DE2519937A1 - Acetylierte extrakte von corynebakterien, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung in arzneimittelzubereitungen - Google Patents
Acetylierte extrakte von corynebakterien, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung in arzneimittelzubereitungenInfo
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Description
VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler + 1973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln
Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chcm. Alek von Kreisler, Köln
Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln
AvK/Ax 5KoLN1 3. Mai 1975
Agence Nationale de Valorisation de la Recherche (A N V A R), 13, Rue Madeleine Michelis,
Neuilly sur Seine (Hauts-de-Seine) (Frankreich).
zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung in Arzneimitte!Zubereitungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
acetylierten wasserlöslichen niedrigmolekularen Extrakten von Zellen von Corynebakterien, die hierbei erhaltenen
wasserlöslichen Extrakte und sie enthaltende Arzneimittelzubereitungen, die als immunologische Adjuvantia
wertvoll sind.
Die wasserlöslichen Extrakte gemäß der Erfindung enthalten Diaminopimelinsäure und haben ein Molekulargewicht
zwischen 1000 + 200 und 8000 + 200.
Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man die von Lipiden befreiten Bakterienreste von Zellen von
Corynebakterien einer Acetylierung unterwirft und die wasserlöslichen Extrakte nach bekannten physikalischchemischen Verfahren isoliert. Die in dieser Weise
erhaltenen wasserlöslichen Extrakte werden vorteilhaft auf üblichem physikalisch-chemischem Wege gereinigt.
Die Acetylierung wird im allgemeinen in einem Essigsäureanhydrid-Pyridin-Gemisch,
das vorzugsweise 2 Raumteile
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Essigsäureanhydrid pro 3 Raumteile Pyridin enthält, bei einer Temperatur zwischen etwa 20 und 35°C durchgeführt.
Die Reaktion ist beendet, nachdem während einer Zeit zwischen etwa 50 und 75 Stunden gerührt worden ist.
Für das Verfahren gemäß der Erfindung werden Corynebakterien verwendet, die Diaminopimelinsäure (DAP) enthalten.
Gewisse Corynebakterien, auf die diese allgemeine Definition zutrifft, enthalten Meso-DAP und Arabino-
! galactan. Sie sind sog.fakultative Anaerobier. Als Bei-ι
spiel dieser Corynebakterien ist C. diphteriae zu nennen.
Die anderen Corynebakterien, auf die die Definition j zutrifft und die für die Zwecke der Erfindung geeignet
sind, enthalten LL DAP und kein Arabinogalactan. Sie '
sind sog, obligate Anaerobier. Zu dieser Kategorie von j
Corynebakterien gehören beispielsweise C. acnes, C. parvum, C. anaerobium und C. granulosunL.
Als einschlägige Fachliteratur ist die Veröffentlichung von Karl-Heinz Schleifer und Otto Kandier in
Bacteriological Reviews 36, Nr. 4, Dezember 1972,
S. 407-477, zu nennen. Diese Veröffentlichung enthält
insbesondere eine Übersicht über Gorynebakterien und ihre Merkmale und kann im Rahmen der Erfindungsbeschreibung
berücksichtigt werden." ■
Für die Zwecke der Erfindung werden als Zellen von Corynebakterien die Zellen von Corynebacterium parvum
Für die Zwecke der Erfindung werden als Zellen von Corynebakterien die Zellen von Corynebacterium parvum
besonders bevorzugt.
Den in das' Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzten Zellen von Corynebakterien werden vorher die Lipide
entzogen. Dies geschieht beispielsweise nach dem Verfahren, das von A. Aebi und Mitarbeitern in Bull. Soc.
Chim. Biol. 35 (1953) 661 beschrieben wird.
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Die wasserlöslichen Extrakte v/erden anschließend durch
Extraktion mit einem Alkohol und anschließende Extraktion mit Wasser isoliert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die wasserlöslichen Extrakte wie folgt isoliert:
1) Durch Behandlung des nach der Acetylierung erhaltenen
j . Reaktionsgemisches mit Alkohol (Äthanol),
2) Abtrennung der unlöslichen Bestandteile durch Zentrifugieren,
3) Einengen der alkoholischen Lösung,
4-) Behandlung des hierbei erhaltenen Rückstandes mit
destilliertem Wasser,
5) Abtrennen der in Wasser unlöslichen Fraktion durch Zentrifugieren und
6) Gefriertrocknen des wässrigen Überstandes, der die acetylierten wasserlöslichen Extrakte enthält, die
somit sowohl in dem Alkohol-Pyridin-Gemisch als auch in Wasser löslich sind.
