專利名稱：低氘水用于治療胰島素抵抗的用途的制作方法
低氘水用于治療胰島素抵抗的用途本發(fā)明涉及適用于治療胰島素抵抗的含有低氣水(deuterium depleted water)的藥品和食品。
背景技術(shù)：
糖尿病(DM)是人類代謝的慢性疾病。疾病的原因是缺乏胰島素(一種由胰腺產(chǎn)生的激素)或?qū)C(jī)體內(nèi)的胰島素不敏感(胰島素抵抗，胰島素的相對缺乏)或者二者兼有。由于胰島素的絕對或相對缺乏，細(xì)胞無法利用葡萄糖，這也是血糖水平升高(高血糖)導(dǎo)致該疾病癥狀的原因。在這種情形下，患者的血糖水平高于3.5-6. 5mmol/L的正常范圍。對于該疾病組的人來說，以下是共同的盡管發(fā)病機(jī)理不同，但是他們都不能分泌他們的代謝過程所需要的胰島素量，或者盡管存在胰島素，但胰島素不起作用。從診斷方面，糖尿病(DM)具有三個亞組1.胰島素依賴性I型DM(IDDM)通常在兒童和年輕的成人中發(fā)生，但可發(fā)生于任何年齡。在屬于該組的患者中，內(nèi)源胰島素完全不存在，使得施用胰島素對于降低血糖和起碼的生存是不可避免的。2.非胰島素依賴性II型DM(NIDDM)通常在30歲以上的年齡發(fā)生?；颊咄ǔ７逝植⑶沂且葝u素抵抗的；即，他們的機(jī)體產(chǎn)生胰島素，但是正常的胰島素量在其中誘導(dǎo)異常應(yīng)答，所以血糖水平增加。他們不需要外源的胰島素來存活。3.不匹配任何組的其他DM病例是由另一原發(fā)性疾病引起的，例如胰腺的原發(fā)疾病。在一個國家的人口中，糖尿病可占2至12%。在糖尿病子群體中，I型以約15%發(fā)生，而II型以約85%發(fā) 生?；贒M的地理分布可能是高發(fā)病率與營養(yǎng)豐富和肥胖部分相關(guān)(NIDDM的發(fā)病率在中國是1. 3% ;在美國是6. 6% ;而在美國的墨西哥人為16%)。該疾病的致病因素大多數(shù)是已知的，并且其治療在某種意義上講可以被視為已經(jīng)解決，但是數(shù)十年來的藥物治療可能具有嚴(yán)重的副作用。糖尿病患者可在任何時間顯示“急性”并發(fā)癥-低血糖、高滲昏迷、乳酸酸中毒等，并且數(shù)年后可發(fā)展晚期并發(fā)癥(大血管病變，由動脈粥樣硬化并發(fā)癥的更高發(fā)病率表示；微血管病變，即毛細(xì)血管的特殊損害；或增強(qiáng)的感染易感性)。所有這些解釋了糖尿病患者具有比健康群體高2-3倍的死亡率、高10倍的失明發(fā)病率以及高20倍的肢體壞疽和切斷術(shù)。糖尿病群體具有極其高的“社會”成本(如他們具有比平均群體多兩倍的住院)，這進(jìn)一步突顯了社會對更有效的DM治療的需要和要求。DM治療的目的是避免缺乏胰島素的直接后果和減輕慢性狀態(tài)的并發(fā)癥。DM治療可通過三種因素優(yōu)化1.修改膳食；2.細(xì)心計(jì)劃身體運(yùn)動；3.藥物治療。理想地，良好計(jì)劃的食物攝取、身體運(yùn)動對糖的利用和精確給藥的藥物協(xié)同，并提供機(jī)體適當(dāng)和平衡的血糖水平，使之具有極小偏差。遺憾的是，這可能難以實(shí)現(xiàn)和長期保持，導(dǎo)致如上所述的并發(fā)癥。最近，基于對天然存在的氘(D)在調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂中的重要作用的新知識，發(fā)表了論文(FEBS Lett. 1993; 317:1-4, Termeszetgyogyaszatl996; 10:29-32, Kisallatorvoslas1996;3:114-5，Erfahrungsheilkunde1997;7:381-88，J. R. Heys 和 D. G. Melillo(eds)1997Synthesis and Applications of Isotopically Labelled Compounds. John Wiley 和Sons Ltd. pp. 137-141, Z. Onkol/J. of Oncol. 