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Die
vorliegende Erfindung betrifft Inhibitoren der löslichen Adenylatzyklase, deren
Herstellung sowie deren Verwendung zur Herstellung eines Arzneimittels
zur Kontrazeption.
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Derzeitig
stehen Frauen eine Vielzahl moderner Methoden zur Kontrazeption
zur Verfügung,
für die männliche
Fertilitätskontrolle
hingegen stehen nur sehr wenige Methoden zur Verfügung (Kondom
und Sterilisation). Die Entwicklung von neuen zuverlässigen Mitteln
für die
männliche
Fertilitätskontrolle
ist zwingend notwendig. Hierbei sollte die durch eine „männliche
Pille" hervorgerufene
Infertilität
vollständig
reversibel sein und genauso wirksam wie die existierenden Methoden,
die der Frau zur Verfügung
stehen. Die Unfruchtbarkeit sollte relativ schnell einsetzen und
möglichst
lang anhaltend sein. Eine derartige Verhütungsmethode sollte keine Nebenwirkungen
haben, es kann sich hierbei neben hormonellen Ansätzen auch
um nicht-hormonelle Ansätze handeln.
Ein möglicher
Ansatzpunkt ist die Regulation der Aktivität eines Enzyms, das eine wichtige
Rolle bei der Befruchtung der Eizelle spielt, die lösliche Adenylatzyklase
(sAC). Dieses Enzym wird hauptsächlich
in den testikulären
Stammzellen exprimiert und ist in reifem Sperma vorhanden.
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1999
gelang es den Autoren Levin und Buck (Proc. Natl. Acad. Sci. USA
96 (1): 79-84) eine Isoform der sAC aus den Testes der Ratte zu
reinigen und zu klonieren.
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Das
rekombinante Enzym der Ratte kann durch Bicarbonat stimuliert werden.
Mit Hilfe von Antikörpern konnte
nachgewiesen werden, dass die katalytische Domäne des Enzyms in Testes, Sperma,
Nieren und dem Choroid Plexus lokalisiert ist. Diese Offenbarungen
sind Gegenstand der Anmeldung
WO01/85753 ,
die in den US zur Erteilung gekommen ist (
US6544768 ).
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In
der
WO01/21829 (Conti
et al.) werden isolierte Polynukleotidesequenzen, die für die humane
Isoform der sAC kodieren, isolierte sAC Polypeptide und Testsysteme
beansprucht, mit deren Hilfe Substanzen identifiziert werden können, die
die Aktivität
der sAC inhibieren. Die Möglichkeit,
diese Substanzen zu benutzen um die Anzahl der beweglichen Samenzellen
reversibel zu reduzieren, sowie deren Verwendung als Mittel zur
männlichen
Fertilitätskontrolle,
wird offenbart.
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Die
Gruppe von John Herr zeigte die Isolation und Charakterisierung
der humanen Isoform der sAC aus Sperma. In der
WO 02/20745 werden neben Nukleinsäuren, die
für die
sAC kodieren, auch Testsysteme beansprucht, mit deren Hilfe Substanzen
identifiziert werden können,
die die Expression oder die Aktivität der humanen sAC modulieren.
Derartige Verbindungen könnten
beispielsweise selektiv die Aktivität der sAC inhibieren, dies
hätte zur
Folge, dass die Samenzellen die Fähigkeit, eine Eizelle zu befruchten,
verlieren. Diese Inhibitoren der sAC könnten daher als Arzneimittel
für die
nicht hormonelle Kontrazeption dienen.
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Die
bereits bekannten Inhibitoren der sAC zeigen jedoch spezifische
Probleme: Catecholöstrogene
(T. Braun, Proc Soc Exp Biol Med 1990, 194(1): 58ff) und Gossypol
(KL Olgiati, Arch Biochem Biophys 1984, 231(2): 411ff) sind inhärent toxisch,
während
Adenosinanaloga nur mit sehr schwacher Wirkung inhibieren (MA Brown
und ER Casillas, J Androl 1984, 5: 361ff). Etwas potenter sind die
Inhibitoren (IC50 ≤ 10 μM) der rekombinanten humanen
sAC, die von Zippin et al. beschrieben werden (JH Zippin et al.
J Cell Biol 2004, 164(4): 527ff).
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Um
ein Mittel für
die männliche
Fertilitätskontrolle
zur Verfügung
stellen zu können,
besteht ein zunehmender Bedarf an Substanzen, die reversibel, schnell
und mit gutem Erfolg zur Infertilität führen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Bereitstellung der Verbindungen der allgemeinen Formel
I,
wobei
R
1 Wasserstoff,
Halogen, CF
3, C
3-C
6-Cycloalkyl, welches gegebenenfalls mehrfach
gesättigt
und gegebenenfalls mehrfach substituiert ist, oder
die Gruppe
C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Aryl, C
1-C
6-Acyl, Halo-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Acyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Aryl, C
1-C
6-Aryl-C
1-C
6-Alkyl oder CF
3,
in der C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Aryl, C
1-C
6-Acyl, Halo-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Acyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Aryl oder C
1-C
6-Aryl-C
1-C
6-Alkyl gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich
oder verschieden durch Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff unterbrochen
sein kann, oder
die Gruppe Sulfonyl-C
1-C
6-Alkyl, Sulfonamid, oder Cyano,
R
2 Halogen, CF
3, C
3-C
6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls mehrfach gesättigt und gegebenenfalls mehrfach substituiert
ist, oder
die Gruppe C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Aryl, C
1-C
6-Acyl, Halo-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Acyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Aryl, C
1-C
6-Aryl-C
1-C
6-Alkyl oder CF
3,
in der C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Aryl, C
1-C
6-Acyl, Halo-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Acyl-C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Aryl oder C
1-C
6-Aryl-C
1-C
6-Alkyl gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich
oder verschieden durch Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff unterbrochen
sein kann, oder
die Gruppe Sulfonyl-C
1-C
6-Alkyl, Sulfonamid, oder Cyano,
R
3 C
6-C
12-Aryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C
1-C
6-Alkyl oder
C
1-C
6-Acyl, welches
gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituiert sein kann, oder mit
C
1-C
6-Alkoxy, Hydroxy,
Cyano, CO
2-(C
1-C
6-Alkyl), N-(C
1-C
6-Alkyl)
2, CO-NR
4R
5 oder mit CF
3 substituiert
sein kann,
C
5-C
12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkoxy, Hydroxy, Cyano, CO
2-(C
1-C
6-Alkyl), N-(C
1-C
6-Alkyl)
2, CO-NR
4R
5 oder CF
3 substituiert
sein kann oder
C
3-C
6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, CF
3 , Hydroxy,
Cyano, CO
2-(C
1-C
6-Alkyl), C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Acyl, N-(C
1-C
6-Alkyl)
2, CO-NR
4R
5 oder C
1-C
6-Alkoxy substituiert
sein kann,
R
4 Wasserstoff, C
3-C
6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkoxy oder CF
3 substituiert
ist,
C
6-C
12-Aryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, mit C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkoxy, N-C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, CF
3 oder Cyano substituiert ist, oder
C
5-C
12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkoxy, N-C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, CF
3 oder
Cyano, substituiert ist, oder
C
1-C
6-Alkyl, welches beliebig substituiert sein
kann,
R
5 Wasserstoff, C
1-C
6-Alkyl-C
3-C
6-Cycloalkyl, welches gegebenenfalls ein-
oder mehrfach, gleich oder verschieden mit C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Acyl,
C
1-C
6-Alkoxy oder
CF
3 substituiert ist,
C
3-C
6-Cycloalkyl, welches gegebenenfalls ein-
oder mehrfach, gleich oder verschieden mit C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkoxy oder CF
3 substituiert
ist,
C
6-C
12-Aryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6- Alkoxy, N-C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, CF
3 oder Cyano substituiert ist, oder
C
5-C
12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C
1-C
6-Alkyl,
C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkoxy, N-C
1-C
6-Alkyl-C
1-C
6-Alkyl, CF
3 oder
Cyano, substituiert ist, oder
C
1-C
6-Alkyl, welches beliebig substituiert sein
kann, und
R
4 und R
5 gemeinsam
einen 5–8
gliedrigen Ring bilden, der weitere Heteroatome enthalten kann,
und
R
6 die Gruppe C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkyl-cyclo-C
3-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
6-C
12-Aryl, in der C
1-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Acyl, C
1-C
6-Alkyl-cyclo-C
3-C
6-Alkyl, C
1-C
6-Alkyl-C
6-C
12-Aryl gegebenenfalls
ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden durch Hydroxy, Methoxy,
Ethoxy, iso-Propoxy, Chlor, Brom, Fluor, Cyano, Methyl-sulfonyl
oder Amino-sulfonyl substituiert sein kann,
bedeuten,
sowie
deren Isomere, Diastereomere, Enantiomere und Salze, die die bekannten
Nachteile überwinden
und verbesserte Eigenschaften aufweisen, d. h. eine gute Wirksamkeit,
gute Löslichkeit
und Stabilität
aufweisen.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
inhibieren die lösliche
Adenylatzyklase und verhindern so die Kapazitation des Spermiums
und dienen somit der männlichen
Fertilitätskontrolle.
