DE102005018642A1 - Use of ester compounds and/or compounds that are converted to ester compounds in organisms, in preparation of medicament for inhibition of cell proliferation by inhibiting reaction of glyoxalase I and/or II - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I), insbesondere Ethylpyruvat oder Butylpyruvat, und/oder Substanzen, die im Organismus, auf der Haut oder Schleimhaut zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, zur Hemmung der Reaktionen der Glyoxalasen I und/oder II. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I), insbesondere Ethylpyruvat oder Butylpyruvat, und/oder Substanzen, die im Organismus, auf der Haut oder Schleimhaut zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden können, zur Herstellung eines Arzneimittels zur Hemmung des Proliferation von Zellen, insbesondere zur Prävention und/oder Behandlung von parasitären Erkrankungen. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine pharmazeutische Zusammensetzung, die eine therapeutische wirksame Menge von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und/oder Verbindungen, die zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden können, enthält, welche als Nahrungsmittelzusatz und/oder als Chemopräventivum und/oder zur Therapie von parasitären Erkrankungen in der Human- und/oder Veterinärmedizin eingesetzt werden kann.The The invention relates to the use of compounds of the general Formula (I), in particular ethylpyruvate or butylpyruvate, and / or Substances that in the organism, on the skin or mucous membrane to compounds of the general formula (I) to inhibit the reactions glyoxalases I and / or II. The invention further relates the use of compounds of general formula (I), in particular Ethyl pyruvate or butyl pyruvate, and / or substances contained in the organism, on the skin or mucosa to compounds of the general formula (I) can be converted for the manufacture of a medicament for inhibiting proliferation of cells, especially for prevention and / or treatment of parasitic Diseases. The invention also relates to a pharmaceutical Composition containing a therapeutically effective amount of compounds of the general formula (I) and / or compounds resulting in compounds of the general formula (I) contains, which as a food additive and / or as a chemopreventive and / or for the treatment of parasitic diseases in the human and / or veterinary medicine can be used.
Lebende Zellen benötigen beträchtliche Energiemengen, um ihre Zellteilung ablaufen lassen zu können. Die Energie wird durch den Abbau verschiedener Nahrungsstoffe gewonnen und als chemische Energie in energiereichen Verbindungen vor allem in Form von ATP gespeichert. Diese energiereichen Verbindungen unterliegen einem erheblichen Turnover in Kopplung mit anabolen und katabolen Prozessen, indem sie z.B. bei der Synthese zelleigener Substanzen (z.B. Proteine, Nukleinsäuren, Zucker, Lipide u.a.), dem Transport von Substanzen gegen Konzentrationsgradienten und regulatorischen Abläufen verbraucht werden und in bestimmten Stoffwechselwegen wieder neu gebildet werden. Als energieliefernde Substanzen kommt eine Vielzahl von Verbindungen in Betracht, als wichtigste derartige Substanzen dienen Zucker und Fettsäuren. Der Abbau von Zuckern findet, nachdem die verschiedenen Monosaccharide und deren Di-, Oligo- und Polymeren extra- oder intrazellulär in entsprechende Derivate verstoffwechselt worden sind, in der Glykolyse statt. Die Glykolyse ermöglicht sowohl eine anaerobe als auch in Verbindung mit der oxidativen Phosphorylierung eine aerobe Energiegewinnung.survivors Need cells considerable Amounts of energy to drain their cell division. The Energy is gained through the breakdown of various nutrients and especially as chemical energy in high-energy compounds saved in the form of ATP. These high-energy compounds are subject a significant turnover in coupling with anabolic and catabolic Processes by e.g. in the synthesis of cellular substances (e.g., proteins, nucleic acids, Sugar, lipids, etc.), the transport of substances against concentration gradients and regulatory processes consumed and in certain metabolic pathways again be formed. As energy-supplying substances comes a variety of compounds, as the most important such substances serve sugar and fatty acids. The breakdown of sugars takes place after the different monosaccharides and their di-, oligo- and polymers extra- or intracellular into corresponding Derivatives have been metabolized, taking place in glycolysis. Glycolysis allows both anaerobic and in conjunction with oxidative phosphorylation an aerobic energy production.
Einige Einzeller und Mehrzeller sind hinsichtlich der von ihnen zur Energiegewinnung benutzten Stoffwechselwege Spezialisten, indem sie ökologische Nischen besiedeln und dort z.B. nur Glucose verwerten. Zu solchen Spezialisten zählen z.B. auf oder in dem menschlichen Körper lebende oder auf oder in Tieren siedelnde Parasiten.Some Protozoa and Mehrzeller are in terms of their energy production used metabolic pathways specialists by being ecological Colonize niches and there only use glucose. To such Specialists count e.g. living on or in the human body or on or Parasites settling in animals.
Tierische und menschliche Organismen regeln in ihren Organen und in ihren Körperflüssigkeiten die Glucosekonzentration in einem engen Konzentrationsbereich. So beträgt z.B. die Glucosekonzentration im menschlichen Blut immer etwa 5 mM. Tierische Organismen weisen eine ähnliche Glucosehomöostase auf. Daher haben sich die meisten Parasiten auf die Glucoseverwertung im Blut, in Körperhöhlen und auf der Haut spezialisiert und weisen eine hohe Glykolyserate auf. Mit der Glykolyse geht allerdings immer die Bildung von Glyoxalverbindungen, im besonderen von Methylglyoxal, einher. Diese Verbindungen sind hoch toxisch, da sie leicht Addukte mit zellulären Proteinen und Nukleinsäuren bilden, die zu deren Inaktivierung führen. Alle glykosylierenden Zellen verwenden daher Entgiftungssysteme, die meist in den beiden Enzymen Glyoxalase I und II bestehen.animal and human organisms regulate in their organs and in theirs body fluids the glucose concentration in a narrow concentration range. So is e.g. the glucose concentration in human blood is always about 5 mM. Animal organisms have a similar glucose homeostasis. Therefore most parasites have been found to affect glucose utilization in the blood, in body cavities and specialized on the skin and have a high glycolysis rate. Glycolysis, however, always involves the formation of glyoxal compounds, in particular methylglyoxal. These connections are highly toxic, as they readily form adducts with cellular proteins and nucleic acids, which lead to their inactivation. All glycosylating cells therefore use detoxification systems, which mostly exist in the two enzymes glyoxalase I and II.
Anhand
von Pilzerkrankungen sollen die mit Parasiten verbundenen Probleme
näher dargestellt
werden:
Auf dem und teilweise im Körper aller Menschen und Tiere
leben eine Vielzahl von Pilzen, die keine Probleme verursachen.
Unter den über
100.000 Pilzarten, die bisher beschrieben wurden, sind etwa 100
Arten bekannt, die bei Menschen und Tieren eine Krankheit hervorrufen
können.
Im Allgemeinen ist eine Pilzinfektion (Mykose) das Ergebnis einer
opportunistischen Infektion auf der Grundlage einer geschwächten Immunabwehr.
Die Schwächung
der Immunabwehr ist häufig
die Folge einer Chemotherapie, einer Organtransplantation mit einhergehender
Immunsuppression oder einer HIV-Infektion. Dabei können auf
der Schleimhaut siedelnde Pilze (mukosale Pilze) in das Blut und
die Gefäße gelangen
und damit für
den Patienten hochgefährlich
werden (systemische Mykose). Die am häufigsten anzutreffenden humanpathogenen
Pilze sind Candida- und Aspergillus-Arten. Allein in Deutschland
sind jedes Jahr etwa 40.000 Menschen von einer invasiven Candida-Infektion betroffen.
Bei den Krankenhausinfektionen steht dieser Hefepilz inzwischen
auf Platz 4 der Liste der gefährlichsten
Erreger und erfordert einen hohen finanziellen Therapieaufwand.
Eine antimykotische Therapie hat auch einen hohen Stellenwert zur
Eindämmung
einer Candidiasis und Aspergillosis bei Transplantationen (Higashiyama
and Kohno, 2004). Nach Knochenmarktransplantation bilden Pilzinfektionen
die häufigste
Todesursache des Transplantatempfängers. Etwa die Hälfte aller
Transplantatempfänger erkranken
an systemischen Pilzinfektionen und ein Drittel sterben an einer
nicht beherrschbaren Infektion (Epstein et al. 2003)By means of fungal diseases, the problems associated with parasites are to be described in more detail:
On and partly in the body of all humans and animals live a multiplicity of mushrooms, which cause no problems. Among the more than 100,000 types of fungi described so far, about 100 species are known that can cause disease in humans and animals. In general, a fungal infection (mycosis) is the result of an opportunistic infection based on a weakened immune system. The weakening of the immune system is often the result of chemotherapy, organ transplantation with concomitant immunosuppression or HIV infection. Mucosal fungi that live on the mucous membrane can enter the blood and vessels and become extremely dangerous for the patient (systemic mycosis). The most commonly encountered human pathogenic fungi are Candida and Aspergillus species. In Germany alone, about 40,000 people are affected each year by an invasive Candida infection. In terms of hospital infections, this yeast is now number 4 on the list of the most dangerous pathogens and requires a high financial therapy effort. Antifungal therapy is also of great importance for controlling candidiasis and aspergillosis in transplants (Higashiyama and Kohno, 2004). After bone marrow transplantation, fungal infections are the most common cause of death of the transplant recipient. About half of all transplant recipients suffer from systemic fungal infections and one-third die from uncontrollable infection (Epstein et al., 2003)
Candida-Pilze gehören zu den Hefepilzen. Die Übertragung von Hefepilzen ist durch kontaminierte Nahrungsmittel aber auch durch direkten Kontakt mit anderen Menschen und Tieren, vor allem Haustieren, möglich. Neben dem Befall von Schleimhäuten in Mund, Speiseröhre oder Vagina kann eine Infektion mit Candida auch eine Ausbreitung in Leber, Niere, Milz und andere Organe nach sich ziehen. Die bevorzugten Keime sind Candida albicans, aber zunehmend findet man auch Candida glabrata und Candida krusei in den Isolaten, die häufig eine Resistenz gegenüber herkömmlichen Pilzmitteln aufweisen.Candida fungi belong to the yeasts. The transfer of yeasts is due to contaminated foods as well through direct contact with other people and animals, especially Pets, possible. In addition to the infestation of mucous membranes in the mouth, esophagus or vagina, infection with candida can also spread in the liver, kidney, spleen and other organs. The preferred ones Germs are Candida albicans, but increasingly you can also find Candida glabrata and Candida krusei in the isolates, which are common Resistance to usual Have mushroom agents.
