DE69932414T2

DE69932414T2 - Indol-3-propionsäure, salze und ester davon als arzneimittel #

Info

Publication number: DE69932414T2
Application number: DE69932414T
Authority: DE
Inventors: A. Miguel Mobile PAPPOLLA; Blas New York FRANGIONE; Jorge Elmhurst GHISO; Burkhard Poeggeler
Original assignee: University of South Alabama; New York University NYU
Current assignee: University of South Alabama; New York University NYU
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: HK1036588A1; EA005244B1; JP2002503691A; IL137848A; ES2270585T3; NZ506260A; PT1056452E; WO1999042102A1; JP5627160B2; ATE333275T1; EA200000874A1; CN1147299C; IL137848A0; CN1292693A; EP1056452A1; MXPA00008216A; EP1056452B1; DE69932414D1; JP2012017343A; WO1999042102A8

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen U.S. Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 60/075.555, eingereicht am 23. Februar 1998 und aus der vorläufigen U.S. Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 60/112.565, eingereicht am 16. Dezember 1998.
Durch diese gesamte Anmeldung hindurch wird auf verschiedene Veröffentlichungen, viele in Klammern, Bezug genommen. Vollständige Literaturangaben für diese Veröffentlichungen werden am Ende eines jeden Teils der Anmeldung angegeben.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Indol-3-propionsäure mit der Formel:
wobei R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, substituierten Alkylgruppen, unsubstituierten Alkylgruppen, substituierten Arylgruppen, unsubstituierten Arylgruppen, Alkoxygruppen, substituierten oder unsubstituierten Aminogruppen, Thiolgruppen, Alkylthiogruppen und Arylthiogruppen, oder einen Ester oder ein Salz davon, zur Verwendung als ein Medikament und spezieller die Verwendung von Indol-3-propionsäure zum Verhindern zytotoxischer Wirkungen von Amyloid-beta-Protein, zum Behandeln fibrillogener Krankheiten, zum Verringern der Oxidation in biologischen Proben und zum Behandeln von Krankheiten oder anderen Zuständen, bei denen freie Radikale und/oder oxidativer Stress eine Rolle spielen.
Hintergrund der Erfindung
Es wird geschätzt, dass zehn Prozent der Personen, die älter als 65 Jahre sind, leichte bis schwere Demenz haben. Die Alzheimer-Krankheit („AD") ist die häufigste Ursache einer chronischen Demenz, wobei ungefähr zwei Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten die Krankheit haben. Obwohl die Alzheimer-Krankheit einmal als ein Zustand des mittleren Alters betrachtet wurde, ist jetzt bekannt, dass ihre histopathologischen Läsionen (das heißt: Amyloidplaques der Nerven, neurofibrilläre Degeneration und granulovaskuläre Degeneration der Neuronen) auch in den Gehirnen von älteren Menschen mit Demenz gefunden werden. Die Zahl solcher Läsionen korreliert mit dem Maß des intellektuellen Verfalls. Diese hohe Prävalenz macht in Kombination mit der Geschwindigkeit der Zunahme des Anteils der älteren Menschen in der Bevölkerung die Demenz (und besonders AD) zu einem der wichtigsten aktuellen Probleme des öffentlichen Gesundheitswesen.
Die Ablagerung von cerebralem Amyloid ist ein elementares neuropathologisches Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit. Das Amyloid besteht aus einem Peptid mit 40–42 Aminosäuren, welches das „Amyloid-beta-Protein" („Aβ") (Glenner und Wong, 1984) genannt wird. Ablagerungen von Amyloid werden bei der Alzheimer-Krankheit hauptsächlich als Bestandteile seniler Plaques und in den Gefäßwänden von cerebralen und meningealen Blutgefäßen (Robakis und Pangalos, 1994) gefunden.
Durch molekulares Klonieren wurde gezeigt, dass Aβ eine kleine Region eines größeren Vorstufenproteins des Amyloids („APP") (Robakis et al., 1997; Weidemann et al., 1989) umfasst. In Kürze ist dies ein integrales Membran-Glykoprotein vom Typ I mit einem großen, extrazytoplasmatischen Anteil, einer kleineren intrazytoplasmatischen Region und einer einzigen Transmembrandomäne. APP unterliegt nach der Translation erheblichen Modifikationen (Pappolla und Robakis, 1995; Robakis und Pangalos, 1994), bevor sein N-terminaler Teil sezerniert wird (Sambamurti et al., 1992; Robakis und Pangalos, 1994). Die physiologische Weiterverarbeitung von APP geht mit einer Spaltung innerhalb der Sequenz von Aβ durch ein nicht identifiziertes Enzym, Alpha-Sekretase (Anderson et al., 1991), einher. Kleinere Mengen von APP-Molekülen werden an zwei anderen Stellen gespalten, was möglicherweise amyloidogenes sezerniertes oder membrangebundenes APP (Robakis und Pangalos, 1994) ergeben kann. Aβ wird auch beim normalen zellulären Stoffwechsel erzeugt (Haass et al., 1992; Shoji et al., 1992).
