DE102010062810B4 - 2-(R2-Thio)-10-[3-(4-R1-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazine zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen ausgewählt aus beta-Amyloidopathien und alpha-Synucleinopathien - Google Patents

2-(R2-Thio)-10-[3-(4-R1-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazine zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen ausgewählt aus beta-Amyloidopathien und alpha-Synucleinopathien

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Abstract

Die Erfindung betrifft 2-(Ethyl-thio)-10-[3-(4-methyl-piperazin-1-yl)propyl]-1 OH-phenothiazin gemäß der allgemeinen Formel I
Figure DE102010062810B4_0001
zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen, ausgewählt aus β-Amyloldopathlen und α-Synucleinopathien.

Description

  • [0001]
    Die Akkumulation von Proteinen oder Proteinfragmenten (Peptiden) im Gehirn ist ein signifikantes Merkmal von altersabhängigen neurodegenerativen Erkrankungen. Bei der Alzheimer Demenz (Alzheimer disease, AD) und der zerebralen β-Amyloidangiopathie (CAA) ist die Aggregation von β-Amyloid-Peptiden (Aβ) krankheitsauslösend, wobei der zugrunde liegende Mechanismus nicht bekannt ist. Die Aβ-Proteostase, d. h. das Gleichgewicht von Produktion und Abbau/Abtransport mittels Rezeptoren oder Proteasen, ist bei der AD und CAA gestört. Der Entfernung der Aβ-Peptide durch zelluläre Transporter (ABC Transporter) wurde jedoch bisher wenig Beachtung beigemessen.
  • [0002]
    Generell sind neurodegenerative Erkrankungen und deren Behandlung ein vielbeachtetes Thema. So werden in der WO 2008/133884 A2 die verschiedensten Erkrankungen genannt, zu deren Behandlung eine breite Palette an unterschiedlichsten Wirkstoffen mit differenten Wirkmechanismen angeführt wird. Lorenzen et al. (S. Lorenzen; M. Dunkel; R. Preissner, BioSystems 80(2), 2005, 117–122) thematisieren die Behandlung der transmissiblen spongiformen Enzephalopathie, bei welcher es sich um eine übertragbare Hirnerkrankung handelt, bei der es zu einer schwammartigen Veränderung des Gehirngewebes kommt. In der WO 96/004915 A1 wird die Behandlung von Alzheimer mit Phenothiazinen und Thioxanthenen vorgestellt. Die DE 44 30 091 A1 bezieht sich auf die Behandlung zerebraler Erkrankungen.
  • [0003]
    Mittels verschiedener gentechnisch veränderter Mausmodelle konnte gezeigt werden, dass der ATP-Transporter (gemeinsames Strukturelement der ATP-Transporter ist eine ATP-bindende Kassette) ABCC1, welcher im Plexus choroideus besonders stark exprimiert wird, ein wichtiger Aβ-Transporter ist, der außergewöhnliche funktionelle Auswirkungen auf die zerebrale Aβ-Akkumulation hat.
  • [0004]
    Zur Bestimmung der ABCC1-Aktivität in vivo wurde bei APP-exprimierenden, transgenen Mäusen jeweils der ABCB1-, der ABCG2- oder der ABCC1-Transporter gentechnisch entfernt (knock out Mäuse).
  • [0005]
    Dabei wurde gefunden, dass:
    • i) die Menge von Aß in den Mäusen, denen der ABCC1 Transporter fehlte, um das 12-fache gesteigert war,
    • ii) der ABCB1-Transporterverlust nur zu einer 3-fachen Erhöhung führt und
    • iii) der ABCG2-Verlust keine Aβ-akkumulierende Auswirkung hat.
  • [0006]
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Substanzen bereit zu stellen, welche den ABCC1-Transporter in geeigneter Weise beeinflussen, um so neurodegenerative Erkrankungen behandeln zu können. Diese Aufgabe wurde mit 2-(Ethyl-Thio)-10-[3-(4-Methyl-piperazin-1-yl)propyl]-1OH-phenothiazin gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • [0007]
    In anderen Worten wurde die Aufgabe durch 2-(R2-Thio)-10-[3-(4-R1-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin gemäß der allgemeinen Formel 1 gelöst,
    Figure DE102010062810B4_0003
    wobei der Rest R1 eine Methylgruppe, der Rest R2 eine Ethylgruppe und die Reste R3 und R7 Wasserstoff sind (Thiethylperazin, Torecan®) zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen ausgewählt aus beta-Amyloidopathien und α-Synucleinopathien.
