β-Carboline sind heterozyklische Indolalkaloide, die ubiquitär in unserer Umwelt und Nahrung vorkommen, aber auch endogen aus Tryptophan gebildet werden können. Aufgrund der strukturellen Verwandtschaft bestimmter β-Carboline zu dem dopaminergen Neurotoxin MPP+ wird ein möglicher Beitrag zur Pathogenese der Parkinson-Krankheit diskutiert. MPP+ ist seit langem für seine selektive Toxizität gegenüber dopaminergen Neuronen und das Auslösen von Parkinsonsymptomen bekannt. Insbesondere 2,9-DiMe-BC wurde in erhöhter Konzentration in der lumbalen cerebrospinalen Flüssigkeit von Parkinsonpatienten detektiert, jedoch nicht in Kontrollprobanden. Eine Inhibierung von Komplex I der mitochondrialen Atmungskette und eine selektive Toxizität auf DA Neurone konnten nachgewiesen werden. Die genauen Mechanismen des Zelltodes bleiben jedoch ungeklärt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Mechanismen des Zelltodes, ausgelöst durch 2,9-DiMe-BC, in dopaminergen Primärzellkulturen des Mesencephalons von C57Bl/6-Mäusen untersucht. Drei weitere BC 2-Me-BC, 9-Me-BC und 1,9-DiMe-BC standen für Untersuchungen zur Verfügung. In ersten Experimenten wies 9-Me-BC und 1,9-DiMe-BC keine Toxizität gegenüber DA Neuronen auf. Aufgrund der höheren Toxizität von 2,9-DiMe-BC verglichen mit 2-Me-BC wurden nachfolgende Experimente mit dem zweifach methylierten BC durchgeführt. Durch die Behandlung mit 2,9-DiMe-BC konnte ein höherer Verlust der DA Neurone gegenüber anderen neuralen Zellen festgestellt werden. Eine selektive Aufnahme über den Dopamintransporter und damit verbundene Schädigung der DA Neurone, wie bei MPP+, konnte nicht nachgewiesen werden. Für 2,9-DiMe-BC wurde eine LC50 der DA Neurone von 14,1 µM und für MPP+ von 4,4 µM bestimmt. 2,9-DiMe-BC verursachte in der Gesamtkultur eine erhöhte Entstehung von reaktiven Sauerstoffspezies und eine gesteigerte Laktatproduktion. In diesem Zusammenhang kann eine Hemmung von Komplex I der Atmungskette vermutet werden. Des Weiteren konnte eine Verringerung des mitochondrialen Membranpotentials und des ATP-Gehaltes gemessen werden. Eine Aktivierung des apoptotischen Zelltodes wurde mit einer erhöhten Aktivität von Caspase-3 nachgewiesen. Durch die Behandlung mit 2,9-DiMe-BC wurde in der Primärzellkultur jedoch auch in erhöhtem Maß Nekrose ausgelöst. Dabei wurde eine höhere Sensitivität von jüngeren Kulturen (8. DIV) gegenüber älteren (10. DIV) festgestellt. Genexpressionsanalysen konnten das Auslösen von oxidativem Stress und Apoptose durch 2,9-DiMe-BC bestätigen, da mehrere Gene dieser Prozesse hochreguliert wurden. Des Weiteren wurden Gene reguliert, die im Zusammenhang mit der Hitzeschock-Antwort, Entzündungsprozessen, DNA-Schädigung und Reparatur, Zellalterung und Proliferation stehen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 2,9-DiMe-BC die Mitochondrienaktivität hemmt, sowohl nekrotische als auch apoptotische Prozesse in der dopaminergen mesencephalen Primärzellkultur auslöst und die Entstehung von oxidativem Stress eine zentrale Rolle spielt. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Untersuchung von unerwarteten neuroprotektiven Effekten von 9-Me-BC in der Primärzellkultur. Durch die Behandlung mit 9-Me-BC verringerte sich die LDH-Freisetzung und reduzierte sich die Anzahl der nekrotischen Zellen um 50 %. Nach 24 h konnte eine verminderte Caspase 3-Aktivität gemessen werden, die allerdings nach 48 h im Vergleich zur Kontrolle wieder zunahm. Hier wären längerfristige Untersuchungen zur Klärung dieser Frage anzuschließen. Des Weiteren erhöhte sich der intrazelluläre ATP-Gehalt. Möglicherweise fand eine energieabhängige Verschiebung von Nekrose zu Apoptose statt. Genexpressionsanalysen zeigten, dass verschiedene Gene von inflammatorischen und apoptotischen Signaltransduktionswegen herrunterreguliert wurden. Überraschenderweise erhöhte sich nach der Behandlung mit 9-Me-BC die Anzahl DA Neurone konzentrationsabhängig um bis zu 20 %. Diese Beobachtung ist neu und wurde über noch kein anderes BC berichtet. Der Effekt wurde durch die Inhibierung des DAT aufgehoben und lässt eine DAT-abhängige Aufnahme von 9-Me-BC vermuten. Die signifikante Erhöhung der Anzahl beschränkte sich nur auf DA Neurone, während sich der Gesamtanteil der Neurone nur geringfügig erhöhte und die übrigen Zellen unbeeinflusst blieben. Zusätzlich wurden ein erhöhter intrazellulärer DA-Gehalt und eine gesteigerte Aufnahme von [3H]DA um 20 % nachgewiesen. Die [3H]DA-Aufnahme und morphologische Untersuchungen zeigten funktionale und reife DA Neurone, es wurde aber auch die Theorie der Neuentstehung durch mögliche Differenzierungsprozesse untersucht. Interessanterweise wurde die Genexpression von einem breiten Spektrum neurotropher Faktoren (Shh, Wnt1, Wnt5a) und Transkriptionsfaktoren (En1, Nurr1, Pitx3), die für die Differenzierung und Entwicklung DA Neurone entscheidend sind, durch die Behandlung mit 9-Me-BC hochreguliert. Zusätzlich erhöhte sich die Expression der DA Markergene Aldh1a1, Dat und Th. Dabei war die Hochregulierung der Genexpression bei allen Faktoren bis auf Shh und Wnt1 von der Anwesenheit des BC abhängig. Ein weiterer Aspekt, der auf eine Differenzierung hindeuten könnte, war die verringerte Anzahl mitotischer BrdU-positiver Zellen. Das Erscheinen DA Neurone könnte also auf Differenzierung und Entwicklung von undifferenzierten Zellen oder Vorläuferzellen beruhen. Jedoch