ES2286899T3 - Metodo para preparar un regulador metabolico de la glucolitica. - Google Patents
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Abstract
Uso de un alimento, una bebida o una composición farmacéutica que contiene ácido itacónico o una sal del mismo, como inhibidor de la fructosa-6-fosfato-2-quinasa para la preparación de un medicamento para tratar la obesidad, diabetes y/o hiperlipidemia, en el que dicha composición farmacéutica comprende adicionalmente un vehículo farmacéuticamente aceptable.
Description
Método para preparar un regulador metabólico de
la vía glucolítica.
Esta invención se refiere al uso de alimentos o
fármacos que se caracterizan por contener inhibidores de la
fructosa-6-fosfato-2-quinasa,
tal como ácido itacónico y sus sales, como ingredientes activos, y
que ejercen efectos antiobesidad, antidiabéticos, y antilipémicos,
debido a la existencia de inhibidores que funcionan suprimiendo la
vía glucolítica y la actividad de la fosfofructoquinasa, una enzima
reguladora de la vía glucolítica.
La obesidad tiende a causar complicaciones tales
como hipertensión, tolerancia anormal a la glucosa o hiperlipidemia,
y se considera un factor de riesgo en enfermedades tales como
cardiopatía isquémica, apoplejía cerebral y diabetes. Desde el
punto de vista de la prevención de dichas enfermedades, la
prevención de la obesidad es de vital importancia.
La obesidad se refiere a una acumulación
excesiva de grasa en el cuerpo. Este estado sucede cuando la función
reguladora sobre el equilibrio de energía llega a alterarse, o
cuando la ingesta de energía excede el consumo de energía durante
un largo periodo más allá del intervalo tolerable para la función
reguladora. Por tanto, la obesidad se mejora rectificando la
función reguladora alterada a la normalidad o por un aumento forzado
del consumo de energía (ejercicio) y restricción de la ingesta de
energía (dieta), para crear un estado deficiente de energía por el
que la grasa en el cuerpo se consuma. Sin embargo, las medidas
convencionalmente adoptadas de ejercicio regular y dieta controlada
en una vida diaria ocupada a menudo los que padecen obesidad no las
cumplen. Por lo tanto, la cantidad de personas clasificadas como
obesas tiende a aumentar.
La alteración de la regulación del equilibrio de
energía en el cuerpo por las razones resumidas anteriormente
-ingesta excesiva de energía frente al consumo durante un periodo
prolongado- también puede conducir al desarrollo de enfermedades
tales como diabetes e hiperlipidemia. Como agentes antidiabéticos
existen inhibidores disponibles en el mercado de las enzimas de
degradación de los carbohidratos, que inhiben la degradación o
absorción de carbohidratos. Sin embargo, la administración de estas
enzimas puede causar reacciones adversas, tales como hipoglucemia,
deposiciones acuosas o diarrea, y por lo tanto es necesario que se
administren bajo el tratamiento de los médicos. Los fármacos
derivados del clofibrato y fármacos de nicotinato se usan como
agentes antilipémicos, pero de nuevo, se requiere que estos fármacos
se administren bajo el tratamiento de médicos.
En el cuerpo, los carbohidratos tomados de los
alimentos primero se usan para la síntesis de glucógeno en el
hígado y los músculos. El glucógeno acumulado en el hígado se usa
por el cuerpo para evitar las disminuciones en la glucosa sanguínea
en ayunas. El carbohidrato excesivo se metaboliza por la vía
glucolítica hepática y se convierte en acetil-CoA.
Después está disponible para su uso parcialmente como fuente de
energía, pero se utiliza principalmente en la síntesis de ácidos
grasos o lípidos tales como colesterol.
La enzima reguladora para el metabolismo de la
vía glucolítica en el hígado es la fosfofructoquinasa (PFK). Esta
enzima se inhibe por adenosina trifosfato (ATP), ácido cítrico, y
ácido fosfoenolpirúvico (PEP), y se activa por adenosina
monofosfato (AMP) y fructosa 6-fosfato (F6P). Sin
embargo, los cambios en las concentraciones de estos factores
reguladores en el hígado, a diferencia de los de los músculos, no
son suficientes para suponer cambios en la actividad de PFK. Por
tanto, existía un problema para encontrar una explicación
satisfactoria de la regulación de la actividad PFK hepática. En
estas circunstancias, se realizó una búsqueda de nuevos factores
reguladores para PFK, y en 1980 se aisló la fructosa
2,6-bifosfato (F26BP) como el factor activador más
potente (E. Furuya & F. Ueda, Proc., Natl. Acad. Sci. U. S.,
Vol. 77, 5861-5864, 1980; E. Van Schaftingen et
al., Biochem. J., Vol. 192, 887-895 y
897-901, 1980).
