СПОСОБЫ ЛЕЧЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЦИТРУЛЛИНА
METHODS OF TREATING WITH USING CITRULLINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к лечению или поддержанию состояний, при которых можно извлечь пользу от увеличения или поддержания уровней аргинина в крови, обладающему улучшенными вкусовыми качествами по сравнению с современными добавками аргинина. Более того, в основном изобретение относится к лечению чувства быстрого насыщения и конкретнее к введению L-цитруллина для того, чтобы способствовать расслаблению гладких мышц желудка. Кроме того, в основном изобретение относится к применению цитруллина для улучшенного заживления раны и улучшенной микроциркуляции у пациентов с почечной недостаточностью, когда его вводят перед тем, как начат диализ, или во время проведения диализа или в обоих случаях.
Уровень техники
Чувство быстрого насыщения - это чувство сытости до потребления достаточного количества калорий и/или жидкостей. Диспепсия представляет собой расстройство пищеварительной системы, отличающееся хроническими или периодически повторяющимися верхними абдоминальными симптомами, включая чувство быстрого насыщения, дискомфорт, изжогу и/или тошноту после проглатывания пищи. Острое или длительное чувство быстрого насыщения или диспепсия может приводить к недоеданию и/или обезвоживанию. Некоторые индивидуумы, такие как раковые пациенты, пациенты с хроническими болезнями, такими как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), и пожилые люди часто испытывают чувство быстрого насыщения и/или диспепсию. Следовательно, эти индивидуумы более вероятно испытывают недостаточное потребление калорий или жидкости, что может сверх того усложнять существующие проблемы со здоровьем.
Известные способы лечения чувства быстрого насыщения и диспепсии обычно фокусируются или на возбуждении аппетита у индивидуума, или на применении небольших по объему, питательных и богатых калориями диетических добавок. Ни один из двух методов не является удовлетворительным. Повышение аппетита у индивидуума, испытывающего чувство быстрого насыщения или диспепсии, только увеличивает вероятность того, что индивидуум будет продолжать есть после наступления чувства сытости или приступа диспепсических симптомов, часто вызывая большой дискомфорт. Питательные и богатые калориями диетические добавки являются обычно не такими вкусными, как нормальная диета индивидуума и, следовательно, менее привлекательными для потребления в количествах, необходимых для уменьшения действия плохого питания и/или обезвоживания при чувстве быстрого насыщения или диспепсии.
Мышцы желудка обеспечивают обратную связь с мозгом посредством стимуляции рецепторов растягивания и нутриентных рецепторов. При расширении желудка в результате приема пищи в мышцах желудка активизируются рецепторы растягивания, посылая тормозящие сигналы в блуждающий нерв, что приводит к желанию прекратить прием пищи. Такое растяжение является, в частности, наглядным в аккомодационном рефлексе дна. Если мышцы желудка расслаблены, особенно мышцы дна, имеет место уменьшение насыщения, что позволяет индивидууму съедать больше пищи до того, как будет достигнуто насыщение. Таким образом, расслабление гладкой мускулатуры желудка предотвращает чувство раннего насыщения, увеличивая количество имеющейся в желудке пищи до активации рецепторов растягивания.
Другие способы лечения чувства раннего насыщения сфокусированы, следовательно, на расслаблении мышц желудка. Биохимический механизм, посредством которого расслабляются мышцы желудка, известен. Оксид азота (NO) связывается с клеточным белковым рецептором (например, гуанилилциклазой) посредством взаимодействия или с ионом металла в белке или с атомом серы в цистеине. Связывание NO вызывает изменение в белке, которое в свою очередь вызывает увеличение концентрации вторичного мессенджера - циклического гуанозинмонофосфата (cGMP). cGMP вызывает расслабление гладких мышц, таких как мышцы нижнего пищеводного сфинктера, дна, привратника желудка, сфинктера Одди, кишечника и ануса. Таким образом, повышение NO будет приводить к увеличению расслабления гладких мышц, включая гладкие мышцы желудка, в частности дна желудка.
