DE2654820C3 - Aminosäuregemisch - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Aminosäuregemisch zur j0
menschlichen Ernährung, insbesondere von Kindern mit in bezug auf mindestens eine Aminosäure gestörtem
Stoffwechsel, das die Aminosäure(n), deren Verstoffwechslung gestört ist, nicht oder allenfalls in unbedenklichen
Konzentrationen, sowie vorhandene basische ^ Aminosäuren als Salze enthält.
Aufgrund der in den letzten Jahrzehnten erzielten beachtlichen Fortschritte auf biochemischem und
diagnostischem Gebiet sind in den vergangenen etwa 20 Jahren zahlreiche angeborene Erkrankungen insbeson- w
dere des Kindesalters bekannt geworden, die auf Störungen im Stoffwechsel von einzelnen Aminosäuren,
Zuckern oder Lipiden beruhen. Bei einer Vielzahl dieser Erkrankungen konnte der zugrundeliegende biochemische
Defekt bereits genau ermittelt werden. Anhand dieser Erkenntnisse wurden auch der Therapie völlig
neue Wege geöffnet.
Besonders schwerwiegende Folgen haben dabei meist die auf Aminosäurestoffwechselstörungen beruhenden
Erkrankungen. w
Das geradezu »klassische« Beispiel aus der großen Gruppe dieser Erkrankungen, das stellvertretend für
zahlreiche weitere Aminosäurestoffwechselsiörungcn steht, ist die Phenylketonurie (Morbus Fulling, Oligophrenia
phenylpyruvica).
Unter normalen physiologischen Bedingungen wird die Aminosäure Phenylalanin in der Leber in Gegenwart
des Phemylalaninhydroxylase-Systems in Tyrosin umgewandelt. Die einzelnen Faktoren dieses Systems
sind die Phenylalanin-4'-hydroxylase, das Tetrahydro- bo
biopterin, die Dihydropterin-Reduktase und TPN H +.
Eine Phenylketonurie liegt dann vor, wenn eine Aktivität der Phenylalanin-4'-hydroxylase in der Leber
nicht nachweisbar ist.
Die mangelnde Umwandlung von Phenylalanin in b5
Tyrosin führt zu einem Anstieg des Phenylalaninspiegels im Blut sowie zur Ausscheidung von Phenylbrenztraubensäure
und zahlreichen weiteren Abbauprodukten des Phenylalanin im Urin. Die Anhäufung von
Phenylalanin im Blut bei nicht behandelter Phenylketonurie
verursacht auf noch nicht restlos geklärte Weise eine irreparable Hirnschädigung. Die Phenylketonurie
ist keine sehr seltene Stoffwechselkrankheit. Sie tritt in der BR Deutschland bei einem von 6500 Neugeborenen
auf.
Es besteht heutzutage überhaupt kein Zweifel mehr, daß die Phenylketonurie durch eine phenylalaninarme
Kost unter Verwendung phenylalaninfreier Spezialpräparate erfolgreich zu behandeln ist Bei frühem
Behandlungsbeginn in den 3 ersten Lebensmonaten kann die Hirnschädigung verhütet werden. Auch ein
verspäteter Therapiebeginn kann unter gewissen Voraussetzungen ein Fortschreiten des Leidens noch
verhindern. So lassen sich beispielsweise durch eine entsprechend konsequente Behandlung eine Besserung
der Intelligenzleistung und anderer Fähigkeiten erzielen. Diese sind um so ausgeprägter, je jünger das Kind
einer Behandlung zugeführt wird, d. h. je geringer die bereits verursachte Hirnschädigung ist.
Das Prinzip der Behandlung derartiger Stoffwechselstörungen besteht folgerichtig darin, den die Krankheit
verursachenden Nährstoff — also eine oder mehrere Aminosäuren — ganz oder teilweise aus der Kost des
betroffenen Kindes zu eliminieren. Trotzdem muß natürlich der Bedarf an allen weiteren Nähr- und
Ergänzungsstoffen vollkommen gedeckt werden, um eine normale altersentsprechende Entwicklung des
Kindes zu gewährleisten.
