使用激光共振均质化的增强的生物利用率
背景
本发明涉及新的食用氨基酸和营养产品以及增强的药物产品，和 生产所述产品的方法。更具体地，本发明涉及这样的产品和方法，其 中该方法的产品具有有利地改造的生物活性反应特征并且所述用于生 产所述产品的方法是通过将其曝露于特定振幅调制和构成的激光处 理。这些方法改变了化合物中键的结构和分子形状，并因而改变了反 应特征，这样某种优选的生物学反应可以得以增强而在另外的情况中 较不优选的反应至少在摄入或施用后开始的一段时间内可以受到压 制，这样就能更精确地调整所述产品传递想要的治疗或营养效果。
身体或身体中的特定器官通过各种复杂的方式利用营养物。这些 生物学过程通常发生在受酶调节的反应中。给定的营养物或化合物的 功效依赖于以想要的形式被身体整合的相对容易程度。对于本公开内 容的目的，这种整合的容易程度称为“生物利用率”。因而，要理解 的是，根据讨论的上下文，提及增加的生物利用率指的是被身体利用 的化合物的量、或所述化合物被利用的速度或效率。
此外，提高了的生物利用率也可以是指改善化合物被吸收的方 式。换句话说，具有减少刺激或降低有害效应的营养物或药剂的吸收 就是提高了生物利用率，即使吸收的所述化合物的实际量可能没有增 加。
从Strachan PCT/GB00/03280可知以亚飞秒时间产生的电磁(EM) 波相长干涉的稀疏波节可被设计来克服许多对穿过有机或其它分子介 质的散射途径的限制，以远比普通激光EM激发更加有效地选择性地激 发特定分子共振。
一般地，激光EM激发在通过散射介质时倾向于快速衰减成非特 异性热效应。相反地，在稀疏相长波节光束(sparse constructive node beam)中EM辐射的偏振作用(polarization)和场结构可保持充分稳 定，这样分子的极性和疏水区域差异性地从这些稀疏相长波节吸收激 光能量，主要通过分子声共振以影响结构键量，从而改变分子形状并 因而改变化学反应性。
通过如Strachan EP865618A1中描述的光学设备产生和调制稀疏 相长波节。具体地，让激光束通过第一个衍射光栅、折射元件和第二 个衍射光栅，这样光束基本上就被消除了。
折射元件允许在激光源的波长出现小部分变化时出现抵偿 (cancellation)现象，而不是在单个关键波长上出现抵偿现象。这意 味着将产生复杂的Fresnel/Fraunhoffer区，其由作为孔径函数的高 频和低频的拍频决定。
因而，在从孔径以选择的方向通过抵偿元件(cancellation element)的高频和低频波之间将产生相对稀疏的相长干涉区。在激光 中激光波长或波长的相对振辐的部分改变导致这些波节位置的快速平 移。实际上通过简单的相对小的低频振辐调制，连续光束被转化成一 串极其短暂持续时间的脉冲，通常是亚飞秒持续时间。
Strachan(PCT/GB00/03280)还描述了相长波节光束阵列用于促 进蛋白质的折叠以及使折叠步骤排序的用途，其类似于伴侣蛋白效应。 此外，在干燥状况下可能具有异质形式的氨基酸结构可被均质化成更 加自相一致(self-consistent)的形式以选择性地改变所述结构的生 物反应性。
特别地，均质化可使代谢利用更加显著有效，这归因于由于减少 的晶体形式范围造成的更简单的酶调节的反应。当所产生的形式通常 更具极性时，这尤其如此，比平常相对更快地增加想要的产物的产量， 并因而减少所述底物的非特异性降解。
Strachan进一步描述了通过将光束调制在结构的共振频率上以 促进在手性化合物(以及通过逻辑推导至差向异构体)中产生想要的 “手性”结构的能力，其既可以提高想要的旋光度的产量也可以减少 较不想要的旋光度的产量。通过将旋光成份应用于偏振状态的光束可 进一步提高这最后的效应。
发明简述
尽管Strachan教导了改造各种组合物结构是可能的，但其主要 集中在细胞粘附、整合蛋白和细胞凋亡上。然而，本发明已发现 Strachan讨论的方法对氨基酸、植物营养物、营养物和食物、药剂和 其它生物活性物质的修饰是非常有利的，而不管其应用方法如何，以 对所述物质的生物利用率和/或身体与这些物质起反应的方式进行改 变。
在基础水平上，本发明涉及使用Strachan教导的关于分子激发 技术的方法。具体地，将一束光以这样的方式穿过生物活性物质以使 共振引起分子结构发生改变。这可以是分子的折叠、促进或抑制立体 异构分子的某种“手性”，或仅仅改变所述分子的分子大小(molecular dimensions)。然而通过选择性地控制所述分子，可以对所述分子的 生物学利用率和/或生理学反应进行显著改变。
在缺少标准具或其它光线狭窄装置的情况下，气体激光器固有的 光谱线变化足以提供将稀疏相长波节穿过混合物所需的部分频移 (fractional frequency shift)。在无水状况应用的情况下，激光 的偏振面将确定晶体形成或扭曲的主轴。要指出的是圆偏振激光将倾 向于有利于一种立体异构体的结晶而不倾向另一种。通过在与所述分 子或晶体中给定的键或键群共振的频率上调制激光振幅可提供对最终 分子形态的进一步控制。
在缺少特定振幅调制的情况下，由激光谱线不稳定性产生的相长 波节横穿所导致的调制将倾向于对碳-氢键和碳-氧键和氢-氧键进行 热激发和扩散并使平面和环形碳键处于低能状态。这将具有“干燥” 所述晶形的倾向，因为其有助于减少分子中的水分含量。
很大程度由于该效应的结果，在分子中倾向于至少暂时激增的杂 散(stray)的氢键。当然，所述分子的干燥状态(甚至在溶液中)将 产生较少受疏水节束缚的晶形，并且在缺少该力的情况下外围键的激 光激发和热振动将倾向于有利于所述分子更扁平的形态。因而，尽管 氨基酸化合物和异构体通常倾向于根据键合水的分布或多或少随机地 结晶自溶液中的各种种子晶体，在激光的激发下，绝大部分晶形将呈 现所述分子所允许的最扁平的形态。因而整个随机分子构型“混合物” 将倾向于变得高度均质。
尽管这个方法似乎最好在最初的结晶过程中应用，但在实践中， 这样做不是必需的，因为激光直接激发水键并因此能有效地在无水状 态中“蒸发，，键合水以及在溶液形式中改变键的形成。当所述调制频 率低于3MHz但高于100KHz时，除了所述水键效应外，来自EM波自身 的分子不对称加热和场力在任何情况下将诱导更为扁平的状态。
通过使用特定的调制频率和波节穿越速度可诱导特定的分子形 式；然而，本专利主要涉及激光声共振的整体效应和其在控制营养增 补剂和药物的生理学效应上的应用。
在这方面，想要的生理学和药物学效应领域的专业技术人员可能 会考虑哪些氨基酸或生物活性物质是他所希望优选地或暂时先于其它 混合物组份被代谢的，并且相应地通过所公开的方法调节所述化合物 的代谢吸收。
本发明涉及根据公开的方法处理的特定化合物，以增加或改变整 个混合物的代谢速率。这会产生所述测量的晶体学效应。可以从下面 的生物测定结果和临床试验中推断所产生的生理学效应。
如果所述化合物保持在中性pH并暴露于25-35℃的背景温度中， 则提高了激光激发的效率。至关重要的是所述激光激发的平均功率要 非常的低，其能量不能使底物整体的温度升高超过1度/摩尔/秒，否 则完全随机的热效应将会占据主导地位，限制激光的共振和场效应。
Strachan教导的光学仪器中的稀疏相长波节作为光子背景中相 长干涉的快速平移岛发生，其可通过处于激光波长频带中心频率的光 子相消干涉高度地自我抵偿。作为激光波长频带中的最高频率和最低 频率之间的差异产生的拍频产生了空间定位非常精确的相长波节。下 一个光子束到达与前面穿越光子束共振的空间位置相同。所产生的共 振相长波节序列行为如同其是一系列在空间和时间上被高度自干涉波 居间介质分隔的超短脉冲。在其平移穿过分子结构时，这些有效的脉 冲波节持续时间可以短至亚飞秒。
所述稀疏相长波节对各分子的激发或“撞击”被限定为来自所述 波节的光子吸收或因声共振被激发振荡的分子的再发射。光子的吸收 或再发射(transmission)用数学术语描述为Dirac，一种作为基本 上无限高和无限窄的尖峰的脉冲。为了在共振频率上使任何结构产生 振荡，必需使用等于或高于其固有频率的频率激发它，因而所述条件 任何光子吸收和发射所满足。
分子从具有高概率光子吸收的相长波节进入到大得多的具有极低 概率光子吸收的相消波节干涉空间(intervening space)意味着所述 分子将有很高概率释放光子，即在干涉时间里降低一个或更多个其原 子的电子轨道。因为分子将对光子吸收和释放都起反应，在所述分子 主链上产生声振动，所以理想地的是提供正好在这个频率上的相长波 节。
然而，虽然这是种理想状况，但任何提供的频率基本上低于主链 共振频率但仍比分子共振衰减时间快的相长波节将在对所述分子传递 扁平或伸长效应方面优于连续波激光激发。传递理想频率是最好的， 但在刚好高于这个频率的情况下，也可能在所述相长波节和底物耦合 的声能量之间产生干涉，所述干涉将把激发降为连续波激光效应或基 本热学热量。
作为传递给定分子主链准确的共振频率的另一选择，在许多情况 下传递低调频脉冲序列的“撞击和震铃振荡”效应可能会更好，所述 低调频足以引起快速波节平移和避免在试图传递可能会递降成完全随 机热效应的精确调谐波中引起的潜在频率过调量。
在普通均质化方法的情况下，试剂的不均一性可能足以产生起反 作用的纯波高Q传递，这样在许多情况下传递低于所述分子主链的共 振频率但仍比所述分子衰减时间快的脉冲序列频率比试图匹配所述分 子主链的共振频率给出更优的结果。
在想要得到更多特殊分子效应的选择的情况下，第一步可能是一 般的分子均质化，接着将相长波节频率调谐到主链共振频率或其它特 定的分子内共振频率。
可调谐稀疏相长波节频率，其可通过使用宽或更窄的频带 Strachan光学干涉板、使用具有更宽或更窄的发射谱线的主激光、调 节干涉板的孔径或角度、使用更高或更低频率的激光，或通过电子振 幅调制调制主激光或将光束通过声学-光学晶体调制系统来进行调谐。
可以获得更高的频率调制，其可通过更宽频带的干涉板、使用具 有更宽波长发射谱线的激光、使用更高频率的激光，或在其穿过 Strachan光学干涉仪器前使用更高频率的主光束调制来获得。
可以确定通过给定点的稀疏相长波节的跃迁，其可通过拍频的各 种相位叠加与拍频调制的复杂相互作用来确定，通过激光的中心频率 和偏落于Stranchan光学仪器的干涉频带旁的所述激光发射谱线更高 和更低界限的相对振幅和位置的变化来进行所述拍频的调制。
甚至当相长干涉波节正以非常高的速度在空间中平移过固定点 时，激光的调制可以是相当慢的。甚至在没有激光的调制的情况下， 所述更高或更低界限的拍频仍可以产生运动的而不是静止的相长波 型。如果当调制频率为零而相长波节跃迁频率可以是非零的任何值时， 其将遵循波节跃迁频率总体上高于调制频率。
总是涉及几种频率：激光频率，所述激光频率是未被抵偿的高于 干涉抵偿频率的频率和低于所述抵偿频率的频率，那些作为和与作为 差的拍频以及相对于相移速度的相长波节的空间间隔，所述最后者依 赖于涉及的孔径和频率。
还有当原子吸收或释放光子时电子壳层跃迁的吸收“脉冲”，所 述吸收脉冲相对于其它频率可以被认为是无限的。
所述稀疏相长波节光束与常规连续波激光在其与分子结构的相 互作用上是显著不同的。当分子从常规连续波激光吸收光子时，受激 原子倾向于保持受激发状态让电子留在受激壳层中，因为在缺少相消 波节的情况下所述原子总是受到光子的轰击。处于激发状态的原子逐 渐开始反射进一步的光子。由于原子不能从连续光束中吸收更多的光 子，所以其既不会更进一步受激发也不能有效地发射光子因为只要所 述电子壳层试图降到较低的能量就会有另外来自光束的光子撞击，这 样所述分子结构就不会受到声学上的激发。
然而在稀疏相长波节光束的情况下，原子吸收光子并且当所述分 子重新分配吸收的动力学能量时其产生较小的振铃振荡。光子吸收沿 着主链向分子的另一端传送脉冲波，所述脉冲波接着又反射回起始端， 于是所述吸收过程，顺着主链传播到相对的末端，并且反射回起始端 固有地倾向于以所述主链的固有频率发生，所述频率由所述分子的形 状、大小和组成决定。如果随后的相消波节持续时间足够长，那么当 动力学能量声学信号沿着主链反射时，其将释放光子。所述释放的动 力学能量将再一次沿着主链分配。
在理想调谐的稀疏相长波节光束的情况下，当所述动力学声波碰 撞到所述分子的末端并且反射到起始端时，新的相长波节将到达所述 分子并且再一次激发基态原子到更高的壳层。在这种具有所描述的稀 疏相长波节的共振情况下，即将到达的光子的“激波”与早先吸收和 释放的光子的激波振铃振荡同相(位)。于是所述分子的总体动力学 能量的增加量现在是如果用普通连续波激光激发时产生的2倍。
如上重复所述方法并且依赖于所述分子的阻尼损耗，所述动力学 能量将从起因于这两个因素到起因于成千上万个因素，所述阻尼损耗 取决于键的结构。因而所述分子的动力学能量或温度相对于其当地环 境有显著上升。
如果所述相长波节靠得太近，那么如所描述的共振形成将由于缺 少足够的弛豫时间供光子再发射而受到抑制。同样通过分子存在的介 质(如果在溶液中是水和如果所述分子是以粉末的形式存在则是固体) 耦合分子到分子的声能量倾向于干扰上面描述的单纯共振。过多或过 密的声耦合倾向于具有与处于过密状态的稀疏波节的相同效应并且结 果可能是所述分子在理想的共振频率上丧失了吸收和释放光子的能力 从而降低了放大所述分子净动力学能量的能力。