wäre auch eine Induktion der TH von vorher TH-negativen Zellen denkbar. Eine weitere Erklärung könnte das Vorherrschen eines dynamischen Gleichgewichts von Absterben und Neuentstehung DA Neurone innerhalb der Primärzellkultur sein und der Absterbeprozess durch protektive Effekte von 9-Me-BC unterbunden wurde. Zukünftige Experimente sollten zu einer weiteren Aufklärung, der diesem Phänomen zu Grunde liegendenen Mechanismen beitragen. Auch durch die Behandlung mit dem Harman 1,9-DiMe-BC erhöhte sich die Anzahl der DA Neurone konzentrationsabhängig, jedoch erwies sich im Vergleich zu 9-Me-BC nur eine Konzentration von 50 µM als signifikant. Innerhalb dieser Arbeit wurden auf Genexpressionsebene mit Hilfe von Microarrays und qRT-PCR mögliche neuroprotektive Effekte des Dopaminagonisten Lisurid im gleichen Zellkulturmodell untersucht. Lisurid gehört zur Substanzklasse der Ergotalkaloide und wird zur Behandlung der Parkinson-Krankheit eingesetzt. Bei Voruntersuchungen in der DA mesencephalen Primärzellkultur wies Lisurid eine protektive Wirkung für DA Neurone gegen Glutamattoxizität auf. Durch qRT-PCR konnten nur 50 % der ausgewählten Gene der Microarraydaten validiert werden. Nach 24 h Behandlung mit Lisurid wurde die Genexpression von dem Transportprotein Transthyretin (Ttr) hochreguliert, dessen erhöhte Biosynthese und Sekretion interessanterweise mit einer Verminderung der Aggregation des Amyloid-β-Proteins assoziiert wird. Die Genexpression der Aldoketoreduktase 1c20 (Ark1c20) wurde um 50 % herrunterreguliert. Die Bedeutung dieses Ergebnisses bedarf weiterer Abklärung, da eine gewebspezifische Expression bisher nur für die Leber gefunden wurde. Das Thyroidhormonrezeptorbindende Protein 3 (Thrap3), die Mitogen aktivierte Kinase Kinase Kinase 12 (Map3k12) und der G-Protein gekoppelte Rezeptor 27 (Gpr27) waren in ihrer Genexpression hochreguliert. Ein Einfluss von Lisurid auf Signaltransduktionswege konnte somit nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde durch Lisurid die Expression der Transkriptionsfaktoren NeuroD1 und Tcf3 hochreguliert, die in Differenzierungsprozesse involviert sind. NeuroD1 gilt dabei als proneurales Gen und ist somit möglicherweise an Vorgängen der Neuroprotektion beteiligt. Keines der validierten differentiell exprimierten Gene des 24 h Experimentes war nach einem Behandlungszeitraum von 6 h reguliert. Die Änderungen der Genexpression nach Preinkubation mit Lisurid und anschließender Glutamatbehandlung und Behandlung mit Glutamat allein überschnitten sich weitestgehend. Demnach war vor allem die Glutamatbehandlung für die differentielle Genexpression verantwortlich. Eine zusätzliche Neusynthese von radikalfangenden Proteinen durch Preinkubation mit Lisurid konnte auf Genebene nicht gefunden werden. Es ist jedoch nicht auszuschließen, da eine Regulation auf post-transkriptioneller Ebene möglich ist.

Les alcaloïdes canthin-6-one, 5-méthoxy-canthin-6-one et N-oxyde de canthin-6-one ainsi que l’alkylamide sanshool et trois coumarines ont été identifiés et quantifiés des écorces, feuilles (dans ce cas une étude annuelle a été menée), fruits et racines de Zanthoxylum chiloperone var. angustifolium (Rutaceae) récoltée en Amérique du Sud. Divers analogues de la canthin-6-one ont été obtenus par hémisynthèse en exploitant la réactivité de l’azote pyridinique N-3. De nouveaux analogues ont été synthétisés à partir de différentes tryptamines et anhydrides fonctionnalisés. La mise au point de nouvelles voies de synthèse, permettant leur obtention en 3 ou 4 étapes avec de bons rendements, a permis notamment de retracer toute la voie de biosynthèse de ces alcaloïdes. La stratégie de synthèse a, ensuite, été spécifiquement adaptée à la synthèse de molécules à motifs prénylés. L’activité antituberculeuse, l’activité antiproliférative sur cellules souches cancéreuses, ainsi que plusieurs activités antiparasitaires (maladie de Chagas, paludisme, activité nématicide) ont été étudiées et divers mécanismes d’action proposés. Finalement, nous avons réalisé une étude originale d’électrochimie sur des canthinones ainsi que les premiers essais de formulation galénique avec cette famille d’alcaloïdes. / The alkaloids canthin-6-one, 5-methoxy-canthin-6-one and canthin-6-one Noxide,as well as the alkylamide sanshool and three known coumarines were identified and quantified from stem bark, leaves (in this case an annual analysis was conducted), fruits and roots of Zanthoxylum chiloperone var. angustifolium (Rutaceae) collected in South America. Some canthin-6-one derivates were prepared by hemisynthesis by exploring the N-3 reactivity of the pyridine nitrogen. Other new derivates were prepared from different tryptamines and some functionalized anhydrides by an efficient new synthetic route (3 or 4 steps) in good overall yields. The biosynthetic pathway of the canthin-6-one was also chemically explored.Furthermore, this work has prompted us to explore the reactivity of some prenylated derivates of canthin-6-one and serotonin. The antitubercular activity, the antiproliferative activity on cancer stem cells and several antiparasitic activities (Chagas disease, malaria, nematicidal activity) were studied and various mechanisms of action proposed. Finally, an original study of the electrochemical behaviour of canthinones has been investigated and a pharmaceutical formulation was achieved.

