇠약 등의 다수의 증상을 포함하는, 당해 치료를 필요로 하는 환자에게 본 발명의 홀수쇄 지방산을 제공할 수 있다. 홀수쇄 지방산은 또한 공지된 염 형태중 임의의 하나의 형태로서 투여될 수 있다.

홀수쇄 지방산의 하루 총량은 환자의 증상 및 필요조건에 따라 다양하다. 예를 들어, 홀수쇄 지방산은 즉각적이거나, 단기, 중기 또는 장기 에너지로서 제공될 수 있고, 즉시 사용가능하고 서방출 또는 지연 방출 제형으로 제공될 수 있다. 투여량은 하루당 그램으로, 하루에 소비되는 킬로칼로리의 %로서, 하루 칼로리 총 섭취의 %로서, 고정되거나 변형된 식이의 일부로서 또는 시간경과에 따라 변화하는 식이로서 측정할 수 있다. 예를 들어, 환자는 케토증에 근접하거나 도달하는 홀수쇄 지방산의 양을 "스파이크(spike)"하는 즉각적인 중재를 필요로 할 수 있다. 이어서, 이들 "케토제닉(ketogenic)" 홀수쇄 지방산은 다른 부작용을 갖지 않도록 변화될 수 있고, 예를 들어, 당해 홀수쇄 지방산은 하루당 총 칼로리 섭취량의 40%로 시작하고 시간 경과에 따라 환자의 상태, 증상, 임상적 진행과정 및/또는 대사 상태가 개선됨으로써 감소시킬 수 있다. 칼로리 섭취 %의 범위는 약 0.01, 0.1, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 22, 25, 30, 35, 40 또는 특히 이보다 높은 % 사이에서 다양할 수 있고 이는 하나 이상의 홀수쇄 지방산(예를 들어, C5, C7 또는 C15 (제조원(Sassol, Germany)에서 시판))을 함유할 수 있다. 홀수쇄 지방산의 효과 및/또는 투여량을 측정하는 한가지 방법은 신체 고형물 또는 체액, 예를 들어, 각각 생검 및 혈액에서 검출할 수 있는 양을 측정하는 것이다. 광범위한 홀수쇄 지방산 대사물은 다양한 공급원, 예를 들어, 뇨, 눈물, 변, 혈액, 땀, 호흡 등으로부터 검출할 수 있다.

예를 들어, 홀수쇄 지방산의 공급원으로서 C7을 사용하는 경우 이들은 트리글리세라이드, 예를 들어, 트리-헵타노인의 형태로 제공될 수 있다. 트리글리세라이드 트리헵타노인은 본 발명의 당해 측면에서 가장 유용하고 이로운 효과를 제공하기에 충분한 농도로 제공한다. 7-탄소 지방산은 예를 들어 다음과 같이 제공될 수 있다:

유아 1-4 g/kg 35% 킬로칼로리

어린이 3-4 g/kg 33-37% 킬로칼로리

청소년 1-2 g/kg 35% 킬로칼로리

성인 0.1-2g/kg 35% 킬로칼로리

유아, 어린이 및 일부 청소년을 위해 4 g/kg (이상적인 체중 (IBW) 범위내)을 사용하는 목표를 설정하였다. 청소년을 위해 2 g/kg (IBW 범위내)을 사용하는 목표를 설정하였다. 성인을 위해 2 g/kg (IBW 범위내)을 사용하는 목표를 설정하였지만, 허용가능한 범위는 kg당 1 내지 1.2 g (이는 추정된 필요량의 35% kcal이다)이다.

홀수쇄 지방산은 통상적으로, 의도된 투여 형태를 기준으로 및 통상적인 약제학적 관행과 일치하게 선택되는 적합한 약제학적 염, 완충제, 희석제, 연장제, 부형제 및/또는 담체(총체적으로 본원에서는 약제학적으로 허용되는 담체 또는 담체 물질로서 언급됨)와 배합하여 투여된다. 투여를 위한 최상의 위치에 따라, 홀수쇄 지방산은 예를 들어, 경구, 직장, 국소, 정맥내 주사 또는 비경구 투여용의 특정 형태를 위한 최대 및/또는 일정 용량을 제공하도록 제형화될 수 있다. 홀수쇄 지방산은 단독으로 또는 순수하게 투여될 수 있지만, 이들은 또한 약제학적으로 허용되는 담체와 배합된 안정한 염 형태로서 제공될 수 있다. 당해 담체는 선택된 투여 유형 및/또는 위치에 따라 고체 또는 액체일 수 있다.

본 발명에 사용되는 유용한 투여 형태를 제조하기 위한 기술 및 조성물은 하기의 하나 이상의 문헌에 기재되어 있다: Ansel, Introduction to Pharmaceutical Dosage Forms 2nd Edition (1976); Remington's Pharmaceutical Sciences, 17th ed. (Mack Publishing Company, Easton, Pa., 1985); Advances in Pharmaceutical Sciences (David Ganderton, Trevor Jones, Eds., 1992); Advances in Pharmaceutical Sciences Vol 7. (David Ganderton, Trevor Jones, James McGinity, Eds., 1995); Aqueous Polymeric Coatings for Pharmaceutical Dosage Forms (Drugs and the Pharmaceutical Sciences, Series 36 (James McGinity, Ed., 1989); Pharmaceutical Particulate Carriers: Therapeutic Applications: Drugs and the Pharmaceutical Sciences, Vol 61 (Alain Rolland, Ed., 1993); Drug Delivery to the Gastrointestinal Tract (Ellis Horwood Books in the Biological Sciences. Series in Pharmaceutical Technology; J. G. Hardy, S. S. Davis, Clive G. Wilson, Eds.); Modern Pharmaceutics Drugs and the Pharmaceutical Sciences, Vol 40 (Gilbert S. Banker, Christopher T. Rhodes, Eds.) 등, 이의 각각의 관련 내용 일부는 참조로서 본원에 인용됨.

홀수쇄 지방산은 에멀젼 및/또는 리포좀 형태(예를 들어, 소형 단일적층 소포체, 대형 단일적층 소포체 및 다중적층 소포체)로 투여될 수 있고, 이는 하전 여부와 상관없다. 리포좀은 하기의 하나 이상을 포함할 수 있다: 인지질 (예를 들어, 콜레스테롤), 스테아릴아민 및/또는 포스파티딜콜린, 이들의 혼합물 등. 본 발명에 사용하기 위한 유화제의 예는 다음을 포함한다: Imwitor 370, Imwitor 375, Imwitor 377, Imwitor 380 및 Imwitor 829.

홀수쇄 지방산 소포체는 또한 약제 담체로서 또는 프로드럭으로서 하나 이상의 가용성, 생분해성, 생허용성 중합체와 커플링될 수 있다. 당해 중합체는 다음을 포함할 수 있다: 폴리비닐피롤리돈, 피란 공중합체, 폴리하이드록실프로필메타크릴아미드-페놀, 폴리하이드록시에틸아스파르트아미드페놀, 또는 팔미토일 잔기로 치환된 폴리에틸렌옥사이드-폴리라이신, 이들의 혼합물 등. 추가로, 소포체는 홀수쇄 지방산의 제어 방출을 달성하기 위해 하나 이상의 생분해성 중합체와 커플링될 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한 생분해성 중합체는 예를 들어, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락트산 및 폴리글리콜산의 공중합체, 폴리엡실론 카프롤락톤, 폴리하이드록시 부티르산, 폴리오르토에스테르, 폴리아세탈, 폴리디하이드로피란, 폴리시아노아실레이트 및 하이드로겔의 가교결합되거나 양친매성인 블록 공중합체, 이들의 혼합물 등을 포함한다.

하나의 양태에서, 젤라틴 캅셀제(겔캡)는 이의 천연 상태에서 홀수쇄 지방산을 함유할 수 있다. 액체 투여 형태로 경구 투여하기 위해, 경구 약제 성분은 유화제, 희석제 또는 용매(예를 들어, 에탄올), 글리세롤, 물 등과 같은 임의의 경구 비독성의 약제학적으로 허용되는 불활성 담체와 배합될 수 있다. 적합한 액체 투여 형태의 예는 에스테르, 에멀젼, 시럽 또는 엘릭시르제, 현탁액제, 용액제 및/또는 비-발포성 과립으로부터 재구성된 현탁액제 및 특히 발포성 과립으로부터 재구성된 발포성 제제를 포함하는, 오일성 용액, 또는 물, 약제학적으로 허용되는 지방 및 오일, 알코올 또는 기타 유기 용매중의 현탁액제를 포함한다. 당해 액체 투여 형태는 예를 들어, 적합한 용매, 보존제, 유화제, 현탁제, 희석제, 감미제, 증점제 및 용융제, 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.

