谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物在制备治疗骨质疏松症的组合物中的用途

技术领域

本发明涉及获得包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨质量改善的方法。也期望提供一种调节包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨质量的方法，以及用于提高所述脊椎动物的骨质量的组合物的制备。

发明的背景

骨骼

骨骼是一个复杂的器官系统，它处于不断变动的常态当中。它提供机械、代谢和保护功能。有两种类型的骨：骨皮质和骨松质。骨皮质主要存在于附肢骨骼的长骨干中，实际上也存在于所有骨的外层中。骨松质主要存在于中轴骨骼骨中以及长骨的末端中。骨活动的细胞过程(通过该过程骨皮质和骨松质得以保持)被称为骨质重建。这种重建发生在称为基础多细胞单位的骨表面的离散包中(Parfitt等人，(1987)Clin.Obstet.Gynecol.30：786-811)。

有很多系统性激素如甲状旁腺激素和维生素如维生素D、降钙素、雌激素、雄激素，以及许多局部因子如白介素、转化生长因子和前列腺素，它们在骨质重建生理学中发挥了重要作用。

骨骼疾病

很多因素促成了骨骼的强度并有助于其抵抗创伤而不骨折的能力。骨强度的主要因素(据统计至少70％的因素)是骨的矿物质密度(质量/体积)。骨骼总质量的大约80％是具有低表面：体积比率的骨皮质(骨密质)，而剩余的20％是具有高得多的表面：体积比率的骨松质(骨松质)。对于骨强度的流失，质量、体积、表面积和结构之间的相互关系的变化都要考虑到。骨强度的这种流失会导致骨折危险增加，它是骨质疏松症的标志之一。

骨骼疾病导致骨流失或弱化，这种疾病通常成为骨质疏松症。

骨质疏松症

骨质疏松症是一种骨质量减少的疾病，它改变了骨的微结构，这将导致强度降低、骨折的危险增加。

骨质疏松症是事实上影响了每一个超过35岁的人的少数几种医学疾病之一。它是医学、社会和经济增长所带来的主要医学问题。超过8百万名美国人遭受过骨质疏松性骨折，尽管使用骨质疏松症的新定义统计的受影响的个体的数目为1.4-2.5亿，这包括了那些还没有经历过骨折、但骨质量已经足够低到使他们成为潜在危险人群。

美国国家骨质疏松症基金会曾经统计，1990年治疗骨质疏松症的花费是1亿美元。随着人口老龄化和骨质疏松症患病率的上升，仅在美国单是医疗费用这一项预期在2020年以前就会达到3-4.5亿美元。世界健康组织已经宣布2000-2010这十年为骨和关节疾病的十年。

骨质疏松症的目前的治疗方法通常是基于骨物质形成增加或骨物质再吸收减少的机理。这种治疗的影响总结在表1中。其它被提议的骨质疏松症的治疗方法包括钙、运动和生长激素。

               表1：骨质疏松症的常用治疗策略

策略              再吸收减少                形成增加

对骨质量的影响    稳定                      增加

对骨细胞的影响    破骨细胞活性降低          成骨细胞活性增高

实施方案          雌激素、降钙素、二磷酸盐  氟化物、维生素D、甲状旁

                                            腺激素(PHT)

骨质疏松症的医学原因

不同的医学疾病，做为继发性效应也可以导致骨质疏松症。这些医学疾病列于表2中。

                  表2：引起骨质疏松症的不同的医学疾病

绝经后骨流失

最近十年，绝经后骨流失的意义和后果已经在国际水平得到证明和定义。医学专家和政府当局已经承认未治疗个体的发病率和死亡率以及社会的财政后果。

已知的骨质疏松症的治疗

目前只有少数几种药物已知能增加骨形成。最常用和最常研究的药物是氟化物，它既能影响骨形成又能影响骨的再吸收。因此该药物被广泛地用于现代氟疗法(fluorotherapy)中(Farley等人，Science，222：330-332，(1983)，以及Gruber等人，Clin.Orthop.，267：264-267)，氟化钠是被最多评价的形式。

多项研究显示，长期服用氟化物和钙后骨小梁的密度增加了。氟化物和钙联合使用被认为是已确定的疗法。

基于氟化物的药物(其中一氟磷酸盐是用于氟疗法的最高级的药物)有很多缺点，经常导致被治疗病人的并发症，如胃肠的并发症和风湿性并发症。

Affinito等人在Gynecol.Endocrinol.(7：201-205，(1993))中公开了一项研究显示，绝经期后妇女用其他形式的基于氟化物的药物，也就是L-谷氨酸盐钙一氟磷酸盐治疗后，骨的矿物质密度提高了4.25％。    

鸟类的骨问题

对于小鸡、母鸡和其他肉仔鸡如火鸡来说，腿的载重能力是一个问题。特别地，对于几种体重超过25千克的火鸡来说，骨折是一个问题。为了避免这个会引起动物不必要的苦楚以及农民的高额花费的问题，需要对骨生长、骨形成和骨矿化的更好的理解。

预防

在骨骼疾病的预防方面最近倾向于要求对包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的出生后阶段中骨形成、发展和矿化的生理过程的更好的理解。

骨骼发展的关注

分娩及其后的连续几个小时是刺激的主要来源，其通过肢体骨的重力和动力荷载的功能来激活消化系统、呼吸系统和运动系统的功能。另外，在生命的不同阶段，关于骨质量增加、肌肉质量增加和脂肪质量增加的发展的过程存在差异。

