Authors:	Edinger, Carina
Title:	Synthese, biochemische und physikochemische Charakterisierung von Liganden der Glycin-Bindungsstelle des NMDA-Rezeptors
Online publication date:	19-Jan-2011
Year of first publication:	2011
Language:	german
Abstract:	Die exzitatorische Neurotransmission erfolgt über ionotrope Glutamat-Rezeptoren von denen dem NMDA-(N-Methyl-D-aspartat)-Rezeptor durch seine hohe Leitfähigkeit für Ca2+-Ionen eine besondere Rolle zugesprochen wird. Bei seiner Überaktivierung kommt es zu exzitotoxischen Prozessen, die direkt mit neurodegenerativen Erkrankungen einhergehen und nach einem Schlaganfall, bei akuten Epilepsien, Morbus Parkinson, Alzheimer Demenz aber auch im Bereich der neuropathischen Schmerzentstehung eine wichtige Rolle spielen.rnDurch das Eingreifen in die glutamatvermittelten pathologischen Prozesse verspricht man sich daher die Möglichkeit einer Neuroprotektion bei der Therapie verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen, die primär auf völlig unterschiedliche Ursachen zurückzuführen sind.rnAusgehend von in früheren Arbeiten synthetisierten Hydantoin- substituierten Dichlor-indol-2-carbonsäure-Derivaten, die hochaffine Eigenschaften zur Glycin-Bindungsstelle des NMDA-Rezeptors aufweisen, sollten neue Derivate entwickelt und untersucht werden, die hinsichtlich ihrer Affinität zur Glycin-Bindungsstelle des NMDA-Rezeptors, ihrer Pharmakokinetik sowie physikochemischen Parameter in präparativ-organischen, radiopharmazeutischen und zell- bzw. tierexperimentellen Studien in vitro sowie in vivo charakterisiert werden sollten. Von besonderem Interesse war dabei die Evaluierung der synthetisierten Verbindungen in einem Verdrängungsassay mit dem Radioliganden [3H]MDL105,519 mit dem der Einfluss der strukturellen Modifikationen auf die Affinität zur Glycin-Bindungsstelle des Rezeptors untersucht wurde, sowie die Selektivität und die Potenz der Liganden abgeschätzt wurde.rnIm Rahmen der Struktur-Wirkungs-Untersuchungen mit Hilfe der Bindungsexperimente konnten bestimmte Strukturmerkmale als essentiell herausgestellt bzw. bekräftigt werden. Die Testverbindungen zeigten dabei IC50-Werte im Bereich von 0,0028 bis 51,8 μM. Die entsprechenden Ester dagegen IC50-Werte von 23,04 bis >3000 μM. Als vielversprechende Strukturen mit Affinitäten im niedrigen nanomolaren Bereich stellten sich Derivate mit einer 4,6-Dichlor-oder Difluor-Substitution am Indolgrundgerüst (2,8 bis 4,6 nM) heraus. Auch die Substitution des Phenylhydantoin-Teils durch das bioisostere Thienylhydantoin führte zu einer gleichbleibenden ausgeprägten Affinität (3,1 nM). rnZur Abschätzung der Bioverfügbarkeit, insbesondere der Fähigkeit zur Überwindung der Blut-Hirn-Schranke, wurden die Lipophilien bei einer Auswahl der Testverbindungen durch Bestimmung ihrer log P-Werte ermittelt. Neben dem Verfahren der potentiometrischen Titration wurde eine HPLC-Methode an einer RP-Phase verwendet.rnUm das Zytotoxizitätsprofil der synthetisierten Strukturen frühzeitig abschätzen zu können, wurde ein schnell durchführbares, zellbasiertes in vitro-Testsystem, der kommerziell erhältliche „Cell Proliferation Kit II (XTT- Test)“, eingesetzt. rnIm Rahmen von Positronen-Emissions-Tomographie-Experimenten an Ratten wurde eine Aussage bezüglich der Aufnahme und Verteilung eines radioaktiv markierten, hochaffinen Liganden an der Glycinbindungsstelle des NMDA-Rezeptors im Gehirn getroffen. Dabei wurden sowohl ein Carbonsäure-Derivat sowie der korrespondierende Ethylester dieser Testung unterworfen.rn The NMDA-(N-methyl-D-aspartate) receptor plays a central role in the excitatory neurotransmission, based on its high conductivity for Ca2+. His over-activation leads to excitotoxic processes associated directly with neurodegenerative diseases like ischemia after stroke, acute epilepsy, Parkinsons disease, Alzheimers disease and also in the field of neuropathic pain. The intervention in the glutamate-mediated pathological processes are expected to result the possibility of neuroprotection in the treatment of neurodegenerative disorders which are primarily due to entirely different causes. Based on hydantoin-substituted dichloro-indole-2-carboxylic acid derivatives, which offers high-affinity properties for the glycine binding site of the NMDA-receptor, new derivatives were developed and subsequently characterised concerning their affinity for the glycine binding site of the NMDA-receptor, their pharmacokinetics and physicochemical parameters. Of particular interest was the evaluation of the synthesized compounds in a displacement assay with the radioligand [3H]MDL105,519. With this assay the influence of structural modifications on the affinity for the glycine binding site of the receptor was studied.rnAs part of the structure-affinity studies using the binding experiments, certain structural features are identified as essential or reaffirmed. The test compounds showed IC50-values in the range of 0,0028 – 51,8 μM. The corresponding esters in contrast IC50-values from 23,04 - > 3000 μM. As promising structures with affinities in a low nanomolar range derivatives with 4,6-dichloro- or difluoro-substitution are emphasized (2,8 – 4,6 nM). Also the substitution of the phenylhydantoin to the bioisosteric thienylhydantoin led to a constant affinity (3,1 nM). rnTo estimate the bioavailability, in particular the ability to cross the blood-brain-barrier, lipophilicity were examined by determining the log p values. In addition to the method of potentiometric titration, a HPLC method on a RP-phase was used. rnTo estimate the cytotoxicity of the synthesized structures at an early stage, a quick, cell-based in vitro test assay was uses, the commercially available “Cell Proliferation Kit II (XTT assay)”. rnIn positron emission tomography experiments on rats, a prediction of the uptake and distribution of radioactively labeled, high affinity ligands at the glycine binding site of the NMDA receptor in the brain was made. Both, a carboxylic acid derivative and the corresponding ethyl ester were subjected to this test.rnrnrn
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2329
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-25984
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	320 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen