Hmb和atp的組合物及使用方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2012年9月10日提交的序列號為61/698, 919的美國專利申請的優(yōu) 先權，將其以其整體援引加入本文。
[0002] 發(fā)明背景
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及包含P-羥基-P-甲基丁酸（HMB)和腺苷-5'-三磷酸（ATP)的組 合物，以及使用HMB和ATP的組合以改善力量和爆發(fā)力（power)、改善肌肉量并防止或減少 過度訓練（overreaching)特征性行為表現(xiàn)的典型降低的方法。 技術背景
[0004]HMB
[0005]亮氨酸代謝的唯一產(chǎn)物是酮異己酸（KIC)。KIC代謝的次要產(chǎn)物是羥 基-0-甲基丁酸（HMB)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)HMB在多種應用環(huán)境中是有用的。具體而言，在第 5, 360, 613號美國專利（Nissen)中，HMB被記載為用于降低血液的總膽固醇和低密度脂蛋 白膽固醇的水平。在第5, 348, 979號美國專利（Nissen等人）中，HMB被記載為用于促進 人體內(nèi)的氮滯留。第5, 028, 440號美國專利（Nissen)討論了HMB增加動物中的無脂肪組 織形成的有用性。而且，在第4, 992, 470號美國專利（Nissen)中記載HMB有效增強哺乳動 物的免疫應答。第6, 031，000號美國專利（Nissen等人）記載了HMB和至少一種氨基酸治 療與疾病相關的消瘦的用途。
[0006]HMB是亮氨酸這一氨基酸的活性代謝物。使用HMB來抑制蛋白酶解是源自亮氨酸 具有蛋白質(zhì)節(jié)約特性的觀察結果。亮氨酸這一必需氨基酸可以被用于蛋白質(zhì)合成或經(jīng)誘導 轉氨形成a-酮酸（a-酮異己酸，KIC)。在一種途徑中，KIC可被氧化成HMB。大約5%的 亮氨酸氧化通過第二途徑進行。HMB在提高肌肉量和力量上優(yōu)于亮氨酸。HMB在3. 0g/日 或0. 038g/kg體重/日下可實現(xiàn)最佳效果，而亮氨酸則需要超過30. 0g/日。
[0007] -旦產(chǎn)生或攝入，HMB似乎有兩種結果。第一種結果是簡單地在尿中排泄。飼喂 HMB后，尿濃度增加，導致大約20-50%的HMB損失到尿中。另一種結果涉及HMB被活化成 HMB-CoA。一旦轉化成HMB-CoA，可發(fā)生進一步的代謝：或者HMB-CoA脫水形成MC-CoA，或者 HMB-CoA直接轉化成HMG-CoA，它為細胞內(nèi)膽固醇合成提供底物。數(shù)項研究已經(jīng)證明，HMB參 與膽固醇合成途徑，并且可以是用于受損細胞膜再生的新細胞膜的來源。人體研究已經(jīng)證 明，在補充HMB的前48小時之內(nèi)，由升高的血漿CPK(肌酸磷酸激酶）測量，劇烈運動后的 肌肉損傷減少。在連續(xù)每日使用下，HMB的保護作用持續(xù)長達三周。許多研究已經(jīng)表明HMB 的有效劑量是以鈣）的形式3. 0g/日（約38mg/kg體重/日）。該劑量增加與 抗阻訓練（resistancetraining)相關的肌肉量和力量獲得，同時最小化與劇烈運動相關 的肌肉損傷（34) (4, 23, 26)。已測試了HMB的安全性，表明對于健康的年輕人或老年人沒有 副作用。已經(jīng)證明，向AIDS和癌癥患者補充HMB與L-精氨酸和L-谷氨酰胺的組合也是安 全的。
[0008] 最近，已經(jīng)研發(fā)了HMB的新遞送形式：HMB游離酸。這種新的遞送形式已被證明具 有比CaHMB更快的吸收以及更好的組織清除率。新的遞送形式在第20120053240號美國專 利公開中描述，將其以其整體援引加入本文中。