O uso de substâncias alucinógenas há muito tempo é alvo de discussões, em virtude do grande número de adeptos que possui e das conseqüências que pode acarretar ao indivíduo e ao complexo contexto social no qual ele se enquadra na sociedade. Dentro desse panorama vem se destacando à utilização de uma bebida denominada ayahuasca, preparada pela infusão de plantas nativas da região da Bacia Amazônia, originariamente utilizada por indígenas em rituais xamânicos. A ayahuasca combina a ação alucinogênica da dimetiltriptamina (DMT), um agonista serotoninérgico de receptores 5-HT2A/2C com β-carbolinas, que são inibidoras da monoaminoxidase-A (MAO-A). Com o aumento do consumo dessa bebida em cerimônias de alguns movimentos sincréticos religiosos do Brasil como o Santo Daime e a União do Vegetal (UDV), recentemente teve seu uso para esse fim regulamentado e aprovado pela legislação brasileira. Nos últimos anos, esses grupos religiosos têm se espalhado na Europa e Estados Unidos, chamando a atenção de pesquisadores internacionais quanto aos efeitos da ayahuasca. Entretanto, relativamente poucas investigações tem sido realizadas, inclusive dos aspectos básicos como os estudos farmacocinéticos de seus princípios ativos em humanos. Da mesma forma, métodos analíticos para determinação dos principais alcalóides na bebida e em amostras biológicas também são escassos na literatura científica. No presente trabalho, será realizado um estudo farmacocinético dos alcalóides da ayahuasca. Para tanto, um método utilizando cromatografia em fase gasosa com detector de nitrogênio-fósforo (GC-NPD) para determinação simultânea de DMT e β-carbolinas em ayahuasca foi desenvolvido e validado. O método para quantificação em plasma é de fundamental importância para determinação das concentrações dos alcalóides nessa matriz e comparação dos níveis no plasma e os efeitos observados nos voluntários que ingeriram a bebida. / The use of hallucinogenic substances has long been a matter of debate, due to the large number of supporters and has consequences that can result in the individual and the complex social context in which it fits into society. In this view has been increasing the use of a drink called ayahuasca, prepared by the infusion of plants native to the Amazon Basin region, originally used by indigenous people in shamanic rituals. Ayahuasca combines the action of hallucinogenic dimethyltryptamine (DMT), a serotonin receptor agonist 5-HT2A/2C with β-carbolines, which are inhibitors of monoamine oxidase A (MAO-A). With the increased consumption of this drink in ceremonies of some syncretic religious movements in Brazil and the Santo Daime and Uniao do Vegetal (UDV), recently had its use for that purpose is regulated and approved by the Brazilian legislation. In recent years, these religious groups have spread in Europe and the United States, calling the attention of international researchers on the effects of ayahuasca. However, relatively little research has been carried out, including the basics such as pharmacokinetic studies of its active compounds in humans. Similarly, analytical methods for determination of major alkaloids in drink and in biological samples are also rare in the literature. In this work, a detailed pharmacokinetic study of ayahuasca alkaloids. Therefore, a method using gas chromatography with nitrogen detector-phosphorus (GC-NPD) for the simultaneous determination of DMT and β-carbolines in ayahuasca was developed and validated. The method for quantification in plasma is of fundamental importance for determining the concentrations of alkaloids in the array and comparing the levels in plasma and the effects observed in volunteers who ingested the drink.

O uso de substâncias alucinógenas há muito tempo é alvo de discussões, em virtude do grande número de adeptos que possui e das conseqüências que pode acarretar ao indivíduo e ao complexo contexto social no qual ele se enquadra na sociedade. Dentro desse panorama vem se destacando à utilização de uma bebida denominada ayahuasca, preparada pela infusão de plantas nativas da região da Bacia Amazônia, originariamente utilizada por indígenas em rituais xamânicos. A ayahuasca combina a ação alucinogênica da dimetiltriptamina (DMT), um agonista serotoninérgico de receptores 5-HT2A/2C com β-carbolinas, que são inibidoras da monoaminoxidase-A (MAO-A). Com o aumento do consumo dessa bebida em cerimônias de alguns movimentos sincréticos religiosos do Brasil como o Santo Daime e a União do Vegetal (UDV), recentemente teve seu uso para esse fim regulamentado e aprovado pela legislação brasileira. Nos últimos anos, esses grupos religiosos têm se espalhado na Europa e Estados Unidos, chamando a atenção de pesquisadores internacionais quanto aos efeitos da ayahuasca. Entretanto, relativamente poucas investigações tem sido realizadas, inclusive dos aspectos básicos como os estudos farmacocinéticos de seus princípios ativos em humanos. Da mesma forma, métodos analíticos para determinação dos principais alcalóides na bebida e em amostras biológicas também são escassos na literatura científica. No presente trabalho, será realizado um estudo farmacocinético dos alcalóides da ayahuasca. Para tanto, um método utilizando cromatografia em fase gasosa com detector de nitrogênio-fósforo (GC-NPD) para determinação simultânea de DMT e β-carbolinas em ayahuasca foi desenvolvido e validado. O método para quantificação em plasma é de fundamental importância para determinação das concentrações dos alcalóides nessa matriz e comparação dos níveis no plasma e os efeitos observados nos voluntários que ingeriram a bebida. / The use of hallucinogenic substances has long been a matter of debate, due to the large number of supporters and has consequences that can result in the individual and the complex social context in which it fits into society. In this view has been increasing the use of a drink called ayahuasca, prepared by the infusion of plants native to the Amazon Basin region, originally used by indigenous people in shamanic rituals. Ayahuasca combines the action of hallucinogenic dimethyltryptamine (DMT), a serotonin receptor agonist 5-HT2A/2C with β-carbolines, which are inhibitors of monoamine oxidase A (MAO-A). With the increased consumption of this drink in ceremonies of some syncretic religious movements in Brazil and the Santo Daime and Uniao do Vegetal (UDV), recently had its use for that purpose is regulated and approved by the Brazilian legislation. In recent years, these religious groups have spread in Europe and the United States, calling the attention of international researchers on the effects of ayahuasca. However, relatively little research has been carried out, including the basics such as pharmacokinetic studies of its active compounds in humans. Similarly, analytical methods for determination of major alkaloids in drink and in biological samples are also rare in the literature. In this work, a detailed pharmacokinetic study of ayahuasca alkaloids. Therefore, a method using gas chromatography with nitrogen detector-phosphorus (GC-NPD) for the simultaneous determination of DMT and β-carbolines in ayahuasca was developed and validated. The method for quantification in plasma is of fundamental importance for determining the concentrations of alkaloids in the array and comparing the levels in plasma and the effects observed in volunteers who ingested the drink.