경구 투여용의 액체 투여 형태는 또한 환자의 수용성을 증가시킴에 따라 투여 계획에 순응하는 착색제 및 향제를 포함할 수 있다. 일반적으로, 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 덱스트로스(예를 들어, 글루코스, 락토스 및 관련 슈가 용액) 및 글리콜(예를 들어, 프로필렌 글리콜 또는 폴리에틸렌 글리콜)은 비경구 용액을 위한 적합한 담체로서 사용될 수 있다. 비경구 투여를 위한 용액은 일반적으로 활성 성분의 수용성 염, 적합한 안정화제 및 경우에 따라 완충 염을 포함한다. 이황화나트륨, 황화나트륨 및/또는 아스코르브산과 같은 산화방지제는 단독으로서 또는 배합물로서 적합한 안정화제이다. 시트르산 및 이의 염 및 나트륨 EDTA가 또한 포함되어 안정성이 증가될 수 있다. 추가로, 비경구 용액은 약제학적으로 허용되는 보존제, 예를 들어, 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및/또는 클로로부탄올을 포함할 수 있다. 적합한 약제학적 담체는 관련 부분이 본원에 참조로서 인용되는 당해 분야의 여러 발행 판의 표준 참고서[Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Company]에 기재되어 있다.

비강 경로, 부비동, 구강, 목구멍, 식도, 호흡기, 폐 및 폐포로의 직접적인 전달을 위해, 홀수쇄 지방산은 또한 적합한 비강내 비히클을 사용하여 비강내 형태로서 전달될 수 있다. 피부 및 경피 전달을 위해, 홀수쇄 지방산은 당업자에게 널리 공지된 바와 같이 로션, 크림, 오일, 엘릭시르, 혈청, 경피 피부 패취 등을 사용하여 전달될 수 있다. 비경구 및 정맥내 형태는 또한 주사 유형, 예를 들어, 완충 등장 용액으로 선택된 전달 시스템에 조화될 수 있는 약제학적으로 허용되는 염 및/또는 무기물 및 기타 물질을 포함할 수도 있다.

홀수쇄 지방산이 건조 산제 또는 형태가 될 수 있을 정도로, 이들은 정제내에 포함될 수 있다. 정제는 일반적으로 예를 들어, 적합한 결합제, 윤활제, 붕해제, 착색제, 향제, 유동 유도제 및/또는 용융제를 포함한다. 예를 들어, 경구 투여는 정제, 겔캡, 캐플릿 또는 캅셀제의 투여 단위 형태일 수 있고 활성 약제 성분은 락토스, 젤라틴, 한천, 전분, 슈크로스, 글루코스, 메틸 셀룰로스, 마그네슘 스테아레이트, 인산이칼슘, 황산칼슘, 만니톨, 소르비톨, 이들의 혼합물 등과 같은 무독성의 약제학적으로 허용되는 불활성 담체와 배합된다. 본 발명에 사용되는 적합한 결합제는 다음을 포함한다: 전분, 젤라틴, 천연 슈가 (예를 들어, 글루코스 또는 베타-락토스), 옥수수 감미제, 천연 및 합성 검(예를 들어, 아카시아, 트라카칸트 또는 나트륨 알기네이트), 카복시메틸셀룰로스, 폴리에틸렌 글리콜, 왁스 등. 본 발명에 사용되는 윤활제는 다음을 포함할 수 있다: 나트륨 올레에이트, 나트륨 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 나트륨 벤조에이트, 나트륨 아세테이트, 염화나트륨, 이들의 혼합물 등. 붕해제는 다음을 포함할 수 있다: 전분, 메틸 셀룰로스, 한천, 벤토나이트, 크산탄 고무, 이들의 혼합물 등.

캅셀제. 캅셀제는 표준 2조각 경질 젤라틴 캡슐에 각각 10 내지 500 밀리그램의 산제 활성 성분, 5 내지 150밀리그램의 락토스, 5 내지 50밀리그램의 셀룰로스 및 6밀리그램의 마그네슘 스테아레이트를 충전시킴으로써 제조될 수 있다.

연질 젤라틴 캅셀제. 홀수쇄 지방산은 오일, 예를 들어, 대두 오일, 목화씨 오일 또는 올리브 오일중에 용해될 수 있다. 비-소화성 오일은 또한 오일에 의해 제공되는 총 칼로리 섭취를 보다 우수하게 조절하기 위해 사용될 수 있다. 활성 성분은 젤라틴으로의 용적식펌프를 사용하여, 예를 들어, 활성 성분 100 내지 500 밀리그램을 함유하는 연질 젤라틴 캅셀제를 형성하여 제조되고 주사된다. 캅셀제는 세척하고 건조시킨다.

정제. 다수의 정제는 통상적인 과정으로 제조되어 용량 단위가 활성 성분 100 내지 500 밀리그램, 콜로이드성 이산화규소 0.2 밀리그램, 마그네슘 스테아레이트 5 밀리그램, 미세결정 셀룰로스 50 내지 275 밀리그램, 전분 11 밀리그램 및 락토스 98.8 밀리그램이 되도록 하였다. 적당한 피복물이 풍미 또는 지연 흡수를 증가시키기 위해 적용될 수 있다.

발포성 정제를 제공하기 위해, 예를 들어, 일나트륨 시트레이트 및 중탄산 나트륨 적당량을 함께 혼합하고 이어서 물의 부재하에 롤러로 압착시켜 플레이크(flake)를 형성하고 이어서 으깨서 과립물을 수득한다. 이어서 과립물을 활성 성분, 약제 및/또는 이의 염, 통상적인 비드 형성제 또는 충전제 및 경우에 따라 감미제, 향제 및 윤활제와 배합한다.

주사용 용액제. 주사 투여용으로 적합한 비경구 조성물은 탈이온수중에서 활성 성분을 충분히 교반시키고 예를 들어, 농축된 형태이든 즉시 사용가능한 형태이든 상관없이 조성물을 전달하기 위해 10용적% 이하의 프로필렌 글리콜, 염 및/또는 물과 혼합하여 제조된다. 홀수쇄 지방산(단독, 부분적으로 또는 완전히 수용성)의 성질에 따라, 홀수쇄 지방산의 양 및 최종 농도를 다양화하여 액체가 주사기 및/또는 표준 정맥내 액체 또는 유체를 사용하여 정맥내로 제공될 수 있도록 한다. 당해 용액제는 일반적으로 염화나트륨으로 등장성이 되도록 하고, 예를 들어 한외여과를 사용하여 멸균시킨다.

현탁액제. 수성 현탁액제는 경구 투여를 위해 제조되고 각각의 5ml가 미분된 활성 성분 100mg, 나트륨 카복시메틸셀룰로스 200mg, 나트륨 벤조에이트 5mg, 소르비톨 용액 1.0g, U.S.P., 및 바닐린 0.025ml을 함유하도록 한다.

소형-정제. 소형 정제를 위해, 활성 성분은 6 내지 12Kp의 범위의 경도로 압착시킨다. 최종 정제의 경도는 예를 들어, 탄산수소일나트륨 및 탄산수소나트륨의 입자 크기에 의해 영향받는 과립물을 제조하는데 사용되는 선형 롤러 압착 강도에 의해 영향받는다. 보다 소형의 입자 크기를 위해 사용되는 선형 롤러 압착 강도는 약 15 내지 20 KN/cm일 수 있다.

키트. 본 발명은 또한 예를 들어, 수술 전후 또는 수술 동안에 또 다른 세포 에너지의 즉각적인 공급원을 제공하기 위해 유용한 약제학적 키트를 포함한다. 투여 형태는 일반적으로 멸균 및 즉시 사용가능하게 제조되고 예를 들어, 하나 이상의 용기는 깨트릴 수 있고(예를 들어, 밀봉된 유리 앰풀) 즉시 투여를 위해 주사기로 천공되거나 특히 가압된 용기일 수 있다. 당해 키트는 추가로 경우에 따라 하나 이상의 다양한 통상적인 약제학적 키트 성분을 함유할 수 있고 예를 들어, 용기는 하나 이상의 약제학적으로 허용되는 희석제, 담체 및 추가의 용기 등을 함유하고 이는 당업자에게 자명한 것이다. 인쇄된 지침서는 또한 삽입물 또는 라벨로서 투여되는 성분의 양, 투여용 지침 및/또는 성분을 혼합하기 위한 지침을 지시하고 키트내에 포함될 수 있다. 특정 물질 및 조건이 본 발명을 수행하는데 있어서 중요하지만 비특정 물질 및 조건은 본 발명의 이득의 실현이 방해받지 않는 한 배제되지 않는다.