Neben Candida-Infektionen können Aspergillus spp. (Schimmelpilze), insbesondere Aspergillus fumigatus, das lebensbedrohende Krankheitsbild einer invasiven Aspergillose hervorrufen. Der Pilz wächst aus der Lunge, dem Ort der Erstbesiedelung als Folge der Einatmung von Pilzsporen in das Gewebe ein und kann dann alle Organe des Körpers befallen. Für eine Therapie der invasiven Infektion mit A. fumigatus stehen nur bescheidene Möglichkeiten zur Verfügung, so dass die Erkrankung in mehr als 70 Prozent der Fälle zum Tod der Patienten führt. Aber auch wenn die Infektion sich nur auf Körperoberflächen ausbreitet, sind Pilzinfektionen nicht nur unangenehm, sondern auch dort gefährlich. Mit ihren Wurzelfäden nehmen die Pilze Glucose aus dem Blut auf und scheiden zum Teil giftige Stoffwechselprodukte aus, sog. Mykotoxine, die die Leber schädigen. Pilzinfektionen müssen daher behandelt werden.Next Candida infections can Aspergillus spp. (Molds), in particular Aspergillus fumigatus, the life-threatening clinical picture of invasive aspergillosis cause. The mushroom grows from the lungs, the place of first colonization as a result of inhalation of fungal spores into the tissue and can then affect all organs of the body. For one Treatment of invasive A. fumigatus infection is modest options to disposal, so that the disease affects more than 70 percent of the cases Death of the patient leads. But even if the infection only spreads to body surfaces, there are fungal infections not only unpleasant, but also dangerous there. Take with their root filaments The fungi absorb glucose from the blood and sometimes excrete poisonous substances Metabolism products, so-called mycotoxins that damage the liver. fungal infections have to therefore be treated.
Pilzinfektionen stellen auch ein großes Problem bei Tieren (z.B. Nutztiere, Vögel, Fische, Klein- und Zootiere sowie wirbellose Tiere wie Bienen) dar, wo sie analoge Erkrankungen auslösen können und therapiert bzw. bekämpft werden müssen.fungal infections also make a big one Problem with animals (e.g., farm animals, birds, fish, small and zoo animals as well as invertebrates such as bees) where they have analogous diseases trigger can and treated or combated Need to become.
Pilze sind wie die Organismen, die sie besiedeln, eukaryontische Organismen und daher wesentlich schwieriger zu bekämpfen als Bakterien, ohne den menschlichen oder tierischen Organismus zu schädigen. Insbesondere die Bekämpfung von Candida-Infektionen ist dadurch erschwert, dass es sich dabei um einen besonders flexiblen Mikroorganismus handelt, der ständig seine Gestalt ändert. Er wechselt dabei von einer kleinen, kugeligen Zellform, dem Hefe-Typ, zu langen, mehrzelligen Fäden, der Hyphenform. Gerade diese Hyphenform ist besonders gefährlich, da sie Gewebe durchdringen kann.mushrooms like the organisms that colonize them are eukaryotic organisms and therefore much more difficult to fight than bacteria, without the harm human or animal organism. In particular, the fight against Candida infections is made more difficult by the fact that it is a particularly flexible microorganism that is constantly growing Shape changes. He changes from a small, spherical cell shape, the yeast type, too long, multicellular threads, the hyphae form. This form of hyphae is especially dangerous because it can penetrate tissue.
Die Behandlung von Pilzerkrankungen ist häufig langwierig. Die Dauer der Behandlung richtet sich nach der Art des Pilzes, der die Infektion verursacht hat. Eine Therapie geht daher mit einer Identifizierung des Pilzes und der Beschreibung seiner Charakteristika, vor allem seiner Resistenz gegen Pilzmittel, in Laborversuchen einher.The Treating fungal diseases is often tedious. The duration The treatment depends on the type of fungus that causes the infection has caused. A therapy therefore goes with an identification of the mushroom and the description of its characteristics, above all its resistance to fungicides, in laboratory experiments.
Pilzmittel (Antimykotika) können grundsätzlich zwei unterschiedliche Wirkungen haben. Sie können zu einer Hemmung der Pilzvermehrung führen und wirken damit fungistatisch. Sie können aber auch fungizid wirken und damit eine abtötende Wirkung auf die Pilze ausüben. Ein Großteil der gängigen Pilzmittel stören die Synthese der Substanz Ergosterol, bei der es sich um einen wichtigen Bestandteil der Zellmembranen der Pilze handelt. Die Ergosterolsynthese erfolgt in mehreren Schritten, wobei die verschiedenen Pilzmittel jeweils an unterschiedlichen Stellen der Synthese eingreifen können. Die Störung der Ergosterolsynthese kann zu einer Wachstumshemmung der Pilze und sogar zu einem Abtöten der Pilze führen.fungal (Antifungals) in principle have two different effects. They can inhibit fungal propagation to lead and thus act fungistatic. But they can also act fungicidal and thus a killing Exercise on the fungi. A big part the common ones Disrupt fungi remedies the synthesis of the substance ergosterol, which is an important Component of cell membranes of mushrooms. Ergosterol synthesis takes place in several steps, using the different fungicides can intervene at different points in the synthesis. The disorder Ergosterol synthesis can inhibit the growth of fungi and even to a kill lead the mushrooms.
Azol-Abkömmlinge hemmen die Biosynthese von Ergosterol, einem wichtigen Bestandteil der Zellmembran von Pilzen, indem sie in das Cytochrom P454-System eingreifen. Die Wirkung der meisten Azol-Abkömmlinge ist fungistatisch, einige haben auch fungizide Eigenschaften. Azol-Abkömmlinge werden vorwiegend lokal angewendet, eignen sich aber auch zur systemischen Behandlung. Dabei ist zu beachten, dass die Wirkstoffe nicht in das Knochengewebe und nicht in das zentrale Nervensystem gelangen dürfen.Azole inhibit the biosynthesis of ergosterol, an important component The cell membrane of fungi, by inserting into the cytochrome P454 system intervention. The effect of most azole derivatives is fungistatic, some also have fungicidal properties. Azole are mainly applied locally, but are also suitable for systemic Treatment. It should be noted that the active ingredients are not in the bone tissue and not enter the central nervous system allowed to.
Lokal angewendete Wirkstoffe sind z.B. Clotrimazol, Bifonazol und Econazol. Alle drei Substanzen wirken gegen Hefepilze, Schimmelpilze und Dermatophyten.Local applied agents are e.g. Clotrimazole, bifonazole and econazole. All three substances are effective against yeasts, molds and dermatophytes.
Die systemische Einnahme erfolgt oral oder in Form von Injektionen oder Infusionen. Indikationen sind beispielsweise systemische Mykosen, Nagelpilzinfektionen und schwere mukokutane Candidamykosen besonders bei AIDS und Immundefekten. Hierfür stehen Medikamente wie Fluconazol, Ketoconazol und andere zur Verfügung. Fluconazol gilt unter Experten heute als Mittel der ersten Wahl sobald Candida in der Blutkultur nachgewiesen wurde, auch wenn die Spezies noch nicht identifiziert ist und der Resistenztest noch aussteht.The systemic administration is oral or in the form of injections or Infusions. Indications are, for example, systemic mycoses, Fungal nail infections and severe mucocutaneous candidiasis especially in AIDS and immunodeficiencies. This includes medications such as fluconazole, Ketoconazole and others available. Fluconazole is considered by experts today as a first-choice drug once Candida has been detected in the blood culture, even if the Species not yet identified and the resistance test yet pending.
Squalenepoxidase-Hemmer greifen ebenfalls in die Ergosterolsynthese ein. Ihre Wirkung ist fungistatisch. Bei den Dermatophyten wirken die Substanzen auch fungizid. Zu diesen Medikamenten gehören Terbinafin und Naftifin.Squalene inhibitor also engage in ergosterol synthesis. Their effect is fungistatic. In dermatophytes, the substances also act fungicide. These medications include terbinafine and naftifine.
Medikamente aus der aus der Gruppe der Morpholin-Abkömmlinge (Amorolfin) werden vorzugsweise zur Behandlung von dermatophytischen Erkrankungen eingesetzt.drugs from the group of morpholin derivatives (Amorolfin) preferably used for the treatment of dermatophytic diseases.
Die Polyen-Abkömmlinge bilden Komplexe (Verbindungen) mit den Sterolen der Pilzmembranen und stören damit die Funktionen der Membranen. Bei einer systemischen Anwendung der Polyen-Abkömmlinge ist problematisch, dass die Sterole der Pilze den Sterolen in menschlichen Zellmembranen stark ähneln. Daher können für eine systemische Behandlung nur solche Polyen-Abkömmlinge eingesetzt werden, die zu den menschlichen Gerüstsubstanzen, wie dem Cholesterin, nur eine geringe Bindungsfähigkeit besitzen, um nicht auch diese zu schädigen. Die am häufigsten eingesetzten Mittel sind Amphotericin B und Nystatin.The Polyene derivatives form complexes (compounds) with the sterols of the fungal membranes and disturb hence the functions of the membranes. In a systemic application the polyene derivatives It is problematic that the sterols of the fungi attack the human sterols Strongly resemble cell membranes. Therefore, you can for one systemic treatment only those polyene derivatives are used, to the human skeletal substances, Like cholesterol, it does not have a low binding ability to harm them. The most common The agents used are amphotericin B and nystatin.
Amphotericin
B ist ein Breitband-Antimykotikum dessen Wirkung und Funktion hinreichend
im Patent
Bekannt ist auch die prophylaktische und therapeutische Behandlung von Candida-Infektionen durch Verabreichung von probiotischen Mitteln. Diese Probiotika enthalten Laktat-produzierende Bakterien, die bzw. deren Stoffwechselprodukte für die heilende Wirkung verantwortlich zeichnen sollen (WO9917788; Perdigon et al., 1990). Insbesondere wird eine immunstimulierende Wirkung angenommen, die wünschenswert für Abwehrreaktionen bei Pilzerkrankungen ist (De Simone et al, 1993). Solch eine antimykotische Therapie ist angezeigt nach Verabreichung von Antibiotika gegen bakterielle Infektionen, da Candida-Erreger die Schleimhaut schädigen und die Immunabwehr unterdrücken.Known is also the prophylactic and therapeutic treatment of Candida infections by administration of probiotic agents. These probiotics contain lactate-producing Bacteria, or their metabolites responsible for the healing effect to draw (WO9917788, Perdigon et al., 1990). Especially an immunostimulatory effect is believed to be desirable for defense reactions in fungal diseases is (De Simone et al, 1993). Such an antifungal Therapy is indicated after administration of antibiotics against bacterial infections, as Candida pathogens damage the mucosa and suppress the immune system.
Weitere,
sogenannte nicht-klassische Antimykotika haben unterschiedliche
Wirkungsmechanismen. Ein Patent (
Das Patent WO9707802 beschriebt die Verwendung eines Inhibitors der Chitinsynthese (Nikkomycin Z) gegen Candida-Erreger.The Patent WO9707802 describes the use of an inhibitor of the Chitin synthesis (Nikkomycin Z) against Candida pathogen.
In
einem weiteren Patent wird die Verwendung von komplexierenden Substanzen
zur Pilzbekämpfung empfohlen
(
Neue Ansätze der antimykotischen Therapie basieren auf der Aktivierung der körpereigenen Abwehr. Durch Aktivierung von humanen dendritischen Zellen durch Proteine oder Nukleinsäuren von Pilzen soll eine zelluläre Immunantwort ausgelöst werden. Diese Methode hat aber den Nachteil, dass sie Spezies-spezifisch ist (Bozza et al., 2004) und keine breite antimykotische Reaktion aufweist.New approaches The antifungal therapy is based on the activation of the body's own Defense. By activation of human dendritic cells by Proteins or nucleic acids of fungi is said to be a cellular Immune response triggered become. However, this method has the disadvantage that it is species-specific (Bozza et al., 2004) and has no broad antifungal response.