Für das Verfahren gemäß der Erfindung wird als Gemisch von Alkohol und Pyridin vorteilhaft ein Gemisch von
Äthanol und Pyridin mit einem Volumenverhältnis von etwa 10:1 verwendet. Alle Zentrifugierungen werden vorteil-'
haft bei niedriger Temperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 0° und 60C durchgeführt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung können die wasserlöslichen Extrakte außerdem nach geeigneten physikalisch-chemischen Verfahren, insbesondere
durch Chromatographie an Adsorptionsmitteln, z.B. DEAE-Cellulose, dem unter der Bezeichnung "DSAE
Biogel A" bekannten Produkt, oder durch Filtration beispielsweise durch Polyacrylamidgel,insbesondere
unter Verwendung der unter den Handelsbezeichnungen
Pe" oder "Biogel PV| bekannten
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Produkte gereinigt und in ihre Bestandteile getrennt werden.
Die in dieser Weise erhaltenen wasserlöslichen Extrakte, die einen weiteren Gegenstand der Erfindung darstellen,
bestehen im wesentlichen aus einem Gemisch von wasserlöslichen acetylierten Zellwandtrümmern in unterschiedlichen
Mengenanteilen gegebenenfalls zusammen mit nichtaminierten acetylierten reduzierenden Zuckern. Die Menge
der in den Extrakten gemäß der Erfindung enthaltenen : · wasserlöslichen Fragmente der Zellwand ist verschieden
in Abhängigkeit von den jeweiligen Bedingungen der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, insbesondere
der Reinigung.
Die wasserlöslichen Fragmente der Zellwand bestehen im
wesentlichen aus einem Disaccharid-Tetrapeptid, einem ;
Tetrasaccharid-Heptapeptid und aus dem Dimeren, Trimeren
und Tetrameren des letzteren. I
Das Disaccharid-Tetrapeptid hat die folgende molekulare Zusammensetzung: N-Acetylglucosamin (1), N-Acetylmuraminsäure
(1), Alanin (2), Glutaminsäure (1), Diaminopimelinsäure (1), und sein Gerüst kann durch das folgende i
Schema dargestellt werden:
NAG-NAM
Ala-Glu-DAP-Ala
Hierin bedeuten:
. NAG = N-Acetylglucosamin
NAM = N-Acetylmuraminsäure (acide N-acetyltnuramique)
AIa = Alanin
GIu = Glutaminsäure
^O DAP = Diaminopimelinsäure
GIu = Glutaminsäure
^O DAP = Diaminopimelinsäure
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Das Tetrasaceharid-Heptapeptid hat die folgende molekulare
Zusammensetzung: N-Acetylglucosamin (2), N-Acetylmuraminsäure
(2), Alanin (^), Glutaminsäure (2), Diaminopimelinsäure (2), und sein Gerüst kann durch das
folgende Schema dargestellt werden:
NAG - NAM - NAG - NAM
I I
v' Ala Ala j
II ■ . GIu · GIu . i
DAP
AIa
AIa
In gewissen Fragmenten kann die freie Säure- oder Aminfunktion
von DAP durch Reste von Asparaginsäure und Glyc.in, d.h. durch Reste von natürlich in der Zellwand
vorliegenden Brücken zwischen den Ketten substituiert sein.
Die nicht-aminierten reduzierenden Zucker bestehen im wesentlichen aus Glucose und gegebenenfalls Mannose und
Galactose.
Die Konstitution der in der beschriebenen Weise erhaltenen wasserlöslichen Extrakte kann nach üblichen Methoden
zur Bestimmung des Gehalts an Aminosäuren, Amino- . ! zuckern und nicht-aminierten reduzierenden Zuckern * \
nachgewiesen werden. · {
Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Reinigungsstufe können erfindungsgemäß wasserlösliche Extrakte erhal- '
ten werden, die im wesentlichen das acetylierte Tetrasaceharid-Heptapeptid
gegebenenfalls in Verbindung mit
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nicht-aminierten acetylierten reduzierenden Zuckern ent
halten. Beispielsweise ergibt der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene rohe wasserlösliche Extrakt
nach Filtration mit dem Polyacrylamidgel "Biogel P10" und anschließende Chromatographie an DAEA-Biogel A
unter Verwendung geeigneter Lösungsmittel als Elutionsmittel,
z.B. durch Elution mit verdünnter Essigsäure oder einem Gemisch von Pyridin und Essigsäure eine
Gruppe von acetylierten Substanzen, die das acetylierte Disaccharid-Tetrapeptid, das acetylierte Tetrasaccharid-Heptapeptid
sowie sein Dimeres, Trimeres und Tetrameres
gegebenenfalls in Verbindung mit acetylierten nicht-aminierten reduzierenden Zuckern umfaßt. Im Verlauf
der Filtration und der Chromatographie werden die wasserlöslichen Substanzen in der Reihenfolge des
abnehmenden Molekulargewichts isoliert.