  • [0008]
    Diese Substanz Thiethylperazin ist ausgewählt aus Verbindungen der allgemeinen Formel I, von denen die restlichen Vertreter nicht im Schutzbereich der Patentansprüche liegen,
    wobei die Reste
    R1 und R2 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander C1-C6-Alkylgruppen sind, welche unabhängig voneinander gegebenenfalls einen weiteren Substituenten ausgewählt aus Alkyl-, Aryl-, Acyl-, Acetyl-, Amino-, Nitro-, Sulfonyl-, Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Arylthio-, Alkylthio-Gruppe und Halogenatom aufweisen, wobei die jeweiligen Alkylgruppen gegebenenfalls mindestens ein weiteres Halogenatom aufweisen und der Rest
    R3 sich an einer der Positionen 6–9 des Phenothiazin-Ringsystems befindet und ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Aryl-, Acyl-, Acetyl-, Amino-, Nitro-, Sulfonyl-, Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Arylthio- oder Alkylthio-Gruppe oder ein Halogenatom ist, wobei die jeweiligen Alkylgruppen gegebenenfalls mindestens ein weiteres Halogenatom aufweisen, oder eine NR4R5- oder OR6-Gruppe ist, wobei R4, R5 und R6 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff und C1-C3-Alkylgruppe und der Rest
    R7 sich an einer der Positionen 1, 2 oder 4 des Phenothiazin-Ringsystems befindet und ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Aryl-, Acyl-, Acetyl-, Amino-, Nitro-, Sulfonyl-, Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Arylthio- oder Alkylthio-Gruppe oder ein Halogenatom ist, wobei die jeweiligen Alkylgruppen gegebenenfalls mindestens ein weiteres Halogenatom aufweisen, oder eine NR8R9- oder OR10-Gruppe ist, wobei R8, R9 und R10 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff und C1-C3-Alkylgruppe.
  • [0009]
    Sowohl die Mausmodelle als auch die pharmakologische Beeinflussung des ABCC1 zeigen, dass dieser ein wichtiger zellulärer Transmembrantransporter für das Aβ-Protein ist und implizieren, dass der Plexus choroideus eine Schlüsselposition für die Aβ-Ausscheidung aus dem Gehirn einnimmt. Es konnte gezeigt werden, dass die selektive pharmakologische Aktivierung des ABCC1-Transporters die zerebrale Belastung mit Aβ signifikant verringert und so therapeutisch zur Behandlung von Erkrankungen mit gestörter Proteostase verwendbar ist.
  • [0010]
    Veränderungen von Exportmechanismen, welche in Zusammenhang mit ABC-Transportern stehen, können das temporale Aggregationsprofil von Aß und anderen Hirnproteinen substantiell beeinflussen. Demzufolge wirkt sich eine Beeinflussung der Funktion des ABCC1-Transporters auf das Risiko an neurodegenerativen Erkrankungen, insbesondere an Alzheimer, zu erkranken positiv aus. „Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen” umfasst in diesem Sinne die Prophylaxe als auch die Behandlung bereits bestehender Erkrankungen.