Ein generelles Problem bei der Verwendung von Antimykotika ist die Resistenzentwicklung (Sanglard and Odds, 2002). Resistenzen stehen in engem Zusammenhang mit der Zahl der AIDS-Erkrankungen, der Knochenmarktransplantationen und Chemotherapien (Randhawa, 2000). So ist Candida glabrata und C. Krusei häufig resistent gegenüber Fluconazol (Marr, 2004). Die Resistenzentwicklung ist auf eine gesteigerte Expression von ABC-Transportern zurückzuführen, die das Medikament Fluconazol aus der Pilzzelle wieder heraustransportieren (Bennett et al., 2004).One general problem with the use of antimycotics is the development of resistance (Sanglard and Odds, 2002). Resistance is closely related with the number of AIDS diseases, bone marrow transplants and chemotherapies (Randhawa, 2000). So is Candida glabrata and C. Krusei often resistant to Fluconazole (Marr, 2004). The resistance development is on an increased Attributed expression of ABC transporters containing the drug fluconazole out of the fungal cell (Bennett et al., 2004).
Zur Bestimmung der Pilzresistenz stehen unterschiedliche Tests zur Verfügung. Hierfür werden u.a. der standardisierte Plättchentest nach Kirby-Bauer (Qin et al., 2004) oder die Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration (MIC) mit dem VITEK2 (bioMerieux, Marcy l'Etoile, Frankreich) angewendet. Der Plättchentest nach Kirby-Bauer basiert auf der Imprägnierung von Filterscheiben und die Ausmessung von Hemmhöfen nach Auflage der Filter auf inokulierten Agarplatten. Beim MIC Test werden Verdünnungsreihen der Testsubstanz in Nährmedium eingebracht, die den zu testenden Pilz in definierten Konzentrationen enthalten. Gemessen wird die minimale Konzentration des Inhibitors, die das Wachstum der Mikroorganismen hemmt. Die Testungen sollten sich orientieren an den NCCLS-Richtlinien (NCCLS, 1997) to Determination of fungal resistance are different tests available. For this will be et al the standardized platelet test according to Kirby-Bauer (Qin et al., 2004) or the determination of the minimum inhibitory concentration (MIC) with the VITEK2 (bioMerieux, Marcy l'Etoile, France). Of the platelet test Kirby-Bauer is based on the impregnation of filter discs and the measurement of Hemmhöfen after application of the filters on inoculated agar plates. At the MIC test be dilution series the test substance in nutrient medium introduced the fungus to be tested in defined concentrations contain. Measured is the minimum concentration of the inhibitor which inhibits the growth of microorganisms. The tests should be are based on the NCCLS guidelines (NCCLS, 1997)
Einige Antimykotika zeigen schwere Nebenwirkungen, die vor allem bei längerer oder hochdosierter Einnahme auftreten (Schwarze et al., 1998). Besonders bei Applikation von Amphotericin B können Angioödeme, Allergien, Schüttelfrost, Appetitlosigkeit, Brechreiz, Erbrechen, teils schwere Anämien, Nieren- und Leberfunktionsstörungen, anaphylaktischer Schock, Gehörverlust oder Tinnitus auftreten. Die Gaben von Antimykotika zusammen mit Cisplatin, Pentamidin, Aminoglykosiden können schwere Nierenschädigungen hervorrufen.Some antifungals have serious side effects, especially with prolonged or high dose use (Schwarze et al., 1998). Especially when Amphotericin B is administered, angioedema, allergies, chills, loss of appetite, nausea, vomiting, some severe anemia, kidney and liver can occur dysfunction, anaphylactic shock, hearing loss or tinnitus. The administration of antifungals with cisplatin, pentamidine, aminoglycosides can cause severe kidney damage.
Neue Therapieoptionen sind also mehr als wünschenswert, zumal unter den Candida-Spezies C. glabrata und C. krusei vermehrt Stämme primär gegen Fluconazol resistent sind (13. Europäischer Kongress für Klinische Mikrobiologie und Infektionskrankeiten, Glasgow, Juni 2003). Eine Möglichkeit dafür kann in der Beeinflussung der Glykolyse liegen, da, wie dargestellt, viele Pilze und allgemein Parasiten Glucose zur Energiegewinnung glykolytisch abbauen.New Therapy options are therefore more than desirable, especially among the Candida species C. glabrata and C. krusei proliferate primarily against strains Fluconazole are resistant (13th European Congress of Clinical Microbiology and Infectious Diseases, Glasgow, June 2003). A possibility for that can in the influence of glycolysis, since, as shown, many fungi and generally parasite glucose for energy degrade glycolytically.
Aus der Hemmung der Glykolyse erhoffte man daher die Ableitung einer weiteren Gruppe von Verbindungen, die sich zur Therapie von Parasiteninfektionen einsetzen lassen (Brady und Cameron, 2004; Kavanagh et al., 2004; Lakhdar-Ghazal et al., 2002). Solche Inhibitoren sind auch vor allem zur Bekämpfung von Krebserkrankungen entwickelt und untersucht worden.Out The inhibition of glycolysis was therefore hoped for the derivation of a another group of compounds that are used to treat parasitic infections (Brady and Cameron, 2004; Kavanagh et al., 2004; Lakhdar-Ghazal et al., 2002). Such inhibitors are also especially for fighting of cancers has been developed and studied.
So
beschreibt
Der hauptsächliche Mangel der Strategie der Glykolysehemmung liegt jedoch darin, dass die Glykolyse in fast allen Zellen zur Energiegewinnung benutzt wird, so dass auch Körperzellen durch die Hemmung der Glykolyse geschädigt werden können. Besonders der Einfluss auf das Gehirn ist dramatisch, da das Gehirn als obligater Glucoseverbraucher stark von der Glykolyse abhängig ist.Of the primary However, the shortcoming of the glycolysis inhibition strategy is that uses glycolysis in almost all cells for energy will, so that also body cells can be damaged by the inhibition of glycolysis. Especially the brain impact is dramatic as the brain is considered more obligatory Glucose consumer is heavily dependent on glycolysis.
Ein neuerer Ansatz für eine therapeutische Intervention mit dem Ziel, die veränderte und erhöhte Glykolyse als Target zu beeinflussen, liegt daher nicht mehr in der Hemmung der Glykolyse, sondern in der Hemmung der Glyoxalasen (Thornalley et al., 1994; Vander et al., 1990; Pemberton und Barrett, 1989; Creighton et al., 2003; Hamilton und Batist, 2004).One newer approach for a therapeutic intervention with the aim of changing and increased Therefore, it is no longer possible to influence glycolysis as a target the inhibition of glycolysis, but in the inhibition of glyoxalases (Thornalley et al., 1994; Vander et al., 1990; Pemberton and Barrett, 1989; Creighton et al., 2003; Hamilton and Batist, 2004).
Wird durch Glyoxalase-Hemmer der Abbau des in der Glykolyse gebildeten Methylglyoxals verhindert, wird in den Zellen, die durch eine erhöhte Glykolyse vermehrt Methylglyoxal bilden wie beispielsweise Parasitenzellen, das Zellgift jedoch angehäuft. Dies führt zum Absterben der Parasitenzellen.Becomes by glyoxalase inhibitor the degradation of the glycolysis formed in Methylglyoxals is prevented in the cells by increased glycolysis increasingly form methylglyoxal such as parasite cells, however, the cytotoxin accumulated. this leads to to die off the parasite cells.
Auf der Basis des Substrats der Glyoxalase I, dem Halbthioacetal aus Methylglyoxal und Gluthathion, wurden bereits peptidische Glyoxalase-Inhibitoren synthetisiert (Johansson et al., 2000; Thornalley et al., 1996; Kalsi et al., 2000; Sharkey et al., 2000).On the base of the substrate of glyoxalase I, the half thioacetal Methylglyoxal and glutathione, have already been peptidic glyoxalase inhibitors synthesized (Johansson et al., 2000; Thornalley et al., 1996; Kalsi et al., 2000; Sharkey et al., 2000).
Die bisher bekannten Glyoxalaseinhibitoren weisen allerdings eine relativ hohe oder sehr hohe Toxizität auf und werden im Stoffwechsel zu Verbindungen metabolisiert, die wiederum vielfältige pharmakologische Effekte haben und teils starke Nebenwirkungen entwickeln.The However, previously known glyoxalase inhibitors have a relative high or very high toxicity and are metabolized in metabolism to compounds that again diverse have pharmacological effects and develop partly strong side effects.
Die bisher bekannten Glyoxalaseinhibitoren hemmen außerdem jeweils entweder nur Glyoxalase I oder nur Glyoxalase II. Gegenüber Hemmstoffen, die nur gegen ein einziges Proteintarget gerichtet sind, wird jedoch sehr rasch eine Resistenz entwickelt, indem in dem entsprechenden Protein z.B. Mutationen auftreten, die den Hemmstoff wirkungslos werden lassen.The In addition, glyoxalase inhibitors known to inhibit either only Glyoxalase I or only glyoxalase II. Compared with inhibitors that are only against a single protein target, however, becomes very fast developed a resistance by, for example, in the corresponding protein, e.g. Mutations occur that make the inhibitor ineffective.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ungiftige und nicht-mutagene Verbindungen zur Hemmung der zellulären Methylglyoxaldetoxifikation, insbesondere zur Hemmung der Reaktionen der Glyoxalasen I und II anzugeben, die die Zellproliferation hemmen und somit zur Behandlung von parasitären Erkrankungen und Erkrankungen, die mit parasitären Infektionen einhergehen, eingesetzt werden können.The The object of the invention is non-toxic and non-mutagenic Compounds for inhibiting cellular methylglyoxal toxification, in particular for the inhibition of the reactions of glyoxalases I and II indicate that inhibit cell proliferation and thus for treatment of parasitic Diseases and disorders associated with parasitic infections, can be used.
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst
durch die Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I), wobei R1 einen verzweigten
oder unverzweigten Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- oder Cycloalkyl-Rest vorzugsweise mit
einer Kettenlänge
von C1 bis C8 bedeutet und
wobei R2 H- oder einen verzweigten
oder unverzweigten Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinyl-Rest vorzugsweise
mit einer Kettenlänge
von C1 bis C8 bedeutet
und/oder von Verbindungen, die im Organismus,
auf der Haut oder Schleimhaut zu Verbindungen der allgemeinen Formel
(I) umgewandelt werden, zur Herstellung eines Arzneimittels zur
Hemmung der Proliferation von Zellen durch Inhibition der Reaktionen
der Glyoxalasen I und/oder II.According to the invention the object is achieved by the use of compounds of general formula (I), where R1 is a branched or unbranched alkyl, alkenyl, alkynyl or cycloalkyl radical, preferably with a chain length of C1 to C8, and
where R2 is H or a branched or unbranched alkyl, alkenyl or alkynyl radical, preferably having a chain length of C1 to C8
and / or compounds which are converted in the organism, on the skin or mucous membrane to compounds of the general formula (I), for the preparation of a medicament for inhibiting the proliferation of cells by inhibiting the reactions of the glyoxalases I and / or II.
Bei der erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel (I) handelt es sich beispielsweise um Ethylpyruvat, Ethyl-2-oxobutyrat, Butylpyruvat, Butyl-2-oxobutyrat, Isobutylpyruvat, Isopropylpyruvat und Cyclohexylmethylpyruvat. Besonders bevorzugt sind die Verbindungen Methylpyruvat, Ethylpyruvat, Butylpyruvat, Isobutylpyruvat und Ethyl-2-oxobutyrat.at the compounds of the invention the general formula (I) is, for example, ethyl pyruvate, Ethyl 2-oxobutyrate, butyl pyruvate, butyl 2-oxobutyrate, isobutyl pyruvate, Isopropyl pyruvate and cyclohexylmethylpyruvate. Especially preferred are the compounds methylpyruvate, ethylpyruvate, butylpyruvate, Isobutylpyruvate and ethyl 2-oxobutyrate.