Als Beispiel für dieses Behandlungsprinzip sei abermals die Phenylketonurie herangezogen. Entscheidend
für die Durchführung einer phenylalaninarmen Diät ist es, die Kost bezüglich des Gehalts an
Phenylalanin auf den individuellen Bedarf des Kindes richtig einzustellen und trotzdem hinsichtlich der
übrigen essentiellen Aminosäuren vollwertig zu gestalten. Hierzu ist es erforderlich, das Eiweiß überwiegend
in Form von bestimmten Spezialpräparaten zu geben, die wenig oder — noch besser — gar kein Phenylalanin
enthalten.
Die Anfänge diesbezüglicher Entwicklungen gehen auf englische und amerikanische Arbeiten zurück
(Bickel, H. und Mitarb. [1954]; Armstrong, M. D. und Mitarb. [1955]). Auf der Basis dieser Untersuchungen
wurden zunächst Eiweißhydrolysate zur Behandlung der Phenylketonurie üblich, die auch gegenwärtig noch
häufig benutzt werden. Diese Eiweißhydrolysate sind jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. So
entstehen im Verlaufe der Hydrolyse des Ausgangsmaterials, z. B. Casein oder Rinderserum, bislang noch nicht
identifizierte Verbindungen, die den Hydrolysaten einen überaus penetranten würzeartigen Geschmack und
Geruch verleihen. Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen penetranten Würzegeschmack weisen
die aus den üblichen Ausgangsmaterialien, Casein oder Rinderserum erhältlichen Hydrolysate, in denen mehr
als 90% der Aminosäuren in freier Form vorliegen, noch einen ausgeprägten abstoßenden Bittergeschmack auf.
Dieser Eigengeschmack der Hydrolysate führt bei den betroffenen Kindern erfahrungsgemäß häufig zur
Nahrungsverweigerung und löst sogar meist drastische Nebenerscheinungen aus, z. B. Erbrechen, Flüssigkeitsverluste und damit verbundene Entgleisungen des
Phenylalaninspiegels.
Aufgrund praktischer Erfahrungen bestand seit einiger Zeit der Verdacht, daß Eiweißhydrolysate im
Stoffwechsel als auslösende Faktoren metabolischer
2b 54
Acidosen wirken können. Die Richtigkeit dieser empirischen Erkenntnis konnte durch Bilanzstudien des
Elcktrolyisloffwechsels bei Phenylketonurikern an der
Universitäts-Kinderklinik, Heidelberg, unter Verwendung von mehreren handelsüblichen Hydrolysaten -}
objektiviert werden.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Hydrolysate wird, wie bereits erwähnt, meist Casein
verwendet, weiterhin auch Rinderserum. Beide Ausgangsproteine weisen jedoch eine geringere biologische ι υ
Wertigkeit auf, als ernährungsphysiologisch wünschenswert ist. Die biologische Wertigkeit wird definiert als die
Anzahl Gramm Körpereiweiß, die durch 100 g des betreffenden Nahrungsproteins ersetzt werden können.
Das für die Herstellung der Hydrolysate am meisten )<-,
verwendete Casein weist beispielsweise nur eine biologische Wertigkeit von etwa 70 auf. Diese
nachteilige Eigenschaft der üblichen Ausgangsmaterialien haftet auch den daraus hergestellten Hydrolysaten
an. 2(i
Bei der Hydrolyse des Ausgangsproteins bleibt ein Rest an Peptiden, der auch Phenylalanin enthalten kann.