一般的营养状况、特殊营养素(如锌、谷氨酰胺)和某些局部生长因子(如生长激素、胰岛素样生长因子I、角化细胞生长因子和胰高血糖素样肽-2)对于胃肠发育和功能具有重要的相互作用，其接着影响肢体的发展。充足的营养状态对于肠和其它组织中内生的生长因子的合成是至关重要的，是器官响应外生的生长因子给药的重要媒介。

因此，根据上述问题发展与骨流失或弱化有关的任何疾病的治疗或预防的方法十分迫切，其也可以避免与现有技术的方法有关的问题。就此而言，本发明专注于这种需求和兴趣。

发明概要

考虑到上述现有技术预防和减轻骨质量低下的已知的不足以及做这件事的高额医疗花费，以及为了纠正与例如骨质疏松症有关的骨折，本发明提供了用于改善骨质量的新的和改进的方法和组合物。

本发明的一个目的提供一种获得包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的改善的骨质量的方法，该方法包括给所述脊椎动物服用足量的和/或能以足够的速率达到所需效果的谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物。当与没有服用所述谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物的包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨质量相比，骨质量被认为提高了。

因此，该方法还具体包括一种方法，其中，谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物选自谷氨酸盐、α-酮戊二酸(AKG)、鸟氨酸(ornitine)-AKG、精氨酸-AKG、谷氨酰胺-AKG、谷氨酸盐-AKG、亮氨酸-AKG以及AKG与氨基酸和氨基酸衍生物的其它的盐；AKG的单-和二-金属盐如CaAKG、NaAKG；谷氨酸盐的单-和二-金属盐如谷氨酸盐钙、谷氨酸盐钠；谷氨酸盐二肽和寡肽如L-丙氨酰基-L-谷氨酸盐、甘氨酰-L-谷氨酸盐和谷氨酸盐和氨基酸的其它的肽；谷氨酸盐二肽和寡肽如谷氨酸盐-谷氨酰胺及谷氨酸盐与其它氨基酸的其它的肽；以及谷氨酸盐聚合物。

本发明也提供一种调节包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨质量的方法，包括给有这种需求的所述脊椎动物服用用于调节骨质量的谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物。

此外，用于调节骨质量的这种方法具体是这样的方法，其中谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物选自谷氨酸盐、α-酮戊二酸(AKG)、鸟氨酸-AKG、精氨酸-AKG、谷氨酰胺-AKG、谷氨酸盐-AKG、亮氨酸-AKG以及AKG与氨基酸和氨基酸衍生物的其它的盐；AKG的单-和二-金属盐如CaAKG、NaAKG；谷氨酸盐的单-和二-金属盐如谷氨酸盐钙、谷氨酸盐钠；谷氨酸盐二肽和寡肽如L-丙氨酰基-L-谷氨酸盐、甘氨酰-L-谷氨酸盐和谷氨酸盐和氨基酸的其它的肽；谷氨酸盐二肽和寡肽如谷氨酸盐-谷氨酰胺及谷氨酸盐与其它氨基酸的其它的肽；以及谷氨酸盐聚合物。

本发明还提供了谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物在制备预防、减轻或治疗骨质疏松症的组合物中的用途。

此外，本发明提供了谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物在制备用于调节有这种需求的包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨质量的组合物中的用途。

附图的简要说明

图1：使用Instron装置4302进行的弯曲度试验中的被标记了三个点的一块骨；

图2：骨的骨干的几何参数的图解表示，其显示了外垂直直径B、内垂直直径b、外水平直径H、内水平直径h；

图3：35日龄小猪的肱骨和股骨的最大强度(W_f)，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图4：35日龄小猪的肱骨和股骨的最大弹性强度(W_y)，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图5：35日龄小猪的肱骨和股骨的横截面积，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图6：与35日龄小猪的肱骨和股骨的水平轴线(I_x)相比，横截面积的二次惯性矩，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图7：当服用了AKG时，35日龄小猪的肱骨和股骨的平均相对壁厚(MRWT)；

图8：与35日龄小猪的肋骨的水平轴线(I_x)相比，横截面积的二次惯性矩，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图9：当服用了AKG时，35日龄小猪的肋骨的横截面积(A)；

图10：35日龄小猪的肋骨的最大强度(W_f)，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图11：35日龄小猪的第5肋的屈服应力，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图12：35日龄小猪的肋骨的最大强度矩，用星号(*)标记表示服用了AKG，p＜0.05；

图13：用AKG或生理盐水(PhS)处理过的A组火鸡的实验右翼(灰柱)和对照左翼(白柱)的尺骨的BMD-Wi；

图14：用AKG或生理盐水(PhS)处理过的A组火鸡的实验右翼(灰柱)和对照左翼(白柱)的尺骨的BMD-Wi；

图15：用AKG喂养(黑柱)或未用AKG喂养(白柱)的未经处理的(INT)、假手术的(SHO)以及切除卵巢的(OVX)大鼠的BMD；

图16：出生后第一个47天内口服AKG对于AKG治疗组(白柱)和Ala-Gln治疗组(黑柱)的体重增加的影响。对照组没有显示，但在不同的时间点测量总是低于Ala-Gln治疗组。差异在第3天大约是96g，第14天大约是690g，第21天大约是419g，第35天大约是313g。体重的绝对值在下栏中用g表示；

图17：出生后第21天右股骨的近端和远端干骺端的骨矿物密度(BMD)。AKG治疗组用白柱表示，对照组用黑柱表示；

图18：出生后第35天右股骨的近端和远端干骺端的骨矿物密度(BMD)。AKG治疗组用白柱表示，对照组用黑柱表示；

图19：在3天、28天和35天后测量的服用AKG对小猪血浆中17-β-雌二醇水平的影响。17-β-雌二醇的绝对值用pg/ml表示在下列柱状图中。AKG治疗组用白柱表示，对照组用黑柱表示；

