Universiẗat, Diss.--Hannover, 1999.

Univ., Diss., 2005--Frankfurt (Main)

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Während der letzten Jahre stellten GnRH-II-Antagonisten einen Interessenschwerpunkt bei der endokrinen Therapie gynäkologischer und auch anderer Karzinome wie des Prostatakarzinoms dar. Es konnte dargestellt werden, dass GnRH-II-Antagonisten schon in nanomolaren Konzentrationen in vitro und in vivo zu Apoptose von Mamma- Endometriums- und Ovarialkarzinomen führen. In dieser Studie sollte untersucht werden, ob eine Wirkungssteigerung des Antitumoreffekts durch die Kombination des GnRH-II-Antagonisten [(AcD-2-Nal1), (D-4Cpa2), (D-3Pal3), (D-3Pal6), (D-Leu8), (D-Ala10)] mit dem selektiven Estrogenrezeptormodulator (SERM) Tamoxifen beziehungsweise mit dem selektiven Estrogenrezeptordestabilisator (SERD) Fulvestrant erzielt werden kann. Hierzu wurden das Proliferationsverhalten der Ovarialkarzinomzelllinien OVCAR-3, SKOV-3, EFO-21 und EFO-27 sowie Veränderungen der Rezeptorexpression des ER-α, ER-β, GPR-30 und des GnRH-II-Rezeptors bei Behandlung der Zellen mit den einzelnen Substanzen und der Kombination von Tamoxifen und GnRH-II-Antagonist untersucht. Auch die Apoptosewege wurden anhand des Nachweises der Phosphorylierung von p38 und JNK und der Spaltung von Caspase-3 bei Behandlung mit der Kombination von Tamoxifen und GnRH-II-Antagonist untersucht. Die Behandlung der Zelllinien mit der Kombination von Tamoxifen beziehungsweise Fulvestrant und GnRH-II-Antagonist führte bei drei von vier Zelllinien zu einer stärkeren Verminderung der Zellzahl als die Behandlung der Zellen mit den einzelnen Substanzen. Auch auf Rezeptorbasis zeigte die Kombinationstherapie Vorteile gegenüber der Monotherapie mit Tamoxifen und GnRH-II-Antagonist. Apoptose fand bei den untersuchten Zelllinien SKOV-3 und EFO-27 vor allem durch den Weg der Phosphorylierung von JNK statt. Die Phosphorylierung von JNK erfolgte bei der Kombinationstherapie in kürzerer Zeit und fiel intensiver aus als bei einzelner Anwendung der Substanzen Tamoxifen und GnRH-II-Antagonist. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Kombinationstherapie von Tamoxifen und GnRH-II-Antagonist sowohl bezüglich der Zellproliferation als auch der Rezeptorexpression und der Induktion von Apoptose einer Monotherapie mit den Substanzen überlegen war.