Es gibt eine gewisse Meinungsverschiedenheit darüber, ob Amyloid AD verursacht; jedoch haben drei Linien der Beweisführung die Amyloidhypothese bestärkt. Der erste Teil des Nachweises wird durch die Identifizierung verschiedener Punktmutationen innerhalb des Gens für das APP geliefert. Diese Mutationen segregieren innerhalb einer Untergruppe von Patienten, die von einer familiären Form der Krankheit betroffen sind, und deuten so auf eine pathogene Beziehung zwischen dem Gen für das APP und AD hin (Chartier-Harlin et al., 1991; Kennedy et al., 1993). Zweitens geht die Ablagerung von Amyloid zeitlich der Entwicklung von neurofibrillären Veränderungen voraus (Pappolla et al., 1996) und diese Beobachtung passt auch zu einer Verbindung zwischen Amyloid und der Degeneration von Neuronen. Schließlich wurde gezeigt, dass Aβ für Neuronen toxisch ist (Yankner et al., 1990; Behl et al., 1992; Behl et al., 1994; Zhang et al., 1994), ein Befund, der auch die Hypothese, dass das Amyloidpeptid zur Neuropathologie bei AD beitragen kann, bestärkte.
Der Befund, dass Aβ neurotoxische Eigenschaften besitzt, hat eine mögliche Verbindung zwischen der Ansammlung von Amyloid und Neurodegeneration gebildet. Auf Grund der engen Verbindung zwischen dem Altern und der AD und der Ähnlichkeiten in der Neuropathologie von beiden Zuständen wurde vorgeschlagen, dass oxidativer Stress eine Rolle bei der Pathogenese von Läsionen der AD spielt.
Mehrere Forscher zeigten, dass freie Sauerstoffradikale („OFRs") mit den zytotoxischen Eigenschaften von Aβ in Beziehung stehen (Behl, 1992; Behl, 1994; Harris et al., 1995; Butterfield et al., 1994, Goodman und Mattson, 1994). Solche Befunde sind wichtig, weil die Marker einer oxidativen Schädigung topographisch mit den neuropathologischen Läsionen von AD verbunden sind (Pappolla et al., 1992; Furuta et al., 1995; Smith et al., 1995; Pappolla et al., 1996). Auf Grund dieser Beobachtungen wurden Antioxidantien als mögliche therapeutische Wirkstoffe bei AD vorgeschlagen (Mattson, 1994; Hensley et al., 1994; Pappolla et al., 1996).
Es besteht weiterhin ein Bedarf nach Verfahren zum Behandeln von AD und anderen fibrillogenen Krankheiten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern von zytotoxischen Wirkungen von Amyloid-beta-Protein auf Zellen. Das Verfahren beinhaltet es, die Zellen mit einer wirksamen Menge von einer Indol-3-propionsäure oder einem Ester oder einem Salz davon in Kontakt zu bringen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Behandlen einer fibrillogenen Erkrankung bei einem menschlichen Probanden. Das Verfahren beinhaltet es, dem menschlichen Probanden eine Menge von Indol-3-propionsäure oder einem Ester oder einem Salz davon, die es bewirkt, dass Fibrillogenese gehemmt oder rückgängig gemacht wird, zu verabreichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verringern der Oxidation in einer biologischen Probe. Das Verfahren beinhaltet es, die biologische Probe mit einer wirksamen Menge von einer Indol-3-propionsäure oder einem Salz oder einem Ester davon in Kontakt zu bringen.
Die vorliegende Erfindung betrifft noch weiter ein Verfahren zum Behandeln von Krankheiten oder anderen Zuständen, bei denen freie Radikale und/oder oxidativer Stress eine Rolle spielen. Das Verfahren beinhaltet es, dem menschlichen Probanden eine Menge von Indol-3-propionsäure oder einem Ester oder einem Salz davon, die zum Behandeln einer solchen Krankheit oder Bedingung wirksam ist, zu verabreichen.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist ein Balkendiagramm, das unter Verwendung von SK-N-SH-Neuroblastomzellen vom Menschen, die entweder Aβ (25–35) allein oder in Verbindung mit IPA oder PBN ausgesetzt sind, die Lebensfähigkeiten als Prozentsätze ausgedrückt darstellt.
2 ist ein Balkendiagramm, das unter Verwendung von PC12-Phäochromozytomzellen von der Ratte, die entweder Aβ (25–35) allein oder in Verbindung mit IPA oder PBN ausgesetzt sind, die Lebensfähigkeiten als Prozentsätze ausgedrückt darstellt.
3 ist ein Balkendiagramm, das unter Verwendung von SK-N-SH-Neuroblastomzellen vom Menschen, die entweder Aβ (1–42) allein oder in Verbindung mit IPA oder PBN ausgesetzt sind, die Lebensfähigkeiten als Prozentsätze ausgedrückt darstellt.