약제학적 투여 형태. 본 발명의 홀수쇄 지방산은 액체 형태로 제공될 수 있거나 또한 캅셀제, 겔캡 또는 기타 캅셀화된 형태로 제공될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 하나의 조성물은 예를 들어, 카올린 점토 또는 기타 담체의 절반을 혼합물에 첨가함에 이어서 제1 활성 염 형태, 예를 들어, 수중 에멀젼으로서 최종 액체 현탁액중에서 덜 가용성인 염 형태를 첨가하여 제조된다. 당해 공정은 특히 매우 큰 혼합물, 예를 들어, 500, 1,000, 3,000 또는 특히 5,000 리터용으로 적합하다.

본 발명의 홀수쇄 지방산을 전달하는 하나의 특정 방법은 장내 전달을 위해 피복되는 정제, 캅셀제 또는 겔캡에 대한 것이다. 장용피는 약제 내용물을 전달하기 위해 담체에 적용되거나 이와 배합되거나 혼합되거나 첨가되는 약제학적으로 허용되는 부형제의 혼합물과 관련되고 이 경우에 하나 이상의 홀수쇄 지방산(예를 들어, C5, C7, C11, C15, 이들의 혼합물 및 배합물)은 위를 통과하여 장내로 전달될 때 변화되지 않는다. 피복물은 압착되거나 성형되거나 압출된 정제, 젤라틴 캅셀제 및/또는 담체 또는 조성물의 펠렛, 비드, 과립 또는 입자에 적용될 수 있다. 피복물은 수성 분산액을 통해 또는 적당한 용매중에 용해시킨 후 적용될 수 있다. 추가의 첨가제 및 이의 수준 및 주요 피복 물질 또는 물질들의 선별은 하기의 성질에 따라 다양할 것이다: 위내에서 용해 및 붕해에 대한 내성; 위에 있는 동안 위액 및 약물/담체/효소로의 불침투성; 표적 장 부위에서 신속하게 용해하거나 붕해하는 능력; 저장 동안에 물리적 및 화학적 안정성; 무독성; 피복물로서 용이한 적용 (기질 친화성); 및 경제적 실용성. 장피복 방법은 당업계에 널리 공지되어 있다.

문헌[참조:Remington's Pharmaceutical Sciences]은 장 중합체 담체가 일반적으로 분자내 카복실 그룹 및 소수성 그룹을 함유하고 있고 장 중합체가 카복실 그룹의 해리를 통해 특정 pH값을 갖는 용매중에 용해된다는 것을 기재하고 있다. 예를 들어, 시판되는 하이드록시프로필메틸 셀룰로스 아세테이트 석시네이트는 카복실 그룹(석시노일 그룹) 및 소수성 그룹(아세틸 그룹)으로 치환되는 하이드록시프로필메틸 셀룰로스의 유도체이다. 알긴산, 나트륨 알기네이트 또는 기타 천연 물질이 또한 장용피를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

이어서 기타 첨가제 및 부형제는 부분적인 수용성 담체-활성 홀수쇄 지방산 혼합물의 제형에 첨가될 수 있고, 예를 들어, 포비돈(예를 들어, 포비돈 30), 크산탄 검(또는 기타 검) 및 소르비톨을 카올린 점토의 혼합물에 첨가하는 것이 본 발명의 하나의 제형에 대한 특정 예이다. 당업자에게 자명한 바와 같이, 부분적 가용성 부형제 활성 염(예를 들어, 비수용성 또는 부분적 수용성)의 실제 양은 활성 성분의 용해 특성에 따라 다양할 수 있고 당해 용해 특성은 추가로 예를 들어, 물중에 활성 성분의 용해도 및/또는 용해에 영향을 미치는 제제의 첨가에 의해 다양할 수 있다. 소아용 제형과 관련하여 활성 성분의 양은 소아용으로 승인된 투여 형태에 따라 감소될 수 있다.

액체 홀수쇄 지방산 약제학적 조성물의 한 예는 하기의 성분과 함께 제조될 수 있다:

당해 제형은, 예를 들어 다음을 추가로 포함할 수 있다:

스케일-업을 위해 상기 물질을 적당히 증가시킨다.

담체, 예를 들어 비드상의 외피 제제중에 혼합된 방출 홀수쇄 지방산의 배치는 다음의 성분으로 제조될 수 있다:

홀수쇄 지방산 (C5, C7 및/또는 C15)을 배합하는 경우, 이들은 다음과 같이 제형화될 수 있다. 외피 제형인 단일 캅셀제내에 제1 활성 성분의 지연 방출 및 제2 활성 성분의 지연 방출을 위한 캡슐은 다음과 같다:

홀수쇄 지방산을 배합하는 경우, 이들은 다음과 같이 제형화될 수 있다. 외피 제형인 단일 캅셀제내에서 제1 활성 성분의 지연 방출 및 제2 활성 성분의 지연 방출을 위한 캅셀제는 다음과 같다:

외피 제형인 겔캡에서 제2 활성 성분의 홀수쇄 지방산의 지연 방출을 위한 제형은 다음과 같다:

좌제내 홀수쇄 지방산의 직장 방출을 위한 제형은 다음과 같다:

홀수쇄 지방산을 포함하는 장용피 연질 캅셀제(유화제 존재 또는 부재)는 홀수쇄 지방산을 친지성 물질로 피복하여 과립을 수득하고 단계에서 수득된 과립을 오일 매트릭스, 산화방지제 및 보존제와 혼합하여 지질 현탁액을 형성하고, 연질 젤라틴 필름내에 지질 현탁액을 혼합하고 연질 젤라틴 필름을 피복시켜 장용피 연질 젤라틴 캅셀제를 수득하여 제조된다.

홀수쇄 지방산(들), 스테아르산 및 트리에탄올아민을 가열하고 혼합하여 유화된 유체를 형성한다. 수득한 유화된 유체를 균질화기로 잘 혼합하여 유화된 현탁액을 수득하고 장용 피복시킨다. 제형의 예는 다음을 포함한다:

호르스트 빅켈(Horst Bickel) 박사에 의한 페닐케톤뇨증의 인지 및 성공적인 페닐알라닌 제한된 식이 요법의 개발 이후, 많은 선천적 대사 장애의 치료는 영향받은 경로로 식이 전구체를 제한시킴을 포함한다. 이것은 수십년동안 사실이었으며 아직까지 미토콘드리아 β-산화에 영향을 주는 장애 및 측쇄 아미노산 경로에서의 결함의 치료를 위한 주요 치료법이다. 많은 이들 장애와 연관된 '독성'은 효소 결핍의 결과로서 비정상적인 화학적 중간체의 축적으로부터 비롯되는 것으로 사료되었다. 몇몇 장애에서 사실 이것은 병리과정에서 중요한 역할을 할 수 있지만, 당해 이화작용성 장애로 인한 에너지 대사물의 소실은 병리과정에 잠재적인 일반 기여자로서 체계적으로 평가되지 않고 있다. 이러한 검토는 정상적인 대사적 항상성을 위해 요구되는 에너지 생산으로부터 주요 식이 공급원(예를 들어, 지방산 또는 글리코겐/탄수화물)을 제거하는 잠재적인 효과를 조사하는 것이다. 이러한 관점은 이들 장애가 시트르산 사이클(CAC)의 기능 및 기관내 및 기관간에 중요한 에너지 생산 화합물의 전달에 미치는 효과를 고려하게 하였다. 이러한 과제는 또 다른 에너지 공급원을 제공할 목적으로 CAC의 '보충대사작용(anaplerosis)' 또는 '충전(filling up)'에 새롭게 전념할 수 있게 하였다(문헌참조:Mochel, et al., 2005; Roe, et al., 2002). 대사보충 화합물 트리헵타노인인 홀수쇄 지방산(헵타노에이트)를 갖는 트리글리세라이드와의 경험이 검토된다. '영양물 센서'(예를 들어, AMP-매개된 단백질 키나제(AMPK) 및 라파마이신의 포유동물 표적(mTOR))의 작용을 통한 중간 대사(이화작용 대 동화작용 경로)와 헵타노에이트의 대사간에 제안된 관계가 또한 논의될 것이다.