Die Subtypselektivität von Liganden für einzelne Rezeptoren, deren Aktivierung und die anschließende Signalweiterleitung sind bis heute weitestgehend ungeklärt. Die hier synthetisierten Liganden-Gruppen sollen helfen, die verschiedenen Prozesse am muskarinischen Rezeptor und seinen Subtypen zu verstehen. Die Einzelprojekte werden im Folgenden vorgestellt. 1) Um mittels FRET-Mikroskopie den Einfluss von allosteren Modulatoren, die sich von W84 bzw. Naphmethonium ableiten, in Bezug auf die Konformationsänderung aktivierter Rezeptoren untersuchen zu können, wurden die bekannten allosteren Bausteine sowie eine Reihe neuer Derivate synthetisiert. Alle untersuchten Substanzen zeigten einen hemmenden Effekt auf die mit dem Agonisten Iper-oxo vorstimulierten Rezeptoren. Das heißt, die Verbindungen ließen sich als negative allostere Modulatoren charakterisieren. 2) Da Iperoxo aufgrund seiner großen agonistischen Aktivität ein interessantes Werkzeug für die Grundlagenforschung darstellt, war es von großer Bedeutung, eine schnelle und reproduzierbare Synthese zu gewährleisten. Ausgehend von Propargylalkohol wurde in einer Mannich-Reaktion 4-Dimethylamino-but-2-en-1-ol gebildet, was mit dem zuvor hergestellten 3-Nitro-Δ2-isoxazolin zur Iperoxo-Base umgesetzt wurde. Neben einer deutlichen Ausbeutesteigerung ist nun die Reproduzierbarkeit im Gegensatz zu der von Dallanoce et al. publizierten Synthese gewährleistet. 3) Um den Einfluss der Kettenlänge der Hybride Iper-6-Phth und Iper-6-Naph auf die agonistische Aktivität und Subtypselektivität der Substanzen untersuchen zu können, wurde versucht, Hybride verschiedener Kettenlängen herzustellen. Dabei konnte Iper-4-Phth erhalten werden. 4) Weiterhin sollte der Einfluss der Alkylkette am Stickstoff-Atom auf die Wirksamkeit in Bezug auf Affinität und Zellantwort des Iperoxo-Moleküls ohne allosteren Modulator analysiert werden. Hierzu wurden die N-alkylierten Iperoxo-Derivate mit den Kettenlängen C2 bis C10 synthetisiert.. Mithilfe von Radioligand-Bindungsstudien und der dynamischen Massenumverteilung sollte die konformative Änderung des Rezeptors durch Aktivierung und die Signalweiterleitung untersucht werden. Durch Verlängerung der N-Alkylkette zeigte sich ein Wirksamkeitsverlust, d. h. die Dosis-Wirkungs-Kurven der prozentualen Zellantwort wurden im Vergleich zu denen des Iperoxos nach rechts verschoben. In Untersuchungen an der Rezeptor-Mutante CHO-hM2-Y1043.33A zeigte sich zudem, dass für den maximalen Effekt eine deutlich höhere Konzentration der Iperoxo-Derivate benötigt wird, wobei dieser Wirksamkeitsverlust im Vergleich zum Rezeptor-Wildtyp für Iperoxo selbst am stärksten ausgeprägt ist. Allerdings weisen Iperoxo und seine N-alkylierten Derivate an dieser Mutante eine höhere intrinsische Aktivität auf als die Kontrollverbindungen Oxotremorin M, C1-IP-C1 und Acetylcholin. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Iperoxo ebenso wie Oxotremorin, Acetylcholin, aber auch die kurzkettigen Iperoxo-Derivate neben dem Gi-Signalweg auch den Gs-Weg aktivieren können, wohingegen die langkettigen Derivate eine Gi-Signalwegs-Selektivität aufweisen. 5) In Analogie zu den N-alkylierten-Iperoxo-Derivaten sollten Untersuchungen mit den Antagonisten N-Alkyl-Atropin und -Scopolamin durchgeführt werden. In beiden Fällen zeigte das N-Methyl-Derivat eine höhere Affinität zum Rezeptor als der jeweilige Antagonist selbst, was auf die durch Alkylierung generierte positive Ladung zurückzuführen ist. Durch Verlängerung der Alkylketten ist jeweils eine Abnahme der Affinität zu beobachten. Die Affinität findet ebenfalls in beiden Fällen mit dem Butyl-Derivat ihr Minimum. Der anfängliche Affinitätsverlust lässt sich durch die zunehmende sterische Hinderung des Moleküls erklären, der spätere Anstieg bei einer Alkylkette länger als C4 deutet auf eine Wechselwirkung dieser langen Alkylkette mit einer weiteren (allosteren) Bindungsstelle hin. 6) Ausgehend von Iperoxo sollten dualstere Liganden entwickelt werden, die durch geeignete allostere Modulatoren selektiv nur einen Rezeptor-Subtyp adressieren und diesen durch Iperoxo aktivieren sollten. Als allostere Bausteine sollten die M4-selektiven Thienopyridine und die M1-selektiven Chinolone verwendet werden. 