图20：在3天、28天、35天、56天和70天后测量的服用AKG对小猪血浆中骨钙蛋白水平的影响。骨钙蛋白的绝对值用ng/ml表示在下列柱状图中。AKG治疗组用白柱表示，对照组用黑柱表示；

图21：在3天、28天和35天后测量的服用Ala-Gln对小猪血浆中17-β-雌二醇水平的影响。17-β-雌二醇的绝对值用pg/ml表示在下列柱状图中。Ala-Gln治疗组用白柱表示，对照组用黑柱表示；

图22：在3天、28天、35天、56天和70天后测量的服用Ala-Gln对小猪血浆中骨钙蛋白水平的影响。骨钙蛋白的绝对值用ng/ml表示在下列柱状图中。Ala-Gln治疗组用白柱表示，对照组用黑柱表示。

发明详述

定义

此处所用的术语“骨质量”指的是根据本发明的所用的某些参数测量的骨的机械、化学和生理特性。这些参数对于本领域的技术人员是已知的，在本文中会通过用法作进一步的定义。

术语“改善的骨质量”在这里指的是骨的机械、化学和生理特性的改变，因此定义骨的质量，参照的是没有接受本发明的治疗或给药的脊椎动物。如果这种改变对所述脊椎动物是积极的，那么改变就被看作是改善。

术语“调节骨质量”在这里指的是改变、调节或其它影响目前骨的机械、化学和生理特征。

此处所用的“药物组合物”指的是本发明的治疗有效的组合物。

此处所用的“治疗有效量”或“有效量”或“治疗有效的”指的是给特定疾病和给药主体提供治疗有效的量。这是加上所需的添加剂和稀释剂(也就是载体或给药赋形剂)以后经过计算可以产生所需要的治疗效果的活性物质的预定剂量。此外，它还指的是足以降低、最好足以预防受治疗者的活性、机能和反应的临床意义不足的剂量。择一地，治疗有效量是足以引起受治疗者的临床意义疾病的改善的量。本领域技术人员可以预期，化合物的量可以根据其具体活性而改变。合适的剂量包含经计算可以产生所需治疗效果的活性组合物以及所需的稀释剂(也就是载体或添加剂)的预定的量。

此处所说的“治疗”指的是为治愈进行的治疗，其可以是与骨流失或骨弱化有关疾病的全部治愈或部分治愈。

此处所说的“减轻”指的是降低，也就是减少或缓和与骨流失或骨弱化有关的疾病。

此处所说的“预防”指的是完全阻断或部分阻断与骨流失或骨弱化有关的疾病的发展或发作。

术语“衍生”或“衍生物”在此处指的是衍生自被直接修饰或部分取代的母体物质的化学物质。

术语“类似物”或“相似体”在此处指的是与另一个化合物结构相似、但并不一定是同分异构体的化合物。相似体具有相似的功能，但结构或进化起源却不同。

在制备本发明组合物的方法和用途中提供了一种治疗有效量的活性化合物。治疗有效量可以由医学或兽医的普通技术人员根据本领域熟知的病人特征如年龄、体重、性别、疾病、合并症、其它疾病等来决定。

骨生长

包括哺乳动物如人和小猪、鸟类如母鸡和火鸡的新生脊椎动物的胃肠道、GIT和肢体骨的快速发育和生长与肠和细胞对代谢能量的不断增长的需求有关，其主要供应给肠上皮细胞和骨细胞。

到目前为止，关于基于谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物、代谢产物或类似物的药物对出生后阶段骨骼系统的发育、生长和矿化的与营养有关的影响所作的全面调查还没有进行。

谷氨酸盐衍生物、代谢产物或类似物例如是α-酮戊二酸(AKG)及AKG的衍生物、代谢产物和类似物，下面将会作进一步的描述和举例说明。基于氟化物的药物，例如L-谷氨酸盐钙一氟磷酸盐，是目前所用的治疗骨流失和弱化如骨质疏松症的药物，因此不包括在本发明中。氟化物的效果以及副作用与谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物、代谢产物或类似物部分地不同。

如上所公开的，本发明涉及与骨流失或弱化有关的任何疾病的治疗、减轻或预防的方法。与骨流失或弱化有关的疾病(例如但并不限于骨质疏松症)是肾病，如肾衰竭、特发性高钙尿症、肾小管性酸中毒；内分泌或代谢疾病，如I型糖尿病、柯兴氏综合症、原发性和继发性性腺机能减退、原发性和继发性甲状旁腺机能亢进、甲状腺机能亢进、高胱氨酸尿、肢端肥大症、维生素D缺乏、坏血病；血液病/肿瘤病，如白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤、瓦尔登斯特伦氏巨球蛋白血症、系统性肥大细胞增多症、溶血性贫血、镰状细胞贫血病、β-地中海贫血、PTHrP-分泌实体肿瘤(如鳞状肾的、膀胱的、卵巢的)；胃肠疾病，如炎性肠病、麸质肠病、胃切除术后、原发性胆汁性肝硬变、肝机能不全、血色素沉着症、威尔逊氏病、营养不良；慢性炎性疾病，如风湿性关节炎；药剂，如含铝的抗酸剂、抗惊厥药、顺铂、环孢霉素、糖皮质激素、肝素、甲氨喋呤、普卡霉素、甲状腺激素过剩、除噻嗪类以外的利尿剂、乙醇；及其它，如固定术、成骨不全、废用/麻痹、Ehlers-Danlos综合征、Marfans综合征、器官移植后、妊娠和Gaucher’s病。