페닐케톤뇨증부터, 선천적 장애를 위한 식이 치료요법은 주로 잠재적인 독소의 생성을 제한시키려는 시도에서 영향받은 이화작용 경로로 전구체를 제한시키는데 집중되어 왔다. 보충대사작용 치료요법은 증진된 ATP 생성을 위해 시트르산 사이클(CAC)과 전자 수송 연쇄 둘다에 대한 또 다른 기질을 제공함으로써 개선될 수 있는 당해 질환에서 에너지 결핍이 존재할 수 있다는 개념을 기초로 한 것이다. 이러한 논문은 대부분의 이화작용 장애와 관련된 것일 수 있기 때문에 당해 기본 문제에 초점을 맞추고 있고 보충대사 화합물 트리헵타노인을 사용한 미토콘드리아 지방 산화, 글리코겐 저장 및 피루베이트 대사의 유전 질환을 포함하는 우리의 현재 경험을 제공한다. 당해 관찰은 '기관간' 시그날 전달 및 '영양물 센서'(예를 들어, 아데닐레이트 모노포스페이트 매개된 단백질 키나제(AMPK) 및 mTOR(라파마이신의 포유동물 표적))가 당해 질환의 중간 대사에 중요한 역할을 함을 깨닫게 하였다. 활성화된 AMPK는 이화작용 경로를 가동시켜 ATP 생산을 증강시키는 반면 ATP를 소비하는 합성 경로를 차단한다. 위기 동안에 보다 정상적인 대사 기능을 위한 기관간 요구조건에 관해서 및 에너지 생성을 위해 기질의 CAC로의 직접적인 공급원으로서 트리헵타노인을 사용하는 대사보충 치료가 어떻게 당해 환자의 생활의 질을 개선시키는 보다 성공적인 방법이 되는가에 관한 정보가 제공된다.

방법. 혈액 아실카르니틴 및 뇨 유기산 분석은 이전에 문헌[참조: Rashed, et al., 1997; Sweetman 1991)]에 기재되었다. 혈장중에 아미노산의 정량적인 분석은 닌하이드린을 사용하는 칼럼 후 유도체화와 함께 이온 교환 HPLC로 측정되었다. 아미노산은 570nm에서 UV-vis에 의해 검출되었고 데이터 통합은 프로그램(PeakNet 소프트웨어 버전 6.30 (Dionex, Sunnyvale, CA, USA) (Macchi, et al., 2000))을 사용하여 수행하였다.

트리헵타노인을 사용한 임상적 경험. 소화되는 경우 트리헵타노인의 대사에서 1몰의 트리헵타노인은 1몰의 글리세롤과 3몰의 헵탄산으로 분해되고 이는 간에서 주로 대사된다. 도 1은 헵타노에이트(C₇)의 산화 및 또한 간에서 생성되는 5-탄소 케톤체의 유출을 요약한다. C₇은 대부분 카복실레이트로서 미토콘드리아에 진입하지만 이것은 또한 세포질에서 활성화될 수 있고, 이어서 다른 장쇄 길이의 지방산의 경우에서 일어나는 바와 같이, 카르니틴과 교환될 수 있다. C₇이 진입 및 산화를 위해 CPT I, 카르티닌-아실카르니틴 트랜스로카제 또는 CPT II를 필요로 하지 않는다는 사실은 이것이 대부분 카복실레이트로서 미토콘드리아에 진입함을 시사한다. 추측컨대, 이것은 중간 크기 쇄 아실-CoA 신테타제에 의해 C₇-CoA로 전환되고 β-산화 사이클에 의해 펜타노일-CoA(C₅-CoA)로 산화되며 이것은 중간 크기 쇄 아실-CoA 데하이드로게나제(MCAD)를 필요로 한다. 펜타노일-CoA (N-발레릴-CoA)은 이소발레릴-CoA 데하이드로게나제가 기질로서 사용할 수 있고 이것은 단쇄 아실-CoA 데하이드로게나제(SCAD)의 부재하에서도 산화를 허용한다. β-산화의 부분적 사이클은 β-케토펜타노일 -CoA (BKP-CoA)를 생성시킬 수 있고 이는 티올라제에 의해 절단되어 간 CAC로의 연료 공급을 위한 아세틸-CoA 및 프로피오닐-CoA를 수득할 수 있다. 프로피오닐-CoA가 석시닐-CoA로서 CAC로 진입하도록 하기 위해서는 프로피오닐-CoA 카복실라제 및 메틸말로닐-CoA 뮤타제 둘다가 손상되지 않아야 한다. 식이 트리헵타노인은 CAC로의 진입이 차단될 것이기 때문에 프로피온산혈증 또는 메틸말론산뇨와 같은 장애에서 치명적일 수 있다. β-케토펜타노일 CoA는 또한 HMG 사이클을 통해 진행하여 5-탄소 케톤체 β-케토펜타노에이트 (BKP) 및 β-하이드록시펜타노에이트 (BHP)를 유출할 수 있다. 케톤을 사용하는 효소가 온전한 경우, BKP 및 BHP는 기타 기관, 예를 들어, 근육, 신장, 심장 및 뇌에서 CAC로의 기질로서 작용한다. 지금까지, 미토콘드리아 β-산화의 결손 (MCAD 결손은 제외), 피루베이트 카복실라제 결핍(B형) 및 성인 발병 산 말타제 결핍(GSD II) 각각에서 트리헵타노인을 사용하여 경험하였다. 하기의 기재는 이들 연구에 대한 요점이다.

미토콘드리아 β-산화. VLCAD-결핍 환자에서 트리헵타노인이 총 칼로리 섭취의 30 내지 35%인 경우, 비대심장근육병증, 울혈성심부전증, 간비대 및 근육 약화가 모두 경감된다. 감염 후 횡문근변성은 예방되지 않지만 당해 에피소드는 덜 빈번하고 덜 심하다 (Roe, et al., 2002). 이들 환자의 식이에서 단순 탄수화물을 제한할 필요성은 폴리코스 또는 단순한 식이 슈가가 트리헵타노인의 존재하에 감소되지 않는 경우 예상치않게 체중이 증가하기 때문에 자명하게 되었다. 미토콘드리아 β-산화의 결손을 갖는 48명의 환자에서 관찰된 것에 대한 완벽한 요약이 그밖의 공보를 위해 준비중이다. 이러한 경험에서의 주요 관찰은 하기와 같이 요약될 수 있다: 포함된 환자는 CPT I (2), 카르니틴 아실카르니틴 트랜스로카제(1), CPT II (7), VLCAD (19), LCHAD (9), 미토콘드리아 삼기능성 단백질 (5), 및 SCAD (5)가 결손된 경우이다. 각각의 환자는 18개월 지속되는 프로토콜에 포함되고 각각은 트리헵타노인과의 경험과 이전의 통상적인 치료를 비교하는 이들 자신의 대조군으로서 작용한다. 식이 도입 및 5일간의 교육 후, 환자는 임상적으로 및 생화학적으로 2, 6 및 12개월째 및 최종적으로 18개월째에 재평가하였다. 이들 조사는 수행되어야만 하는 교차 이중 맹검 연구가 아니라는 사실에도 불구하고, 전체 결과는 당해 집단에 대한 몇몇 흥미로운 잠재적인 이득을 시사했고 이는 표 1에 나타내었다.