Dieses in Peptiden gebundene Phenylalanin wird in dem der Hydrolyse folgenden Verfahrensschritt der Phenylalaninentfernung
nicht erfaßt, sondern bleibt als 2r>
»Rest-Phenylalanin« im Hydrolysat Der Rest-Phenylalaningehalt
der Hydrolysate erschwert die praktische Anwendung der Hydrolysate für den in Rede stehenden
Zweck zusätzlich, wobei insbesondere die Tatsache stört, daß er nicht konstant ist. to
Da phenylalaninfreies oder -armes Hydrolysat aus Casein bzw. Rinderserum hygroskopisch ist, muß es mit
einem unter chemischen und diätetischen Gesichtspunkten inerten Trägerstoff vermischt werden, wozu man im
allgemeinen Maisstärke bzw. Malto-Oligosaccharide r,
verwendet. Daraus ergeben sich folgende weitere Nachteile bei der praktischen Anwendung der Hydrolysate:
Die zur Bedarfsdeckung einzunehmende absolute Gewichtsmenge vergrößert sich erheblich, was die 4η
praktische Durchführung der Diät erschwert. Außerdem muß das Hydrolysat bei Zusatz von Stärke in
Speisen mitgekocht werden, so daß sich eine überaus eintönige Kost mit sich stets wiederholenden Mahlzeiten
ergibt.
Die Behandlung von weiteren Aminosäurestoffwechselstörungen außer der Phenylketonurie mit Spezialpräparaten
auf der Basis natürlicher Ausgangsproteine ist außerordentlich aufwendig und praktisch fast nicht
durchführbar. In einigen Fällen, z. B. bei der Ahornsirupkrankheit und bei der Tyrosinose, müßten nämlich ganz
gezielt 3 bzw. 2 Aminosäuren aus dem Hydrolysat entfernt werden, was sich technisch mit vertretbarem
Aufwand nicht durchführen ließe.
Behandlungsversuche mit Proteingemischen unterschiedlicher Aminosäurezusammensetzung, u. a. unter
Heranziehung von Gelatine, sind infolge des unzumutbaren Geschmacks derartiger Zubereitungen fehlgeschlagen.
Nachdem seit Anfang der 60iger Jahre verschiedene t,o
Spezialpräparate, meist auf der Basis von Casein-Hyclrolysalen,
in ausreichender Menge zur Verfügung standen, konnten in den darauffolgenden Jahren
ausreichende klinische Erfahrungen bei der Behandlung von angeborenen Aminosäure-Stoffwechselstörungen,
insbesondere der Phenylketonurie, gesammelt werden. Dabei zeichneten sich deutlich die vorstehend erläuterten
Nachteile der Hydrolysate ab, zugleich aber auch die für derartige Spezialpräparate wünschenswerten Eigenschaften.
Letztere lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1. Für die praktische Durchführung der Behandlung, die nach dem gegenwärtigen Wissensstand mindestens
über die ersten 12 Lebensjahre hinweg, d. h. bis zum Abschluß der Gehirnentwicklung, erfolgen
muß, ist ein annehmbarer Geschmack eine entscheidende Voraussetzung. Ein für diesen
Zweck brauchbares Aminosäuregemisch darf daher weder den penetranten Würzegeschmack noch
den Bitter- und Salzgeschmack der bislang gebräuchlichen Eiweißhydrolysate aufweisen.
2. Brauchbare Präparate dürfen keine Veränderungen in der Elektrolytbilanz hervorrufen, d. h. weder
Acidose noch Alkalose.
3. Die Aminosäurezusammensetzung muß für das Kindesalter optimal sein.
4. Geeignete Präparate sollten vollkommen frei sein von derjenigen Aminosäure bzw. denjenigen
Aminosäuren, deren Stoffwechsel gestört ist.
5. Die täglich einzunehmende Menge sollte möglichst gering, d. h. das Präparat möglichst konzentriert
sein.
6. Die Aminosäurezusammensetzung muß zur Anpassung an die jeweils zu behandelnde Stoffwechselstörung
veränderbar sein.