7) Zur Fluoreszenzmarkierung sollte Iperoxo-Base zudem mit dem Farbstoff Py-1 umgesetzt werden. / The subtype-selectivity of ligands for receptors and the corresponding subtypes, their activation and the subsequent signalling is still largely unknown. The synthesized groups of ligands, described here were designed to understand the various processes at the muscarinic receptor subtypes. The single projects will be discussed below. 1) In order to examine the influence of allosteric modulators derived from W84 and Naphmethonium on the conformation of an activated receptor by means of FRET-microscopy, the allosteric building blocks were synthesized. All substances showed an inhibitory effect on the receptors pre-treated with the agonist iperoxo. That is to say that they behave as negative allosteric modulators. 2) Due to its high potency iperoxo is an important tool for basic research. In the past the availability of this compound was limited because of the elaborate chromatography and low reproducibility of the existing synthesis developed by Dallanoce et al.109 Thus a new synthesis pathway was established. By means of a Mannich reaction and using 2-propyn-1-ol alcohol as a starting material the amino-butinol was obtained. Product was converted to iperoxo-base by the reaction with 3-nitro-Δ2-isoxazolin. Besides reducing the reaction time and increasing the overall yield - compared to the known synthesis of Dallanoce et al. - the reproducibility was now ensured. 3) To investigate the influence of the chain-length in the hybrid compounds iper-6-phth and iper-6-naph on the agonistic activity and the subtype-selectivity, efforts were made to develop derivatives with different N-alkyl-chains. The synthesis of iper-4-phth was successful. 4) Furthermore the influence of the N-alkyl-chain-length on the potency of iperoxo having no allosteric building block was to be examined. Therefore the iperoxo-base was N-alkylated with different bromoalkanes (ethyl-decyl). It was aimed to study the change of the conformation on receptor activation and signalling by means of radioligand binding studies und dynamic mass redistribution. The elongation of the N-alkyl-chain length resulted in a loss of potency compared to iperoxo. All iperoxo derivatives lose potency at the CHO-hM2-Y1043.33A-receptor-mutant compared to the receptor wildtype, which was especially pronounced with iperoxo itself. However, for this receptor-mutant iperoxo and its N-alkylated derivatives had a higher intrinsic activity than the control compounds oxotremorine-M, C1-IP-C1 and acetylcholine. Beyond this, it could be demonstrated that iperoxo, as well as oxotremorine M, acetylcholine and the short-chain derivatives have the ability to activate not only the Gi-, but also the GS-signal-pathway, whereas the long-chain derivatives show selectivity for the Gi-pathway. 5) In analogy to these agonistic derivatives the antagonists atropine and scopolamine were N-alkylated. In both cases radioligand binding studies revealed that the methyl derivatives had a higher affinity to the receptor than both antagonists themselves. This might be caused by the generated positively charged nitrogen atom. The extension of the chain length leads to a loss of affinity, which has a minimum at the butyl-derivatives in both antagonists. The initial loss of affinity is ascribed to the steric hindrance and the subsequent gain of affinity for derivatives with a longer chain length indicates an interaction of this alkyl-chain with a second (allosteric) binding-site. For the special arrangement in the binding pocket it is essential to know the exact configuration of the ligand. The synthesized N-alkylated antagonists were examined via NMR-spectroscopy. By using the NOE-effect, the position of the methyl-groups and the alkyl-chains, respectively, were revealed. Contrary to expectations all derivatives bear their methyl-group in axial position. 6) On the basis of iperoxo, dualsteric ligands should be developed which selectively address only one muscarinic subtype, using a suitable allosteric modulator and simultaneously activate the receptor via iperoxo. As allosteric building blocks the M4-selective thienopyridines and the M1-selective quinolones should be used. 7) Besides radioligand binding studies the introduction of fluorescence markers provides an alternative to investigate the affinity of GPCR ligands. For this reason iperoxo should be coupled with the fluorescence marker py-1.