지방 산화 장애를 위한 식이 치료요법의 임상적 증상 및 결과

	심근병증		횡문근변성		쇠약/피로		저혈당증		간비대		망막병증
장애(환자수)	Conv.a	C7 b	Conv.	C7	Conv.	C7	Conv.	C7	Conv.	C7	Conv.	C7
CPT I (2)	0	0	0	0	2	0	2	0	2	0	0	0
CACT (1)	출생시 개입됨, 7개월까지 무증상, 로타바이러스로 사망
CPT II (7)	1	0	6	1	7	0	4	0	2	0	0	0
VLCAD (19)	8	1	18	10	18	3	11	1	13	1	0	0
LCHAD (9)	0	0	7	1	8	1	4	0	5	1	3	3
TFP (5)	1	0	5	3	5	4	1	0	1	0	0	0
'SCAD' (5)	0	0	0	0	4	2	2	0	3	0	0	0
합계 (48)	10	1	36	15	44	10	24	1	26	2	3	3
aConv = 통상적인 식이 (MCT 및/또는 저지방, 고탄수화물) bC7 = 헵타노에이트

1999년에 보고된 통상적인(MCT) 식이 치료법 (Saudubray, et al., 1999)을 사용하는 연구와 비교하는 경우, 본 발명자의 트리헵타노인 식이를 사용한 경험은 심근병증이 치료되고 저혈당증 및 간비대가 제거되며 횡문근변성이 덜 빈번하지만 제거되지는 않음을 밝혔다. 삼기능성 단백질(TFP) 결손의 말초성 신경 병증 및 LCHAD 결핍을 갖는 몇몇 환자에서 보여지는 망막병증이 개선되지 않았다. 사망률은 6% (48명의 환자중 3명)였고 이들 사례(VLCAD)중 하나는 어떠한 치료에도 순응하지 않았다. 초기 연구의 사망률은 41명 환자중 21명(51%)이었고 이는 CPT II 및 트랜스로카제(CATR) 결손이 생후 개시된 환자 9명이 포함된 이유로 현저히 증가하였고 당해 환자 모두는 사망하였다. 그러나, 통상적인 치료를 사용하는 초기 연구에서, 8명 VLCAD 중 6명, 모든 4명의 TFP, 및 10명의 LCHAD 환자중 2명은 사망하였고(24명 중 12명 = 50% 사망률) 이는 트리헵타노인 식이를 섭취한 환자에 대해서 각각 19명 중 1명, 5명 중 1명 및 9명 중의 0명인 것과 비교된다. 이들 비교는 이들 3개의 결손에 대한 트리헵타노인 시험을 사용하여 사망률이 능히 감소하였음을 시사한다.

피루베이트 카복실라제 (PC) 결핍 (B형). 이전에 보고된 경험 (Mochel, et al., 2005)은 가장 심각한 표현형을 포함했고 이는 간 부전증, 중증 락트산 산증, 케토산증 및 고암모니아혈증과 함께 상승된 시트룰린혈증을 나타낸다. 교란된 대사 반응식은 도 2에 나타낸다. 비처리된 급성 에피소드에서, 주요 비정상은 NADH:NAD의 비율로 나타내고 이는 세포질에서 증가하고 피루베이트로부터 락테이트의 생성을 촉진시키는 반면 이는 미토콘드리아 매트릭스에서 감소한다. 미토콘드리아 비율에서 당해 명백한 감소는 아세토아세테이트에 대한 3-하이드록시부티레이트의 비율의 극단적인 역전 뿐만 아니라 기질의 결핍으로 인해 감소된 CAC 활성을 반영한다. 본 도면으로부터, 이것은 또한 아실-CoA:CoASH 비율이 또한 변화된 케토증으로부터 추론될 수 있고 이것은 CAC에서 피루베이트 데하이드로게나제, 이소시트레이트 데하이드로게나제 및 α-케토글루타레이트 데하이드로게나제의 활성을 손상시키는 것으로 공지되어 있다.

본 발명은 홀수쇄 지방산 기반 치료의 효과를 평가하기 위해 사용되었다. 체중 kg당 4그램의 트리-헵타노인(총 칼로리 섭취의 35%)을 함유하는 규정식을 갖는 장의 중재는 이들 대사적 이탈에 대해 24시간 이내에 즉각적인 효과를 갖는다. 본 발명자는 트리헵타노인을 사용한 식이 치료 동안에 혈장 대사물 수준의 즉각적인 보정을 확인하였다. 암모니아 (NH₃), 시트룰린 (Cit) 및 글루타민 (Gln)의 혈장 수준의 변화는 트리헵타노인 식이 치료의 처음 48시간 동안에 일어난다 (문헌참조: Mochel, et al., (2005)).

락테이트와 락테이트:피루베이트 비율 둘다는 신속하게 정상적인 범위가 아닌 범위까지 감소하는데 이는 능히 감소된 당분해과정 및 보다 정상적인 세포질 NADH:NAD의 비율을 나타낸다(트리헵타노인의 글리세롤 골격의 대사는 당해 장애에서 피루베이트에 이어서 락테이트를 생성한다). 미토콘드리아에서 산화환원 상태는 장내 트리헵타노인의 투여 4시간 후에 3-하이드록시부티레이트:아세토아세테이트 비율의 극단적인 역전에 의해 입증되는 바와 같이 유사하게 경감된다. 동일한 시간 프레임에서, 시트룰린과 암모니아 둘다는 감소하였다. 정상적인 시트룰린 및 암모니아 수준으로의 급작스런 복귀는 아르기니노석시네이트를 형성하기 위한 아스파르테이트의 증가된 이용가능성을 반영한다. 도 2는 아스파르테이트를 형성하고 세포질 아르기니노석시네이트 신테타제 반응을 촉진시키는 옥살로아세테이트의 증가된 이용가능성을 보여준다. 혈장 글루타민 농도의 점진적인 증가는 당해 상황에서 단백질이 부족함을 나타낼 수 있다. 특히, 이들 매우 신속한 변화와 함께 간 단백질 합성이 자극되는 것으로 주지되고 이는 응고 인자의 정상적인 수준으로의 완전한 회복 및 간 부전증의 치유에 의해 입증된다. 또한 이들 대사 보정은 뇌척수액 중에서 증진된 γ-아미노부티르산 (GABA) 수준을 입증하는 것과 관련된다. 당해 환자에서 연속적인 자기 공명 이미지화는 당해 식이동안에 신경퇴행성 병변이 추가로 진행되지 않았음을 밝혔다. 뇌 대사에서 4-탄소 케톤체의 생리학적 역할은 널리 인지되었다 (문헌참조: Nehlig, et al., 1993). 간에 의해 생성되고 유출되는 5-탄소 케톤체는 CAC에 연료를 공급할 수 있고 손상된 에너지 생산과 관련된 신경학적 장애에 대해 보다 큰 잠재적인 가치를 가질 수 있다.

성인-발병 산 말타제 결핍 (GSD II). 성인 발병 산 말타제 결핍은 리소좀 저장 장애이고 이는 근육내에서 글리코겐의 분해에 영향을 주며 이것이 최종적으로 호흡기 횡격막 및 보조 근육을 손상시켜 호흡 부전과 사망을 유발할 정도로 근육량 및 기능을 점진적으로 감소시킴을 특징으로 한다. PC 결핍에 관하여, 단일 환자에서 트리헵타노인을 사용한 성공적인 세부적 경험이 제공된다. 일반적으로 고려되지 않는 당해 장애에 대한 특정 사실이 있다. 가장 중요한 것은 리소좀 '산 말타제'가 실질적으로 산-α-글루코시다제 및 산-탈쇄기(debrancher) 활성 둘다를 갖고 있어 리소좀에서 글리코겐에 대한 완전한 분해 시스템을 나타낸다는 것이다 (Brown, et al., 1970). 따라서 이의 명칭은 단지 '산-α-글루코시다제' 활성을 지적하는 것으로 잘못 오인되고 있다. 당해 효소는 모든 내장 기관의 리소좀에 존재한다. 횡문골격근에서 이의 부재는 글리코겐 저장(리소좀 및 세포질) 및 심한 단백질 턴오버 및 분해를 반영하는 자가소화액포(autophagic vacuole) 둘다와 관련된다. 실제로 설명하기 곤란한 것은 당해 효소의 부재가 근육에서와 같이 간에서도 균등하게 심하다는 것이고 글리코겐의 저장이 여전히 간에서도 일어나지 않는다는 것이다. 세포질 글리코겐 분해 경로(중성 pH)가 겉보기에 손상되지 않는 경우에, 당해 리소좀 효소의 부재에서 간이 빈약한 이유는 무엇일까? (문헌참조: DiMauro, et al., 1978; Van der Walt, et al., 1987).