Wie festgestellt wurde, lassen sich durch Mischungen einzelner Aminosäuren der eingangs bezeichneten Art
(ABPI Data Sheet Compendium 1975, The Association of the British Pharmaceutical Industry, London, 1975,
»Aminogran«) zwar gegenüber den bislang in der Praxis üblicherweise eingesetzten Präparaten auf Hydrolysatbasis
hinsichtlich einiger der vorstehend aufgeführten Eigenschaften mehr oder weniger deutliche Verbesserungen
erzielen, nicht aber wirklich akzeptable Ergebnisse, da auch dieses bekannte Aminosäuregemisch
geschmacklich unbefriedigend ist und, wie gefunden wurde, Acidosen verursacht.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, neue Aminosäuregemische der eingangs bezeichneten Art
zur Verfügung zu stellen, die nicht mit den Nachteilen des Standes der Technik behaftet sind und somit die
vorstehend erläuterten für derartige Produkte wünschenswerten Eigenschaften sämtlich oder zumindest
weitgehend vollständig aufweisen, also insbesondere den bekannten Aminosäuregemischen bezüglich der
Geschmacksneutralität überlegen sind und keine Störungen des Elektrolythaushalts verursachen.
Es wurde nun aufgrund klinischer Langzeit-Untersuchungen, die einerseits auf dem in Rede stehenden
Gebiet die einzige Methode darstellen, zu eine Weiterentwicklung ermöglichenden; Ergebnissen zu
gelangen, und andererseits sowohl wegen der enormen Kosten als insbesondere auch wegen der damit für die
Probanden verbundenen Risiken, den Spielraum des Fachmanns für die Erprobung neuer Lösungen gegenüber
anderen Forschungsbereichen drastisch einschränken, gefunden, daß sich gegenüber dem Stand der
Technik, und zwar insbesondere auch hinsichtlich der beiden vorstehenden gravierendsten Nachteile derartiger
Mischungen einzelner Aminosäuren, überraschenderweise dadurch eine entscheidende Verbesserung
erzielen läßt, daß man ihnen basische Aminosäuren, wenn überhaupt, in Form von Salzen saurer Aminosäuren,
insbesondere Glutamaten, anstelle der im Handel üblicherweise angebotenen Hydrochloride einverleibt.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Aminosäuregemisch der eingangs bezeichneten Art, das durch die
im Anspruch 1 genannten Merkmale gekennzeichnet ist.
Die vorstehenden erfindungsgemäßen Aminosäuregemische sind zwar allen bekannten Präparaten in
geschmacklicher Hinsicht eindeutig überlegen und insbesondere praktisch frei von dem den Hydrolysaten
anhaftenden penetranten Würzegeschmack, weisen aber immer noch einen charakteristischer, und nicht mit
allen Speisen völlig verträglichen Eigengeschmack auf. Es ist daher erwünscht, die Aminosäuregemische der
Erfindung bezüglich der Konzentration an verwertbaren Aminosäuren und der Geschmacksneutraliläl noch
weiter zu verbessern.
Bezüglich der erstgenannten Eigenschaft wird die gewünschte zweckmäßige Ausgestaltung dadurch erreicht,
daß den Aminosäuregemischen nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Aminosäuren
praktisch ausschließlich in der t-Form einverleibt werden.
Hinsichtlich der Geschmacksneutralität läßt sich eine
vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung überraschenderweise aufgrund der Erkenntnis, daß die
Ursache für den bei erfindungsgemäßen Aminosäuregemischen im allgemeinen noch deutlich erkennbaren,
wenn auch im Vergleich zum Stand der Technik drastisch verminderten, charakteristischen Eigengeschmack
großenteils die Anwesenheit von Tyrosin, Tryptophan und/oder Methionin ist, diese Aminosäuren
durch ihre N-Acylderivate vollwertig ersetzt verden können und diese Derivate praktisch frei von den den
Säuren selbst anhaftenden unerwünschten Geschmackseigenschaften sind, dadurch erreichen, daß man den
Aminosäuregemischen der Erfindung diese Aminosäuren, wenn überhaupt, in Form ihrer N-Acylderivate
einverleibt.
Als für diesen Zweck besonders geeignet haben sich die mit Essig- oder Aminosäuren N-acylierten Derivate
dieser Aminosäuren erwiesen, wobei als besonders überraschend anzusehen ist, daß sogar die Homodipeptide
der fraglichen Aminosäuren wesentlich geschmacksneutraler als die freien Säuren sind.