在将能量传输到处于激发的分子方面稀疏相长波节效应和常规 连续波激光之间有重大不同。如果将分子沐浴在给定波长的连续波光 中，所有能够吸收光子的原子将吸收光子并且将具有受激电子。氢键 将暂时被破坏；一旦这种情况发生，热力学效应将使大批分子以更大 的振幅振荡但对单个分子只有随机作用力。
相反地在稀疏相长波节辐射的情况下，所述单个分子极少会因吸 收所有可能的光子而饱和，但却有时间吸收和释放光子并且倾向于以 主链的共振频率进行之。因而在稀疏相长波节模式中与主链交换的能 量要高于连续波激光模式，而此外所述分子在高度极性化EM场状态受 到激发，所述度极性化EM场状态是不可能存在于高度散射的连续波模 式中的。
通过稀疏相长波节激光激励的激发是由光子的吸收和释放引起 的，所述吸收和释放被当作无限频率的脉冲，正如铃舌撞击铃的碰撞 对于铃的振铃振荡频率是无穷的。同时所述分子通过这些吸收和释放 被激发，其也处在来自通常对于所述受激分子来说是非常强大的电磁 波的电场和磁场的压力。
例如，L-精氨酸和甜菜碱分子只有几个纳米长，但在激发实验中 激光波长已有670纳米长。所述效果可以认为与在磁铁端部轻拍薄片 上的铁屑效果相似。如果你不拍打薄片铁屑就会粘在薄片上。当薄片 被拍打时铁屑会短暂地自由移动。在没有磁场的情况下，其仅是随机 分散，但在磁场存在的情况下其将沿着磁力线排列起来。
类似地当用稀疏相长波节辐射时，吸收和释放光子代表拍打薄 片，而激光频率波长的EM场代表磁力的总体磁力线。
通过这个方法使所述分子经受给定极性的EM波的非常长波长的 场效应，所述场效应倾向于在所述分子中的一个或更多个原子从所述 波节中吸收单个光子的同时沿场拉伸所述分子。这保证所述分子将以 其固有频率进行振铃振荡并且倾向于沿着场的方向定向。
当想要得到更特殊的效应而不仅是简单的低频展平和伸长效应 的“撞击和振铃振荡”，对给定的分子应用特殊的键共振频率。这是 以高得多的频率并且在所述分子中产生非常特殊的改变，而不是由更 低频率和更稀疏波节引起的普通均质化效应。这些改变可以从断裂特 定分子键(可能着眼于介导切割片段整合到另一个分子中)到促使分 子的特定末端在聚合过程中优选地键合。
对于甜菜碱分子，在颗粒暴露的理想条件下获得普通分子均质化 效应的激光辐射估计剂量已估算为快至3秒/摩乐/兆瓦的应用的激光 能量。更小的颗粒尺寸和分散性或气体悬浮颗粒将使所述方法更有效。 在剂量为30秒/千克/兆瓦时，对甜菜碱使用处理的摩尔比例给出了近 似均质化效应的最快速率。
对于更大的分子所述每摩尔每兆瓦处理的持续时间将会更 长，但这将大致按照分子量比例增加，所以每千克最快有效处理持续 时间将大致保持相同。只要应用的辐射总的低于或远低于会引起处理 样品整体温度(bulk temperature)升高的辐射超过1摄氏度/摩尔/ 秒，那么长于所需要的处理持续时间将既不会进一步增加所述效应也 不可能衰减(degrade)成单纯的热效应。
为了实践的目的，为增加达到最大均质化效应的趋势，稀疏相长 波节激光辐射的处理剂量变化范围通常是从.03到.05千克/分钟/兆 瓦。
将稀疏波节激光EM辐射与常规设计的连续波激光进行比较和对 照，表现出几个本质差异。如Strachan PCT/GB00/03280中所指出的， 穿过强散射介质如人皮肤的常规激光EM的可见波长甚至在最具穿透 性波长上的穿透深度通常小于5mm。相比之下，由于大量减少了散射， 稀疏相长波节的脉冲序列可以具有有效一致连续穿透60mm皮肤的能 力并且甚至具有更大的穿透其它组织的能力。
对于组合物理疗法例如光动力学疗法(PDT)，应用稀疏相长波 节激光辐射可大大扩展这种物理疗法目前达到的范围，所述光动力学 疗法是将光敏化合物如苯并卟啉衍生物效应与光子的应用结合起来以 产生光氧化反应导致消除病变组织。
为了实践的目的，例如在治疗恶性肿瘤中光动力学疗法被限制应 用在呼吸或消化道内的内向可见病灶、或其它皮肤表面或用光纤传输 的激光EM信号能直接到达的区域。更深的有效一致信号穿透能力使广 泛的恶性肿瘤病灶和其它PDT敏感状况通过使用这种通常有效并且容 易忍受的物理疗法得到治疗。
常规激光通常产生等比例的相长和相消波节，表现出小比例的总 的输出能量，通常大大低于1％的输出能量。甚至常规激光EM的调制 光束在下一个光子进入前不具有充足的弛豫持续时间以允许有效地每 个循环释放所吸收的光子。相反地，在稀疏相长波节光束中，相消波 节在来自所述光学仪器的发射中是高度占优的和高度组织的。
当原子吸收来自常规激光光束中的光子时，所述原子将开始高度 反射额外的光子直至吸收的光子被发射。因为缺少足够的相消波节以 允许在下一束光子到来被吸收之前将足够的能量从所述原子运走，因 而所述原子倾向于保持在激发和反射状态。
相反，当用稀疏相长波节激光EM辐射时，各原子在与分子主链 共振处受激。相消波节的干涉穿越(intervening traverse)伴随着 光子发射允许衰减至基态。然后当下一个光子到来时，所述原子已准 备好吸收下一个来自相长波节的光子以维持和放大所述共振效应。
由分子吸收来自常规激光辐射的光子引起的高水平表面反射率 在受辐射的表面产生强烈的光子散射。所有的光在光束进入穿过吸收 性介质的起始处散射并形成激光羽。表面只有闪光，随后进行散射， 阻碍潜在的共振效应。
相反，在稀疏相长波节光束中，相长波节极少而相消波节占主体。 相长波节间的空间允许分子内共振和分子间调谐。不同于明亮的连续 波光束，所述稀疏相长波节效应通过介质传播，于是所述效应较少发 生散射，允许更深的穿透和更大程度的分子共振激发。
尽管具有短脉冲持续时间的脉冲常规激光可克服某些连续波激 光对共振激发的限制，但在脉冲波中缺少占主体的相消波节仍将倾向 于导致高度的表面散射。具有相消波节弛豫相的超短相长波节将倾向 于在声共振和一致穿透深度方面增强稀疏相长波节对普通脉冲激光束 的特性。
如果将脉冲光束通过Strachan干涉光学仪器以使脉冲自身塑造 成稀疏相长波节，那么常规脉冲激光在激发分子共振方面的表现将期 望得到改善。
在受辐射的分子的每个共振周期内，常规连续波激光辐射具有很 高的超过一次撞击分子的概率。相反，使用稀疏相长波节激光辐射， 在激发周期内原子被另一个光子撞击的概率低，但每个周期一次的概 率高。
通过类比，考虑几个钟排成一排。在连续波激光束中散射光子的 泛滥压制了第一个钟的共振。相比之下，稀疏相长波节辐射激发了第 一个钟的振铃振荡共振，所述共振然后激发另一个钟开始振铃振荡， 将所述共振信号传到受辐射的介质的更深处。以这种方式稀疏相长波 节可以激发分子内和分子间共振。在稀疏相长波节中，光子到达目的 分子的概率被调整到允许建立增加分子动力学能量的分子共振周期。
连续波激光辐射导致在吸收表面的热能急剧增加，所述热能从激 发位点随机地传导。相反地，稀疏相长波节递送更低的总体能量，但 通过共振将这个能量递送到十分明确的位置。每个分子保留的结构能 量可以比通过常规连续波激光激发递送的大许多倍，增加了所述处理 分子的反应性。
连续波激光辐射在应该处在波谷的时刻激发分子。这类似于连续 地踢钟摆，这会传递与钟摆周期固有频率异相位的脉冲。稀疏相长波 节传递更少的能量，但提供与激发分子固有频率同相位的脉冲。建立 在所述分子主链结构上的动力学能量将倾向于伸长和展平所述分子。
此外，这将倾向于从所述分子中除去键合水，导致更干燥的结构， 甚至在已经是干燥粉末形式存在的分子中。氢键可能被重排，改变溶 解度因素并且潜在地改变因此重建的化学键的自由能。
总地说来，通过稀疏相长波节激光辐射激发的伸长和展平的形态 有助于从分子到分子高度的均一性。因此而均质化的所述分子倾向于 比没有用此方法均质化的分子具有更低总体能量、更高电磁场力矩的 构型。
均一性、展平和伸长的形状和高电磁场力矩有利于底物与酶或配 基与受体位点的有效结合，特别是如果下一个反应物分子与刚从所述 酶上释放出来的反应物在形状上高度相似时其与酶的结合。
常规连续波激光辐射具有较低的概率保持共振、激发每种物质并 在错误的时间传递光子。因此用一致的方式改变分子形状方面效率较 低。相反地，稀疏相长波节激光激发在激发分子的固有频率和均质化 其形状方面在本质上是有效的。
化学和特别是酶催化的反应是高度依赖形状的。除了由于单独的 热力学加热(除了波长特异性光化学反应以外)导致的速率加速外由 常规连续激光辐射导致的分子形状上相对随机的效应可能不会增加化 学反应效率。相反地，稀疏相长波节激光辐射可以对化学反应提供更 加巨大的控制。这可以通过均质化底物或特异性地加热在反应过程中 想要更加活化的键。
稀疏相长波节激发在加热破坏一种反应物同时又不损坏另一种 反应物的反应中特别有利。稀疏相长波节辐射可以用于加热耐热性的 底物同时让温度敏感的反应物不受损伤。
对于化学反应，特别是酶调节的反应，所述均质化方法可增加驱 动反应的化学势、或势差。所述化学势取决于所述底物和产物分子的 固有性质和其浓度。如果反应过程A+B＝C+D是可逆的，反应的方向和 速率依赖于A、B、C和D的性质和各反应物的有效数量。加入的A和 B越多，形成的C和D越多，并且反之亦然；同样，如果C或D在生 成后即刻被移除，所述反应就趋向右边。
反应物中的均一性相当于增加的浓度，因为细胞的反应表面可以 更有规则并且因此更加紧凑，并且因为酶和与刚释放出来的分子一致 的分子的结合显著快于与甚至在尺寸上轻微不同的分子的结合。
考虑到与酶调节的反应相关的如上面所定义的化学势，可以看到 一个或更多反应物均质性的增加相当于同时增加所述反应物的有效浓 度和降低了将反应物和酶结合的第一步的能量，因为如果所述底物形 状是一致的，适配一个分子的酶事实上不需要能量去适配下一个分子， 更不必说要求(letalone requiring)，如在高度不均一结晶的反应 物的情况下，用于调节给定反应的广泛(wider range)酶的制备。因 为所述反应物有效浓度的增加导致反应物的势能上升。
由于分子总体形状的改变导致某些分子在某些键上的自由能发 生改变。根据想要的产物，这可以帮助或阻碍给定产物的产生，但是 增加分子到分子的键能和大小的相似性总是促进在酶调节的反应中产 物的产生。各反应的效率可以是微小的但总体效应是充足的。
将反应物提供给酶或受体的速率直接正比于反应物或受体配基 分子的自相似性。因而所述反应物分子相互之间的自相似性越大，给 定数量的反应物或受体配基就能产生更多的产物或激发更多的有效受 体效力。对于这些分子种类，用稀疏相长波节辐射的分子相互之间通 常在形状和大小、水的分布和位置以及以相对高的电磁场力矩存在方 面具有高度相似性。
本发明一个具体的优势是对L-精氨酸干粉的均质化作用可以在 体外将所述干粉溶解成溶液后转换成不同的效应。因而，对所述干粉 的处理导致所述分子的结构变化，所述分子结构变化改变对所述物质 的生物利用率和/或生理性反应。反过来，这在物质上改变了身体-和 特别地哺乳动物身体对所述物质的利用。所述物质是充分稳定的，甚 至在所述物质溶解于溶液后仍以保持分子激发的效应，所述分子激发 产生了增强的生物学效应。此外，所述方法对含有所述物质的溶液的 使用可产生相似的增强作用。
根据本发明的另一个方面，所述方法用于修饰来自L-精氨酸的一 氧化氮的生理性产物。对于给定摩尔浓度的L-精氨酸，根据所使用的 激光共振，在体外来自巨噬细胞的一氧化氮产量可以是统计学上显著 增加或降低的。因而，通过使用本发明，人们可以增加想要的副产品 或减少不想要的副产品，所述副产品与营养物、药物或其它体内的生 物活性物质相关。
根据本发明的另一个方面，所述方法涉及增加L-精氨酸的势能以 扩大广泛的所报道的精氨酸衍生的一氧化氮(ADNO)的生理性益处。 这些包括但不限于：ADNO的具有最小生理性副作用的降低血的效应； 扩张支气管和改善肺动脉功能测试结果；在神经组织中介导长期增强 作用并因而提高记忆功能；通过血红蛋白相关机制提高氧气在组织中 的运输；降低LDL和全体胆固醇水平以及LDL氧化；促进生长激素释 放和其抗老化益处的广泛范围；提高微血管血流和组织灌流；增强包 括产生用于直接抗微生物和抗肿瘤效应的一氧化氮“子弹“的ADNO 免疫学作用，增加天然杀手细胞的活性，和提高细胞因子例如肿瘤环 死因子α的产量。
此外，通过增加环腺苷单磷酸(cyclic-GMP)产量介导的所述ADNO 效应也可以得到增强；这些包括通过环GMP增强雄性性能力的ADNO 效应，和可能的雌性阴道润滑，以及在男性和女性中增强的生殖敏感 性。
仍然根据本发明的另一个方面，已经发现降低用于ADNO产生的 L-精氨酸的势能可能在保存L-精氨酸的营养价值(nutritive benefits)同时降低在选择的环境下在易感个体中L-精氨酸补充物可 能发生的有害效应的风险。这些状况包括但不限于感染单纯疱疹病毒 的人，所述病毒在有L-精氨酸补充物存在时会增加爆发的风险，和具 有炎症状况的人，对于这些人补充的L-精氯酸可能会加重非特异性炎 症症状。特别地，降低单纯疱疹病毒爆发可以是由于使用降低了势能 的L-精氨酸结合至少一克日常使用的氨基酸L-赖氨酸添加物造成的。
本发明另外的方面涉及通过激光共振改变疏水和亲水作用的能 力，如通过X射线晶体学所观察到的。特别地，所述方法可用于开发 新的L-精氨酸盐酸盐形式和其它在无水状态和溶液中的分子结构。
