Hmb和atp的组合物及使用方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2012年9月10日提交的序列号为61/698, 919的美国专利申请的优 先权，将其以其整体援引加入本文。
[0002] 发明背景
技术领域
[0003] 本发明涉及包含P-羟基-P-甲基丁酸（HMB)和腺苷-5'-三磷酸（ATP)的组 合物，以及使用HMB和ATP的组合以改善力量和爆发力（power)、改善肌肉量并防止或减少 过度训练（overreaching)特征性行为表现的典型降低的方法。 技术背景
[0004]HMB
[0005]亮氨酸代谢的唯一产物是酮异己酸（KIC)。KIC代谢的次要产物是羟 基-0-甲基丁酸（HMB)。已经发现HMB在多种应用环境中是有用的。具体而言，在第 5, 360, 613号美国专利（Nissen)中，HMB被记载为用于降低血液的总胆固醇和低密度脂蛋 白胆固醇的水平。在第5, 348, 979号美国专利（Nissen等人）中，HMB被记载为用于促进 人体内的氮滞留。第5, 028, 440号美国专利（Nissen)讨论了HMB增加动物中的无脂肪组 织形成的有用性。而且，在第4, 992, 470号美国专利（Nissen)中记载HMB有效增强哺乳动 物的免疫应答。第6, 031，000号美国专利（Nissen等人）记载了HMB和至少一种氨基酸治 疗与疾病相关的消瘦的用途。
[0006]HMB是亮氨酸这一氨基酸的活性代谢物。使用HMB来抑制蛋白酶解是源自亮氨酸 具有蛋白质节约特性的观察结果。亮氨酸这一必需氨基酸可以被用于蛋白质合成或经诱导 转氨形成a-酮酸（a-酮异己酸，KIC)。在一种途径中，KIC可被氧化成HMB。大约5%的 亮氨酸氧化通过第二途径进行。HMB在提高肌肉量和力量上优于亮氨酸。HMB在3. 0g/日 或0. 038g/kg体重/日下可实现最佳效果，而亮氨酸则需要超过30. 0g/日。
[0007] -旦产生或摄入，HMB似乎有两种结果。第一种结果是简单地在尿中排泄。饲喂 HMB后，尿浓度增加，导致大约20-50%的HMB损失到尿中。另一种结果涉及HMB被活化成 HMB-CoA。一旦转化成HMB-CoA，可发生进一步的代谢：或者HMB-CoA脱水形成MC-CoA，或者 HMB-CoA直接转化成HMG-CoA，它为细胞内胆固醇合成提供底物。数项研究已经证明，HMB参 与胆固醇合成途径，并且可以是用于受损细胞膜再生的新细胞膜的来源。人体研究已经证 明，在补充HMB的前48小时之内，由升高的血浆CPK(肌酸磷酸激酶）测量，剧烈运动后的 肌肉损伤减少。在连续每日使用下，HMB的保护作用持续长达三周。许多研究已经表明HMB 的有效剂量是以钙）的形式3. 0g/日（约38mg/kg体重/日）。该剂量增加与 抗阻训练（resistancetraining)相关的肌肉量和力量获得，同时最小化与剧烈运动相关 的肌肉损伤（34) (4, 23, 26)。已测试了HMB的安全性，表明对于健康的年轻人或老年人没有 副作用。已经证明，向AIDS和癌症患者补充HMB与L-精氨酸和L-谷氨酰胺的组合也是安 全的。
[0008] 最近，已经研发了HMB的新递送形式：HMB游离酸。这种新的递送形式已被证明具 有比CaHMB更快的吸收以及更好的组织清除率。新的递送形式在第20120053240号美国专 利公开中描述，将其以其整体援引加入本文中。
[0009] ATP
[0010] 长期以来，已知腺苷_5'-三磷酸（ATP)是包括肌肉的组织的化学能来源（19)。 与细胞外浓度（l〇-l〇〇nM)相比，细胞内ATP浓度（l-10mM)是相当高的，因此，从诸如红细 胞的细胞与肌肉释放ATP是严格受控的。最近已经得出ATP的细胞外作用：通过在大部分 细胞类型中发现的嘌呤受体起作用（20)。已经记载了ATP的数种细胞外的生理功能，其包 括血管舒张（21)、减少疼痛感（22)以及作为神经传递的共同递质（cotransmitter) (23， 24)。重要的是，肌肉中的血管ATP的少量且短暂的增加可导致血管舒张以及向肌肉的血流 量增加（25)。因此，如果ATP增加向肌肉的血流量，特别是在艰苦的抗阻训练期间，底物可 用性会得到改善，并会更好地有助于移除代谢废物。Ellis等人最近综述了支持ATP通过嘌 呤信号转导和神经传递来增加肌肉血流量的作用的研究（25)。
[0011] 已证明ATP具有ATP对心肌的收缩能效应（inotrophiceffect) (26, 27)。另一项 支持ATP的全身效应的研究证明，向兔口服给药ATP14天导致外周血管阻力降低、心输出 量提高、肺阻力减少并且动脉Pa02增加（28)。