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Unter
Alkyl ist jeweils ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest,
wie beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl,
sek. Butyl, tert. Butyl, Pentyl, Isopentyl und Hexyl, zu verstehen.
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Unter
Alkoxy ist jeweils ein geradkettiger oder verzweigter Alkoxyrest,
wie beispielsweise Methoxy-, Ethoxy-, n-Propoxy-, iso-Propoxy-,
n-Butoxy-, sec- Butoxy-,
iso-Butoxy-, tert. Butyloxy-, Pentoxy-, iso-Pentoxy- und Hexoxy-,
zu verstehen.
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Unter
Acyl ist jeweils ein geradkettiger oder verzweigter Rest, wie beispielsweise
Formyl, Acetyl, Propionyl, Butyroyl, iso-Butyroyl, Valeroyl und
Benzoyl zu verstehen.
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Unter
Cycloalkyl sind monocyclische Alkylringe wie Cyclopropyl, Cyclobutyl,
Cyclopentyl und Cyclohexyl zu verstehen.
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Die
Cycloalklyreste können
anstelle der Kohlenstoffatome ein oder mehrere Heteroatome, wie
Sauerstoff, Schwefel und/oder Stickstoff enthalten. Bevorzugt sind
solche Heterocycloalkyle mit 3 bis 6 Ringatomen. Unter den Ringsystemen,
bei denen gegebenenfalls ein- oder mehrere mögliche Doppelbindungen im Ring enthalten
sein können,
sind zum Beispiel Cycloalkenyle wie Cyclopropenyl, Cyclobutenyl,
Cyclopentenyl, Cyclopentadienyl, Cyclohexenyl, Cycloheptenyl zu
verstehen, wobei die Anknüpfung
sowohl an der Doppelbindung wie auch an den Einfachbindungen erfolgen
kann.
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Unter
Halogen ist jeweils Fluor, Chlor, Brom oder Jod zu verstehen.
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Der
Arylrest umfasst jeweils 6–12
Kohlenstoffatome und kann beispielsweise benzokondensiert sein. Beispielsweise
genannt seien: Phenyl, Tropyl, Cyclooctadienyl, Indenyl, Naphthyl,
Biphenyl, Florenyl, Anthracenyl etc.
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Der
Heteroarylrest umfasst jeweils 5–16 Ringatome und kann anstelle
des Kohlenstoffs ein- oder mehrere, gleiche oder verschiedene Heteroatome,
wie Sauerstoff, Schwefel oder Stickstoff im Ring enthalten, und kann
mono-, bi- oder
tricyclisch sein und kann zusätzlich
jeweils benzokondensiert sein.
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Beispielsweise
seien genannt:
Thienyl, Furanyl, Pyrrolyl, Oxazolyl, Imidazolyl,
Pyrazolyl, Isoxazolyl, Isothiazolyl, Oxadiazolyl, Triazolyl, Thiadiazolyl,
etc. und Benzoderivate davon, wie z. B. Benzofuranyl, Benzothienyl,
Benzooxazolyl, Benzimdazolyl, Indazolyl, Indolyl, Isoindolyl, etc;
oder Pyridazinyl, Pyrimidinyl, Pyrazinyl, Triazinyl, etc. und Benzoderivate
davon wie z. B. Chinolyl, Isochinolyl, etc; oder Azocinyl, Indolizinyl,
Purinyl, etc. und Benzoderivate davon; oder Chinolinyl, Isochinolinyl,
Cinnolinyl, Phthalazinyl, Chinazolinyl, Chinoxalinyl, Naphthyridinyl,
Pteridinyl, Carbazolyl, Acridinyl, Phenazinyl, Phenothiazinyl, Phenoxazinyl,
Xanthenyl, Oxepinyl, etc.
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Der
Heteroarylrest kann jeweils benzokondensiert sein. Beispielsweise
seien als 5-Ringheteroaromaten genannt: Thiophen, Furan, Oxazol,
Thiazol, Imidazol, Pyrazol und Benzoderivate davon und als 6-Ring-Heteroaromaten
Pyridin, Pyrimidin, Triazin, Chinolin, Isochinolin und Benzoderivate.
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Unter
Heteroatomen sind Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefel-Atome zu
verstehen.
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Ist
eine saure Funktion enthalten, sind als Salze die physiologisch
verträglichen
Salze organischer und anorganischer Basen geeignet, wie beispielsweise
die gut löslichen
Alkali- und Erdalkalisalze sowie N-Methyl-glukamin, Dimethylglukamin,
Ethyl-glukamin, Lysin, 1,6-Hexadiamin, Ethanolamin, Glukosamin,
Sarkosin, Serinol, Tris-hydroxy-methyl-amino-methan, Aminopropandiol,
Sovak-Base, 1-Amino-2,3,4-butantriol.
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Ist
eine basische Funktion enthalten, sind die physiologisch verträglichen
Salze organischer und anorganischer Säuren geeignet wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Weinsäure u. a.
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Besonders
bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel (I), wobei
R1 Wasserstoff, Halogen, CF3,
C3-C6-Cycloalkyl,
oder die Gruppe C1-C6-Alkyl, C1-C6-Aryl, C1-C6-Acyl, Halo-C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Acyl, C1-C6-Acyl-C1-C6-Acyl, C1-C6- Alkyl-C1-C6-Aryl, C1-C6-Aryl-C1-C6-Alkyl oder CF3, in der C1-C6-Alkyl,
C1-C6-Aryl, C1-C6-Acyl, Halo-C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Acyl, C1-C6-Acyl-C1-C6-Acyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Aryl oder C1-C6-Aryl-C1-C6-Alkyl gegebenenfalls
ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden durch Sauerstoff, Schwefel oder
Stickstoff unterbrochen sein kann, oder
die Gruppe Sulfonyl-C1-C6-Alkyl, Sulfonamid,
oder Cyano,
R2 Halogen, CF3,
C3-C6-Cycloalkyl,
oder die Gruppe C1-C6-Alkyl,
C1-C6-Aryl, C1-C6-Acyl, Halo-C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Acyl, C1-C6-Acyl-C1-C6-Acyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Aryl, C1-C6-Aryl-C1-C6-Alkyl oder CF3, in der C1-C6-Alkyl, C1-C6-Aryl, C1-C6-Acyl,
Halo-C1-C6-Alkyl,
C1-C6-Alkyl-C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Acyl, C1-C6-Acyl-C1-C6-Acyl, C1-C6-Alkyl-C1-C6-Aryl oder C1-C6-Aryl-C1-C6-Alkyl gegebenenfalls
ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden durch Sauerstoff, Schwefel oder
Stickstoff unterbrochen sein kann, oder
die Gruppe Sulfonyl-C1-C6-Alkyl, Sulfonamid,
oder Cyano,
R3 C6-C12-Aryl, welches gegebenenfalls ein- oder
mehrfach, gleich oder verschieden mit Halogen, C1-C6-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy,
Cyano, Hydroxy, N-(CH3)2,
CO2-(C1-C3-Alkyl), CO-NR4R5 oder CF3 substituiert
sein kann,
C5-C12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Chlor und/oder Fluor, mit C1-C6-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, Cyano, Hydroxy, N-(CH3)2, CO2-(C1-C3-Alkyl), CO-NR4R5 oder mit CF3 substituiert sein kann,
C3-C6-Cycloalkyl, welches gegebenenfalls ein-
oder mehrfach, gleich oder verschieden mit Chlor und/oder Fluor,
CF3 , Cyano, C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, Hydroxy,
N-(CH3)2, CO2-(C1-C3-Alkyl),
CO-NR4R5 oder C1-C3-Alkoxy substituiert sein kann,
R4 Wasserstoff, C3-C6-Cycloalkyl, welches gegebenenfalls ein-
oder mehrfach, gleich oder verschieden mit C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy
oder CF3 substituiert ist,
C6-C12-Aryl, welches
gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden mit Halogen,
C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder Cyano substituiert ist, oder
C5-C12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, mit C1-C3-Alkyl,
C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder Cyano, substituiert ist, oder
C1-C6-Alkyl, welches
beliebig substituiert sein kann,
R5 Wasserstoff,
C1-C6-Alkyl-C3-C6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit C1-C6-Alkyl,
C1-C6-Acyl, C1-C6-Alkoxy oder CF3 substituiert
ist,
C3-C6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy oder
CF3 substituiert ist,
C6-C12-Aryl, welches gegebenenfalls ein- oder
mehrfach, gleich oder verschieden mit Halogen, C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy,
N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder Cyano substituiert ist, oder
C5-C12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, mit C1-C3-Alkyl,
C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder Cyano, substituiert ist, oder
C1-C6-Alkyl, welches
beliebig substituiert sein kann,
R4 und
R5 gemeinsam einen 5–8 gliedrigen Ring bilden,
der weitere Heteroatome enthalten kann, und
R6 die
Gruppe C1-C6-Alkyl,
C1-C6-Alkyl-cyclo-C3-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C6-C12-Aryl, in der C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-cyclo-C3-C6-Alkyl, C1-C6-Alkyl-C6-C12-Aryl gegebenenfalls
ein- oder dreifach, gleich oder verschieden durch Hydroxy, Methoxy,
Ethoxy, iso-Propoxy, Chlor, Brom, Fluor, Cyano, Methyl-sulfonyl
oder Amino-sulfonyl substituiert sein kann,
bedeuten, sowie
deren Isomere, Diastereomere, Enantiomere und Salze.
