Die Bildung von Amyloidablagerungen ist ein Kennzeichen der Alzheimerschen Erkrankung. Hauptbestandteil dieser senilen Plaques sind sogenannte A beta Peptide, die durch proteolytische Prozessierung aus einem Vorläufermolekül (APP) gebildet werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Klonierung des Meerschweinchen - APP. Diese cDNA-Sequenz zeigt auf DNA-Ebene eine Homologie zum Human-APP von ca. 90%, auf Proteinebene beträgt die Identität ca. 97 %. Damit wird ein weiterer experimenteller Beweis für die evolutionäre Konservierung des Amyloidvorläuferproteins in Säugetieren erbracht. APP mRNA wird in Meerschweinchen-Geweben ubiquitär exprimiert. Durch alternatives Spleißen wird ein zum Human-APP im wesentlichen ähnliches Isoformenmuster gebildet: Isoformen, welche eine Proteaseinhibitordomäne enthalten, werden dominierend in peripheren Organen exprimiert, dagegen ist im Zentralnervensystem das APP 695 mit über 60 % der Gesamttranskripte die bevorzugt exprimierte Isoform. Die klonierte cDNA des Meerschweinchen-APP wurde in prokaryontischen wie auch eukaryontischen Zellsystemen exprimiert. Dabei wurde die Eignung einer Anzahl von gegen Human-APP gewonnenen Antikörpern zur Detektion des Meerschweinchen-APP und seiner Prozessierungsprodukte gezeigt. Die Expression der neuronal dominierend exprimierten Isoform APP 695 des Meerschweinchen-APP in humanen Neuroblastom-Zellen zeigte keine Unterschiede hinsichtlich der APP-Prozessierung und A beta-Bildung im direkten Vergleich zu Human-APP 695. Die proteolytische Prozessierung des Proteins wurde durch Detektion der typischen Spaltprodukte in vivo (im Liquor) als auch in einem neu etablierten in vitro-Modell primär kultivierter neuronaler Zellen untersucht. Diese Zellkulturen wurden zunächst immunhistochemisch und biochemisch charakterisiert und als "mixed brain"-Typ mit einem hohen neuronalen Anteil beschrieben. Die Prozessierung des endogenen Meerschweinchen-APP in kultivierten Zellen führt dabei zur Bildung und Akkumulation aggregationsfähiger A beta - Peptide. Zur Detektion dieser Peptide wurde ein sensitiver Nachweis durch Western-Blot etabliert. Es wird damit ein Modellsystem für in vitro-Untersuchungen vorgeschlagen, welches ein Studium der Expression und Prozessierung des Amyloidvorläuferproteins unter angenähert physiologischen Bedingungen ermöglicht. / A beta peptides, the major component of neuritic plaques found in the brains of patients with Alzheimer’s disease, are derived by proteolytic processing from a larger precursor molecule (amyloid precursor protein - APP). A combination of PCR methods was used to clone and sequence APP cDNA from guinea pig (Cavia porcellus). Guinea pig APP exhibits extensive similarities to human APP in terms of primary structure, mRNA expression of differentially spliced isoforms as shown by Northern blot and RT-PCR analysis as well as proteolytic processing to amyloidogenic A beta peptides. In contrast to rat and mouse APP, guinea pig APP - recombinantly expressed in human neuroblastoma-cells - was processed indistinguishable from human APP thus excluding intrinsic sequence-specific factors influencing processing. Further studies were performed using newly established primary cell cultures of guinea pig neurons. Refined methods have been used to detect and characterize major proteolytic processing products of APP in vitro and in vivo. In conclusion, guinea pigs provide a model to study expression and processing of APP that closely resembles the physiological situation in humans and should, therefore, be important in elucidating potential strategies to prevent amyloid formation in Alzheimers Disease.