[0009] ATP
[0010] 長期以來，已知腺苷_5'-三磷酸（ATP)是包括肌肉的組織的化學能來源（19)。 與細胞外濃度（l〇-l〇〇nM)相比，細胞內(nèi)ATP濃度（l-10mM)是相當高的，因此，從諸如紅細 胞的細胞與肌肉釋放ATP是嚴格受控的。最近已經(jīng)得出ATP的細胞外作用：通過在大部分 細胞類型中發(fā)現(xiàn)的嘌呤受體起作用（20)。已經(jīng)記載了ATP的數(shù)種細胞外的生理功能，其包 括血管舒張（21)、減少疼痛感（22)以及作為神經(jīng)傳遞的共同遞質(zhì)（cotransmitter) (23， 24)。重要的是，肌肉中的血管ATP的少量且短暫的增加可導致血管舒張以及向肌肉的血流 量增加（25)。因此，如果ATP增加向肌肉的血流量，特別是在艱苦的抗阻訓練期間，底物可 用性會得到改善，并會更好地有助于移除代謝廢物。Ellis等人最近綜述了支持ATP通過嘌 呤信號轉導和神經(jīng)傳遞來增加肌肉血流量的作用的研究（25)。
[0011] 已證明ATP具有ATP對心肌的收縮能效應（inotrophiceffect) (26, 27)。另一項 支持ATP的全身效應的研究證明，向兔口服給藥ATP14天導致外周血管阻力降低、心輸出 量提高、肺阻力減少并且動脈Pa02增加（28)。
[0012] ATP降解所產(chǎn)生的腺苷也可以作為通過嘌呤受體的信號轉導劑起作用（29)，或者 可被腺苷脫氨酶降解（30)。通過嘌呤受體起作用的腺苷可基本上模擬ATP的作用（29)。向 肌肉中輸注腺苷導致一氧化氮的形成增加以及與ATP輸注所見相似的血管效應（31)。
[0013] 在體育運動中，在重復多次高強度運動中的抗疲勞性是極受追求的屬性。這對于 增加訓練量，以及在諸如曲棍球的間歇運動中的持續(xù)的力量和功率輸出都是適用的。在令 人疲勞的收縮中，產(chǎn)生血流量的急性適應以避免力量生成能力的下降（40,45)。在骨骼肌 需氧量和血流量增加之間具有緊密的結合（coupling) (45)。研究表明，是紅細胞通過作為 "氧傳感器"起作用來調(diào)節(jié)該應答（45)。ATP被攜帶在紅細胞中，當在工作肌肉區(qū)域中氧含 量低時，紅細胞變形，導致級聯(lián)事件，這引起ATP釋放并結合到平滑肌的內(nèi)皮細胞（43)。結 合導致平滑肌松弛以及隨后的血流量、營養(yǎng)和氧輸送的增加（43)。具體而言，細胞外ATP直 接促進骨骼肌內(nèi)一氧化氮（N0)與前列環(huán)素（PG12)的合成和釋放的增加，并因此直接影響 組織的血管舒張和血流量（31)。這得到研究的支持，所述研究表明響應于動脈內(nèi)輸注（47) 和外源性給藥ATP，血管舒張和血流量增加。這些血流量的變化可能導致由于葡萄糖和02 攝取增加而引起的骨骼肌的底物池的增加（42)。結果是在令人疲勞的收縮下，細胞能量狀 態(tài)的維持（54, 56)。
[0014]ATP的生理作用已使得研究者研究口服補充ATP的效力（24)。Jordan等人（32)證 明：每日補充225mg腸溶包衣的ATP持續(xù)15天，導致總平臥推舉量（benchpresslifting volume)(即組?重復?負荷（sets?repetitions?load))以及組內(nèi)第一套重復至衰竭 (within-groupset-onerepetitionstofailure)增加。最近，Rathmacher等人（52) 發(fā)現(xiàn)，補充ATP(400mg/日）持續(xù)15天，增加第二套的膝伸肌回合（settwoofaknee extensorbout)的最小峰值轉矩。總之，所討論的結果表明，在高度令人疲勞的條件下，補 充ATP保持行為表現(xiàn)并增加訓練量。然而，更強的疲勞增加訓練階段之間的恢復需求。