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Ebenfalls
bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel I, wobei
R1 Wasserstoff,
R2 C3-C6-Cycloalkyl,
C1-C6-Alkyl, CF3, Cyano, Brom, oder die Gruppe -OCF3, -SO2-CH3,
R3 C6-C12-Aryl, welches
gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden mit Halogen,
C1-C6-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, Cyano, Hydroxy,
N-(CH3)2, CO2-(C1-C3-Alkyl),
CO-NR4R5 oder CF3 substituiert sein kann,
C5-C12-Heteroaryl, welches gegebenenfalls ein-
oder mehrfach, gleich oder verschieden mit Chlor und/oder Fluor,
mit C1-C6-Alkyl,
C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, Cyano,
Hydroxy, N-(CH3)2,
CO2-(C1-C3-Alkyl),
CO-NR4R5 oder mit
CF3 substituiert sein kann,
C3-C6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Chlor und/oder Fluor, CF3 , Cyano,
C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, Hydroxy,
N-(CH3)2, CO2-(C1-C3-Alkyl),
CO-NR4R5 oder C1-C3-Alkoxy substituiert sein kann,
R4 Wasserstoff,
R5 Wasserstoff,
C1-C6-Alkyl-C3-C6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit C1-C6-Alkyl,
C1-C6-Acyl, C1-C6-Alkoxy oder CF3 substituiert
ist,
C3-C6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy oder
CF3 substituiert ist,
C6-C12-Aryl, welches gegebenenfalls ein- oder
mehrfach, gleich oder verschieden mit Halogen, C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy,
N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder Cyano substituiert ist, oder
C5-C12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C1-C3-Alkyl,
C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder
Cyano, substituiert ist, oder
C1-C6-Alkyl, welches beliebig substituiert sein
kann,
R6 die Gruppe C1-C4-Alkyl, CH2-cyclo-C3-C6-Alkyl, CH2-C6-C12-Aryl,
in der C1-C4-Alkyl,
CH2-cyclo-C3-C6-Alkyl, CH2-C6-C12-Aryl gegebenenfalls
ein- oder dreifach, gleich oder verschieden durch Hydroxy, Methoxy,
Chlor, Fluor, Cyano oder Amino-sulfonyl substituiert sein kann,
bedeuten,
sowie deren Isomere, Diastereomere, Enantiomere und Salze.
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Ebenfalls
bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel I, wobei
R1 Wasserstoff,
R2 C3-C6-Cycloalkyl,
C1-C6-Alkyl, CF3, Cyano, Brom, oder die Gruppe -OCF3, -SO2-CH3 bedeutet und in para-Stellung steht
R3 C6-C12-Aryl,
welches gegebenenfalls ein- oder zweifach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C1-C3-Alkyl, Acetyl,
Methoxy, Ethoxy, Cyano, Hydroxy, N-(CH3)2, CO2-(C1-C3-Alkyl), CO-NHR5 oder CF3 substituiert
sein kann,
C5-C12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder zweifach, gleich oder verschieden
mit Chlor und/oder Fluor, mit C1-C3-Alkyl, Acetyl, Methoxy, Ethoxy, Cyano,
Hydroxy, N-(CH3)2,
CO2-(C1-C3-Alkyl),
CO-NHR5 oder mit CF3 substituiert
sein kann,
C3-C6-Cycloalkyl,
R4 Wasserstoff,
R5 Wasserstoff,
C1-C6-Alkyl-C3-C6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit C1-C6-Alkyl,
C1-C6-Acyl, C1-C6-Alkoxy oder CF3 substituiert
ist,
C3-C6-Cycloalkyl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy oder
CF3 substituiert ist,
C6-C12-Aryl, welches gegebenenfalls ein- oder
mehrfach, gleich oder verschieden mit Halogen, C1-C3-Alkyl, C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy,
N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder Cyano substituiert ist, oder
C5-C12-Heteroaryl,
welches gegebenenfalls ein- oder mehrfach, gleich oder verschieden
mit Halogen, C1-C3-Alkyl,
C1-C3-Acyl, C1-C3-Alkoxy, N-C1-C3-Alkyl-C1-C3-Alkyl, CF3 oder
Cyano, substituiert ist, oder
C1-C6-Alkyl, welches beliebig substituiert sein
kann,
R6 die Gruppe C1-C4-Alkyl, CH2-cyclo-C3-C6-Alkyl, CH2-C6-C12-Aryl,
in der C1-C4-Alkyl,
CH2-cyclo-C3-C6-Alkyl, CH2-C6-C12-Aryl gegebenenfalls
ein- oder dreifach, gleich oder verschieden durch Hydroxy, Methoxy,
Chlor, Fluor, Cyano oder Amino-sulfonyl substituiert sein kann,
bedeuten,
sowie deren Isomere, Diastereomere, Enantiomere und Salze.
-
Ebenfalls
bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel I, wobei
R
1 Wasserstoff,
R
2 tertiär Butyl,
iso-Propyl, iso-Butyl, sek. Butyl, Cyano, Brom, oder die Gruppe
-O-CF
3, -SO
2-CH
3 bedeutet und in para-Stellung steht,
R
3 die Gruppe
R
4 Wasserstoff,
R
5 Wasserstoff
oder die Gruppe -(CH
2)
m-N-(CH
3)
2, -(CH
2)
2-CH
3,
-(CH
2)
2-NH-COCH
3, -(CH
2)-CHCH
3-OH, -(CH
2)
2-O-CH
3, -(CH
2)
2-OH, -CHCH
3-CH
2-OH, wobei m
= 1–3
ist,
R
6 Methyl, Ethyl, Propyl, 2-Methoxy-ethyl,
-CH
2-CF
3, -(CH
2)
2-CF
3 und
Benzyl,
bedeuten, sowie deren Isomere, Diastereomere, Enantiomere
und Salze.
-
Ebenfalls
bevorzugt sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel I in der
R
1 Wasserstoff,
R
2 tertiär Butyl,
iso-Propyl, iso-Butyl, sek. Butyl, Cyano, Brom, oder die Gruppe
-O-CF
3, -SO
2-CH
3 bedeutet und in para-Stellung steht,
R
3 die Gruppe
R
4 Wasserstoff,
R
5 Wasserstoff oder die Gruppe, -(CH
2)-CHCH
3-OH, -(CH
2)
2-O-CH
3,
-CHCH
3-CH
2-OH,
R
6 Methyl, Ethyl, Propyl, 2-Methoxy-ethyl,
-CH
2-CF
3, -(CH
2)
2-CF
3 und
Benzyl,
bedeuten, sowie deren Isomere, Diastereomere, Enantiomere
und Salze.
-
Die
folgenden Verbindungen entsprechend der vorliegenden Erfindung sind
ganz besonders bevorzugt:
- 1. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(tetrahydro-pyran-4-yl)-amid
- 2. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure (2-morpholin-4-yl-ethyl)-amid
- 3. (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-1-methyl-ethyl)-amid
- 4. (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-propyl)-amid
- 5. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(pyridin-4-yl)-amid
- 6. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-benzyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(tetrahydro-pyran-4-yl)-amid
- 7. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-benzyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure (2-morpholin-4-yl-ethyl)-amid
- 8. (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-benzyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-1-methyl-ethyl)-amid
- 9. (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-benzyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-propyl)-amid
- 10. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-(2-methoxy-ethyl)-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(tetrahydro-pyran-4-yl)-amid
- 11. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-(2-methoxy-ethyl)-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure (2-morpholin-4-yl-ethyl)-amid
- 12. (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-(2-methoxy-ethyl)-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-1-methyl-ethyl)-amid
- 13. (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-(2-methoxy-ethyl)-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-propyl)-amid
- 14. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-(3-fluor-phenyl)-1H-indol-2-carbonsäure-(tetrahydro-pyran-4-yl)-amid
- 15. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-(3-fluor-phenyl)-1H-indol-2-carbonsäure (2-morpholin-4-yl-ethyl)-amid
- 16. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-(3-methoxy-phenyl)-1H-indol-2-carbonsäure-(tetrahydro-pyran-4-yl)-amid
- 17. 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-(3-methoxy-phenyl)-1H-indol-2-carbonsäure (2-morpholin-4-yl-ethyl)-amid
-
Außerdem betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen der
allgemeinen Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine
Verbindung der Formel II,
worin R
1,
R
2, R
3 und R
6 die oben angegebenen Bedeutungen haben
und R
7 ein Wasserstoff oder ein C
1-C
6-Akylrest sein
kann, bevorzugt ist Wasserstoff, der Methyl- oder Ethyl-Rest, mit
einem Amin der allgemeinen Formel III
worin R
4 und
R
5 die oben angegebene Bedeutung aufweist,
nach dem Fachmann bekannten Methoden umsetzt und gegebenenfalls
benötigte
Schutzgruppen anschließend
gespalten werden.