1998; 30:91-94),和注冊了匈牙利專利(注冊號208084，209787)。除了專利中描述的動物實(shí)驗(yàn)之外，此后還在人類研究中驗(yàn)證了低氘水(DDff)的抗腫瘤效應(yīng)。最近十多年來，近I萬名患者消耗了約2000噸DDW，并長時間隨訪了1500名癌癥患者。這些病例證實(shí)癌癥細(xì)胞對于D剝奪(D d印Ietion)敏感，并且在大多數(shù)病例(70-80%)中，癌癥細(xì)胞不能適應(yīng)改變的環(huán)境，造成腫瘤的萎縮或甚至完全消除。過去幾年消耗DDW的腫瘤患者中有許多糖尿病人。患者因?yàn)樗麄兊陌┌Y開始飲用DDW，但是令人驚奇的是，這對于他們的糖尿病也是有益處的。我們可以將這一意想不到的結(jié)果歸于降低D濃度對糖尿病機(jī)體中的血糖水平也具有有利影響。在許多病例中，消耗DDW的患者可以減少其胰島素或用來防止長期低血糖的其他藥物的劑量，這表明D剝奪增強(qiáng)了胰島素的生物效力?；谶@一發(fā)現(xiàn)，遞交了專利申請并獲得歐洲專利號1465641。然而，該專利的描述沒有提及DDW適于治療胰島素抵抗，也沒有提及具有105-125ppm D-水平的水對于該效應(yīng)是最優(yōu)的(參見下文)。發(fā)明概述本發(fā)明主要涉及用于治療胰島素抵抗的具有O. 01_135ppm氘含量的低氘水?？蛇x擇地，本發(fā)明涉及具有O. 01-135ppm氘含量的低氘水在制備可應(yīng)用于治療胰島素抵抗的藥品中的用途。本發(fā)明還涉及用于治療胰島素抵抗的低氣食品(具有O. 01_135ppm氣含量)?？蛇x地具有O. 01_135ppm氘含量的低氘水在制備可應(yīng)用于治療胰島素抵抗的食品中的用途。
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這種上述的食品或它們的用途在以下情況下是優(yōu)選的如果所述食品含有具有O. 01-135ppm、最優(yōu)地105_125ppm氘含量的碳水化合物、蛋白質(zhì)或脂質(zhì)。另一方面是用于治療胰島素抵抗的方法，其中向需要治療的人施用具有O. 01-135ppm氣含量的低氣水(DDW)。另一方面是用于治療胰島素抵抗的方法，其中向需要治療的人施用具有O. 01-135ppm氣含量的低氣食品。在所有以上情形中，優(yōu)選低氣水或低氣食品的氣水平是105_125ppm。發(fā)明詳述分子生物學(xué)的發(fā)展顯著地改善了我們對胰島素作用機(jī)理的理解?，F(xiàn)在認(rèn)為GLUT蛋白(葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)酶(glucose transportase),負(fù)責(zé)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)通過膜的蛋白質(zhì))從細(xì)胞質(zhì)向胰島素起作用的膜的易位是細(xì)胞葡萄糖攝取的關(guān)鍵步(TRENDS in BiochemicalSciences 第 31 卷·第 4 期,2006 年 4 月:Bridging the GAP between insulin signalingand GLUT4 translocation)。然而，還揭示GLUT4 (四種已知的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中的一種)顯示可被許多化合物誘導(dǎo)的非胰島素依賴性易位(一氧化氮、佛波酯、0-和0-腎上腺素能拮抗劑等J. Membrane Biol. 190，167-174，2002: Signals that RegulatesGLUT4Translocation)。如研究人員推斷的，II型DM中胰島素抵抗的原因之一可能是胰島素受體和GLUT4蛋白之間的信號傳遞被破壞。我們近年來的研究目標(biāo)是揭示降低的D濃度誘導(dǎo)的過程的分子機(jī)理。通過測量經(jīng)鏈脲菌素(STZ)處理的缺乏胰島素生成的大鼠中的血糖水平研究了 D剝奪對GLUT4的影響。研究了具有不同的D濃度(25、75、105和125ppm)的水和胰島素劑量(每天2xlIU)之間的相互作用。血糖水平清楚地證實(shí)了關(guān)于消耗DDW時血糖降低的早期觀察(消耗25ppmDDff的組中為28mmol/L ;消耗150ppm-普通水的為50mmol/L ；p<0. 05)。GLUT4量的變化在

圖1中展示。從結(jié)果中得出以下結(jié)論I)在健康的、未進(jìn)行STZ處理的大鼠中，消耗25ppm或150ppm水的動物之間沒有差異(右邊的兩個柱)。DDW對膜中的GLUT4量沒有影響。2)在消耗普通水的經(jīng)STZ處理的大鼠中(最左側(cè)的柱)，GLUT4的量低于對照的40%。3)在消耗DDW(25、75、105、125ppm)的經(jīng)STZ處理的大鼠中，GLUT4量高于STZ-對照(150ppm)組中的量。4)觀察到明顯的劑量依賴性，105和125ppm的DDW具有最強(qiáng)的效應(yīng)。因此這一研究的令人吃驚的結(jié)果是，在作為模型系統(tǒng)的糖尿病大鼠中，D剝奪主要不是作用于胰島素受體而是作用于細(xì)胞膜中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分子的數(shù)目，且這就是它如何能夠從循環(huán)血液中攝取葡萄糖的原因。消耗DDW的大鼠最終具有顯著更低的血糖水平。這與其中較低的氘水平具有較強(qiáng)的腫瘤抑制效應(yīng)的DDW的抗癌效應(yīng)形成顯著對比對于GLUT4易位，接近自然的氘水平(105和125ppm)具有最好的效應(yīng)。根據(jù)以上，基于DDW可以增加膜中GLUT4(葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)酶)的拷貝數(shù)，并且還可減輕或消除細(xì)胞的胰島素抵抗、實(shí)現(xiàn)正常的葡萄糖攝取和降低血糖水平的作用，本發(fā)明涉及低氣水(DDW)用于治療胰島素抵抗的用途。

本發(fā)明是基于以下認(rèn)識降低機(jī)體中的正常D濃度通過激活葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)酶蛋白對葡萄糖代謝具有有利影響。膜中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)酶蛋白的數(shù)目顯著增加，這使不穩(wěn)定的血糖水平穩(wěn)定在正?；蚪咏５乃胶蜏p輕高血糖。這一創(chuàng)新性認(rèn)識表明，降低的D水平消除胰島素抵抗一通過恢復(fù)胰島素受體和GLUT蛋白之間的信號通路或通過獨(dú)立于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)激活GLUT蛋白一并同時使血糖正?；?。已知除了每日消耗的1. 2-1. 5L水體積之外，機(jī)體中的代謝過程從有機(jī)化合物的降解中產(chǎn)生O. 2-0. 3L的所謂氧化水。為了避免起源于在自然條件下產(chǎn)生的有機(jī)化合物的氧化水中的D含量破壞消耗的DDW的效應(yīng)，本發(fā)明還基于以下想法消耗具有降低的D含量的有機(jī)化合物(碳水化合物、氨基酸、脂質(zhì))是降低患病機(jī)體中的D水平并由此減輕或消除胰島素抵抗、穩(wěn)定血糖水平和減弱高血糖的另一途徑。因此，在基于本發(fā)明的用途中，應(yīng)用具有0.01-135ppm D(O. 021_287mg/L HD0)的水和/或具有降低的(0.01-135ppm D)氘含量的碳水化合物、氨基酸和脂質(zhì)來制備適合治療胰島素抵抗的藥物和食品。我們的實(shí)驗(yàn)顯示，在所提及的間隔中，105和125ppm D(即，220-262mg/L HD0)是有利的。根據(jù)本發(fā)明，通過已知的方法，實(shí)踐上通過電解或蒸餾，將水的D含量降低至
O.01-135ppm(0. 021-287mg/L HDO)，并將具有 O. 01_135ppmD 含量(O. 021-287mg/L HD0)的水用于產(chǎn)生具有降低的D含量的碳水化合物、氨基酸和脂質(zhì)。DDW和通過使用其產(chǎn)生的碳水化合物、氨基酸和脂質(zhì)通過標(biāo)準(zhǔn)藥物技術(shù)加工成藥品(使用通常的載體和添加劑)，或通過標(biāo)準(zhǔn)的食品工業(yè)技術(shù)加工成食品。產(chǎn)生具有降低的D含量的碳水化合物、氨基酸和脂質(zhì)的優(yōu)選應(yīng)用是用具有O. 01-135ppm氘含量(O. 021_287mg/LHD0)的水生長植物和飼養(yǎng)動物。在產(chǎn)生DDW的方法中，這里額外提及電解和蒸餾是因?yàn)樗鼈兛梢砸韵鄬Φ偷某杀井a(chǎn)生大量的DDW。a/在單獨(dú)的陽極和陰極上用2-5V DC電解15-20%的KOH水溶液。灼燒沉積在陰極的具有降低的氘含量的氫氣，并在蒸餾系統(tǒng)中冷凝獲得的水蒸氣且分別收集。獲得的水含有 30-40ppm 氣(Separation of Hydrogen Isotopes Eds. :Howard. Rae, AmericanChemical Society Symposium Series 68, Washington D. C. 1978;Isotope SeparationEds. : Stelio Villani, American Nuclear Societyl983)。通過重復(fù)電解，可以進(jìn)一步降低水的氘含量。b/在適合分餾的具有50-150個板數(shù)的蒸餾柱中，在50-60毫巴壓力和45_50°C下使蒸餾的水沸騰。蒸餾以12-13回流率和10倍底部返回運(yùn)行。使用這種參數(shù)，塔頂餾出物產(chǎn)物的 D 含量是 0.1 至 30ppm(Separation of Hydrogen Isotopes, Eds. :Howard.Rae, American Chemical Society Symposium Series68, Washington D.C.1978;IsotopeSeparation Eds. : Stelio Villani, American Nuclear Societyl983)。通過改變柱的操作參數(shù)，如通過顯著增大裝載量，也可以大量產(chǎn)生具有高于30ppm的D含量的水。并且，通過在另外的柱上分離第一個柱產(chǎn)生的DDW,可以增強(qiáng)氣剝奪。DDW用作適合生產(chǎn)治療和治愈糖尿病的制品的基料。根據(jù)本發(fā)明制備的產(chǎn)品可用于治療糖尿病患者。這是基于以下事實(shí)通過施用使用DDW、或具有降低的氘含量的碳水化合物、氨基酸和脂質(zhì)制備的溶液，機(jī)體中的D水平將被降低，造成葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)酶的誘導(dǎo)并從而減弱或消除胰島素抵抗，使血糖正?；?不會不穩(wěn)定也不會升高)。為了概括迄今所做的基礎(chǔ)`研究工作的成果，我們可以說，在模型實(shí)驗(yàn)中，DDW的消耗降低血糖、果糖胺、和hBAlC的水平(其中后兩個值表明最近幾周的血糖)，并顯著增加膜中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)酶分子的數(shù)目。近年的人類經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，消耗DDW對糖尿病患者的血糖水平具有有利作用。DDW消耗對GLUT4的識別使得能夠利用低氘制品來減弱或消除糖尿病患者中的胰島素抵抗。基于本發(fā)明的產(chǎn)品可以以含有活性組分和惰性、非毒性載體的形式用于醫(yī)學(xué)實(shí)踐?；钚詣┛杉庸こ捎糜诳诜┯玫漠a(chǎn)品(溶液、乳液、懸浮液等)或胃腸外施用的產(chǎn)品(灌注溶液等)。