Da die Aktivität der wasserlöslichen Extrakte gemäß der Erfindung an die Anwesenheit der Diaminopimelinsäure
gebunden ist, ist es besonders zweckmäßig, ausdem rohen Gemisch die Substanzen zu isolieren, die in !
ι genügend großen Mengen vorhand-en sind und e'inen hohen !
Gehalt an Diaminopimelinsäure haben. Es ist somit ; besonders zweckmäßig, aus den rohen wasserlöslichen
Extrakten die wasserlöslichen Extrakte zu isolieren, die hauptsächlich das acetylierte Tetrasaccharid-Heptapeptid
gegebenenfalls in Verbindung mit nicht-aminier- : ten reduzierenden Zuckern enthalten.
Die gemäß der Erfindung hergestellten acetylierten wasserlöslichen Extrakte weisen eine interessante Aktivität
als immunologische Adjuvantia auf, ohne
arthrogene Aktivität zu zeigen.
Die Wirksamkeit als Adjuvans wird am Meerschweinchen,
Hartley-Stamm, nach der Methode von R.G.White und Mit- ;
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arbeitern, Immunology 7 (1964) I58 bestimmt. Die arthrogene
Wirkung und die Sehutzwirkung werden nach den Methoden bestimmt, die von F. Bonhomme in CR. Acad.
Sei., Serie D, 263 (1966) 1422 und CR. Acad. Sei.
Serie D, 265 (1967) 2115 beschrieben werden.
Beim Meerschweinchen bewirken die wasserlöslichen •Extrakte gemäß der Erfindung eine Verstärkung der Antikörperbildung
bei intrakutaner Verabreichung von Dosen von 0,1 mg oder höheren Dosen.
Die Produkte gemäß der Erfindung können in der Humaneder
Veterinärmedizin verwendet werden, um die Widerstandskraft gegen Infektionen durch Viren oder Bakterien
zu steigern. Sie bewirken eine Verstärkung der Bildung
von Antikörpern, die gegen pathogene Mikroorganismen wirksam sind, und können in Verbindung mit Impfstoffen
verabreicht werden, um eine maximale Antikörperreaktion sicherzustellen.
Die Erfindung umfasst ferner Arzneimittelzubereitungen,
die die wasserlöslichen Extrakte gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem oder mehreren verträglichen und
pharmazeutisch unbedenklichen Verdünnungsmitteln oder Hilfsstoffen und gegebenenfalls mit anderen Arzneimitteln,
z.B. Antibiotika, Mitteln gegen Hyperämie und Impfstoffen,enthalten. In diesen Zubereitungen sind die
wasserlöslichen Extrakte gemäß der Erfindung im allgsmeinen
in Mengen von mehr als 0,1 Gew.-% enthalten.
Die Zubereitungen können oral, rektal, parenteral oder
in Form von Aerosolen verabreicht werden. In der Human- i
therapie hängen die Dosen von der gewünschten Wirkung '
ab. Sie können beim Erwachsenen zwischen 10 und 50 mg '.
pro Tag liegen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
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20 £ Bakterienreste, die von Lipiden befreit und aus
Zellen von Corynebacterium parvum nach der Methode von A.Aebi und Mitarbeitern, Bull. Soc. Chem. Biol<,35
(1953) 661, erhalten worden sind, v/erden 66 Stunden bei 280C in 500 ml eines Gemisches von Essigsäureanhydrid
und Pyridin (Volumenverhältnis 2:3) gerührt. Nach Zugabe von 5000 ml Äthanol wird weitere 5 Stunden gerührt.
Der unlösliche Teil wird durch Zentrifugieren (4000 U/
Min.) abgetrennt. Der Überstand wird unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Der Rückstand wird in
100 ml destilliertem Wasser aufgenommen. Der in Wasser unlösliche Teil wird durch Zentrifugieren (4000 U/Min.)
abgetrennt. Der Überstand wird gefriergetrocknet. Hierbei werden 3,280 g eines rohen acetylierten wasserlöslichen
Extrakts erhalten.
Der gemäß Beispiel 1 erhaltene rohe acetylierte wasserlösliche Extrakt wird durch Filtration mit einer Säule
des Polyacrylamidgels "Biogel P10" (Höhe 275 cm, Durch-,
jmesser 2 cm) gereinigt, wobei Fraktionen von je 1,5 ml '
aufgefangen werden, die mit 1 bis 500 numeriert werden.
Die Elution wird mit 0,1 η-Essigsäure durchgeführt und
durch optische Ablesung am Spektrophotometer bei 220 und 280 m« verfolgt.
Die Fraktionen Nr.293 bis 340 werden vereinigt und gefriergetrocknet.