-
Für den Fall,
dass R7 gleich Wasserstoff ist, kann die
Umsetzung zunächst
durch Aktivierung der Säurefunktion
erfolgen, hierbei wird beispielsweise zunächst die Carbonsäure der
allgemeinen Formel II in Gegenwart eines tertiären Amins, wie beispielsweise
Triethylamin, mit Chlorameisensäureisobutylester
in das gemischte Anhydrid überführt. Die
Umsetzung des gemischten Anhydrids mit dem Alkalisalz des entsprechenden Amins
erfolgt in einem inerten Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch,
wie beispielsweise Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan, Dimethylformamid,
Hexamethylphosphorsäuretriamid,
bei Temperaturen zwischen –30°C und +60°C, vorzugsweise
bei 0°C
bis 30°C.
-
Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, die Carbonsäure
der allgemeinen Formel II durch Reagenzien wie beispielsweise HOBt
oder HATU zu aktivieren. Die Umsetzung der Säure erfolgt z. B. mit HATU
in einem inerten Lösungsmittel
wie beispielsweise DMF in Gegenwart des entsprechenden Amins der
allgemeinen Formel III und einem tertiären Amin wie beispielsweise
Ethyldiisopropylamin bei Temperaturen zwischen –50 und +60°C, vorzugsweise bei 0°C bis 30°C.
-
Für den Fall,
dass R6 gleich C1-C6-Alkyl ist, kann beispielsweise auch eine
direkte Amidolyse des Esters mit dem entsprechenden Amin eventuell
unter zu Hilfenahme von Aluminiumtrialkyl-Reagenzien, vorzugsweise
Aluminiumtrimethyl, durchgeführt
werden.
-
Die
als Ausgangsmaterialien dienenden Verbindungen der allgemeinen Formel
II können
beispielsweise hergestellt werden, in dem man in an sich bekannter
Weise die Nitrogruppe in den bekannten Indolestern IV
worin R
7 ein
C
1-C
6-Alkylrest,
vorzugsweise ein Methyl- oder Ethylrest ist, in einer Wasserstoffatmosphäre oder einer
Wasserstoffquelle wie beispielsweise Ammoniumformiat in Gegenwart
eines Pd-Katalysators zunächst zur
Aminofunktion reduziert und anschließend dieses Amin mit einem
Halogenid der allgemeinen Formel V
worin R
1 und
R
2 die oben angegebenen Bedeutungen aufweisen
und Hal für
ein Halogen, vorzugsweise Fluorid, Chlorid oder Bromid steht, in
Gegenwart einer Base wie beispielsweise Pyridin, Diisopropylethylamin,
Triethylamin oder Kaliumcarbonat zu den Verbindungen der allgemeinen
Formel VI umsetzt
-
Die
Ester der allgemeinen Formel VI werden dann in der 3-Position beispielsweise
mittels Iod, NBI, NBS oder auch CuBr
2 halogeniert
und somit die Verbindungen der allgemeinen Formel VII erhalten
worin R
1,
R
2 und R
7 die oben
angegebenen Bedeutungen aufweisen.
-
Anschließend werden
diese Ester in Gegenwart einer Base wie beispielsweise Diisopropylethylamin, Kaliumcarbonat
oder Cäsiumcarbonat
in Aceton oder Tetrahydrofuran mit dem Halogenid der allgemeinen
Formel VIII
worin R6 die oben angegebenen
Bedeutung aufweist, und Hal für
ein Halogen, vorzugsweise Iodid, Chlorid oder Bromid steht, zu den
Verbindungen der allgemeinen Formel IX umgesetzt
-
Die
Ester der allgemeinen Formel IX werden dann in der 3-Position in
einer Pd-katalysierten
Reaktion mit Boronsäurederivaten
der allgemeinen Formel X
worin R
3 die
oben angegebene Bedeutung aufweist, gegebenenfalls nach Abspaltung
benötigter
Schutzgruppen in R
6, gegebenenfalls gefolgt
von einer Verseifung beispielsweise mit Natronlauge in die Verbindungen
der allgemeinen Formel II überführt
-
Alternativ
bestände
auch die Möglichkeit,
die Ester der allgemeinen Formel VII zunächst in der 3-Position in einer
Pd-katalysierten Reaktion mit den Boronsäurederivaten der allgemeinen
Formel X
worin R
3 die
oben angegebene Bedeutung aufweist, in die Verbindungen der allgemeinen
Formel XI zu überführen
worin R
1,
R
2, R
3 und R
7 die oben angegebenen Bedeutungen haben
und anschließend
den N-Alkylierungsschritt in Gegenwart einer Base wie beispielsweise
Diisopropylethylamin, Kaliumcarbonat oder Cäsiumcarbonat in Aceton oder
Tetrahydrofuran und dem Halogenid der allgemeinen Formel VIII
worin R6 die oben angegebene
Bedeutung aufweist, und Hal für
ein Halogen, vorzugsweise Iodid, Chlorid oder Bromid steht, gegebenenfalls
nach Abspaltung benötigter
Schutzgruppen in R
6, gegebenenfalls gefolgt
von einer Verseifung beispielsweise mit Natronlauge zu den Verbindungen
der allgemeinen Formel II durchzuführen.
-
Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
inhibieren die lösliche
Adenylatzyklase, worauf auch deren Wirkung zum Beispiel bei der
männlichen
Fertilitätskontrolle
beruht.
-
Adenylatzyklasen
sind die Effektormoleküle
für einen
der am meist genutzten Signaltransduktionswege, sie synthetisieren
das second messenger Molekül
zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) aus Adenosintriphosphat (ATP)
unter Abspaltung von Pyrophosphat (PP). cAMP vermittelt zahlreiche
zelluläre
Antworten für
eine Vielzahl von Neurotransmittern und Hormonen. Die lösliche,
spermienspezifische Adenylatzyklase (sAC, humane mRNA-Sequenz (GenBank)
NM_018417, humanes Gen ADCY X) ist eine von zehn beschriebenen Adenylatzyklasen
im menschlichen Genom. sAC zeigt dabei einige spezifische Eigenschaften,
die sie von den anderen Adenylatzyklasen unterscheidet. sAC wird,
im Gegensatz zu allen anderen Adenylatzyklasen, durch die Konzentration
an Bicarbonat im sie umgebenden Medium stimuliert und nicht durch
G-Proteine. sAC besitzt keine Transmembranregionen in ihrer Aminosäuresequenz,
sie ist nicht durch Forskolin inhibierbar, ist durch Mangan viel
stärker
stimulierbar als durch Magnesium, und zeigt nur geringe Sequenzhomologien
zu den anderen Adenylatzyklasen (≤ 26%
Identität
der katalytischen Domänen
I und II der sAC mit anderen Adenylatzyklasen auf Aminosäureebene).
-
Spezifische,
Mangan-abhängige
Aktivität
von sAC wurde zuerst von T. Braun et al. (1975, PNAS 73: 1097ff)
in Rattentestis und Spermien beschrieben. N. Okamura et al. (1985,
J. Biol. Chem 260(17): 9699ff) zeigten, dass es sich bei der Substanz,
die die Aktivität
der sAC in Eberseminalflüssigkeit
stimuliert um Bicarbonat handelt. Ebenfalls konnte gezeigt werden,
dass nur in Rattentestis und Spermien, aber nicht in anderen Geweben,
Bicarbonat -stimulierbare AC-Aktivität nachgewiesen
werden kann. sAC wurde von der Gruppe Buck und Levin aus Rattentestis
gereinigt und erstmalig sequenziert (J. Buck et al. 1999 PNAS 96:
79ff,
WO 01/85753 ).
Die zu erwartenden Eigenschaften (z. B. Bikarbonat- und Magnesiumstimulierbarkeit)
wurden am rekombinant exprimierten Protein bestätigt (Y. Chen et al. 2000 Science
289: 625ff).
-
Daten
zur Verteilung der sAC mRNA und zu Bicarbonat -stimulierbarer sAC
Aktivität
lassen auf eine Testis- und Spermienspezifische Expression des Enzyms
schließen
(ML Sinclair et al. 2000 Mol Reprod Develop 56: 6ff; N Okamura et
al. 1985 J. Biol. Chem 260(17): 9699ff; J. Buck et al. 1999 PNAS
96: 79ff). Im Hoden wird sAC mRNA dabei nur in späteren Stadien,
der sich zu Spermien entwickelnden Keimzellen, exprimiert, nicht
aber in somatischen Zellen (ML Sinclair et al. 2000 Mol Reprod Develop
56: 6ff).