Первичным источником NO является аминокислота аргинин. Аргинин превращается в цитруллин и NO с помощью фермента оксида азота синтазы (NOS). Таким образом, способ лечения чувства раннего насыщения посредством расслабления мускулатуры желудка может включать увеличенное потребление аргинина. Затруднением такого способа, однако, является то, что только часть аргинина потребляемого индивидуумом остается доступной для преобразования в NO. До 60% потребленного аргинина подвергается метаболизму в печени с помощью аргиназы до поступления в циркуляцию, где любой оставшийся аргинин может быть метаболизирован до цитруллина и NO. Соответственно, такой способ будет требовать приема значительного количества обогащенной аргинином диетической добавки для того, чтобы вызвать расслабление мышц желудка. Такое большое количество диетической добавки должно само вызывать эффект насыщения, противодействуя какому-либо расслабляющему действию, вызванному последующей выработкой NO. Альтернативным источником аргинина является эндогенная выработка аргинина из аминокислоты цитруллина. Этим путем производится около 20% всего аргинина в организме. Цитруллин вырабатывается в кишечнике и поступает в циркуляцию, не будучи метаболизирован в печени, с почти полным превращением в аргинин в почках.
В этом смысле существует необходимость в способе лечения чувства раннего насыщения, который не страдает от вышеуказанных недостатков.
Кроме того, применение некоторых диетических аминокислот, включая L-аргинин, в пероральных питательных композициях дает неприятный вкус при щелочном значении рН. В случае L-аргинина это является непосредственным следствием его основной боковой цепи. Патентная заявка США 20020193342 Hamman & Calton (2002) 'Modifying undesirable tastes' описывает применение сукралозы для того, чтобы скрыть вкус свободной аминокислоты. Патент США 5780039 Greenberg et al. (1998) описывает улучшенный вкус питательной композиции для перорального приема аргинина и инкапсулирование жирных кислот. Патентная заявка США 20020068365 Kuhrts (2002) применяет небольшие покрытые гранулы, состоящие из 80% L-аргинина и 20% покрытия. Покрытие обеспечивало порошкообразной питательной смеси вкус, маскирующий горький L-аргинин, и давало замедленное высвобождение. Несмотря на предшествующие способы, отчасти эффективные в маскировании вкусов, основная проблема вкуса L-аргинина по-прежнему существует.
Раскрытие изобретения
Изобретение обеспечивает способ лечения по меньшей мере одного из числа насыщения и диспепсии у индивидуума. В одном варианте осуществления способ включает введение индивидууму эффективного количества L-цитруллина.
Первый аспект изобретения обеспечивает способ лечения по меньшей мере одного из числа насыщения и диспепсии у индивидуума, способ включает увеличение концентрации оксида азота (NO) в клетках индивидуума, согласно которому повышенная концентрация NO приводит к расслаблению гладких мышц желудка.
Второй аспект изобретения обеспечивает питательную добавку для перорального применения, включающую количество L-цитруллина, эффективное для того, чтобы вызвать увеличение концентрации оксида азота (NO) в клетках индивидуума.
Третьим аспектом изобретения является улучшение вкуса композиций, которые включают горький вкус основной аминокислоты L-аргинина. Обычно рН раствора устанавливают посредством добавления кислоты, такой как ортофосфорная кислота, но эта дополнительная кислота может увеличить проблемы, связанные со стабильностью напитка. Однако полная или частичная замена L-цитруллином L-аргинина приводит к более нейтральному значению рН напитка, которое не требует дополнительной кислоты (например, ортофосфорной кислоты) для того, чтобы сбалансировать рН.
Четвертым аспектом изобретения является эффективный механизм увеличения или поддержания уровней аргинина в крови с использованием пероральной добавки L-цитруллина или L-орнитина. Аргинин обладает многими действиями в организме, которые включают модулирование иммунной функции, заживление ран, гормональную секрецию, сосудистый тонус, чувствительность к инсулину и эндотелиальную функцию. В рамках данного изобретения находится то, что применение цитруллина для сохранения уровней аргинина будет приводить к подобным преимуществам.