Überraschend wurde gefunden, dass Verbindungen der allgemeinen Formel (I) wie z.B. Ethylpyruvat in der Lage sind, sowohl die Reaktion der Glyoxalase I als auch die Reaktion der Glyoxalase II zu hemmen. Die Hemmung der Reaktionen von Glyoxalasen durch Verbindungen der allgemeinen Formel (I) verhindert erfindungsgemäß die zelluläre Entgiftung von Methylglyoxal und führt über verschiedene Mechanismen zur Hemmung der Zellproliferation und zum Zelltod.Surprised has been found that compounds of general formula (I) as e.g. Ethyl pyruvate are capable of both the reaction of glyoxalase I as well as to inhibit the reaction of glyoxalase II. The inhibition the reactions of glyoxalases by compounds of the general Formula (I) prevents according to the invention the cellular detoxification of methylglyoxal and carries over different Mechanisms to inhibit cell proliferation and cell death.
Vorteilhaft werden durch Verbindungen der allgemeinen Formel (I) mehrere Enzyme – im vorliegenden Fall die Reaktionen der Glyoxalasen I und II – inhibiert, was die Wahrscheinlichkeit einer Resistenzausbildung innerhalb des therapeutischen Zeitraums drastisch verringert.Advantageous become by connections of the general formula (I) several enzymes - in the present case the reactions of glyoxalases I and II - inhibits what the probability Resistance training within the therapeutic period drastically reduced.
Vorteilhaft werden durch Verbindungen der allgemeinen Formel (I) solche Zellen gehemmt, die eine deutlich erhöhte Glykolyserate aufweisen, während der Stoffwechsel in Zellen mit normaler Glykolyserate nicht oder nur gering beeinträchtigt wird.Advantageous become by compounds of the general formula (I) such cells inhibited, which increased significantly Have glycolysis rate while the metabolism in cells with normal glycolysis rate not or only slightly impaired becomes.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei den Zellen, deren Proliferation gehemmt wird, insbesondere um human- oder tierpathogene Parasiten. Unter Parasiten versteht man Organismen, die ganz oder teilweise auf Kosten eines Wirts leben. Dazu zählen Pilze, Protozoen und Helminthen. Solche Parasiten rufen Infektionserkrankungen wie beispielsweise verschiedene Pilzerkrankungen, Malaria, Schlafkrankheit, Leishmaniose, Bilharziose, Toxoplasmose, die Chagas-Erkrankung und viele weitere Erkrankungen hervor.According to the invention it is the cells whose proliferation is inhibited, in particular human or animal pathogenic parasites. Under parasites understands organisms that live in whole or in part at the expense of a host. These include Mushrooms, protozoa and helminths. Such parasites cause infectious diseases such as various fungal diseases, malaria, sleeping sickness, Leishmaniasis, schistosomiasis, toxoplasmosis, Chagas' disease and many more diseases.
Der Abbau von Glucose über die Glykolyse und die Bildung von Glyoxalverbindungen sind ubiquitäre Stoffwechselwege, die phylogenetisch stark konserviert sind (Heymans und Singh, 2003; Clugston et al., 1997). Human- oder tierpathogenen Parasiten, die bei Verfügbarkeit von Glucose vor allem über die Glykolyse ihren Energieverbrauch decken, sind beispielsweise Pilze (z.B. Candida spp., Aspergillus spp., Cryptococcus spp., Zygomyces spp., Dermatophyten, Blastomyces spp., Histoplasma spp., Coccidoides spp., Sporothrix spp.), die Zellen von mehrzelligen Organismen wie Trypanosomen (wie z.B. Trypanosoma cruzi), Leishmania, Plasmodien (wie der Malariaerreger Plasmodium falciparum), Helminthen (z.B. Schistosoma) sowie Toxoplasma. Diese stellen andere energieliefernde Prozesse durch Glucose ab und verwenden die Glykolyse (Katabolitrepression) oder wachsen unter hypoxischen Bedingungen. Es ist daher nicht verwunderlich, dass eine solche Vielzahl von Zellen und Organismen durch Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in ihrem Wachstum gehemmt und abgetötet werden können.Of the Degradation of glucose over Glycolysis and the formation of glyoxal compounds are ubiquitous metabolic pathways, which are phylogenetically highly conserved (Heymans and Singh, 2003; Clugston et al., 1997). Human or animal pathogenic parasites that with availability especially about glucose glycolysis, for example, cover its energy consumption Fungi (e.g., Candida spp., Aspergillus spp., Cryptococcus spp., Zygomyces spp., dermatophytes, Blastomyces spp., Histoplasma spp., Coccidides spp., Sporothrix spp.), the cells of multicellular organisms such as Trypanosomes (such as Trypanosoma cruzi), Leishmania, Plasmodia (such as the malaria parasite Plasmodium falciparum), helminths (e.g. Schistosoma) as well as Toxoplasma. These provide other energy-supplying Processes by glucose and use glycolysis (catabolite repression) or grow under hypoxic conditions. It is therefore not surprising that such a variety of cells and organisms through compounds of the general formula (I) are inhibited in their growth and killed can.
Die Toxizität von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und deren Derivaten ist zudem nur äußerst gering (Clary et al., 1998). Nach der Verseifung durch Esterasen werden sie im Stoffwechsel in ebenfalls nicht oder nur gering toxische Alkohole und auch im normalen Zellstoffwechsel gebildete Carbonsäuren (z.B. Pyruvat und Laktat) metabolisiert. Das erklärt auch die geringe oder fehlende Ökotoxizität dieser Verbindungen (Bowmer et al., 1998) in Tests mit Selenastrum capricornutum, Daphnia magna, Pimephales promelas und Brachydanio rerio. Ebenso fehlt diesen Verbindungen ein mutagenes Potential in normalen Zellen, wie in einem etablierten Testsystem nachgewiesen wurde (Andersen und Jensen, 1984).The toxicity of compounds of general formula (I) and their derivatives is also extremely low (Clary et al., 1998). After saponification by esterases they also in the metabolism in not or only slightly toxic Alcohols and also carboxylic acids formed in normal cell metabolism (e.g. Pyruvate and lactate). This also explains the low or missing ecotoxicity of these Compounds (Bowmer et al., 1998) in tests with Selenastrum capricornutum, Daphnia magna, Pimephales promelas and Brachydanio rerio. As well lack of these compounds a mutagenic potential in normal cells, as demonstrated in an established test system (Andersen and Jensen, 1984).
Die Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) zur Hemmung der Reaktionen von Glyoxalasen war bislang nicht bekannt.The Use of compounds of general formula (I) for inhibition The reactions of glyoxalases have not been known so far.
In
mehreren Patenten (
Ausserdem kann Ethyllaktat Shampoos zugesetzt werden, um über eine Ansäuerung, die mit der Hydrolyse des Esters erreicht wird, die Wirkung antibakterieller Mittel zu verbessern (de Jaham, 2003).Moreover Ethyllactate shampoos can be added to make an acidification, which is achieved with the hydrolysis of the ester, the effect antibacterial Means to improve (de Jaham, 2003).
Ethylpyruvat ist zur Verbesserung kataraktischer Zustände eingesetzt worden (Devamanoharan et al., 1999). Hierbei wurde ein Absenken von Dulcitol und glykatierter Proteine durch Ethylpvruvat gefunden, die auf die Wirkung von Pyruvat zurückzuführen ist, welches durch Hydrolyse aus Ethylpyruvat entsteht. Der Vorteil der Verwendung von Ethylpyruvat ist in seiner leichteren Membrangängigkeit zu suchen.ethyl pyruvate has been used to improve cataractic conditions (Devamanoharan et al., 1999). This was a lowering of dulcitol and glycated Proteins found by Ethylpvruvat, based on the action of pyruvate is due which is formed by hydrolysis from ethyl pyruvate. The advantage of Use of ethyl pyruvate is in its easier membrane permeability to search.
Weiterhin
wurde beschrieben, dass durch die Verwendung von Ethylpyruvat entzündliche
Zustände und
Sepsis verbessert werden können.
Im Patent
Die proliferationshemmende und abtötende Wirkung von Ethylpyruvat, vermittelt über die Hemmung der Reaktionen von Glyoxalasen, ist umso überraschender, da Ethylpyruvat aufgrund seiner beschriebenen Wirkung als „scavenger" (Fänger) von reaktiven Sauerstoffradikalen eher eine wachstumsfördernde Wirkung haben sollte. (Varma et al., 1998). Dies ist tatsächlich auch für humane T-Lymhozyten beschrieben worden (Dong et al., 2005). In dieser Arbeit wurde außerdem beschrieben, dass die Bildung des Zytokins Interleukin-2 in den T-Lymphozyten gesteigert wurde. Dies ist ein wichtiger Hinweis darauf, dass normale Körperzellen durch Ethylpyruvat nicht nur nicht geschädigt werden, sondern dass sogar ein positiver Effekt auf die Zell-vermittelte Immunabwehr ausgeübt wird. Dies hat einen synergistischen Einfluss bei der Behandlung einer parasitischen Erkrankung mit einer erfindungsgemäßen Verbindung. Parasiten werden durch Verbindungen der allgemeinen Formel (I) geschädigt und in ihrem Wachstum gehemmt, gleichzeitig erfolgt eine Stärkung des Immunsystems, insbesondere der zellulären Abwehr durch die Wirkung auf Zytokine, die Steigerung der Proliferation von T-Lymphozyten und durch die Entfernung von Sauerstoffradikalen.The proliferation inhibiting and killing Effect of ethylpyruvate mediated by the inhibition of the reactions of glyoxalases, is even more surprising as ethylpyruvate, due to its described action as a "scavenger" (scavenger) of reactive oxygen radicals rather a growth-promoting Should have effect. (Varma et al., 1998). This is indeed too for humane T lymphocytes have been described (Dong et al., 2005). In this work was also described that the formation of the cytokine interleukin-2 in the T lymphocytes was increased. This is an important indication that normal body cells through Not only are ethyl pyruvate not harmed, but even that a positive effect is exerted on the cell-mediated immune defense. This has a synergistic effect in the treatment of a parasitic disease with a compound of the invention. Become parasites damaged by compounds of general formula (I) and inhibited in their growth, at the same time there is a strengthening of the Immune system, especially the cellular defense by the effect on cytokines, increasing the proliferation of T lymphocytes and by the removal of oxygen radicals.
Von besonderem Vorteil ist die Anwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und deren Derivate zur Behandlung von Tumorpatienten, die auf Grund ihrer hohen Infektanfälligkeit häufig an Pilzinfektionen leiden. Es ist bekannt, dass die meisten Tumore ebenfalls eine hohe Glykolyse aufweisen (Gatenby RA und Gillies RJ., 2004). Damit können Tumorzellen und Pilze gleichzeitig in ihrem Wachstum gehemmt werden.From particular advantage is the use of compounds of the general Formula (I) and its Derivatives for the Treatment of Tumor Patients, which often suffer from fungal infections due to their high susceptibility to infection. It is known that most tumors also have a high glycolysis (Gatenby RA and Gillies RJ., 2004). This can be tumor cells and fungi are simultaneously inhibited in their growth.