例如，所述公开的方法用于比较在没有和有激光共振激发的条件 下生长的L-精氨酸盐酸盐的晶体结构。将L-精氨酸盐酸盐溶解在去离 子水中然后在没有和有激光激发的情况下在室温下慢速蒸发进行结 晶。根据晶体结构解构发现对照L-精氨酸盐酸盐具有与文献中报道的 L-精氨酸盐酸盐一水合物的典型特征，在晶格中每分子的L-精氨酸盐 酸盐含有一分子的水。激光处理的L-精氨酸盐酸盐显示显著不同的晶 体结构，在晶格中的无水的L-精氨酸盐酸盐具有不同的晶胞特征和非 常高水平一致伸长的含氮侧链。
稀疏相长波节激光处理的L-精氨酸盐酸盐显示可预测的高水平 均质化效应和在所述分子结构中键合水的减少。这个结果暗示着在无 水状态下和在溶液中能以想要的方式改造广泛的分子结构的能力。
根据本发明的一个方面，所述Strachan(或其它分子改造方法) 方法可用于改变全部的氨基酸波谱混合物的免疫学效应。
根据本发明的这个方面，用激光处理高度免疫刺激剂氨基酸或氨 基酸混合物。激光改变所述氨基酸的结构以减少所述免疫刺激至没有 氨基酸时的基线水平。换句话说，改变所述氨基酸的结构减少对氨基 酸的负面免疫反应。这样的营养物改造形式对于具有差的氮平衡和免 疫过分活跃例如自体免疫疾病、食物过敏和其它炎症状况如炎性肠疾 病的人是非常想要的。因而，根据本发明的这个方面，一基本原理方 法，提供将不再进一步加重潜在的炎症状况的容易吸收和同化的营养 物。
仍就根据本发明的另一个方面，公开了改善了的施用食用核酸成 份和食用核苷酸前体的方法。
在本发明一个方面的目前优选的实施方案中，公开了不需肠道外 施用但仍能提供比口部吸收更好的将核酸成份运输到组织中的方法。
代射整合研究表明口服施用的嘌呤和嘧啶受到肠道细菌和肠道 上皮细胞明显的降解作用。口服施用的嘧啶显示在肠的衬里整合水平 大约为5％而在肝中仅为3％。口服吸收的嘌呤更强烈地被氧化以至于低 于1％的嘌呤核苷酸被整合到肝的核酸库中。
用放射性标记的嘌呤研究显示与口服吸收相比静脉内注射导致 在某些代谢活跃组织中高得多整合水平，在垂体、胸腺、涎腺、甲状 腺、肾上腺和淋巴组织中IV：口服的整合水平高达29-59：1。
近年来的证据表明尽管身体能从氨基酸和其它前体制造核酸碱 基，但某些组织所拥有的合成能力水平低于最有利于组织保养、修复 和再生的要求。对于淋巴组织尤其是这样，特别是在逆境条件下。大 量的研究已经显示增补核酸成份对提高细胞免疫力上具有显著的免疫 学益处。动物研究已显示对系统性细菌和真菌感染以及恶性肿瘤的结 果有显著的改善。人体研究显示了显著提高的细胞免疫力和增强的肠 的生长、成熟和修复。
为了克服口服吸收的限制，作为本发明一个方面的优选的实施方 案，本公开内容提出通过口内喷施制剂或通过直肠或阴道栓剂递送核 酸成份。吸收研究显示用于口内粘膜的营养物获得高达90％的直接全 身性吸收同时也克服了肝的最初通过的代谢的限制。这些成份包括一 种或更多的下列形式：激光处理的DNA和RNA核酸碱基、核苷和脱氧 核苷、和核苷酸和脱氧核苷酸单磷酸、二磷酸和三磷酸。对核苷酸和 脱氧核苷酸的激光处理可能至少暂时地产生更高能量更高生物活性的 高能磷酸基团。
这种制剂也可以包含一种或更多种激光均质化的氨基酸，特别是 那些已知为内源性核酸碱基合成前体的氨基酸：甘氨酸、L-谷氨酰胺、 L-丝氨酸和L-天冬氨酸。这些制剂也可以包含一种或更多种激光处理 的维生素、矿质、痕量成份和其它支持核苷酸代谢的营养辅因子。这 些用于增强核酸代谢的激光辐射制剂也可以通过静脉内提供或通过其 它肠胃外注射途径提供，例如皮下或肌内提供。尽管相对于未处理核 酸成分的吸收，改善了的通过口服摄取激光处理的核酸成份的吸收是 可预期的，但显著的肠粘膜降解仍保持相似。
仍旧根据本发明的另一方面，所述方法用于制造三甲基甘氨酸 (TMG)的均质化形式。TMG，也称作甜菜碱，是一个在体内参与许多 基础化学途径的甲基基团供体。
TMG来源于最简单的氨基酸，甘氨酸，所述TMG具有取代氨基基 团的3个氢原子的3个甲基基团。比较对照和激光处理的甜菜碱盐酸 盐的X射线晶体学显示了分子均质化以及展平和伸长的分子形状的预 测效果。
尽管两种样品都是通过在室温下慢速蒸发进行结晶的，但是通过 与对照样品相比在激光处理过的样品中具有显著减少的晶体缺陷，这 显示了均质化产生了更大的自相似的分子形状。在对照晶体中增加的 缺陷可以通过难以在晶格中一致适配的未处理化合物的更大范围的形 状进行预测。
相反地，从分子到分子的一致的展平和伸长的形状允许更快地整 合到统一的晶格中。X射线晶体学分析显示清晰的对照和处理过的甜 菜碱盐酸盐的三维形状，并且与预测的形状变化一致。
激光处理过的样品特别地显示出氨基甲基基团的碳-氮键的展平 和伸长，也表现较小程度的甲基基团的碳-氢键以及羧基基团的碳-氧 键的的展平和伸长。这种展平的形状将倾向于具有更高的场能和减少 的键能，有利于更低能量的酶结合与更高能量的酶反应性。
从目前的证据中可以理解这种活化状态产生了在体内促进各种 生物学过程的反应性甲基基团，并给身体提供了大量益处。
例如，已发现通过将甲基基团从甜菜碱转移到高胱氨上的甜菜碱 -同型半胱氨酸甲基转移酶将同型半胱氨酸转化成氨基酸甲硫氨酸以 降低同型半胱氨酸的血液水平，所述同型半胱氨酸是种与许多负面生 理学状况相关的物质。
通过提供与在体内的甲基基团转移途径中充当辅因子的营养物 结合的活化甜菜碱，可以获得显著的同型半胱氨酸降低，因而限制了 心脏病发作、中风、痴呆、先兆子痫(pre-eclampsia)和某些恶性肿 瘤，特别是上皮起源的，例如宫颈、结肠和可能地支气管原发性肿瘤 的风险。
所述活化的甜菜碱和辅因子也可用于减轻焦虑、压抑、敌对行为、 妄想狂症、躯体化障碍症状(身体疼痛和痛苦)，和强迫性症状程度 (obsessive-compulsive symptom scales)。
根据本公开内容，根据本发明的原理可以改变各种化学物质是值 得注意的。特别地，任何通过化学合成、纯化或干燥的过程使得形状 可能被扭曲或变型的有机分子可以被均质化成具有更加自相似和更高 生物利用率的形状构型。
这个方法对于具有较少程度旋转自由状态的小分子或平面环形 分子的有效性相对较低；但是可能采取大量基态构型的具有长不饱和 流动侧链的分子，例如L-精氨酸，是很适合于均质化并且通过这个方 法重新塑形。
描述于本发明的增强的氨基酸和其它物质可以干粉或溶液的形 式通过几种施用途径进行提供。这些途径包括口内喷溅、粘膜、口服 摄取、肠进食管、肠胃外通过各种途径和局部性途径施用。
附图简述
通过从下列提供的详细描述结合伴随的草图来看，本发明的上述 和其它目的、特点和优势将变得明显，其中：
图.1A表示对照辛伐他汀样品Sim1A的X射线粉末衍射(XRPD) 图谱；
图.1B表示显示晶性增加的激光处理的辛伐他汀样品Sim1B的 XRPD图谱；
图.2A表示显示指示无定型物质的更低强度反射的激光处理过的 辛伐他汀样品Sim2A的XRPD图谱表；
图.2B表示显示指示甚至更高无定型物质的强度非常低的反射的 激光处理的辛伐他汀样品Sim2B的XRPD图谱表。
图.3A表示对照未处理的L-精氨酸盐酸盐一水化物的晶体的正面 和侧面的显微照相图谱；
图.3B表示激光处理的无水L-精氨酸盐酸盐的晶体的正面和侧面 的显微照相图谱；
图.3C表示激光处理的或改变的L-精氨酸盐酸盐的X射线晶体学 结果；
图.4A表示基线α脑波一致性(coherence)的定量EEG(QEEG) 研究；
图.4B表示在摄取未处理的氨基酸后1小时的α脑波一致性 (coherence)的QEEG研究；
图.4C表示在摄取激光处理的或改变的氨基酸后1小时的α脑波 一致性(coherence)的QEEG研究；
图.5A表示对照甜菜碱盐酸盐和激光处理或改变的甜菜碱盐酸盐 的晶体的侧面显微照相图谱；
图.5B表示对照甜菜碱盐酸盐和激光处理或改变的甜菜碱盐酸盐 的晶体的正面显微照相图谱；
图.5C表示对照甜菜碱盐酸盐的分子间氢键的X射线晶体学结果；
图.5D表示激光处理或改变的甜菜碱盐酸盐的分子间氢键的X射 线晶体学结果；
图.5E表示对照甜菜碱盐酸盐(虚线表示)和激光处理或改变的 甜菜碱盐酸盐(实线表示)的X射线晶体学结果，位于上部的图显示 主链模型而位于下部的图显示球棍模型；
图.6A表示甲基基团转移代谢途径的图；
图.6B表示在用改造的甜菜碱处理后减少的同型半胱氨酸水平的 图表；
图.6C表示对照组(control group)的图表；
图.6D表示在用中等升高的基线同型半胱氨酸水平(≥10)处理 的亚组中作为处理量函数的减少的同型半胱氨酸的图表；
图.6E表示作为处理量的函数的减少的焦虑症的图表；和
图.6F表示作为处理量函数的减少的躯体化障碍症状的图表；
图.6G表示作为处理量函数的减少的强迫性症状的图表；和
图.6H表示作为处理量函数的减少的抑郁症的图表；
图.6I表示作为处理量函数的减少的妄想狂症状的图表；
图.6J表示作为处理量函数的减少的敌对行为的图表；
图.6K表示作为处理量函数的减少的全局性严重指数的图表。
发明详述
为了使本专业技术人员利用和使用本发明，现将讨论本发明的各 个方面。应当理解下列描述仅是作为本发明各方面原理的例子，并且 不应当被认为限定所附的权利要求。也要理解各实施方案可能没有完 成本发明的每一目标，但提供了一个或更多个优于现有技术的方面。
实施例1
通过应用激光声共振生产具有增加的结晶性的高度均一的辛伐 他汀
两份各21mg的United States Pharmacopeia(USP)参照标准辛 伐他汀(simvastatin)用于本研究。将各样品溶解于200mg 100％的 乙醇中并放入10×35mm的聚苯乙烯皮氏培养皿中。制备Sim1A作为未 处理对照，并且Sim1B用调制的稀疏相长波节激光声共振进行处理， 以通过使用X射线粉末衍射估量结晶性上的差异。
两种样品都通过在室温下慢速蒸发进行结晶。Sim1A作为对照并 且对其不作另外的物理处理。用670nm二极管激光处理Sim1B，所述 激光具有4.7mW的初始功率，通过光学元件共轭产生2.35mW功率水平。 将所述激光束调制在10MHz并穿过溶液流体弯月面的中间直至样品2 完全结晶。然后将两个样品都送至参比实验室(reference lab)进行 X射线粉末衍射(XRPD)研究。
图.1A显示辛伐他汀的对照参照标准Sim1A的XRPD图谱。图.1B 显示激光声共振处理过的Sim1B的XRPD图谱。图.1B中对应的峰在 幅度上比图.1A中的大约70％。对于Sim1B反射波的更敏锐的分辨和 显著增加的幅度表明Sim1B具有更高度的结晶性。
基于热动力学考虑，增加的结晶性与稳定性增加的晶体形式相 关。对于药物和其它化合物贮存的目的，越是高度晶性的晶体形式越 可能在更长时期内维持其形式和特征，并因而倾向于具有显著增长的 保存期。
可能更重要的是，在贮存中转换成不同晶体形式的风险会得以降 低，这样的转换可大大改变所述化合物在身体中的效应。尤其对于已 不处在最低自由能形式的亚稳晶体形式，增加所述亚稳形式的结晶性 可降低最不想要的转换成更稳定形式的风险，因为所述更稳定形式的 较差溶解度和低生物利用率所以通常要避免之。以可预知的方法增加 维持亚稳形式的可能性可对这些化合物提供巨大有利方面，所述化合 物必需以亚稳形式提供以具有有益于临床的充分可溶性和生物利用 率。
实施例2
通过应用激光声共振生产部分无定型辛伐他汀
两份各21mg的United States Pharmacopeia(USP)参照标准辛 伐他汀用作实施例1中所描述的研究的延伸。将各样品溶解在200mg 的100％的乙醇中并置于10×35mm的聚苯乙烯皮氏培养皿中。制备Sim 2A和Sim2B，用调制的稀疏相长波节激光声共振进行处理，以使用X 射线粉末衍射估量结晶性上的差异。
两种样品都通过在室温下慢速蒸发进行结晶。用458nm的泵送氩 气气体激光处理Sim2A，所述激光具有2.1mW的初始功率，通过光学 元件共轭产生1.05mW的功率水平。将所述激光束调制在6.4MHz并穿 过溶液流体弯月面的中间直至样品2A完全结晶。用每秒12次脉冲、 平均脉冲振幅为5纳秒内2-5mJ/脉冲的Quantel Nd-YAG脉冲激光于 467nm处理样品Sim2B。将镜片调整到最大消除状态并且让光束穿过 溶液流体弯月面的中间直至样品2B完全结晶。然后将两个样品都送至 参比实验室进行X射线粉末衍射(XRPD)研究。
图.2A显示Sim2A的XRPD图谱。图.2B显示Sim2B的XRPD图 谱。Sim2A的XRPD图谱显示相对较低强度的反射，而Sim2B的XRPD 图谱展示非常低强度的反射。所述低强度反射归因于无定型含量，Sim 2B的图谱暗示着具有比Sim2A甚至更高程度的无定型含量。
与Sim1A中度生长的晶体形式和Sim1B高度生长的晶体形式相 比，只有轻微晶体生长的Sim2A和Sim2B以玻璃态外观固化。在Sim 2A和Sim2B中观察到的玻璃状外观的程度与由XRPD表现的无定型含 量的程度一致。
无定型物质通常具有显著高于同种物质的晶体材料的自由能。由 于其更高的能量状态，其倾向于比其较低能量的晶体对应物具有更高 的溶解度和更快的溶解速率。在许多情况下，因为晶体形式的较低溶 解度和生物利用率限制了临床价值，所以选择药物组合物的无定型形 式用于临床应用。甚至在辛伐他汀的情况下，加入大量的无定型物质 到组合物中可能增加吸收速率和生物利用率，导致在更低剂量有更大 的效力。如果更低的剂量经证明足以达到想要的临床结果，可能的不 利影响也可以减少。