Пятым аспектом изобретения является эффективный механизм лечения или профилактики острой или хронической болезни у млекопитающих, особенно у человека, которая отличается более низкой по сравнению с нормальной скоростью превращения цитруллина в аргинин, включающий, по меньшей мере, одного из числа цитруллина или предшественника цитруллина, в суточную дозу для указанного млекопитающего по меньшей мере количества, при котором уменьшается скорость превращения цитруллина в аргинин.
Шестым аспектом изобретения является применение цитруллина для повышенного заживления раны и улучшенной микроциркуляции у пациентов с почечной недостаточностью, когда его вводят перед тем, как начат диализ, или во время проведения диализа, или в обоих случаях. Это, по меньшей мере, частично, достигается посредством уменьшенной выработки мочевины и/или аммиака млекопитающим.
Иллюстративные аспекты настоящего изобретения предназначены для объяснения задач, описанных в данном описании, и других, не обсужденных здесь, которые понятны квалифицированному специалисту.
Как указано выше, изобретение обеспечивает способ лечения чувства быстрого насыщения и/или диспепсии у индивидуума. Кроме того, изобретение обеспечивает продукты для такого лечения.
При использовании здесь термины "лечение" и "лечить" относятся и к профилактическому или превентивному лечению и целебному или болезнь-модифицирующему лечению, включая лечение пациентов при риске приобретения болезни или заподозренных в том, что они заразились инфекционным заболеванием, а также и пациентов, которые являются больными или диагностированы как страдающие от болезни или медицинского состояния. Термины "лечение" и "лечить" также относятся к сохранению здоровья и/или содействию здоровью индивидуума, не страдающего от болезни, но который может быть восприимчив к развитию нездорового состояния, такого как чувство быстрого насыщения и/или диспепсия. Следовательно, "эффективное количество" является количеством, которое лечит болезнь или медицинское состояние индивидуума или, в большинстве случаев, обеспечивает питательные, физиологические или медицинские преимущества индивидууму.
При использовании здесь млекопитающее включает, но не ограничивается, грызунов, водных млекопитающих, домашних животных, таких как собаки или кошки, сельскохозяйственных животных, таких как овцы, свиньи, коровы и лошади, и человека. Полагают, что при использовании термина «млекопитающее» он также применяется к другим животным, которые способны реагировать на воздействие или склонны реагировать так же, как млекопитающее.
Как описано выше, аргинин, подобно большинству аминокислот, в значительной степени подвергается метаболизму в печени до поступления в систему кровообращения. Это ограничивает пригодность аргинина в качестве источника оксида азота (NO) для расслабления гладкой мускулатуры.
Однако некоторые аминокислоты проходят через печень с небольшим или без преобразования. Одной из таких аминокислот является L-цитруллин, предшественник аргинина. Точно так же, как аргинин превращается в цитруллин и NO, L-цитрулин превращается в аргинин в митохондриях. Большая часть циркулирующего L-цитруллина трансформируется в почках, которые содержат метаболически высоко активную ткань. Сам по себе L-цитруллин, циркулирующий в кровообращении, сначала трансформируется в аргинин и затем в клетках до цитруллина и NO.
Существенно, что превращение L-цитруллина в аргинин происходит постоянно, пока L-цитруллин циркулирует в кровообращении. В результате циркулирующий L-цитруллин делает возможным сохранение повышенных концентраций аргинина по прошествии длительного времени, что в свою очередь делает возможным поддерживание устойчивого высвобождения NO в клетках, которое вызывает расслабление мышц желудка и ослабление или избежание чувства быстрого насыщения. По меньшей мере, некоторые случаи диспепсии связаны с сокращением гладких мышц пищеварительного тракта, особенно гладких мышц желудка. Следовательно, введение L-цитруллина можно также использовать для лечения диспепсии.
Согласно изобретению эффективное количество L-цитруллина может быть введено индивидууму любым из способов, что очевидно среднему специалисту в данной области техники. В одном варианте осуществления эффективное количество L-цитруллина вводят индивидууму в питательной добавке для перорального приема. Дополнение согласно изобретению может, кроме того, содержать любое число ингредиентов, которые обеспечивают питательную, физиологическую или медицинскую пользу индивидууму. Такие ингредиенты включают, например, белки, растворимые и/или нерастворимые волокна, жирные кислоты, витамины, минералы, сахара и/или другие углеводы, вкусоароматические вещества и лекарственные средства или другие терапевтические средства.
Употребление некоторых диетических аминокислот, включая L-аргинин, в композициях для перорального приема дает нежелательный вкус при щелочном значении рН. В случае L-аргинина это является прямым результатом его основной боковой цепи. Для улучшения вкуса пероральной композиции высокощелочное значение рН композиции нейтрализуют посредством добавления кислоты (низкое значение рН). Более высокая кислотность также улучшает вкус этих композиций, уменьшая горький привкус, связанный с основной аминокислотой (например, L-аргинином).
При использовании кислот в питательных композициях возникают дополнительные сложности. Например, часто используют ортофосфорную кислоту, но это приводит к повышенному содержанию фосфора в композиции. Аминокислота L-цитруллин является предшественником для L-аргинина. В результате мы предполагаем, что L-цитруллин может заменить L-аргинин в питательных композициях. В отличие от аргинина цитруллин не метаболизируется печенью после вхождения в кровообращение посредством абсорбции из пищи или после производства de novo в кишечнике. Цитруллин энзиматически превращается в аргинин митохондриями через часть цикла мочевины.
Так как применение цитруллина устраняет необходимость применять кислоту для нейтрализации рН и уничтожает горький привкус, вызванный основной аминокислотой L-аргинином, легче включить диетические жиры в питательные композиции. Представляется важным выбор: добавить диетические жиры в композиции с очень высоким или низким значением рН. В результате предполагается, что цитруллин представляет собой жизнеспособную альтернативу аргинину в диетической композиции, поскольку он увеличивает количество вариантов составления рецептур. В результате преимущества применения цитруллина включают уменьшение кислот и возможность включать диетические липиды в композицию для того, чтобы улучшить питательную ценность композиции.
Представляется важным выбор: добавить диетические жиры в композиции с очень высоким или низким значением рН. Жидкие питательные композиции, содержащие L-аргинин, нуждались во включении кислоты для уничтожения горького привкуса, придаваемого щелочным значением рН L-аргинина. Замена L-аргинина L-цитруллином, или полностью или частично, устраняет или уменьшает необходимость больших количеств кислоты в композиции соответственно.
В следующем аспекте изобретения имеется композиция, пригодная для лечения или профилактики острой или хронической болезни у млекопитающего, особенно у человека, которая отличается более низкой по сравнению с нормальной скоростью превращения цитруллина в аргинин, включающая по меньшей мере одно из числа цитруллина или предшественника цитруллина, в суточную дозу для указанного млекопитающего по меньшей мере количества, при котором уменьшается скорость превращения цитруллина в аргинин.
Дефицит аргинина может встречаться во время хирургического вмешательства или другой травмы как результат физиологических изменений на фоне повреждения, нанесенного организму. Дефицит может также встречаться во время сепсиса. Дефицит аргинина вызывает, по меньшей мере частично, повышенная активность фермента аргиназы, следовательно, повышенная активность аргинина.
Цитруллин можно давать через желудочно-кишечный (GJ) тракт в пероральных и энтеральных продуктах. Цитруллин эндогенно представляет собой продукт метаболизма глутамина в кишечнике, производимый из орнитина, как часть цикла мочевины, и образуемый синтазами оксида азота, распространенными в организме. Аргинин вырабатывается из цитруллина, главным образом в почках, через его метаболизм с помощью аргининсукцинатсинтазы (ЕС 6.3.4.5) и аргининсукцинатлиазы (ЕС 43.2.1).