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Zur
Funktion der sAC in Spermien in Säugetieren gibt es eine Reihe
pharmakologischer Untersuchungen. Spermien müssen, bevor sie die Zona Pellucida
des Eies durchdringen können,
um anschließend
mit dem Oolemma des Eies zu verschmelzen, für diese Funktionalität vorbereitet
sein. Dieser Prozess, die Spermienkapazitation, ist recht gut untersucht.
Ein kapazitiertes Spermium zeichnet sich durch ein verändertes
Bewegungsmuster aus und durch die Fähigkeit, durch einen geeigneten
Stimulus den Prozess der akrosomalen Reaktion (einer Ausschüttung lytischer
Enzyme die vermutlich dem Durchdringen der Zona Pellucida durch
das Spermium dienen) zu durchlaufen. Die Spermienkapazitation erfolgt
in vivo und in vitro u. a. abhängig
von einer erhöhten
Bikarbonatkonzentration im Medium (PE Visconti & GS Kopf (1998) Biol Reprod 59: 1ff;
E de Lamirande et al. 1997 Mol Hum Reprod 3(3): 175ff). Die Spermienkapazitation
kann auch stimuliert werden durch die Zugabe geeigneter membrangängiger cAMP-Analoga,
z. B. db-cAMP, und einem Inhibitor, der deren Abbau hemmt (z. B.
IBMX). Die vermutete Abhängigkeit
der Spermienfunktion von sAC wurde erst kürzlich durch ein genetisches
Deletionsmodell, eine sog. Knock-out Maus, bestätigt (G Esposito et al. 2004
PNAS 101(9): 2993ff). Männliche
Mäuse,
denen das Gen für
sAC fehlt, zeigen eine normal verlaufende Spermatogenese, sind aber
infertil. Die Spermien haben Bewegungsdefekte und sind nicht in
der Lage ein Ei zu befruchten. Die Tiere zeigten keine sonstigen
Defekte oder abnorme Befunde, was gegen andere hypothetisierte Funktionen der
sAC spricht (JH Zippin et al 2003 FASER 17: 82ff)).
-
Die
sAC hat eine einzigartige Sequenz und nur eine geringe Homologie
zu anderen somatischen Adenylatzyklasen. Sie ist die einzige Adenylatzyklase
im Säugetiersperma
und die Aktivität
ist für
die Beweglichkeit der Spermien und die Kapazitation essentiell.
Spezifische Inhibitoren der sAC stellen demnach eine wichtige Möglichkeit
dar, die männliche
Fertilität
zu regulieren.
-
Arzneimittel,
die mindestens eine der Verbindungen gemäß den Ansprüchen 1–7 enthalten, sind daher Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.
-
Ebenfalls
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der Verbindungen
gemäß Anspruch
1–7.
-
Zur
Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen
als Arzneimittel werden diese in die Form eines pharmazeutischen
Präparats
gebracht, das neben dem Wirkstoff für die enterale oder parenterale
Applikation geeignete pharmazeutische, organische oder anorganische
inerte Trägermaterialien,
wie zum Beispiel Wasser, Gelatine, Gummi arabicum, Milchzucker,
Stärke,
Magnesiumstearat, Talk, pflanzliche Öle, Polyalkylenglykole usw.
enthält.
Die pharmazeutischen Präparate
können
in fester Form, zum Beispiel als Tabletten, Dragees, Suppositorien,
Kapseln oder in flüssiger
Form, zum Beispiel als Lösungen,
Suspensionen oder Emulsionen vorliegen. Gegebenenfalls enthalten
sie darüber
hinaus Hilfsstoffe, wie Konservierungs-, Stabilisierungs-, Netzmittel
oder Emulgatoren; Salze zur Veränderung
des osmotischen Drucks oder Puffer. Diese pharmazeutischen Präparate sind
ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
-
Für die parenterale
Anwendung sind insbesondere Injektionslösungen oder Suspensionen, insbesondere
wässrige
Lösungen
der aktiven Verbindungen in polyhydroxyethoxyliertem Rizinusöl, geeignet.
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Als
Trägersysteme
können
auch grenzflächenaktive
Hilfsstoffe wie Salze der Gallensäuren oder tierische oder pflanzliche
Phospholipide, aber auch Mischungen davon sowie Liposomen oder deren
Bestandteile verwendet werden.
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Für die orale
Anwendung sind insbesondere Tabletten, Dragees oder Kapseln mit
Talkum und/oder Kohlenwasserstoffträger oder -binder, wie zum Beispiel
Lactose, Mais- oder Kartoffelstärke,
geeignet. Die Anwendung kann auch in flüssiger Form erfolgen, wie zum
Beispiel als Saft, dem gegebenenfalls ein Süßstoff beigefügt ist.
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Für die vaginale
Applikation sind z. B. Zäpfchen
geeignet und üblich.
-
Die
enteralen, parenteralen, vaginalen und oralen Applikationen sind
ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Die
Dosierung der Wirkstoffe kann je nach Verabfolgungsweg, Alter und
Gewicht des Patienten, Art und Schwere der zu behandelnden Erkrankung
und ähnlichen
Faktoren variieren. Die tägliche
Dosis beträgt 0,5–1000 mg,
vorzugsweise 50–200
mg, wobei die Dosis als einmal zu verabreichende Einzeldosis oder
unterteilt in 2 oder mehreren Tagesdosen gegeben werden kann.
-
Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
der allgemeinen Formel I sind unter anderem hervorragende Inhibitoren
der löslichen
Adenylatzyklase. Inhibitoren der löslichen Adenylatzyklase führen zu
einer Erniedrigung des cAMP Signals. Der cAMP-Spiegel ist entscheidend
für die
Kontrolle der Prozesse, die bei der Zellproliferation, der Zelldifferenzierung
und der Apoptose eine wichtige Rolle spielen. Erkrankungen, wie
z. B. Krebs, bei denen die Erniedrigung des cAMP- Spiegels entscheidend sind, können durch
Inhibitoren der löslichen
Adenylatzyklase moduliert werden. Diese Modulation kann prophylaktische
und therapeutische Effekte haben für die Patienten, die an einer
derartigen Erkrankung leiden. Im Moment werden Erkrankungen, die
wie Krebs mit einer erhöhten
Zellproliferation einhergehen, z. B. durch Strahlentherapie und
Chemotherapie behandelt. Diese Verfahren sind unspezifisch und haben
ein hohes Nebenwirkungspotential. Die Bereitstellung von neuen Substanzen,
die direkt an bestimmten Zielorten eingreifen, ist deshalb vorteilhaft.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Substanzen, die die cAMP-Produktion
durch die Inhibition der löslichen
Adenylatzyklase modulieren. So kann beispielsweise die anomale Zellproliferation
erniedrigt oder gehemmt werden durch eine Regulation oder Inhibition
der cAMP Produktion. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Substanzen
kann die lösliche
Adenylatzyklase inhibiert werden, dies hat eine Erniedrigung der
Zellproliferation zur Folge. Gegenstand der vorliegenden Erfindung
sind Arzneimittel zur Behandlung von Erkrankungen, die mindestens
eine Verbindung gemäß der allgemeinen
Formel I enthalten, sowie Arzneimittel mit geeigneten Formulierungs-
und Trägerstoffen.
Die Erkrankungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie verursacht
werden durch Störungen
des Stoffwechsels des second messengers cAMP.
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Eine
Erniedrigung der cAMP-Konzentration durch Inhibition der löslichen
Adenylatzyklase kann Mittel zur Verfügung stellen zur Modulation
der Spermienkapazitation. Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Substanzen zur Erniedrigung
und/oder zur Hemmung der männlichen Keimzell-Fertilität, vermittelt
durch die Reduktion oder Inhibition der löslichen Adenylatzyklase Aktivität und dadurch
resultierend der Spermienkapazitation.
-
Durch
die Administration einer wirksamen Menge einer Substanz, die zur
Inhibition der cAMP-Produktion führt,
kann die Befruchtung des Ovums verhindert werden. Ebenfalls Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der Verbindung der
allgemeinen Formel I zur Herstellung eines Arzneimittels für die nicht
hormonelle Kontrazeption.
-
Soweit
die Herstellung der Ausgangsverbindungen nicht beschrieben wird,
sind diese bekannt oder analog zu bekannten Verbindungen oder hier
beschriebenen Verfahren herstellbar. Es ist ebenfalls möglich, alle
hier beschriebenen Umsetzungen in Parallel-Reaktoren oder mittels
kombinatorischer Arbeitstechniken durchzuführen.
-
Die
Isomerengemische können
nach üblichen
Methoden wie beispielsweise Kristallisation, Chromatographie oder
Salzbildung in die Enantiomeren bzw. E/Z-Isomeren aufgetrennt werden.
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Die
Herstellung der Salze erfolgt in üblicher Weise, indem man eine
Lösung
der Verbindung der Formel I mit der äquivalenten Menge oder einem Überschuss
einer Base oder Säure,
die gegebenenfalls in Lösung
ist, versetzt und den Niederschlag abtrennt oder in üblicher
Weise die Lösung
aufarbeitet.