[0012] ATP降解所产生的腺苷也可以作为通过嘌呤受体的信号转导剂起作用（29)，或者 可被腺苷脱氨酶降解（30)。通过嘌呤受体起作用的腺苷可基本上模拟ATP的作用（29)。向 肌肉中输注腺苷导致一氧化氮的形成增加以及与ATP输注所见相似的血管效应（31)。
[0013] 在体育运动中，在重复多次高强度运动中的抗疲劳性是极受追求的属性。这对于 增加训练量，以及在诸如曲棍球的间歇运动中的持续的力量和功率输出都是适用的。在令 人疲劳的收缩中，产生血流量的急性适应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间具有紧密的结合（coupling) (45)。研究表明，是红细胞通过作为 "氧传感器"起作用来调节该应答（45)。ATP被携带在红细胞中，当在工作肌肉区域中氧含 量低时，红细胞变形，导致级联事件，这引起ATP释放并结合到平滑肌的内皮细胞（43)。结 合导致平滑肌松弛以及随后的血流量、营养和氧输送的增加（43)。具体而言，细胞外ATP直 接促进骨骼肌内一氧化氮（N0)与前列环素（PG12)的合成和释放的增加，并因此直接影响 组织的血管舒张和血流量（31)。这得到研究的支持，所述研究表明响应于动脉内输注（47) 和外源性给药ATP，血管舒张和血流量增加。这些血流量的变化可能导致由于葡萄糖和02 摄取增加而引起的骨骼肌的底物池的增加（42)。结果是在令人疲劳的收缩下，细胞能量状 态的维持（54, 56)。
[0014]ATP的生理作用已使得研究者研究口服补充ATP的效力（24)。Jordan等人（32)证 明：每日补充225mg肠溶包衣的ATP持续15天，导致总平卧推举量（benchpresslifting volume)(即组?重复?负荷（sets?repetitions?load))以及组内第一套重复至衰竭 (within-groupset-onerepetitionstofailure)增加。最近，Rathmacher等人（52) 发现，补充ATP(400mg/日）持续15天，增加第二套的膝伸肌回合（settwoofaknee extensorbout)的最小峰值转矩。总之，所讨论的结果表明，在高度令人疲劳的条件下，补 充ATP保持行为表现并增加训练量。然而，更强的疲劳增加训练阶段之间的恢复需求。
[0015]目前的证据表明，HMB通过在高强度或长时间运动后加快骨骼肌再生能力来起作 用（3)。当控制训练和/或饮食时，HMB能够剂量依赖性地降低骨骼肌损伤和蛋白质分解 的指数（50, 3, 2)。最近，研发出具有改善的生物利用度的游离酸形式的HMB(HMB-FA) (18)。 初步研究表明，与目前可用的形式（HMB钙）相比，这种形式的HMB补充在给药后约四分之 一的时间内使得血浆中的HMB水平大约加倍。
[0016] 另外，在剧烈的大量抗阻训练回合前30分钟给予的HMB-FA能够减小肌肉损伤指 数并改善抗阻训练的运动员的感知恢复（61)。此外，急性摄入2. 4gHMB-FA分别使骨骼肌蛋 白质合成增加±70%并使蛋白质分解减少-56% (58)。
[0017] 存在对于增加力量和爆发力以及改善肌肉量的组合物和方法的需求。此外，存在 对于防止或减少过度训练周期后行为表现上可见的典型衰退的组合物的需求。本发明包括 使用ATP和HMB的组合的组合物和方法，其导致这些改进。
[0018] 发明概沐
[0019] 本发明的一个目的是提供用于增加力量和爆发力的组合物。
[0020] 本发明的另一目的是提供用于改善肌肉量的组合物。
[0021] 本发明的另一目的是提供给药用于增加力量和爆发力的组合物的方法。
[0022] 本发明的另一目的是提供给药用于改善肌肉量的组合物的方法。
[0023] 本发明的另一目的是提供用于防止或减少过度训练周期后行为表现上可见的衰 退的组合物。
[0024] 对于本领域的技术人员，在参照以下的说明书、附图和权利要求书之后，本发明的 这些和其它目的会是明显的。
[0025] 本发明意图克服迄今所遇到的困难。为此目的，提供包含HMB和ATP的组合物。将 所述组合物向需要其的动物给药。所有方法包括向动物给药HMB和ATP。
[0026] 附图简沐
[0027] 图1是列出在整个研究中测量的变量和时间点的训练计划阶段的图示。
[0028] 图2显示总力量（1-RM)在8、10、12周的变化。
[0029] 图3a_c显示下蹲力量和卧推力量的变化。
[0030] 图4a_c显示垂直跳跃爆发力和Wingate峰值功率（peakpower)增加的百分比。
[0031] 发明详沐