4 ist ein Balkendiagramm, welches das Maß der Lipidperoxidation (MDA-Messung), die dadurch, dass man die Zellen entweder dem Amyloidpeptid Aβ (1–42) oder DDTC allein oder jedem zusammen mit IPA aussetzt, hervorgerufen wird, darstellt.
5 ist ein Balkendiagramm, das die antioxidative Aktivität von IPA durch Verhindern des Zelltods von PC12-Neuroblastomzellen von der Ratte, was durch Hemmung der Superoxid-Dismutase durch DDTC hervorgerufen wird, zeigt.
Die 6A und 6B sind Balkendiagramme, welche die Wirkung von IPA auf die Bildung der Beta-Faltblattstruktur nach Inkubation von Aβ (1–40) über 24 Stunden (6A) und über 48 Stunden (6B) zeigen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass die natürliche Verbindung Indol-3-propionsäure („IPA") eine Kombination von Eigenschaften besitzt, die sie besonders nützlich zum Verhindern der zytotoxischen Wirkungen von Amyloid-beta-Protein auf Zellen, zum Behandeln jeglicher fibrillogener Krankheit und zum Schützen von Zellen vor oxidativer Schädigung macht. Folglich sind die Verbindungen der vorliegenden Erfindung leistungsfähige therapeutische Wirkstoffe bei der Alzheimer-Krankheit und anderen fibrillogenen Erkrankungen wie zum Beispiel ohne Einschränkung mit Prionen zusammenhängenden Erkrankungen. Sie kann auch als therapeutischer Wirkstoff für die Behandlung anderer Krankheiten, bei denen freie Radikale und/oder oxidativer Stress eine Rolle spielen, verwendet werden. Diese Zustände schließen die Parkinson-Krankheit, Lewy-Körperchen-Demenz, amyotrophe Lateralsklerose, progressive supranukleäre Paralyse, andere Formen von Amyloidosen, Schlaganfall, Atherosklerose, Emphysem und einige Formen von Krebs ein. Weiterhin zeigen die Daten, dass IPA auch eine antifibrillogene Aktivität besitzt.
Die Erfindung zu diesem Thema stellt ein Verfahren zum Verhindern der zytotoxischen Wirkungen von Amyloid-beta-Protein auf Zellen bereit. Das Verfahren umfasst es, dass die Zellen einer wirksamen Menge von einer Indol-3-propionsäure oder einem Salz oder einem Ester davon ausgesetzt werden.
„Amyloid-beta-Protein" („Aβ") bezieht sich, wie hier verwendet, auf das Peptid mit 40–42 Aminosäuren, welches das cerebrale Amyloid, das der hauptsächliche neuropathologische Marker der Alzheimer-Krankheit („AD") ist, darstellt, und bezieht sich auf Fragmente von Aβ, welche zytotoxische Wirkungen auf Zellen verursachen können. Zum Beispiel ist ein solches Fragment von Aβ das Fragment, das von den Aminosäureresten 25–35 von Aβ gebildet wird (für die vollständige Aminosäuresequenz von Aβ, die hiermit durch Bezugnahme als Bestandteil gilt, siehe Glenner und Wong 1984).
Mit Indol-3-propionsäuren wie hier verwendet ist gemeint, dass Verbindungen mit der Formel:
eingeschlossen sind, wobei R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, substituierten Alkylgruppen, unsubstituierten Alkylgruppen, substituierten Arylgruppen, unsubstituierten Arylgruppen, Alkoxygruppen, substituierten oder unsubstituierten Aminogruppen, Thiolgruppen, Alkylthiogruppen und Arylthiogruppen. R⁵ und R⁶ stellen vorzugsweise Wasserstoff dar.
Ein Beispiel einer geeigneten Indol-3-propionsäure ist Indol-3-propionsäure mit der obigen Formel, wobei jedes von R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ ein Wasserstoffatom darstellt. Bevorzugte Substituenten sind solche, welche sich auf die antioxidativen und antifibrillogenen Eigenschaften der Indol-3-propionsäuren nicht wesentlich auswirken, wie unten ausführlicher beschrieben. Andere bevorzugte Substituenten sind solche, welche die Penetration ins Gehirn verbessern wie zum Beispiel eine kovalent gebundene lipophile Komponente. Diese Substituenten können an jedem Atom des Indolkerns, das einen verfügbaren Wasserstoff hat, vorliegen. Die Art der Anbindung der lipophilen Komponente ist nicht entscheidend und kann durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff, Kohlenstoff-Sauerstoff, Kohlenstoff-Stickstoff oder Kohlenstoff-Schwefel-Bindung erfolgen. Um die Lipophilie der entstehenden Verbindung zu maximieren, wird es jedoch bevorzugt, dass auf den Anhang so eingewirkt wird, dass die Polarität minimiert wird. Folglich wird es bevorzugt, dass die lipophile Komponente mittels einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung angebunden wird. Die lipophile Komponente kann ein Kohlenwasserstoff wie zum Beispiel ein Alkyl, das von 5 bis 20 Kohlenstoffatome hat, sein. Diese Alkyle können unsubstituiert, wie zum Beispiel Hexyl oder Dodecyl, oder substituiert, wie zum Beispiel mit einer Aryl-Komponente, wie in dem Fall, bei dem das substituierte Alkyl eine Benzyl- oder Phenylethylgruppe ist, sein. Alternativ kann die lipophile Komponente aus substituierten oder unsubstituierten homocyclischen Ringen wie zum Beispiel Phenylgruppen oder Tolylgruppen, homocyclischen Ringsystemen, heterocyclischen Ringen, heterocyclischen Ringsystemen oder multicyclischen lipophilen „Käfig"-Komponente wie zum Beispiel Adamantan bestehen. Vornehmlich die Verwendung von multicyclischen „Käfig"-Verbindungen ist besonders vorteilhaft (Tsuzuki, 1991).
