DE10142175A1

DE10142175A1 - Verwendung von ß-Adrenozeptor-Agonisten zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen

Info

Publication number: DE10142175A1
Application number: DE10142175A
Authority: DE
Inventors: Josef Krieglstein; Carsten Culmsee
Original assignee: EUCRO European Contract Research GmbH and Co KG
Current assignee: EUCRO European Contract Research GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-27

Abstract

Es wird die Verwendung von beta-Adrenoceptor-Agonisten zur Wiederherstellung und/oder Aufrechterhaltung der Funktion von partiell oder vollständig geschädigten/degenerierten Zellen des Zentralnervensystems und/oder anderer Nervenzellen beansprucht. Durch den Einsatz der beta2-Adrenoceptor-Agonisten werden Astrozyten aktiviert und endogene Prozesse der Neuroprotektion in Gang gesetzt, wodurch die Schädigung bzw. Zerstörung von Nervenzellen vermindert und in einigen Fällen sogar verhindert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von β-Adrenozeptor-Agonisten zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen.

Das menschliche Gehirn ist ein hochkompliziertes Organ mit mehr als 100 Milliarden Nervenzellen (= Neuronen) und etwa 10 000 Verschaltungen (= Synapsen) pro Zelle. Das Gehirn ist das Zentralorgan der bewussten und unbewussten Verarbeitung der auf den Körper des Menschen einwirkenden Reize, des Denkens und Fühlens, des zielgerichteten Tuns, des Lernens und der Erinnerung. Eine der wichtigsten Leistungen des menschlichen Gehirns ist die Informationsverarbeitung in Sprache; auch Steuerungszentrale einer Vielzahl von Organfunktionen sowie der Atmung, der Herzfrequenz und der Temperaturregelung.

Es gibt eine Vielzahl von Erkrankungen, die zum Absterben von Nervenzellen und/oder einer Verminderung der Synapsen und somit zu einer Einschränkung der Hirnleistung führen. Beispiele für derartige Krankheitsbilder sind Morbus Alzheimer, zerebrovaskuläre Demenzen, Morbus Parkinson, Morbus Pick, Chorea Huntington, Amyotrophe Lateralsklerose, Lewy- Körper-Demenz, Schlaganfall und Gehirntraumata, wie Contusio und Commotio cerebri sowie Hirn- und Rückenmarksverletzungen bzw. Querschnittsverletzungen, Spina bifida, sowie Erkrankungen des Innenohres, beispielsweise Erkrankungen die mit dem Auftreten eines Tinnitus, wie subakutem oder chronischem Tinitus, verbunden sind, Hörsturz, Morbus Menière, und Erkrankungen, die mit einer Einschränkung des Hörvermögens oder der Verminderung der Sehkraft verbunden sind etc. Eine klinisch etablierte neuroprotektive Therapie der genannten Krankheitsbilder gibt es bisher nicht. Nach dem Auftreten der Symptome werden lediglich diese, nicht aber deren Ursachen, therapiert.

Ziel einer kausalen Therapie von Hirnleistungsstörungen ist es, den Untergang von Nervenzellen zu verhindern.

Derzeit gibt es keine etablierte Therapie, mit der es möglich ist, die Nervenzellen vor Schädigungen zu schützen oder zu regenerieren. Ein wesentliches Element bei der Therapie der oben genannten Krankheiten ist, Schädigungsprozesse an Nervenzellen zu verhindern, die zerebrale Durchblutung zu steigern oder bei Verschluss eines Gefäßes wieder herzustellen, um drohende Schädigungen zu minimieren. Diese Therapieform ist jedoch, wenn überhaupt, nur erfolgreich, wenn sie rasch nach dem akuten Ereignis eingesetzt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Arzneistoffe zu finden, die Nervenzellen vor einer Schädigung schützen und die Funktion von partiell oder vollständig degenerierten Zellen zumindest teilweise wiederherstellen können.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass durch die Aktivierung von Astrozyten mit Arzneistoffen wie β-Adrenozeptor-Agonisten, endogene Prozesse der Neuroprotektion in Gang gesetzt werden, wodurch die Schädigung bzw. Zerstörung von Nervenzellen vermindert und in einigen Fällen sogar verhindert werden kann.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Verwendung von β-adrenergen Agonisten zur Wiederherstellung und/oder Aufrechterhaltung der Funktion von partiell oder vollständig geschädigten Zellen des Zentralnervensystems und/oder anderer Nervenzellen.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet "geschädigte Zelle", daß die Zelle durch äußere Einwirkungen geschädigt wurde oder im Sinne einer Degeneration durch in der Zelle ablaufende Prozesse partiell oder vollständig zerstört wird, was mit einer Beeinträchtigung von Körperfunktionen einhergehen kann. Der Ausdruck "Schädigung der Zelle" umfasst sowohl die Schädigung einzelner Zellen bzw. Zellarten als auch die Schädigung von Strängen oder Bahnen von Nervenzellen.