[0015]目前的證據(jù)表明，HMB通過在高強度或長時間運動后加快骨骼肌再生能力來起作 用（3)。當控制訓練和/或飲食時，HMB能夠劑量依賴性地降低骨骼肌損傷和蛋白質(zhì)分解 的指數(shù)（50, 3, 2)。最近，研發(fā)出具有改善的生物利用度的游離酸形式的HMB(HMB-FA) (18)。 初步研究表明，與目前可用的形式（HMB鈣）相比，這種形式的HMB補充在給藥后約四分之 一的時間內(nèi)使得血漿中的HMB水平大約加倍。
[0016] 另外，在劇烈的大量抗阻訓練回合前30分鐘給予的HMB-FA能夠減小肌肉損傷指 數(shù)并改善抗阻訓練的運動員的感知恢復（61)。此外，急性攝入2. 4gHMB-FA分別使骨骼肌蛋 白質(zhì)合成增加±70%并使蛋白質(zhì)分解減少-56% (58)。
[0017] 存在對于增加力量和爆發(fā)力以及改善肌肉量的組合物和方法的需求。此外，存在 對于防止或減少過度訓練周期后行為表現(xiàn)上可見的典型衰退的組合物的需求。本發(fā)明包括 使用ATP和HMB的組合的組合物和方法，其導致這些改進。
[0018] 發(fā)明概沐
[0019] 本發(fā)明的一個目的是提供用于增加力量和爆發(fā)力的組合物。
[0020] 本發(fā)明的另一目的是提供用于改善肌肉量的組合物。
[0021] 本發(fā)明的另一目的是提供給藥用于增加力量和爆發(fā)力的組合物的方法。
[0022] 本發(fā)明的另一目的是提供給藥用于改善肌肉量的組合物的方法。
[0023] 本發(fā)明的另一目的是提供用于防止或減少過度訓練周期后行為表現(xiàn)上可見的衰 退的組合物。
[0024] 對于本領域的技術人員，在參照以下的說明書、附圖和權利要求書之后，本發(fā)明的 這些和其它目的會是明顯的。
[0025] 本發(fā)明意圖克服迄今所遇到的困難。為此目的，提供包含HMB和ATP的組合物。將 所述組合物向需要其的動物給藥。所有方法包括向動物給藥HMB和ATP。
[0026] 附圖簡沐
[0027] 圖1是列出在整個研究中測量的變量和時間點的訓練計劃階段的圖示。
[0028] 圖2顯示總力量（1-RM)在8、10、12周的變化。
[0029] 圖3a_c顯示下蹲力量和臥推力量的變化。
[0030] 圖4a_c顯示垂直跳躍爆發(fā)力和Wingate峰值功率（peakpower)增加的百分比。
[0031] 發(fā)明詳沐
[0032] 已令人驚奇地且不可預料地發(fā)現(xiàn)與單獨使用HMB或ATP相比，HMB與ATP的組合 導致力量、爆發(fā)力和肌肉量的更大增加。本發(fā)明包括HMB和ATP的組合，其具有協(xié)同效應， 并增加力量和爆發(fā)力。本發(fā)明還包括HMB和ATP的組合，其具有改善肌肉量的預料不到且 令人驚奇的結果。本發(fā)明還包括HMB和ATP的組合，其具有防止或減少過度訓練周期后行 為表現(xiàn)上可見的典型衰退的預料不到且令人驚奇的結果。HMB和ATP的組合導致顯著的增 強。
[0033] 該組合可以用于尋求增加力量和爆發(fā)力、增加肌肉量以及防止或減少過度訓練周 期后行為表現(xiàn)上可見的典型衰退的所有年齡組。
[0034] 據(jù)此，在一個實施方案中，本發(fā)明提供包含HMB和ATP的組合物。
[0035] HMB
[0036] 0 _羥基_甲基丁酸，或0 _羥基異戊酸可以其游離酸形式（CH3)2(0H)CCH2C00H 來表示。術語"HMB"指具有前述化學式的其游離酸和鹽形式的化合物及其衍生物。雖然任 何形式的HMB都可在本發(fā)明的上下文中使用，優(yōu)選的HMB選自游離酸、鹽、酯和內(nèi)酯。HMB酯 包括甲酯和乙酯。HMB內(nèi)酯包括異戊內(nèi)酯（isovalaryllactone)。HMB的鹽包括鈉鹽、鉀 鹽、鉻鹽、鈣鹽、鎂鹽、堿金屬鹽和堿土金屬鹽。