Einige Indol-3-propionsäuren können kommerziell bezogen werden. Andere können durch Modifikationen herkömmlicher Verfahren zur Herstellung von Indol-3-propionsäure zubereitet werden, wie zum Beispiel der Verfahren, die in Johnson und Crosby, 1969, und im U.S. Patent Nr. 5.300.506, U.S. Patent Nr. 5.077.293 und JP 03/127.732, die alle hiermit durch Bezugnahme als Bestandteil gelten, beschrieben sind.
Wie oben angegeben kann die vorliegende Erfindung auch unter Verwendung von Salzen der oben beschriebenen Indol-3-propionsäuren realisiert werden. Geeignete Salze schließen zum Beispiel pharmazeutisch akzeptable Salze wie zum Beispiel Natriumsalze, Kaliumsalze und Ammoniumsalze ein. Salze der Indol-3-propionsäure können durch herkömmliche Verfahren aus der entsprechenden Indol-3-propionsäure hergestellt werden, indem man eine wässrige Lösung oder Dispersion der Säure mit einer geeigneten Base (zum Beispiel Natrium-, Kalium- oder Ammoniumhydroxid oder Natrium- oder Kaliumcarbonat) mischt.
Darüber hinaus kann, wie ebenfalls oben angegeben, die vorliegende Erfindung unter Verwendung von Estern der oben beschriebenen Indol-3-propionsäuren realisiert werden. Beispiele solcher Ester schließen Methylester, Ethylester, Propylester, Benzylester und Ähnliche ein. Ester der Indol-3-propionsäure, die eine lipophile Esterkomponente tragen, wie zum Beispiel die oben beschriebenen, können auch in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, die Penetration des Esters der Indol-3-propionsäure ins Gehirn verbessern. Ester der Indol-3-propionsäure können aus ihren entsprechenden Säuren oder Salzen durch eine Reihe von Methoden, die den Fachleuten bekannt sind, hergestellt werden, zum Beispiel, indem man erst die Säure in das Säurechlorid umwandelt und dann das Säurechlorid mit einem geeigneten Alkohol zur Reaktion bringt. Andere geeignete Verfahren zur Herstellung von Estern sind in Kemp und Vellaccio, 1980 beschrieben.
Vorzugsweise hat die Indol-3-propionsäure, das Salz oder der Ester antioxidative und/oder antifibrillogene Eigenschaften und/oder verhindert die zytotoxischen Wirkungen von Aβ. Verschiedene Indol-3-propionsäuren, Salze und Ester können unter Verwendung der hier offenbarten Methodik, wie zum Beispiel Untersuchungen auf die Lebensfähigkeit der Zellen, auf Lipidperoxidation, auf intrazelluläres Ca²⁺ und auf freie Sauerstoffradikale, leicht geprüft werden, um sicherzustellen, dass die Funktion des Verhinderns der zytotoxischen Wirkungen von Aβ erhalten bleibt. Das Verhindern anderer zytotoxischer Wirkungen von Aβ auf Zellen kann leicht mikroskopisch beobachtet werden, wie zum Beispiel das Verhindern des Bläschen-Bildens der Membranen („membrane blebbing"), der Zellretraktion, der abnormalen Verteilung des Chromatins und der Karyorrhexis. Antioxidative und antifibrillogene Wirkungen der verschiedenen Indol-3-propionsäuren können mit herkömmlichen Verfahren, wie zum Bei spiel denen, die in den Beispielen dieser Anmeldung beschrieben sind, untersucht werden.
Wie oben angegeben schließen die zytotoxischen oder zellabtötenden Wirkungen von Aβ zum Beispiel eine verminderte Lebensfähigkeit der Zellen (das heißt Zelltod), eine vermehrte Lipidperoxidation (ein Indikator für vermehrte freie Sauerstoffradikale), erhöhte intrazelluläre Spiegel von Ca²⁺, diffuse Bläschenbildung von Membranen, Zellretraktion, abnormale Verteilung des Chromatins zur Kernmembran hin und Karyorrhexis ein.