-
Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen
-
Die
nachfolgenden Beispiele erläutern
die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen
Formel (I), ohne den Umfang der beanspruchten Verbindungen auf diese
Beispiele zu beschränken.
-
Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
der allgemeinen Formel (I) lassen sich wie nachstehend beschrieben
herstellen.
-
Beispiel
1: 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(tetrahydro-pyran-4-yl)-amid
-
Zu
einer Lösung
von 45 mg der in Beispiel 1f) hergestellten Säure in 0.75 ml Dimethylformamid
gibt man 40.3 mg N-[(Dimethylamino)-1H-1,2,3-triazolo[4,5-b]pyridin-1-ylmethylen]-N-Methylmethanaminiumhexafluorophosphat-N-oxid
(HATU) und 9.84 mg 4-Aminotetrahydropyran. Bei 0°C werden dann 18.0 μl Ethyldiisopropylamin
zugetropft und 20 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend gibt
man 25 ml Wasser zu, rührt
30 Minuten und saugt ab. Der so erhaltene Rückstand wird durch Chromatographie
an Kieselgel mit Hexan/0–70%
Ethylacetat gereinigt. Man erhält
auf diese Weise 49.7 mg der Titelverbindung.
NMR (300 MHz,
DMSO-d6): δ =
1.22 (2H), 1.26 (s, 9H), 1.65 (2H), 3.07 (3H), 3.32 (2H), 3.68 (2H),
3.89 (1H), 6.91 (1H), 6.99 (1H), 7.26-7.33 (4H), 7.34-7.41 (5H),
7.54 (2H), 11.85 (1H).
-
Das
Ausgangsmaterial für
die obige Titelverbindung wird wie folgt hergestellt: 1a)
5-Amino-1H-indol-2-carbonsäure-ethylester
-
5
g 5-Nitro-1H-indol-2-carbonsäure-ethylester
werden in 170 ml Methanol und 0.5 ml Wasser vorgelegt, mit 6.73
g Ammoniumformiat und mit 50 mg Palladium auf Kohle (10%) versetzt
und 1 Stunde bei 90°C am
Rückfluss
gekocht. Anschließend
wird über
Celite abgesaugt und mit warmen Methanol nachgewaschen. Nach Entfernen
des Lösungsmittels
wird der Rückstand
mit 100 ml Wasser versetzt, 10 Minuten gerührt und der ausgefallene Feststoff über eine
G4-Fritte abgesaugt. Der so erhaltene Feststoff wird im Vakuum getrocknet.
Man erhält
auf diese Weise 4.12 g der Titelverbindung.
NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ = 1.28 (3H),
4.25 (2H), 4.63 (2H), 6.62-6.68 (2H), 6.79 (1H), 7.12 (1H), 11.35 (1H).
-
1b)
5-(4-tert.-Butyl-phenylsulfonylamino)-1H-indol-2-carbonsäure-ethylester
-
Zu
einer Lösung
von 4.12 g des in Beispiel 1a) hergestellten Amins in 195 ml DMF
gibt man bei 0°C 5.18
ml Ethyldiisopropylamin und 4.69 g 4-tert.-Butyl-phenylsulfonylchlorid und rührt zwei
Stunden bei Raumtemperatur. Das Lösungsmittel wird unter reduziertem
Druck entfernt und der Rückstand
durch Chromatographie an Kieselgel mit Hexan/0–80% Ethylacetat gereinigt.
Man erhält
auf diese Weise 7.56 g der Titelverbindung.
NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ = 1.20 (9H),
1.27 (3H), 4.27 (2H), 6.97-7.03 (2H), 7.25 (1H), 7.31 (1H), 7.48 (2H),
7.59 (2H), 9.93 (1H), 11.80 (1H).
-
1c)
3-Brom-5-(4-tert.-butyl-phenylsulfonylamino)-1H-indol-2-carbonsäure-ethylester
-
Zu
einer Lösung
von 7.56 g des in Beispiel 1b) hergestellten Sulfonamids in 217
ml Tetrahydrofuran gibt man 3.36 g N-Bromsuccinimid und rührt 40 Minuten
bei Raumtemperatur. Man verdünnt
mit 300 ml Ethylacetat, wäscht
einmal mit 50 ml Wasser, zweimal mit je 50 ml gesättigter
Natriumchlorid-Lösung
und trocknet die organische Phase über Natriumsulfat. Nach Filtration
und Einengen im Vakuum wird der so erhaltene Rückstand aus Hexan/Ethylacetat
umkristallisiert. Man erhält
auf diese Weise 8.11 g der Titelverbindung.
NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ = 1.20 (9H),
1.30 (3H), 4.31 (2H), 7.08-7.15 (2H), 7.33 (1H), 7.50 (2H), 7.60 (2H),
10.08 (1H), 12.16 (1H).
-
1d)
3-Brom-5-[(4-tert.-butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-1H-indol-2-carbonsäure ethylester
-
Zu
einer Suspension von 1 g des in Beispiel 1c) hergestellten Bromids
in 10 ml Aceton gibt man 375 mg Kaliumcarbonat und 0.13 ml Methyliodid
und rührt
24 Stunden bei Raumtemperatur. Man verdünnt mit 300 ml Ethylacetat
und wäscht
je einmal mit 50 ml Wasser und 50 ml gesättigter Natriumchlorid-Lösung. Nach
dem Trocknen über
Natriumsulfat und Filtration wird im Vakuum eingeengt. Der so erhaltene
Rückstand
wird durch Mitteldruck-Chromatographie an Kieselgel mit Hexan/Ethylacetat
im Verhältnis
7:3 gereinigt. Man erhält
auf diese Weise 670 mg der Titelverbindung.
NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ = 1.27 (9H),
1.32 (3H), 3.14 (3H), 4.34 (2H), 6.92 (1H), 7.08 (1H), 7.39 (1H), 7.41
(2H), 7.56 (2H), 12.33 (1H).
-
1e)
5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure ethylester
-
Zu
einer Lösung
von 666 mg des in Beispiel 1d) hergestellten Esters in einem Gemisch
aus 25.5 ml Ethanol und 25.5 ml Toluol gibt man 239 mg Phenylboronsäure und
3.37 ml einer 1 M-wässrigen-Natriumcarbonatlösung sowie
160 mg Lithiumchlorid. Nach Zugabe von 125 mg Tetrakis(triphenylphosphin)-palladium wird
die Reaktionsmischung 20 Stunden refluxiert. Nach Abkühlen auf
Raumtemperatur wird über
Celite abgesaugt und mit Ethylacetat nachgewaschen. Die so erhaltene
organische Phase wird mit 10 ml gesättigter Natriumhydrogencarbonat-
und gesättigter
Natriumchloridlösung
gewaschen und über
Natriumsulfat getrocknet. Nach Einengen im Vakuum wird der so erhaltene
Rückstand
durch Chromatographie an Kieselgel mit Hexan/0–60% Ethylacetat gereinigt.
Man erhält
auf diese Weise 626 mg der Titelverbindung.
NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ = 1.13 (3H),
1.27 (9H), 3.06 (3H), 4.18 (2H), 6.90 (1H), 7.07 (1H), 7.25-7.7.36 (5H),
7.39 (2H), 7.43 (1H), 7.55 (2H), 10.24 (1H).
-
1f)
5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure
-
Zu
einer Mischung von 600 mg des in Beispiel 1e) hergestellten Esters
in 14.5 ml Ethanol und 7.25 ml Ethanol gibt man 905 mg Natriumhydroxid
und rührt
20 Stunden bei Raumtemperatur. Anschließend wird mit 100 ml Wasser
verdünnt
und mit 5% Schwefelsäure
angesäuert.
Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet. Man
erhält
auf diese Weise 205 mg der Titelverbindung, die ohne weitere Reinigung
weiter umgesetzt wird.
NMR (300 MHz, DMSO-d6): δ = 1.26 (9H),
3.06 (3H), 6.88 (1H), 7.04 (1H), 7.24-7.35 (5H), 7.36-7.43 (3H), 7.55 (2H),
11.94 (1H), 12.93 (1H).
-
Beispiel
2: 5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure (2-morpholin-4-yl-ethyl)-amid
-
In
Analogie zu Beispiel 1 erhält
man aus 45 mg der Säure
aus Beispiel 1f) und 12.8 μl
2-(Morpholin-4-yl)-ethylamin 36.2 mg der Titelverbindung.
NMR
(300 MHz, DMSO-d6): δ =
1.27 (9H), 2.18 (4H), 2.25 (2H), 3.06 (3H), 3.25 (2H), 3.38 (4H),
6.85 (1H), 6.98 (1H), 7.27-7.42 (9H), 7.55 (2H), 11.85 (1H).
-
Beispiel
3: (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-1-methyl-ethyl)-amid
-
In
Analogie zu Beispiel 1 erhält
man aus 45 mg der Säure
aus Beispiel 1f) und 7.75 μl
2-Amino-1-propanol 42.6 mg der Titelverbindung.