Se dice que F26BP es un factor regulador, en
lugar de un mero factor de activación para PFK, porque la
concentración intracelular de F26BP cambia rápidamente con insulina
o con glucagón. F26BP se sintetiza a partir de F6P a por la acción
de la
fructosa-6-fosfato-2-quinasa
(F6P2quinasa). La F26BP se convierte en F6P por la acción de la
fructosa 2,6-bifosfatasa (F26Pasa). Estas dos
actividades enzimáticas están soportadas por una única proteína
enzimática (enzima bifuncional). La desfosforilación de esta
proteína enzimática promueve la actividad de F6P2quinasa, mientras
que la fosforilación de la proteína enzimática promueve la actividad
de F26Pasa. Después de la ingestión de carbohidratos, se secreta
insulina por el páncreas. La proteína fosfatasa activada por la
insulina desfosforila la enzima bifuncional para activar
F6P2quinasa, aumentando de este modo la concentración de F26BP.
Como resultado, se activa PFK para promover el metabolismo de la vía
glucolítica. En un estado en ayunas, por otro lado, la enzima
bifuncional se fosforila por la acción de glucagón para activar
F26Pasa para disminuir la concentración de F26BP. Por tanto, la
actividad de PFK disminuye, suprimiendo el metabolismo de la vía
glucolítica (E. Furuya et al., Pro., Natl. Acad. Sci. U. S.,
Vol 79, 325-239, 1982).
Como se ha descrito anteriormente, la enzima
bifuncional
fructosa-6-fosfato-2-quinasa:fructosa
2,6-bifosfatasa (F6P2quinasa:F26Pasa) experimenta
regulación por fosforilación con proteína quinasa dependiente de
AMPc activada por glucagón, y desfosforilación con proteína
fosfatasa activada por insulina. Sus actividades enzimáticas
también son conocidas por estar afectadas por el glicerol
3-fosfato (Glicerol 3-P), ácido
fosfoenolpirúvico (PEP), 3-fosfoglicerato
(3-P-glicerato), y
2-fosfoglicerato
(2-P-glicerato). Se ha informado de
que estos factores reguladores inhiben la F6P2quinasa, promueven la
actividad F26Pasa, y también promueven la fosforilación de
F6P2quinasa:F26Pasa (E. Van Schaftinger, Adv. Enzymol. Vol. 59,
315-395, 1987).
D2: Resumen de Patente de Japón, Vol. 1999, Nº.
11, 30.09.1999 & JP-A-11 151
068
D3: Resumen de Patente de Japón, Vol. 1999, Nº.
3, 31.03.1999 & JP-A-10 327
805
D5: documento
DE-A-2 558 551
D6: SHIMAMOTO G. ET AL: Taurine
catabolism. III. Evidence for the participation of the glyoxylate
cycle, BIOCHIM. BIOPHYS. ACTA, vol. 632, 1980, páginas 399 - 407,
XP002926572
D7: Documento
EP-A-0 319 988
El documento
JP-A-11 151 068 muestra un producto
alimenticio o bebible, que comprende un ácido urónico o derivado
del mismo, que comprende preferiblemente ácido itacónico, que es un
inhibidor de la
fructosa-6-fosfato-2-quinasa.
El documento
JP-A-10 327 805 muestra un producto
alimenticio rico en magnesio sin amargor, que comprende un ácido
orgánico obtenido a través de la fermentación, particularmente ácido
itacónico, que es un inhibidor de la
fructosa-6-fosfato-2-quinasa.
El documento
DE-A-2 558 551 muestra alimentos y
productos alimenticios que comprenden ácido itacónico o cualquiera
de sus sales neutras fisiológicamente aceptables, que es un
inhibidor de la
fructosa-6-fosfato-2-quinasa,
en una cantidad del 0,01-3,0% en peso.
SHIMAMOTO G. ET AL: "Taurine
catabolism. III. Evidence for the participation of the glyoxylate
cycle"
BIOCHIM. BIOPHYS. ACTA, vol. 632, 1980, páginas 399 - 407, XP002926572, muestra que el itaconato actúa como un inhibidor de la isocitrato liasa y produce una fase de reposo prolongada y velocidad de crecimiento reducida de Pseudomonas aeruginosa TAU-5, cuando está presente en medio de crecimiento con taurina o acetato.
BIOCHIM. BIOPHYS. ACTA, vol. 632, 1980, páginas 399 - 407, XP002926572, muestra que el itaconato actúa como un inhibidor de la isocitrato liasa y produce una fase de reposo prolongada y velocidad de crecimiento reducida de Pseudomonas aeruginosa TAU-5, cuando está presente en medio de crecimiento con taurina o acetato.
El documento
EP-A-0 319 988 muestra una
composición dermatológica externa con cetoprofeno
anti-inflamatorio, que comprende ácido itacónico
para mejorar la absorción percutánea.
\vskip1.000000\baselineskip
En vista de lo anterior, se ha demandado el
desarrollo de alimentos, bebidas, o fármacos, que ejerzan de forma
segura un efecto antiobesidad, antidiabético y antilipémico sin
implicar agotamiento.