相对于生产无定型形式所通常需要的远离平衡的极端条件，激光 声共振可以在室温和常压下产生这种形式，并不用剧烈地改变pH。极 端条件的避免可以减少在更剧烈的条件下发生的所述化合物的降解以 提高产物得率，并可能导致更稳定的无定型形式。
通过调制稀疏相长波节的激光声共振的应用可提供可靠地产生 无定型形式的化合物的方法，所述化合物用其它方法难以产生无定型 形式。这可以挽救本可能有临床用处但不具有足够溶解度以被有效利 用的化合物。对于其它化合物，产生稳定的无定型物质可增加生物利 用率以提高临床功效，减少剂量要求或减少不利作用的风险。
实施例3
通过激光处理增加精氨酸来源的一氧化氮产量
化合物激光改造的应用不仅增强了改造化合物自身的能力，也增 强了改造由身体使用所述改造的化合物产生的副产品的能力。
例如，对4份每份为20克的L-精氨酸(Arg)样品进行测量，3 份用激光处理和1份为未处理对照。Arg#1用Quantel Nd-YAG脉冲激 光以2-5mJ/脉冲/5纳秒的平均脉冲振幅在532nm处进行处理，每秒 12个脉冲。将光学仪器调节到最大消除，并且处理样品30秒。Arg2# 用458nm的泵送氩气气体激光(pumped argon gas laser)进行处理， 所述激光具有初始功率16.5mW，通过光学仪器调节到5.06mW的功率 水平。Arg#3用670nm的初始功率为4.85mW经光学元件调节为2.94mW 功率水平的二级管激光进行处理。Arg#4是不作处理的对照样品。
位于Ithaca的Paracelsian(纽约)，是外界独立的实验室，进 行了下面的生物测定。将各精氨酸样品加入到12孔鼠巨噬细胞中达到 120mcg/ml的浓度。这是70Kg的人在摄取6克精氨酸后体内的估量血 清浓度，是在与广泛生理学益处相关的众多临床研究中观察到的水平。 以1ng/ml向各孔中加入LPS并将细胞孵育24小时。在处理开始后24 小时确定各孔上清中的亚硝酸盐的浓度以作为一氧化氮产量的相对测 量值。
所述结果按相对亚硝酸盐产量的顺序从最大到最小列出。第1栏 是Arg#，第二栏是平均值加减在540nm的光密度测量值的标准差，为 亚硝酸盐浓度的测量值，和第三栏是根据光密度确定的以微克/ml表 示的亚硝酸盐相对产量。最后一栏显示将最高产的Arg#3与其它样品 进行比较的Students 1-Tailed T-测定的结果。
样品ID 平均值O.D.±S.D 亚硝酸盐 P值
Arg#3 .232±.010 12.0 ---
Arg#4 .224±.006 11.4 .0216
Arg#2 .219±.008 10.8 .0016
Arg#1 .215±.007 10.6 .0001
应用于Ar g#3的激光调制导致该样品在统计学上显著地比对照未 处理Arg#4产生更多的一氧化氮副产品。应用于Arg#1和Arg#2的激 光调制导致其在统计学上显著地比对照未处理Arg#4产生更少的一氧 化氮副产品并且高度统计学上显著地低于激光活化的Arg#3。
应该非常重要地指出在体外或体内提供的L精氨酸对一氧化氮产 量的最大效应可能是在递送的最初30-60分钟内，因此24小时平衡时 间(24hour equilibration survey)可能显著地低估了激光处理的L 精氨酸相对于对照形式的L精氨酸在一氧化氮产量差异幅度。
该实施例显示依赖于所用的激光激发，可以显著地增长或降低想 要的代谢副产物。以很低而不会引起离子化或显著热降解的能量水平 进行实验。最可能的是，分子形状的变化调节酶-底物的适应性和在想 要的方向上的反应速率，所述分子形状的变化甚至在处于无水状态的 物质进入溶液后仍保持有效性。
实施例4
通过激光共振激发对L-精氨酸氢氯化物进行均质化、延长和脱水 在两个各10×35mm的聚苯乙烯皮氏培养皿中对L-精氨酸氢氯化 物进行测量。将各样品溶解在.50克的去离子水中。对照样品通过在 室温下慢速蒸发24小时结晶。平均室温大约26摄氏度。平均环境湿 度约33％。
处理样品在与上述实施例2中描述的Arg#1同样的条件下结晶， 另外加以532nm的脉冲调制能量。所述光束穿过容器中溶液弯月面中 心。
选出来自对照和处理样品的晶体以进行进一步研究。根据本领域 最新标准，所有选择的晶体都具有接近.5mm左右或更短的边长。使 用SMART X射线衍射分析仪来解析所述晶体结构。
在对照和激光处理晶体之间存在高度显著的差异。图.3A显示对 照样品的前面和侧面观上有些块状和不规则形态；而图.3B显示对于 激光处理的L-精氨酸氢氯化物在可比较的观面上更具一致的圆柱状 形态。对照L-精氨酸氢氯化物发现具有文献中报道的一水化物晶体的 典型晶胞特征。相反地，经激光处理的晶体发现具有显著不同的在晶 格中不含水的晶胞，表明了一水化物到无水晶体的转换。这是非常有 意义的因为结晶是在常温下从水中进行的。如图.3C显示，也与预测 的用稀疏相长波节激发主链共振的效果一致，在晶格中具有高水平均 质化的伸长的L-精氨酸结构。
本发明描述的方法具有被应用到更广泛的分子形式中以改造亲 水和疏水相互作用的相对强度的潜能。无水状态的材料可经预处理以 上调或下调在想要方向上的特定反应过程。使用该方法从溶液中生长 的晶体可能有新的和想要的性质。该方法还可应用于溶液中以改变反 应的速率和产物比例。激光EM波稀疏相长波节通过介质的更深的穿透 能力可使该方法扩展到广泛的工业上的、体外的和体内的应用。
实施例5
通过激光处理氨基酸全谱混合物以减少炎性细胞因子生成 如下制备氨基酸混合物：按下列比例测量和混合下列自由形式 (free form)的氨基酸无水粉末：L-半胱氨酸3.4克、L-牛磺酸6.8 克、L-苏氨酸27.0克、甘氨酸368.4克、L-谷氨酸碱67.6克、L-谷 氨酰胺67.6克、L-赖氨酸单氢氯化物(monohydrochloride)67.6克、 L-精氨酸60.8克、L-天冬氨酸13.6克、L-鸟氨酸单氢氯化物12.2 克、L-组氨酸13.6克、L-亮氨酸60.8克、L-缬氨酸33.8克、L-甲硫 氨酸33.8克、DL-苯丙氨酸129.0克、L-异亮氨酸40.6克、L-丙氨酸 16.8克、L-脯氨酸13.6克、L-丝氨酸33.8克和L-瓜氨酸10.2克。
各20克这种混合物用作对照和激光处理的样品。样品1是对照， 样品2用670nm的二级管激光处理，所述激光具有初始功率4.85mW， 经光学元件调节到2.94mW的功率水平，并且样品3用458nm的泵送氩 气气体激光处理，所述激光具有初始功率16.5mW，经光学元件调节到 5.06mW的功率水平。对样品2和3激光处理的持续时间各30秒。
独立的外界实验室，位于Ithaca的Paracelsian(纽约)，进行 了如下生物测定。将标准的Echinacea样品单独地或与20mg/ml的样 品1、2或3一起在鼠巨噬细胞的三倍孔(trip licate wells)组织培养 介质中孵育，经Echinacea刺激后24小时，接着测定三倍ELISA孔中 肿瘤坏死因子a(TNF-α)的产量。也以同样的方式测定正对照和负 对照，所述正对照具有以1ng/mL加入的脂多糖(LPS)。
本领域技术人员意识到鼠巨噬细胞的使用刺激了身体的免疫应 答。加入本草Echinacea提供了类似免疫系统受到刺激时产生的应答。 TNF-α的读数是炎症程度的很好标志。因而引起巨噬细胞中的TNF-α 显著增加的物质可预期使身体产生明显的炎症--特别是遭受自体免 疫疾病例如炎性肠疾病以及其它生理学问题例如系统性红斑狼疮、类 风湿关节炎和食物过敏的身体。
结果如下
样品ID TNF-α±S.D.
负对照 215±13.7
Echinacea正对照 683±27.1
LPS 1ng/mL对照 2863±185.7
Echinacea+样品1 1568±45.8
Echinacea+样品2 850±57.6
Echinacea+样品3 761±100.3
使用Students 2-TaiLed T检验将Echinacea正对照与Echinacea 加样品1、2或3的结果进行比较。样品1的加入导致TNF-α高度显 著的增长，P＜.0001。在加入样品2后，TNF-α产量的相对增加量不 如前者大，但仍在统计学上显著，P＜.03。样品3的加入没有显著地增 加TNF-α产量，P＝.31。因而激光处理样品3减少了在对照样品1中 观察到的TNF-α产量的急剧增加使其回到Echinacea单独存在时的基 线水平。
换句话说，所述负对照是正常人体免疫系统的指示。加入 Echinacea提高了免疫应答。脂多糖(LPS)的加入刺激了最大的免疫 刺激，作为参照点。
样品1即未改造的氨基酸的加入显示出TNF-α产量的明显增加。 因而，具有自体免疫疾病、或其它炎性过程的人预计因摄入所述氨基 酸而产生明显的炎症。
与样品1相反，样品2和样品3如上述方法进行改造。不仅所述 样品没有产生如样品1那样很大可能的炎症，TNF-α的增加也非常小。 事实上，样品3显示确实没有增加Echinacea正对照的炎症。
那些了解营养品的人会意识到许多人难以忍受某些对健康所必 需的营养物。上述氨基酸是主要的例子。通过使多种氨基酸接受激光 处理，所述氨基酸的生物利用率将会大大增加。明显地，如果一个具 有自身免疫功能障碍或其它炎症状况的人对所述氨基酸不产生负面作 用，那么可在没有想要的副效应的风险下将相当更多的氨基酸整合到 人的饮食中。
本领域技术人员意识到炎症并非总是坏事。有许多时候希望提高 免疫学应答。例如，增加炎症/免疫学活性可用于抵抗肿瘤或其它不想 要的病症。通过改造激光处理的化学物质，所述化学物质能被改变， 使得它们增强了免疫学应答，而不是将其减到最小，如已经通过相对 于未处理对照来自激光处理的L精氨酸增加了巨噬细胞的一氧化氮产 量得以证实，
实施例6
相对于未处理的氨基酸使用激光均质化的氨基酸提高大脑一致 性
脑电图(EEG)是将记录电极放在大脑上测量脑中电活动的诊断 研究。定量EEG，或脑谱图，是测量功率以微伏表示的δ、θ、α和 β频率波段的脑波功率的详细研究。此外，脑谱图也测量一致性，所 述一致性是指从一个区域到另一个区域的脑波相位是否具有和与紊乱 的脑功能相对的健康功能一致的关系。
用于定量EEG的标准条件是在好的夜间睡眠后的早晨，避免使用 咖啡因和其它兴奋剂。将具有导电电极的帽子放在头皮上这样所述电 极就会定位在特定区域的脑部区域上。受试者闭上眼睛休息平躺接受 20-30分钟的测量。如果进行基线和干涉后测量，按照相同的流程进 行，将帽子保持原位以确保从测量到测量的过程中可靠的定位。闭上 眼睛放松平躺有助于α波段以每秒8-12个周期显著地增加，使得这 个波段对研究解释特别重要。用于下列研究的定量EEG设备测量脑上 超过19个不同位置的输出功率和一致性数据。
研究测试配方包括有助于增加精力、注意力和应变能力的氨基酸 混合物。两种用于增加脑力和应变能力的最重要的氨基酸是L-苯丙氨 酸和L-酪氨酸，因为这是儿荼酚胺神经递质多巴胺、去甲肾上腺素和 肾上腺素的前体。在标准的化学途径中L-苯丙氨酸羟基化变成L-酪氨 酸，L-酪氨酸接着自身羟基化后形成L多巴。接着L-多巴脱羧酶可将 L-多巴转化成多巴胺；接着多巴胺的差异羟基化可产生去甲肾上腺素 或肾上腺素，它们是其它主要的在中枢神经系统中具有深远地或系统 地刺激效应的儿茶酚神经递质。
所述研究制剂由下列按重量百分比的成份组成：L-酪氨酸6.6％、 L-苯丙氨酸3.3％、DL-苯丙氨酸2.2％、甘氨酸4.4％、L-精氨酸7.7％、 L-鸟氨酸7.7％、L-赖氨酸3.3％、L-牛磺酸6.6％、L-谷胱苷肽9.9％、 L-谷氨酰胺5.5％、L-谷氨酰胺4.4％、L-甲硫氨酸4.4％、L-胱氨酸7.7％、 L-半胱氨酸3.3％、L-丙氨酸5.5％、L-苏氨酸2.2％、L-缬氨酸6.6％、 L-异亮氨酸4.4％、L-亮氨酸1.1％、L-组氨酸2.2％和L-天冬氨酸1.1％。 装入干净的明胶囊，每个囊中放入750mg所述研究制剂。对照未处理 胶囊不受进一步的改造。用458nm的泵送氩气体激光辐射激光处理胶 囊，如实施例1中对Arg#3的处理。将处理胶囊慢速旋转透过激光束， 每个胶囊透射1分钟。
受试者是两位没有已知医学问题和没有脑部受伤或神经疾病病 历的年轻白人妇女。她们被选作代表年轻健康人的脑生理反应的受试 者。如所预期，基线定量EEGs显示了在闭上眼睛处在放松状态时所期 望的占主导的α波。在采取了基线读数后给每位受试者2粒未处理研 究制剂的胶囊，总共每个受试者1.5克。允许吸收和同化所述制剂30 分钟，接着重复进行定量EEG测量。在测量未处理研究制剂后，接着 让受试者服用2粒激光处理制剂，每个受试者总共1.5克。允许吸收 和同化所述制剂30分钟，接着再次重复进行定量EEG测量。
下面的表显示在α波段上的功率输出值的平均值和标准差(SD)， 所述值对应于基线、未处理氨基酸和处理氨基酸。
平均值(微伏) 标准差
基线 8.339 4.876
未处理氨基酸 11.2842 6.7014
处理氨基酸 11.9842 8.2596