Die zytotoxischen Wirkungen von Aβ werden am leichtesten in Nervenzellen (einschließlich der Zellen des zentralen und peripheren Nervensystems) beobachtet und treten bei menschlichen Probanden, die von fibrillogenen Erkrankungen wie zum Beispiel der Alzheimer-Krankheit betroffen sind, auf.
Die zum Verhindern der zytotoxischen Wirkungen von Aβ wirksame Menge der Indol-3-propionsäure (oder des Salzes oder Esters davon) kann mit herkömmlichen Verfahren, die im Fachgebiet bekannt sind, leicht bestimmt werden, wie zum Beispiel durch das Erstellen von Dosis-Wirkungs-Kurven wie unten beschrieben. Es wird verstanden werden, dass die tatsächlich bevorzugte, der vorliegenden Erfindung gemäß zu verabreichende Menge der Indol-3-propionsäure (oder des Salzes oder Esters davon) entsprechend der speziellen Form der Indol-3-propionsäure (das heißt, ob es sich um ein Salz, einen Ester oder eine Säure handelt), der speziellen Zusammensetzung, die formuliert wurde, und der Art der Verabreichung variieren wird. Von Fachleuten können viele Faktoren, welche die Aktivität der Indol-3-propionsäure (oder des Salzes oder Esters davon) modifizieren können, in Betracht gezogen werden, zum Beispiel Körpergewicht, Geschlecht, Ernährungsweise, Zeit der Verabreichung, Weg der Verabreichung, Geschwindigkeit der Ausscheidung, Zustand des Probanden, Arzneimittelkombinationen und Sensitivitäten und Schweregrade der Reaktion. Die Verabreichung kann innerhalb der maximal tolerierten Dosis kontinuierlich oder periodisch vorgenommen werden. Von Fachleuten können unter Verwendung von herkömmlichen Dosierungstests für die Verabreichung optimale Verabreichungsgeschwindigkeiten für eine gegebene Gruppe von Zuständen festgelegt werden.
Die Erfindung stellt weiter ein Verfahren zum Behandeln von fibrillogenen Erkrankungen bei einem menschlichen Probanden bereit. Das Verfahren schließt die Verabreichung einer Menge einer Indol-3-propionsäure oder eines Salzes oder Esters davon, die es bewirkt, dass Fibrillogenese verhindert oder rückgängig gemacht wird, das heißt, dass die Bildung von Fibrillen verhindert oder rückgängig gemacht wird, ein. Mit „fibrillogenen Erkrankungen" wie hier verwendet ist gemeint, dass jegliche Erkrankung oder jeglicher Zustand, die oder der die unerwünschte Ablagerung von Fibrillen mit sich bringt, eingeschlossen wird. Als nicht einschränkende Beispiele davon schließen solche Erkrankungen oder Zustände Funktionsstörungen oder Krankheiten, die sich aus der abnormalen Bildung von Amyloidablagerungen oder amyloidähnlichen Ablagerungen ergeben, ein, wie zum Beispiel mit Prionen zusammenhängende Enzephalopathien, Alzheimer-Demenz oder Alzheimer-Krankheit („AD") und andere mit Amyloidose verbundene Funktionsstörungen, aber nicht darauf beschränkt. Beispiele von mit Prionen zusammenhängenden Enzephalopathien schließen die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit („CJD") und die Gerstmann-Sträussler-Scheinker-Krankheit („GSS") bei Menschen, Scrapie bei Schafen und Ziegen und spongiforme Enzephalopathie bei Rindern ein.
Die vorliegende Erfindung stellt weiter ein Verfahren zum Behandlen von Krankheiten oder anderen Zuständen, bei denen freie Radikale und/oder oxidativer Stress eine Rolle spielen, bereit. Das Verfahren schließt die Verabreichung einer Menge einer Indol-3-propionsäure oder eines Salzes oder Esters davon, die zur Behandlung der Krankheit oder des Zustandes wirksam ist, ein. Krankheiten oder Zustände, bei denen freie Radikale und/oder oxidativer Stress eine Rolle spielen, schließen ohne Beschränkung darauf die Parkinson-Krankheit, Lewy-Körperchen-Demenz, amyotrophe Lateralsklerose, progressive supranukleäre Paralyse, Emphysem und einige Formen von Krebs ein.
Da Indol-3-propionsäure und Salze und Ester davon beim Behandlen von Krankheiten oder anderen Zuständen, bei denen freie Radikale und/oder oxidativer Stress eine Rolle spielen, ebenso wirksam sind wie beim Verhindern der zytotoxischen Wirkungen von Amyloid-beta-Protein auf Zellen, wird erwartet, dass diese Verbindungen beim Be handeln von Krankheiten, die mit dem Amyloid-beta-Protein zusammenhängen, wie zum Beispiel AD, besonders nützlich sind.