骨折

骨折不仅仅会在骨折的位置，也会在身体的其它骨中会引起所说的机能性骨质疏松。质量、体积、表面和结构之间的相互关系的转变都被看作是骨强度流失的因素。骨强度的流失将导致骨折危险的进一步增加，其是骨质疏松症的标志之一。

其它引起骨强度改变如流失的情形是长期被护理的住院治疗；非自愿的固定，如坐轮椅或敷石膏的人；自愿的固定，如需要久坐的工作或需要久坐的生活；重力场的改变，如宇航员。

获得改善的骨质量的方法

根据本发明，一种方法被用于改善包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨质量，该方法包括给所述脊椎动物服用足量的和/或能以足够的速率达到所需效果的谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物(与未服用所述谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物的包括哺乳动物和鸟的脊椎动物类的变化相比)。被治疗的脊椎动物的骨质量的变化与未服用所述谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物的包括哺乳动物和鸟的脊椎动物类的骨质量的变化相比，如果这种变化对于需要这种治疗的包括哺乳动物如小猪或人以及鸟类如母鸡和火鸡的脊椎动物来说是积极的，那就看作是改善了。

在本发明的不同的实施方案中，上述方法是这样的方法，其中谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物选自谷氨酸盐、α-酮戊二酸(AKG)、鸟氨酸-AKG、精氨酸-AKG、谷氨酰胺-AKG、谷氨酸盐-AKG、亮氨酸-AKG以及AKG与氨基酸和氨基酸衍生物的其它的盐；AKG的单-和二-金属盐如CaAKG、NaAKG；谷氨酸盐的单-和二-金属盐如谷氨酸盐钙、谷氨酸盐钠；谷氨酸盐二肽和寡肽如L-丙氨酰基-L-谷氨酸盐、甘氨酰-L-谷氨酸盐和谷氨酸盐和氨基酸的其它的肽；谷氨酸盐二肽和寡肽如谷氨酸盐-谷氨酰胺及谷氨酸盐与其它氨基酸的其它的肽；以及谷氨酸盐聚合物。

在本发明的其它实施方案中，用在上述方法中的脊椎动物是啮齿动物，如小鼠、大鼠、豚鼠或兔；鸟，如火鸡、母鸡、小鸡或其它肉仔鸡；农场动物，如母牛、马、猪、小猪或自由游走的农场动物；或宠物，如狗或猫。

在本发明的另外的实施方案中，脊椎动物是人类。人类可以是需要治疗例如由于骨质疏松症或由于骨折导致的骨流失或弱化的病人。骨折是骨连续性的创伤性的断裂。在其它的实施方案中，骨流失或弱化源于使骨超负荷，例如运动，由于超重或由于残疾。

调节骨质量的方法

根据本发明，调节包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨质量的方法包括给有这种需求的所述脊椎动物服用用于调节骨质量的谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物。

在本发明的其它实施方案中，用于调节骨质量的方法是这样的方法，其中，谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物选自谷氨酸盐、α-酮戊二酸(AKG)、鸟氨酸-AKG、精氨酸-AKG、谷氨酰胺-AKG、谷氨酸盐-AKG、亮氨酸-AKG以及AKG与氨基酸和氨基酸衍生物的其它的盐；AKG的单-和二-金属盐如CaAKG、NaAKG；谷氨酸盐的单-和二-金属盐如谷氨酸盐钙、谷氨酸盐钠；谷氨酸盐二肽和寡肽如L-丙氨酰基-L-谷氨酸盐、甘氨酰-L-谷氨酸盐和谷氨酸盐和氨基酸的其它的肽；谷氨酸盐二肽和寡肽如谷氨酸盐-谷氨酰胺及谷氨酸盐与其它氨基酸的其它的肽；以及谷氨酸盐聚合物。

在本发明的其它实施方案中，用在上述方法中包括哺乳动物和人的脊椎动物是啮齿动物，如小鼠、大鼠、豚鼠或兔；鸟，如火鸡、母鸡、小鸡或其它肉仔鸡；农场动物，如牛、马、猪、小猪或自由游走的农场动物；或宠物，如狗或猫。

在本发明的另外的实施方案中，脊椎动物是人类。人类可以是需要治疗例如由于骨质疏松症或由于骨折导致的骨流失或弱化的病人。骨折是骨连续性的创伤性的断裂。在其它的实施方案中，骨流失或弱化是由于使骨超负荷，例如运动，由于超重或由于残疾引起的。

抑制骨吸收的方法

根据本发明，抑制包括哺乳动物和鸟的脊椎动物的骨吸收的方法包括给有这种需求的所述脊椎动物服用用于调节骨质量的谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物。

在本发明的其它实施方案中，用于抑制骨吸收的方法是这样的方法，其中，谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物选自谷氨酸盐、α-酮戊二酸(AKG)、鸟氨酸-AKG、精氨酸-AKG、谷氨酰胺-AKG、谷氨酸盐-AKG、亮氨酸-AKG以及AKG与氨基酸和氨基酸衍生物的其它的盐；AKG的单-和二-金属盐如CaAKG、NaAKG；谷氨酸盐的单-和二-金属盐如谷氨酸盐钙、谷氨酸盐钠；谷氨酸盐二肽和寡肽如L-丙氨酰基-L-谷氨酸盐、甘氨酰-L-谷氨酸盐和谷氨酸盐和氨基酸的其它的肽；谷氨酸盐二肽和寡肽如谷氨酸盐-谷氨酰胺及谷氨酸盐与其它氨基酸的其它的肽；以及谷氨酸盐聚合物。