Auch aus der bekannten insulinotropen Wirkung von Methylpyruvat war die Beeinflussung der Glyoxalasen nicht vorhersagbar. Methylpyruvat ist seit Jahren als insulinotrope Verbindung intensiv untersucht worden (Dufer et al., 2002; Valverde et al., 2001; Lembert et al., 2001). Diese Wirkung wird über die Beeinflussung von Kaliumkanälen und mitochondriale Effekte vermittelt.Also from the known insulinotropic effect of methyl pyruvate was the Influence of glyoxalases unpredictable. methyl pyruvate has been extensively studied for years as an insulinotropic compound (Dufer et al., 2002, Valverde et al., 2001, Lembert et al. 2001). This effect is over the influence of potassium channels and mediates mitochondrial effects.
Ein
weiteres Beispiel für
den überraschenden
Befund, dass Verbindungen der allgemeinen Formel (I) die Proliferation
von Zellen hemmen, wird aus den Angaben im Patent
Erfindungsgemäß erfolgt
die Hemmung des Wachstums von Zellen nicht nur durch den Einsatz
von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) selbst, sondern auch
durch Verbindungen, die im Organismus, auf der Haut oder Schleimhaut
zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden. Dies
sind beispielsweise Verbindungen der allgemeinen Formeln (II) und/oder
(III), wobei R1 einen verzweigten
oder unverzweigten Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl- oder Cycloalkyl Rest
vorzugsweise mit einer Kettenlänge
von C 1 bis C8 bedeutet und
wobei R2 H- oder einen verzweigten
oder unverzweigten Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinyl-Rest vorzugsweise
mit einer Kettenlänge
von C1 bis C8 bedeutet,
beispielsweise die reduzierten Derivate
Butyllaktat bzw. Ethyllaktat, die im Organismus durch die in den
Zellen vorkommenden Dehydrogenasen (insbesondere durch die Laktatdehydrogenase)
zu den entsprechenden Verbindungen der allgemeinen Formel (I) z.B.
Butylpyruvat bzw. Ethylpyruvat umgesetzt werden (Lluis et al., 1976).According to the invention, the inhibition of the growth of cells not only by the use of compounds of general formula (I) itself, but also by compounds which are converted in the organism, on the skin or mucosa to compounds of general formula (I). These are, for example, compounds of the general formulas (II) and / or (III), where R 1 denotes a branched or unbranched alkyl, alkenyl, alkynyl or cycloalkyl radical, preferably with a chain length of C 1 to C 8, and
wherein R 2 signifies H or a branched or unbranched alkyl, alkenyl or alkynyl radical, preferably with a chain length of C 1 to C 8,
For example, the reduced derivatives butyl lactate or ethyl lactate, which are implemented in the organism by the occurring in the cells dehydrogenases (especially by lactate dehydrogenase) to the corresponding compounds of general formula (I), for example butylpyruvate or ethylpyruvate (Lluis et al., 1976) ,
Erfindungsgemäß erfolgt die Hemmung des Wachstums von Zellen weiterhin nicht nur durch den Einsatz von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) selbst, sondern auch durch Verbindungen, die während ihrer Anwendung chemisch zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden. Dies sind beispielsweise Verbindungen der allgemeinen Formeln (II) und/oder (III), wie die reduzierten Derivate Butyllaktat bzw. Ethyllaktat, die während ihrer Anwendung beispielsweise durch ein Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat zu Butylpyruvat bzw. Ethylpyruvat umgewandelt werden. Andere Oxidationsmittel sind beispielsweise Wasserstoffperoxid, Iod, Iodobenzoesäure und andere.According to the invention the inhibition of cell growth continues not only through the Use of compounds of general formula (I) itself, but also through connections that during their application chemically to compounds of the general formula (I) to be converted. These are, for example, compounds of general formulas (II) and / or (III), such as the reduced derivatives Butyl lactate or ethyl lactate, for example, during their use by an oxidizing agent such as potassium permanganate to butyl pyruvate or ethyl pyruvate are converted. Other oxidants are for example, hydrogen peroxide, iodine, iodobenzoic acid and other.
Handelt es sich bei den Verbindungen, die im Organismus zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, um Verbindungen mit einem oder mehreren chiralen Zentren, beispielsweise Ethyllaktat oder Butyllaktat, so können sowohl die entsprechenden D- und L-Verbindugen als auch racemische Gemische eingesetzt werden, beispielweise D-Ethyllaktat (DEL), L-Ethyllaktat (LEL) oder racemische Gemische aus DEL und LEL bzw. D-Butyllaktat (DBL), L-Butyllaktat (LBL) oder racemische Gemische aus DBL und LBL.These it concerns with the connections, in the organism to connections of the general formula (I) are converted to compounds with one or more chiral centers, for example, ethyl lactate or butyl lactate, so can both the corresponding D and L compounds as well as racemic mixtures are used, for example D-ethyl lactate (DEL), L-ethyl lactate (LEL) or racemic mixtures of DEL and LEL or D-butyl lactate (DBL), L-butyl lactate (LBL) or racemic mixtures from DBL and LBL.
Wird Ethyllaktat verwendet, sind sowohl L-Ethyllaktat (LEL) als auch D-Ethyllaktat (DEL) wirksam. Die Wirkung von D-Laktatestern ist überraschend, da D-Laktat als in Säugerzellen nicht verstoffwechselbar gilt (Murray et al., 1993) und man gleiches auch für D-Laktatester annehmen musste. Einige Mikroorganismen können demgegenüber die D-Formen von 2-Hydroxycarbonsäuren und deren Ester oxidieren.Becomes Ethyl lactate used are both L-ethyl lactate (LEL) as well D-ethyl lactate (DEL) effective. The effect of D-lactate esters is surprising there D-lactate as in mammalian cells not metabolizable applies (Murray et al., 1993) and the same also for Had to accept D-lactate ester. Some microorganisms, in contrast, can D-forms of 2-hydroxycarboxylic acids and their esters oxidize.
Eigene Messungen bestätigen die Interkonversion von Ethyllaktat und Ethylpyruvat durch NAD-abhängige Laktatdehydrogenasen. Auch Butyllaktat kann durch NAD-abhängige Laktatdehydrogenase umgewandelt werden, allerdings schlechter als Ethyllaktat. Wird Butyllaktat erfindungsgemäß verwendet, werden nur Zellen mit besonders hoher Laktatdehydrogenaseaktivität therapeutisch wirksame Konzentrationen von Butylpyruvat erreichen.own Confirm measurements the interconversion of ethyl lactate and ethylpyruvate by NAD-dependent lactate dehydrogenases. Butyl lactate can also be converted by NAD-dependent lactate dehydrogenase but worse than ethyl lactate. Becomes butyl lactate used according to the invention, Only cells with particularly high lactate dehydrogenase activity become therapeutic achieve effective concentrations of butyl pyruvate.
Laktat liegt im menschlichen Blut in einer Konzentration von 2–20 mM vor. Laktat ist in vielen Lebensmitteln enthalten, entsteht selbst im Stoffwechsel bzw. kann im Stoffwechsel umgesetzt werden. Dabei kann es veratmet werden oder zu Derivaten umgesetzt werden. Es ist daher nicht toxisch.lactate is present in human blood in a concentration of 2-20 mM. Lactate is contained in many foods, arises even in the Metabolism or can be implemented in the metabolism. It can be breathed or converted into derivatives. It is therefore not toxic.
Über einen Laktatshuttle (monocarboxylate transporters (MCT's)(Garcia et al, 1994; von Grumbckow et al, 1999) werden Laktat bzw. Alkyllaktat über Zellmembranen in Verbindung mit einem H-Ionen-Transporter transportiert. Für den Transport in Mitochondrien stehen mitochondriale MCTs zur Verfügung. Die Zugabe von Laktat bzw. seiner Alkylester zu Blut führt zu einer leichten Alkalisierung auf Grund des H-gekoppelten Laktattransportes, während die Zugabe von Pyruvat bzw. seiner Alkylester eine Azidose im Blut bewirkt, die durch die enzymatische Spaltung der Ester zustande kommt. Im Vergleich zu Pyruvat und Alkylpyruvat werden Laktat und Alkyllaktat stereoselektiv und besser durch Membranen transportiert (Roth und Brooks, 1990). Alkylpyruvate, die ins Blut appliziert werden, müssen erst in Alkyllaktate umgewandelt werden, bevor sie in Zellen eindringen können.About one Lactate shuttle (monocarboxylate transporters (MCT's) (Garcia et al., 1994; by Grumbckow et al, 1999) are lactate and alkyl lactate via cell membranes in conjunction with transported an H-ion transporter. For transport in mitochondria Mitochondrial MCTs are available. The addition of lactate or its alkyl ester leads to blood to a slight alkalization due to the H-coupled lactate transport, while the addition of pyruvate or its alkyl esters an acidosis in the blood caused by the enzymatic cleavage of the esters comes. Compared to pyruvate and alkylpyruvate, lactate and Alkyl lactate stereoselective and better transported through membranes (Roth and Brooks, 1990). Alkylpyruvate, which is applied to the blood Need to become first converted into alkyl lactates before they enter cells can.
Deshalb ist es vorteilhaft, therapeutische, physiologisch kompatible Alkyllaktate zu verwenden.Therefore it is advantageous therapeutic, physiologically compatible alkyl lactates to use.
Ausserdem ist auch die Hydrolyserate der Verbindungen der allgemeinen Formeln (II) und (III) verglichen mit den Verbindungen der allgemeinen Formel (I) geringer, was die Stabilität von pharmazeutischen Zubereitungen mit Verbindungen der allgemeinen Formeln (II) und (III) als Wirkstoff verbessert.Moreover is also the rate of hydrolysis of the compounds of the general formulas (II) and (III) compared with the compounds of the general formula (I) lower, indicating the stability of pharmaceutical preparations with compounds of the general Improved formulas (II) and (III) as an active ingredient.