Eine noch weitergehende Geschmacksneutralität läßt sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung dadurch erzielen, daß man in den Aminosäuregemischen Asparagin- und/oder Glutaminsäure zumindest
teilweise durch Asparagin bzw. Glutamin ersetzt.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß es besonders vorteilhaft ist, den erfindungsgemäßen
Aminosäuregemischen diese Fettsäuren in Form von damit N-acyliertem Tyrosin, Tryptophan und/oder
Methionin einzuverleiben.
Da normalerweise ein wesentlicher Teil des Mineralstoffbedarfs durch Mineralstoffe gedeckt wird, die als
Begleitstoffe der Proteinkomponente natürlicher Nahrung aufgenommen werden, ergibt sich in der Regel die
Notwendigkeit, zusätzliche Mineralstoffe zuzuführen, wenn der Proteinanteil der Kost ganz oder zu einem
erheblichen Teil durch Aminosäuregemische der erfindungsgemäßen Art ersetzt wird, die an sich praktisch
mineralstofffrei sind. Um Fehler bei der Zusammensetzung der Diät zu vermeiden, ist es dabei zweckmäßig,
dem Aminosäuregemisch eine entsprechende Menge einer abgestimmten Mineralstoffmischung zuzusetzen.
Für die erfindungsgemäßen Aminosäuregemische hat sich ein Mineralstoffzusatz nach folgender Rezeptur in
der klinischen Prüfung hervorragend bewährt:
Mineralstoff | Menge in |
100 g Gemisch | |
Tricalciumdiphosphat | 2500 mg |
Magnesiumhydrogenphosphal- | 1345 mg |
trihydrat | |
Natriumchlorid | 3000 mg |
Dikaliumhydrogenphosphat | 2600 mg |
Die Erfindung bietet gegenüber dem Stand der Technik somit unter anderem folgende wesentliche
Vorteile:
Erfindungsgemäß können ohne weiteres Aminosäuregemische erhalten werden, die vollkommen frei von
derjenigen bzw. denjenigen Aminosäuren) ist (sind), deren Stoffwechsel gestört ist. Dies bringt für die
praktische Durchführung der Behandlung einen wesentlichen Vorteil mit sich: Personen, die eine Aminosäurestoffwechselstörung
haben, weisen stets einen sogenannten »Restbedarf« an derjenigen Aminosäure auf,
deren Stoffwechsel gestört ist, bei der Phenylketonurie z. B. Phenylalanin. Um den Gesamtnährstoffbedarf
ausreichend zu decken, wird dieser Restbedarf an einer bestimmten Aminosäure mit natürlichem Nahrungseiweiß
gegeben. Ist ein Präparat vollkommen frei von der betreffenden Aminosäure, so ist der Anteil an
natürlichem Protein, der gegeben werden kann und muß, um den Restbedarf zu decken, höher und damit die
gesamte Ernährungsweise im ernährungsphysiologischen Sinne vollwertiger. Die Aminosäuregemischc der
Erfindung sind frei von Eiweiß und Fett und werden ausschließlich in einer dem effektiven Tagesbedarf
angepaßten Menge verabreicht. Wegen ihrer relativ guten Geschmacksneutralität können die Aminosäuregemische
der Erfindung gewünschtenfalls mit geringen Mengen Sahne und Malto-Oligosacchariden zu einer
Art Süßspeise angerührt werden. Die Tagesdosis kann auf diese Weise über den Tag verteilt in mehreren
Einzelgaben verabfolgt werden. Alle übrigen Nahrungsmittel behalten dadurch ihren natürlichen Eigengeschmack.
Wahlweise können die Aminosäuregemische auch in Getränken kalt angerührt gegeben werden, da
jegliches Kochen entfällt. Das Volumen der Speisen wird nicht »aufgebläht«, da die Aminosäuregemische
der Erfindung frei von Stärke sind. Hinzu kommt insbesondere, daß die erfindungsgemäßen im Gegensatz
zu bekannten Aminosäuregemischen und Eiweißhydrolysaten keine Acidosen verursachen.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung und veranschaulichen insbesondere deren Vielseitigkeit.