在本发明的其它实施方案中，用在上述方法中的包括哺乳动物和鸟的脊椎动物是啮齿动物，如小鼠、大鼠、豚鼠或兔；鸟，如火鸡、母鸡、小鸡或其它肉仔鸡；农场动物，如母牛、马、猪、小猪或自由游走的农场动物；或宠物，如狗或猫。

在本发明的另外实施方案中，脊椎动物是人类。人类可以是由于例如骨质疏松症导致的骨流失或弱化的需要治疗的病人。

谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物的给药

根据上面公开的方法，谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物对包括哺乳动物和鸟的脊椎动物类：啮齿动物，如小鼠、大鼠、豚鼠或兔；鸟，如火鸡、母鸡、小鸡或其它肉仔鸡；农场动物，如母牛、马、猪、小猪或自由游走的农场动物；或宠物，如狗或猫给药。

根据待治疗脊椎动物的种类、需要按所述方法进行治疗的脊椎动物的疾病和待治疗的特定病症，给药可以以不同的方式进行。

一个具体的实施方案是，以食品或饲料添加剂的形式来给药，如食物添加剂和/或固体食品和/或饮料形式的成分。另一个实施方案可以是以混悬剂或溶液如下面将会详述的饮料的形式。

剂量形式也可以包括胶囊或片剂如咀嚼片或可溶性，如泡腾片，以及粉末和本领域技术人员已知的其它干剂型，如小丸，如微丸和颗粒。

可以以上述公开的胃肠外、直肠或口服的食品或饲料添加剂的形式来给药。胃肠外赋形剂包括氯化钠溶液、Ringer’s右旋糖、右旋糖和氯化钠、乳酸化的Ringer’s或不易挥发的油。

食品和饲料添加剂也可以被乳化。活性治疗成分可以与药物可接受的并且与活性成分相容的赋形剂混合。合适的赋形剂例如是水、盐水、右旋糖、甘油、乙醇或类似物及其混合物。另外，如果需要的话，组合物可以包含少量的增强活性成分效力的辅助物质如润湿剂或乳化剂、pH调节剂、缓冲剂。

胃肠外食品或饲料添加剂的其它剂型还可以是，如固体食品、液体或冻干或其它干燥形式。它包括各种稀释剂和各种缓冲剂(如Tris-HCl、醋酸盐、磷酸盐)，pH和离子强度调节剂，添加剂如抑制表面吸收的白蛋白或明胶，洗涤剂(如吐温20、吐温80、泊洛沙姆F68、胆酸盐)，溶剂(如甘油、聚乙二醇)，抗氧化剂(如抗坏血酸、焦亚硫酸钠)，防腐剂(如硫柳汞、苄醇、对羟基苯甲酸酯类)，填充物或渗透压调节剂(如乳糖、甘露醇)，聚合物的共价接合如聚乙二醇接合到组合物、含金属离子的络合物或掺入到聚合物如聚乳酸、聚乙醇酸、水凝胶等的微粒制剂中或其上，或掺入到脂质体、微乳、胶束、单层或多层囊泡、红细胞原影或原生质球形体中的物质。

饮料

在一个具体的实施方案中，食品或饲料添加剂是以饮料或其干组合物的形式并用本发明的任何方法来给药的。

饮料包含有效量的谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其水溶性的无害的盐、或其混合物，以及营养学可接受的水溶性载体如矿物质、维生素、碳水化合物、脂肪和蛋白质。如果饮料是以干燥形式提供，那么所有的这些组分也都以干燥形式提供。即用型饮料还包含水。最终的饮料溶液也可以是被调节了渗透压和酸度的，例如根据上文的一般建议作为缓冲溶液。

为了抑制细菌和真菌生长，pH优选大约2-5，尤其是大约2-4。pH大约6-8的灭菌饮料也可以使用。

饮料可以单独提供或与一种或多种治疗有效的组合物一起提供。

谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物的用途

根据本发明，谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物用途是制备用于预防、减轻或治疗骨质疏松症的组合物。

本发明的其它实施方案包括用途，其中组合物是药物组合物。该药物组合物可以和药物可接受的载体和/或添加剂如稀释剂、防腐剂、增溶剂、乳化剂、佐剂和/或载体一起用在本发明公开的方法和用途中。

此外，此处所说的“药物可接受的载体”对于本领域技术人员是熟知的，可以包括(但并不限于)0.01-0.05M磷酸盐缓冲液或0.8％盐水。另外，该药物可接受的载体可以是水溶液或非水溶液、混悬剂和乳液。非水溶剂的例子有丙二醇、聚乙二醇、植物油如橄榄油、可注射的有机酯如油酸乙酯。水性载体包括水、醇溶液/水溶液、包含盐水和缓冲介质的乳液或混悬液。胃肠外载体包括氯化钠溶液、Ringer’s右旋糖、右旋糖和氯化钠、乳酸化的Ringer’s或不易挥发的油。防腐剂和其它添加剂也可以使用，例如抗微生物药、抗氧化剂、螯合剂、惰性气体等。

本发明的其它实施方案包括用途，其中组合物是固体食品和/或饮料形式的食物添加剂和/或组分。

这种制备的组合物如药物组合物或食品或饲料添加剂包括制备本发明组合物的用途，还可以任选包含载体和/或影响骨质疏松症的第二种或更多的活性成分。

提高骨质量

然而，本发明的其它用途是谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物在制备改善有这种需求的受治疗者的骨质量的组合物中的用途。

本发明的其它实施方案包括一种组合物，其中，组合物是药物组合物。它可以和药物可接受的载体和/或添加剂如稀释剂、防腐剂、增溶剂、乳化剂、佐剂和/或载体一起用在本发明公开的方法和用途中。