Zu den Nervenzellen zählen neben den Zellen des zentralen Nervensystems auch die Zellen des Rückenmarks und alle weiteren sich im Körper befindenden Nervenzellen.

β-Adrenozeptoren sprechen insbesondere auf adrenerge Arzneistoffe an. Beispiele für β- adrenerge Agonisten, die in der vorliegenden Erfindung wegen ihrer guten Wirksamkeit bevorzugt eingesetzt werden, sind Formoterol, Fenoterol, Salbutamol, Orciprenalin, Isoetharine, Cimaterol, Ractopamin, Reproterol, Salmeterol, Terbutalin, deren Isomere, Säure-Additionssalze, Analoga und beliebige Gemische der Voranstehenden.

Auch β1-Adrenozeptor-Agonisten wie Dopamin können Astrozyten aktivieren und dadurch dne Schutz der Neurone erreichen.

Anhand von Versuchen konnte beispielsweise nachgewiesen werden, dass die lipophilen β- Adrenozeptor-Agonisten in das Gehirn permeieren können und dort die β-Adrenozeptoren der Astrozyten stimulieren. Die Stimulation dieser Rezeptoren führt wiederum zu einer Aktivierung der Astrozyten und in Folge davon zu einer gesteigerten Freisetzung von Wachstumsfaktoren, wie NGF, welche Nervenzellen vor einer krankheitsbedingten Schädigung schützen können.

Die β-Adrenozeptor-Agonisten werden in den für diese Arzneimittel üblichen Mengen appliziert, insbesondere in einer Menge von 0,01 bis 100 mg/Tag, wobei bevorzugte Mengenbereiche auch vom jeweiligen β-Adrenozeptor-Agonisten abhängen können. Mit Substanzen wie Formoterol, Fenoterol und Salmeterol wird eine besonders gute neuroprotektive Wirkung erhalten, wenn sie in einer Menge von 0,01 bis 5 mg/Tag verabreicht werden. Terbutalin wird vorzugsweise in einer Menge von 1,0 bis 30 mg/Tag, Salbutamol in einer Menge von 1,0 bis 50 mg/Tag, und Orciprenalin und Reproterol in einer Menge von 1,0 bis 100 mg/Tag appliziert.

Auch β1-Adrenozeptor-Agonisten wie Dobutamin können Astrozyten aktivieren und dadurch einen Schutz der Neurone erreichen.

Die erfindungsgemäß verwendeten β-Adrenozeptor-Agonisten sowie ggf. weitere übliche Arzneistoffe, die die Therapie nicht negativ beeinflussen bzw. unterstützen und übliche Inhaltsstoffe, können in pharmazeutisch üblichen Darreichungsformen vorliegen, insbesondere als Lösung, Suspension, Emulsion, Tabletten, Zäpfchen, usw. Auch der Einsatz in Spezialformulierungen wie Liposomen, Nanosomen, Slow-release-pellets etc. ist möglich. Sie können in üblicher Weise, beispielsweise oral, parenteral, intravenös, inhalativ, rectal, intraventriculär, intraarteriell, intraperitoneal und/oder intramusculär oder als Implantat verabreicht werden. Die Art der Verabreichung wird vorzugsweise derart ausgewählt, dass die beeinträchtigten Zellen in schnellstmöglicher Weise von dem erfindungsgemäßen Arzneistoff erreicht werden können.

Die erfindungsgemäß verwendeten β-Adrenozeptor-Agonisten eignen sich insbesondere zur Herstellung von Medikamenten für die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen. Beispiele für derartige Erkrankungen sind Morbus Alzheimer, zerebrovaskuläre Demenzen, Morbus Parkinson, Morbus Pick, Chorea Huntington, Amyotrophe Lateralsklerose, Lewy- Körper-Demenz, Schlaganfall und/oder Gehirntraumata, wie Contusio und Commotio cerebri sowie Hirn- und Rückenmarksverletzungen bzw. Querschnittsverletzungen, Spina bifida, sowie Erkrankungen des Innenohres, beispielsweise Erkrankungen die mit dem Auftreten eines Tinnitus, wie subakutem oder chronischem Tinitus, verbunden sind, Hörsturz, Morbus Menière, und Erkrankungen, die mit einer Einschränkung des Hörvermögens oder der Verminderung der Sehkraft verbunden sind, etc.

