DE102006058450A1

DE102006058450A1 - Zubereitungen zur Hemmung der Prostaglandin E2 Synthese

Info

Publication number: DE102006058450A1
Application number: DE102006058450A
Authority: DE
Inventors: Oliver Prof. Werz; Andreas Koeberle
Original assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen
Current assignee: Eberhard Karls Universitaet Tuebingen
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-19
Also published as: WO2008071173A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Zubereitungen aus Acylphloroglucinolen, insbesondere Hyperforin und Myrtucommulon und deren Derivaten, die Bereitstellung dieser Zubereitungen für die therapeutische Behandlung von entzündlichen Erkrankungen, schmerzhaften und fiebrigen Zuständen und Krebserkrankungen, die mit einer erhöhten Aktivität der induzierbaren mitochondrialen Prostaglandin E<SUB>2</SUB> Synthase-1 (mPGES-1) bzw. erhöhten Prostaglandin E<SUB>2</SUB> Synthese einhergehen, sowie das dazugehörige Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft natürliche und synthetische Acylphloroglucinole, insbesondere Hyperforin und Myrtucommulon sowie deren strukturellen Derivate als Hemmstoffe der induzierbaren mitochondrialen Prostaglandin E₂ Synthase-1 und deren Anwendung zur Therapie von Prostaglandin E₂-vermittelten Erkrankungen.
Die Prostaglandinbiosynthese wird durch die initialen Schritte der Umwandlung von Arachidonsäure zu Prostaglandin (PG)H₂ durch die Cyclooxygenase (COX)-1 oder -2 eingeleitet. Gewisse PGs, dazu gehörend das PGE₂, sind Mediatorstoffe bei Entzündungen (v. a. rheumatoide Arthritis), Schmerz und Fieber, und sind des Weiteren bei Krebserkrankungen (Lunge, Kolon, Endometrium) beteiligt, andere PGs dagegen erfüllen wichtige physiologische Funktionen [1]. Hemmstoffe der COX-1 und -2 unterbinden damit die Synthese aller PGs und weisen aufgrund der Hemmung physiologisch wichtiger PGs (wie PGF_2α, PGI₂, PGD₂) und aufgrund der PGE₂ Hemmung in der Magenmucosa beträchtliche Nebenwirkungen (Magen, Niere, kardiovaskuläres System) auf [2]. Der Biosyntheseweg der Prostaglandine ist in 1 gezeigt.
Die induzierbare mikrosomale Prostaglandin E₂ Synthase-1 (mPGES-1) ist Mitglied der MAPEG Familie und katalysiert die Umwandlung von PGH₂ zu PGE₂ [3]. Neben der mPGES-1 sind die mPGES-2 und die cytosolische (c) PGES als PGE₂ Synthasen bekannt [4]. Interessanterweise ist die mPGES-1 an die Aktivität der COX-2 gekoppelt und die Expression beider Enzyme ist durch entzündungsrelevante Stimuli (Interleukin-1β, Tumornekrosisfaktorα) induzierbar. Die COX-1 dagegen stellt PGH₂ als Substrat für die cPGES bereit und beide Enzyme werden konstitutiv exprimiert. Das von der COX-2/mPGES-1 lokal synthetisierte PGE₂ weist im Gegensatz zu den physiologisch notwendigen PGs ausgeprägte pathophysiologische Eigenschaften (Entzündung, Schmerz, Fieber, Krebserkrankungen, Angiogenese) auf. Dagegen wird das für die Magenmucosa protektiv wirkende PGE₂ von der COX-1/cPGES direkt im Magen produziert.