Glu-Leu-Arg (ELR)-CXC chemokine-mediated neutrophil migration and activation plays a key role in many inflammatory diseases. Dysregulated neutrophil activation often leads to inflammatory responses such as acute lung injury (ALI) or acute respiratory distress syndrome (ARDS).<p> Previously, we generated a bovine drug (i.e., bovine CXCL8(3-74)K11R/G31P, bG31P) by mutating the first two amino acids at the beginning of the N-terminus of bovine CXCL8/IL-8 and later substituting Arg for Lys11 and Pro for Gly31. Bovine G31P was shown to be a highly effective ELR-CXC chemokine and neutrophil antagonist in cattle & guinea pigs, but a human equivalent thereof would be of significantly more use in human medicine. Published studies on the structure and function of human CXCL8 suggest that human CXCL8(3-72)K11R/G31P (i.e., hG31P) would not be a particularly effective chemokine antagonist. Thus, development of a humanized form of bG31P became a primary goal. I first examined the effect of wholesale ligation of the carboxy half of hCXCL8 onto the amino half of bG31P and generated a human-bovine chimeric G31P (hbG31P; i.e., bCXCL8(3-44)K11R/G31P-hCXCL8(45-72)). I also made substitutions at each remaining human-discrepant amino acid (i.e., T3K, H13Y, T15K, E35A, and S37T) within the 5 half of the hbG31P cDNA. The results showed that hbG31P and its analogues blocked CXCL8-induced human neutrophil chemotactic responses, reactive oxygen intermediate (ROI) release, and intracellular calcium flux. Humanized bovine G31P was also shown to significantly block pulmonary neutrophilic pathology in a guinea pig model of airway endotoxemia.<p> As bG31P, hbG31P and its further humanized forms showed essentially equivalent ELR-CXC chemokine antagonist activity, Dr. Fang Li, Ms Jennifer Town and I then generated a fully human form of bG31P, hG31P. <i>In vitro</i>, hG31P was shown to effectively inhibit CXCL-1-, -5-, and -8-induced neutrophil chemotactic responses, intracellular Ca2+ flux, and ROI release. Human G31P also desensitized heterologous G protein-coupled receptors (GPCR) including bacterial peptides (e.g., N-formyl-methionine-leucine-phenylalanine, fMLP), anaphylatoxin (e.g., complement 5a, C5a), lipid mediators (e.g., leukotriene B4, LTB4; platelet-activating factor, PAF) receptors. Moreover, hG31P, in a dose-dependent manner suppressed CXCL1 and CXCL8 expression by LPS-challenged airway epithelial cells and reversed the anti-apoptotic influence of ELR-CXC chemokines on neutrophils. <i>In vivo</i>, hG31P was significantly effective in blocking the pathology associated with airway endotoxemia, aspiration pneumonia, and intestinal ischemia and reperfusion injury, including neutrophil recruitment (70-95% reduction) into, and activation within, the airways or gut, chemokine or cytokine expression, and pulmonary vascular complications. The blockade of neutrophil recruitment by hG31P in aspiration pneumonia animals did not increase airway bacterial growth. The G31P treatment was protective in both mesenteric (i.e., local) and remote organ injury. These findings suggest that hG31P is not only a potent neutrophil antagonist, but an effective blocker of other inflammatory responses. These comprehensive anti-inflammatory effects indicate that hG31P could potentially provide a viable therapeutic approach for inflammatory diseases such as ALI /ARDS.