一般线性模型重复测量方差分析(GeneraL Linear ModeL repeated measures anaLysis of variance)用来分析激光激发的氨 基酸制剂对增强脑功率的效应，比较了基线、摄入未处理氨基酸和摄 入激光处理的氨基酸。多变量测试显示相对基线脑功率方面有显著增 长，WiLks’Lambda(λ)＝.219，F(2，36)＝64.128，p≤.0001。Paired two-tailed t检验分析显示在摄入未处理和激光处理的氨基酸后相 对于基线发现显著增长的脑功率，两个比较都是统计学上显著的， P≤.0001。进一步地，激光处理的氨基酸制剂比未处理制剂更显著增 强脑功率，t(37)＝-2.349，p＝.024。
此外，激光处理制剂的使用也显示出比使用未处理氨基酸具有显 著更好的一致性结果。两个受试者中的一个在摄入未处理氨基酸后其 脑波一致性显示明显衰退的不利效应，而在摄入激光处理的氨基酸后 提高到比基线更好的状态。图4A显示对该受试者基线一致性的研究， 所述研究显示在大脑的左后区域有单个脑波一致性异常。摄入未处理 氨基酸制剂后，图4B显示广泛的一致性异常发展。从在基线的单个缺 陷，发展到11个区域的异常，所述区域显示强烈的双向地前后一致性 缺陷，同时也具有一个大脑半球间一致性缺陷的区域。在摄入激光处 理的氨基酸后，图4C显示所有一致性缺陷完全消退。激光处理氨基酸 的使用不仅显示了比未处理氨基酸显著地增加了脑输出功率的能力， 也显示了逆转在使用未处理氨基酸时产生的异常脑波一致性的能力。 在形状和主链扭曲上的不均一性，特别对儿茶酚类神经递质的前体， 可能倾向于不一致的受体效应和亚最优的神经生理反应。
在L-酪氨酸的商业化生产中，所述分子受到的加热和脱水过程， 特别是将水分子从结构中拉出时，可能导致主链上的苯酚环扭曲或其 它分子形状的扭曲。对于未处理的L-酪氨酸，那些对其儿荼酚神经递 质代谢物不能提供最优受体适配的形状可能是一致性异常发展的因 素。激光处理的L-苯丙氨酸和L-酪氨酸构型的均质化是促进正常脑一 致性恢复的关键因素，同时也维持增长的脑能，所述正常脑一致性的 恢复可通过提高神经介质的受体适配性发生。
同样地，L-多巴在其商业化生产过程中经受热和脱水逆境。这些 逆境也可以导致排列在主链上的酚环分子扭曲。广泛地用作治疗 Parkinson’s疾病的药物，在这种病症中L-多巴提供底物以增加在缺 乏多巴胺的特定脑区域(特别是黑质和其它纹状核)的多巴胺水平。L 多巴通常与卡比多巴(carbidopa)一起服用，所述卡比多巴是脑外多 巴脱羧酶抑制剂，这样更高浓度的L-多巴可通过血脑屏障。
尽管L-多巴可帮助减轻Parkinson’s疾病的运动功能障碍，但其 应用经常产生副作用例如恶心和焦燥。由于衰减效应，经常要求增大 剂量，这样也有助于增加副作用，这样可能产生剂量限制。使用激光 共振均质化L-多巴可以产生可更加一致地提高想要的临床效果的形 状，同时减轻副作用特征。给定剂量的激光处理的L-多巴可能将提供 同样或更好的临床益处，可以减小不利效应的趋势并延缓剂量增加的 要求。用于L-多巴激光处理的最初流程按照如上用于处理氨基酸制剂 的实践，按比例放大至适合于商业生产水平的更大体积的粉末递送。
实施例7
相对于未处理甜菜碱氢氯化物激光处理的甜菜碱氢氯化物中具 有扁平和伸长的碳-氮、碳-氢和碳-氧键的晶体形式的量增加了 根据本发明，稀疏相长波节激光辐射已被用于使甜菜碱氢氯化物 分子共振形成均质化的扁平的和伸长的形状。通过相对于未处理对照 在激光处理的甜菜碱氢氯化物大大改善了的晶体形成水平上观察到均 质化效应。相对于未处理分子，激光处理的甜菜碱氢氯化物的X射线 晶体学显示出在处理的分子中预测的扁平的和伸长的键。
通过将0.6克甜菜碱氢氯化物溶解在3.0克去离子水中然后将制 备的溶液放在10×35mm皮氏培养皿中制备图.5A、5B、5C、5D和5E显 示的对照和处理的甜菜碱氢氯化物样品。通过在室温缓慢增发而在开 口容器中进行结晶，该方法是晶体学领域中经常使用的。用实验室除 湿剂将环境湿度保持于或低于30％。用670nm调制在10MHz的连续波 二极管激光辐射处理的甜菜碱氢氯化物，所述激光的初始光束功率为 2.7毫瓦，相位共轭到1.35毫瓦。在整个结晶过程中将5mm直径的光 束穿过所述处理溶液的流体弯月面中心。除了不用产生的稀疏相长波 节的激光系统辐射外，在相同条件下制备对照未处理甜菜碱氢氯化物。
图.5A和5B显示对照甜菜碱氢氯化物的晶体形式与激光处理的 甜菜碱氢氯化物晶体形式的质量对比。用于已形成的晶体的总体几何 形状的晶体学术语称为晶体惯态(crystal habit)。在图.5A和5B 中左边的对照晶体与右边的处理晶体具有显著不同的惯态。
5A放大的侧面观照片显示对照和激光处理的甜菜碱氢氯化物之 间的明显差异。对照晶体具有大量的内含缺陷、表面不规则和浅得多 的深度。相反地，处理的晶体显示出高水平的一致性、没有缺陷、具 有光滑的表面和更大的从前到后的深度。5B的前面观显示具有粗糙边 缘轮廓的对照晶体的波状、不规则表面。相比之下，在右边的激光处 理的晶体显示具有更光滑边缘轮廓的光滑得多的表面。
这些图形例证了均质化方法。甜菜碱氢氯化物倾向于主链扭曲， 导致在溶液中产生一系列形状。既使用数小时的慢速蒸发，形状差异 阻止了在晶格中的有序排列，在晶格中导致空隙和不规则性。当将轻 微不同的形状加入到晶体的生长区时，生长平面被扭曲导致晶体不规 则。
相反地，在激光均质化的影响下生长的甜菜碱氢氯化物获得如此 高的自相似性导致形成高度组织无粗糙缺陷的晶体。本可以有助于降 低组织性的可能由低功率激光应用造成的轻微介质加热(如果有)， 也被稀疏相长波节效应克服了。
应该重要地指出，与通常工业上干燥大量产物的模式相比，通过 慢速蒸发生产对照晶体已经是非常温和的方法。通常会使用更高的温 度，高达所述化合物热降解的阈值。
这种强烈的条件会显著地增加通过随机热运动和更强的脱水强 度造成的分子结构更普便和极端的扭曲的趋势。稀疏相长波节激光辐 射可用于无水粉末(如实施例1、3和4)或用于脱水过程中以均质化 分子形状从而提高生物利用率。
使用由Siemens制造的SMART仪进行X射线晶体学研究。图.5C 和5D分别显示对照与激光处理的甜菜碱氢氯化物的分子间氢键。 图.5C显示每分子未处理甜菜碱氢氯化物有4个分子间氢键。相比之 下，图.5D显示每分子的处理甜菜碱氢氯化物只有3个分子间氢键。 尽管这是晶体学的软性质，但减少氢键数目可增加溶解度；加快底物 在溶液中溶解可促进更快的分子吸收。
图.5E显示通过X射线晶体学对于对照和激光处理的甜菜碱氢氯 化物的晶体解析(crystal solution)。所述晶体解析是指使用X射 线衍射图谱确定被分析的分子中所有原子的精确定位的方法。
在这两个图形中，虚线表示对照未处理甜菜碱氢氯化物的结构， 而实线表示激光处理的甜菜碱氢氯化物的结构。上面的图形表示主链 模型展示而下面的图形表示球棍模型展示。在两个图形中，处理的甜 菜碱氢氯化物显示预测的所述分子的扁平和伸长效应。特别地，具有 扁平和伸长的碳-氮键(甲基基团的)、碳-氧键和扁平和伸长程度较 低的碳-氢键。
均质化和分子的扁平和伸长可通过至少三个基础机制增加酶调 节反应的功效，从而增强了生物利用率。增加底物的均一性类似于增 加底物的浓度，所述底物适合于对这种底物优先选择的酶的同种型。 在任何酶调节的反应中，增强的底物浓度将按比例增加反应速度和产 物生产。
其次最扁平的形状将倾向于处于均一的最低能量状态。在这种构 型中键强度最低，而场强最高。这是一个非常活性的状态，因为所述 底物作为整个分子行使作用。
此外，分子与分子之间的高度自相似性有助于酶的结合，因为酶 与和刚释放的分子一样的分子的结合要远快于与甚至只是大小上轻微 不同的分子的结合。这意味着反应物可提供的速度直接正比于(乘上 常数)反应物中所述分子的自相似性。因而在大小形状和水中分布方 面反应物分子相互间相似度越高，则细胞将生产更多的产物。暴露于 稀疏波节辐射的分子在水中分布和定位方面具有高度相似性，有助于 具有最扁平低能的形状，可能具有高电磁力矩，并且在各个维度具有 极度自相似性。
制备于暴露或未暴露的甜菜碱氢氯化物的甜菜碱氢氯化物晶体 明显地显示出这种效应，因为小的单个差异积累起来成为在生长的晶 体中可见的更大的宏观差异。自相似性也减少了细胞生产大量酶以调 节给定反应的需求，如果给细胞提供具有广泛变化形状、高度不均一 结晶的反应物，这种需求是不能减少的。增加分子与分子间的键能和 大小相似性通常有利于在酶调节的反应中任何产物的生产，因而增加 了生物利用率。
细胞制造产物的过程可以看成是加工过程，其中细胞在一端获取 原料而最终在另一端产生特定的产品。在基础水平上的营养补充物的 概念是利用原料生产给定的产品，所述原料否则需要在反应之前从可 获得的食物中提取出来。因而营养补充物的原理就是减少给定产品的 反应复杂性并因此减少需要生产其的能量和时间。
增加所述营养补充物的均一性就是增强上述同一原理，进一步减 少反应复杂性和增强生产想要产品的速度和功效，因而相对于非均质 化的营养物增加生物利用率。同样如果使用激光均质化的药物而不是 使用未处理的药物，那么在体内通过酶调节的反应有助于增加想要的 产品(例如从L-多巴中生产多巴胺)的药物，也可以显示增强的体内 生物利用率和减少潜在的副作用。
此外，设计用以增加受体活性(例如β-阻滞剂心得安)的药物 可显示出相似的生物反应性的形状调节效应。众所周知受体-配基相适 配是高度依赖形状的。均质化成高度自相似扁平的具有高电磁场力矩 的形状，其功能可类似于增加配基浓度以获得想要的受体-配基效应。 这既可以允许更低剂量获得类似的临床益处，又可以在相似的剂量水 平减少副作用。
实施例8
激光处理的甜菜碱减少同型半胱氨酸并且改善临床症状的临床 效应
进行随机化预期的(randomized prospective)安慰剂控制的双 盲研究以确定激光处理的甜菜碱加上代谢辅因子对甲基化代谢和临床 症状的效应。甲基化代谢是指转移甲基基团，所述甲基基团是指含有 键合三个氢原子的碳原子的简单有机化学基团(CH3)。
还知道作为单个碳原子转移，在细胞生物学中甲基基团转移是其 中最基础和最重要的化学转移。甲基基团转移涉及DNA的生产、细胞 膜的修复和维持、中枢神经系统中神经递质的合成和平衡以及许多其 它改造蛋白、脂类和糖类形成其生物学上有用的构型的过程。
甲基化代谢也密切地涉及DNA调控和生物钟机制。由于甲基基团 转移代谢广泛的重要性，增强甲基代谢的治疗药物可期望具有用于改 善整体代谢平衡和相关临床状况的重要潜能。
体内甲基代谢整体性的重要指标是同型半胱氨酸水平。血清同型 半胱氨酸的升高表示一条或更多条主要甲基代谢途径受到损伤。升高 的同型半胱氨酸也是临床相关的。已公开的流行病学资料显示，同型 半胱氨酸水平高于6.3时，其心血管疾病的相对风险呈指数上升，如 下面图表显示：
同型半胱氨酸水平 ＜6.3 6.3 10 15 20
相对心脏病风险 ＜1 1 2 4 9
此外，升高的同型半胱氨酸已与中风、Alzheimer’s疾病、前惊 厥(pre-eclampsia)、神经管出生缺陷、胎儿流产(fetal loss)、 人类敌对行为和恶性肿瘤发展的风险增加相关。在同型半胱氨酸尿中 (在这种代谢功能障碍中同型半胱氨酸可上升至数百)，加速老化、 神经疾病和动脉粥样硬化甚至在早年阶段可很快地迅速发展。
同型半胱氨酸在体内作为甲硫氨酸代谢的副产品产生。体内有三 条主要途径用以清除同型半胱氨酸，当这些途径发挥作用时可防止其 升高到有害水平。
第一条途径是转磺基途径，所述途径使用维生素B6(吡哆醇)和 锌将同型半胱氨酸脱毒成半胱氨酸。甲硫氨酸和半胱氨酸是主要的含 硫氨基酸，并且如果其代谢途径完整，甲硫氨酸可以通过同型半胱氨 酸转化成半胱氨酸。一些人不能磷酸化吡哆醇形成其活性状态；在这 些人中，必需给以吡哆醛-5’-磷酸以克服代谢障碍。
第二条同型半胱氨酸解毒途径是使用维生素B12和叶酸以对同型 半胱氨酸重新甲基化回到甲硫氨酸。众所周知缺乏B12和叶酸会导致 神经病学、精神病学和血液学上的缺陷。扰乱甲基基团转移代谢会减 弱DNA、神经递质和髓磷脂的合成，可导致贫血症、痴呆症、精神疾 病和外周神经疾病。特别是叶酸缺乏已证明与结肠和子宫颈癌以及中 枢神经系统出生缺陷的风险增加有关。该途径的遗传缺陷在某些群体 中是普遍的，例如38％的法裔加拿大人是有关甲基四氢叶酸还原酶缺 陷活性的杂合体。强烈的支持所述完整的甲基代谢途径可显著地减少 这类先天代谢缺陷对健康的损害。
第三条清除高氨酸的途径(可能是临床上最有力的)，使用甜菜 碱作为甲基基团的供体。通过在肝和肾中发现的酶甜菜碱-同型半胱氨 酸甲基转移酶，将甲基基团从甜菜碱中转移到同型半胱氨酸上以将其 转化成必需氨基酸甲硫氨酸。甜菜碱本身是甘氨酸的衍生物，即甘氨 酸将其三个氨基氢原子用三个甲基基团取代；因而甜菜碱是甲基基团 丰富的甲基基团供体，也称作N，N，N-三甲基甘氨酸或简称为TMG。
由Morrsion等人在1953年进行的双盲临床研究观察到将甲基基 团转移因子施用给刚从第一次心肌梗死中活过来的受试者的效应。接 受治疗的受试者每天接受9克高剂量的甜菜碱加上维生素B12(一种 肝脏提取物)，和肌酸前体。一年后，给予安慰剂的受试者有25％的 死亡率，而处理组中无死亡，在处理组中高度显著地减少了死亡率。
具有同型半胱氨酸尿(最极端的甲基代谢紊乱的情景)的人，也 显示用维生素B6、B12和叶酸也可以降低同型半胱氨酸水平，但在临 床状况上通常没有显著改善。相反地，加入高剂量的甜菜碱(通常每 天6-9克)与泛灰色头发的逆转、改善心血管状况和甚至神经缺陷的 逆转有关。当把甜菜碱加入到其食物疗法中，具有同型半胱氨酸尿的 妇女已能受孕和具有正常的妊娠和生产(term delivery)。