In einer weiteren Auführungsform der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen zur Prävention für die voranstehend genannten Erkrankungen eingesetzt.

In einer weiteren Auführungsform der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen als Zusatzstoff(e) für Kulturmedien zur Förderung von Wachstum und/oder Differenzierung und/oder Protektion von Säugetierzellen und menschlichen Zellen eingesetzt.

Beispiele 1) Aktivierung von Astrozyten

Primärkulturen von Astrozyten wurden aus dem Hirnrindengewebe von neugeborenen Fischer-344-Ratten innerhalb von 24 Stunden nach der Geburt gewonnen. Die Gehirne wurden unter sterilen Bedingungen aus der Schädelkalotte herauspräpariert, das Rindengewebe (Cortex) isoliert und die Zellen durch ein engmaschiges Drahtnetz dissoziiert. Die Zellen wurden in Zellkulturflaschen gebracht und in serumhaltiger DMEM-Lösung (enthielt fötales Kälberserum und ein Penicillin-Streptomycin Gemisch) bis zur Konfluenz der Zellen kultiviert. Oligodendrozyten und Mikroglia wurden durch Waschen mit kalter Pufferlösung entfernt. Danach wurden die konfluenten Astrozyten mit einer Trypsinlösung vom Boden der Kulturflaschen abgelöst und in einer Dichte von 20.000 Zellen/cm² in Petrischalen auf Deckgläschen ausgesät und in serumhaltigem Medium bis zur erneuten Konfluenz der Zellen kultiviert. Zwei Tage nach Konfluenz erfolgte ein Mediumwechsel mit serumfreiem Medium und nach 24 Stunden ein weiterer Mediumwechsel, ebenfalls mit serumfreiem Medium. Vierundzwanzig Stunden nach dem zweiten Mediumwechsel wurde Salmeterol zugegeben. Sechs Stunden nach der Behandlung wurden die Astrozyten in 200-facher mikroskopischer Vergrößerung zur Dokumentation der morphologischen Veränderungen photographiert (Abb. 1). Die Abbildung zeigt die Astrozyten 6 Stunden nach Beginn der Behandlung. Deutlich sind die Veränderungen von den polygonalen, flachen und wenig lichtbrechenden Zellen in den Kontrollen gegenüber den aktivierten, sternförmigen und lichtbrechenden Astrozyten in den Salmeterol behandelten Gruppen zu erkennen.

2) Neuroprotektive Wirkung von Salmeterol in vitro

Primäre Mischkulturen aus dem Hippokampus der Ratte wurden wie in Beispiel 2 geschildert angelegt und nach 14 Tagen in Kultur einem Mediumwechsel auf serumfeies Medium unterzogen. Vierundzwanzig Stunden nach dem Mediumwechsel wurde der β-Adrenozeptor- Agonist Salmeterol zugegeben und die Zellen so für 4 Stunden inkubiert. Schwesterkulturen der so behandelten hippokampalen Zellen erhielten lediglich Vehikel, oder Salmeterol alleine. Nach 4 Stunden wurde ein Mediumwechsel durchgeführt und die Zellen für 1 Stunde mit L- Glutamat (1 mM) in serumfreiem Medium inkubiert. Danach erfolgte ein erneuter Mediumwechsel mit serumfreiem Medium, um das Glutamat aus den Kulturen zu entfernen. Salmeterol wurde bei jedem Mediumwechsel wieder frisch zugegeben und war so während der Glutamatbehandlung und bis 18 Stunden danach im Medium vorhanden. Achtzehn Stunden nach der Glutamatschädigung wurden die Zellen mit einer Trypanblaulösung inkubiert, fixiert und die geschädigten, blau angefärbten Neurone unter 200-facher mikroskopischer Vergrößerung quantifiziert (Abb. 2a). Die angegebenen Werte sind Mittelwerte und Standardabweichung aus 5-6 Kulturen je Gruppe. *p < 0,05; **p < 0,01; und ***p < 0,001 verglichen mit der Glutamat behandelten Kontrolle (Varianzanalyse, Scheffé- Test).