β-Carboline sind heterozyklische Indolalkaloide, die ubiquitär in unserer Umwelt und Nahrung vorkommen, aber auch endogen aus Tryptophan gebildet werden können. Aufgrund der strukturellen Verwandtschaft bestimmter β-Carboline zu dem dopaminergen Neurotoxin MPP+ wird ein möglicher Beitrag zur Pathogenese der Parkinson-Krankheit diskutiert. MPP+ ist seit langem für seine selektive Toxizität gegenüber dopaminergen Neuronen und das Auslösen von Parkinsonsymptomen bekannt. Insbesondere 2,9-DiMe-BC wurde in erhöhter Konzentration in der lumbalen cerebrospinalen Flüssigkeit von Parkinsonpatienten detektiert, jedoch nicht in Kontrollprobanden. Eine Inhibierung von Komplex I der mitochondrialen Atmungskette und eine selektive Toxizität auf DA Neurone konnten nachgewiesen werden. Die genauen Mechanismen des Zelltodes bleiben jedoch ungeklärt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Mechanismen des Zelltodes, ausgelöst durch 2,9-DiMe-BC, in dopaminergen Primärzellkulturen des Mesencephalons von C57Bl/6-Mäusen untersucht. Drei weitere BC 2-Me-BC, 9-Me-BC und 1,9-DiMe-BC standen für Untersuchungen zur Verfügung. In ersten Experimenten wies 9-Me-BC und 1,9-DiMe-BC keine Toxizität gegenüber DA Neuronen auf. Aufgrund der höheren Toxizität von 2,9-DiMe-BC verglichen mit 2-Me-BC wurden nachfolgende Experimente mit dem zweifach methylierten BC durchgeführt. Durch die Behandlung mit 2,9-DiMe-BC konnte ein höherer Verlust der DA Neurone gegenüber anderen neuralen Zellen festgestellt werden. Eine selektive Aufnahme über den Dopamintransporter und damit verbundene Schädigung der DA Neurone, wie bei MPP+, konnte nicht nachgewiesen werden. Für 2,9-DiMe-BC wurde eine LC50 der DA Neurone von 14,1 µM und für MPP+ von 4,4 µM bestimmt. 2,9-DiMe-BC verursachte in der Gesamtkultur eine erhöhte Entstehung von reaktiven Sauerstoffspezies und eine gesteigerte Laktatproduktion. In diesem Zusammenhang kann eine Hemmung von Komplex I der Atmungskette vermutet werden. Des Weiteren konnte eine Verringerung des mitochondrialen Membranpotentials und des ATP-Gehaltes gemessen werden. Eine Aktivierung des apoptotischen Zelltodes wurde mit einer erhöhten Aktivität von Caspase-3 nachgewiesen. Durch die Behandlung mit 2,9-DiMe-BC wurde in der Primärzellkultur jedoch auch in erhöhtem Maß Nekrose ausgelöst. Dabei wurde eine höhere Sensitivität von jüngeren Kulturen (8. DIV) gegenüber älteren (10. DIV) festgestellt. Genexpressionsanalysen konnten das Auslösen von oxidativem Stress und Apoptose durch 2,9-DiMe-BC bestätigen, da mehrere Gene dieser Prozesse hochreguliert wurden. Des Weiteren wurden Gene reguliert, die im Zusammenhang mit der Hitzeschock-Antwort, Entzündungsprozessen, DNA-Schädigung und Reparatur, Zellalterung und Proliferation stehen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 2,9-DiMe-BC die Mitochondrienaktivität hemmt, sowohl nekrotische als auch apoptotische Prozesse in der dopaminergen mesencephalen Primärzellkultur auslöst und die Entstehung von oxidativem Stress eine zentrale Rolle spielt. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Untersuchung von unerwarteten neuroprotektiven Effekten von 9-Me-BC in der Primärzellkultur. Durch die Behandlung mit 9-Me-BC verringerte sich die LDH-Freisetzung und reduzierte sich die Anzahl der nekrotischen Zellen um 50 %. Nach 24 h konnte eine verminderte Caspase 3-Aktivität gemessen werden, die allerdings nach 48 h im Vergleich zur Kontrolle wieder zunahm. Hier wären längerfristige Untersuchungen zur Klärung dieser Frage anzuschließen. Des Weiteren erhöhte sich der intrazelluläre ATP-Gehalt. Möglicherweise fand eine energieabhängige Verschiebung von Nekrose zu Apoptose statt. Genexpressionsanalysen zeigten, dass verschiedene Gene von inflammatorischen und apoptotischen Signaltransduktionswegen herrunterreguliert wurden. Überraschenderweise erhöhte sich nach der Behandlung mit 9-Me-BC die Anzahl DA Neurone konzentrationsabhängig um bis zu 20 %. Diese Beobachtung ist neu und wurde über noch kein anderes BC berichtet. Der Effekt wurde durch die Inhibierung des DAT aufgehoben und lässt eine DAT-abhängige Aufnahme von 9-Me-BC vermuten. Die signifikante Erhöhung der Anzahl beschränkte sich nur auf DA Neurone, während sich der Gesamtanteil der Neurone nur geringfügig erhöhte und die übrigen Zellen unbeeinflusst blieben. Zusätzlich wurden ein erhöhter intrazellulärer DA-Gehalt und eine gesteigerte Aufnahme von [3H]DA um 20 % nachgewiesen. Die [3H]DA-Aufnahme und morphologische Untersuchungen zeigten funktionale und reife DA Neurone, es wurde aber auch die Theorie der Neuentstehung durch mögliche Differenzierungsprozesse untersucht. Interessanterweise wurde die Genexpression von einem breiten Spektrum neurotropher Faktoren (Shh, Wnt1, Wnt5a) und Transkriptionsfaktoren (En1, Nurr1, Pitx3), die für die Differenzierung und Entwicklung DA Neurone entscheidend sind, durch die Behandlung mit 9-Me-BC hochreguliert. Zusätzlich erhöhte sich die Expression der DA Markergene Aldh1a1, Dat und Th. Dabei war die Hochregulierung der Genexpression bei allen Faktoren bis auf Shh und Wnt1 von der Anwesenheit des BC abhängig. Ein weiterer Aspekt, der auf eine Differenzierung hindeuten könnte, war die verringerte Anzahl mitotischer BrdU-positiver Zellen. Das Erscheinen DA Neurone könnte also auf Differenzierung und Entwicklung von undifferenzierten Zellen oder Vorläuferzellen beruhen. Jedoch wäre auch eine Induktion der TH von vorher TH-negativen Zellen denkbar. Eine weitere Erklärung könnte das Vorherrschen eines dynamischen Gleichgewichts von Absterben und Neuentstehung DA Neurone innerhalb der Primärzellkultur sein und der Absterbeprozess durch protektive Effekte von 9-Me-BC unterbunden wurde. Zukünftige Experimente sollten zu einer weiteren Aufklärung, der diesem Phänomen zu Grunde liegendenen Mechanismen beitragen. Auch durch die Behandlung mit dem Harman 1,9-DiMe-BC erhöhte sich die Anzahl der DA Neurone konzentrationsabhängig, jedoch erwies sich im Vergleich zu 9-Me-BC nur eine Konzentration von 50 µM als signifikant. Innerhalb dieser Arbeit wurden auf Genexpressionsebene mit Hilfe von Microarrays und qRT-PCR mögliche neuroprotektive Effekte des Dopaminagonisten Lisurid im gleichen Zellkulturmodell untersucht. Lisurid gehört zur Substanzklasse der Ergotalkaloide und wird zur Behandlung der Parkinson-Krankheit eingesetzt. Bei Voruntersuchungen in der DA mesencephalen Primärzellkultur wies Lisurid eine protektive Wirkung für DA Neurone gegen Glutamattoxizität auf. Durch qRT-PCR konnten nur 50 % der ausgewählten Gene der Microarraydaten validiert werden. Nach 24 h Behandlung mit Lisurid wurde die Genexpression von dem Transportprotein Transthyretin (Ttr) hochreguliert, dessen erhöhte Biosynthese und Sekretion interessanterweise mit einer Verminderung der Aggregation des Amyloid-β-Proteins assoziiert wird. Die Genexpression der Aldoketoreduktase 1c20 (Ark1c20) wurde um 50 % herrunterreguliert. Die Bedeutung dieses Ergebnisses bedarf weiterer Abklärung, da eine gewebspezifische Expression bisher nur für die Leber gefunden wurde. Das Thyroidhormonrezeptorbindende Protein 3 (Thrap3), die Mitogen aktivierte Kinase Kinase Kinase 12 (Map3k12) und der G-Protein gekoppelte Rezeptor 27 (Gpr27) waren in ihrer Genexpression hochreguliert. Ein Einfluss von Lisurid auf Signaltransduktionswege konnte somit nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde durch Lisurid die Expression der Transkriptionsfaktoren NeuroD1 und Tcf3 hochreguliert, die in Differenzierungsprozesse involviert sind. NeuroD1 gilt dabei als proneurales Gen und ist somit möglicherweise an Vorgängen der Neuroprotektion beteiligt. Keines der validierten differentiell exprimierten Gene des 24 h Experimentes war nach einem Behandlungszeitraum von 6 h reguliert. Die Änderungen der Genexpression nach Preinkubation mit Lisurid und anschließender Glutamatbehandlung und Behandlung mit Glutamat allein überschnitten sich weitestgehend. Demnach war vor allem die Glutamatbehandlung für die differentielle Genexpression verantwortlich. Eine zusätzliche Neusynthese von radikalfangenden Proteinen durch Preinkubation mit Lisurid konnte auf Genebene nicht gefunden werden. Es ist jedoch nicht auszuschließen, da eine Regulation auf post-transkriptioneller Ebene möglich ist.

Les alcaloïdes canthin-6-one, 5-méthoxy-canthin-6-one et N-oxyde de canthin-6-one ainsi que l'alkylamide sanshool et trois coumarines ont été identifiés et quantifiés des écorces, feuilles (dans ce cas une étude annuelle a été menée), fruits et racines de Zanthoxylum chiloperone var. angustifolium (Rutaceae) récoltée en Amérique du Sud. Divers analogues de la canthin-6-one ont été obtenus par hémisynthèse en exploitant la réactivité de l'azote pyridinique N-3. De nouveaux analogues ont été synthétisés à partir de différentes tryptamines et anhydrides fonctionnalisés. La mise au point de nouvelles voies de synthèse, permettant leur obtention en 3 ou 4 étapes avec de bons rendements, a permis notamment de retracer toute la voie de biosynthèse de ces alcaloïdes. La stratégie de synthèse a, ensuite, été spécifiquement adaptée à la synthèse de molécules à motifs prénylés. L'activité antituberculeuse, l'activité antiproliférative sur cellules souches cancéreuses, ainsi que plusieurs activités antiparasitaires (maladie de Chagas, paludisme, activité nématicide) ont été étudiées et divers mécanismes d'action proposés. Finalement, nous avons réalisé une étude originale d'électrochimie sur des canthinones ainsi que les premiers essais de formulation galénique avec cette famille d'alcaloïdes.

