Untersuchungen zum Mechanismus der zellulären und zellfreien DNA-Schädigung durch photosensibilisierende Arzneistoffe

Abstract

Einige Arzneistoffe verursachen unter dem Einfluss von Sonnenlichtstrahlung folgenschwere Hautveränderungen. In der Arbeit wurden für sechs Photosensibilisatoren erstmals „Fingerabdrücke“ des zellfreien und zellulären photoinduzierten DNA Schadens in Form von Schadensprofilen erstellt. Untersucht wurden das Phenothiazin Chlorpromazin, sowie dessen Derivate 2-Hydroxypromazin, Chlorpromazinsulfoxid und Promazin; die Fluorchinolone Ciprofloxacin und Lomefloxacin; sowie Doxycyclin und Methylenblau unter Bestrahlung mit künstlich erzeugtem Sonnenlicht. Neben Strangbrüchen in der DNA konnten durch den Einsatz von spezifischen DNA-Reparaturendonukleasen als Sonden die Mengen an oxidativen Purinmodifikationen, oxidative Pyrimidinmodifikationen und abasische Stellen bestimmt werden. Durch Verwendung von modulierenden Zusätzen wurde die Beteiligung von reaktiven Sauerstoffspezies überprüft. Besonders bei den Phenothiazinen zeigten sich Besonderheiten hinsichtlich der DNA-Schädigung. Promazin induziert unter Photoaktivierung, vermutlich über einen reduktiven Angriff an der DNA, eine hohe Anzahl sonst selten beobachteter Läsionen, nämlich abasischen Stellen und Dihydropyrimidine. Photoaktiviertes Chlorpromazin konnte in Zellen unerwarteterweise wahrscheinlich über die Reaktion von Photolyseprodukten mit einem endogenen Chromophor sonnenlichtinduzierte oxidative DNA-Modifikationen verhindern. Eine Schädigung zellfreier DNA fand nur statt, wenn der Photosensibilisator im Überschuss gegenüber den DNA-Basenpaaren vorlag, vermutlich weil ansonsten die Photolyse des Chlorpromazins durch Interkalation in die DNA verhindert wurde. Fluorchinolone zeigten eine starke Generierung von DNA-Strangbrüchen in Zellen, welche möglicherweise auf photoinduzierte Reaktionen der Arzneistoffe mit der eukaryotischen Topoisomerase zurückzuführen ist. Die Korrelation der gemessenen DNA-Schäden mit der Mikrokerninduktion führte zu der Annahme, dass besonders abasische Stellen bei der Entstehung von Mikrokernen eine Rolle spielen könnten.

Some drugs are able to damage the skin of patients under solar light. Here the photoinduced DNA damage of six photosensitizers was investigated in cells and cell-free. Substances were the phenothiazine chlorpromazine, its derivatives 2-hydroxypromazine, chlorpromazine-sulfoxide and promazine; the fluoroquinolones ciprofloxacin and lomefloxacin; also doxycycline and methylene blue. Beside strand breaks in DNA, the amount of oxidative base modifications and abasic sites were measured with help of specific repair enzymes. The role of reactive oxygen species were investigated by the use of various radical scavengers. Especially the phenothiazines showed an interresting damage of DNA. Photoactivated promazine induces a huge number of rare lesions: abasic sites and dihydropyrimidines. The reason for this might be reduction of DNA by electron transfer. Compounds of irradiated chlorpromazine inhibit the photoinduced oxidation of purines in cellular DNA, likely through reaction with the endogenous cellular chromophor. Damage of cell-free DNA was observed only, when chlorpromazine was in surplus to the DNA basepairs. Otherwise the compound is able to intercalate in DNA and be protected from photolysis. Fluorquinolones showed a huge induction of DNA strand breaks in cells, probably because of photoinduced reactions of the drugs with eucaryotic topoisomerase. The correlation between the sort of cellular DNA damage with induction of micronuclei in cells leads to the conclusion, that abasic sites may be important for the development of micronuclei.