Der bedeutendste Risikofaktor für die Demenz vom Azheimer Typ (DAT) ist, neben dem Alter, der Besitz des e4-Allels des Lipidtransportmoleküls Apolipoprotein E (APOE, Gen; ApoE, Protein). Neben funktionellen Unterschieden der Isoformen könnte auch die quantitative Verfügbarkeit des Proteins bei der Pathogenese der DAT eine Rolle spielen. Da ApoE als Lipidtransporter insbesondere bei plastischen Umbauprozessen in Gehirn wichtig sein könnte, wurde der Proteingehalt in Bezug auf die Schwere der DAT-assoziierten Veränderungen entsprechend der neuropathologischen Stadieneinteilung nach Braak untersucht. Neben ApoE wurde auch Apolipoprotein D (ApoD) in der Pathogenese der DAT diskutiert. Um herauszufinden, ob es hier eine Beziehung zur Schwere der neuropathologischen Veränderungen und/oder dem APOE-Polymorphismus gibt, wurde auch der ApoD-Gehalt untersucht. Bestimmt wurde der Apolipoproteingehalt in 104 nach Alter, Geschlecht, Braak-Stadium und APOE-Genotyp abgeglichenen Hippokampusproben, da diese Hirnregion im Verlauf einer Demenz früh und nachhaltig betroffen ist. Die Daten zeigen einen Anstieg von ApoE in den frühen Stadien der Erkrankung, in denen neuroplastische Reparationsvorgänge nachweisbar sind, und eine kontinuierliche Zunahme des ApoD-Gehalts mit der Schwere der neurofibrillären Veränderungen in den APOE e3/3-Proben. In den Proben, die das Risikoallel APOE e4 trugen, waren keine statistisch signifikanten Veränderungen nachweisbar. / The most important risk factor for Alzheimer´s disease (AD), besides age, is the inheritance of the e4-allele of the lipid transporting apolipoprotein E (APOE, gen; apoE, protein). Apart from functional differences of the apoE isoforms, the quantitative availability of the protein might be important in AD pathogenesis. As a lipidtransporter, apoE should be relevant especially during plastic response of neuronal structures. Hence, apoE levels were investigated in correlation to the severity of pathological changes as staged according to the neuropathological Braak classification of AD. Besides apoE, apolipoprotein D (apoD) is discussed in AD pathogenesis. To clarify whether there is a correlation to AD related neuropathological changes, apoD levels were also determined. The apolipoproteins were determined in 104 age-, gender-, Braak stage- and APOE genotype-matched samples of hippocampal protein extracts because this brain region is early and enduring affected by the disease. The data show an increase in apoE in the early stages of the disease where plastic remodelling occurs and a continuous increase in apoD with the severity of neurofibrillary changes in the APOE e3/3-group only. No statistically relevant changes were observed in samples carrying the AD-risk allele e4.

Die Alzheimer Krankheit ist die häufigste Altersdemenz. Ein spezifisches pathologisches Merkmal der Alzheimer Krankheit ist die Amyloid-Ablagerung im Gehirn. Die Hauptkomponente der so genannten Amyloid-Plaques ist das Amyloid beta-Peptid (A-beta). A-beta entsteht durch sequenzielle proteolytische Spaltung aus einem membrangebundenen Vorläuferprotein, dem beta-APP (betaamyloid precursor protein). Die kürzlich identifizierte beta-Sekretase (BACE, beta-site APPcleaving enzyme) generiert den Schnitt am N-Terminus von A-beta. Es entsteht ein C-terminales, membrangebundenes beta-APP-Fragment, das beta-APP-CTF. Beta-APP-CTF ist das direkte Substrat für die gamma-Sekretase, die innerhalb der Membrandomäne schneidet, wodurch A-beta freigesetzt wird. In der vorliegenden Arbeit kann erstmalig gezeigt werden, dass BACE auf dem sekretorischen Transportweg aus dem Endoplasmatischen Retikulum (ER), über den Golgi-Apparat zur Zelloberfläche transportiert wird. Auf dem Transport wird BACE durch N-Glycosylierung und Propeptidabspaltung posttranslational modifiziert. BACE wird im ER N-glycosyliert und die mannosereichen Zucker werden auf dem Transport durch den Golgi-Apparat in Endoglycosidase H resistente Zucker des komplexen Typs modifiziert. Die Propeptidabspaltung, durch Furin oder furinähnliche Propeptidkonvertasen, findet unmittelbar vor dem Aufbau der komplexen Zucker statt. Ferner konnte gezeigt werden, dass der Transport von BACE die A-beta-Entstehung limitieren kann. In polarisierten Madin-Darby canine kidney (MDCK) Zellen wird BACE überwiegend zur apikalen Plasmamembran transportiert und damit entgegengesetzt zu seinem Substrat beta-APP. Der gegensätzliche Transport von BACE und beta-APP begrenzt die A-beta Entstehung. Wird der apikale Transport von beta-APP durch Deletion seines basolateralen Sortierungssignals erhöht, entsteht vermehrt A-beta. Der differenzielle Transport von BACE und beta-APP könnte ein Hinweis darauf sein, dass beta-APP nicht das physiologische Substrat von BACE ist. / Alzheimer`s disease is the most common cause of progressive cognitive decline in the aged population. Pathologically Alzheimer`s disease is characterized by the invariant accumulation of senile plaques. Senile plaques are predominantly composed of the amyloid beta-peptide (A-beta), which is derived from the membrane bound beta-amyloid precursor protein (beta-APP) by sequential proteolytic cleavage. The recently identified beta-secretase (BACE) is responsible for the cleavage at the N-terminus of the A-beta domain. This cleavage generates membrane-bound beta-APP-Cterminal fragments (beta-APP-CTF) which are the immediate precursor for gamma-secretase cleavage and therefore for liberation of A-beta. The present work shows that BACE moves along the secretory pathway, while it undergoes post-translational modifications, which can be monitored by a significant increase in the molecular mass and cleavage of its pro-peptide. BACE becomes N-glycosylated within the ER and the increase in molecular mass is caused by complex N-glycosylation. The mature form of BACE is resistant to endoglycosidase H treatment; this indicates that BACE traffics through the Golgi. Furthermore the mature form of BACE does not contain the pro-peptide anymore. Pro-BACE is predominantly located within the endoplasmic reticulum. Pro-peptide cleavage occurs immediately before full maturation by furin or a furin-like proprotein convertase. Moreover traffic of BACE can limit A-beta generation. In the well established model system of polarized Madin-Darby canine kidney (MDCK) cells, the majority of BACE is sorted to the apical domain. Interestingly it has been shown previously that the substrate of BACE, beta-APP is transported to the basolateral surface of MCDK cells. Therefore, substantial amounts of BACE are targeted away from beta-APP to a non-amyloidogenic compartment, a cellular mechanism that limits A-beta generation. Upon deletion of the basolateral sorting signal of beta-APP, apically missorted beta-APP is processed by BACE. The differential targeting of BACE and its substrate beta-APP suggest that beta-APP might not be the major physiological substrate of BACE.

Verhaltensstörungen bei Demenz sind von zentraler klinischer Bedeutung. Zur Beurteilung solcher Phänomene liegen eine Anzahl standardisierter Beobachtungsbögen vor. Problematisch sind diese Skalen im Hinblick auf ihre Reliabilität bei der Anwendung durch Angehörige und Pflegende. Wir schlagen daher die aktometrische Darstellung von motorischer Aktivität, wie sie etwa aus der Schlafforschung bekannt ist, vor. In dieser Dissertation wurde zunächst die Reliabilität und konkurrente Validität der Messung von motorischer Unruhe bei Demenz mittels eines aktometrischen Gerätes untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die aktometrische Messung von Verhaltensstörungen eine valide und reliable Methode auch bei schwerer Demenz darstellt. Im zweiten Teils dieser Arbeit wurde unter quasiexperimenteller Kontrolle von Modulatoren der circadianen Rhythmizität Unterschiede der circadianen Rhythmik zwischen vaskulärer Demenz und Demenz vom Alzheimer-Typ untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass es bei Patienten mit Demenz vom Alzheimer-Typ und bei Patienten mit vaskulärer Demenz in Abhängigkeit von der motorischen AktivitŠt zu einer charakteristischen Phasenverschiebung der circadianen Rhythmik kommt. Dieser Zusammenhang ist jedoch bei Alzheimer-Demenz, bei der von einer neurobiologischen Störung des suprachiasmatischen Nukleus ausgegangen werden kann, stärker ausgeprägt. Dieses Befundmuster unterstützt theoretische Modelle der circadianen Rhythmik und ihrer Störung bei Demenz und legt nahe, dass der suprachiasmatischen Nukleus bei Demenz vom Alzheimer-Typ eine zentrale Rolle bei der circadianen Regulation des Verhaltens einnimmt. / Behavioural signs and symptoms in dementia are of central clinical significance. There are a number of standardised rating scales available for the assessment of motor phenomena in dementia. However, there is no objective method of assessing these symptoms. In addition, the reliability of these scales, especially when used by caregivers from within families, has been questioned. In order to overcome this flaw, we propose the use of an actometric device for assessing behaviour motor symptoms in dementia. In the first part of this dissertation we assessed the reliability and the concurrent validity of an actometric device against two behavioural scales. Results show satisfactory validity and good reliability of this method. In the second part of this dissertation, we reanalysed data from our validation study, investigating whether the pattern of circadian rhythm disturbances is different in patients suffering from Alzheimer disease and patients suffering from vascular dementia, controlling experimentally for the severity of behaviour disturbances. With regards to circadian motor activity, we found increased nocturnal activity and fragmentation of diurnal rhythm in both groups. In patients showing an equal severity of behaviour disturbances, the phase-delay of the rest-activity rhythm was delayed in patients with Alzheimer disease as compared to patients with vascular dementia. These findings suggest that, in Alzheimer disease, structural changes in the SCN might induce disturbance in the circadian pacemaker, leading to a phase shift in the circadian rhythm. The differential pattern of rhythm disturbance found in this study could be indicative of different processes involved in sleep disorders in the dementias.

Alzheimers sjukdom är en smygande neurodegenerativ demenssjukdom som främst drabbar äldre och som karakteriseras av uppkomsten av amyloidplack och neurofibriller i hjärnan. De vanligaste symptomen är demens, kognitiva problem, inbillningar och aggressivitet. Alzheimer förekommer i två olika former, presenil och senil alzheimer. Den fullständiga mekanismen bakom alzheimer är ännu okänd men två proteiner, beta-amyloid och tau, anses ligga bakom orsaken till alzheimer. Ett tredje inblandat protein som man funnit via genetisk analys är apolipoprotein E. Idag är alzheimer ett växande problem, detta i takt med att världens befolkning blir allt äldre. En problematik finns idag då den symptomatiska behandling som finns mot alzheimer anses vara otillräcklig, ett botemedel eftersträvas därför. Immunterapi är ett botemedel som man i framtiden hoppas kunna erbjuda, detta i form av ett aktivt eller passivt vaccin verksamt mot beta-amyloid. Forskning för att finna ett sådant pågår därför just nu. AN-1792 (aktivt vaccin), CAD106 (aktivt vaccin), Bapineuzumab (passivt vaccin) och Solanezumab (passivt vaccin) är fyra vaccin som har tagits fram och testats på människor. I de vaccinstudier som gjorts har motgångar stötts på men även framgångar gjorts. AN-1792 är det vaccin som visat sig vara effektivast men med svåra biverkningar medan CAD106 är det vaccin som visat sig vara mindre effektivt men säkrast. Bapineuzumab och Solanezumab visade sig däremot båda två vara overksamma. Då flera av de vaccin som framställts har varit verksamma mot amyloidplack anser forskare att ett framtida vaccin mot alzheimer är möjligt att framställa. / Alzheimer’s disease is an insidious neurodegenerative dementia disease that primarily affects elderly and is characterized by the formation of amyloid plaques and neurofibrillary tangles in the brain. The most common symptoms are dementia, cognitive problems, delusions, and aggressiveness. Alzheimer’s occurs in two forms, presenile and senile Alzheimer’s disease. The complete mechanism behind Alzheimer’s is still unknown but two proteins, beta-amyloid and tau, are considered to be behind the cause of Alzheimer’s. A third protein involved that was found through genetic analysis is apolipoprotein E. Today, Alzheimer’s is a growing problem as the world’s population is getting older. A complex of problems exists as the symptomatic treatment available against Alzheimer’s is considered to be insufficient; a cure is therefore aimed at. Immunotherapy is a cure that hopes can be offered, this in the form of an active or a passive vaccine effective against beta-amyloid. Research to find such a vaccine is therefore under progress right now. AN-1792 (active vaccine), CAD106 (active vaccine), Bapineuzumab (passive vaccine), and Solanezumab (passive vaccine) are four vaccines that have been developed and tested on humans. In the vaccine studies that have been done setbacks have been encountered but also successes have been made. AN-1792 is the vaccine proved to be effective but with severe side effects while CAD106 is the vaccine proved to be less effective but safer. Both Bapineuzumab and Solanezumab showed to be ineffective. Since several of the produced vaccines have been active against amyloid plaques scientists believes that a future vaccine against Alzheimer’s disease is possible to make.

Le paludisme, la maladie la plus dévastatrice des régions tropicales fait l’objet de nombreuses recherches ayant pour but de trouver des médicaments préventifs, du matériel de protection, de nouveaux traitements, des vaccins, …<p>Notre travail s’est inscrit dans la recherche des composés naturels actifs sur l’agent pathogène, le Plasmodium. Nos investigations phytochimiques et pharmacologiques ont porté sur Triclisia sacleuxii, une plante utilisée en médecine traditionnelle pour traiter diverses maladies dont deux parasitaires: la schistosomiase et l’ascardiose. Elle est aussi employée dans la préparation du poison de flèche. De plus, T. sacleuxii appartient à la famille des Menispermaceae, une famille riche en alcaloïdes bisbenzylisoquinoléiques (BBIQ). Ces composés ont de nombreuses propriétés biologiques dont l’activité antipaludique et trypanocide. Plusieurs autres espèces appartenant au genre Triclisia sont utilisées en médecine traditionnelle pour traiter la fièvre, le paludisme et d’autres pathologies. Ces éléments ont motivé la recherche dans cette plante des composés à activité antiplasmodiale. En effet, la plupart des composés que nous en avons isolés (p 12) sont actifs aussi bien sur la souche chloroquino-sensible (3D7) que sur la souche chloroquino-résistante (W2) que nous avons testées.<p>Deux d’entre eux ont en plus une activité plus élevée vis-à-vis de la souche choroquino-résistante.