La nicotine est considérée comme étant la « molécule » addictogène de la cigarette et du tabac. Mais différentes études cliniques, utilisant notamment des substituts nicotiniques, débouchent pratiquement toutes sur une même conclusion : efficacité ne dépassant que de peu celle d’un placebo, et très limitée dans le temps, contrastant avec le pouvoir hautement addictif du tabac, qu'il soit chiqué, prisé ou fumé. Dans ce travail de thèse, nous avons essayé de mettre en évidence le rôle que pourraient avoir certains des autres composés présents dans le tabac ou produits par pyrolyse. Nous avons d’abord utilisé des extraits aqueux de fumée et de tabac pour approcher un aspect global de ce que les fumeurs absorbent chaque fois qu’ils fument une cigarette, nous rapprochant ainsi des conditions physiologiques du fumeur. Puis nous avons choisi un certain nombre de substances. La cotinine, métabolite de la nicotine. L’harmane, une ß-carboline, synthétisée au cours de la combustion et dans l’organisme des fumeurs. La norharmane, une ß-carboline, présente en partie dans le tabac et synthétisée dans la fumée par pyrolyse. La technique utilisée tout au long de ce travail est l’enregistrement électrophysiologique. Cette technique s’applique très bien à l’étude in vivo de différents systèmes neuronaux y compris le système dopaminergique. Nous l’avons utilisée chez le rat, la souris WT et la souris Knockout ß2 (ß2KO). Nous nous sommes intéressés à deux aspects de l’activité cellulaire des neurones dopaminergiques de l’aire tegmentale ventrale : la fréquence de décharge (le firing) et les bouffées (bursts). En parallèle, nous avons conduit des expériences de liaison (binding) sur des cultures de cellules exprimant le récepteur nicotinique α4ß2. Nos résultats les plus significatifs ont montré que : Les bursts sont le plus souvent absents après les injections d’extraits de tabac et de fumée. Cela pourrait, entre autres, impliquer qu’il existe dans le tabac et la fumée des composés autres que la nicotine qui bloquent les effets de la nicotine sur les bursts. Les effets des extraits de tabac et de fumée sur le firing et les bursts ne sont plus présents chez les souris ß2 KO, ce qui implique que l’ensemble des composés du tabac agit essentiellement sur les récepteurs nicotiniques porteurs de la chaine ß2, même si des hypothèses alternatives existent. L’harmane a des effets activateurs très puissants sur le firing des neurones dopaminergiques, et ces effets sont bloqués à 80% par la mécamylamine, ce qui démontre qu’un des principaux composés du tabac et de la fumée autre que la nicotine agit par un mécanisme essentiellement nicotinique. Les expériences de binding confirment que les effets du tabac et de la fumée impliquent les récepteurs nicotiniques d’une façon majeure, mais d’une façon qui diffère légèrement de celle de la nicotine.Les résultats que nous avons obtenus montrent que les effets pharmacologiques du tabac ne se résument pas à ceux de la seule nicotine. Ils peuvent constituer un point de départ pour d’autres travaux, notamment pour étudier de plus près les effets des ß-carbolines. Il est nécessaire d’identifier les types de récepteurs sur lesquels elles se fixent, en utilisant des agonistes et antagonistes de récepteurs aux neurotransmetteurs contrôlant l’activité des neurones dopaminergiques. Des expériences sur des souris transgéniques chez lesquelles différents types de sous-unités de récepteurs nicotiniques ont été supprimés doivent également être envisagées, pour déterminer les mécanismes d’action des composants autres que la nicotine contenus dans le tabac et sa fumée sur les neurones dopaminergiques / Nicotine is generally considered as the sole tobacco addictive compound. However, nicotine replacement therapy studies almost all end with the same conclusion: the effectiveness of nicotine replacement is very limited on the short-term, and hardly exceeds that of placebo on the long-term. In addition, studies dealing with the effects of denicotinized cigarettes have provided evidence that these cigarettes have an addictive potential. In the present work, we tried to determine the behavioral role of some tobacco or smoke compounds other than nicotine at the neuronal level. We first compared the effects of nicotine with those of whole tobacco and smoke extracts, given that these preparations closer mimic the smoking situation than nicotine alone. We then examined the effects of a number of selected tobacco or smoke compounds. Cotinine, a major nicotine metabolite. Harmane and norharmane, two ß-carbolines synthesized in smoke as well as in the body of smokers. The technique used consists in the in vivo recording of the firing rate and bursts of dopamine neurons in the ventral tegmental area after intravenous injections of compounds in rats and mice. This electrophysiological technique is known to be a useful way to investigate the properties of selected compounds. In the case of mice, we used wild type and ß2 KO mice. We also made a series of in vitro experiments investigating the binding properties of the compounds on cells expressing high densities of α4ß2 nicotinic receptors. The main results of our studies are the following: Bursts are absent most of the times after the injection of the extracts. These results suggest that tobacco and smoke extracts contain compounds that inhibit the burst-promoting effects of nicotine. Increased firing is no longer present in ß2 KO mice treated with tobacco or smoke extracts, indicating that tobacco and smoke components, as a whole, primarily acts on nicotinic receptors that carry the ß2 chain, although alternative hypotheses may exist. Harmane very strongly activates the firing of dopaminergic neurons. Up to 80% of this effect is blocked by mecamylamine, demonstrating that that a major component of tobacco and smoke other than nicotine acts primarily through a nicotinic mechanism. The binding experiments confirm that the effects of tobacco and smoke involve nicotinic receptors in a major way, but in a way that slightly differs from that of nicotine. Our results may constitute a new starting point for further work, especially for a closer look at the effects of ß-carbolines. Attempts to identify the types of receptors involved in these effects are needed, using agonists and antagonists of neurotransmitter receptors that control the activity of dopamine neurons. Experiments on transgenic mice with deletion of different types of subunits of nicotinic receptors should also be made, to determine the different mechanisms of action of tobacco and smoke compounds other than nicotine on dopaminergic neurons