Glu-Leu-Arg (ELR)-CXC chemokine-mediated neutrophil migration and activation plays a key role in many inflammatory diseases. Dysregulated neutrophil activation often leads to inflammatory responses such as acute lung injury (ALI) or acute respiratory distress syndrome (ARDS).<p> Previously, we generated a bovine drug (i.e., bovine CXCL8(3-74)K11R/G31P, bG31P) by mutating the first two amino acids at the beginning of the N-terminus of bovine CXCL8/IL-8 and later substituting Arg for Lys11 and Pro for Gly31. Bovine G31P was shown to be a highly effective ELR-CXC chemokine and neutrophil antagonist in cattle & guinea pigs, but a human equivalent thereof would be of significantly more use in human medicine. Published studies on the structure and function of human CXCL8 suggest that human CXCL8(3-72)K11R/G31P (i.e., hG31P) would not be a particularly effective chemokine antagonist. Thus, development of a humanized form of bG31P became a primary goal. I first examined the effect of wholesale ligation of the carboxy half of hCXCL8 onto the amino half of bG31P and generated a human-bovine chimeric G31P (hbG31P; i.e., bCXCL8(3-44)K11R/G31P-hCXCL8(45-72)). I also made substitutions at each remaining human-discrepant amino acid (i.e., T3K, H13Y, T15K, E35A, and S37T) within the 5 half of the hbG31P cDNA. The results showed that hbG31P and its analogues blocked CXCL8-induced human neutrophil chemotactic responses, reactive oxygen intermediate (ROI) release, and intracellular calcium flux. Humanized bovine G31P was also shown to significantly block pulmonary neutrophilic pathology in a guinea pig model of airway endotoxemia.<p> As bG31P, hbG31P and its further humanized forms showed essentially equivalent ELR-CXC chemokine antagonist activity, Dr. Fang Li, Ms Jennifer Town and I then generated a fully human form of bG31P, hG31P. <i>In vitro</i>, hG31P was shown to effectively inhibit CXCL-1-, -5-, and -8-induced neutrophil chemotactic responses, intracellular Ca2+ flux, and ROI release. Human G31P also desensitized heterologous G protein-coupled receptors (GPCR) including bacterial peptides (e.g., N-formyl-methionine-leucine-phenylalanine, fMLP), anaphylatoxin (e.g., complement 5a, C5a), lipid mediators (e.g., leukotriene B4, LTB4; platelet-activating factor, PAF) receptors. Moreover, hG31P, in a dose-dependent manner suppressed CXCL1 and CXCL8 expression by LPS-challenged airway epithelial cells and reversed the anti-apoptotic influence of ELR-CXC chemokines on neutrophils. <i>In vivo</i>, hG31P was significantly effective in blocking the pathology associated with airway endotoxemia, aspiration pneumonia, and intestinal ischemia and reperfusion injury, including neutrophil recruitment (70-95% reduction) into, and activation within, the airways or gut, chemokine or cytokine expression, and pulmonary vascular complications. The blockade of neutrophil recruitment by hG31P in aspiration pneumonia animals did not increase airway bacterial growth. The G31P treatment was protective in both mesenteric (i.e., local) and remote organ injury. These findings suggest that hG31P is not only a potent neutrophil antagonist, but an effective blocker of other inflammatory responses. These comprehensive anti-inflammatory effects indicate that hG31P could potentially provide a viable therapeutic approach for inflammatory diseases such as ALI /ARDS.

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Buprenorphine is a promising medication for the treatment of opiate abuse. The pharmacology of buprenorphine has been studied in vitro using radioligand binding and [³⁵S]GTPγS assays, and in vivo using assays of antinociception in rodents. A number of compounds with potential similar pharmacology have also been characterised. These are an iso-morphinan pyrrolidine derivative, and long-lasting 14-aminomorphinones and codeinones, in particular clocinnamox (C-CAM), a pure μ-antagonist and methoclocinnamox (MC-CAM), which has some agonist properties.

Zugl.: Berlin, Freie Univ., Diss., 2006 / Dateiformat: zip, Dateien im PDF-Format