3) Neuroprotektive Wirkung von Salmeterol in vivo

Durch Abbinden der Arteria cerebri media wurde eine fokale zerebrale Ischämie der Maus hergestellt. Es wurden männliche NMRI-Mäuse (26-31 g, 10-12 Tiere pro Gruppe) für die Versuche verwendet. Die Tiere wurden durch eine intraperitoneale Injektion von Tribromethanol (600 mg/kg) narkotisiert. Danach wurde durch eine 2 cm lange Inzision zwischen linkem Auge und Ohr das Operationsfeld eröffnet, durch einen Thermokauter der Musculus temporalis entfernt und mit einem Feinbohrer der Knochen abgetragen, um die Arteria cerebri media freizulegen. Diese Arterie und ihre beiden distalen Verzweigungen wurden permanent okkludiert. Während der Präparation wurde die Körpertemperatur der Maus gemessen und durch eine Infrarot-Wärmelampe bei 37 +/- 1°C konstant gehalten. Nach der Präparation wurden die Tiere noch zwei weitere Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 30°C belassen. Zur Bestimmung des Infarktgebietes wurden die Mäuse 48 Stunden nach Okklusion der Arteria cerebri media erneut mit Tribromethanol narkotisiert und mit einer 1,5%-igen Neutralrotlösung (0,5 ml intraperitoneal) perfundiert. Dadurch stellte sich das durchblutete Gehirngewebe rot dar und das infarzierte Gebiet blieb hell. Die isolierten Gehirne wurden mit 4% Formaldehyd-Puffer (pH 7,4) mindestens 24 Stunden lang fixiert und dann wurde das nicht angefärbte Gebiet an der Gehirnoberfläche (Infarktgebiet) Computerunterstützt (NIH-Image-Software) ausgemessen. Das in 0,9% NaCl gelöste Salmeterol wurde 5 Stunden vor Operation interperitoneal injiziert. Die Tiere der Kontrollgruppe erhielten nur 0,9% NaCl-Lösung (Abb. 2b). Die Werte sind Mittelwerte und Standardabweichung von 15-16 Tieren je Gruppe. *p < 0,05 im Vergleich zur Kontrolle (Varianzanalyse, Duncan's Test)

Claims

1. Verwendung von β-Adrenoceptor-Agonisten zur Wiederherstellung und/oder Aufrechterhaltung der Funktion von partiell oder vollständig geschädigten Zellen des Zentralnervensystems und/oder anderer Nervenzellen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die β-adrenergen Agonisten ausgewählt sind aus Formoterol, Fenoterol, Salbutamol, Orciprenalin, Isoetharine, Cimaterol, Ractopamin, Reproterol, Salmeterol, Terbutalin, deren Isomere, Säure-Additionssalzen, Analoga und beliebigen Gemischen der Voranstehenden.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Astrozyten und/oder endogene Schutzmechanismen aktiviert bzw. stimuliert werden.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die β- Adrenozeptor-Agonisten in einer Menge von 0,01 bis 100 mg/Tag.

5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Substanzen wie Formoterol, Fenoterol und Salmeterol in einer Menge von 0,01 bis 5 mg/Tag, Terbutalin in einer Menge von 1,0 bis 30 mg/Tag, Salbutamol in einer Menge von 1,0 bis 50 mg/Tag und Orciprenalin und Reproterol in einer Menge von 1,0 bis 100 mg/Tag appliziert werden.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß β1- Adrenozeptor-Agonisten, wie Dobutamin, verwendet werden.

7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die neurodegenerativen Erkrankungen ausgewählt sind aus Morbus Alzheimer, zerebrovaskulären Demenzen, Morbus Parkinson, Morbus Pick, Chorea Huntington, Amyotrophe Lateralsklerose, Lewy-Körper-Demenz, Schlaganfall und/oder Gehirntraumata, wie Contusio und Commotio cerebri sowie Hirn- und Rückenmarksverletzungen bzw. Querschnittsverletzungen, Spina bifida, sowie Erkrankungen des Innenohres, beispielsweise Erkrankungen die mit dem Auftreten eines Tinnitus, wie subakutem oder chronischem Tinitus, verbunden sind, Hörsturz, Morbus Menière, und Erkrankungen, die mit einer Einschränkung des Hörvermögens oder der Verminderung der Sehkraft verbunden sind, etc..

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zur Prävention von neurodegenerativen Erkrankungen eingesetzt werden.

9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Zusatzstoff für Kulturmedien zur Förderung von Wachstum und/oder Differenzierung und/oder Protektion von Säugetierzellen und menschlichen Zellen.