Seit Entdeckung der mPGES-1 im Jahre 1999 ist man bestrebt, potente und selektive Hemmstoffe gegen die mPGES-1 zu entwickeln, um die PGE₂ Synthese bei entzündlichen Vorgängen selektiv zu inhibieren, ohne dabei die Bildung der physiologisch wichtigen PGs und des im Magen protektiv wirkenden PGE₂ zu unterdrücken. Weiterhin konnte im Gegensatz zu selektiven COX-2 Inhibitoren (sog. Coxibe wie z. B. Rofecoxib oder Celecoxib) die Suppression des vasodilatorischen PGI₂ durch selektiven pharmakologischen Angriff an der mPGES-1 vermieden werden. Dies macht die mPGES-1 zu einem hochinteressanten Arzneistoff-Target, v. a. bei entzündlichen Erkrankungen (z. B. rheumatoide Arthritis), die mit Schmerz oder Fieber einhergehen, aber auch bei diversen Krebserkrankungen. Allerdings ist bislang kein Inhibitor der mPGES-1 als Arzneimittel zur Therapie zugelassen. Die Anzahl verfügbarer Hemmstoffe (wie z. B. MK-886) ist noch äußerst gering, die derzeit noch am Anfang der klinischen Prüfung stehen. Die Motivation der pharmazeutischen Forschung sichere und selektive Hemmstoffe der mPGES-1 zu finden ist enorm.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannten Verfahren (Einsatz von Hemmstoffen der COX Enzyme) zu umgehen, und Wirkstoffe, insbesondere Naturstoffe, und pharmazeutische Zubereitungen zu identifizieren, die in der Lage sind, die mPGES-1 selektiv zu hemmen. Diese Wirkstoffe sollen zur therapeutischen Behandlung von PGE₂-vermittelten Erkrankungen, insbesondere rheumatoide Arthritis, bereitgestellt werden, um bei einer hohen Effizienz geringe Nebenwirkungen aufzuweisen.
Diese Aufgabe wird durch den Einsatz von Acylphloroglucinolen, insbesondere Hyperforin und Myrtucommulon sowie deren struktureller Derivaten gelöst, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungen sowie das Verfahren zur therapeutischen Behandlung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 genannt.
Hyperforin ist ein natürlich vorkommendes, prenyliertes Acylphloroglucinol aus dem Johanniskraut (Hypericum perforatum L.) [5]. In geläufigen, kommerziell in Apotheken oder Drogerien erhältlichen Johanniskrautextrakten ist Hyperforin bis zu 4% enthalten. Johanniskrautextrakte kommen hauptsächlich zur Anwendung um leichte bis mittelstarke Depressionen zu lindem [6]. Hyperforin gilt hierbei als wirksamkeitsbestimmender Inhaltsstoff und führte in zahlreichen zellulären und tierexperimentellen Untersuchungen zur Erhöhung der Konzentration verschiedener Neurotransmitter im zentralen Nervensystem [7]. Der genaue Wirkmechanismus ist unbekannt. Daneben wurden für Hyperforin apoptotische Eigenschaften beschrieben, die besonders gegenüber Krebszellen ausgeprägt zu sein scheinen [8]. Auch zur Behandlung von atopischer Dermatitis wurde Hyperforin getestet [9]. Als molekulare Targets für Hyperforin wurden der Pregnan-X-Rezeptor, die 5-Lipoxygenase und die Cyclooxygenase-1 beschrieben [10]. In der Literatur sind Untersuchungen von Effekten des Hyperforins auf die Biosynthese des PGE₂ nicht bekannt.
Myrtucommulon ist ein nicht-prenyliertes Acylphoroglucinoiderivat, das bislang nur in den Blättern (0,12% in getrockneten Blättern) der Myrte (Myrtus communis L.) nachgewiesen wurde. Myrte wird seit Jahrtausenden als Gewürz und zur Herstellung von Likören verwendet. Für Myrte bzw. deren charakteristische Inhaltstoffe wurden bisher nur wenige pharmakologische Wirkungen nachgewiesen. Dazu gehören anti-hyperglykämische [11-13], antibakterielle [14, 15] und analgetische Effekte [16]. Darüber hinaus wurden schwache antioxidative Wirkungen beobachtet [17-19]. Es wurde außerdem kürzlich gezeigt, dass Myrtucommulon proinflammatorische Eigenschaften von Leukozyten suprimiert [20]. So hemmt Myrtucommulon die COX-1 moderat (IC₅₀ = 17 μM), die Aktivität der COX-2 wird dagegen nicht inhibiert. Effekte auf die Biosynthese des PGE₂ durch Präparationen der Myrte oder deren charakteristischen Inhaltsstoffen (insbesondere Myrtucommulon) sind nicht bekannt. Ebenso sind toxische oder unerwünschte Wirkungen an Menschen durch Applikation von Myrte-Zubereitungen nicht oder kaum beobachtet worden. Die Strukturformeln von Acylphloroglucinolen Myrtucommulon und Hyperforin sowie von zwei weiteren Substanzen Semi-Myrtucommulon und Isobutyrophenon-Kern sind in 2 gezeigt.