B e i s ρ i e 1 1
Phenylalanin-freies Aminosäuregemisch
Indikation: Phenylketonurie
Indikation: Phenylketonurie
Nach folgender Rezeptur wurde ein erfindungsgemäßes Aminosäuregemisch hergestellt:
100 g Aminosäuregemisch enthalten:
u) Aminosäuren
u) Aminosäuren
L-Alanin 4 g
L-Arginin-L-glutamat 6,5 g
L-Asparagin-monohydrat 2,9 g
L-Cystin 2 g
a) Aminosäuren
L-Glutamin
Glycocoll
L-Leucin
L-Prolin
L-Serin
L-Threonin
L-Tyrosin
L-Vaün
b) Mineralstoffe und Spurenelemente
trihydrat
c) Vitamine
Folsäure
2b 54 820
4g
2.5 g
4.6 g
5.5 g
9g 14.5 g
3g 8g 5g 5g 2,5 g
5g 6g
3000,0 mg 2600.0 mg 2500,0 mg
1345.0 mg 190,0 mg 8,0 mg 0,004 mg 15,0 mg
10,0 mg 0,1 mg 0,15 mg
3,44 mg 25,0 mg
2,5 mg
3,0 mg
2,0 mg 40,0 mg
0,0015 mg
0,25 mg
Die Herstellung erfolgt nach üblichen Mischverfahren, wobei es sich empfiehlt, Vormischungen der
Komponentengruppen a) und b) und/oder c) herzustellen.
Analog dem Beispiel 1 können für weitere Stoffwechselstörungen Aminosäuregemische wie folgt hergestellt
werden:
Histidin-frei;
Indikation: Histidinämie.
Isoleucin-, Methionin-, Threonin- und Valin-frei;
Indikation: Methylmalonacidurie.
Leucin-frei;
Indikation: Leucin-induzierte Hypoglykämie.
r> Beispiel 9
Phenylalanin- und Tyrosin-frei;
lndikation:Tyrosinose.
κι Es wurde eine vergleichende Prüfung des Geschmacks zwischen einem Phenylalanin-freien Hydrolysat nach dem Stand der Technik, einem Phenylalaninfreien nicht erfindungsgemäßen Aminosäuregemisch,
das die Aminosäuren in Form der freien Säuren bzw. der Hydrochloride enthielt und dem Phenylalanin-freien
Aminosäuregemisch von Beispiel 1 wie folgt durchgeführt:
Mit den drei genannten Aminosäuregemischen wurde in der gleichen Konzentration und Zubereitungsart
(vermischt mit Sahne, Dextrose und Maltodextrin) eine Bevorzugungsprüfung in Form einer Rangordnungsprüfung durchgeführt
Der Test ergab eine statistisch signifikante Bevorzugung des Phenylalanin-freien Aminosäuregemischs von
Beispiel 1.
Für dessen Bevorzugung wurden folgende Gründe angeführt:
Eindeutig weniger Bittergeschmack. Kein seifiger, metallischer Beigeschmack.
Neutral bis leicht süß.
Kein unangenehmer Nachgeschmack.
Claims (3)
1. Aminosäuregemisch zur menschlichen Ernährung, insbesondere vo:i Kindern mit in bezug auf
mindestens eine Aminosäure gestörtem Stoffwechsel, das die Aminosäure(n), deren Verstoffwechselung
gestört ist, nicht oder allenfalls in unbedenklichen Konzentrationen sowie vorhandene basische
Aminosäuren als Salze enthält, dadurch ge- i<> kennzeichnet, daß es basische Aminosäuren,
soweit vorhanden, in Form von Salzen mindestens einer sauren Aminosäure enthält.
2. Aminosäuregemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Tyrosin, Tryptophan und/ ir>
oder Methionin, soweit vorhanden, in N-acylierter Form, insbesondere in Form von N-Acetylderivaten
und/oder Dipeptiden enthält.
3. Aminosäuregemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Asparagin- und/
oder Glutaminsäure, soweit vorhanden, zumindest teilweise in Form von Asparagin und/oder Glutamin
enthält.
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