Los inventores de la presente invención
dirigieron su atención a la regulación del metabolismo de la vía
glucolítica como un modo para disminuir la ingesta de energía sin
reducir la ingesta de alimento. Buscaron sustancias entre
componentes alimenticios activos para inhibir las enzimas
metabólicas de la vía glucolítica, que pueden utilizarse de forma
segura y adecuada. Como resultado, se identificó al ácido itacónico
como uno de los inhibidores de la fructosa
6-fosfato-2-quinasa
que suprime la actividad de la fosfofructoquinasa, una enzima
reguladora para el metabolismo de la vía glucolítica. En animales a
los que se les ha administrado ácido itacónico, se suprimió la
ganancia de peso, se controló el nivel de glucosa en sangre y
triglicéridos en plasma a niveles bajos, y se suprimieron los
rápidos aumentos en la glucosa sanguínea después de la ingestión de
alimento. Además, en ratas con diabetes inducida por estreptozocina
se suprimió la elevación de la glucosa en sangre con el ácido
itacónico. Por tanto, se confirmó que el ácido itacónico tenía no
solamente un efecto de prevención de la obesidad, sino también un
efecto antidiabético y un efecto antilipémico. En base a estos
descubrimientos, se consiguió la presente invención. Se notificó
que el ácido itacónico que estaba incluido en la Lista de Aditivos
Alimenticios en 1996 por el Director General, de la Oficina de Salud
Ambiental, Ministerio de Salud y Bienestar, Japón, pero su uso se
restringía a un acidulante.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 1 es un gráfico que muestra los
resultados de un ensayo descrito en el Ejemplo 1, que indica el
efecto inhibidor del ácido itacónico sobre la actividad de la
F6P2quinasa que cataliza una reacción para la síntesis de
F26BP;
La Fig. 2 es un gráfico que muestra los
resultados de un ensayo descrito en el Ejemplo 2, que indica el
efecto supresor de la ingestión de ácido itacónico en la ganancia
de peso.
La Fig. 3 es un gráfico que muestra cambios en
la ingesta de alimento durante el periodo de ensayo del Ejemplo
2;
La Fig. 4 es un gráfico que muestra cambios en
la ingesta de agua durante el periodo de ensayo del Ejemplo 2;
La Fig. 5 es un gráfico que muestra los pesos de
los hígados y riñones, y las grasas alrededor de los riñones e
intestinos, por 100 g de peso corporal al completarse el periodo de
ensayo del Ejemplo 2;
La Fig. 6 es un gráfico que muestra los
resultados de un ensayo descrito en el Ejemplo 3, que indica el
efecto de los cambios del ácido itacónico preingerido en la glucosa
sanguínea después de ingestión de glucosa;
La Fig. 7 es un gráfico que muestra los
resultados de un ensayo descrito en el Ejemplo 4, que indica el
efecto supresor de la ingestión de ácido itacónico en la elevación
de la glucosa en sangre;
La Fig. 8 es un gráfico que muestra los cambios
en el peso corporal durante el periodo de ensayo del Ejemplo 4;
La Fig. 9 es un gráfico que muestra cambios en
la ingesta de alimento durante el periodo de ensayo del Ejemplo
4;
La Fig. 10 es un gráfico que muestra cambios en
la ingesta de agua durante el periodo de ensayo del Ejemplo 4;
y
La Fig. 11 es un gráfico que muestra la
hemoglobina A1c sanguínea al inicio y finalización del ensayo del
Ejem-
plo 4.
plo 4.
La presente invención se describirá ahora con
mayor detalle. Para resolver los problemas mencionados
anteriormente, se realizaron estudios extensivos. Como resultado,
se especuló que si el metabolismo de la vía glucolítica en el
hígado podía suprimirse después de la ingestión de alimento, podría
suprimirse la síntesis de lípidos, y también podrían suprimirse las
rápidas elevaciones de glucosa sanguínea después de la ingestión de
alimento, por lo que podría esperarse la prevención o una mejora en
la obesidad, hiperlipidemia y diabetes. En base a esta
especulación, la investigación se centró en la fructosa
2,6-bifosfato (F26BP) que es un factor regulador
para la fosfofructoquinasa (PFK), una enzima reguladora del
metabolismo de la vía glucolítica, y la enzima bifuncional
fructosa-6-fosfato-2-quinasa:fructosa
2,6-bifosfatasa (F6P2quinasa:F26Pasa) que forma la
F26BP. La actividad enzimática de esta enzima bifuncional está
afectada por el glicerol 3-P, PEP,
3-P-glicerato y
2-P-glicerato que son metabolitos de
la vía glucolítica. El descubrimiento de que estos compuestos de
amplio intervalo mostraban una acción reguladora enzimática similar
sugería que la especificidad de la proteína F6P2quinasa:F26Pasa
para estos factores reguladores no estaba gravemente limitada.