한가지 가능한 설명은 간에 의해 다른 기관계로부터 유입되어 이의 대사적 온전성을 유지시키는 잠재적으로 에너지가 풍부한 특정 기질이 존재한다는 것이다. 당해 질환의 초기 단계의 환자에서, 혈장중에 알라닌 및 글루타민 둘다의 수준은 상당히 감소된다. 이것은 당해 비정상적인 것을 보정하기 위한 시도로 알라닌의 보충물뿐만 아니라 고함량의 단백질, 저함량의 탄수화물 식이를 사용한 시도를 촉진시켰다 (문헌참조: Bodamer, et al., 1997, 2000, 2002; Slonim, et al., 1983). 이들 식이 전략으로부터 잠재적인 이득을 시사하는 보고가 드물게 있어왔지만, 아직까지 이들 환자에게 일관된 이득과 연관된 결정적인 연구는 없었다. 알라닌 및 글루타민의 저혈장 수준이 성인-발병 산 말타제 결핍을 갖는 몇몇 환자의 특징인 것으로 보였기 때문에, 간의 이득을 위해 골격근과 같은 기관계로부터 잠재적인 기질로서 당해 아미노산의 역할이 재평가될 필요가 있다.

첫번째, '알라닌 사이클'. 본원에서 '알라닌 사이클'은 도 3에 도시된 바와 같이 간 대사의 보존을 위해 횡문 골격근에서 주로 기여하는 것으로 인지된다. 그러나, 피루베이트를 알라닌으로 전환시키고 이의 유출에 의해 근육의 중간 대사에 상당한 소비 없이는 안된다. 이것은 차단된 글리코겐 분해 조건하에서, 피루베이트에 대한 간의 요구량을 충족시키기 위해 필요한 알라닌을 제조하기 위해 요구되는 근육 세포로부터 옥살로아세테이트의 전환 뿐만 아니라 근육으로부터 CAC 대사물(피루베이트와 같은)을 '절취(steal)'할 수 있다. 피루베이트는 전자 수송 연쇄를 통해 에너지 생산을 개선시키기 위해 CAC로의 보충대사 연료로서 간 미토콘드리아에 아세틸-CoA 및 옥살로아세테이트 둘다를 제공한다. 횡문골격근으로부터 간으로의 알라닌 이동 비용이 상당할 수 있고 이들 자신의 에너지 지탱을 위해 요구되는 기질(예를 들어, 말레이트, 피루베이트, 옥살로아세테이트 및 α-케토글루타레이트)을 근육 세포로부터 고갈시킬 수 있다. 당해 장애를 갖는 환자에서 혈장 알라닌 농도가 감소한다는 사실은 2가지로 해석될 수 있다: (1) 생성이 충분치 않거나 (2) 생성된 것이 신속한 간 소비에 의해 혈장 수준이 감소되는 당해 신속한 비율로 사용된다. 알라닌 사이클은 근육으로부터 간으로의 '편도'이고 횡문골격근에서 에너지 대사를 위해 심각한 결과이다 (Salway 2004).

감소된 혈장 글루타민 (GLN) 농도는 또한 당해 장애에서 관찰될 수 있다. GLN이 흔히 중추신경계 및 신경전달물질 합성에서 잠재적인 효과와 관련되어 있다는 것이 사실이지만, 이러한 관련성은 간을 포함하는 많은 내장 기관을 위해 에너지 공급원으로서 뿐만 아니라 신장에 의한 글루코스합성을 위한 전구체로서 GLN의 중요한 역할의 고려를 배제할 수 있다. 중간 대사의 항상성을 보존하기 위한 기관계간에 글루타민 합성과 이의 활용에는 몇몇의 매우 흥미로운 측면이 있다 (문헌참조: Curthoys, et al., 1995; Labow, et al., 2001; Watford 2000; Watford, et al., 2002). 대부분의 아미노산과 달리, 알라닌 및 글루타민 둘다는 기관간 대사 항상성을 위해 중요하다. 대량의 GLN이 생성되고, 횡문골격근으로부터, 흥미롭게도 또한 폐 및 지방 조직으로부터 대량으로 다른 기관의 이득을 위해 유출된다. 에너지를 위한 당해 유출 및 유입 GLN에 의존하는 기관은 간, 신장, 장 및 뇌를 포함한다. 다시 말하면, 간은 이의 우레아 사이클 및 글루코스합성에 연료를 공급하기 위해 수득될 수 있는 모든 글루타민을 필요로 한다. 근육과 간 대사와의 이러한 관계는 특정 기관계로부터 이의 유출에 영향을 미치는 글루타민 대사와 관련된 매우 중요한 특정 효소들의 특이적 활성과 다른 기관에 의한 이의 활용 사이의 흥미로운 차이에 의해 지지된다. 성인-발병 산 말타제 결핍에서와 같이, 횡문 골격근에서 근육 단백질은 턴오버되고 분해된다. 근육에서 측쇄 아미노트랜스퍼라제(BCAT)가 간에서 보다 훨씬 많이 발현되고 활성을 나타낸다. 또한 측쇄 케토산 데하이드로게나제 복합체(BCKDC)는 근육에서 에너지 목적을 위해 추가의 산화를 허용하고 간 조직에서와 비교하여 보다 훨씬 감소한다. 총괄적 결과는 근육 단백질 기원의 아미노산은 효과적으로 트랜스아미노화되지만 근육에서 에너지 생산을 위해 용이하게 가공되지 못할 것이라는 것이다. 당해 결과로서 α-케토산의 근육 측쇄 아미노산 대사로부터 간으로의 유출이 증가할 것이고, 여기서 BCAT는 감소하지만 BCKDC 활성은 최적이다. 이것은 간 CAC로의 영양학적 기반으로서 근육 측쇄 대사 기원의 α-케토산으로부터 완전한 산화 및 에너지 생산을 가능하게 한다 (Harris, et al., 2001, 2005). 근육 단백질로부터의 글루타민의 동시 증가된 생산 및 유출은 근육 대사를 손상시키지만 간 및 신장으로 중요한 기질을 제공한다. 이러한 관계는 당해 장애에서 저혈당증 및 고암모니아혈증의 부재를 설명할 수 있다. 생체내에서 에너지 대사 보존을 위한 기관계의 상호작용 및 상호의존성은 당해 질환에서 중요한 고려대상일 수 있다.

이러한 배경과 함께, 성인 발병 'α-글루코시다제' 결핍을 갖는 42세의 백인종 여성 환자에서 트리헵타노인 식이를 사용한 발명자의 경험에 대한 검토가 의미가 있다. 그녀는 호흡 부전을 유발하는 손상된 호흡과 연관된 근육 허약증 및 체중 감소에 대해 2년의 병력을 가졌다. 혈장 알라닌 및 글루타민 수준 둘다는 감소하였다. 표 2는 그녀가 호흡 부전을 경험했을 때의 환자의 혈장 아미노산의 연속적인 변화를 제공한다. 고지에 입각한 동의에 따른 입원하에 그녀의 혈장 알라닌 및 글루타민이 정상 수준으로 회복하는데 식이 트리헵타노인으로 단지 13시간이 소요되었다.

치료 동안에 모든 아미노산의 정상 혈장 수준으로의 복귀

		입원 기저선	c7 = 1.0g/kg		NPOa		c7 = 1.5g/kg
			13시간	41시간	65시간	84시간	108시간	132시간
알라닌	(162-572)	129	551	450	189	184	307	227
글루타민	(424-720)	430	827	424	313	483	584	519
b류신	(60-204)	104	154	266	158	108	238	220
b발린	(108-295)	188	333	384	200	183	304	269
b이소류신	(39-119)	58	81	138	87	61	144	128
총 AAc	(1540-4415)	1162	2498	2333	1246	1276	2072	1843
위루술을 위한 aNPO, i.v. 단지 글루코스. b필수 아미노산 cAA, 아미노산

그녀가 트리헵타노인 식이 보충없이(NPO) 위절개술을 기다리는 동안, 그녀의 혈장 아미노산 수준은 허용 수준으로 신속하게 감소하였다. 위루술 튜브를 위치시키고 식이요법을 개시한 후, 모든 수준은 정상 수준으로 신속하게 회복하였다. 이들 반응은 트리헵타노인이 당해 장애에서 단백질 턴오버를 보존시킴을 시사한다. 정상 생활 양식으로 회복한 당해 환자는 45.3 kg에서 56.4 kg으로 체중(근육량)이 증가하여 전임 직장으로 복귀하였고 당해 치료요법을 받는 동안에 2년 이상 동안 그녀의 장애에 의해 영향받지 않았다.