<p>Les composés actifs sur Plasmodium falciparum ont également montré une toxicité à l’égard de Trypanosoma brucei brucei, une sous-espèce apparentée à celles qui sont à la base de la maladie du sommeil en Afrique Centrale et de l’Est.<p>A part les usages mentionnés précédemment, T. sacleuxii est en plus employée comme antidote contre les morsures de serpents. Ce qui voudrait dire qu’elle pourrait renfermer des inhibiteurs d’enzymes.<p>Aussi, des BBIQ ont déjà démontré une activité inhibitrice de l’acétylcholinéstérase (AChE) et des phospholipases A2. Sur base de ces informations, nous avons assigné un troisième objectif à notre investigation qui cible l’AChE en correlation avec la maladie d’Alzheimer (MA). La MA est une pathologie neurodégénérative qui affecte en général les personnes âgées de plus de 60 ans, caractérisée entre autres par une perte progressive de la mémoire, une détérioration de plusieurs fonctions cognitives, de troubles neurologiques et du comportement, … Les différents extraits alcaloïdiques ont montré un degré d’inhibition de l’AChE élevé ( 80 - 90%) à une concentration de 100 μg/ml. Avec les composés purs, l’inhibition est très variable (30 - 90 %) suivant la structure. Enfin, nous avons effectué des investigations pour déterminer le mode d’action antiplasmodiale des BBIQ majeurs isolés de T. sacleuxii. Il apparaît que non seulement toutes les BBIQ n’agissent pas par un même mode d’action, mais aussi un même composé pourrait agir simultanément suivant deux ou plusieurs mécanismes différents.<p><p><p>Malaria, the most devastating disease in tropical areas, is currently a target of numerous researches, aiming to find preventive medicines, protective tools, new treatments and vaccines. In a search for antiplasmodial natural compounds, we have undertaken phytochemical and pharmacological investigations on Triclisia sacleuxii, used in traditional medicine to treat various ailments including two parasitological diseases; schistosomiasis and ascariasis. It is also used as an arrow poison.<p>Triclisia sacleuxii belongs to the Menispermaceae family, which is known to contain bisbenzylisoquinolines. These components have shown various biological activities among which antimalarial and trypanocidal activity. Furthermore, many Triclisia species are used in traditional medicine for treating fever and malaria along with other disorders.<p>With this background the research was set out to investigate on possible antiparasitic compounds active against Plasmodium falciparum.<p>Most of the compounds isolated in this work were active towards both chloroquine sensitive strain (3D7) and chloroquine resistant Plasmodium strain (W2). Interestingly some of them demonstrated selectivity for the resistant strain.<p>The compounds which displayed antiplasmodial activity also showed toxicity against Trypanosoma brucei brucei, a parasite related to those which cause sleeping sickness.<p>Besides Triclisia sacleuxii traditional uses mentioned above, it is also used as a snakebites antidote. This suggests that it might contain enzymes inhibitors. Additionally, in previous works, bisbenzylisoquinolines which are believed to be present in T. sacleuxii, have displayed phospholipases A2 and acetylcholinesterase inhibitory activity. On the basis of these informations, the third aim of our investigation targeted acetylcholinesterase (AChE), an enzyme involved in Alzheimer’s disease (AD). AD is a neurodegenerative disease occurring mostly in people aged beyond 60 years, characterised by a progressive loss of memory, impairement of multiple cognitive functions, neurological and behavior disorders, Our results have demonstrated that leaves, stems and roots alkaloidal fractions have high anti-AChE activity. Pure compounds exhibited a structure-dependent activity ranging from 30 up to 90% at a concentration of 100μg/ml).<p>Finally, we have undertaken an investigation on the antiplasmodial mode of action of the major alkaloids. It appears that not only the BBIQ do not act by a same mechanism, but also a single compound may act by more than one mode of action. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In der Alzheimer-Forschung (engl.: Alzheimer Disease, AD) wird immenser Aufwand zur Entwicklung von den Krankheitsverlauf verändernden Medikamenten betrieben. Studien zeigten, dass die abnormale Aggregation des Tau-Proteins offenbar zum Zusammenbruch der Zellkommunikation führt. Niedermolekulare Substanzen, die die Tau-Protein-Aggregation inhibieren und sogar bereits gebildete Aggregate wieder auflösen können wurden entwickelt, sind jedoch oft aufgrund von schlechten Wasserlöslichkeiten nur unter Zusatz von Dimethylsulfoxid (DMSO) in Biotests einsetzbar. Durch das Design maßgeschneiderter Peptid-Polyethylenglykol (PEG)-Konjugate war die spezifische Bindung und anschließende Freisetzung ausgewählter potentieller anti-AD-Wirkstoffe in DMSO-freien Biotests möglich. Für den Entwurf der Wirkstoff-Transporter wurden Peptidbibliotheken mit Raman- und Fluoreszenz-Mikroskopie-basierten Methoden hinsichtlich der Anreicherung der Wirkstoffe an Peptiden mit hoher Wirkstoff-Bindekapazität getestet. Mithilfe von Matrix-unterstützter Laser-Desorption/Ionisation (MALDI)-Massenspektrometrie (MS/MS)-Fragmentierung konnten die Peptidsequenzen der positiven Treffer identifiziert werden. Die zugehörigen Konjugate wurden synthetisiert, mit den Wirkstoffen beladen und die entstehenden sehr gut wasserlöslichen Wirkstoff-Konjugat-Komplexe analysiert. Für biomedizinische Anwendungen sind kompakte und definierte Systeme von Vorteil. Zur Strukturaufklärung der Wirkstoff-Konjugat-Komplexe konnten zahlreiche Untersuchungen erfolgreich durchgeführt werden. Viele Komplexe wurden zudem in DMSO-freien Biotests der Tau-Protein-Aggregation eingesetzt. Die Bioverfügbarkeit der schwerlöslichen anti-AD-Wirkstoffe konnte durch die Solubilisierung mit maßgeschneiderten Peptid-PEG-Konjugaten enorm verbessert werden. Die auf Raman-aktive Substanzen erweiterte Screeningprozedur kann wahrscheinlich auf eine Großzahl von Wirkstoffen mit ungünstigen pharmakologischen Eigenschaften angewendet werden. / Considerable efforts are devoted in Alzheimer Disease (AD) research to develop disease modifying drugs. Various studies have demonstrated that abnormal aggregation of Tau protein probably interrupts communication between cells. Tau protein aggregation can be inhibited and even preformed aggregates can be redissolved by small-molecule compounds. Unfortunately, these molecules often can only be applied in limited biotests using dimethyl sulfoxide (DMSO) as co-solvent due to their poor water solubility and bioavailability. The solubilization of selected potential anti-AD drugs by tailored peptide-poly(ethylene glycol) (PEG) conjugates enabled the specific binding und subsequent release of these drugs in DMSO-free biotests. For the design of the drug conjugate carriers, large peptide libraries have been screened using Raman or fluorescence microscopy-based methods to follow drug enrichment on certain peptide library beads which exhibit high drug affinity. Identification of peptide sequences of positive hits was performed by Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI)-mass spectrometry (MS/MS) fragmentation. The corresponding conjugates were synthesized; loaded with the potential drugs and the resulting highly water-soluble drug transporter complexes were analyzed. Compact and defined complexes are desirable with regard to biomedical applications. Various studies on drug-peptide interactions, specifity of drug binding and influence of the different parts of the conjugates for drug capacities were performed successfully. Generated drug transporter complexes were finally tested in DMSO free bioassays. Depending on drug and peptide structures, the complexes could reach effects comparable to the drugs solubilized by DMSO. The bioavailability of poor water-soluble anti-AD compounds was largely improved. Presumably, the new developed Raman-screening procedure can be expanded to a great extent of compounds suffering from unfavorable pharmacological characteristics.