Se hicieron estudios en profundidad de
compuestos similares en estructura a PEP, uno de los factores
reguladores para la enzima bifuncional, y se identificó la
actividad inhibidora frente a F6P2quinasa ejercida por el ácido
itacónico. También se mezcló ácido itacónico con agua potable, y se
dio la mezcla a ratas por vía oral, confirmando la restricción de
la ganancia de peso, una disminución significativa en la grasa
corporal, disminuciones significativas de la glucosa sanguínea y
triglicéridos plasmáticos, y supresión de las rápidas elevaciones en
la glucosa sanguínea después de la ingestión de alimento. Después
se confirmó que se suprimía una elevación en la glucosa sanguínea
por ingestión de ácido itacónico incluso en ratas con hiperglucemia
inducida por estreptozocina.
Dilucidar el mecanismo de regulación del
metabolismo de la vía glucolítica puede conducir al descubrimiento
de sustancias, diferentes al ácido itacónico, que sean activas en la
inhibición de F6P2quinasa y que sean altamente seguras. Dichas
sustancias pueden usarse para el propósito de la presente
invención.
El ácido itacónico usado en la invención está
producido por cultivo industrial de un moho koji (Aspergillus
terreus, A. itaconicus) en un medio de caña de azúcar
(Seikagaku Jiten (Dictionary of Biochemistry), 2ª edición, Tokyo
Kagaky Dojin Plublishing Company). De acuerdo con (Seibutsugaku
Jiten (Dictionary of Biology); 3ª edición, Iwanami Shoten
Plublishing Company), el ácido itacónico se produce en gran cantidad
por el cultivo de un moho, especialmente Aspergillus
itaconicus que crece en la superficie del vinagre ume
(albaricoque Japonés). Como fuentes de azúcar en el cultivo, se usa
remolacha así como caña de azúcar. Pueden usarse otras fuentes de
azúcar para producir ácido itacónico. La producción de
microorganismos no se restringe a los dos tipos anteriores, y puede
usarse cualquier microorganismo que produzca ácido itacónico para el
propósito de la invención.
Además de la producción microbiana, el ácido
itacónico puede producirse destilando ácido aconítico para formar
anhídrido itacónico y anhídrido citracónico, y calentando el primer
compuesto junto con agua ("Rikagaku Jiten" (Dictionary of
Physics and Chemistry); 3ª Edición, Iwanami Shoten Publishing
Company). Por lo tanto, el ácido itacónico también puede
sintetizarse químicamente, y el ácido itacónico, se haya producido
microbiológicamente o sintetizado químicamente, puede usarse en la
invención.
El ácido itacónico puede usarse sin cambiar en
forma ácida, o puede usarse como una sal. Los ejemplos de la sal
son sal sódica y sal potásica, pero también pueden usarse otras
sales. El ácido itacónico puede añadirse a alimentos, ya que está
enumerado para uso como acidulante en "the Notifications of Laws
and Ordinances Related to Lists of Existing Additives Associated
with Revision of the Food Sanitation Law (Editado por Food Chemistry
Dimension, Environmental Health Bureau, Ministry of Health and
Welfare, Japón, publicado por Japan Food Additives Association,
mayo 1996)".
Sin embargo, el ácido itacónico es fuertemente
aciduloso, y por lo tanto es difícil de consumir en forma de una
bebida o alimento en una cantidad suficiente para ejercer un efecto
antiobesidad, antidiabético y/o antilipémico. Al intentar superar
este problema, estudios revelaron que la neutralización del ácido
itacónico por conversión en una sal de ácido itacónico elimina su
sabor ácido y facilita su ingestión como alimento o bebida. Puede
emplearse cualquier sal de ácido itacónico, con la condición de que
puedan añadirse a los alimentos. Los ejemplos incluyen sales de
metales alcalinos tales como sal sódica y sal potásica; sales de
metales alcalinotérreos tales como sal cálcica y sal de magnesio; y
sales de aminoácidos básicos.
El ácido itacónico o su sal, usado como
regulador metabólico de la vía glucolítica de la invención, puede
proporcionarse en diversas formas, incluyendo alimentos tales como
alimentos funcionales, o fármacos. Las formas comestibles y
bebibles en la invención incluyen cualquier forma de composiciones
comestibles compuestas por las sales itacónicas descritas
anteriormente como ingredientes activos, y vehículos aceptables como
productos alimenticios comestibles o bebibles. Por ejemplo, el
ácido itacónico o su sal puede formarse en cualquier tipo de forma
comestible o bebible, incluyendo alimentos sólidos tales como pan,
goma de masticar, galletas, chocolate, productos de pastelería, y
cereales; alimentos tipo mermelada o gel tales como mermelada,
helado, yogurt, y gelatina; y bebidas tales como zumo, café y
cacao. Como alternativa, el ácido itacónico o su sal puede
incorporarse en aliños, especias y otros aditivos alimenticios.
La ingesta diaria de ácido itacónico no está
restringida, siempre que muestre el efecto deseado de la invención.
La ingesta diaria es preferiblemente de 0,1 a 100 g, y más
preferiblemente de 1 a 10 g.