Die Hemmung der Zellproliferation kann auch durch eine kombinierte Applikation von Verbindungen der allgemeinen Formel (I), z.B. Ethylpyruvat, und Verbindungen, die im Organismus in Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, wie Verbindungen der allgemeinen Formeln (II) bzw. (III), z.B. Ethyllaktat (D- und/oder L-Ethyllaktat) erfolgen.The Inhibition of cell proliferation can also be achieved by a combined application of compounds of general formula (I), e.g. ethyl pyruvate, and compounds found in the organism in compounds of general Formula (I) are converted, such as compounds of the general Formulas (II) and (III), e.g. Ethyl lactate (D and / or L-ethyl lactate) take place.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und/oder Verbindungen, die zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, werden bevorzugt als Nahrungsmittelzusatz und/oder als Chemopräventivum und/oder als Therepeutika zur Behandlung von parasitären Erkrankungen bzw. Infektionen in der Human- und/oder Veterinärmedizin eingesetzt.The Compounds of the general formula (I) and / or compounds which to compounds of general formula (I) are converted preferably as a food additive and / or as a chemopreventive and / or as an adjuvant for the treatment of parasitic diseases or infections used in human and / or veterinary medicine.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und/oder Verbindungen, die im Organismus, auf der Haut oder Schleimhaut zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, werden zur Behandlung von mucosalen (topischen) und/oder systemischen Erkrankungen angewendet. Die mucosalen Erkrankungen können durch orale oder vaginale Infektionen hervorgerufen sein. Die oralen oder vaginalen Infektionen sind dabei z.B. die Folge von AIDS, einer Chemotherapie oder einer immunsuppressiven Therapie oder immunsuppressiven Zuständen.The Compounds of the general formula (I) and / or compounds which in the organism, on the skin or mucous membrane to compounds of the general formula (I) are converted to treatment of mucosal (topical) and / or systemic diseases. The mucosal diseases can be caused by oral or vaginal infections. The oral or vaginal infections are e.g. the result of AIDS, one Chemotherapy or an immunosuppressive therapy or immunosuppressive States.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und/oder Verbindungen, die zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, können dabei topisch oder systemisch angewendet werden, insbesondere kann die Anwendung intravenös, subkutan, intramuskulär, intraperitoneal, oral, rektal, nasal, percutan, transdermal, als Aerosol, als Spüllösung, über Minipumpen, als Mundspülung, als Creme als Paste, als Lotion, als Bad, als Gel, als Pflaster, als Salbe, und/oder mittels pulmonärer Applikation erfolgen.The Compounds of the general formula (I) and / or compounds which can be converted to compounds of general formula (I) can thereby can be applied topically or systemically, in particular, the Application intravenously, subcutaneous, intramuscular, intraperitoneal, oral, rectal, nasal, percutaneous, transdermal, as Aerosol, as rinsing solution, via minipumps, as a mouthwash, as a cream as a paste, as a lotion, as a bath, as a gel, as a plaster, as an ointment, and / or by means of pulmonary administration.
Ester sind naturgemäß nur begrenzt stabil, dadurch besteht die Notwendigkeit, bei einer systemischen Applikation höhere Dosen der Verbindungen zu verwenden. Letzteres lässt sich umgehen, indem eine lokale Applikation erfolgt.ester are naturally limited only stable, there is a need for a systemic application higher Use doses of the compounds. The latter can be bypassed by a local application takes place.
Um einen therapeutischen Effekt zu erreichen, werden die erfindungsgemäßen Verbindungen im allgemeinen für mehrere Tage oder Wochen mit der jeweiligen therapeutisch effektiven Dosis appliziert. Die Applikation erfolgt dabei beispielsweise systemisch, z.B. durch wiederholte orale oder parenterale Applikation, oder auch lokal, z.B. während stereotaktischer Operationen, bei denen das Medikament an den gewünschten Ort gebracht wird, durch lokal gesetzte Sonden in Verbindung mit Pumpen, durch Cremes oder durch Verfahren, bei denen das Medikament in einem inerten Vehikel systemisch in den Körper gebracht wird und erst am gewünschten Ort durch entsprechende Manipulationen freigesetzt wird.Around to achieve a therapeutic effect, the compounds of the invention in general for several days or weeks with the respective therapeutically effective Dose applied. The application takes place systemically, for example, e.g. by repeated oral or parenteral administration, or also locally, e.g. while Stereotactic operations that bring the drug to the desired location is brought by locally placed probes in connection with pumps, by creams or by procedures in which the drug is in one inert vehicle is systemically introduced into the body and only at the desired Place is released by appropriate manipulation.
Erfindungsgemäß kann auch eine Kombination aus Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und/oder Verbindungen, die im Organismus, auf der Haut oder Schleimhaut zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, und mindestens einer weiteren pharmazeutisch wirksamen Verbindung eingesetzt werden. Als weitere pharmazeutisch wirksame Verbindung werden bevorzugt Chemotherapeutika, Immunsuppressiva, bekannte Wurm- und Pilzmittel, Glykolysehemmstoffe oder Glykolysesubstrate eingesetzt.Also according to the invention a combination of compounds of general formula (I) and / or compounds, in the organism, on the skin or mucous membrane to compounds of general formula (I), and at least one another pharmaceutically active compound can be used. As further pharmaceutically active compound are preferred Chemotherapeutics, immunosuppressants, known worm and fungus agents, Glykolysehemmstoffe or glycolysis substrates used.
Im Allgemeinen ist eine parasitische Erkrankung wie z.B. eine Pilzinfektion eine opportunistische Infektion auf der Grundlage einer geschwächten Immunabwehr. Die Schwächung der Immunabwehr ist häufig die Folge einer Chemotherapie bei einer Krebserkrankung, einer Organtransplantation mit einhergehender Immunsuppression oder einer HIV-Infektion.in the In general, a parasitic disease, such as a fungal infection an opportunistic infection based on a weakened immune system. The weakening the immune system is often the one Consequence of chemotherapy in a cancer, organ transplantation with concomitant immunosuppression or HIV infection.
Eine Hemmung der Reaktion der Glyoxalasen durch Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und insbesondere durch Ethylpyruvat und verwandte Substanzen ist in Kombination mit einer Chemotherapie bei der Krebsbehandlung von besonderem Vorteil, da die Reaktionen der Glyoxalasen sowohl in Krebszellen als auch in parasitierenden Zellen gehemmt und die Krebszellen und Parasiten abgetötet werden.A Inhibition of the reaction of glyoxalases by compounds of the general Formula (I) and in particular by ethyl pyruvate and related substances is in combination with chemotherapy for cancer treatment of particular advantage since the reactions of the glyoxalases both inhibited in cancer cells as well as in parasitizing cells and the Killed cancer cells and parasites become.
Die bekannte Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindung Ethylpyruvat als „scavenger" (Fänger) von reaktiven Sauerstoffradikalen stellt zudem eine wünschenswerte Nebenwirkung für Zellen, die nicht über eine hohe Glykolyserate verfügen (Körperzellen), dar, da solche Zellen zusätzlich geschützt werden. Bei einer Kombinationstherapie mit einem Chemotherapeutikum oder Immunsuppressivum ist dies ein zusätzlicher Vorteil, da dann auch normale Zellen einem Stress unterworfen sind, der durch Verbindungen der allgemeinen Formel (I) abgeschwächt wird.The known effect of the compound according to the invention ethylpyruvate as a scavenger of reactive oxygen radicals also represents a desirable side effect for cells which do not have a high glycolysis rate (body cells), since such cells are additionally protected Combination therapy with a chemotherapeutic agent or immunosuppressant is an additional advantage since normal cells are also subjected to stress that is attenuated by compounds of general formula (I).
Eine bevorzugte Kombination besteht aus Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und/oder Verbindungen, die zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, und einem Glykolysehemmstoff wobei der Glykolysehemmstoff unterhalb der Triosephosphatisomerase-Reaktion in die Glykolyse eingreift. Der Sinn einer solchen Kombination besteht darin, die Konzentration der Triosephosphate, aus denen Methylglyoxal parametabolisch oder parakatalytisch entsteht, zu erhöhen und damit die Effektivität der Therapie zu verbessern.A preferred combination consists of compounds of the general Formula (I) and / or compounds resulting in compounds of general Formula (I) are converted, and a glycolysis inhibitor the glycolysis inhibitor below the triosephosphate isomerase reaction engages in glycolysis. The meaning of such a combination exists in it, the concentration of triose phosphates making up methylglyoxal parametabolic or paracatalytic arises, increase and thus the effectiveness to improve the therapy.
Besonders bevorzugt ist dabei die Kombination von Verbindungen der allgemeinen Formel (I), insbesondere Ethylpyruvat, und dem Laktatdehydrogenaseinhibitor Oxamat. Ebenfalls besonders bevorzugt ist die Kombination aus Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und/oder Verbindungen, die im Organismus zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, mit dem Glycerinaldehyd-phosphat-dehydrogenase-Hemmer Jodacetat.Especially preferred is the combination of compounds of the general Formula (I), especially ethyl pyruvate, and the lactate dehydrogenase inhibitor Oxamat. Also particularly preferred is the combination of compounds of the general formula (I) and / or compounds present in the organism be converted to compounds of general formula (I), with the glyceraldehyde-phosphate-dehydrogenase inhibitor iodoacetate.
Als weitere pharmazeutisch wirksame Verbindungen sind bevorzugt Substanzen enthalten, die das Wachstum der Parasiten fördern, wie Glykolysesubstrate, insbesondere Glucose, oder indem sie als Entkoppler der Atmungskette wirken, beispielsweise 2,4-Dinitrophenol.When other pharmaceutically active compounds are preferably substances that promote the growth of parasites, such as glycolysis substrates, especially glucose, or by acting as a decoupler of the respiratory chain act, for example 2,4-dinitrophenol.
Zur vorliegenden Erfindung gehören ebenfalls pharmazeutische Zubereitungen, die neben nichttoxischen, inerten pharmazeutisch geeigneten Trägerstoffen, die erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formeln (I), (II) und/oder (III) enthalten, sowie Verfahren zur Herstellung dieser Zubereitungen.to present invention also pharmaceutical preparations, in addition to non-toxic, inert pharmaceutically suitable excipients, the compounds according to the invention of the general formulas (I), (II) and / or (III), as well as Process for the preparation of these preparations.
Die Herstellung der oben aufgeführten pharmazeutischen Zubereitungen erfolgt in üblicher Weise nach bekannten Methoden, z.B. durch Mischen des oder der Wirkstoffe mit dem oder den Trägerstoffen.The Production of the above listed Pharmaceutical preparations are carried out in the usual manner according to known Methods, e.g. by mixing the one or more active ingredients with the or the carriers.
Eine pharmazeutische Zubereitung kann auch dadurch hergestellt werden, dass die Esterkomponenten der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) oder der Verbindungen, die im Organismus zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, unter Bedingungen miteinander vermischt werden, unter denen die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und die Verbindungen, die im Organismus zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, entstehen.A pharmaceutical preparation can also be prepared by the ester components of the compounds of the general formula (I) or the compounds which in the organism become compounds of the general formula (I), under conditions with each other are mixed, among which the compounds of general formula (I) and the compounds which in the organism become compounds of the general formula (I) are converted arise.
Die pharmazeutische Zubereitung kann auch dadurch hergestellt werden, dass die Esterkomponenten der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) oder der Verbindungen, die im Organismus zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, so zusammengestellt werden, dass sich im Organismus zum Beispiel im sauren Milieu des Magens die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) oder der Verbindungen, die zu Verbindungen der allgemeinen Formel (I) umgewandelt werden, bilden.The pharmaceutical preparation can also be prepared by the ester components of the compounds of the general formula (I) or the compounds which are in the organism to compounds of the general Formula (I) to be converted so that in the organism, for example, in the acidic environment of the stomach Compounds of the general formula (I) or of the compounds which to give compounds of general formula (I).
Bei den Esterkomponenten handelt es sich beispielsweise um ein Alkanol wie zum Beispiel Ethanol und die organische Säure wie zum Beispiel die Milchsäure.at The ester components are, for example, an alkanol such as ethanol and the organic acid such as lactic acid.
Anhand der folgenden nd Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.Based the following nd embodiments the invention will be closer explained.
Dabei zeigenthere demonstrate
Tabelle 1: Hemmung des Wachstums von Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) durch Ethylpyruvat (EP) und Butylpyruvat (BP).table 1: inhibition of the growth of yeast cells (Saccharomyces cerevisiae) by ethyl pyruvate (EP) and butyl pyruvate (BP).
Tabelle 2: Hemmung des Wachstums eines Fluconazol-resistenten Stammes von Candida albicans durch Ethylpyruvat (EP), Butylpyruvat (BP) und Ethyl-2-oxo-butyrat (EOB).table 2: inhibition of the growth of a fluconazole-resistant strain of Candida albicans by ethyl pyruvate (EP), butyl pyruvate (BP) and Ethyl 2-oxo-butyrate (EOB).