In der vorliegenden Erfindung konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass Hyperforin aus Johanniskraut, natürliches Myrtucommulon aus den Blättern der Myrte und vollsynthetisches Myrtucommulon die katalytische Aktivität der humanen mPGES-1 (Umwandlung von PGH₂ zu PGE₂) hemmen (3 und 4). Damit sind Acylphloroglucinole, insbesondere Hyperforin und Myrtucommulon sowie deren Derivate als direkte Hemmstoffe der mPGES-1 bzw. Hemmstoffe der PGE₂ Synthese zu betrachten. Bislang sind weder Hyperforin noch Myrtucommulon als Hemmstoffe der PGE₂-Synthese beschrieben worden.
In einer Ausführung der Erfindung werden Extrakte aus den ganzen Myrtenpflanzen oder Teilen davon verwendet, wobei insbesondere frische oder getrocknete Blätter der Myrte geeignet sind, welche die höchste Konzentration der Substanz Myrtucommulon enthalten. Daneben werden Extrakte aus den Blüten des Johanniskrauts verwendet. Besonders bevorzugt sind dabei jeweils lipophile Extrakte, z. B. auf der Basis von Chloroform, Aceton o. ä., weil sie im Vergleich zu nicht-lipophilen Extrakten (z. B. zu Extrakten in Wasser oder Ethanol) wesentlich mehr Myrtucommulon bzw. Hyperforin enthalten.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird natürliches Hyperforin aus den Blüten des Johanniskraut, natürliches Myrtucommulon aus den Blättern der Myrte, als auch vollsynthetisches Myrtucommulon verwendet. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vollsynthetisches Myrtucommulon verwendet. Dieses kann z. B. nach einem Verfahren von Jauch et al. (nicht publiziert) gewonnen werden.
In einer weiteren Ausführung werden strukturelle Derivate des Myrtucommulons oder des Hyperforins verwendet, die eine vergleichbare oder bessere Hemmwirkung auf die mPGES-Aktivität haben.
Die Erfindung umfasst ferner eine pharmazeutische Zusammensetzung, die mindestens einen Wirkstoff aus Johanniskraut, Myrte oder/und eines seiner Derivate und gegebenenfalls ein pharmazeutisches Trägermaterial enthält.
Die Erfindung umfasst ferner eine pharmazeutische Zusammensetzung, die mindestens ein anderes Acylphloroglucinol und gegebenenfalls ein pharmazeutisches Trägermaterial enthält.
Zur therapeutischen Behandlung von PGE₂-vermittelten Erkrankungen sind Plasmakonzentrationen von ca. 3 μM Myrtucommulon oder Hyperforin erstrebenswert, das könnte etwa die p. o. Gabe von etwa 500-1000 mg/Tag sein.
Die Verabreichung von Acylphloroglucinolen wie Hyperforin oder Myrtucommulon und deren Derivaten oder diese enthaltenden pharmazeutischen Zusammensetzungen zur Therapie von Erkrankungen kann oral oder parenteral erfolgen.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass für das Arzneistofftarget mPGES-1 mit Acylphloroglucinolen Grundstrukturen identifiziert wurden, die zur Hemmung der Aktivität der mPGES-1 führen. Damit könnte nun selektiv die Synthese des PGE₂ durch COX-2/mPGES-1 gehemmt werden, ohne dabei, wie bislang mittels Inhibitoren der COX-1 und -2, auch die Synthese anderer (physiologisch wichtiger) PGs zu hemmen. Dies hat zur Folge, dass die Therapie PGE₂-vermittelter Erkrankungen mittels Acylphloroglucinolen im Vergleich zu COX-1/2 Inhibitoren weniger Nebenwirkungen aufweisen dürfte. Des Weiteren kann durch Verwendung von Acylphloroglucinolen der Einsatz bzw. die Dosis von nicht-steroidalen Antiphlogistika (COX Inhibitoren) reduziert und die Dauer der Einnahme verkürzt werden, die wegen ihrer unspezifischen Blockade der Synthese aller PGs zu erheblichen Nebenwirkungen führen.
Die Erfindung kann genutzt werden, um alle Formen von Erkrankungen, die mit einer erhöhten Produktion von PGE₂ einhergehen, zu behandeln. Dabei handelt es sich primär um entzündliche Erkrankungen (v. a. rheumatoide Arthritis), fiebrige und schmerzhafte Zustände, sowie Krebserkrankungen, bei denen PGE₂ eine Rolle spielt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:
1: Biosyntheseweg des PGE₂;
2: Struktur von Acylphloroglucinolen Myrtucommulon (MC), Semi-Myrtucommulon (S-MC), Isobutyrophenon-Kern (IBP-C) und Hyperforin (Hyp);
3: Hemmung der mPGES-1-vermittelten Synthese von PGE₂ (Prozentuale Aktivität gegenüber der Kontrolle mit DMSO als Solvent) in der mikrosomalen Fraktion von Interleukin-1β-stimulierten A549 Zellen (Mittelwert + Standardfehler, n = 4). 1 = natürliches Myrtucommulon, 2 = synthetisches Myrtucommulon, 3 = Semi-Myrtucommulon, 4 = Isobutyrophenon-Kern;
4: Hemmung der mPGES-1-vermittelten Synthese von PGE₂ (Prozentuale Aktivität gegenüber der Kontrolle mit DMSO als Solvent) in der mikrosomalen Fraktion von Interleukin-1β-stimulierten A549 Zellen (Mittelwert + Standardfehler, n = 4), Hyp = natürliches Hyperforin.
Ausführungsbeispiele
Einfluss von Acylphloroglucinolen auf die Aktivität der mPGES-1
A549 Zellen wurden mit Interleukin-1β (1 ng/ml) für 72 Stunden inkubiert. Nach Ernte und Zellzahlbestimmung wurden die pelletierten Zellen auf Trockeneis/Ethanol schockgefroren, durch Zugabe von 1 ml Homogenisierungspuffer (4°C) wieder aufgetaut und mittels Ultraschall homogenisiert. Nach Zentrifugation (10.000 g für 10 min bei 4°C) wurde der erhaltene Überstand bei 174.000 g und 4°C für 1 h Stunde zentrifugiert um Mikrosomen zu gewinnen. Das Pellet (Mikrosomen) wurde im Homogensierungspuffer gelöst und mit den Testsubstanzen (Hyperforin, Myrtucommulon und Derivate bzw. DMSO) für 10 min bei 4°C in 96-well Platten vorinkubiert. Dann wurde PGH₂ als Substrat zugegeben und die Reaktion nach 1 min bei 4°C mittels Stopplösung (enthält u. a. Fe²⁺, Citronensäure und 11-β-PGE₂ als Standard) beendet. Ein Ansatz wird bereits vor Reaktionsbeginn mit der Stopplösung versetzt um den Gehalt an PGE₂ in der PGH₂-Lösung zu ermitteln. Nach Festphasenextraktion (RP-18-Säulen und Acetonitril als Elutionsmittel) wurde die Probe mittels HPLC (RP-18, UV-Detektion bei 190 nm) analysiert.
Es zeigt sich, dass die Vorinkubation der mikrosomalen Fraktion von Interleukin-1β-stimulierten A549 Zellen zu einer potenten Hemmung der mPGES-1 Aktivität führt, indem 3 μM Myrtucommulon die PGE₂-Synthese aus PGH₂ zu ca. 74% hemmt, der IC₅₀-Wert liegt bei ca. 1 μM (3). Hyperforin hemmt die PGE₂-Synthese aus PGH₂ bei einer Konzentration von 10 μM zu 77%, der IC₅₀-Wert liegt bei ca. 2,8 μM (4).
Literatur

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Claims

Zubereitung zur Hemmung der PGE₂ Synthese, insbesondere zur Hemmung der mPGES-1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zubereitung Acylphloroglucinol oder/und seine Derivate enthält.
Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Acylphloroglucinol natürlich vorkommendes oder künstlich synthetisiertes Myrtucommulon oder/und eines seiner Derivate ist.
Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Acylphloroglucinol natürlich vorkommendes oder künstlich synthetisiertes Hyperforin oder/und eines seiner Derivate ist.
Zubereitung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Acylphloroglucinol durch eine Extraktion aus Myrte (Myrtus communis) oder/und Johanniskraut (Hypericum perforatum) gewonnen werden.
Zubereitung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine pharmazeutisch wirksame Menge an Acylphloroglucinol oder/und eines seiner Derivate und gegebenenfalls ein pharmazeutisches Trägermaterial enthält.
Zubereitung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Behandlung PGE₂-assoziierter Erkrankungen eingesetzt wird.
Zubereitung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die PGE₂-assoziierte Erkrankungen entzündliche Erkrankungen, insbesondere rheumatoide Arthritis, fiebrige und schmerzhafte Zustände und/oder Krebserkrankungen sind.
Verfahren zur Beeinflussung der PGE₂ Synthese, insbesondere zur Hemmung der mPGES-1 Aktivität, dadurch gekennzeichnet, dass eine wirksame Menge einer Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 appliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Behandlung von mit einer atypischen PGE₂-assoziierten Erkrankung eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmakonzentrationen an Acylphloroglucinol oder/und seiner Derivate nach der Applikation etwa 0,1-10 μM beträgt.