La obesidad como se usa en este documento no se
refiere simplemente a un estado en el que el peso corporal es
excesivo, sino a un estado en el que la proporción de tejidos
adiposos en los constituyentes del cuerpo ha aumentado de forma
normal. En los últimos años, se han presentado informes sobre la
acumulación de grasa subcutánea y grasa visceral que muestra que la
obesidad de tipo grasa visceral que implica grasa acumulada entre
órganos tiende a contribuir a enfermedades en el adulto tales como
hipertensión, hiperlipidemia, y diabetes, en comparación con la
obesidad de tipo grasa subcutánea que implica grasa acumulada en el
tejido subcutáneo. Como el ácido itacónico también suprime la
formación de grasa visceral, puede esperarse que tenga un efecto
preventivo contra estas enfermedades, así como contra la
obesidad.
La acarbosa (Bayer Yakuhin) y la voglibosa
(AO-128, Takeda Chemical Industries), que son
inhibidores de las enzimas de degradación de carbohidratos
actualmente usados como fármacos, se ha confirmado en estudios
animales y ensayos clínicos que tienen el efecto de suprimir los
aumentos rápidos (picos) en glucosa sanguínea
post-prandial. También se ha informado de la
eficacia de estos fármacos contra la diabetes así como contra la
obesidad (Res. Exp. Med. Vol. 175, página 87, 1979, H. Odaka y T.
Matsuo, Journal of the Agricultural Chemical Society of Japan, Vol.
63, 217-219, 1989, M. Ikeda, H. Odaka y T. Matsuo,
Basic Pharmacology & Therapeutics, Vol. 19, Nº 10,
4105-4117, 1991). Asimismo, el ácido itacónico
suprime los aumentos rápidos (picos) en la glucosa sanguínea
post-prandial, y se confirmó que su ingesta durante
3 semanas tenía una tendencia hacia la disminución de glucosa
sanguínea y triglicéridos plasmáticos. Por tanto, el ácido itacónico
se considera óptimo, particularmente para aliviar la diabetes
mellitus no insulinodependiente acompañada por obesidad. También se
confirmó que este compuesto era eficaz en un modelo de diabetes
inducida por estreptozocina considerado un modelo de diabetes
insulinodependiente. Por tanto, el compuesto se considera eficaz
para mejorar no solamente la diabetes mellitus no
insulinodependiente sino también la diabetes mellitus
insulinodependiente.
La presente invención usa alimentos, bebidas o
fármacos que contienen ácido itacónico o su sal como ingrediente
activo, y puede proporcionar alimentos, bebidas y fármacos seguros,
que están sustancialmente libres de reacciones adversas ejerciendo
al mismo tiempo un efecto en la disminución de la grasa
corporal.
La presente invención se describirá ahora con
mayor detalle a modo de Ejemplos, que no son limitantes de la
invención.
Ejemplo
1
Se incorporó el gen de la F6P2quinasa de tipo
hepático de rata en Escherichia coli y se expresó. A partir
de células E. coli, se purificó la F6P2quinasa de tipo
hepático de rata (K. Kitamura et al., J. Biol. Chem., Vol.
264, 9799-9806, 1989). La F6P2quinasa tipo hepático
de rata (1,25 \mug) se hizo reaccionar a 30ºC en una solución de
reacción que contenía Tris-HCl (pH 7,5), EDTA 0,1
mM, MgCl_{2} 10 mM, ATP 2 mM, F6P 0,4 mM, y ácido itacónico de 0
a 1,5 mM. Después de intervalos de 2, 4 y 6 minutos, se
transfirieron 10 \mul de la mezcla de de reacción en un tubo de
ensayo que contenía 90 \mul de NaOH 50 mM, y se calentaron durante
un minuto a 90ºC para terminar la reacción. La cantidad de la F26BP
resultante se midió por un cambio en la absorbancia debido a la
oxidación de NADH después de la adición posterior de enzimas de la
vía glucolítica. Es decir, se añadieron 10 \mul de la mezcla de
reacción después de terminar la reacción a 1 ml de una solución de
reacción que contenía HEPES 50 mM (pH 7,3), EDTA 0,2 mM, MgCl_{2}
5 mM, F6P 1 mM, PPi 1 mM, 15 mU de PPi-F6P
fosfotransferasa, NADH 0,15 mM, 1 U de aldolasa, 1 U de
glicerol-3-fosfato deshidrogenasa, y
10 U de triosa-fosfato isomerasa. La cantidad de
F26BP se midió por una disminución de la absorbancia a 340 nm (Van
Schaftingen et al., Eur. J. Biochem., Vol. 129,
191-195, 1982). La actividad que convierte el
sustrato F6P en 1 \mumol de F26BP en 1 minuto a 30ºC se define
como 1 U. Los resultados se muestran en la Fig. 1. Se observó una
actividad inhibidora de aproximadamente el 30% con ácido itacónico
0,5 mM.