藥品的制備通過本領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，通過將活性劑與惰性的無機(jī)或有機(jī)載體混合，然后由該混合物制備蓋侖制劑。實(shí)用的載體是水。藥品還可含有通常應(yīng)用于制藥產(chǎn)業(yè)的其他輔助組分(諸如潤濕劑、增甜劑或芳香齊IJ、緩沖溶液)?；诒景l(fā)明的藥品的每日劑量可以是變化的并取決于多種因素，諸如水的D濃度、患者的年齡和體重、糖尿病的類型和嚴(yán)重度等。對于70kg患者，每日口服劑量可以是具有0. 01-135ppm D濃度的0. 01-2L DDW。為了加強(qiáng)感官性質(zhì)和生物學(xué)效應(yīng)，水可含有如20-30g/L的低D碳水化合物、某些低D氨基酸或其他風(fēng)味劑和香料。基于本發(fā)明的制品和方法的優(yōu)點(diǎn)如下所示
a/其使用能夠增加細(xì)胞膜中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分子的數(shù)目，并由此減輕或消除胰島素抵抗。b/其允許調(diào)節(jié)患者的血糖水平。c/可以減少或省去常規(guī)糖尿病藥物的使用。d/其確保血糖水平在生理范圍內(nèi)，以這種方式降低早期和晚期并發(fā)癥的幾率。e/該工藝中使用的化學(xué)品是無毒且非免疫原性的。f/制備制品是簡單的，并且不產(chǎn)生危險的廢物。
實(shí)施例下面用更多詳細(xì)內(nèi)容示例本發(fā)明，而不是限制保護(hù)范圍A)藥理學(xué)實(shí)施例在大鼠模型系統(tǒng)中，在幾個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)中用具有不同氘濃度的水持續(xù)4周處理經(jīng)鏈脲菌素(STZ)預(yù)處理的動物。大鼠每天進(jìn)行兩次IIU的胰島素治療，對照組消耗正常水(15(^ 111)，而處理組消耗25、70、105、125、130、135、140和 145ppm D 水平的 DDW。為了發(fā)現(xiàn)何種機(jī)理造成飲用DDW的大鼠中存在較低的血糖水平，測定了大鼠肌細(xì)胞膜中GLUT4蛋白的量。圖1中最右側(cè)的兩個空白柱顯示在沒有用STZ預(yù)處理的大鼠中，GLUT4的量不受它們消耗的水的D濃度(25-150ppm)的影響。該圖左側(cè)的五個深色的柱顯示，在經(jīng)STZ預(yù)處理的大鼠中，最低的GLUT4水平是在飲用正常水(150ppm)的動物中，而在飲用DDW的大鼠中，GLUT4水平更高，并且在10 5和125ppm D水平下最大。根據(jù)這一點(diǎn)，大鼠的血糖在這一范圍(105-125ppm)內(nèi)也最低。B)制劑實(shí)施例制劑實(shí)施例1 :具有有益礦物組成的飲用水的制備將低D水和組成已知的礦物質(zhì)水(諸如“Csillaghegyi”或“Balfi”)以下列比例
混合a/按體積計(jì)O. 25份90ppm DDff+0. 75份礦物質(zhì)水(最終D濃度135ppm)；b/按體積計(jì)O. 5份90ppm DDff+0. 5份礦物質(zhì)水(最終D濃度120ppm)；c/按體積計(jì)O. 75份90ppm DDff+0. 25份礦物質(zhì)水(最終D濃度105ppm)； d/按體積計(jì)O. 25份60ppm DDW+0. 75份礦物質(zhì)水(最終D濃度:127. 5ppm)；e/按體積計(jì)O. 5份60ppm DDff+0. 5份礦物質(zhì)水(最終D濃度105ppm)；制劑實(shí)施例2 =DDff的陽離子和陰離子含量通過具有有益的鹽組成的人工濃縮物設(shè)置。儲液的可能組成如下所示KCl5. 7gMgCl2x6H20 199. 65gCaCl2x6H20 236. 25g通過將此儲液添加至1，000L的DDW，最終濃度將是(以mg/L計(jì))Mg2+，23. 8 ;Ca2+，64.1 ;K+，3 ；CF, 192。