NMR (300 MHz,
DMSO-d6): δ =
0.94 (3H), 1.26 (9H), 3.07 (3H), 3.13-3.30 (2H), 3.89 (1H), 4.62
(1H), 6.89 (1H), 6.96 (1H), 6.99 (1H), 7.26-7.41 (8H), 7.54 (2H),
11.83 (1H).
-
Beispiel
4: (±)-5-[(4-tert.-Butyl-phenylsulfonyl)-methyl-amino]-3-phenyl-1H-indol-2-carbonsäure-(2-hydroxy-propyl)-amid
-
In
Analogie zu Beispiel 1 erhält
man aus 45 mg der Säure
aus Beispiel 1f) und 7.31 mg 1-Amino-2-propanol 45.4 mg der Titelverbindung.
NMR
(300 MHz, DMSO-d6): δ =
0.91 (3H), 1.27 (9H), 3.00-3.17 (2H), 3.06 (3H), 3.58 (1H), 4.59
(1H), 6.87 (1H), 6.99 (1H), 7.15 (1H), 7.26-7.41 (8H), 7.54 (2H),
11.84 (1H).
-
Biologische Beispiele:
-
Beispiel 1: sAC-Assay
-
In
einem geeigneten Puffersystem katalysiert die lösliche, spermienspezifische
Adenylatzyklase die Umsetzung von Adenosintriphosphat (ATP) zu zyklischem
Adenosinmonophosphat (CAMP) und Pyrophosphat. Auf diese Weise generiertes,
freies cAMP wird anschließend
in einem kompetitiven Nachweisverfahren eingesetzt, bei dem die
Bindung eines mit Europiumkryptate (Eu[K]) markierten anti-cAMP
Antikörpers
(anti cAMP-Eu[K]-AK) an ein mit cAMP-Molekülen markiertes, modifiziertes
Allophycocyanin-1 Molekül (cAMP-XL665) verhindert
wird. In Abwesenheit von exogenem cAMP kommt es nach Anregung bei
335 nm zu einem Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer (FREI) zwischen
dem anti cAMP-Eu[K]-AK (FREI-Donor) und dem cAMP-XL665 Molekül (FREI-Akzeptor). Dieser Prozess
wird zeitlich versetzt (time-resolved)
anhand der Emission des FREI-Akzeptors XL665 (665 nm und 620 nm)
quantifiziert. Ein Signal-Abfall (gemessen als Well-Ratio; Berechnungsformel:
[(E665 nm/E620 nm) × 10000])
lässt sich
auf das Vorhandensein von cAMP und somit auf die Aktivität der sAC
zurückführen. Pro
Vertiefung einer 384-Loch Testplatte (Polystyrol; 384, NV) werden
zunächst
1,5 μl der
Testsubstanz (in 30% DMSO) vorgelegt, bei den Lösemittelkontrollen lediglich
30% DMSO. Anschließend
werden 10 μl
einer verdünnten
sAC Enzymlösung
ausgebracht (Enzym-Stocklösung
in 300 mM NaCl, 10% Glycerin; pH 7,6; Enzym-Zwischen- und Endverdünnung a)
1:10 und b) 1:2000 jeweils in: 1.0 mM MnCl2;
0.2% BSA; 50 mM Tris pH 7,5 in H2O). Die
Enzymreaktion wird durch Zugabe von 5 μl der ATP-Substrat-Lösung (200 μM ATP in
H2O) gestartet und nach einer Inkubation
(25 Min. bei Raumtemperatur) durch die Zugabe von 5 μl der Stop-Lösung (200 μM EDTA in
PBS) beendet. Zum Schluss wird die ganze Reaktion durch die Zugabe
von 70 μl
PBS auf ein Gesamtvolumen von 91,5 μl eingestellt.
-
Anschließend werden
8 μl der
Detektionslösung
1 in eine Vertiefung der 384-Loch
Mess-Platte vorgelegt (Messplatte: Polystyrol; 384, SV – black;
Detektionslösung
1: 50 μl
cAMP-XL665; 950 μl
Rekonsititutionspuffer; 2200 μl
PBS; cAMP-XL665: Herstellung durch Zugabe von 5 ml H2O
zum lyophyliserten Produkt gemäß Vorschrift
Cis bio Kit: #62AMPPEC; Lagerung: aliquotiert bei –80°C). Anschließend werden
3 μl aus
den 91,5 μl
der entsprechenden Vertiefung der Testplatte zugegeben. Zum Schluss
erfolgt die Zugabe von 8 μl
der Detektionslösung
2 (Detektionslösung
2: 50 μl
anti cAMP-Eu[K]-AK; 950 μl
Rekonsititutionspuffer; 2200 μl
PBS; anti cAMP-Eu[K]-AK: Herstellung gemäß Vorschrift Cis bio Kit: #62AMPPEC;
Lagerung: aliquotiert bei –80°C). Nach
einer weiteren Inkubation von 90 Min. bei Raumtemperatur wird das
HTRF-Ergebnis entweder am Packard Discovery oder mit dem RubiStar
HTRF-Messgerät gemessen
(Delay: 50 μs;
Integration time: 400 μs).
-
Beispiel 2. Isolierung von humanen Spermien
aus Ejakulaten und Kapazitation
-
2.1. Isolierung der Spermien
-
Humane
Spermien werden aus dem Ejakulat durch ein zweischichtiges Gradientensystem
auf Basis von colloidalen Silica-Partikeln gereinigt (Handelsname:
Percoll oder ISolate).
-
Pro
Ejakulat werden in einem 15 ml Zentrifugenröhrchen (konisch, Kunststoff)
je 2,5 ml vorgewärmte untere
Schicht („90%
ISolate lower layer",
Fa. Irvine) vorgelegt und vorsichtig mit 2,5 ml vorgewärmter oberer Schicht
(„50%
ISolate upper layer",
Fa. Irvine) überschichtet
und im Wasserbad bei 37°C
für < 1 h vorgehalten. Der
Gradient wird vorsichtig mit maximal 3 ml normalen (in Bezug auf
Spermienanzahl, Motilität
und Verflüssigung)
Ejakulates überschichtet.
Die Sedimentation der Spermien erfolgt bei 1000 × g für 25 Min bei Raumtemperatur.
Mittels einer Glaskapillare werden beide Schichten bis kurz oberhalb
der Spermienpellets abgesaugt. Zum Auswaschen des ISolate-Gradienten werden
die in je ca. 200 μl
resuspendierten Spermienpellets in ein 15 ml Kunststoffröhrchen mit
12 ml mHTF Medium (4 mM NaHCO3; 0,01% BSA;
37°C) überführt und
die Spermien werden bei 1000 × g
für 20
Min sedimentiert. Das Medium wird bis kurz über dem Pellet abgesaugt und mit
mHTF Medium Medium (4 mM NaHCO3; 0,01% BSA;
37°C) auf
1000 μl
eingestellt. Die Anzahl der Spermien wird in einer Neubauer-Zählkammer
bestimmt und für
die folgende Kapazitation gegebenenfalls mit mHTF-Medium (4 mM NaHCO3; 0,01% BSA; 37°C) auf 4 × 106 Spermien/150 μl eingestellt.
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2.2. Kapazitation
-
Falls
der Einfluss von Testsubstanzen auf die akrosomale Reaktion getestet
werden soll, müssen
die Spermien mit den Testsubstanzen vorinkubiert werden. Diese Vorinkubation
(15 min im Wärmeschrank
bei 37°C)
ist notwendig, um das Eindringen der Testsubstanzen in die Spermien
vor Beginn der Kapazitation zu ermöglichen, d. h. eine Präsättigung
der Bindungsstellen im Spermium zu erreichen, insbesondere bei Substanzen,
die schlecht durch die Membran gehen. Sie ist außerdem notwendig, da die Erhöhung der
BSA-Konzentration bei der Kapazitation durch die hohe Lipidbindung
des BSA zur Abnahme der effektiven Testsubstanzkonzentration im
Ansatz führen
könnte.
-
Die
Testsubstanzen werden in DMSO gelöst und mit mHTF-Medium (4 mM
NaHCO3; 0,01% BSA; 37°C) verdünnt, so dass im finalen Kapazitationsansatz
von 400 μl
die DMSO-Konzentration 0.5% beträgt.
Je 150 μl
der temperierten obigen Testsubstanzlösung werden zu jeweils 150 μl Spermiensuspension
pipettiert und für
15 min bei 37°C
vorinkubiert. Die Kapazitation der Spermien wird gestartet durch
Zugabe von 100 μl mHTF-Medium
(88 mM NaHCO3; 4% BSA; 37°C). In dem
finalen 400 μl
Kapazitationsansatz beträgt
die Spermienkonzentration 10 × 106/ml,
die Bicarbonatkonzentration 4 mM und die BSA-Konzentration 1%. Die Kapazitation erfolgt
bei 37°C
für 3 Stunden
im Wärmeschrank.