Ejemplo
2
Se criaron individualmente ratas SD macho (de 8
semanas de edad) comenzando inmediatamente después de la llegada.
Después de una semana de aclimatación, los animales se dividieron en
un grupo de control y un grupo de ácido itacónico (8 animales por
grupo), y se criaron durante 3 semanas, con alimento y agua potable
de la concentración de ácido itacónico mostrada en la [Tabla 1] que
se dio ad lib.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Durante el periodo de cría de 3 semanas, se
midió el peso corporal, la ingesta de alimento y la ingesta de agua
diariamente o un día sí y otro no. En el día final, el animal se
puso en ayunas de 17 horas, se extrajeron muestras de sangre, y se
analizó el plasma para los niveles de glucosa sanguínea, la función
hepática y los parámetros relacionados con lípidos. Además, se
midió el pedo de los hígados, los riñones, la grasa alrededor de
los riñones y la grasa alrededor de los intestinos. Los experimentos
se realizaron en grupos de 8 ratas cada uno, y los resultados se
indicaron como valores medios \pm desviaciones típicas. El ensayo
para una diferencia significativa se realizó por el análisis de
varianza de los datos, seguido por ensayo t de Student. El nivel de
significancia se estableció a 0,05.
Como se muestra en la [Fig. 2], se observó una
supresión significativa de la ganancia de peso en el grupo de ácido
itacónico desde el Día 9 en adelante (p<0,05 frente al grupo de
control). En el grupo de ácido itacónico, se observaron
disminuciones en la ingesta de alimento en comparación con el grupo
de control, como se muestra en la [Fig. 3]. La ingesta de agua
mostró una tendencia similar, como se muestra en la [Fig. 4]. La
dosis de ácido itacónico administrada se calculó a partir de la
siguiente ecuación usando el peso corporal y la ingesta de agua por
animal por día:
Dosis de ácido
itacónico por peso corporal = Ingesta diaria de agua x
concentración de ácido itacónico/ peso
corporal
La dosis de ácido itacónico era una media de 871
\pm 207 mg/kg/día en todo el periodo del experimento, o una media
de 943 \pm 123 mg/kg/día durante el periodo en el que se
administraron 10 mg/ml.
El plasma recogido al completarse los
experimentos se midió para diversos parámetros biológicos. Como se
muestra en la Tabla 2, el nivel de glucosa en sangre,
triglicéridos, y ácidos grasos disminuyeron significativamente,
pero los otros parámetros no mostraron diferencias claras a partir
del grupo de control. Los experimentos se realizaron en grupos de 8
ratas cada uno, y los resultados se indicaron como valores medios
\pm desviaciones típicas. El ensayo para una diferencia
significativa se realizó por el análisis de varianza de los datos,
seguido por ensayo t de Student. En nivel de significancia se
estableció a 0,05.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\vskip1.000000\baselineskip
Como se muestra en la [Fig. 5], los pesos de los
órganos por 100 g de peso corporal no fueron diferentes entre los
grupos para los hígados y los riñones. Sin embargo, los pesos de
grasa por 100 g de peso corporal estaban disminuidos
significativamente en el grupo de ácido itacónico tanto para la
grasa alrededor de los riñones como la grasa alrededor de los
intestinos (p<0,05).
En base a los descubrimientos anteriores, se
obtuvo un efecto supresor de la ganancia de peso corporal y un
efecto de disminución del peso de la grasa en el grupo que recibió
ácido itacónico del agua potable durante 3 semanas. Por tanto, se
demostró que el ácido itacónico previene la obesidad. Como el ácido
itacónico muestra un efecto inhibidor sobre la F6P2quinasa, puede
haber disminuido la formación de F26PB suprimiendo de este modo la
actividad de PFK. Además, se supone que el ácido itacónico ha
suprimido la actividad metabólica de la vía glucolítica para frenar
la síntesis de acetil-CoA, restringiendo de este
modo la síntesis de lípidos. También existe la posibilidad que la
glucosa, que no se metabolizó en la vía glucolítica a causa del
mecanismo anterior, se utilizara para la síntesis de glucógeno. Por
tanto, la disminución en el nivel de glucosa sanguínea
post-prandial puede haberse frenado, con el
resultado de que la ingesta de alimento puede haber disminuido.
Estos dos mecanismos pueden haber funcionado de forma aditiva o
sinérgica, conduciendo a una acción de freno de la ganancia de peso
corporal y una acción de disminución del peso de la grasa.
Los resultados del análisis de los parámetros
bioquímicos en el plasma mostraron una tendencia hacia disminuciones
significativas en el nivel de glucosa y triglicéridos en sangre en
el grupo de ácido itacónico. Por tanto, puede esperarse eficacia
contra la diabetes e hiperlipidemia (especialmente, diabetes
mellitus no insulinodependiente). En términos de otros parámetros,
no hubo diferencia entre grupos. Por tanto, la seguridad del ácido
itacónico demostró ser elevada.