制劑實(shí)施例3 :制備具有降低的D含量的食品青椒(辣椒)、番爺、青豆、菜豆等通過標(biāo)準(zhǔn)園藝方法種植,使用具有O. 01-135ppmD含量的水。通過食品工業(yè)的常規(guī)程序?qū)⒆魑锛庸こ墒称?。制劑?shí)施例4 :低氘碳水化合物(糖)的生產(chǎn)在溫室條件下使用含有0.01-135ppm D (O. 021-287mg/L HD0)的水灌溉種植的甜菜，甜菜富含糖。通過甜菜加工的一般方法從用DDW種植的植物中提取糖。制劑實(shí)施例5 :低氘蛋白質(zhì)的生產(chǎn)在溫室條件下使用含有(X01-135ppm D (O. 021-287mg/L HD0)的水灌溉種植的大
豆，大豆富含蛋白質(zhì)。通過相應(yīng)工業(yè)分支的常用方法將用DDW種植的植物加工成人類食品和動物飼料。制劑實(shí)施例6 :低氘脂質(zhì)/油的生產(chǎn)在溫室條件下使用含有(X01-135ppm D(O. 021-287mg/L HD0)的水灌溉種植的向日葵，向日葵富含植物油。通過食品和飼料工業(yè)的常用方法加工用DDW種植的植物。制劑實(shí)施例7 :富含蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的低氣食品的生廣將通過使用含有O. 01-135ppm D(O. 021-287mg/L HD0)的水灌溉種植的植物通過標(biāo)準(zhǔn)方法加工成動物飼料。將此低氘飼料給予農(nóng)場動物t，該農(nóng)場動物的飲用水被含有
O.01-135ppm D(O. 021-287mg/L HD0)的水替換。屠宰動物并通過標(biāo)準(zhǔn)方法加工。
權(quán)利要求
1.低氘水(DDW)，所述低氘水具有0.01-135ppm的氘濃度，其用于治療胰島素抵抗。
2.具有O.01-135ppm氘濃度的低氘水(DDW)在制備可應(yīng)用于治療胰島素抵抗的藥品中的用途。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氘水或根據(jù)權(quán)利要求2所述的用途，其中所述水的氘含量是 105_125ppm。
4.低氣食品，所述低氣食品具有O.01-135ppm的氣濃度,其用于治療胰島素抵抗。
5.具有O.01-135ppm氘濃度的低氘水(DDW)在制備可應(yīng)用于治療胰島素抵抗的食品中的用途。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的食品或根據(jù)權(quán)利要求5所述的用途，其中所述食品的氘含量是 105_125ppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的食品或用途，其中所述食品含有具有.O. 01-135ppm、優(yōu)選地105_125ppm的氘含量的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。
8.治療胰島素抵抗的方法，其特征在于向需要所述治療的人施用具有O.01-135ppm氘含量的低氘水。
9.治療胰島素抵抗的方法，其特征在于向需要所述治療的人施用具有O.01-135ppm氘含量的低氣食品。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中所述水的氘含量是105-125ppm。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于治療胰島素抵抗的含有0.01至135ppm氘、優(yōu)選地105至125ppm氘的低氘水。本發(fā)明的另外目的是用于治療胰島素抵抗的含有0.01至135ppm氘、優(yōu)選地105至125ppm氘的低氘食品。
文檔編號A61P3/10GK103068444SQ201180040223
公開日2013年4月24日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者佳伯·索姆利艾 申請人:Hyd癌癥研究和藥物開發(fā)有限公司