Септических пациентов рассматривали как дефицитных по аргинину в результате уменьшенной выработки аргинина из цитруллина, а также недостаточного пищевого рациона. Это приводило к применению обогащенных аргинином энтеральных рецептур. Аргинин является предшественником для оксида азота, известного вазодилататора. Увеличенная выработка оксида азота в результате вливания аргинина считалась вредной из-за ожидаемой гемодинамической неустойчивости и нитрозилирования белков. Следовательно, эти эффекты были исследованы в течение длительного непрерывного внутривенного добавления аргинина в качестве разового компонента у пациентов с тяжелым сепсисом.
Пример 1:
Методы: Согласно плацебо-контролируемой дважды-слепой модели исследования ICU пациенты с тяжелым сепсисом/септическим шоком (<48 час; APACHE II подсчитывают между 18-41) были рандомизированы в группу, которую лечили внутривенным 72-час введением L-аргинина-HCI (1,2 мкмол/кг·мин, n=9) или изокалорийным L-аланином (плацебо; n=9). Всех пациентов лечили норэпинефрином в диапазоне между 0,08-0,9 г/кг·мин в начале исследования. Данные гемодинамики регистрировали с 2-час интервалами на всем протяжении протокола. Образцы крови брали в начале и через 24-час интервалы и анализировали по уровням нитротирозина. Использовали повторные измерения ANOVA; данные представляют собой значение ±SEM.
Результаты: Плазменный нитротирозин не отличался между пациентами, которых лечили аргинином или плацебо (для сравнения, нормальные значения составляют около 1 нМ). Значимых различий в системном кровяном давлении и дозе норэпинефрина между двумя группами не наблюдалось.
Группа
Исходный
24 час
48 час
72 час
Р
Плазменный нитротирозин
PLAC
0,45±0,04
0,44±0,05
3,15±2,4
9,57±8,39
(nМ)
ARG
0,54±0,07
0,55±0,10
1,20±0,49
2,11±1,31
Т (0,09)
MAP
PLAC
78±3
79±4
82±4
86±4
(mmHg)
ARG
82±4
81±3
85±4
84±5
PLAC, плацебо; ARG, леченные аргинином. Повторные измерения ANOVA: Т, влияние времени.
Выводы: Вливание аргинина не увеличивает окислительное действие на плазменные белки и не влияет на системное кровяное давление. Следовательно, вредные действия аргинина на окислительный стресс или гемодинамическое состояние у септических пациентов не наблюдаются. Следовательно, введение цитруллина приводит к исправлению дефицита аргинина, в некоторых случаях возможно поднятие уровней аргинина выше установленных нормальных уровней, причем это повышение, теоретически, является реакцией организма на избыточную потребность в некоторых физиологически стрессовых ситуациях. Полагают, что эти уровни являются безопасными, так как организм не думает в избытке превращать цитруллин в аргинин.
Современные исследования показали, что уровень аргинина у гемодиализных пациентов повышен и до и после проведения диализа (Chuang et al., Clinica Chimica Acta 364; 216, 2006). Цитруллин также повышен и до и после проведения диализа. Однако уровень аргинина был понижен до 36%, тогда как уровень цитруллина был понижен до 258% в течение той же самой диализной обработки. Это большее уменьшение цитруллина увеличивает возможность применения цитруллина в качестве замены для аргинина для диализных пациентов, которые нуждаются в улучшенном заживлении ран вследствие диабета и потери подвижности.
Избыточный аргинин, как было показано, вызывает дополнительные почечные проблемы у пациентов с ослабленными почками (Efron and Barbul, J. Renal Nutr. 9(3)142, 1999). Цитруллин может быть использован для поступления аргинина посредством превращения в организме. Кроме того, цитруллин имеет на одну аминогруппу меньше, чем аргинин. Это уменьшает количество вырабатываемого аммиака и мочевины и уменьшает нагрузку на уже подорванную почку.
Таким образом, применение цитруллина вместо аргинина может предоставить (сделать возможными) повышенные суммарные преимущества для заживления ран и микроциркуляции у пациентов с почечной недостаточностью и в том случае, когда его вводят до начала диализа и во время проведения диализа.