Ejemplo
3
Se usaron ratas SD macho (que pesaban de 300 a
400 g) operadas para una canulación de muestreo de sangre en la
arteria femoral. Después de ayuno durante una noche, se administró
por vía oral ácido itacónico (500 mg/kg). Treinta minutos después,
se ingirió glucosa (4 g/kg) y se observaron los cambios en los
niveles de glucosa en sangre. En el grupo de control, se administró
por vía oral agua purificada, libre de ácido itacónico en el mismo
volumen. Se realizaron experimentos en grupos de 4 ratas cada uno, y
los resultados indicaron como valores medios \pm desviaciones
típicas. El ensayo para una diferencia significativa se realizó para
el análisis de varianza de los datos, seguido de ensayo t de
Student. Las diferencias se consideraron significativas cuando los
valores p eran menores de 0,05
(*p<0,05, **p<0,01).
(*p<0,05, **p<0,01).
Como se muestra en la Fig. 6, el nivel de
glucosa en sangre se elevó rápidamente en el grupo de control 30
minutos después de la estimulación con glucosa, y después disminuyó,
volviendo a valores cercanos a los anteriores a la estimulación en
120 minutos. En el grupo de ácido itacónico, se frenó un aumento
rápido inicial en el nivel de glucosa en sangre, y después se
observó que la glucosa en sangre disminuía lentamente. El efecto de
freno del aumento de la glucosa en sangre durante el pico inicial
puede haberse atribuido a la síntesis acelerada de glucógeno debido
al efecto supresor del ácido itacónico sobre el metabolismo de la
vía glucolítica. Durante la posterior disminución del nivel de
glucosa en sangre, por otro lado, puede haber sucedido
gluconeogénesis a partir del glucógeno, provocando una caída lenta
en el nivel de glucosa en sangre.
La secreción excesiva de insulina desencadenada
por una elevación rápida en el nivel de glucosa en sangre después
de la estimulación con glucosa acelera la captación de glucosa en
las células adiposas para promover la síntesis de lípidos. También
impone una carga en el hígado y el páncreas. Después de muchos años,
estos estados pueden desarrollarse en diabetes mellitus no
insulinodependiente (W. Puls, U. Keup, H.P. Krause, L. Muller, D.D.
Schmidt, G. Thomas, E. Tsuscheit, Front. Horm Res. Vol. 7,
235-247, 1980). El lento aumento y la lenta
disminución en el nivel de glucosa en sangre indicado en el grupo de
pretratamiento con ácido itacónico de los experimentos se considera
que conducen a la prevención de la diabetes, obesidad e
hiperlipidemia en personas sanas, así como pacientes con diabetes
mellitus no insulinodependiente.
En los experimentos, el nivel de glucosa en
sangre era significativamente elevado en el grupo de ácido itacónico
incluso después de 180 minutos y 240 minutos, cuando ya había
disminuido el nivel de glucosa en sangre en el grupo de control. Se
sabe comúnmente que una caída en el nivel de glucosa en sangre crea
una sensación de hambre. La pequeña ingesta de alimento en el grupo
de ácido itacónico en los experimentos de ingestión de 3 semanas
mostrados en el Ejemplo 2 puede reflejar una sensación de hambre
disminuida.
Ejemplo
4
La estreptozocina es un antibiótico derivado de
Streptomyces achromogenes, un hongo filamentoso. Su acción
para inducir la diabetes mellitus insulinodependiente se presentó
por primera vez en 1963 por Rakieten et al. (Rakieten N,
Rakieten ML, Nadkarni MV, Cancer Chemother Rep
29:91-98, 1963). Desde entonces, se ha usado muy
habitualmente como una sustancia para inducir la diabetes de forma
experimental. El mecanismo principal de su acción diabetogénica se
debe a la destrucción de las células \beta del páncreas,
suprimiendo de este modo la secreción de insulina. En ratas Wistar
macho (de 7 semanas de edad) se administró una solución de
estreptozocina en ácido cítrico 0,05 M-NaCl 0,145 mM
(pH 4,5) en la vena caudal (50 mg/kg). Los animales se criaron
individualmente, comenzando inmediatamente después de la
administración de estreptozocina. Después de un intervalo de 48
horas, los animales con niveles de glucosa en sangre de 300 mg/dl o
más se dividieron en un grupo de control y un grupo de ácido
itacónico (7 u 8 animales por grupo) y se inició el estudio. Se dio
una alimentación de cría al grupo de control, y una alimentación de
cría que contenía un 1,38% de ácido itacónico se dio al grupo de
ácido itacónico, ad lib. junto con agua potable, y los
animales se criaron durante 3 semanas.
Durante el periodo de cría de 3 semanas, se
midió el nivel de glucosa en sangre, el peso corporal, la ingesta
de alimento y la ingesta de agua dos veces o 3 veces a la semana.
