Применение воды с пониженным содержанием дейтерия для приготовления средств лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивной функции

Применение воды с пониженным содержанием дейтерия для приготовления средств лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивной функции

Реферат

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, а именно к применению воды с пониженным по сравнению с природным содержанием дейтерия для приготовления средств лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивной функции у млекопитающих, в частности человека.

В настоящее время около 15% населения мира составляют лица пожилого и старческого возраста. Актуальной гериатрической проблемой является нарушение памяти и других когнитивных функций, таких как внимание, интеллект, способность к суждениям, мышление (планирование и организация), переработка информации, способность к обучению и речь. По данным эпидемиологических исследований, не менее 50% лиц старше 65 лет жалуются на повышенную забывчивость. Нормальные возрастные изменения когнитивных функций отмечаются уже после 50-60 лет и проявляют себя, в основном, в снижении способности к концентрации внимания и запоминанию, но не приводят к существенным затруднениям в повседневной деятельности. Особенно чувствительны к возрастному падению когнитивной функции лица с высоким уровнем образования, выполняющие интеллектуальную работу. В этом случае неразличимое с точки зрения диагностических критериев падение когнитивной функции является причиной возможных социальных проблем.

Нарушения памяти и других когнитивных функций, которые оказывают клинически значимое влияние на поведение и повседневную активность пациентов, согласно определению Международной классификации болезней (10-й пересмотр) называются деменцией. Деменция - это синдром, возникающий вследствие заболевания мозга, обычно хронического или прогрессирующего, в котором существуют множественные нарушения когнитивных функций коры головного мозга, включая память, мышление, ориентацию, понимание, вычисление, способность к обучению, речь, а также суждение при ясном сознании. Нарушения когнитивных функций обычно сопровождаются и иногда предшествуют ухудшению социального поведения и мотивации.

Известны деменция, сопутствующая болезни Альцгеймера и другим нейродегенеративным заболеваниям (хорея Гентингтона, боковой амиотрофический склероз, болезнь Паркинсона, деменция с тельцами Леви и т.д.); сосудистая деменция, возникающая вследствие сосудистых заболеваний мозга, например последствий инсульта, мульти-инфарктная деменция, и деменция, связанная с хронической церебральной ишемией; а также смешанная сосудисто-дегенеративная деменция. Деменция может быть связана с нейроинфекциями и демиелинизирующими заболеваниями, например ВИЧ-ассоциированная деменция, губчатый энцефалит (болезнь Крейтцфельдта-Якоба), прогрессирующие панэнцефалиты (корь, краснуха), последствия менингоэнцефалитов, прогрессивный паралич и рассеянный склероз. Кроме того, деменция может быть связана с метаболическими нарушениями, например дефицитом фолиевой кислоты, витамина В12; алкоголизмом и наркоманией; интоксикацией тяжелыми металлами и лекарственными препаратами; эндокринными нарушениями, например гипотиреозом; черепно-мозговой травмой, а также при других заболеваниях, прямо или опосредованно воздействующих на мозг. Деменция, сопутствующая болезни Альцгеймера, и сосудистая деменция составляют около 90% всех случаев деменции. Geldmacher DS et al., NEJM 335(5):330-336, 1996. Merck Manual of Diagnosis and Therapy, Sec. 14, Chapt. 171. Merck Manual of Geriatrics, Sect. 5, Chapt. 40. Риск развития деменции прогрессивно увеличивается с возрастом. Так, в общей популяции лиц старше 65 лет частота встречаемости деменции составляет 3,0-7,7%, в то время как среди лиц 85 лет и старше этот показатель составляет 20-45%.

Патогенез нарушения когнитивной функции включает снижение метаболизма и потерю нейронов в структурах мозга, отвечающих за когнитивные функции, например, в коре головного мозга. В случае сосудистых деменций, связанных с церебральной ишемией, нарушения когнитивной функции вызваны гипоксией и патологическим действием возбуждающих аминокислот. В случае болезни Альцгеймера, нарушения когнитивной функции вызваны токсическим действием амилоида, накапливающегося в мозге. Lichtenthaler SF et al., J. Clin. Invest. 113:1384-1387 (2004).