Tabelle 3: Hemmung des Wachstums eines Fluconazol-sensitiven Stammes von Candida albicans durch Ethylpyruvat (EP) und Butylpyruvat (BP).table 3: inhibition of the growth of a fluconazole-sensitive strain of Candida albicans by ethyl pyruvate (EP) and butyl pyruvate (BP).
Ausführungsbeipiel 1Exemplary embodiment 1
Einfluß von Ethylpyruvat (EP), Butylpyruvat (BP) und Butyllaktat (BL) auf die enzymatische Reaktion der Glyoxalase I aus Hefe.Influence of ethyl pyruvate (EP), butyl pyruvate (BP) and butyl lactate (BL) on the enzymatic reaction of glyoxalase I made of yeast.
Die Bestimmung der Hefe-Glyoxalase I (E.C.4.4.1.5, Laktoyl-Glutathionlyase Sigma, G-4252) erfolgte nach einer Vorschrift von McLellan and Thornalley (1989). Das Prinzip beruht auf der Messung der initialen Geschwindigkeit der Bildung von S-D-Laktoylglutathion aus Methylglyoxal (Sigma, MO252, 40%) und reduziertem L-Glutathion (Aldrich, G4251, > 99%). Die Bildung des Produktes wird unter Verwendung des Exktinktionskoeffizienten von ε = 2.86 mM–1 cm–1 bei 240 nm verfolgt. Die Bestimmung wurde in 50 mM Natriumphosphatpuffer pH 7.0 durchgeführt. Dazu wurden 2 mM Methylglyoxal und 2 mM reduziertes Glutathion zur Bildung des Hemithioazetals für 2 Minuten bei 30°C inkubiert. Anschließend wurden zu dem Messansatz von 1 ml 20μl einer 1:1000 Verdünnung der Glyoxalase I zum Starten der Reaktion hinzu pipettiert.The determination of yeast glyoxalase I (EC4.4.1.5, lactoyl-glutathione lyase Sigma, G-4252) was carried out according to a protocol of McLellan and Thornalley (1989). The principle is based on the measurement of the initial rate of formation of SD-lactoylglutathione from methylglyoxal (Sigma, MO252, 40%) and reduced L-glutathione (Aldrich, G4251,> 99%). The formation of the product is monitored using the extinction coefficient of ε = 2.86 mM -1 cm -1 at 240 nm. The determination was carried out in 50 mM sodium phosphate buffer pH 7.0. For this purpose, 2 mM methylglyoxal and 2 mM reduced glutathione were incubated for 2 minutes at 30 ° C. to form the hemithioacetate. Then 20 μl of a 1: 1000 dilution of the glyoxalase I were pipetted into the measurement batch of 1 ml to start the reaction.
Die
Glyoxalaseaktivität
(IE) entspricht der Menge an Enzym, die 1 μmol des S-D-Laktoylglutathion/min bildet. Der Einfluss
von Effektoren auf die enzymatische Reaktion wurde durch Zugabe
von ansteigenden Konzentrationen (0–30 mM) von EP (Sigma; Nr.
E4,780-8; Lot S18972-513)(Dreiecksymbol), BP (hergestellt nach den
Angaben in Patent
Die Experimente zeigen, dass sowohl EP als auch BP die Reaktion der Glyoxalase Ikonzentrationsabhängig hemmen, wobei die Wirkung von BP stärker ist als die Wirkung von EP. BL beeinflusst die Reaktion der Glyoxalase nicht, wenn es nicht in BP umgewandelt worden ist.The Experiments show that both EP and BP are the reaction of Glyoxalase I concentration-dependent inhibit the effect of BP is stronger than the effect of EP. BL does not affect the glyoxalase response if it does not has been converted to BP.
Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2
Einfluß von Ethylpyruvat (EP) auf die enzymatischen Reaktion der Glyoxalase II aus Hefe.Influence of Ethylpyruvate (EP) on the enzymatic reaction of glyoxalase II from yeast.
Eine Kolonie des Stammes HD65-5a (Saccharomyces cerevisiae) wurde in 5 ml YPD-Medium [(2% Glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% Peptone (BD, Sparks)] in über Nacht bei 30°C unter Drehen inkubiert. Ein Aliquot (10 ml) wurde zu 200 ml Nährmedium in einer 500ml Glasflasche pipettiert und bei 30°C auf einem Schüttler (250 U/min) inkubiert. Die Hefezellen wurde aus der stationären Wachstumsphase (O.D.1cm/600nm = 2 – 4) durch Zentrifugation (15 min, 3000 × g) geerntet. Die Zellen wurde mit 0.1 M MES-Puffer, pH 6.5 bis zu einer O.D. von 4 verdünnt und anschließend erfolgte der Zellaufschluss in einer Glasmühle (Schwock et al., 2004). Der Zellaufschluss wurde dann bei 23000 × g, 4°C 30 min zentrifugiert. Die Bestimmung der Proteinkonzentration des zellfreien Extraktes erfolgte nach der Bradford-Methode (Bradford, 1976). Die Bestimmung der Aktivität der Glyoxalase II (Hydroxyacylglutathionhydrolase, E.C. 3.1.2.6.) erfolgte nach einer Vorschrift von Martins et al. (1999) in 0.1 M MES-Puffer, pH 6.5, 1.5 mM S-D-Laktoylglutathion (L7140, Sigma-Aldrich Chemie GmbH) und 0.75 mM DTNB (Sigma, D8130). Nach Zugabe von geeigneten Mengen des Zellextraktes und einer Inkubationszeit von 15 min bei 25°C wurde die Bildung des Glutathions bei 412 nm (ε = 13.6 mM–1 cm–1) gemessen. Die Glyoxalase II Aktivität (IE) entspricht der Menge an Enzym, die 1 μmol des S-D-Laktoylglutathion/min hydrolysiert.A colony of strain HD65-5a (Saccharomyces cerevisiae) was added overnight in 5 ml of YPD medium [(2% glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% Peptone (BD, Sparks)] An aliquot (10 ml) was pipetted into 200 ml of nutrient medium in a 500 ml glass bottle and incubated on a shaker (250 rpm) at 30 ° C. The yeast cells were removed from the stationary growth phase (OD 1 cm / min). 600nm = 2-4 ) were harvested by centrifugation (15 min, 3000 x g) The cells were diluted with 0.1 M MES buffer, pH 6.5, to an OD of 4, followed by cell disruption in a glass mill (Schwock et al. Cell disruption was then centrifuged for 30 min at 23,000 x g, 4 ° C. The protein concentration of the cell-free extract was determined by the Bradford method (Bradford, 1976) Determining the activity of glyoxalase II (hydroxyacylglutathione hydrolase, EC 3.1.2.6.) Was carried out according to a protocol of Martins et al. (1999) i n 0.1 M MES buffer, pH 6.5, 1.5 mM SD-lactoylglutathione (L7140, Sigma-Aldrich Chemie GmbH) and 0.75 mM DTNB (Sigma, D8130). After addition of suitable amounts of the cell extract and an incubation time of 15 min at 25 ° C, the formation of glutathione at 412 nm (ε = 13.6 mM -1 cm -1 ) was measured. Glyoxalase II activity (IE) is the amount of enzyme that hydrolyzes 1 μmol of SD-lactoylglutathione / min.
Der Einfluß des Ethylpyruvat auf die Enzymaktivität wurde durch Zugabe von ansteigenden Konzentrationen an EP (Sigma; Nr. E4,780-8; Lot 518972-513)(0–20 mM) zum Messansatz untersucht.Of the Influence of Ethyl pyruvate on the enzyme activity was increased by the addition of Concentrations of EP (Sigma, No. E4,780-8; Lot 518972-513) (0-20 mM) examined for the measurement approach.
Die
relativen Aktivitäten
der Glyoxylase II in Abwesenheit und Anwesenheit von EP sind in
Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3
Hemmung des Wachstums von Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) durch Ethylpyruvat (EP) Butylpyruvat (BP) und oxidiertem L-Ethyllaktat (LEL).Inhibition of growth of yeast cells (Saccharomyces cerevisiae) by ethyl pyruvate (EP) Butyl pyruvate (BP) and oxidized L-ethyl lactate (LEL).
Eine Kolonie des Stammes HD65-5a (Saccharomyces cerevisiae) wurde in 5 ml YPD-Medium [(2% Glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% Peptone (BD, Sparks)] in 20 ml Glasröhrchen angeimpft und über Nacht bei 30°C unter Drehen inkubiert. Bei einer O.D. von 12.9 (580 nm) wurde durch Verdünnen mit Nährmedium eine Anfangsdichte von O.D. 0.19 eingestellt. Der Ansatz wurde zu 10 ml aliquotiert (in 20 ml Glasröhrchen), mit ansteigenden Konzentrationen von EP und BP versetzt und bei 30°C unter kontinuierlichem Drehen (200 U/min) inkubiert. Ein weiterer Zellansatz wurde mit LEL versetzt, das zuvor mit Kaliumpermanganat (KMnO4) oxidiert wurde. Nach 8 Stunden wurden Proben von je 1 ml entnommen und die O.D. bei 600 nm vermessen.A colony of strain HD65-5a (Saccharomyces cerevisiae) was resuspended in 5 ml YPD medium [(2% Glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% Peptone (BD, Sparks)] in 20 ml glass tubes and incubated overnight at 30 ° C while rotating. At an OD of 12.9 (580 nm), an initial density of OD 0.19 was adjusted by dilution with nutrient medium. The batch was aliquoted to 10 ml (in 20 ml glass vials), added with increasing concentrations of EP and BP and incubated at 30 ° C with continuous rotation (200 rpm). Another cell batch was treated with LEL previously oxidized with potassium permanganate (KMnO4). After 8 hours, samples of 1 ml each were taken and the OD was measured at 600 nm.
Das Experiment (Tabelle 1) zeigt, dass EP und BP das Wachstum der Hefezellen konzentrationsabhängig hemmen.The Experiment (Table 1) shows that EP and BP increase the growth of yeast cells concentration-dependent manner inhibit.
Tabelle 1: Table 1:
Ausführungsbeipiel 4Exemplary embodiment 4
Hemmung eines Fluconazol-resistenten Stammes von Candida albicans durch Ethylpyruvat (EP) Butylpyruvat (BP) und Ethyl-2-oxo-butyrat (EOB)Inhibition of a fluconazole-resistant Strain of Candida albicans by Ethyl Pyruvate (EP) Butyl Pyruvate (BP) and ethyl 2-oxo-butyrate (EOB)
Eine Kolonie des Fluconazol-resistenten Candida albicans Stammes A435 wurde in 5 ml YPD-Medium [(2% Glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% Peptone (BD, Sparks)] in 20 ml Glasröhrchen angeimpft und über Nacht bei 30°C unter Drehen inkubiert. Bei einer O.D. von 14.4 (600 nm) wurde durch Verdünnen mit Nährmedium eine Anfangsdichte von O.D. 0.20 eingestellt. Der Ansatz wurde zu 10 ml aliquotiert (in 20 ml Glasröhrchen), mit ansteigenden Konzentrationen von EP, BP und EOB versetzt und bei 30°C unter kontinuierlichem Drehen (200 U/min) inkubiert. Nach 5 Stunden wurden Proben von je 1 ml entnommen und die O.D. bei 600 nm als Maß für die Zellzahl bestimmt. Die Resistenzbestimmung gegenüber Fluconazol folgte den Richtlininen der NCCLS (1997). Als resistent gilt ein Wachstum bei einer Dosis von ≥ 64 μg/ml für Fluconazol.A Colony of fluconazole-resistant Candida albicans strain A435 was dissolved in 5 ml of YPD medium [(2% glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% peptones (BD, Sparks)] in 20 ml glass tubes and over Night at 30 ° C incubated while rotating. At an O.D. of 14.4 (600 nm) was through Dilute with nutrient medium an initial density of O.D. 0.20 set. The approach became too 10 ml aliquoted (in 20 ml glass vial), with increasing concentrations of EP, BP and EOB and at 30 ° C with continuous rotation (200 U / min) incubated. After 5 hours, 1 ml samples were taken taken and the O.D. determined at 600 nm as a measure of the cell count. The Determination of resistance Fluconazole followed the guidelines of the NCCLS (1997). As resistant applies a growth at a dose of ≥ 64 μg / ml for fluconazole.