Hierbei werden 0,195 g eines wasserlöslichen Extrakts erhalten, der durch Chromatographie
an dem Produkt der Handelsbezeichnung "DEAE-Biogel A",
das mit einer 0,01-molaren Pyridinlösung von pH 7,7 ins Gleichgewicht gebracht worden ist, gereinigt. Die
Elution mit 0,01-molarem Pyridin ergibt 0,110 g einer
an Diaminopimelinsäure reichen Substanz. Anschließend werden durch Eluti -n
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mit 0,01- "bis 0,2-molarem Pyridin bei pH 7,7 bis 5,5
0,080 g eines acetylierten wasserlöslichen Extrakts erhalten, der die folgenden Merkmale hat:
Aussehen: gelbliches Pulver
Zusammensetzung:
Zusammensetzung:
•a) Aminosäuren (Molverhältnis):
Alanin (3), Glutaminsäure (2), Diaminopimelinsäure j (2), Asparaginsäure (1) und Gylcin (2).
"j k) Aminozucker (Molverhältnis):
: 10 N-Acetylglucosamin (2), N-Acetylmuraminsäure (2).
: 10 N-Acetylglucosamin (2), N-Acetylmuraminsäure (2).
c) Mcht-aminierte reduzierende Zucker:. Mannose,
Glucose und Spuren von Galactose.
Molekulargewicht (berechnet auf Basis von 3 Alaninresten im Molekül): 3750 + 250.
Der Gehalt an Aminosäuren beträgt 22 + 3$ und der Gehalt
an Aminozuckern 26 + 2$. Der Rest besteht aus
ni'cht-aminierten reduzierenden Zuckern und Acetylfunk_
tionen, die durch Acetylierung an reduzierende Aminozucker oder nicht-aminierte reduzierende Zucker gebunden
sind. Der Gehalt an Diaminopimelinsäure beträgt somit 10+1 Gew.-^.
Der in der beschriebenen Weise erhaltene wasserlösliche Extrakt besteht aus einem acetylierten Tetrasaccharid-Heptapeptid
in Verbindung mit acetylierten nicht-aminierten reduzierenden Zuckern. j
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Claims (14)
1) Verfahren zur Herstellung von acetylierten v/asserlöslichen,
Diaminopimelinsäure (DAP) enthaltenden Extrakten aus Zellen von Corynebakterien, dadurch
gekennzeichnet, daß man die von Lipiden befreiten Bakterienreste der DAP enthaltenden Zellen von
Corynebakterien acetyliert und die wasserlöslichen Extrakte auf physikalisch-chemischem Wege isoliert.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß- man Zellen von Corynebacterium parvum verwendet.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die wasserlöslichen Extrakte einer
Reinigung unterwirft. '
4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn- :
zeichnet, daß man die Acetylierung mit einem Gemisch von Essigsäureanhydrid und Pyridin durchführt.
5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet }
daß man die Acetylierung mit einem Gemisch von \ . ■
Essigsäureanhydrid und Pyridin im Volumenverhältnis von 2:3 etwa 50 bis 75 Stunden bei einer Temperatur
zwischen etwa 20 und 35 C durchführt. :
6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5f dadurch gekennzeichnet,
daß man die wasserlöslichen Extrakte durch * Extraktion mit Alkohol, anschließende Extraktion '
mit Wasser und Gefriertrocknen isoliert.
7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkohol Äthanol verwendet.
8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die wasserlöslichen Extrakte
durch Behandeln mit Äthanol, Entfernen der unlöslichen Bestandteile, Trocknen des äthanolischen
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Überstandes, Aufnehmen des Überstandes in destilliertem
Wassei", Entfernen der in Wasser unlöslichen Fraktion
und Gefriertrocknen der hierbei erhaltenen wässrigen überstehenden Schicht isoliert.
9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die wasserlöslichen Extrakte durch Filtration
und/oder Chromatographie an Adsorptionsmitteln reinigt.
10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Chromatographie an DEAE-Cellulose oder an dem Produkt der Handelsbezeichnung "DEAE-Biogel A" durchführt
.
11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Filtration mit einem Polyacrylamidgel
. durchführt. . * I
12) Acetylierte wasserlösliche, Diaminopimelinsäure enthaltende Extrakte mit niedrigem Molekulargewicht, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ein Molekulargewicht zwischen 1000 + 200 und 8000 + 200 haben und aus wasserlöslichen
Fragmenten der Zellwand von Corynebacterium parvum gegebenenfalls in Verbindung mit acetylierten
nicht-aminierten reduzierenden Zuckern bestehen. ;
13) Extrakte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gemisch eines acetylierten Disaccharidletrapeptids
und eines acetylierten Tetrasaccharid- ; Heptapeptids gegebenenfalls in Verbindung mit acetylierten
nicht-aminierten reduzierenden Zuckern bestehen.
14) Arzneimittelzubereitungen, enthaltend eine wirksame Menge eines acetylierten wasserlöslichen Extrakts nach
Anspruch 12 und 13 und einen verträglichen und pharmazeutisch unbedenklichen Träger oder Hilfsstoff.
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