Нарушение когнитивных функций встречается не только у человека, но и у других млекопитающих, например собак и, иногда, домашних кошек пожилого и старческого возраста. Эти нарушения известны как синдром когнитивной дисфункции у собак (cognitive dysfunction syndrome) или собачья болезнь Альцгеймера.

Таким образом, существует необходимость в безопасных и эффективных средствах и способах улучшения когнитивных функций как у лиц пожилого и старческого возраста, страдающих от снижения когнитивных функций вследствие нормальных возрастных изменений, так и у лиц, страдающих от заболеваний головного мозга. Кроме того, существует необходимость в безопасных и эффективных способах улучшения когнитивных функций у других млекопитающих пожилого и старческого возраста, например собак и домашних кошек.

Известны способы улучшения когнитивных функций, включающие введение ноотропных препаратов, активаторов метаболизма, сосудорасширяющих средств, холинергических средств, биогенных аминов и нейропептидов. Сосудорасширяющие средства и метаболические препараты эффективны в лечении нарушений когнитивных функций, вызванных ишемией церебральных сосудов, однако они неэффективны в лечении дисфункций, связанных с другими патологиями мозга, например с действием нейротоксина амилоида при болезни Альцгеймера. Ноотропные средства (ноотропил) имеют ограничения для использования при болезни Альцгеймера, т.к. вызывают нежелательное повышение концентрации стероидов, связанное с активацией периферической эндокринной системы. Все средства, за исключением метаболических, имеют серьезные противопоказания и побочные эффекты, например гепатотрксичность. Так, существует потребность в эффективных и безопасных средствах лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивных функций.

Задачей изобретения является создание эффективного средства лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивной функции без побочных эффектов и осложнений.

Известно, что вода с измененным по сравнению с природным изотопным составом обладает биологическим действием. Однако из уровня техники неизвестно, что такая вода может улучшать когнитивные функции и/или быть полезной для лечения нейродегенеративных заболеваний. Настоящее изобретение впервые демонстрирует, что вода с пониженным по сравнению с природным содержанием дейтерия может быть использована как активное вещество при лечении нейродегенеративных заболеваний.

Известно, что природная вода является композицией девяти изотопологов воды, т.е. молекул воды, отличающихся только изотопным составом. Rothman et al., J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1998. 60. 665. Rothman et al., J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2003. 82. p.9. Девять изотопологов воды (¹Н₂ ¹⁶О, ¹H₂ ¹⁷O, ¹H₂ ¹⁸O, ¹H²H¹⁶O, ¹H²H¹⁷O, ¹H²H¹⁸O, ²H₂ ¹⁶O, ²H₂ ¹⁷O, ²H₂ ¹⁸O) образованы стабильными изотопами водорода и кислорода, причем содержание основного изотополога ¹H₂ ¹⁶O в природной воде составляет около 99.7317 молекулярных % (международный стандарт океанической природной воды - VSMOW). Общее содержание остальных восьми тяжелых изотопологов воды, содержащих в своем составе хотя бы один тяжелый изотоп водорода (²H=D, дейтерий) или кислорода (²Н, ¹⁷O, или ¹⁸О), в природной воде составляет около 0.2683 молекулярных % (0.199983% ¹Н₂ ¹⁸О, 0.0372% ¹Н₂H¹⁷О, 0.031069% ¹H²H¹⁶O, 0.0000623% ¹H²H¹⁸O и 0.0000116% ¹H²H¹⁷O). Из приведенных литературных данных следует, что почти весь дейтерий в воде находится в форме изотополога ¹H²Н¹⁶О (HOD). Хотя относительное содержание HOD в природной воде может варьироваться незначительно в зависимости от климата и региона, однако общее содержание HOD в природной воде всегда больше 0.018 мол.% (международный стандарт антарктической воды с наименьшим известным природным содержанием дейтерия - SLAP). Это означает, что вода с содержанием изотополога HOD меньше 0.018 мол.% не существует в природе и может быть получена только промышленным путем. Такая вода известна из уровня техники и называется водой с пониженным содержанием дейтерия или, иногда, «легкой водой».