도 4는 헵타노에이트 대사가 간의 CAC에 연료를 공급하는 방식 및 5-탄소 케톤체(BKP 및 BHP)의 유출이 근육내 에너지 결핍을 상쇄시키는 방식을 도시한다. 이러한 임상적 반응은 당해 장애에 대해 전례가 없었고 효소 대체 치료요법과는 무관하여 이 때문에 그녀는 배제되었다. 이들 관찰은 트리헵타노인 식이 치료요법이 다중 기관에서 CAC를 위해 요구되는(보충 대사) 연료를 제공할 수 있고 이화작용 경로와 관련된 많은 유전적 질환과 연관될 수 있는 에너지 결핍을 보상할 수 있음을 시사한다. 성인-발병 산 말타제 결핍은 기관계 사이의 '영양물'의 당해 교환의 중요성을 강조하는 것으로 보인다.

영양물 센서 및 유전성 장애와의 관계. 생화학자들이 AMP-매개된 단백질 키나제(AMPK)와 mTOR과 같은 '영양물 센서'의 잠재적인 역할 및 이들이 병리학 및 본 발명의 환자에 대한 모순된 치료학적 이득에 어떻게 영향을 미칠 수 있는가를 평가하는데 실패하였다는 것이 본 발명의 주요 인지 사항이다. 본원에서 AMPK의 역할은 이것이 지방 산화 장애, 측쇄 아미노산(BCAA) 장애, 글리코겐증 및 능히 많은 다른 장애와 같은 이화작용 경로에 영향을 미치는 장애와 관련되어 있어 매우 흥미롭다. AMPK는 ATP에 대한 AMP의 세포 수준에서 변화를 감지하는 '영양물 센서'이다. 이것은, 효소를 포함하는 많은 단백질에서 세린 잔기상에 PO₄를 부과하는 단백질 키나제이다 (Hardie 2003). 당해 인산화는 당해 효소 단백질을 불활성화시킨다. 많은 효소는 인산화/탈인산화의 결과로서 활성화되거나 불활성화되기 때문에, 이들 기작은 중간 대사에 심오한 영향을 줄 수 있다. ATP의 유용성이 AMP에 비해 감소하는 상황에서 AMPK는 활성화된다. 이것은 감소된 ATP 생산 또는 증가된 ATP 소비로부터 비롯된 것일 수 있다. 두 기작은 AMP:ATP 비율을 증가시킨다. ATP 생산의 상대적 감소는 이화작용에 영향을 미치는 선천적 오류에서와 같이 ATP를 생산하도록 디자인된 손상된 이화작용 경로의 합당한 결과인 것으로 보인다. AMP의 상대적 증가는 AMPK를 활성화시킨다. 역으로, 이화작용 경로가 온전하고 ATP 생산이 자극되면, 이후 ATP에 대한 AMP의 감소는 AMPK를 불활성화시킨다. AMPK가 활성화되는 경우, 이것은 '합성'(동화작용)에 관련된 효소를 불활성화시키고 보다 많은 ATP를 생성하려는 시도에서 '분해'(이화작용)에 관여하는 효소를 활성화시킨다. 유전된 이화작용 결함의 관점에서, 이것은 ATP를 생성하는 모든 시스템이 가동되고 ATP를 소비하는 당해 시스템(합성)이 차단됨을 의미한다. 이것은 경로가 손상되는 경우(예를 들어, 장쇄 지방산 산화 장애에 의해) 항상 이로울수는 없다. 당해 셋팅에서, β-산화가 손상된 증진된 지질가수분해는 잠재적으로 독성인 대사물의 생성을 증가시킬 수 있다. AMPK의 활성화에 대한 이러한 잠재적으로 위험한 결과의 역전은 CAC 기질의 또 다른 공급원 및 ATP의 부수적 증가를 요구한다. 이것은 보충대사 치료요법의 기본 개념이고 식이 트리헵타노인으로부터 예상되는 합당한 이득이다.

AMPK의 효과와 관련하여, 'mTOR'(라파마이신의 포유동물 표적)로 불리우는 또 다른 '영양물 센서'가 고려될 필요가 있다 (Fingar and Blenis 2004). 이것은 또한 단백질 합성 및 세포 증식에 극적인 영향을 미치는 세린-트레오닌 키나제이다. 본 발명은 AMPK와의 매우 특별한 상호작용을 이용한다 (도 5). mTOR은 단백질 합성을 자극하기 위해 중요하다. AMPK 및 mTOR은 상호작용하기 때문에, CAC로의 충분한 기질의 공급은 많은 기관에서 AMP:ATP 비율을 감소시킬 수 있고 따라서 AMPK를 불활성화시킨다. 이것은 mTOR의 AMPK에 의한 억제를 제거하여, mTOR이 단백질 합성을 가동시킬 수 있도록 한다. AMPK의 불활성화는 또한 글루코스합성 및 지방 합성과 같은 다른 '합성' 과정을 증가시킨다. 지방 산화 또는 BCAA 장애(유기 산혈증) 등의 결함에 대한 치료 전략의 목표는 CAC에 '연료를 공급'하여 2차 '에너지' 결핍을 보상함에 의해, 에너지 공급원으로서 단백질, 탄수화물 또는 지방의 내인성 턴오버를 위한 필요성을 경감시키는 것이다. 예를 들어, 성인 발병 산 말타제 결핍에서, 글리코겐은 특히 횡문 골격근에서 부적당한 에너지 공급원이다. 근육 생검은 리소좀 및 세포질내에서 글리코겐 저장 뿐만 아니라 자가소화액포에 의한 단백질 가수분해에 대한 증거를 밝힌다. 간은 산 말타제의 부재에도 불구하고 글리코겐 저장 또는 저혈당증 또는 고암모니아혈증과 같은 기타 기능적 손상없이 정상으로 유지된다. 대신, 근육 단백질 턴오버로부터 유래된 영양물 및 다른 기질은 이의 기능 보존을 위해 간으로 이동한다 (BCAA로부터 알라닌, 글루타민, α-케토산). 당해 결과는 근육량, 내구력 및 기능의 소실이다. 최종적으로, 호흡 근육의 극단적 손상은 호흡 부전 및 사망을 초래한다. 이러한 일련의 사건은 보다 많은 에너지(ATP)를 제공하고자 하는 시도에서 AMPK가 활성화되고 이는 근육 이화작용이 감퇴되지 않지만 동시에 mTOR을 억제하도록 진행하여 단백질 가수분해 및 자가소화작용 및 손상된 단백질 합성을 유발하는 것일 수 있다. 트리헵타노인을 사용한 CAC의 연료 공급은 이의 대사로부터 AMP:ATP 비율을 변화시킴에 따라서 AMPK를 불활성화시키고 따라서 mTOR을 활성화시켜 모든 증상을 결과적으로 중지시키고 관련된 근육량을 증가(단백질 합성)시킴으로써 역전될 수 있다.

피루베이트 카복실라제 결핍 (B형). 당해 장애의 중요한 특징은 락트산 산혈증(증가된 세포질 NADH:NAD 비율), 3-하이드록시부티레이트가 감소하고 아세토에이트가 극히 증가된 케토증 (감소된 미토콘드리아 NADH:NAD 비율), 증가된 시트룰린 및 암모니아 및 응고인자가 감소된 간 부전증(손상된 단백질 합성) 등을 포함한다. 당해 장애에서, CAC를 '프라임(prime)'하기 위해 요구되는 아세틸-CoA 및 옥살로아세테이트의 공급원은 심하게 손상된다. CAC는 당해 심한 제한하에 또 다른 기질 공급원을 필요로 한다. '영양물 센서'는 ATP 생산을 증가시키기 위한 시도에서 CAC에 대한 기질로서 제공하기 위한 증진된 단백질가수분해에 의한 아미노산의 이화작용 및 지방산의 β산화(케톤합성증), 탄수화물의 '분해'를 증진시킴에 의해 응답할 수 있다. 트리헵타노인의 대사로부터 CAC의 직접적인 연료 공급은 24시간 이내에 이들 비정상적 상황을 역전시켰다. NADH:NAD의 비율은 역전되었고, 락테이트는 감소하였고, 기질을 사용한 CAC의 자극은 시트룰린의 아르기니노석시네이트로의 반응을 촉진시키 위해 아스파르테이트로의 전환을 위한 적절한 옥살로아세테이트를 제공하였고, 암모니아 수준은 감소하였다. 모든 이들 변화는 트리헵타노인 대사로 인한 AMP:ATP 비율의 변화가 AMPK를 차단하고 mTOR을 억제함에 따라서 합성 경로(단백질 합성을 포함하는)를 자극시킴을 시사한다.