甜菜碱的摄入也与减少身体肥胖、增强肌肉质量和增强运动行为 有关。甜菜碱也在细胞内渗透调节特别是在肾脏中起着作用。
甲硫氨酸的产生，特别是在肝脏，给甲基代谢其中一个最重要的 过程提供了舞台。通过SAMe合成酶的作用甲硫氨酸分子结合能量分子 ATP(腺苷三磷酸)形成分子S-腺苷-甲硫氨酸(SAMe)。由此形成 的SAMe在细胞代谢中是主要的甲基基团供体，涉及数十种甲基基团转 移反应。
特别地，所有DNA甲基转移酶，即通过DNA甲基化调节DNA转录、 老化和修复的酶，专门地使用SAMe作为DNA甲基基团供体。此外，SAMe 提供甲基基团给蛋白、脂类和糖类以将其改造成其生物学活性构型。 为了最佳流动性和受体功能，膜脂特别需要甲基化。
从神经学立场，SAMe为神经递质合成和平衡提供甲基基团，特别 是5-羟色胺的合成，以及用于生产神经的绝缘髓磷脂。
使用摄入的SAMe的双盲临床研究已显示几个治疗益处。每天以 1600mg的剂量，已观察到可与三环抗抑郁药相比的抗抑郁效果。与三 环药物对比，SAMe的抗抑郁效果在一个星期内显现，而使用三环药物 通常需要4-6周达到临床效果。此外使用SAMe基本上没有副作用，与 使用三环药物中观察到的频繁的抗胆碱能和心血管有害效应形成对 照。
其它报道的SAMe临床益处包括减少疼痛和增强在骨关节炎中的 功能、减少纤维素增生症状和改善心血管健康。也曾报道SAMe用于保 护肝脏免受毒素侵害和提高肝脏修复，甚至肝硬化的修复。后面的效 应可能涉及SAMe在肝脏内增强了甲基化，其是重要的解毒途径。
一旦SAMe提供其甲基基团，接着其变成S-腺苷-同型半胱氨酸 (SAH)。一旦释放腺苷基团，同型半胱氨酸就是产生的副产品。图.6A 表示甲基基团转移途径的概图。尽管SAMe的施用与临床益处相关，但 其具有增加同型半胱氨酸负荷的潜在缺点。
更理想的最优化甲基代谢的方法是增加内源SAMe产量同时减少 同型半胱氨酸水平，只要SAMe能被充分提高。甜菜碱的施用是用于升 高SAMe同时减少同型半胱氨酸的强候选者，因为动物研究已显示施以 甜菜碱可升高肝脏SAMe水平达4倍。与甜菜碱导致肝脏SAMe水平上 升一致，施以甜菜碱也已显示保护肝脏免受毒素副作用，特别是保护 肝脏免受酒精诱导的毒害。
为了支持甜菜碱的这个功能，具有严重同型半胱氨酸尿和主要神 经学缺陷的年轻妇女的研究例子显示当单独加入甜菜碱但没有施用维 生素，神经学缺陷会显著消除；此外其脑脊髓流体SAMe水平从几乎不 能检测上升到正常水平，在往其饮食中加入甜菜碱后也获得了临床改 善。
作为引导测试(pilot test)，测量患有骨关节炎的女性受试者 在服用SAMe时和接着服用甜菜碱制剂时的血液SAMe水平。所述受试 者每天服用800mg SAMe，其可以提供中等程度的缓解膝部疼痛。以这 个水平摄入SAMe三个月，其血液SAMe水平是4.9(对于该实验正常 范围是4.2-8.2)。在这个时候，中断服用SAMe并且其开始服用具有 1克激光处理的甜菜碱加上激光处理的代谢辅因子的甲基化配方。甜 菜碱和代谢辅因子与下面将要描述的双盲临床研究制剂中的比例相 同。
一个月后，其血液SAMe水平已上升至6.2并且其右膝疼痛已几 乎完全消除。因而服用SAMe前体而不是SAMe本身导致显著较高的血 液SAMe水平并且具有更好的临床反应。特别地，提高SAMe同时降低 同型半胱氨酸的双重效应可期望保持和提高DNA甲基化状况，因为 SAMe是DNA甲基化专门的甲基基团供体。
已发现同型半胱氨酸的升高是DNA甲基化受损的最可靠标志，而 不是直接测量DNA甲基化状态。升高的同型半胱氨酸也已与在血管内 皮细胞的端粒加速缩短有关。端粒是染色体的末端，在每次细胞分裂 后将会缩短。当端粒过分缩短时，所述细胞将会失去复制能力。因而 同型半胱氨酸的升高与两个基础的DNA老化机制相关；因此降低同型 半胱氨酸预期对支持生命延长有显著效果。
出生时DNA甲基化的模式对各类细胞的功能完整性至关重要。甲 基基团被置于特定的胞嘧啶残基上，通过阻止不合适于在那个细胞系 中产生的基因的转录以分化各细胞类型的DNA表达。因此，特定胞嘧 啶上的甲基基团作为调控性阻断物以防止对该细胞不合适的基因的表 达。该机制，例如，阻止了大脑细胞制造肌肉蛋白和阻止肌肉细胞制 造专属大脑细胞的蛋白。因此每个细胞系具有其基因组中哪些残基接 受胞嘧啶甲基化的特定模式。
因此通过阻断不适合于那个细胞系的基因产物的转录，这种甲基 化模式充当区分一个细胞系和另一个细胞系的指纹。胞嘧啶甲基化是 确定人类基因组100,000个基因中的哪些将会在特定细胞系中表达的 中心调节过程。
来自DNA甲基基团的渐近丢失是其中一个最重要的关于细胞老化 和DNA降解的时钟机制。出生时，根据细胞的类型，胞嘧啶甲基化水 平变化范围是从2到6％的胞嘧啶残基。在人和其它动物中最高水平的 DNA甲基化通常在胸腺中观察到，具有6％的胞嘧啶甲基化水平。当甲 基基团从DNA上逐渐丢失时，转录和DNA调控的完整性减少。DNA可 能开始转录对该细胞类型不合适的基因。癌基因可能丢失甲基化的抑 制效应并且处于活化的风险，所述活化是可以增加肿瘤形成可能的改 变。因而与减弱甲基化有关的细胞化学物质增加了DNA链断裂和突变 的风险。
至少部分由于与甲基化相关的DNA改变，丢失出生时20％的甲基 基团与某种恶性肿瘤风险的显著增加有关，特别是结肠和子宫颈。考 虑单个变量叶酸，相对于低叶酸水平的人，具有高叶酸水平的人已显 示患结肠或宫颈癌的风险要低近50％。
在40％DNA去甲基化水平上，对于人和其它哺乳动物种类，退行 性死亡易于发生。在这个DNA去甲基化水平上，如果推广到所有组织， 信息完整性受到如此削弱以至所述生物体的存活不再受到支持。因此 任何减慢、停止或逆转甲基基团从DNA上丢失的因子将有助于减缓、 停止和甚至逆转在DNA水平上的老化过程。
尽管全身50％DNA去甲基化水平一般不支持存活，在某些条件下 这种水平的丢失可发生在某些组织中。特别地，已有报道50％DNA去 甲基化选择性地存在于自体免疫疾病系统性红斑狼疮和风湿性关节炎 的淋巴细胞群体中。
在这些免疫调节细胞中的DNA信息完整性的过度丢失可能是导致 免疫系统将自身抗原当成外来抗原识别并启动破坏性炎症过程对抗自 身的疾病的核心。各种抗炎药物主要是通过减少最终炎症效果起作用 而不是针对核心的信息和DNA缺陷。相反地，在受影响的免疫细胞中 修正甲基化缺陷可帮助在信息失调的水平上医治自身免疫状况。
同型半胱氨酸的上升与加速DNA去甲基化和端粒缩短有关，是在 DNA水平上加速老化过程的标志。任何想要获得生命延长效果的程序 必需要完全解决DNA甲基化、SAMe产生和同型半胱氨酸水平。
同型半胱氨酸的病理效应扩展到超出DNA加速去甲基化。同型 半胱氨酸还是增加在血管疾病病原学中病理性胆固醇的重要因子。同 型半胱氨酸和硫代内酯(thiolactone)结合LDL胆固醇以促进LDL氧 化。
动物研究已显示施用高剂量的未氧化胆固酵对血管很少有影响， 但加入甚至痕量的氧化胆固酵会导致明显的动脉粥样硬化。同型半胱 氨酸诱导LDL胆固醇氧化的作用可大大增加LDL胆固醇动脉粥样硬化， 甚至在LDL胆固醇被认为是处在正常范围内水平时亦然。
此外，升高的同型半胱氨酸增加脂蛋白与血纤维蛋白的结合。升 高的同型半胱氨酸也倾向于增加可溶性凝结因子形成血凝块的性质。 这两个因素都增加了血凝块形成和堵塞血管的可能性，特别是在血管 斑块区域，这样可导致心脏病、中风或外周组织坏疽。
血管弹性的研究显示同型半胱氨酸的水平高于正常生理水平越 高，越能抑制一氧化氮从血管内皮细胞中产生。因为一氧化氮能扩张 血管，抑制一氧化氮会削弱在响应要求更多血流需要时受影响的血管 的扩张能力。一氧化氮的对抗作用可易使血管发生痉挛、增加组织发 生局缺血的可能或减少血流和充氧作用低于支持组织生存所需的水 平。
通过这些多个机制，升高的同型半胱氨酸可加速动脉粥样硬化、 削弱需要充足血流时血管所必需的扩张或增加血液凝块形成的可能 性。因为这些原因，对于过早性心脏病(年龄低于55)以及对于中风 和外周血管疾病，同型半胱氨酸可以是比升高的胆固醇更具大得多风 险的因子。已显示升高的同型半胱氨酸增加过早性心脏病的相对风险 高达40倍，而增加的胆固醇所导致的相对风险仅有大约4倍。
从恶性肿瘤方面来看，已发现同型半胱氨酸积累在恶性肿瘤细胞 中并且干扰DNA和蛋白质化学。对具有癌前期支气管细胞学的吸烟者 施用甲基化增强营养物显示病灶明显地减退至正常，而安慰剂对照组 中的支气管细胞学没有改善。此外，施用甲基化增强因子也已显示改 善淋巴瘤的临床进程。
降低同型半胱氨酸水平和提高甲基代谢可具有广泛的益处，包括 抗老化效应、减少心血管风险和减少恶性肿瘤的风险和缓和其进程。 提高SAMe也与减轻抑郁和骨关节炎症状、改善纤维素增生症状特征， 和增强心脏和肝脏健康和功能有关。
进行随机化安慰剂对照双盲预期临床研究以估计激光处理的甜 菜碱加上激光处理的辅因子对同型半胱氨酸水平和其它临床和代谢特 征的影响。将用于人临床研究的综合性协议书提交给在Washington 的Olmpia的Western InstitutionaL Review Board(WIRB)，所述协 议经批准用来按照可接受的指导进行人临床研究。
通过当地报纸布告从华盛顿地区的Seattle和Olympia地区招募 研究受试者。选择40名年龄超过40岁的受试者参加实验。选择最小 年龄40岁作为同型半胱氨酸水平易于升高的年龄，选择预期具有至少 中等水平同型半胱氨酸升高的研究组以观察研究配剂对降低同型半胱 氨酸水平的效应。
所述研究配剂，经设计和激光处理用于增强甲基化代谢，按所述 的比例由下列成份组成：甜菜碱(三甲基甘氨酸)2000mg、胆碱酒石 酸氢盐750mg、肌醇500mg、肌醇六烟酸375mg(烟酸、维生素B3的 不令人脸红的形式，按重量提供80％烟酸或300mg烟酸)、18.42％镁 氨基酸螯合物16 2.9mg(提供30mg镁)、1％的氰钴维生素100mg(提 供1mg维生素B12)、吡哆醇氢氯化物25mg(维生素B6)、20.17％锌 螯合物24.8mg(提供5mg作为氨基酸螯合物的锌)、氯化钙37mg、硬脂 酸镁27mg、吡哆醇-5’-磷酸5mg(磷酸化形式的维生素B6)和叶酸 1.6mg。按重量称量这些成份并在商用混合仪中混合至一致稠度和分 布。平衡至2克甜菜碱的所述配剂总重量是4.008克，将其装入6个 00尺寸的明胶帽中，每个装668mg。
用稀疏相长波节激光以670nm的主要激光波长照射处理所述研究 甲基化增强配剂。使用两个分别具有初始功率4.6mW和3.0mW相位补 偿为2.3mW和1.5mW的GaAs二极管激光。这些激光进一步电调节在 10MHz。所述研究配剂放于透明塑料容器中，每个容器放2kg制剂。各 容器用双重激光辐射，让每个容器在回转仪中旋转12分钟。平均激光 辐射剂量是.044kg/min/mW。
进入研究后所有受试者随机地分入治疗或安慰剂组。将基线同型 半胱氨酸水平按从高到低进行分层，并且对于各范围，三分之二的受 试者随机地接受用激光处理的甲基化配剂活性治疗而三分之一接受安 慰剂。
在开始研究前，所有受试者收到、阅读和签名为研究协议授以同 意形式。所有受试者服用18个钴蓝色不透明明胶囊，所述胶囊使受试 者不清楚他们收到的是安慰剂还是活性制剂。在研究的第一个月期间， 处理组每天接受2克激光均质化的甜菜碱加上按比例水平的激光处理 的辅因子；装入麦芽糖糊精580以平衡其胶囊的重量，所述麦芽糖糊 精580是预期不会对甲基代谢有显著影响的葡萄糖低glycemic糖类聚 合物。
在研究的第二个月期间治疗组每天接受4克激光均质化的甜菜碱 加上按比例水平的激光处理的辅因子；装入麦芽糖糊精以平衡其胶囊 的重量。在研究的第三个月期间，治疗组每天接受6克激光均质化的 甜菜碱加上按比例水平的激光处理的辅因子；这个数量的配剂完全填 满了胶囊并且不需要外加麦芽糖糊精。在整个研究期间，在安慰剂组 中所有服用的胶囊只用麦芽糖糊精填充。
所有受试者每天填写标明他们在每一天服用的胶囊数目的调查 表。在每一天的调查表中受试者也记录摄入的食物和饮料、锻炼量、 他们是否吸烟和吸多少以及他们的大致情绪、精力和睡眠质量和睡眠 时间。此外，还提供空间记录任何症状益处、副作用或总体评价。
刚好在研究开始前和刚好结束研究时也进行服用(intake)和研 究完成调查。除了上面问到的总体饮食、锻炼、健康(weLL being) 和吸烟问题，这些调查也询问关于任何已知的医学问题、药物使用、 营养补充物摄取和任何酒精或咖啡因摄取的存在。
在基线上并且在每个星期研究后，所有受试者完成称为SCL-90-R 的临床估测调查表。所述调查表由National Computer Systems， Inc(NCS)产生，SCL-90-R代表Symtom Checklist90-Revised。所述 SCL-90-R是广泛应用的高度统计学上有效的90个问题的调查，其用于 “帮助测量症状例如抑郁和焦虑改变的临床特征”。其是筛选精神病 理学症状和提供总体忧虑指数的简短的多变量自我报告清单。NCS提 供评分模板，所述模板提供受试者对每一个检测的症状级别相对于总 体人群的百分比分级。检测级别测量包括焦虑、抑郁、理想性妄想狂 (paranoid ideation)、强迫症、躯体化(感知身体功能异常)和敌 对行为级别，和总体严重指数，后者为对所有测量的症状的综合指数。