В следующем аспекте данного изобретения аргинин обладает многими действиями в организме, которые включают модулирование иммунной функции, заживление ран, гормональную секрецию, сосудистый тонус, чувствительность к инсулину и эндотелиальную функцию. В рамках данного изобретения находится то, что применение цитруллина для поддержания уровней аргинина будет приводить к подобным преимуществам.
Предшествующее описание различных аспектов изобретения представлено с целью иллюстрирования и описания. Оно не имеет целью быть исчерпывающим или ограничивать изобретение до раскрытой определенной формы, и понятно, возможны многие модификации и разновидности. Такие модификации и разновидности, которые могут быть очевидны для специалиста в данной области, включаются в рамки изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.
Пример 2:
Методы: Согласно плацебо-контролируемому двойному слепому проекту клинического исследования пациенты с пониженным аппетитом, осложненные сопутствующими симптомами хронической болезни (в группе были пациенты со следующими хроническими заболеваниями: с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), раком, хроническим обструктивным заболеванием легких (COPD), хроническими изнуряющими заболеваниями, с болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона), рандомизированы в группе, которая подвергалась лечению с пероральным введением цитруллина в ежедневной дозе приблизительно 100 мг цитруллина/кг массы тела (как правило, 4 - 7 г день), разделенной на 12 часов, и группе-плацебо, которой также вводили разделенную на 12 часов дозу. Пациенты наблюдались в течение одной недели до и спустя 2 недели после начала приема цитруллина. Были получены данные по общему потреблению калорий и объемные параметры ежедневного рациона питания. После 24 часов приема цитруллина и плацебо, те пациенты, которые были в группе Цитруллина, потребляли значительно увеличенное количество калорий и увеличенный объем пищи и напитков по сравнению с их состоянием перед приемом цитруллина и теми, кто был в группе Плацебо. Пациенты в группе Цитруллина не сообщали ни о каком-либо дискомфорте из-за этих увеличенных объемов пиши. В группе Плацебо никакого существенного увеличения объемов или калорий не наблюдалось. Выводы: прием цитруллина приводит к расслаблению гладких мышц желудка, что позволяет потреблять больший объем пищи и напитков и, таким образом, больше калорий. Эти уровни введения цитруллина, как полагают, являются безопасными, так как организм, как полагают, в избытке не превращает цитруллин в аргинин.
Пример 3:
Методы: Согласно плацебо-контролируемому двойному слепому проекту клинического исследования пациенты со связанной с возрастом анорексией, обычно замеченной у пожилых, рандомизированы в группе, которая подвергалась лечению с пероральным введением цитруллина в ежедневной дозе приблизительно 100 мг цитруллина/кг массы тела (как правило, 4 - 7 г день), разделенной на 12 часов, и группе-плацебо, которой также вводили разделенную на 12 часов дозу. Пациенты наблюдались в течение одной недели до и спустя 2 недели после начала приема цитруллина. Были получены данные по общему потреблению калорий и объемные параметры ежедневного рациона питания. После 24 часов приема цитруллина и плацебо, те пациенты, которые были в группе Цитруллина, потребляли значительно увеличенное количество калорий и увеличенный объем пищи и напитков по сравнению с их состоянием перед приемом цитруллина и теми, кто был в группе Плацебо. Пациенты в группе Цитруллина, не сообщали ни о каком-либо дискомфорте из-за этих увеличенных объемов пищи. В группе Плацебо никакого существенного увеличения объемов или калорий не наблюдалось.
Выводы: прием цитруллина. приводит к расслаблению гладких мышц желудка, что позволяет потреблять больший объем пищи и напитков и, таким образом, больше калорий. Эти уровни введения цитруллина, как полагают, являются безопасными, так как организм, как полагают, в избытке не превращает цитруллин в аргинин. Улучшенный рацион питания в сочетании с приемом цитруллина, как полагают, является хорошим курсом лечения для связанной с возрастом анорексии, обычно замеченной у пожилых, при саркопении и недоедании, которое обычно является результатом этого.