영양물 센서간에 이들 상호작용은 미토콘드리아 장쇄 지방산 장애의 관리에 심오한 영향을 미칠 수 있는 것으로 밝혀졌다. 당해 장애에서 트리헵타노인 시험의 임상적 결과는 저혈당증 및 간비대의 제거, 심근병증의 역전 및 감소된 근육 내구력 및 강도의 제거에 의해 관찰되는 바와 같이 동일한 원리에 따르는 것으로 보인다.

트리헵타노인은 유일하게 잠재적으로 유용한 보충대사 제제는 아니지만, 이것은 '말단 경로'에 초점을 맞추어 유전적 생화학적 결함으로 인해 에너지가 풍부한 기질에서 관련된 감소가 있는 경우 기질을 CAC로 제공하는 잠재적인 이득을 설명한다. 당해 데이터를 제공하는데 있어서 주요 목적은 유전적 대사 질환, 즉, CAC의 연료 공급 및 '영양물 센서'에 관한 후속 고려에 관한 것으로서 감소된 에너지 생성 결과의 치료에 적용되지 않았던 과학적 정보의 고려를 자극시키기 위한 것이다. 의사 및 과학자의 활동이 생화학적 유전학에서 새로운 문제를 확인하는 쪽으로 기울어져 있으므로, 본 발명자의 희망은 우리의 환자의 생활의 질을 개선시키기 위해 또 다른 개념을 제공하는 것이다. 이를 염두에 두고, 당해 목표를 충족시킬 수 있는 새로운 전략을 계속 연구해야만 한다. 식이 전구체의 제한은 일시적 처방임에도 불구하고 균등하게 효과적이지 못하였다. 아마도 본 발명자는 당해 환자에 대해 정상의 생활양식에 보다 심각한 장애물일 수 있는 '부수적' 결과에 대해 충분히 집중하지 못하였을 것이다. 이 시점에서 본 발명자는 보충대사 치료요법의 많은 놀라운 효과를 관찰한 유일한 그룹이기 때문에, 다른 사람들이 당해 잠재적으로 이로운 전략을 개발한다면 매우 유용할 것이다. 일관되게 이로운 효소 또는 유전자 대체 치료의 개발에 존재하는 현재의 한계점과 함께, 보충대사 식이 치료요법은 적절히 대용될 수 있다.

본 명세서에 논의된 임의의 양태는 본 발명의 임의의 방법, 키트, 시약 또는 조성물로 수행될 수 있는 것으로 고려되고 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 추가로, 본 발명의 조성물은 본 발명의 방법을 달성하기 위해 사용될 수 있다.

본원에 기재된 특정 양태는 단지 설명을 위한 것이지 본 발명을 제한하려고 하는 것이 아님을 이해해야 한다. 본 발명의 주요 특징은 본 발명의 취지에서 벗어나지 않고 다양한 양태로 사용될 수 있다. 당업자는 통상적인 실험, 본원에 기재된 특정 과정에 대한 많은 등가물을 사용하여 인지하고 확인할 수 있다. 당해 등가물은 본 발명의 범위내에 있는 것이고 특허청구범위에 의해 보호되는 것으로 고려된다.

본 명세서에서 언급된 모든 공보 및 특허원은 본 발명이 속하는 당업자의 수준을 보여준다. 모든 공보 및 특허원은 본원에서 개별 공보 또는 특허원이 구체적으로 개별적으로 본원에 참조로서 인용되는 것과 동일한 정도로 참조로서 인용된다.

특허청구범위 및/또는 명세서에서 용어 "포함하는"과 연계하여 사용되는 경우 부정관사 "a" 또는 "an"의 사용은 "하나"를 의미할 수 있지만 또한 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 의미와 일맥상통한다. 특허청구범위에서 용어 "또는"의 사용은 명백하게 단지 대체물을 언급하도록 지적되거나 대용물이 상호 배타적이지 않는 경우 "및/또는"을 의미하는데 사용되지만 당해 기재내용은 유일 대용물 및 "및/또는"을 언급하는 정의를 지지한다. 본원 전반에 걸쳐 용어 "약"은 수치가 장치 또는 수치를 측정하는데 사용되는 방법에 대한 고유 오류 변수 또는 연구 과제중에 존재하는 변수를 포함함을 지적하기 위해 사용된다.

본원 명세서 및 특허청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하는"(및 '포함하는'의 임의의 형태, 예를 들어 "포함한다(comprise)" 및 "포함한다(comprises)"), "갖는"(및 '갖는'의 임의의 형태, 예를 들어, "갖는다(have)" 및 "갖는다(has)"), "함유하는"(및 '함유하는'의 임의의 형태, 예를 들어, "함유한다(contains)" 및 "함유한다(contain)")는 포괄적이고 개방어(open-ended)이고 추가의 언급되지 않은 요소들 또는 방법 단계를 배제하지 않는다.

본원에 사용된 용어, "또는 이들의 배합물"은 그 용어의 앞에 열거된 항목의 모든 순열 및 조합을 언급한다. 예를 들어, "A, B, C 또는 이들의 배합물"은 A, B, C, AB, AC, BC 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하고, 순서가 특정 문장에서 중요한 경우, 또한 BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC 또는 CAB 중 어느 하나를 포함하는 것으로 의도된다. 당해 예시에 이어서, 특히 하나 이상의 항목 또는 용어의 반복을 함유하는 조합, 예를 들어 BB, AAA, MB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등이 포함된다. 당업자는 문장에서 달리 명백하지 않는 경우 통상적으로 임의의 배합물에서 항목 또는 용어의 수에 특정 제한이 없음을 이해할 것이다.

본원에 기재된 모든 조성물 및/또는 방법은 본 발명의 기재 관점에서 과도한 실험 없이 제조되고 수행될 수 있다. 본 발명의 조성물 및 방법이 바람직한 양태의 관점에서 기재되었지만 본 발명의 개념, 취지 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 당해 조성물 및/또는 방법 및 본원에 기재된 방법의 단계 또는 단계의 순서에 변형이 가해질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 당업자에게 명백한 모든 당해 유사한 대용 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 취지, 범위 및 개념내에 있는 것으로 사료된다.

참조문헌

Claims (9)

1. 트리헵타노인; n-헵탄산; n-헵탄산을 포함하는 트리글리세라이드; 및 n-헵타노에이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 홀수-탄소 지방산을 AMP 대 ATP의 세포내 비율을 증가시켜 AMPK의 활성을 감소시키기에 충분한 양으로 포함하는, 간 비대증, 근육 약화, 호흡 부전, 저혈당증, 선천적 대사 장애, 프로피온산혈증, 메틸말론산뇨증, 간부전, 락트산 산증, 케토산증, 고암모니아혈증, 및 시트룰린혈증으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 질환을 치료하기 위한 약제학적 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 홀수-탄소 지방산의 양이 ATP 생성을 증가시켜 AMP 대 ATP의 세포내 비율을 감소시키기에 충분한 양인, 약제학적 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 홀수-탄소 지방산의 양이 활성화된 AMPK에 의한 mTOR의 억제를 감소시켜 단백질 합성을 자극시키기에 충분한 양인, 약제학적 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 홀수-탄소 지방산의 양이 AMPK의 활성을 감소시켜 글루코스합성 또는 지방산 합성의 증가를 가져오는 양인, 약제학적 조성물.
5. 제1항에 있어서, 글루코스합성의 증가가 당분해의 증가에 의해 수반되고, 지방산의 증가가 지방분해의 감소 및 베타-산화에 의해 수반되는, 약제학적 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 홀수-탄소 지방산의 양이 AMPK의 활성을 감소시켜 환자의 에너지 공급원으로서 단백질, 탄수화물 또는 지방의 내인성 턴오버(turnover)를 감소시키기에 충분한 양인, 약제학적 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 홀수-탄소 지방산이 트리헵타노인을 포함하는, 약제학적 조성물.
8. 제1항에 있어서, 상기 홀수-탄소 지방산의 양이 환자에 대한 하루 식이 칼로리 요구량의 30 내지 35%에 해당하는, 약제학적 조성물.
9. 제1항에 있어서, 상기 홀수-탄소 지방산의 양이, 유아에게는 1-4 g/kg, 청소년에게는 1-2 g/kg, 성인에게는 0.1-2 g/kg인 C7 지방산 공급원의 양에 해당하는, 약제학적 조성물.

Images