  • [0011]
    Die Rolle der ABC-Transporter bei der Aβ-Ausscheidung wurde zuerst derart untersucht, dass nachgewiesen wurde, dass ABCC1 in der Lage ist, Aß zu transportieren. Hierzu wurden in vitro Transwell-Assays mit Endothelzellen (endothelial cell transwell assay, ECTA) von primären, kultivierten, Kapillarendothelzellen aus Mausgehirnen verwendet (Zellkulturansatz):
    Primäre Kulturen von Endothelzellen aus Gehirnkapillaren von ABCB1-defizienten, ABCC1-defizienten (knock out) Mäusen und von Kontrollmäusen (C57Bl/6, FVB/N) wurden genutzt, um die Aβ-spezifische Transportaktivität zu untersuchen. Der Transport von Aβ42 aus dem abluminalen (Gehirn) in das luminale(Blut)-Kompartment ist bei ABCB1-defizienten und ABCC1-defizienten Endothelien beeinträchtigt. Die mittlere Aβ42-Transportrate während der ersten sechs Stunden nach Gabe von Aβ42-Peptiden betrug 2,2 pg/min für die Kontrollzellen. Im Gegensatz dazu erreichten die ABCC1-defizienten Zellen nur die halbe Transportkapazität (1,0 pg/min). In den ABCB1-defizienten Zellen war der Aβ42-Transport nahezu nicht vorhanden (0,3 pg/min). Weitere Untersuchungen an Kapillarendothelien und Zellen aus dem Plexus choroideus ergaben, dass der Transporter ABCB1 stark in Gehirnkapillarendothelien exprimiert wird, wohingegen die endotheliale ABCC1-Expression in Hirnkapillaren viel geringer ist.
  • [0012]
    Anhand neu generierter ABC-Transporter-defizienter Alzheimer Mausmodelle wurde dann die relative Signifikanz von Mitgliedern der ABC-Transporterfamilie in vivo untersucht. Die gentechnisch veränderten Mäuse weisen jeweils eine Defizienz (knock out) an spezifischen ABC-Transportern ABCG2, ABCB1 oder ABCC1 auf.
  • [0013]
    Die Aβ-Immunohistochemie von Gehirnschnitten zeigte:
    • i) signifikante Anstiege in der kortikalen Anzahl und der Größe Aβ-positiver Plaques in ABCC1-defizienten Mäusen verglichen zu Kontrollmäusen (siehe 1 und 2a–c).
    • ii) ABCB1-defiziente Mäuse zeigten einen geringeren Anstieg der Anzahl und Größe von Aβ-Plaques als ABCC1-defiziente Mäuse.
    • iii) Zwischen Kontrollmäusen und ABCG2-defizienten Mäusen konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden (2a–c).
  • [0014]
    Zur Bestimmung der Menge an pufferlöslichem Aß (größtenteils Monomere und kleinere Oligomere) und an Guanidin-löslichem Aβ (größtenteils fibrilläres bzw. aggregiertes Material) wurden enzymgekoppelte Immunadsorptionstests (Enzyme Linked Immunoabsorbent Assay, ELISAs) für Aβ40 und Aβ42 verwendet.
  • [0015]
    In Übereinstimmung mit den morphologischen Ergebnissen aus der Immunohistochemie zeigten die ABCC1-defizienten Mäuse einen signifikanten Anstieg bei aggregiertem Aβ42 im Vergleich zu den Kontrollmäusen zu allen Messungszeitpunkten. Die zerebrale Belastung mit Aβ40 und Aβ42 war in einem Alter von 25 Wochen am stärksten. Zu diesem Zeitpunkt waren die Aβ-Werte 12-mal höher als bei den Kontrollmäusen. Pufferlösliches Aß stieg mit dem Alter ebenfalls an, aber nach 25 Wochen, zum Zeitpunkt der höchsten Plaques-Belastung, fielen die Werte des löslichen Aβs in der ABCC1-defizienten Gruppe stark ab.
  • [0016]
    Weitere Untersuchungen wurden durchgeführt, welche weitere Belege für den Zusammenhang zwischen dem ggf. fehlenden Abtransport durch ABCC1 und der Aggregation von Aß lieferten.