O maracujá azedo, Passiflora edulis, e o maracujá doce, Passiflora alata, são as duas espécies pertencentes à família Passifloraceae de maior importância econômica para o Brasil, sendo seus frutos amplamente comercializados como alimentos. Um grupo de substâncias conhecido como alcaloides β-carbolínicos são componentes minoritários desses frutos, no entanto, a literatura indica que substâncias pertencentes a esse grupo podem ter atividade tóxica. Este trabalho apresentou três objetivos específicos, com o intuito de ampliar o conhecimento sobre a fitoquímica dos frutos de P. edulis e de P. alata e da aplicação da SBSE como método de preparo de amostra: quantificação de harmana e de harmina na polpa e nas sementes de P. alata utilizando SBSE-PDMS e análise por HPLC/Flu; identificação de alcaloides β-carbolínicos nas cascas de P. edulis através de análises por HPLC/Flu e por UHPLC/MS; estudo do processo de extração de norharmana por SBSE com duas fases extratores diferentes (PDMS e EG-Silicone) por HPLC/Flu. A quantificação de harmana e harmina na polpa e nas sementes de P. alata foi realizada após preparo de amostra por SBSE-PDMS e análises por HPLC/Flu. A concentração de harmana encontrada foi 1,0328 . 10-1 ± 3,1217 . 10-3 μg L-1 na polpa, enquanto que nas sementes foi encontrada a concentração de 7,4391 . 10-5 ± 2,5501 . 10-6 μg g-1. As concentrações de harmina ficaram abaixo do LOD e do LOQ na polpa e nas sementes de P. alata, respectivamente. Na identificação dos alcaloides β-carbolínicos nas cascas de P. edulis, os extratos para análises por HPLC/Flu e por UHPLC/MS foram preparados pelo método clássico, sendo identificados os alcaloides norharmana, harmana, harmina, harmol e harmalol. Nas análises por HPLC/Flu de extrato das cascas de P. edulis preparado utilizando SBSE-PDMS, o alcaloide norharmana foi identificado como majoritário e por esse motivo, foi realizado o estudo do processo de extração de norharmana por SBSE com duas fases extratoras diferentes, PDMS e EG-Silicone, utilizando planejamento fatorial fracionário, tendo como objetivo obter a melhor recuperação percentual possível. Com as melhores condições para extração definidas, os ensaios utilizando PDMS e EG-Silicone apresentaram recuperação percentual de cerca de 50 % e 80 %, respectivamente. A quantificação de harmana na polpa e nas sementes do maracujá doce, P. alata, indicou quantidades muito pequenas desse alcaloide nessas partes dos frutos, levando à conclusão que um fruto de P. alata, apresenta cerca de 140 vezes menos alcaloides β-carbolínicos do que o fruto de P. edulis, levando em consideração as quantidades de harmana e harmina no maracujá azedo relatadas na literatura. A identificação dos alcaloides β-carbolínicos nas cascas de P. edulis é um importante passo para a compreensão sobre a fitoquímica dessa parte do fruto, que, nos últimos anos, deixou de ser apenas resíduo industrial e passou a ser produto alimentício com valor agregado, comercializadas como farinhas das cascas de maracujá. O estudo sobre a utilização da SBSE como técnica de extração de norharmana mostrou-se promissor, atingindo recuperação percentual aceitável para o futuro desenvolvimento de um método de quantificação de norharmana nas cascas de maracujá. / Sour passion fruit, Passiflora edulis, and sweet passion fruit, Passiflora alata, are the two species of Passifloraceae of greater economic importance to Brazil, and their fruits are widely marketed as food. A class of compounds known as β-carboline alkaloids is a minor component of these fruits, however, the literature indicates that substances belonging to this group may have toxic activity. This work presents three specific objectives, in order to increase knowledge about the phytochemistry of P. edulis and P. alata and the application of SBSE as a sample preparation method: quantification of harmane and harmine in the pulp and in the seeds of P. alata using SBSE-PDMS and HPLC/Flu analysis; identification of β-carboline alkaloids in P. edulis peels using HPLC/Flu and UHPLC/MS analysis; study of the SBSE extraction process of norharmane using two different phases (PDMS and EG-Silicone), by HPLC/Flu analysis. Quantification of harmane and harmine in the pulp and the seeds of P. alata was performed after sample preparation by SBSE-PDMS and analysis by HPLC/Flu. The concentration of harmane was 1,0328 . 10-1 ± 3,1217 . 10-3 μg L-1 in the pulp while the in the seeds it was found 7.4391 . 10-5 ± 2.5501 . 10-6 μg g-1 harmane. The concentrations of harmine were below the LOD and LOQ in the pulp and in the seeds of P. alata, respectively. For the identification of the β-carboline alkaloids in the peels of P. edulis, the extracts were prepared by using the classic method and analyzed by HPLC/Flu and UHPLC/MS, and the alkaloids norharmane, harmane, harmine, harmol and harmalol were identified. In the HPLC/Flu analysis of the extract of P. edulis peels prepared using SBSE-PDMS, the alkaloid norharmane was identified as a major constituent and, for this reason, it was performed a study about the extraction process of norharmane by SBSE, evaluating two different phases, PDMS and EG-Silicone, by using fractional factorial design, aiming to get the best percentage recovery. Defined the best conditions for extraction, the experiments performed by using PDMS and EG-Silicone bars showed percentage recovery about 50% and 80%, respectively. Quantification of harmane in the pulp and seeds of sweet passionfruit, P. alata, indicated very small amounts of this alkaloid in these parts of the fruits, leading to the conclusion that the fruits of P. alata, has around 140 times less β-carboline alkaloid than the fruits of P. edulis, taking into account the amounts of harmana and harmine on sour passionfruit reported in the literature. Identification of β-carboline alkaloids in P. edulis peels is an important step for understanding the phytochemistry of this part of the fruits, which, in recent years, is no longer just an industrial waste and became a food product with added value, marketed as passion fruit peels flour. The study about the utilization of SBSE as extraction technique of norharmane showed to be promising, reaching acceptable recovery percentage, for the future development of a method for quantification of norharmane in passion fruit peels.