在基线上，并且在所述研究的各月末，受试者向在华盛顿 Olympia的St.Peters HospitaL临床实验室报告进行放血。系列测 量的血液检测包括检测具有差别白血细胞和血小板的全血计数、包括 葡萄糖、电解质、血液尿素氮(BUN)、肌酸酐、肝脏酶类的化学项目 和包括甘油三酯、总胆固醇、LDL胆固醇和HDL胆固醇的脂类项目。 也对同型半胱氨酸水平进行描绘。此外，将血液样品离心并且将红细 胞、白细胞和血浆成份分开然后冷冻用于在独立研究实验室进行的专 门化研究，包括红细胞SAMe和DNA甲基化水平。按照已确定的实验方 案收集样品和运送。
对于所有测量方面，不超过10个受试者被排除出任何测量。从 数据分析中排除受试者的主要原因是不能进行一个或更多个血液检测 或完成表格、干扰分析的医学或代谢状况或其它管理上的原因。
由于该研究获得了基线和三种不同剂量测量值，应用了多测量值 的自回归统计学分析方法。因为该方法使用各受试者作为其自身的对 照，因而统计学分析不要求正式对照组。在该研究中使用安慰剂对照 组主要是在缺少研究配剂的情况下排除代谢测量上明显的随机波动。
在给定的每一个剂量上，甚至在最低剂量时同型半胱氨酸水平的 降低是统计学显著的，p＜.00001。在处理组中平均同型半胱氨酸水平 从基线的9.1下降到使用研究配剂第一个月后的7.1，其中使用了2 克激光均质化的甜菜碱加上激光处理的辅因子。在治疗组中的减少产 生平均分别为6.8和6.1的同型半胱氨酸值，所述减少是在处理组接 受第二和第三个月分别为4克和6克剂量的均质化甜菜碱加上按比例 增长水平的激光处理的辅因子时产生。在6.1时，其将处理组作为一 个整体置于对同型半胱氨酸来说最低的心血管风险水平，低于整个群 体的风险水平。
图.6B显示用对应各剂量水平的统计学显著值绘制的剂量反应曲 线。
安慰剂对照组始于与处理组统计学没有显著差异的同型半胱氨 酸水平。在三个月所述研究过程中，同型半胱氨酸水平没有显著下降； 如果有什么区别的话，就是在同型半胱氨酸水平上有微小的统计学上 不显著的增长。在三个月的研究中安慰剂对照组的平均同型半胱氨酸 值图表显示于图.6C。
因为更高程度的同型半胱氨酸升高与相应更高的心血管和其它 风险相关，因而始于最高同型半胱氨酸水平的被治疗受试者的亚组被 分开单独对剂量反应效果进行分析。
图.6D显示对那些基线同型半胱氨酸值至少是10的受试者的激 光处理研究配剂的剂量反应曲线。平均减少量在每个剂量水平上是统 计学显著的，甚至在最低的研究配剂水平上具有从13.2到9.3的30％ 降低。在第二和第三个月后，更高剂量进一步降低同型半胱氨酸水平 分别至平均8.3和7.3。最高比例的下降是一个受试者在服用研究配 剂第二个月后从其基线同型半胱氨酸的15下降到5，或同型半胱氨酸 几乎下降了70％。这些结果表明激光均质化的甲基化配剂对调节和降 低高风险的同型半胱氨酸升高特别有用。
研究配剂的使用也与焦虑级别的统计学上显著降低有关。图.6E 显示使用更高剂量的研究配剂导致更大的焦虑减少的线性剂量反应曲 线。相反地，在安慰剂组中焦虑级别没有显著降低。
图.6F显示躯体化症状(感受躯体压抑、病痛和疼痛)级别高度 显著下降，所述下降在最低剂量水平时具有特别急剧的降低。
图.6G显示抑郁症统计学上的显著降低，在更高剂量水平下降增 加。因为研究配剂预计会增加SAMe水平，图.6F和6G显示的结果与 报道的使用SAMe的效果直接一致-即病痛和疼痛的减轻，无论是骨关 节炎还是纤维素增生引起的，以及减轻抑郁。
图.6H显示在每一个剂量水平强迫症症状的减轻是高度统计学显 著的。
图.6I显示随着研究配剂剂量的增加妄想狂症状的减轻是显著和 线性的。
图.6J显示随着使用激光均质化的研究配剂敌对行为的减轻是统 计学显著的。近年研究已显示升高的同型半胱氨酸与增加的人敌对行 为的相关性。这是第一个干涉之一，不仅显示同型半胱氨酸的减少而 且显示测量的敌对行为的相应减少。
图.6K显示整体严重指数的剂量反应曲线，所述整体严重指数是 对所有症状和总体估计的严重级别的总测量。该指数显示在所有剂量 水平上，整体症状特征的减少是统计学上高度显著的，在每一个剂量 上增加，在最低剂量时具有特别明显的相关反应。
改进基础甲基基团转移生物化学，特别在细胞膜流动和功能水 平、神经递质产生和平衡(特别是5-羟色胺)、蛋白质转录后修饰、 DNA合成和修复、内皮血管保护和大量其它促进(facilitated)途径 可望对细胞代谢和功能有广泛的益处。
激光均质化甲基化配剂的最佳使用可根据对同型半胱氨酸水平、 SAMe水平、DNA甲基化测定、炎症标记或临床状况的改变的治疗的反 应进行调整。对于临床状况良好的人，最好将所述制剂的剂量调整到 维持与最低心血管风险相关的同型半胱氨酸水平，处于或低于截止值 6.3。
实施例9
用激光处理的甲基化配剂改善的狼疮作为减轻自体免疫疾病病 理学模型的案例报道
自体免疫疾病是一种免疫系统将自身抗原当作外来抗原识别并 启动免疫炎症攻击自身组织的状况。所述疾病过程的关键是免疫系统 区分宿主组织与外来或入侵抗原的能力上的信息缺失。
在两个最普遍的自体免疫疾病即狼疮和类风湿关节炎中，反复观 察到的现象是T淋巴细胞广泛的DNA去甲基化。尽管淋巴细胞DNA去 甲基化可能是继发于炎症反应的现象，但DNA去甲基化过程可能通过 削弱的调控DNA的控制机制在疾病病因学上起主要作用。近年的研究 支持DNA去甲基化在疾病中作为病因学因子的假说，所述研究显示用 氨甲蝶呤治疗类风湿关节炎的临床改善与增加的DNA甲基化有关。
如果身体组织经受总体40％的DNA去甲基化，退行性死亡会经常 发生。在类风湿关节炎和狼疮中，观察到T淋巴细胞高达50％的DNA 去甲基化，暗示着选择性针对这些免疫调节和效应器细胞的加速退化 过程。重新甲基化DNA的激进治疗可以不仅抑制继发于免疫调控功能 障碍的炎症反应，还可以帮助减轻和修正DNA水平上的根本的信息缺 陷。
作为病人举例，59岁白人妇女已经遭受复发性狼疮数年。在进入 实施例6的甲基化配剂研究时，她已经经历几个月的严重疾病复发。
其疾病特征在于在其手和脚上有精细柔软的泡和溃烂损伤，使其 难以在没有严重疼痛的情况下行走或打开橱柜门。她的皮肤苍白，极 其虚弱处于慢性低能状态，并且已遭受严重的头发脱落。她的镇静速 率(sedimentation rate)，即系统炎症的标志，高度地提高到99， 而正常水平是0-30。她只用PlaqueniL进行治疗，所述PlaqueniL对 减轻其症状几乎不起作用。她拒绝使用皮质类固醇，由于其在之前的复 发过程有严重的治疗负作用。
所述受试者随机地分到安慰剂对照组中并且3个月内无任何状况 改善。在第二阶段的研究中，她被安排每天服用6克激光处理的甜菜 碱加上辅因子的高剂量的甲基化配剂。在开始服用活性配剂的1-2周 内，她开始出现临床改善。
在第二阶段3个月结束时，她报告在其手脚上90％的损伤已清除， 她的精神萎靡和虚弱得到明显改善。此时其镇静速率已降到58。在研 究过程中她坚持服用同样剂量的PlaqueniL，其在治疗上仅有的改变 在于在所述研究的第二个3个月阶段中加入了所述活性甲基化配剂。
所述受试者继续以更低剂量服用激光处理的甲基化配剂持续5个 多月，激光处理的甜菜碱加上辅因子减少到1-2克。在这个时期她已 完全消除所有临床症状。在第五个月更低剂量治疗结束时，她的镇静 速率已降到非常低的正常值1，是她曾记录过的最低水平。
其它在其狼疮中的临床标志显示显著改善。治疗前上升到3.4(正 常0-1.5)的C-反应性蛋白在治疗过程结束时降到正常时的1.1。
补体C3和C4的治疗前水平分别降低到84(正常94-192)和11.5 (13.0-52.0)，表明活性炎症过程消耗补体因子。通过第三个月的高 剂量甲基化配剂，其水平已回到正常水平，C3和C4分别为98和13.2， 表明自身免疫炎症的减退。抗双链DNA抗体是SLE的特异性标志。升 高到1∶40稀释度(正常＜1∶10稀释度)的治疗前滴度在使用所述高 剂量配剂的第一个月末基本上下降到正常的1∶10稀释度。
她已经完全清除了其手和脚上的损伤并且完全消除了所有其它 临床特征。其精力第一次返回到几年中的最高水平。她的苍白退去并 且她的头发茂盛地重新长出。
这时她中断使用甲基化配剂并且感觉临床良好达7个月。然而， 在停用所述配剂7个月后重复镇静速率显示其水平增加到103。在显 著的镇静速率上升的几个星期里，她开始感到其手指疼痛并且在其手 上早期皮肤损伤发作。在重新恢复高剂量激光处理的甲基化配剂的几 个星期内，其早期复发的症状完全消除。继续使用所述制剂，其镇静 速率又返回到正常。
其经历与大量甲基化化学方面的研究一致，所述研究表明在停止 递送甲基化增强因子后，生化标志迅速返回治疗前水平。总之，为了 获得最好结果推荐长期坚持使用。
系统性红斑狼疮是广泛的具有对自身抗原进行免疫学攻击的自 身免疫状况的主要例子。具有激光处理的甲基化配剂的强烈甲基化是 对待任何形式的自体免疫疾病的合适治疗方法，特别是对那些特征在 于减少的淋巴细胞甲基化，例如类风湿关节炎和狼疮。这种治疗方法 具有非常高的治疗指数并且可以帮助纠正根本的DNA调节缺陷而不仅 仅是压制由于炎症过程引起的症状。
实施例10
使用激光声共振的潜在朊病毒灭活和其它蛋白形状重建效应 朊病毒是一类独特的蛋白质感染因子，特别是以导致慢性神经退 化疾病而闻名。朊病毒与其它种类的遗传因子不同在于其不需要DNA 或RNA效应器机制以产生病理学变化。曾观察到朊病毒通过孔径小到 甚至连最小的病毒或细菌因子都不允许通过的显微过滤器 (microfilter)。其还能在通常有效地清除微生物病原体的温度下抵 抗灭菌作用。由于欺骗性的不依赖于核酸的生物学策略，还没有发展 出对付这些破坏性疾病状况的治疗方法。
最紧密地与朊病毒传播相关的人综合病症是克-雅病。尽管稀有， 克-雅病是在人类中最普通的海绵状组织脑病，其特征在于脑组织中典 型的空泡变化和星形胶质细胞增生。曾报道疾病是通过注射从收集的 人垂体提取物中制备的生长激素、角膜移植和移植污染的定向电极治 疗癫痫症时传播的。潜伏期通常具有从15-31个月的变化范围。疾病 平均持续时间从进行性痴呆、肌阵挛和运动障碍(motor dysfunction) 到死亡接近6个月。
如Prusiner所定义的，朊病毒质是“可抵抗通过改变核酸的方 法灭活的小蛋白质感染颗粒”。也许这类疾病最特别的特征是所述病 理学蛋白似乎是由宿主细胞基因组编码的。编码人朊病毒蛋白质(PrP) 的基因已经定位在第20号染色体上。正常的基因产物PrPc似乎与病 理学蛋白PrPsc具有相同的氨基酸序列。三维折叠上的差异将膜唾液酸 糖蛋白的正常变种转化成不正常同种型，所述不正常同种型蛋白可聚 集成用电子显微镜可观察到的病理学蛋白节。朊病毒聚集体可能是造 成在这类疾病的脑组织中可见的淀粉状蛋白斑和小纤维的原因。
伴侣蛋白是-类能帮助多肽塑造成其生物学活性三维构象的效 应器蛋白。在朊病毒疾病中的分子伴侣蛋白活性功能异常可能是造成 正常肽序列不正常折叠和聚集的原因。
应用稀疏相长波节的“撞击和振铃振荡”，同时用其与分子大小 相比相对较大的EM场波使分子定向和塑造形状可提供伴侣蛋白类似 效果。所述稀疏相长波节和EM场可帮助指导肽序列的三维折叠，模仿 在伴侣蛋白口袋中塑形的过程。因而稀疏相长波节辐射改变单个氨基 酸形状的能力可潜在地扩展到氨基酸链以有利于想要的多肽折叠方 式。
为了确定激光声共振是否能有利于与PrP的病理性构象相反的正 常构象，我们应该对两种形式进行声共振频谱分析。如果优选的与非 优选的形式的声学频谱不同，那么原则上将有可能通过应用优选形式 的光谱频率调制的稀疏相长波节激光辐射帮助形成想要的形式。既使 这样，需要用来将一种形式转换到另一种形式的总能量可能正好高于 在其它衰减损失占优势前通过其共振可获得的能量。
用于确定应用于复杂分子的声共振频谱的价格实惠的方法是使 用具有超饱和二氧化碳气泡成核以在溶液中形成单点声学发射器的声 致发光。声致发光的主要例子是使用超声波将小泡压缩成极小的尺寸， 导致温度突然间急剧增加，有时在很小的空间内达数千度。
在一些系统中这种温度剧升(通常带光)可用来直接驱动化学反 应；然而，在此处上下文中气泡成核用于产生单点声学发射器，所述 声学发射器可用于测量溶液中分子的声学吸收频谱。
例如如果将二氧化碳用“苏打水流”溶解于水中，并且你在水中 放入PVDF(聚次亚乙烯氟化物)制成的宽频水听器，将可以测得纯水 的声学频谱。将选择的检测分子溶解在水中将改变吸收频谱。所述差 异吸收频谱将显示检测分子振荡主模的频率。此外，吸收谱线的窄度 显示溶液中所述化合物的均一性。
在通常使用的情况下，我们将选择最大吸收谱线和将激光调制调 谐到该频率。这个主要的声共振频率可高效地传递到所述分子。在使 用光子吸收和重发射的Dirac类似声穿刺(spikes)的一般“撞击和 振铃振荡”效应之外，这将提供额外的控制分子形状的水平。
在简单的均质化实验室实验中，化合物干粉(或溶液)可分成两 批。一批可用选择自先前CO2成核吸收频谱分析的调制频率进行辐射。 然后将该粉末加入CO2溶液中并将对照粉末加入到不同的CO2溶液中。 然后对所述两种溶液各自的吸收频谱进行测量。到均质化已经发生的 程度，所述辐射样品将显示比对照样品更窄的吸收频谱。