  • [0017]
    Die Transportkinetiken von ABC-Transportern hängen unter anderem von spezifischen Protein-/Peptidcharakteristika wie der Ladung ab. Die Dutch-type-Variante des APP (holländische Mutante, APPdt), welche eine zusätzliche negative Ladung nahe der Schnittstelle der α-Sekretase des APP einführt und so zu einer schweren zerebralen Amylodiangiopathie (CAA) führt, beeinflusst die Eliminierung des Aßdt über die Blut-Hirn-Schranke. Die Western-blot-Analysen von angereicherten Gehirnkapillaren und von Plexus choroideus (CP) aus Kontrollmäusen zeigten eine starke Expression von ABCB1 in zerebralen Kapillarendothelien (BC) und von ABCC1 im CP (3d). Da ABC-Transporter eine wichtige Rolle bei der Eliminierung des Aß spielen, wurde angenommen, dass ABC-Transporter-defiziente (an der Blut-Hirn-Schranke und an der Blut-Plexus choroideus-Schranke) APPdt-transgene Mäuse eine verstärkte Akkumulation von Aβdt in meningealen Gefäßen aufweisen. Der Grad der CAA in den ABC-defizienten APPdt-Mäusen wurde im Alter von 24 Monaten quantifiziert. In Übereinstimmung mit der Annahme waren 51% der Gefäße schwer beeinträchtigt (> 75% der Gefäßwand mit Aß beladen) bei den ABCC1-defizienten Tieren gegenüber 23% bei den Kontrollen (3c).
  • [0018]
    Auf Basis dieser Ergebnisse wurde untersucht, inwieweit der Gehalt an löslichem Aß im Gehirn durch wirkstoffvermittelte Aktivierung von ABC-Transportern verringert/beeinflusst werden konnte. Mäuse mit Amyloidablagerungen wurden für 30 Tage mit dem anti-emetischen Thiethylperazin (Torecan®, 2-(Ethylthio)-10-[3-(4-methylpiperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin) behandelt. Zweimal täglich wurden 3 mg/kg Körpergewicht intramuskulär verabreicht. Die prophylaktische Behandlung begann bereits bevor die Mäuse senile Plaques ausbilden. Thiethylperazin induziert ABCC1 und hemmt jedoch geringfügig die Funktion von ABCB1. ELISA-Messungen der behandelten Tiere zeigten eine Reduktion der Aβ42-Menge von 31% bei den behandelten Mäusen im Vergleich zu mit Vehikel-behandelten Tieren (Vehikel = Wasser) (3e). Die Ergebnisse sind graphisch in 3 wiedergegeben.
  • [0019]
    Die Fähigkeit zur Entfernung von Aß erwies sich als ein Schlüsselfaktor bei der Regulation der intrazerebralen Akkumulation von Aß.
  • [0020]
    Als besonders effizienter Aktivator des ABCC1-Transporters erwies sich Thiethylperazin (Torecan®). Weitere Derivate ausgehend vom selben Grundgerüst, die nicht vom Schutzumfang der Patentansprüche abgeckt sind, könnten ebenfalls gute Ergebnisse bei der Aktivierung des ABCC1-Transporters zeigen. Die entsprechenden Derivate inklusive Thiethylperazin sind in der allgemeinen Formel I dargestellt
    Figure DE102010062810B4_0004
    wobei die Reste
    R1 und R2 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander C1-C6-Alkylgruppen sind, welche unabhängig voneinander gegebenenfalls einen weiteren Substituenten ausgewählt aus Alkyl-, Aryl-, Acyl-, Acetyl-, Amino-, Nitro-, Sulfonyl-, Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Arylthio-, Alkylthio-Gruppe und Halogenatom aufweisen, wobei die jeweiligen Alkylgruppen gegebenenfalls mindestens ein weiteres Halogenatom aufweisen und der Rest
    R3 sich an einer der Positionen 6–9 des Phenothiazin-Ringsystems, vorzugsweise an Position 6, 7 oder 8, befindet und ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Aryl-, Acyl-, Acetyl-, Amino-, Nitro-, Sulfonyl-, Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Arylthio- oder Alkylthio-Gruppe oder ein Halogenatom ist, wobei die jeweiligen Alkylgruppen gegebenenfalls mindestens ein weiteres Halogenatom aufweisen, oder eine NR4R5- oder OR6-Gruppe ist, wobei R4, R5 und R6 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff und C1-C3-Alkylgruppe und der Rest
    R7 sich an einer der Positionen 1, 2 oder 4 des Phenothiazin-Ringsystems, vorzugsweise an Position 2 oder 4, befindet und ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Aryl-, Acyl-, Acetyl-, Amino-, Nitro-, Sulfonyl-, Hydroxyl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Arylthio- oder Alkylthio-Gruppe oder ein Halogenatom ist, wobei die jeweiligen Alkylgruppen gegebenenfalls mindestens ein weiteres Halogenatom aufweisen, oder eine NR8R9- oder OR10-Gruppe ist, wobei R8, R9 und R10 gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus Wasserstoff und C1-C3-Alkylgruppe. Diese Derivate sind entsprechend gut geeignet zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen, wobei Behandlung wie oben erwähnt sowohl die Prophylaxe als auch die Behandlung bereits bestehender Erkrankungen umfasst.