此外，此处所说的“药物可接受的载体”对本领域技术人员是熟知的，可以包括(但并不限于)0.01-0.05M磷酸盐缓冲液或0.8％盐水。另外，该药物可接受的载体可以是水溶液或非水溶液、混悬剂和乳液。非水溶剂的例子有丙二醇、聚乙二醇、植物油如橄榄油、以及可注射的有机酯如油酸乙酯。水性载体包括水、醇溶液/水溶液、包含盐水和缓冲介质的乳液或混悬液。胃肠外载体包括氯化钠溶液、Ringer’s右旋糖、右旋糖和氯化钠、乳酸化的Ringer’s或不易挥发的油。防腐剂和其它添加剂也可以使用，例如抗微生物药、抗氧化剂、螯合剂、惰性气体等。

本发明的其它实施方案包括用途，其中组合物是固体食品和/或饮料形式的食物添加剂和/或组分。

这种制备的组合物如药物组合物或食品或饲料添加剂包括制备本发明组合物的用途，还可以任选包含载体和/或影响骨质疏松症的第二种或更多的活性成分。

服用的药物组合物的剂量

根据本发明，使用谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物在制备本发明组合物中的用途包括给予对有需求的脊椎动物如鸟或人治疗有效量。该治疗有效量是大约0.01-0.2g/kg体重每日剂量。

给药对象

正如同任何一个本领域普通技术人员所能预期的那样，本发明的方法和药物组合物尤其适合于对有这种需求的任何动物，尤其是鸟包括但并不限于火鸡、母鸡、小鸡和其它肉仔鸡，以及自由游走的动物，或哺乳动物包括但并不限于家畜如猫科动物或犬科动物，农场动物例如但并不限于牛、马、羊、绵羊，以及猪、野兽(无论是野生的或是动物园里的)，实验动物如小鼠、大鼠、兔、山羊、绵羊、猪、狗、猫等给药，也就是用于脊椎动物的医疗用途。

人类也可以作为治疗骨流失或弱化如骨质疏松症或骨折的给药对象。

本发明预防和修复骨折的用途

根据本发明，谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物被包括在制备预防或修复有需求的包括人和鸟的脊椎动物的骨折的组合物中的用途中。

预防或修复骨折的用途可以是其中组合物是含任选的药物可接受载体和/或添加剂的药物组合物。

此外，预防或修复骨折的用途可以包括作为食品或饲料添加剂、或固体食品和/或饮料形式的食品添加剂和/或组分的组合物。

其它实施方案包括预防或修复骨折的用途，其中，在制备的组合物中，谷氨酸盐、谷氨酸盐衍生物或代谢产物、谷氨酸盐类似物或其混合物是治疗有效量。在一实施方案中，治疗有效量为0.01-0.2g/kg体重每日剂量。

实施例

实施例1：L-丙氨酰基-L-谷氨酸盐(Ala-Gln)及α-酮戊二酸(AKG)对于猪出生后的骨骼系统的生长、发育和矿化的影响

动物饲养

从波兰Czeslawice的herd大学获得的小猪在标准饲养环境下饲养。

动物实验

在断奶前用母猪奶喂养所有的小猪。断奶后28日龄的小猪用Premix prestarter(PP)(Food plant-Motycz，Poland)的标准混合物随意喂养，允许随意喝水。小猪被分配到三个实验组中：

1.对照组，接受盐水(2ml/kg体重(b.w.))

2.第2组，接受0.4g/kg/b.w.的L-丙氨酰基-L-谷氨酸盐(Ala-Gln)，(2ml溶液/kg b.w.)

3.第3组，从出生后的第1天到第35天每天一次接受0.4g/kg/b.w.的α-酮戊二酸钠盐、AKG，(2ml溶液/kg b.w.)

实验纪录总结在表3中。

测量骨质量的参数

为了根据本发明定义和测量骨质量，要使用不同的参数。所用的参数对于本领域技术人员来说是熟知的，在下面将做解释：

1.最大弹性强度测量的是在骨折位置的负荷，用牛顿(N)表示；

2.最大强度测量的是在骨的骨折位置的负荷，用牛顿(N)表示；

3.横截面积测量的是横截面的骨面积，用mm²表示；

4.二次惯性矩测量的是抵抗弯曲力的横截几何学的功效，用mm⁴表示；

5.平均相对壁厚是骨的壁厚与其内腔的比；

6.骨矿物密度(BMD)表示的是骨的矿物容量，用g/cm³表示；

                                 表3：实验纪录

每天口服盐水、Ala-Gln或AKG之前测量动物体重的增加。第35日龄时处死小猪并取出内脏，抽取骨样品。

基于水平和垂直横截面以及骨的内径和外径的测量评价骨的构造和几何性质。

如图1所示，使用Instron 4302装置进行三点弯曲试验，从负荷和挠曲关系曲线中测量骨的下列性质：

1.最大弹性强度，W_y

2.最大强度，W_f

3.骨强度

4.最大弹性挠曲。

结果

骨的性质

分析骨的最大强度、最大弹性强度、最大弹性挠曲、骨硬度和平均相对壁厚(MRWT)。

图2是骨的骨干的几何参数的图示。

作为在身体生长过程中骨对生理应力的结构适应过程的指征，平均相对壁厚(MRWT)表示的是壁对内腔的比率。当内腔增大而壁厚未改变时，MRWT减小，骨对应力的抵抗力降低。