-
Zum
Beenden der Kapazitation werden die Ansätze (je 400 μl) komplett
in jeweils ein 15 ml Probenröhren
mit 1,5 ml mHTF (4 mM NaHCO3; 37°C) überführt, 5 min
bei 1000 × g
zentrifugiert und der Überstand abgenommen.
Mit diesem Schritt werden sowohl die hohe Proteinmenge als auch
die Test-Substanzen
entfernt.
-
Beispiel 3. Flow cytometrische Bestimmung
der akrosomalen Reaktion
-
3.1. Einleitung der akrosomalen Reaktion
durch Ionophorbehandlung und gleichzeitige CD46-FITC-Färbung
-
Die
akrosomale Reaktion (AR) des Spermiums wird durch die Bindung des
Spermiums an die Zona pellucida (ZP) ausgelöst. Dabei werden aus dem Akrosom
Enzyme freigesetzt, die es dem Spermium ermöglichen, durch die ZP bis zur
Eizelle vorzudringen. Bei der AR kommt es beim Spermium zu einer teilweisen Verschmelzung
der Plasmamembran mit der äußerenakrosomalen
Membran (OAM). Der Spermienkopf wird am Ende nur noch durch die
innere akrosomale Membran (IAM) begrenzt. Nur an der IAM ist das
CD46-Antigen nachweisbar.
-
In
vitro lässt
sich mit einer geeigneten Konzentration des Calcium-Ionophors A23187
an kapazitierten, aber nicht an unkapazitierten bzw. an durch Testsubstanzen
an der Kapazitation gehemmten Spermien die akrosomale Reaktion induzieren.
Mit Hilfe des FITC markierten Anti-CD46 Antikörpers (Fa. Pharmingen) gegen
die IAM können
die Akrosom -reagierten Spermien von den Akrosom -intakten Spermien,
bei denen die IAM nicht exponiert ist, im Flow Cytometer unterschieden
werden. Durch die gleichzeitige Färbung der Spermien mit dem
DNA-Farbstoff Ethidium Homodimer (EhD), der nur die DNA membran-defekter,
also toter Zellen färbt,
können
die toten von den lebenden Spermien unterschieden werden.
-
Weil
die Ionophorverdünnungen
zum Auslösen
der AR sehr instabil zu sein scheinen und für die gleichzeitige Färbung mit
der CD46-FITC Lösung
gemischt werden müssen,
können
die Lösungen
nicht vor Versuchsbeginn angesetzt werden, sondern müssen während der
Aufarbeitung der Kapazitationsansätze hergestellt werden.
-
Die
Spermienpellets werden im Restüberstand
resuspendiert und im Wasserbad (37°C) mit 450 μl mHTF (4 mM NaHCO3;
0,01% BSA; 37°C)
verdünnt.
100 μl Aliquots
der Spermiensuspensionen werden in vorbereitete Proben-FACS-Flow-Röhrchen pipettiert
(im Wasserbad). Zu den Spermien werden 150 μl einer Lösung mit Ionophor und FITC-markiertem
Anti-CD46 Antikörper
pipettiert. Die Endkonzentration beträgt 800 nM Ionophor und eine
1:125 Verdünnung
des Anti-CD46-Antikörpers
in mHTF (4 mM NaHCO3; 0,01% BSA; 37°C). Die Spermien
werden darin für
30 min lichtgeschützt
im Wasserbad bei 37°C
inkubiert.
-
Die
Inkubation wird durch Zugabe von 3,5 ml PBS [0,1% BSA]/Ansatz gestoppt,
gefolgt von einer Zentrifugation für 5 min bei 700 × g (Raumtemperatur)
und anschließendem
Absaugen der Überstände. Nach
der Zentrifugation werden die Proben bis zur Messung auf der Wärmeplatte
warmgehalten.
-
3.2. EhD-Färbung (zur Differenzierung
der toten/lebenden akrosomal reagierten Spermien)
-
Die
Spermienpellets werden nach dem Absaugen mit je 500 μl frisch
angesetzter EhD-Lösung
(150 nM EhD in PBS [w/o BSA]; 37°C)
versetzt. Die Proben können
anschließend
am Flow Cytometer (BD Facs Calibur) vermessen werden. Die Messung
erfolgt bei einer Anregungswellenlänge des Lasers von 488 nm,
es werden 10000 Spermien pro Messung erfasst. Akrosomreagierte Spermien
werden über
CD46-FITC im Filter FL-1 bei 530 nm gemessen. Tote Spermien werden
mittels der EhD – DNA-Färbung im
Filter FL-2 bei 634 nm gemessen. Die Messkanäle werden zuvor entsprechend
gegeneinander kompensiert.
-
3.3 Auswertung
-
Die
Spermien werden als sehr einheitliche Zellpopulation in einem FSC-H
(forward scatter) gegen SSC-H (sideward scatter) Dotblot ausgewählt. Da
eine Zweifarbenfluoreszenzfärbung
genutzt wird, erfolgt die Auswertung mit Hilfe der Quadrantenanalyse
in einem FL-1 (EhD, X-Achse) vs. FL-2 (FITC-CD46, Y-Achse) Dotblot mit
der ausgewählten
Spermienpopulation aus dem FSC vs SSC Dotblot:
| Quadrant
im FL-1 vs. FL-2 Dotblot | Färbung | Analyse |
Q1
= UL | upper
left | nur
EhD | tote,
nicht akrosom reagierte Spermien |
Q2
= UR | upper
right | EhD
und FITC-CD46 | tote,
akrosom reagierte Spermien |
Q3
= LL | lower
left | ungefärbt | lebende,
nicht akrosom reagierte Spermien |
Q4
= LR | lower
right | nur
FITC-CD46 | lebende,
akrosom reagierte Spermien |
-
Zur
Berechnung der % induziert akrosomal reagierter Spermien (= „IAR[%]") werden nur die
lebenden Spermien aus Q3 und Q4 herangezogen und ihre Gesamtzahl
gleich 100% gesetzt. IAR berechnet sich dann wie folgt:
-
Ein
Teil der Spermien reagiert bereits ohne Ionophorzugabe spontan akrosomal
(= „SAR[%]"). Daher erfolgt
immer auch eine Kontrollmessung gleichbehandelter Spermien ohne
Ionophorzugabe. Die SAR berechnet analog zur IAR. Die wirklich durch
das Ionophor ausgelöste
akrosomale Reaktion (= „ARIC[%]") berechnet sich
als Differenz: ARIC = IAR – SAR
-
Für die folgende
Analyse des Einflusses unserer Inhibitoren auf die sAC vermittelte
Kapazitation (gemessen als Fähigkeit
des Spermiums zur Ionophorinduzierten akrosomalen Reaktion) wird
der Prozentsatz akrosomal reagierter Spermien in der positiven Kapazitationskontrolle
(= Inkubation mit mHTF-Medium
mit 25 mM NaHCO3; 1% BSA ohne Prüfsubstanzen)
= 100% gesetzt. Die Fähigkeit
der mit den Prüfsubstanzen
versetzten Spermien zur akrosomalen Reaktion wird relativ zu dieser
maximalen akrosomalen Reaktion angegeben.
-
Verwendete Materialien
-
- mHTF = modif. Human tubular fluid (Fa. Irvine Scientific),
Dulbeccos's Phosphate-Buffered-Saline
(Fa. Gibco) (mit Ca2+, Mg2+,
1 g/L D-Glucose, 36 mg/L Na-Pyruvate, w/o Phenolrot, w/o NaHCO3); Rinderserumalbumin, Fraktion V (Fa. Fluka);
Dimethylsulfoxid (DMSO), wasserfrei (Fa. Merck);
- Sodium Bicarbonate 7,5%ige Lsg.(893 mM) (Fa. Irvine Scientific);
Isolate-Gradient
(Fa. Irvine Scientific); Ionophor-A23187 free acid, (Fa. Calbiochem);
Ethidium Homodimer (EhD) (Fa. Molecular Probe), Mouse Anti Human
CD46: FITC (Fa. Pharmingen).
-
Literaturzitat:
-
- J. W. Carver-Ward, Human Reproduction Vol.
11, No. 9, pp: 1923ff, 1996 High fertilization prediction by flow cytometric
analysis of the CD46 antigen on the inner acrosomal membrane of
spermatozoa
- O. J. D'Cruz,
G. G. Haas, Fertility and Sterility Vol. 65, No. 4, pp: 843ff, 1996
Fluorescence-labeled fucolectins are superior markers for flow cytometric
quantitation of the sperm acrosome reaction
- E. Nieschlag, H. M. Behre, Andrologie, Springer Verlag 1996
-
-
Aus
der Tabelle ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen
in bezug auf die Inhibition der löslichen Adenylatzyklase, ausgedrückt durch
den IC50-Wert, eine etwa 10-fach höhere Aktivität aufweisen als
die bereits bekannten Catecholöstrogene
(OH-Östradiole).
Die Catecholöstrogene
sind toxisch, daher sind die erfindungsgemäßen Verbindungen den bekannten
Verbindungen weit überlegen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen
sind auch etwa 10-fach potenter als die von Zippin vorgestellten
Verbindungen.