Сущность изобретения состоит в том, что в качестве активного компонента для приготовления средств для лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивной функции применяется вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных %.

Способы получения воды содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % хорошо известны из уровня техники и включают электрохимический способ и вакуумную ректификацию. В целях реализации настоящего изобретения, вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % может быть получена любым из указанных способов.

Известны способы определения содержания изотополога HOD в образцах воды, например изотопная лазерная спектрометрия, позволяющая прямо определять количество HOD в образце воды. R.Van Trigt. R. van Trigt. Laser Spectrometry for Stable Isotope Analysis of Water Biomedical and Paleoclimatological Applications. 2002, Groningen: University Library Groningen. Содержание HOD в воде может быть также определено методом изотопной масс-спектрометрии путем определения соотношения H/D в образцах воды и последующим пересчетом полученных значений соотношения H/D в содержание HOD, принимая, что весь дейтерий в составе молекул воды входит в состав изотополога HOD. В этом случае содержание дейтерия менее 90 частей на миллион (ррт) соответствует заявленному в настоящем изобретении содержанию HOD менее 0.018 молекулярных %. Для целей настоящего изобретения оба указанных способа могут быть использованы, чтобы определить содержание HOD в образцах воды.

Предпочтительно, вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % может составлять от 20 до 99,99 мас.% от общей массы средства настоящего изобретения.

Согласно настоящему изобретению вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % в составе средства настоящего изобретения может иметь содержание других тяжелых изотопологов, равное природному, или иное, чем в природной воде, например, вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % может иметь пониженное содержание ¹H₂ ¹⁷O<0.0372 мол.% и/или ¹H₂ ¹⁸O<0.199983 мол.%.

Согласно настоящему изобретению примеры когнитивных функций включают внимание, память, способность к обучению, способность к суждениям, мышление (планирование и организация) и речь. Предпочтительно, улучшаемыми когнитивными функциями являются внимание, память или способность к обучению. Когнитивная функция может входить в состав синдрома деменции. Деменция может сопутствовать нейродегенеративным заболеваниям, для которых связь деменции и заболевания хорошо известна из уровня техники. Примеры таких заболеваний включают нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, боковой амиотрофический синдром, хорея Гентингтона, болезнь Паркинсона и деменция с тельцами Леви); сосудистые заболевания головного мозга (последствий инсульта, мультиинфарктная деменция и деменция, связанная с хронической церебральной ишемией, дисциркуляторной энцефалопатией); смешанные сосудисто-дегенеративные деменции; нейроинфекции и демиелинизирующие заболевания (ВИЧ-ассоциированная деменция, губчатый энцефалит, прогрессирующие панэнцефалиты, последствия менингоэнцефалитов, прогрессивный паралич и рассеянный склероз); метаболический дефицит (дефицит фолиевой кислоты и витамина В12); черепно-мозговую травму; алкоголизм и наркоманию.

Примеры млекопитающих, нуждающихся в улучшении когнитивной функции и/или лечении нейродегенеративных заболеваний, включают как человека, так и животных, например домашних кошек или собак, страдающих от возрастных изменений когнитивных функций, и деменции.

Согласно настоящему изобретению средство настоящего изобретения может быть введено млекопитающему в различных дозированных формах, включая растворы, аэрозоли, спрэи, гели, эликсиры, сиропы, и инъекции. Предпочтительно, вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % вводится в дозах 0.01-50 мг/кг веса тела млекопитающего. Предпочтительно, вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % вводится назально.

Используя настоящее изобретение, через улучшения когнитивной функции становится возможным улучшить качество жизни у лиц пожилого и старческого возраста, страдающих от возрастных изменений когнитивных функций, а также уменьшить социальную дезадаптацию у лиц, страдающих от деменции.

Следующие примеры демонстрируют изобретение.

Пример 1.