Das Experiment (Tabelle 2) zeigt, dass EP, BP und EOB das Wachstum von Fluconazolresistenten Candida albicans Zellen hemmt.The Experiment (Table 2) shows that EP, BP and EOB increase the growth of Fluconazole-resistant Candida albicans cells inhibits.
Tabelle 2 Table 2
Ausführungsbeipiel 5Exemplary embodiment 5
Hemmung des Wachstums eines Fluconazol-sensitiven Stammes von Candida albicans durch Ethylpyruvat (EP) und Butylpyruvat (BP)Inhibition of growth of a fluconazole-sensitive strain of Candida albicans by ethyl pyruvate (EP) and butyl pyruvate (BP)
Eine Kolonie des Fluconazol-sensitiven Candida albicans Stammes R/HO13 wurde in 5 ml YPD-Medium [(2% Glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% Peptone (BD, Sparks)] in 20 ml Glasröhrchen angeimpft und über Nacht bei 30°C unter Drehen inkubiert. Bei einer O.D. von 14.4 (600 nm) wurde durch Verdünnen mit Nährmedium eine Anfangsdichte von O.D. 0.20 eingestellt. Der Ansatz wurde zu 10 ml aliquotiert (in 20 ml Glasröhrchen), mit ansteigenden Konzentrationen von EP und BP versetzt und bei 30°C unter kontinuierlichem Drehen (200 U/min) inkubiert. Nach 9 Stunden wurden Proben von je 1 ml entnommen und die O.D. bei 600 nm vermessen. Die Sensitivität gegenüber Fluconazol s lag bei einer Dosis von ≤ 0.13 μg/ml.A colony of the fluconazole-sensitive Candida albicans strain R / HO13 was dissolved in 5 ml of YPD medium [(2% glucose (Fluka), 1% Yeast Extract (BD, Sparks), 2% Peptone (BD, Sparks)] in 20 ml The tubes were seeded and incubated overnight at 30 ° C. At an OD of 14.4 (600 nm), an initial density of OD 0.20 was set by dilution with nutrient medium The batch was aliquoted to 10 ml (in 20 ml glass vials) with ascending tubes Concentrations of EP and BP added and at 30 ° C under konti with a slow turn (200 rpm). After 9 hours, samples of 1 ml each were taken and the OD was measured at 600 nm. Sensitivity to fluconazole was at a dose of ≤ 0.13 μg / ml.
Das Experiment (Tabelle 3) zeigt, dass EP und BP das Wachstum von Fluconazol-sensitiven Candida albicans Zellen hemmt.The Experiment (Table 3) shows that EP and BP increase the growth of fluconazole-sensitive Candida albicans cells inhibits.
Tabelle 3 Table 3
Ausführungsbeipiel 6Exemplary embodiment 6
Effekt von D-Ethyllaktat (DEL), L-Ethyllaktat (LEL) und Ethylpyruvat (EP) auf die Vitalität von primären humanen FibroblastenEffect of D-ethyl lactate (DEL), L-ethyl lactate (LEL) and ethyl pyruvate (EP) on the vitality of primary human fibroblasts
Eine identische Zahl (104 Zellen pro Kavität) von primären humanen Hautfibroblasten wurden in 24-well Platten (Greiner, Nr. 662160) ausgesät und in DMEM (Gibco, Nr. 41966-092) in Anwesenheit von 10% Kälberserum (Biochrom, S0113/5), 2 mM L-Glutamin (Gibco, Nr.25030-024), Penicillin/Streptomycin (je 100 Einheiten Penicillin/ml; 100μg Streptomycin/ml)(Gibco, Nr. 15140/122), 5 mg% Ascorbinsäure (Serva, Nr. 14030.02) bei 37°C, 5% CO2 und 95% Luftfeuchtigkeit kultiviert. Die Herstellung von primären humanen Fibroblasten erfolgte nach einer Vorschrift von Birkenmeier et al (1998). Nach Erreichen einer 50% Konfluenz wurde das Medium durch frisches serumfreies Medium ersetzt.An identical number (10 4 cells per well) of primary human dermal fibroblasts were seeded in 24-well plates (Greiner, # 662160) and in DMEM (Gibco, # 41966-092) in the presence of 10% calf serum (Biochrom, S0113 / 5), 2mM L-glutamine (Gibco, # 25030-024), penicillin / streptomycin (100 units penicillin / ml, 100μg streptomycin / ml) (Gibco, # 15140/122), 5mg% ascorbic acid ( Serva, No. 14030.02) at 37 ° C, 5% CO 2 and 95% humidity. The production of primary human fibroblasts was carried out according to a protocol of Birkenmeier et al (1998). After reaching 50% confluency, the medium was replaced with fresh serum-free medium.
Anschließend wurden folgende Zusätze zu den Zellen gegeben:
- Ansatz 1: Serumfreies Medium-Volumenäquivalent
- Ansatz 2: 1 mM DEL oder 1 mM LEL oder 1 mM EP
- Ansatz 3: 5 mM DEL oder 5 mM LEL oder 5 mM EP
- Ansatz 4: 10 mM DEL oder 10 mM LEL oder 10 mM EP
- Ansatz 5: 20 mM DEL oder 20 mM LEL oder 20 mM EP
- Ansatz 6: 50 mM DEL oder 50 mM LEL oder 50 mM EP.
- Approach 1: serum-free medium volume equivalent
- Batch 2: 1 mM DEL or 1 mM LEL or 1 mM EP
- Batch 3: 5 mM DEL or 5 mM LEL or 5 mM EP
- Approach 4: 10 mM DEL or 10 mM LEL or 10 mM EP
- Batch 5: 20 mM DEL or 20 mM LEL or 20 mM EP
- Batch 6: 50 mM DEL or 50 mM LEL or 50 mM EP.
Die Kultivierung wurde bei 37°C, 5% CO2 und 95% Luftfeuchtigkeit für 24 Stunden fortgesetzt. Anschließend wurden die Überstände entfernt und 100 μl einer 50% Thymolblaulösung in die Kavitäten pipettiert. Nach dem Waschen mit Medium wurden die ungefärbten und gefärbten Zellen unter dem Lichtmikroskop mit Koordinatensystem ausgezählt. Blau-gefärbte Zelle wurden als avital, ungefärbte Zellen als vital angesprochen. Der prozentuale Anteil der ungefärbten Zellen an der Gesamtzellzahl entspricht der Vitalität der Zellen.The cultivation was continued at 37 ° C, 5% CO 2 and 95% humidity for 24 hours. Subsequently, the supernatants were removed and 100 .mu.l of a 50% Thymolblaulösung pipetted into the wells. After washing with medium, the unstained and stained cells were counted under the light microscope with coordinate system. Blue-stained cells were referred to as avital, unstained cells as vital. The percentage of unstained cells in total cell number corresponds to the vitality of the cells.
Das
Experiment (siehe
Ausführungsbeispiel 7Embodiment 7
Ein 54 Jahre alter männlicher Patient mit diagnostiziertem Diabetes mellitus (Nüchternblutzuckerspiegel bei Vorstellung 6.88 mM) klagte über Trockenheitsgefühl im Mund, rissige Lippen und weiße-fleckige Veränderungen an der Mundschleimhaut. Ein Mundhöhlenabstrich ergab eine Infektion mit Candida albicans Erregern. Die Bestimmung der Keimzahl in einer Mundhöhlenspülung (10 ml Physiologische Kochsalzlösung, 30 Sekunden) ergab einen Wert von > 100 CFU/ml Spüllösung.One 54 years old male Patient with diagnosed diabetes mellitus (fasting blood sugar level at the presentation 6.88 mM) complained about feeling of dryness in the mouth, chapped lips and white-spotty changes on the oral mucosa. An oral swab revealed an infection with Candida albicans pathogens. The determination of the germ count in one Oral Rinse (10 ml physiological saline, 30 seconds) gave a value of> 100 CFU / ml rinse solution.
Der Patient führte dreimal täglich ein Mundspülung mit 10 ml Ethylpyruvatlösung (75 mM Ethylpyruvat, 1% Glykose in Physiologischer Kochsalzlösung) durch. Die Mundspülungen wurden über einen Zeitraum von 4 Tagen durchgeführt. Die erneute Keimzahlbestimmung nach Spülung mit 10 ml Kochsalzlösung ergab eine Reduktion der Keimzahl auf < 5%.Of the Patient led three times a day a mouthwash with 10 ml of ethylpyruvate solution (75 mM ethyl pyruvate, 1% glycose in physiological saline). The mouthwashes were over a period of 4 days. The renewed germ count after flushing with 10 ml saline resulted in a reduction of the germ count to <5%.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Anwendung von Ethylpyruvat gegen orale Candidiasis hilfreich ist.The Results show that the application of ethyl pyruvate to oral Candidiasis is helpful.
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AbkürzungsverzeichnisList of abbreviations
-
- BPBP
- ButylpyruvatButylpyruvat
- BLBL
- Butyllaktatbutyl lactate
- DELDEL
- D-EthyllaktatD-ethyl lactate
- DMEMDMEM
- Dulbecco's modified Eagle MediumDulbecco's modified Eagle medium
- DTNBDTNB
- 5,5'-Dithiobis(2-Nitrobenzoesäure)5,5'-dithiobis (2-nitrobenzoic acid)
- E.C.E.C.
- Enzyme commissionEnzymes commission
- EDTAEDTA
- Ethylendiamintetraacetatethylenediaminetetraacetate
- EPEP
- Ethylpyruvatethyl pyruvate
- IEIE
- Internationale EinheitInternational unity
- LELLEL
- L-EthyllaktatL-ethyl lactate
- MCTMCT
- Monocarboxylattransportermonocarboxylate
- MESMES
- 4-Morpholineethanesulfonic acid4-Morpholineethanesulfonic acid
- NFNF
- κB Nuklear Faktor Kappa BκB nuclear factor Kappa B
- O.D.O.D.
- Optische DichteOptical density
- PBSPBS
- Phosphat buffered saltPhosphate buffered salt
- Ee
- OB Ethyl-2-oxo-butyratOB ethyl 2-oxo-butyrate
- SFSF
- Serum-freiSerum-free
- YPDYPD
- Yeast Peptone Dextrose MediumYeast Peptone Dextrose medium
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