Für alle Indikationen von Indol-3-propionsäure oder einem Salz oder einem Ester davon sind geeignete Dosierungsmengen oben behandelt und geeignete Verabreichungswege schließen die systemische Verabreichung (besonders in Fällen, bei denen die eingesetzte Indol-3-propionsäure oder ein Salz oder ein Ester davon dergestalt ist, dass sie (es, er) die Blut-Hirn-Schranke überwindet) ein. Die systemische Verabreichung schließt zum Beispiel die parenterale und die orale Verabreichung ein, wie unten ausführlicher behandelt wird.
Die Indol-3-propionsäure oder ein Salz oder ein Ester davon kann allein oder als Zusammensetzung in Kombination mit kompatiblen Trägern verabreicht werden. Kompatible träger schließen geeignete pharmazeutische Träger oder Verdünnungsmittel ein. Die Bestandteile des Verdünnungsmittels oder des Trägers sollten so gewählt werden, dass sie die therapeutischen Wirkungen der Indol-3-propionsäure oder eines Salzes oder eines Esters davon, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, nicht abschwächen.
Die Zusammensetzungen können in jeder geeigneten Form, die für die gewünschte Verwendung, zum Beispiel orale, parenterale oder topische Verabreichung zweckmäßig ist, hergestellt werden. Geeignete Dosierungsformen zur oralen Verwendung schließen Tabletten, dispergierbare Pulver, Granula, Kapseln, Suspensionen, Sirupe, Elixiere und Hautpflaster ein. Inerte Verdünnungsmittel und Träger für Tabletten schließen zum Beispiel Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Lactose und Talk ein. Tabletten können auch Granulationsmittel und Sprengmittel wie zum Beispiel Stärke und Alginsäure, Bindemittel wie zum Beispiel Stärke, Gelatine und Akazie und Gleitmittel wie zum Beispiel Magnesiumstearat, Stearinsäure und Talk enthalten. Tabletten können unbeschichtet sein oder können durch bekannte Verfahren beschichtet sein, um ihre Auflösung und Absorption zu verzögern. Inerte Verdünnungsmittel und Träger, die in Kapseln verwendet werden können, schließen zum Beispiel Calciumcarbonat, Calciumphosphat und Kaolin ein. Suspensionen, Sirupe und Elixiere können herkömmliche Vehikel, zum Beispiel Methylcellulose, Tragant, Natriumalginat, Benetzungsmittel wie zum Beispiel Lecithin und Polyoxyethylenstearat und Konservierungsmittel, zum Beispiel Ethyl-p-hydroxybenzoat enthalten.
Zur parenteralen Verabreichung geeignete Dosierungsformen schließen Lösungen, Suspensionen, Dispersionen, Emulsionen und Ähnliches ein. Sie können auch in Form von sterilen, festen Zusammensetzungen, die unmittelbar vor der Verwendung in einem sterilen, injizierbaren Medium aufgelöst oder suspendiert werden können, hergestellt werden. Sie können Stellmittel oder Dispergiermittel, die im Fachgebiet bekannt sind, enthalten. Beispiele einer parenteralen Verabreichung sind intraventrikuläre, intracerebrale, intramuskuläre, intravenöse, intraperitoneale, rektale und subcutane Verabreichung.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verringern der Oxidation in einer biologischen Probe. Beispiele der Arten von Oxidationen, die unter Verwendung dieses Verfahrens verringert werden können, schließen die Lipidperoxidation und Oxidationen, die durch Prozesse mit freien Sauerstoffradikalen vermittelt werden, ein. Die biologische Probe kann zum Beispiel eine Zelle oder eine Gruppe von Zellen, zum Beispiel ein Gewebe sein. Die biologische Probe wird mit einer Indol-3-propionsäure oder einem Salz oder einem Ester davon, wie zum Beispiel den oben beschriebenen, in Kontakt gebracht. Das In-Kontakt-Bringen kann unter Verwendung eines jeden geeigneten Verfahrens ausgeführt werden. Zum Beispiel kann die Indol-3-propionsäure oder ein Salz oder ein Ester davon in das extrazelluläre Umfeld, das die biologische Probe umgibt, abgegeben werden. Alternativ kann die Indol-3-propionsäure oder ein Salz oder ein Ester davon direkt in eine Zelle eingebracht werden, zum Beispiel durch Mikroinjektion. Die Menge der Indol-3-propionsäure oder eines Salzes oder eines Esters davon, die eine Verringerung der oxidativen Prozesse bewirkt, kann durch herkömmliche Verfahren bestimmt werden, wie zum Beispiel durch das Einsetzen verschiedener Mengen der Indol-3-propionsäure oder eines Salzes oder eines Esters davon und das Überwachen der Konzentration der Oxidationsprodukte wie zum Beispiel der freien Sauerstoffradikale oder der Produkte der Lipidperoxidation.
Hinsichtlich der folgenden, nicht beschränkenden Beispiele wird die vorliegende Erfindung besser verstanden werden.