Пример иллюстрирует применение воды с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % для приготовления средств лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивной функции.

Таблица 1.
Спрэй для интраназального применения.
Компонент	Содержание, мас.%
Вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных %	99.1
Натрия хлорид	0.9%

Приготовление средства: дистиллированная вода с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % и натрия хлорид смешиваются в соотношениях, указанных в таблице 1, для получения раствора и разливается во флаконы. Раствор вводится интраназально в виде спрэя.

Пример 2.

Введение воды с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % улучшает когнитивные функции у крыс с нейродегенерацией, вызванной введением бета-амилоида.

Эффект улучшения когнитивных функций при введении воды с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % оценивали на модели крыс с нейродегенерацией, вызванной введением бета-амилоида. Накопление бета-амилоида в мозге является характеристической особенностью болезни Альцгеймера, поэтому введение бета-амилоида в мозг животных моделирует болезнь Альцгеймера.

Бета-амилоид, фрагмент 25-35 (А-бета 25-35) вводили в головной мозг крыс самцов Вистар в nucleus basalis magnocellularis (NBM) в дозе 2 мкг на каждую сторону, чтобы вызвать нарушения когнитивных функций, соответствующие наблюдаемым при болезни Альцгеймера, как описано ранее. Harkany Т et al., Behav Brain Res. 1998 90(2): 133-45. Harkany T et al., Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 1999 23(6):963-1008.

Физраствор, приготовленный на обычной воде (контроль), или физраствор из примера 1, приготовленный на воде с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % (в данном примере 0.001 мол.%), вводили интраназально в количестве 50 мкл в каждую ноздрю в течение 7 дней, начиная с 16 дня после введения А-бета 25-35. Изменения когнитивных функций (память и обучение) оценивали по поведению крыс в тесте пассивного избегания, позволяющем оценить воздействие изучаемых препаратов на обучение и память. Данные представлены в Таблице 2 как среднее ± стандартное отклонение (n=8) величины времени перехода в неосвещенный отсек в день обучения (Обучение) или тестирования (Тестирование). Статистически значимые отличия результатов оценивали с помощью t-критерия Стьюдента.

Таблица 2
Лечение	Число визитов
Общее	Повторные визиты
Физраствор, приготовленный на воде с природным содержанием изотополога HOD 0.031 мол.% (контроль)	43.1±22.3	57.1±18.1
Физраствор, приготовленный на воде с содержанием изотополога HOD менее 0.005 мол.%	13.4±8.8*	110.0±22.9*
* Достоверно отличается от контроля (Р<0.05)

Величина исходного латентного периода перехода в темный отсек в день обучения характеризует двигательную и ориентировочно-исследовательскую активность животных. Время захода в темный отсек в сеансе тестирования, проводимом через 24 часа после сеанса обучения, является показателем долговременной памяти оборонительного поведения. Введение здоровым животным бета-амилоида (25-35) в базальное ядро Мейнерта вызвало значительное увеличение времени перехода в темный отсек в день обучения (Р<0.05), что указывает на нарушения ориентировочно-исследовательской активности, вызванные инъекцией бета-амилоида (25-35). Введение бета-амилоида (25-35) также вызвало значительное снижение времени перехода в темный отсек в день тестирования (Р0.05) по сравнению с аналогичным показателем у ложнооперированных животных. Это указывает на нарушения долговременной памяти, вызванные внутримозговым введением бета-амилоида (25-35). Введение физраствора, приготовленного на воде с содержанием изотополога HOD 0.001 мол.%, достоверно улучшило двигательную и ориентировочно-исследовательскую активность животных в день обучения и долговременную память в день тестирования по сравнению с контролем, что указывает на эффективность воды с пониженным содержанием изотополога HOD для лечения нейродегенеративных заболеваний (болезни Альцгеймера) и улучшения когнитивной функции.

1. Применение воды с содержанием изотополога HOD менее 0.018 молекулярных % для приготовления средств лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшения когнитивной функции.

2. Применение по п.1, отличающееся тем, что нейродегенеративное заболевание - это болезнь Альцгеймера.