[0032] 已令人惊奇地且不可预料地发现与单独使用HMB或ATP相比，HMB与ATP的组合 导致力量、爆发力和肌肉量的更大增加。本发明包括HMB和ATP的组合，其具有协同效应， 并增加力量和爆发力。本发明还包括HMB和ATP的组合，其具有改善肌肉量的预料不到且 令人惊奇的结果。本发明还包括HMB和ATP的组合，其具有防止或减少过度训练周期后行 为表现上可见的典型衰退的预料不到且令人惊奇的结果。HMB和ATP的组合导致显著的增 强。
[0033] 该组合可以用于寻求增加力量和爆发力、增加肌肉量以及防止或减少过度训练周 期后行为表现上可见的典型衰退的所有年龄组。
[0034] 据此，在一个实施方案中，本发明提供包含HMB和ATP的组合物。
[0035] HMB
[0036] 0 _羟基_甲基丁酸，或0 _羟基异戊酸可以其游离酸形式（CH3)2(0H)CCH2C00H 来表示。术语"HMB"指具有前述化学式的其游离酸和盐形式的化合物及其衍生物。虽然任 何形式的HMB都可在本发明的上下文中使用，优选的HMB选自游离酸、盐、酯和内酯。HMB酯 包括甲酯和乙酯。HMB内酯包括异戊内酯（isovalaryllactone)。HMB的盐包括钠盐、钾 盐、铬盐、钙盐、镁盐、碱金属盐和碱土金属盐。
[0037] 制备HMB及其衍生物的方法是本领域中公知的。例如，HMB可通过双丙酮醇的氧化 来合成。一种合适的方法由Coffman等人在J.Am.Chem.Soc. 80 :2882-2887 (1958)中记载。 如本文中所述，HMB由双丙酮醇的碱性次氯酸钠氧化来合成。该产物以游离酸的形式回收， 可将其转化为盐。例如，HMB可以通过类似于Coffman等人（1958)的方法（其中将HMB的 游离酸用氢氧化钙中和，然后通过从乙醇水溶液中结晶来回收）以其钙盐的形式制备。HMB 的f丐盐可商购自MetabolicTechnologies，Ames，Iowa〇
[0038] 0 -羟基一0 -甲基丁酸（HMB) ?丐的补充
[0039] 二十多年以前，HMB的钙盐被开发成人的营养补剂。众多的研究已经表明，CaHMB 补充与抗阻运动训练相结合，改善肌肉量和力量获得，并减轻在诸如癌症和AIDS等条件 下的肌肉量损失（1-5)。Nissen和Sharp进行了与抗阻训练结合使用补充剂的荟萃分 析（meta-analysis)，并发现HMB是使临床研究显示出在抗阻训练下力量和瘦体重（lean mass)显著增加的仅有的两种补剂之一（1)。研究表明，38mg/kg体重的CaHMB似乎是普通 人的有效剂量（6)。
[0040] 除了力量和肌肉量获得，CaHMB补充还降低肌肉损伤和蛋白质降解的指标。人体 研究表明，通过HMB补充，剧烈运动后的肌肉损伤减少（由升高的血浆CPK(肌酸磷酸激酶） 测量）。已证明，在持续每日使用下，HMB的保护作用表现持续至少三周（6-8)。分离的大 鼠肌肉的体外研究表明，HMB是肌肉蛋白酶解的有效抑制剂（9)，特别是在应激期间中。这 些研究发现已经在人体中确证，例如，HMB抑制从事抗阻训练的个体的肌肉蛋白酶解（3)。
[0041] 已报道HMB减少蛋白质分解和增加蛋白质合成的分子机制（10,11)。Eley等人进 行的体外研究已证明，HMB通过mTOR磷酸化刺激蛋白质合成（11，12)。其他研究已经表明， 当肌肉蛋白分解代谢由蛋白酶解诱导因子（PIF)、脂多糖（LPS)以及血管紧张素II刺激时， HMB通过减弱泛素-蛋白酶体蛋白酶解途径的诱导来降低蛋白酶解（10,13,14)。还有其他 的研究已经表明，HMB还减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)。总之，这些研究表明，HMB补充通过降低蛋白酶解和增加蛋白质合成的结 合，增加瘦体重以及伴随的力量获得。
[0042]HMB游离酸形式
[0043] 在大多数情况下，临床研究中使用的以及作为爆发力增进助剂销售的HMB为钙盐 的形式（3，16)。最近的进展已经将HMB制备为游离酸的形式以用作营养补剂。最近，开发 了HMB的新游离酸形式，证明其比CaHMB更快地被吸收，导致更快和更高的峰值血清HMB水 平和改善的清除到组织清除率（18)。
[0044] 因此，HMB游离酸可以是比钙盐形式更有效的给药HMB的方法，特别是在立即进行 剧烈运动之前给药。与CaHMB相比，在急性运动回合前30分钟引入HMB游离酸对于减弱肌 肉损伤和改善炎症应答是更有效的。然而，本领域普通技术人员会认识到本发明涵盖任何 形式的HMB。
[0045] 任何形式的HMB都可被掺入到递送和/或给药形式中，所述掺入方式得到约0. 5g HMB至约30gHMB的典型的剂量范围。
[0046] 腺苷-5'-三磷酸（ATP)
[0047] 补充腺苷-5'-三磷酸（ATP)已被用于提高细胞外的ATP水平。研究未能表