Beispiel 1
Es wurden Untersuchungen vorgenommen, um festzustellen, ob IPA eine neuroprotektive Aktivität gegen das Amyloid-Peptid („Aβ") der Alzheimer-Krankheit besitzt. Eine ausgedehnte cerebrale Ablagerung dieses Peptids mit 40–43 Aminosäuren verursacht eine erhebliche Degeneration und den Tod von Neuronen bei der Alzheimer-Krankheit.
Es wurden Zellen der Neuroblastom-Zelllinie SK-N-SH von Menschen verwendet, um die zytoprotektiven Wirkungen von IPA gegen die zytotoxischen Wirkungen von Aβ darzustellen. Diese Zellen wurden mit oder ohne 50 μM IPA 50 μM Aβ (25–35), dem aktiv toxischen Fragment von Aβ (Yankner et al., 1990), ausgesetzt. Als Kontrolle wurden die Experimente ohne Aβ wiederholt. Als positive Kontrolle wurde das gut bekannte Antioxidans Phenyl-N-t-butylnitron („PBN") anstelle von IPA eingesetzt.
Die Ergebnisse sind in 1 als Balkendiagramm, das die Lebensfähigkeiten als Prozentsätze ausgedrückt darstellt, gezeigt. Während Aβ allein eine ausgeprägte zytotoxische Wirkung auf die Zellen hat, besitzen sowohl IPA als auch PBN eine stark protektive Aktivität.
Beispiel 2
Das Experiment aus Beispiel 1 wurde unter Verwendung von PC12-Phäochromozytomzellen von der Ratte wiederholt. Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt und sind im Wesentlichen mit den in 1 dargestellten Ergebnissen identisch.
Beispiel 3
Das Experiment aus Beispiel 1 wurde unter Verwendung der Neuroblastom-Zelllinie SK-N-SH vom Menschen mit dem Aβ-Peptid (1–42) wiederholt. Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt und stimmen mit denen, die im Hinblick auf Beispiel 1 gezeigt wurden, überein.
Beispiel 4
Um die Möglichkeit, dass die zytoprotektiven Eigenschaften von IPA zumindest teilweise auch das Resultat einer antioxidativen Aktivität sind, zu untersuchen, wurden die Spiegel von Malondialdehyd („MDA"), einem Marker der Lipidperoxidation, in PC12-Zellen, die Aβ oder oxidativem Stress ausgesetzt waren, geprüft. Oxidativer Stress wurde ausgeübt, indem die Zellen Diethyldithiocarbonat („DDTC"), einem Hemmstoff der Superoxid-Dismutase und einem gängigen Modell der oxidativen Schädigung, ausgesetzt wurden. Die PC12-Zellen wurden entweder dem Amyloid-Peptid allein oder Amyloid-Peptid zusammen mit IPA ausgesetzt. In anderen Experimenten wurden die Zellen entweder DDTC allein oder DDTC zusammen mit IPA ausgesetzt. Die Ergebnisse werden in 4 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass IPA die Produktion von Malondialdehyd in den behandelten Zellen signifikant vermindert, was anzeigt, dass IPA eine antioxidative Aktivität besitzt. 4 zeigt sowohl die neuroprotektive als auch die antioxidative Aktivitäten von IPA.
Beispiel 5
Um die in Beispiel 4 gezeigten Beobachtungen weiter zu bestätigen untersuchten wir, ob IPA wirksam zum Verhindern des Untergangs von Zellen, die oxidativem Stress (DDTC) ausgesetzt waren, war. PC12-Neuroblastomzellen wurden mit unterschiedlichen Mengen von DDTC mit oder ohne verschiedene Mengen von IPA behandelt. Die Ergebnisse werden in 5 gezeigt. Die antioxidative Aktivität von IPA wird gezeigt, indem der Zelltod von Neuroblastomzellen, der von der Hemmung der Superoxid-Dismutase durch DDTC herbeigeführt wird, verhindert wird. Dies steht in Übereinstimmung mit den vorher vorgelegten Daten, dass IPA das Überleben der Zellen, die DDTC ausgesetzt sind, erhöht.