Die Wirkung von zwei endogen neuroprotektiven Substanzen, Melatonin und 17 beta-Estradiol wurde an drei Caspase-abhängigen, apoptotischen, aber Exzitotoxin-unabhängigen Schadensmodellen an neuronalen Primärkulturen untersucht und mit der bei vorwiegend nekrotischen Schadensmodellen verglichen. Es zeigten sich eine Abhängigkeit des neuroprotektiven Potentials von der Art des Zelluntergangs sowie unterschiedliche Mechanismen der Neuroprotektion. Melatonin wirkte in allen drei apoptischen Modellen nicht neuroprotektiv, sondern verstärkte die Schädigung der Neurone noch, während partiell gegen die OGD-induzierte Nekrose (OGD, engl. Oxygen glucose deprivation, kombinierter Sauerstoff- und Glukoseentzug) kortikaler Neurone Schutz erzielt wurde. Der Einsatz des endogenen neuroprotektiven Faktors Melatonin als Therapeutikum ist möglicherweise nur bei neurodegenerativen Erkrankungen mit exzitotoxischer Schädigung durch Glutamat oder oxidativem Stress wie bei Epilepsie oder dem Schlaganfall durch Ischämie sinnvoll. Die fehlende bzw. potenzierenden Wirkung von Melatonin bei neuronaler Apoptose in vitro, stellt jedoch einen therapeutischen Erfolg bei der Behandlung der mit apoptotischer Schädigung einhergehenden Alzheimer'schen Erkrankung in Frage. Bei klinischer Anwendung ist auch der von uns erhobene Befund zu beachten, dass in vitro native neuronale Zellen durch Melatonin geschädigt werden. 17 beta-Estradiol wirkte sowohl bei nekrotischer als auch bei apoptotischer Zellschädigung. Dabei zeigten sich wesentliche Unterschiede in den Mechanismen der Neuroprotektion und in der Ansprechbarkeit verschiedener Regionen des Gehirns. Schutz vor Apoptose konnte nur durch eine Langzeitvorbehandlung (20 h) in septalen und hippokampalen Kulturen, nicht jedoch in kortikalen Kulturen beobachtet werden. Dieser Effekt liess sich durch Rezeptorantagonisten, Proteinsynthesehemmung sowie durch Hemmung der Phosphoinositol-3-Kinase blockieren. Eine Kurzzeitbehandlung war gegen Apoptose nicht wirksam, zeigte gegen OGD und Glutamattoxizität jedoch neuroprotektives Potential. Dieser Effekt liess sich nicht antagonisieren, so dass hier ein direkter antioxidativer Mechanismus wahrscheinlich erscheint. Die antiapoptotische Wirkung in septalen und hippokampalen Kulturen korrelierte mit einer höheren Dichte des Estrogenrezeptors-alpha und einer erhöhten Expression antiapoptotischer Proteine in diesen Regionen. Da bei der Alzheimer'schen Erkrankung der Kortex betroffen ist, könnte der fehlende Effekt von 17 beta-Estradiol in kortikalen Neuronen sowohl auf die neuronale Apoptose als auch auf die Proteinexpression von Bcl-2 und Bcl-xL möglicherweise auf experimenteller Basis erklären, warum eine langfristige Estrogentherapie bei Frauen mit milder bis moderater Alzeimer'scher Erkrankung den Progress der Erkrankung nicht aufhalten konnte (Mulnard et al. 2000). / The neuroprotective effect of melatonin and 17 beta-estradiol has been evaluated in several in vitro models of neuronal apoptosis and necrosis. Melatonin was not neuroprotective in three models of apoptosis but showed a pro-apoptotic effect in primary cortical neurons. Melatonin revealed to damage naïve neurons, too. Partial protection was observed against necrotic neurodegeneration after oxygen-glucose deprivation (OGD). The use of melatonin as a therapeutic agent might be of interest in neurodegenerative diseases with excitotoxic damage like epilepsia or ischemia, but is questioned in case of apoptotic neurodegeneration. 17 beta-estradiol was neuroprotectiv in both necrotic and apoptotic neurodegeneration. Differences in the mechanism of neuroprotetion and in the efficacy in different regions of the brain were observed. A neuroprotective effect was visible only in hippocampal and septal cultures if 17 beta-estradiol was applied 20 h prior (long term pre-treatment) but not in cortical neurons. This effect correlates with an increased density of estrogen receptor-alpha and an increased expression of anti-apoptotic proteins like Bcl-2 and Bcl-xL in these regions. These effect could be blocked with receptor antagonists, protein synthesis inhibitors and an inhibitor of the phosphatidylinositol 3-kinase. A short term pre-treatment revealed a receptor independent neuroprotective potential against OGD and glutamate toxicity. The failure of 17 beta-estradiol to protect cortical neurons against apoptosis could be an experimental basis to understand, why a long lasting treatment with estrogens of women with mild to moderate Alzheimer´s disease failed to inhibit the progress of the illness (Mulnard et al., 2000)