[0037] 制備HMB及其衍生物的方法是本領域中公知的。例如，HMB可通過雙丙酮醇的氧化 來合成。一種合適的方法由Coffman等人在J.Am.Chem.Soc. 80 :2882-2887 (1958)中記載。 如本文中所述，HMB由雙丙酮醇的堿性次氯酸鈉氧化來合成。該產(chǎn)物以游離酸的形式回收， 可將其轉化為鹽。例如，HMB可以通過類似于Coffman等人（1958)的方法（其中將HMB的 游離酸用氫氧化鈣中和，然后通過從乙醇水溶液中結晶來回收）以其鈣鹽的形式制備。HMB 的f丐鹽可商購自MetabolicTechnologies，Ames，Iowa〇
[0038] 0 -羥基一0 -甲基丁酸（HMB) ?丐的補充
[0039] 二十多年以前，HMB的鈣鹽被開發(fā)成人的營養(yǎng)補劑。眾多的研究已經(jīng)表明，CaHMB 補充與抗阻運動訓練相結合，改善肌肉量和力量獲得，并減輕在諸如癌癥和AIDS等條件 下的肌肉量損失（1-5)。Nissen和Sharp進行了與抗阻訓練結合使用補充劑的薈萃分 析（meta-analysis)，并發(fā)現(xiàn)HMB是使臨床研究顯示出在抗阻訓練下力量和瘦體重（lean mass)顯著增加的僅有的兩種補劑之一（1)。研究表明，38mg/kg體重的CaHMB似乎是普通 人的有效劑量（6)。
[0040] 除了力量和肌肉量獲得，CaHMB補充還降低肌肉損傷和蛋白質(zhì)降解的指標。人體 研究表明，通過HMB補充，劇烈運動后的肌肉損傷減少（由升高的血漿CPK(肌酸磷酸激酶） 測量）。已證明，在持續(xù)每日使用下，HMB的保護作用表現(xiàn)持續(xù)至少三周（6-8)。分離的大 鼠肌肉的體外研究表明，HMB是肌肉蛋白酶解的有效抑制劑（9)，特別是在應激期間中。這 些研究發(fā)現(xiàn)已經(jīng)在人體中確證，例如，HMB抑制從事抗阻訓練的個體的肌肉蛋白酶解（3)。
[0041] 已報道HMB減少蛋白質(zhì)分解和增加蛋白質(zhì)合成的分子機制（10,11)。Eley等人進 行的體外研究已證明，HMB通過mTOR磷酸化刺激蛋白質(zhì)合成（11，12)。其他研究已經(jīng)表明， 當肌肉蛋白分解代謝由蛋白酶解誘導因子（PIF)、脂多糖（LPS)以及血管緊張素II刺激時， HMB通過減弱泛素-蛋白酶體蛋白酶解途徑的誘導來降低蛋白酶解（10,13,14)。還有其他 的研究已經(jīng)表明，HMB還減弱半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-8蛋 白酶的激活（15)?？傊@些研究表明，HMB補充通過降低蛋白酶解和增加蛋白質(zhì)合成的結 合，增加瘦體重以及伴隨的力量獲得。
[0042]HMB游離酸形式
[0043] 在大多數(shù)情況下，臨床研究中使用的以及作為爆發(fā)力增進助劑銷售的HMB為鈣鹽 的形式（3，16)。最近的進展已經(jīng)將HMB制備為游離酸的形式以用作營養(yǎng)補劑。最近，開發(fā) 了HMB的新游離酸形式，證明其比CaHMB更快地被吸收，導致更快和更高的峰值血清HMB水 平和改善的清除到組織清除率（18)。
[0044] 因此，HMB游離酸可以是比鈣鹽形式更有效的給藥HMB的方法，特別是在立即進行 劇烈運動之前給藥。與CaHMB相比，在急性運動回合前30分鐘引入HMB游離酸對于減弱肌 肉損傷和改善炎癥應答是更有效的。然而，本領域普通技術人員會認識到本發(fā)明涵蓋任何 形式的HMB。
[0045] 任何形式的HMB都可被摻入到遞送和/或給藥形式中，所述摻入方式得到約0. 5g HMB至約30gHMB的典型的劑量范圍。
[0046] 腺苷-5'-三磷酸（ATP)
[0047] 補充腺苷-5'-三磷酸（ATP)已被用于提高細胞外的ATP水平。研究未能表