Las ratas son animales nocturnos, y la alimentación tiene lugar
principalmente por la noche. Sin embargo, como su nivel de glucosa
en sangre fluctúa enormemente dependiendo del tiempo que ha pasado
después de comer, cada medida de glucosa en sangre se hizo entre las
9:30 y las 10:00 de la mañana. Se midió la hemoglobina a A1c
sanguínea en el día después de la administración de estreptozocina
y en el día 19 después de iniciar el estudio. La hemoglobina A1c es
hemoglobina que tiene glucosa unida a la misma de forma no
enzimática, y se expresa como un porcentaje (%) de la hemoglobina
total. En seres humanos, la hemoglobina A1c es conocida por servir
como indicador del valor medio de glucosa en sangre durante el
periodo de 1 a 3 meses previamente hasta el muestreo de sangre. En
ratas, la vida de un eritrocito es aproximadamente la mitad que en
los seres humanos, y se ha informado de que la hemoglobina A1c
refleja el valor medio de la glucosa en sangre de 2 a 3 semanas
anteriores.
Los experimentos se realizaron en grupos de 7 u
8 ratas cada uno, y los resultados se indicaron como valores medios
\pm desviaciones típicas. El nivel de glucosa en sangre se expresó
como cambios en los animales individuales en comparación con el
valor encontrado al inicio del estudio (agrupación). El ensayo para
una diferencia significativa se realizó por el análisis de la
varianza de los datos, seguido por ensayo t de Student. El nivel de
significancia se estableció a 0,05.
Como se muestra en la Fig. 7, la supresión de la
elevación en el nivel de glucosa en sangre se observó en el grupo
de ácido itacónico desde el Día 1 en adelante, y existieron
diferencias significativas entre los grupos (p<0,05 frente al
grupo de control) en los Días 5 y 15. El peso corporal no fue
diferente entre los grupos, como se muestra en la Fig. 8. En el
grupo de ácido itacónico, se observaron disminuciones en la ingesta
de alimento, desde aproximadamente el Día 5 en adelante, en
comparación con el grupo de control, como se muestra en la Fig. 9.
La ingesta de agua mostró una tendencia similar, comenzando en el
mismo momento puntual, como se muestra en la Fig. 10. Se sabe que
la ingesta de agua y la ingesta de alimento generalmente aumentan
en animales experimentales según progresa la diabetes. En el
presente estudio, el efecto supresor en la elevación del nivel de
glucosa en sangre se observó después del inicio del estudio, y
después sucedieron las acciones de freno de los aumentos en la
ingesta de alimento y la ingesta de agua, en el grupo de ácido
itacónico. Estos descubrimientos sugieren que la detención de los
aumentos en la ingesta de alimento y la ingesta de agua por la
administración de ácido itacónico puede ser el resultado de la
supresión del progreso de la diabetes.
Además, como se muestra en la Fig. 11, la
hemoglobina A1c sanguínea aumentó en ambos grupos en el Día 19,
pero se observó un freno significativo en del aumento en la
hemoglobina A1c sanguínea en el grupo de ácido itacónico en
comparación con el grupo de control. La dosis de ácido itacónico
administrada se calculó a partir de la siguiente ecuación usando el
peso corporal y la ingesta de alimento por animal por día:
Dosis de ácido
itacónico por peso corporal = Ingesta diaria de alimento
x Concentración de ácido itacónico/peso
corporal
Se descubrió que la dosis de ácido itacónico era
una media de 1,412 \pm 526 mg/kg/día en todo el periodo del
estudio.
Los resultados anteriores demostraron que el
efecto de supresión de la elevación en la glucosa sanguínea causada
por el tratamiento con estreptozocina se obtenía en el grupo que
recibió ácido itacónico del alimento.
Puede conseguirse una disminución en la grasa
corporal, y prevención de la obesidad tomando un fármaco o un
alimento o bebida que contenga una cantidad eficaz de ácido
itacónico producido por la presente invención. Además, las
enfermedades asociadas con la obesidad tales como la diabetes,
hipertensión, e hiperlipidemia, pueden prevenirse o mejorarse por
el uso de dicho fármaco, alimento o bebida. Además, puede obtenerse
un efecto de dieta cuando el fármaco, alimento o bebida se combina
con un alimento o bebida habitual. El fármaco, alimento o bebida de
la invención, incluso cuando se toma durante un largo periodo,
sustancialmente no causa reacciones adversas y son seguros.
Claims (5)
1. Uso de un alimento, una bebida o una
composición farmacéutica que contiene ácido itacónico o una sal del
mismo, como inhibidor de la
fructosa-6-fosfato-2-quinasa
para la preparación de un medicamento para tratar la obesidad,
diabetes y/o hiperlipidemia, en el que dicha composición
farmacéutica comprende adicionalmente un vehículo farmacéuticamente
aceptable.
2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que dicho inhibidor de la
fructosa-6-fosfato-2-quinasa
es una sal de ácido itacónico.
3. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que dicho medicamento ejerce un efecto antiobesidad.
4. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que dicho medicamento ejerce un efecto antidiabético.
5. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el
que dicho medicamento ejerce un efecto antilipémico.
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