O maracujá azedo, Passiflora edulis, e o maracujá doce, Passiflora alata, são as duas espécies pertencentes à família Passifloraceae de maior importância econômica para o Brasil, sendo seus frutos amplamente comercializados como alimentos. Um grupo de substâncias conhecido como alcaloides β-carbolínicos são componentes minoritários desses frutos, no entanto, a literatura indica que substâncias pertencentes a esse grupo podem ter atividade tóxica. Este trabalho apresentou três objetivos específicos, com o intuito de ampliar o conhecimento sobre a fitoquímica dos frutos de P. edulis e de P. alata e da aplicação da SBSE como método de preparo de amostra: quantificação de harmana e de harmina na polpa e nas sementes de P. alata utilizando SBSE-PDMS e análise por HPLC/Flu; identificação de alcaloides β-carbolínicos nas cascas de P. edulis através de análises por HPLC/Flu e por UHPLC/MS; estudo do processo de extração de norharmana por SBSE com duas fases extratores diferentes (PDMS e EG-Silicone) por HPLC/Flu. A quantificação de harmana e harmina na polpa e nas sementes de P. alata foi realizada após preparo de amostra por SBSE-PDMS e análises por HPLC/Flu. A concentração de harmana encontrada foi 1,0328 . 10-1 ± 3,1217 . 10-3 μg L-1 na polpa, enquanto que nas sementes foi encontrada a concentração de 7,4391 . 10-5 ± 2,5501 . 10-6 μg g-1. As concentrações de harmina ficaram abaixo do LOD e do LOQ na polpa e nas sementes de P. alata, respectivamente. Na identificação dos alcaloides β-carbolínicos nas cascas de P. edulis, os extratos para análises por HPLC/Flu e por UHPLC/MS foram preparados pelo método clássico, sendo identificados os alcaloides norharmana, harmana, harmina, harmol e harmalol. Nas análises por HPLC/Flu de extrato das cascas de P. edulis preparado utilizando SBSE-PDMS, o alcaloide norharmana foi identificado como majoritário e por esse motivo, foi realizado o estudo do processo de extração de norharmana por SBSE com duas fases extratoras diferentes, PDMS e EG-Silicone, utilizando planejamento fatorial fracionário, tendo como objetivo obter a melhor recuperação percentual possível. Com as melhores condições para extração definidas, os ensaios utilizando PDMS e EG-Silicone apresentaram recuperação percentual de cerca de 50 % e 80 %, respectivamente. A quantificação de harmana na polpa e nas sementes do maracujá doce, P. alata, indicou quantidades muito pequenas desse alcaloide nessas partes dos frutos, levando à conclusão que um fruto de P. alata, apresenta cerca de 140 vezes menos alcaloides β-carbolínicos do que o fruto de P. edulis, levando em consideração as quantidades de harmana e harmina no maracujá azedo relatadas na literatura. A identificação dos alcaloides β-carbolínicos nas cascas de P. edulis é um importante passo para a compreensão sobre a fitoquímica dessa parte do fruto, que, nos últimos anos, deixou de ser apenas resíduo industrial e passou a ser produto alimentício com valor agregado, comercializadas como farinhas das cascas de maracujá. O estudo sobre a utilização da SBSE como técnica de extração de norharmana mostrou-se promissor, atingindo recuperação percentual aceitável para o futuro desenvolvimento de um método de quantificação de norharmana nas cascas de maracujá. / Sour passion fruit, Passiflora edulis, and sweet passion fruit, Passiflora alata, are the two species of Passifloraceae of greater economic importance to Brazil, and their fruits are widely marketed as food. A class of compounds known as β-carboline alkaloids is a minor component of these fruits, however, the literature indicates that substances belonging to this group may have toxic activity. This work presents three specific objectives, in order to increase knowledge about the phytochemistry of P. edulis and P. alata and the application of SBSE as a sample preparation method: quantification of harmane and harmine in the pulp and in the seeds of P. alata using SBSE-PDMS and HPLC/Flu analysis; identification of β-carboline alkaloids in P. edulis peels using HPLC/Flu and UHPLC/MS analysis; study of the SBSE extraction process of norharmane using two different phases (PDMS and EG-Silicone), by HPLC/Flu analysis. Quantification of harmane and harmine in the pulp and the seeds of P. alata was performed after sample preparation by SBSE-PDMS and analysis by HPLC/Flu. The concentration of harmane was 1,0328 . 10-1 ± 3,1217 . 10-3 μg L-1 in the pulp while the in the seeds it was found 7.4391 . 10-5 ± 2.5501 . 10-6 μg g-1 harmane. The concentrations of harmine were below the LOD and LOQ in the pulp and in the seeds of P. alata, respectively. For the identification of the β-carboline alkaloids in the peels of P. edulis, the extracts were prepared by using the classic method and analyzed by HPLC/Flu and UHPLC/MS, and the alkaloids norharmane, harmane, harmine, harmol and harmalol were identified. In the HPLC/Flu analysis of the extract of P. edulis peels prepared using SBSE-PDMS, the alkaloid norharmane was identified as a major constituent and, for this reason, it was performed a study about the extraction process of norharmane by SBSE, evaluating two different phases, PDMS and EG-Silicone, by using fractional factorial design, aiming to get the best percentage recovery. Defined the best conditions for extraction, the experiments performed by using PDMS and EG-Silicone bars showed percentage recovery about 50% and 80%, respectively. Quantification of harmane in the pulp and seeds of sweet passionfruit, P. alata, indicated very small amounts of this alkaloid in these parts of the fruits, leading to the conclusion that the fruits of P. alata, has around 140 times less β-carboline alkaloid than the fruits of P. edulis, taking into account the amounts of harmana and harmine on sour passionfruit reported in the literature. Identification of β-carboline alkaloids in P. edulis peels is an important step for understanding the phytochemistry of this part of the fruits, which, in recent years, is no longer just an industrial waste and became a food product with added value, marketed as passion fruit peels flour. The study about the utilization of SBSE as extraction technique of norharmane showed to be promising, reaching acceptable recovery percentage, for the future development of a method for quantification of norharmane in passion fruit peels.