Beispiel 6
Um festzustellen, ob IPA eine Wirkung auf die Fibrillogenese von Aβ hat, wurden 150 μM Aβ (1–40) mit 300 μM IPA und Natriumsalz, gelöst in ultrareinem Wasser (das heißt: destilliert, filtriert und sterilisiert), bei einem pH-Wert von 7 inkubiert. Als Kontrolle wurde das ultrareine Wasser, das verwendet wurde, um die IPA, die eine entsprechende Menge Natriumchlorid enthielt, aufzulösen, zu 150 μM Aβ (1–40) bei einem pH-Wert von 7 zugegeben. In einem Experiment wurde jede der Lösungen (das heißt, die Lösung die IPA enthielt und die Kontrolllösung) 24 Stunden lang inkubiert. In einem zweiten Experiment wurde jede der Lösungen 48 Stunden lang inkubiert. Am Ende jeder Inkubationsperiode wurden 50 mM Glycin-NaOH-Puffer (pH 9.2), der 2 μM Thioflavin T enthielt, zu jeder Probe (5 μl) zu einem endgültigen Volumen von 2 ml zugegeben. Fluoreszenz, die ein direktes Maß der β-Faltblattbildung ist, wurde bei einer Exzitationswellenlänge von 435 nm und einer Emissionswellenlänge von 485 nm unter Verwendung eines Hitachi F-2000 Fluoreszenzspektrometers gemessen. Es wurden der Durchschnitt und die Standardabweichungen des Mittelwerts von 3 Proben pro Versuchskonstellation bestimmt und die Ergebnisse werden (als Balkendiagramme) in 6A (24 Stunden Inkubation) und in 6B (48 Stunden Inkubation) dargestellt. In beiden Experimenten mit Inkubationsdauern von 24 und 48 Stunden ist die Menge an Fluoreszenz in den Proben, die IPA enthalten (gekennzeichnet mit A-beta und ipa), im Vergleich zur Kontrolle (gekennzeichnet mit A-beta) signifikant geringer. Dies weist darauf hin, dass es in den Proben, die IPA enthielten, im Vergleich zur Kontrolle zu weniger β-Faltblattbildung kam, was wiederum besagt, dass IPA antifibrillogen ist.
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Claims

Indol-3-propionsäure mit der Formel:
wobei R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, substituierten Alkylgruppen, unsubstituierten Alkylgruppen, substituierten Arylgruppen, unsubstituierten Arylgruppen, Alkoxygruppen, substituierten oder unsubstituierten Aminogruppen, Thiolgruppen, Alkylthiogruppen und Arylthiogruppen, oder ein Ester oder Salz davon, zur Verwendung als ein Medikament.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach Anspruch 1, wobei R⁵ und R⁶ Wasserstoff sind.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach Anspruch 1, wobei R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ Wasserstoff sind.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von den Resten R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ eine kovalent gebundene lipophile Komponente ist.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach Anspruch 4, wobei die lipophile Komponente ausgewählt ist aus einem substituierten oder unsubstituierten Alkyl mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, einem substituierten oder unsubstituierten homocyclischen Ring, homocyclischen Ringsystem, heterocyclischen Ring, heterocyclischen Ringsystem oder einer multicyclischen lipophilen "Käfig"-Komponente.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verwendung als ein Medikament für die Behandlung von Krankheiten, die mit den cytotoxischen Wirkungen von Amyloid-beta-Protein verbunden sind.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Verwendung als ein Medikament zum Behandeln einer fibrillogenen Krankheit, wie der Alzheimer-Krankheit, einer mit Prionen zusammenhängenden Enzephalopathie oder Kombinationen davon.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Verwendung als ein Medikament für die Behandlung von Krankheiten oder anderen Zuständen, bei denen freie Radikale und/oder oxidativer Stress eine Rolle spielen, wie der Parkinson-Krankheit, Lewy-Körperchen-Demenz, amyotrophen Lateralsklerose, progressiven supranukleären Paralyse, Schlaganfall, Atherosklerose, Emphysem und Krebs.
Indol-3-propionsäure oder ein Ester oder Salz davon nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verwendung als ein Medikament, das sich für eine systemische Verabreichung eignet.
Zusammensetzung, umfassend eine Indol-3-propionsäure oder einen Ester oder ein Salz davon nach einem der vorstehenden Ansprüche in Kombination mit einem geeigneten pharmazeutischen Träger oder Verdünnungsmittel, zur Verwendung als ein Medikament.
Verfahren zum Verringern der Oxidation in einer biologischen Probe, umfassend das Inkontaktbringen der biologischen Probe mit einer wirksamen Menge von einer Indol-3-propionsäure mit der Formel:
wobei R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, substituierten Alkylgruppen, unsubstituierten Alkylgruppen, substituierten Arylgruppen, unsubstituierten Arylgruppen, Alkoxygruppen, substituierten oder unsubstituierten Aminogruppen, Thiolgruppen, Alkylthiogruppen, Arylthiogruppen und dergleichen; oder einem Ester oder Salz davon.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei R⁵ und R⁶ Wasserstoff sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ Wasserstoff sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei wenigstens einer von den Resten R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ eine kovalent gebundene lipophile Komponente ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die lipophile Komponente ausgewählt ist aus einem substituierten oder unsubstituierten Alkyl mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, einem substituierten oder unsubstituierten homocyclischen Ring, homocyclischen Ringsystem, heterocyclischen Ring, heterocyclischen Ringsystem oder einer multicyclischen lipophilen "Käfig"-Komponente; oder einem Ester oder Salz davon.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die biologische Probe eine Zelle oder eine Gruppe von Zellen, z.B. ein Gewebe, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Verringern der Oxidation zum Verringern der Lipidperoxidation und/oder zum Verringern von Sauerstoffradikalen führt.