象甜菜碱这样的简单化合物将显示相对少数目的吸收谱线，而象 纤粘连蛋白或葡糖淀粉酶这类的化合物将有数百条谱线。选择用于辐 射的各谱线在辐射后可望会变窄。
对于朊病毒例子，将正常和病理学朊病毒构型溶解在分开的CO2 溶液中并且测量这些溶液的吸收频谱。接着可将相对于病理学朊病毒 的在正常蛋白中可见的吸收峰重新用于所述病理学朊病毒溶液中以帮 助正常形式的共振和构型。所述频率可用于激光声共振的稀疏相长波 节的光束调制。
相反地，病理学朊病毒的吸收峰可重新用于所述病理学形式的溶 液中以使局部声共振加热到足以破坏总体结构。这种强烈的局部加热 可简单地使三维构象变性或，如果靶向易感键，可使共价键断裂。如 果想要共振变性，那么主激光波长应转换到电磁频谱的紫色-紫外端， 而频谱的远红外-红色端更适合于重构策略。
将病理学朊病毒转换成正常构型或使结构变性的能力具有作为 快速低能灭菌方法的潜在作用，所述方法用于组织或进行移植所需的 仪器上。因为与普通常规激光EM辐射相比稀疏相长波节穿过组织的增 强的穿透深度的原因，这种能量也可以直接应用于体内治疗。为了更 大的实验室和临床安全，可以对来自临床样品、组织和设备中的病理 学朊病毒进行清除。
如果进一步发展，还可潜在地应用于兽医和动物管理上。导致海 绵样组织脑病的动物朊病毒疾病在患瘙瘁病的绵羊和山羊以及患疯牛 病的母牛中特别容易识别。应用可包括治疗或预防这种原本不可治疗 的疾病或给潜在感染或感染的组织或污染的仪器消毒。
从一般应用观点上看，使用声致发光CO2成核吸收频谱分析的方 法可提供共振调制频率以进一步增强想要的均质化效果。其它摄谱法 也可以使用，但这种建议优选的模式的优点是其简易和价格实惠。
用共振频谱峰调制激光辐射稀疏相长波节可导致一般均质化和 扁平效应之外进一步的特异性结构变化。这可能对增强想要的药物学 效果，特别是对靶向受体效应的药物尤其重要。这可以进一步提高受 体形状的适配性，在给定的剂量上增加想要的治疗作用，和减少非特 异性剂量相关的和剂量无关的有害效应。
这种进一步的广泛营养药和药物效应的特异性靶向需要进一步 的体外、动物和临床检测以寻找适合于所需效应的。用于这种效应的 主要候选者要能改变药物的作用，所述药物在酚类神经递质多巴胺、 肾上腺素和去甲肾上腺素的受体途径中发挥作用。改变具有酚(羟基 化的苯)环的分子的主链扭曲和总体扁平和分子形状的能力可增强想 要的功能和降低通常显著的副作用。
事实上所有受体-配基和酶-底物介导系统都是高度形状依赖性 的。改变和均质化配基或底物形状的能力将加强形状改变的效应，增 加或减少想要的系统反应性。因而，可将广泛的营养物、药物或其它 生物活性物改造以增强想要的生物学或生理学效应。
可发现使用更高频率兰-紫到紫外主激光系统的特异性共振使特 异性病理学因子变性。使用稀疏相长激光辐射调制可潜在灭活广泛的 致病因子。
特异性的共振系统可大大升高选择的化学键的温度，使其更活 跃。一些共价键可能易于断裂，导致特异性形状和结构的活性片段。 这可以用于产生反应序列或产生新的有益化合物，所述反应序列原本 在热力学上不利于增加难以生成的结构的产量。
因而稀疏相长波节共振激光辐射用途的潜在发展包括可能重新 改变朊病毒形状以使其不再致病；增强或甚至模仿天然的酶、受体和 信号传导系统；和改造广泛的感染因子或毒素成份以降低其致病性或 毒性。
实施例11
激光处理的L-精氨酸降低血压和胆固醇水平的临床效果
在完成所述研究第一阶段后，实施例6中双盲研究中的受试者被 邀请参加Western IRB批准的所述研究的第二阶段。曾经在安慰剂组 中的受拭者被邀进入激光处理的L-精氨酸配剂的剂量反应研究。曾经 在活性治疗组的受试者被邀请继续高剂量甲基化配剂同时加入激光处 理的L-精氨酸配剂的剂量反应研究。
将各尺寸00胶囊的激光处理的L-精氨酸配剂混合以提供500mg 均质化L-精氨酸。此外，各胶囊包含下列激光处理的成份：肌醇六烟 酸25mg(80％摩尔比的烟酸，或20mg烟酸)、吡哆醇(维生素B6) 2.5mg、18.42％镁氨基酸螯合物54.3mg(提供10mg镁)、20.17％锌 氨基酸螯合物4.1mg(提供.833mg锌)和0.5％硒代甲硫氨酸2.33mg(提 供11.67微克的螯合到甲硫氨酸上的硒)和泛酸钙(维生素B5)11mg。
如下进行精氨酸以及支持维生素和矿质辅因子的激光均质化。将 每个干净塑料容器称重2kg的该配剂干粉放在回转仪上，所述回转仪 通过三个轴旋转所述样品。将二个670nm具有初始功率为4.6mW和 3.0mW的二级管激光共轭成分别为2.3mW和1.5mW的稀疏相长波节激 光辐射。所述激光束也进一步在10MHz处进行电振幅调制。对每个容 器处理的12分钟期间平均激光剂量是.044kg/min/mW。
曾在所述研究第一阶段的治疗组中的受试者继续以6克激光处理 的甜菜碱加上激光均质化的辅因子的剂量进行，所述剂量是来自第一 阶段处理的甲基化配剂的日最高剂量。在第一个月期间，所述受试者 每天服用9个胶囊的激光处理的精氨酸配剂，所述制剂提供4.5克的 活性精氨酸加上成比例的处理的辅因子。在第二个月期间，日剂量增 加到18个胶囊或9克激光处理的精氨酸。在第三个月期间，日剂量增 加到每日27个胶囊，或13.5克，如GI管道所能忍受的。
来自所述研究第一阶段的安慰剂组转换成只服用激光处理的精 氨酸配剂。在第二阶段的1、2和3月中，每日精氨酸剂量分别为4.5 克、9克和13.5克，用同样比例的激光处理的辅因子作为对照组，所 述对照组也服用处理的甲基化配剂。
三个受试者拒绝用活性精氨酸复合物，因为已知精氨酸易于引起 疱疹单纯病毒复发，或由于研究建议在患有自体免疫疾病的人中其要 慎重使用。这些参加者中的一个是具有活性狼疮的受试者，所述狼疮 的状况描述于实施例7。给该组中所有受试者最高剂量的激光处理的 研究甲基化配剂，6克处理的甜菜碱加上成比例的辅因子。
受试者继续完成每天的描述于实施例6中的调查表，特别是记录 每天服用的各自胶囊以及汇报受到的益处和副作用。也进行周SCL-90 调查。在所述研究结束时受试者完成结束调查表和研究总节。
在基线和每月时，病人进行下列抽血和分析：甘油三酯和总的、 LDL和HDL胆固醇水平，和为了在独立研究实验室进一步研究的红细 胞、白细胞和血浆。此外，基线和每月时，在抽血时测量所述受试者 血压。为进行所述研究的第二阶段，由Wester IRB提供批准的告知允 诺表(approved informed consent form)。阅读和签署这些告知允 诺表后，受试者开始所述研究的三个月的第二阶段。在第二阶段的整 个过程中，服用激光均质化L-精氨酸制剂的受试者在总胆固醇、LDL 胆固醇和总胆固醇对HDL胆固醇的比例上显示统计学显著降低，这些 测量值的显著减少需要2-3个月的使用时间。此外收缩和舒张血压也 显示统计学显著降低，同样需要2-3个月时间使用才达到显著水平。 甘油三酯水平也从平均140降到118，但这个降低没有达到统计学显 著。
与所述研究第一阶段推荐一致服用胶囊相反，在所述研究的第二 阶段服药变化相当大。不用剂量反应曲线，所述结果更能表示一段时 间内对于整个组整体剂量服用的累积效应。
基于来自每天汇报所服用胶囊的总和，第一个月中服用激光处理 的L-精氨酸制剂的范围是105-410个胶囊。平均服用量是210个胶囊 或接近每天7.0个胶囊。在第二个月期间，服用范围是126-513个胶 囊，平均服用量为386个胶囊，或接近每天12.9个胶囊。在第三月期 间，服用范围是27-756个胶囊，平均服用量为436个胶囊，或接近每 天14.5个胶囊。因而对于第一、第二和第三个月，平均每天服用激光 均质化的L-精氨酸分别为3.5克、6.5克和7.3克。
使用单重复测量方差分析(one-way repeated measures anaLysis of variance)分析一段时间内激光均质化的L-精氨酸制剂 对总胆固醇水平的效应，所述分析限于29个基线总胆固醇超过180 的受试者。所述多变量测定表明显著胆固醇降低效应，WiLks’λ＝.77， F(2，26)＝3.813，p＝.035。该效应需要2个月才变明显。
从基线到第二个月月末，29个中的18个，或62％的处理受试者 显示在总胆固醇上降低。在那些显示降低的总胆固醇人中，61％具有 10％或更多的降低，和18％显示20％或更多的降低。下降32％的最高个 体总胆固醇降低是从基线213降到处理水平的146。
使用单重复方差分析检测一段时间内激光均质化的L-精氨酸制 剂对LDL胆固醇水平的效应。所述多变量检测表明显著的LDL胆固醇 降低效应，WiLks’λ＝.655，F(3，20)，p＝.034。进一步的成对t-test 分析揭示最显著的LDL胆固醇降低发生在治疗的第三个月后。所述平 均基线水平上升到140并且在治疗的第三个月后降低到128，在临床 上是重要的降低水平。
在26个具有基线胆固醇超过180的受试者中，61％在用激光均质 化的L-精氨酸治疗三个月后显示出LDL胆固醇的降低。在那些显示降 低的人中，75％的人降低10％或更多，和25％的人降低20％或更多。最 大的个人降低是66％，从高度升高水平的223降到正常水平的75。
为了估量对HDL胆固醇的相对影响，用单重复测量方差分析估算 总胆固醇对HDL胆固醇比例的应变量。多变量方差分析显示一段时间 内对减少该比例的显著影响，WiLks’λ＝.691，F(3，21)，p＝.048。 三个月治疗后从平均基线比例的4.1下降到3.8，即7％的下降，63％ 的受试者显示这个比例的下降。
用单重复测量方差分析估算一段时间内以治疗配剂为自变量的 收缩血压应变量。发现一段时间内收缩血压呈统计学显著的降低， WiLks’λ＝.715，F(3，26)＝3.477，p＝.03；也发现显著的线性效应， F(1，28)＝6.522，p＝.016。
对于整个组平均为131的收缩血压在用激光均质化的L-精氨酸 治疗三个月后下降到126，比较基线和三个月治疗的成对t-test在 p＝.004时统计学显著。在具有140mmHg或更高的收缩高血压的受试者 的亚组中，10个中的9个，或90％显示在研究配剂治疗三个月后收缩 血压降低，所述降低在p＝.033时统计学显著；在该组中治疗前值变化 范围为140-208mmHg，所述值在治疗后下降到123-160mmHg。在这些显 示下降的受试者中收缩血压的下降范围是2-48mmHg，平均下降 19.4mmHg。
用单重复测量方差分析估算以三个月时期内服用的激光均质化 的L-精氨酸配剂为自变量的舒张血压应变量。单变量方差分析显示舒 张血压呈显著的降低，F(3，26)＝4.014，p＝.01。观察到在舒张血压 降低上有显著的线性效应，F(1，28)＝7.236，p＝.012。使用成对t-tests， 从基线到2个月的治疗(p＝.043)和从基线到三个月的治疗(p＝.019) 上观察到了统计学显著的降低。
在一个、二个和三个月时，基线为82的平均舒张血压逐渐下降 到分别为81、78和76。尽管只有5个受试者具有90mmHg或更高的舒 张高血压，80％显示舒张血压降低，在三个月治疗后，治疗前 90-128mmHg的范围下降到60-99mmHg。在那些显示舒张高血压下降的 舒张高血压患者中，下降范围是9-40mmHg，平均舒张压下降25.8mmHg。
具有低的正常收缩或舒张血压的受试者没有一个从正常血压下 降到低血压水平。激光均质化的L-精氨酸制剂发现完全没有这类在其 它抗高血压治疗法中普便和潜在的严重副作用。
在使用更高的激光处理的L-精氨酸剂量时，一些受试者产生肠胃 副作用，特别是腹泻。文献指出在产生松散粪便之前通常每天可服用 高达15克激光未处理的L-精氨酸。尽管一些受试者如果分开剂量服 用能忍受13.5克激光处理的L-精氨酸，但偶尔有受试者在低至4.5 克时产生松散粪便，普便说明L-精氨酸增强的能力。在所有情况中， 将服用量减少到低于产生GI症状的个体阈值水平导致症状消除。
此外，当服用激光处理的L-精氨酸配剂时，男性受性者报道了提 高了的而非削弱的勃起功能。与许多引起阳萎的高血压药物相反，L- 精氨酸补充物通常能增加性功能，甚至逆转接受研究的相当部分男性 的阳萎。这是通过L-精氨酸衍生的一氧化氮产物的效应产生的，所述 一氧化氮在生殖器组织中刺激增加环-GMP，所述环-GMP是导致产生勃 起反应的血管舒张的特殊信号。
因而使用激光均质化的L-精氨酸可有效地降低总的和LDL胆固 醇，同时改善总胆固醇对HDL胆固醇的比例。其也可以安全有效地降 低收缩和舒张血压。副作用相对少和小，并且常常易于通过剂量减少 而逆转。
因而，通过用激光处理化合物以改变所述化合物的平均结构，本 发明能提高营养物、药物和其它生物活性化合物在哺乳动物身体内的 生物利用率。通过增加所述化合物的吸收、降低炎症或其它针对所述 化合物的负反应或增加在体内生物学过程中所使用的功能基团的利用 率来获得提高的生物利用率。此外，因为对所述化合物的处理可以在 无水形式或溶液形式进行，因而对本领域技术人员来说可以相对容易 地改变广泛的营养物、药物和其它化合物以增强在人和其它哺乳动物 中的生物利用率。
因而此处公开了改进的用于施用饮食用氨基酸、药物和其它生物 活性物质的方法。本公开内容公开了各种物质，本领域技术人员将认 识到大量其它物质可在本发明教导内进行改造而不背离其范围和精 神。所附权利要求将包括这类改造。