骨的最大强度

在对照组和Ala-Gln组之间肱骨的最大强度(W_f)没有显著的不同，而相对于小猪的对照组和Ala-Gln组，该参数在AKG组中却很高(表4和图3)。

小猪的对照组的股骨最大强度是最低的。与对照组相比，两个实验组中这个参数显著较高(表9和图3)。

表4：出生后35日龄的对照组小猪和实验组小猪的肱骨和股骨的最大强度(W_f)

*p＜0.05，AKG对对照；Δp＜0.05，AKG对Ala-Gln

骨的最大弹性强度

相对于对照组，Ala-Gln组和AKG组的肱骨和股骨的最大弹性强度(W_y)显著较高(表5和图4)。

表5：出生后35日龄的对照组小猪和实验组小猪的肱骨和股骨的最大弹性强度(W_y)

*p＜0.05，实验对对照

横截面积

相对于对照组，两个实验组的小猪的肱骨和股骨的横截面积(A)都显著较高(表6和图5)

表6：出生后35日龄的对照组小猪和实验组小猪的肱骨和股骨的横截面积(A)

*p＜0.05，实验对对照

二次惯性矩

和对照组相比，Ala-Gln组和AKG组的相对于水平轴线(I_x)的肱骨横截面积的二次惯性矩显著较高(表7和图6)。相对于对照组和Ala-Gln组，AKG组的股骨的二次惯性矩显著不同(表7和图6)。

表7：出生后35日龄的对照组小猪和实验组小猪的肱骨和股骨的二次惯性矩[mm⁴]

*p＜0.05，AKG对对照；Δp＜0.05，AKG对Ala-Gln

平均相对壁厚

接受Ala-Gln和AKG的小猪的肱骨和股骨的平均相对壁厚(MRWT)显示出变高的倾向；然而，差异并不显著(表8和图7)

表8：出生后35日龄的对照组小猪和实验组小猪的肱骨和股骨的平均相对壁厚(MRWT)

相对于肋骨的水平轴线的横截面积的二次惯性矩(I_x)和对照组与Ala-Gln组相比，AKG组的相对于肋骨的水平轴线的横截面积的二次惯性矩(I_x)显著较高。和对照组相比，AKG组的肋骨的横截面积也显著不同。接受AKG的小猪的肋骨平均相对壁厚(MRWT)是最低的，对照组居中，Ala-Gln组最高(表9和图8)。

表9：出生后35日龄小猪的肋骨(4-9)的二次惯性矩(I_x)、横截面积(A)、平均相对壁厚(MRWT)

*p＜0.05

肋骨的最大强度(W_f)、最大弹性强度和最大强度矩

经AKG治疗的小猪的第4肋到第9肋的最大强度(W_f)是最高的，与对照组显著不同(表10和图10)

相对于对照组和Ala-Gln组的值，AKG组的最大强度矩显著较高，这显示在图12以及表10中。

和对照组相比，AKG组的最大弹性强度(W_y)显著较高(表10)。

出生后35日龄的对照组小猪和实验组小猪的肋骨(第4肋到第9肋)横截面积(A)显示在图9中，其中经AKG治疗的动物面积变化最大，p＜0.05。

表10：出生后35日龄小猪的第4肋到第9肋的骨最大强度(W_f)、最大强度矩和骨最大弹性强度(W_y)

p＜0.05

屈服应力

测量第5肋的屈服应力，35日龄的对照组小猪和实验组小猪的结果示于图11中，AKG治疗组有显著的增加。因此，骨更强壮。

实施例2：火鸡骨折和桡骨神经及尺骨中(medioulnar)神经的神经切除术后AKG对尺骨矿化、机械和几何性质的影响

目的

本实施例的目的是基于对火鸡翼骨(尺骨)的分析，研究AKG对骨的几何和物理性质以及对骨痂形成的影响、神经系统对骨生长的影响。

动物饲养

火鸡被放在普通的笼子里，10只火鸡/笼。火鸡可以自由饮用水，被随意喂养。

实验设计

6周龄的总共160只火鸡被分成四个实验组，根据表11，每一组进行不同的处理。

                表11：实验设计

^aPhS，生理盐水

^b右翼和左翼

实验操作

在普通麻醉外科折断尺骨，任选切除神经。手术后第一天，以0.8g/kg体重的剂量口服给予盐水、AKG或Ala-Gln 2ml。

实验以后称量火鸡的重量并处死以测量骨的矿物密度(BMD)。

使用LUNAR装置通过DEXA(双能量X-射线吸收仪)分析骨的矿物密度(BMD)。根据Hansen等人在“Dual-energy x-ray absorptiometry：a precise method of measuring bone mineral density in the lumbalspine(J.Nucl.Med.(1990)31：1156-1162)”中描述的方法进行操作，在此引入作为参考。

结果

在图13中显示了A组火鸡的实验右翼和对照左翼的尺骨的BMD。AKG处理的左翼对照组相对于盐水处理的火鸡的BMD有25％的差异(p＜0.01)。相对于盐水处理的火鸡，右翼实验组的AKG的效果大约是11％(p＜0.055)。

在图14中显示了A组火鸡的实验右翼和对照左翼的尺骨的BMD-Vi(体积指数)。AKG处理的对照组(左翼)相对于盐水处理的火鸡的BMD有14.8％的差异(p＜0.01)。相对于盐水处理的火鸡，实验组(右翼)的AKG的效果大约是35.7％(p＜0.01)。

结论

结果显示了对火鸡给药时AKG对尺骨矿化过程的影响。尺骨的神经被切除以后，AKG的影响还存在。

实施例3：AKG对骨质疏松的母大鼠的骨矿化的影响

目的

本实施例的目的是研究绝经后大鼠的骨流失以后AKG的影响。经美国食品与药品管理局(FDA)推荐，切除卵巢的大鼠被用作人绝经后骨质疏松症的临床前动物模型。

动物及其喂养

使用的是60只最初体重200g的2月龄的Wistar大鼠。

动物在12/12h黑暗/照亮比率、22℃±2、55％±2湿度、可自由接近食品和水的受控制的条件下喂养。

实验设计

大鼠被分为三组(n＝20)，其中第1组是假手术组，第2组是切除卵巢组，第3组是未经处理组，也就是根本没有动手术的组。

实验操作

手术当天，所有的大鼠被肌内注射氯胺酮和赛拉嗪(xylaline)进行麻醉。

20只大鼠进行假手术(SHO)，其中卵巢被手术移位于体外再保持原样放回原处。

第2组切除卵巢的大鼠(OVX)从背侧进行手术切除卵巢。

卵巢切除术后六个月，第1组和第2组动物被分成另外的两个亚组，一组是安慰剂组，一组是实验组。

安慰剂组和实验组饮用水的内含物示于表12中。

表12：安慰剂组和实验组饮用水的内含物

^a不含AKG

^b含AKG

^c所有的组分都溶于10l蒸馏水中，pH4.6

安慰剂和实验饮水后60天，用CO₂将大鼠麻醉，分离股骨以进一步分析骨的矿物密度。

结果

图15显示了用表12中所列的含或不含AKG的饮用水喂养的未处理的(INT)、SHO手术的和OVX手术的大鼠的骨矿物密度。在所有的三个实验组(INT、SHO、OVX)中，经AKG治疗的动物显示了较高的BMD，经AKG治疗后，AKG治疗大鼠和安慰剂处理大鼠之间的差异大约是10％(所有组的p＜0.01)。

结论

AKG对切除了卵巢的大鼠有影响，使BMD增加至与未经处理的大鼠或假手术的小鼠相似水平。

实施例4：AKG对骨生长和矿化的影响

目的

本实施例的目的是研究猪出生以后AKG对骨骼系统的骨生长和矿化的影响。

动物及其喂养

同实施例1。

实验设计

同实施例1。

实验操作

使用LUNAR装置通过DEXA(双能量X-射线吸收仪)分析骨的矿物密度(BMD)。根据Hansen等人在“Dual-energy x-ray absorptiometry：a precise method of measuring bone mineral density in the lumbalspine(J.Nuc l.Med.(1990)31：1156-1162)”中描述的方法来进行操作，在此引入作为参考。

分别使用购自Orion(芬兰)的药盒以及实验室诊断系统(Webster，TX，USA)用RIA(放射-免疫分析)测量17-β-雌二醇和降钙素。

结果

图16显示了在出生后第一个47天中，口服AKG对AKG治疗组和Ala-Gln治疗组体重增加的影响。对照组没有显示，但在不同的时间点测量时总是低于Ala-Gln治疗组。差异在第三天大约是96g，第14天大约是690g，第21天大约是419g，第35天大约是313g。体重的绝对值用g表示在下列柱形图中。

图17：出生后第21天右股骨的近端和远端干骺端的骨矿物密度(BMD)。

图18：出生后第35天右股骨的近端和远端干骺端的骨矿物密度(BMD)。

图19：在3天、28天、35天、56天和70天后测量的服用AKG对小猪血浆中17-β-雌二醇水平的影响。17-β-雌二醇的绝对值用pg/ml表示在下列柱形图中。

图20：在3天、28天、35天、56天和70天后测量的服用AKG对小猪血浆中骨钙蛋白水平的影响。骨钙蛋白的绝对值用ng/ml表示在下列柱形图中。

图21：在3天、28天、35天、56天和70天后测量的服用Ala-Gln对小猪血浆中17-β-雌二醇水平的影响。17-β-雌二醇的绝对值用pg/ml表示在下列柱形图中。

图22：在3天、28天、35天、56天和70天后测量的服用Ala-Gln对小猪血浆中骨钙蛋白水平的影响。骨钙蛋白的绝对值用ng/ml表示在下列柱形图中。

结论

接受AKG治疗的小猪的体重显著大于(与Ala-Gln相比，p＞0.01)对照组以及接受Ala-Gln治疗的组。

此外，接受AKG治疗的小猪的骨矿化度高于接受安慰剂治疗的小猪。

17-β-雌二醇和骨钙蛋白是骨成熟和骨形成的量度。

实施例5：AKG对人的骨矿化的影响

目的

本实施例的目的是研究AKG对骨矿物密度减少(骨质减少)的绝经后妇女的骨骼系统的骨矿化的影响。

绝经后妇女研究组

64名年龄45-60岁的伴有骨矿物密度减少(骨质减少)的绝经后妇女。

实验设计

研究组被随机分为双盲、平行的组。如表13所示，病人被随机分为两组，其中A组给予AKG+Ca，B组给予安慰剂+Ca。

表格列出了24周的情况，在研究期间剂量稳定，也就是每天6gAKG+1.68gCa或安慰剂+1.68gCa。

所有的病人每天在早饭、午饭和晚饭时服用咀嚼片三次，每个片剂中含有1gAKG+0.28gCa或安慰剂+0.28gCa。片剂需要被嚼服，在进餐前服用。

表13

^a赋形剂：玉米淀粉和微晶纤维素

结论

骨钙蛋白和CTX的血清水平被用作骨更新的标志，用酶联免疫实验(ELISA)测量。腰脊柱的骨矿物密度用双能量X-射线吸收仪(DEXA、DPX、LUNAR公司，美国)技术测量。

上面略述的实验设计经我们实验证明用于人是成功的。