  • [0021]
    Das Halogenatom/die Halogenatome können vorzugsweise ausgewählt sein aus Fluor und Chlor.
  • [0022]
    Vorzugsweise können die Reste R1 und R2 gleich oder verschieden und jeweils unabhängig voneinander eine C1-C3-Alkylgruppe sein. Weiterhin können die Reste R3 und R7 Wasserstoff sein.
  • [0023]
    Erfindungsgemäß ist der Rest R1 eine Methylgruppe, der Rest R2 eine Ethylgruppe und die Reste R3 und R7 Wasserstoff (Thiethylperazin, Torecan®).
  • [0024]
    Bei der Verwendung zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem 2-(Ethyl-thio)-10-[3-(4-methyl-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin weitere Wirkstoffe, vorzugsweise 1-Benzhydrylpiperazine, höchst bevorzugt 1-Benzhydryl-4-cinnamyl-piperazin (Cinnarizin), zuzusetzen.
  • [0025]
    Verschiedene neurodegenerative Erkrankungen können mit dem erfindungsgemäßen 2-(Ethyl-thio)-10-[3-(4-methyl-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin behandelt werden.
  • [0026]
    In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die neurodegenerative Erkrankung eine β-Amyloidopathie, insbesondere Alzheimer Demenz (AD).
  • [0027]
    Eine andere Ausführungsform betrifft den Fall, dass die neurodegenerative Erkrankung eine α-Synucleinopathie, insbesondere Parkinson'sche Erkrankung (PD) oder Lewy-Körperchen-Demenz (LBD), ist.
  • [0028]
    Weitere mögliche zu behandelnde Erkrankungen sind:
    • – Huntington'sche Erkrankung (HD),
    • – Prion-Erkrankung, insbesondere Creutzfeld-Jacob-Erkrankung (CJD) oder Fatale Familiäre Insomnie (FFI), Tauopathie, insbesondere Cortico-Basale-Degeneration (CBD), Steel-Richardson-Olszewski-Syndrom (PSP, progessive supranuclear palsy, progressive supranukleäre Blickparese), Alzheimer Demenz (AD) oder Pick'sche Erkrankung (PiD), Frontotemporale Degeneration (FTLD), insbesondere Ubiquitin-positive Degeneration, TDP43-positive Degeneration oder für Ubiquitin- und TDP43-negative Degenerationen, amylotrophe Lateralsklerose (ALS),
    • – spinozerebelläre Ataxie (SCA) oder spastische Paraparese (SPG),
    • – Multiple Sklerose (MS) oder ein MS-verwandtes Syndrom, insbesondere ADEM oder Devic-Syndrom.
  • Beschreibung der Abbildungen
  • [0029]
    Es zeigen
  • [0030]
    dass die kortikale Dichte neuritischer Plaques bei ABCC1-defizienten Mäusen (ABCC1ko) um ~75% erhöht ist;
  • [0031]
    , c dass die mittlere Plaquegröße erhöht ist (+34%) aufgrund der größeren Anzahl an Plaques (+63%) mit einer Größe von mehr als 700 μm2 und einer geringeren Häufigkeit kleinerer Plaques (–24%). Fehlerbalken, Standardfehler (n ≥ 3);
  • [0032]
    dass die IHC-Färbung bei ABCG2-defizienten (ABCG2ko)-, ABCB1-defizienten-(ABCB1ko)-, ABCC1-defizienten(ABCC1ko)-Mäusen und bei Kontroll-Mäusen eine höhere Flächendichte an Aß bei ABCC1-defizienten Tieren zeigt. Typische Plaques derselben Größe sind im Ausschnitt dargestellt, Skalierungsbalken stellen 500 μm (Übersicht) und 50 μm (Ausschnitt) dar (*p < 0,05);
  • [0033]
    dass die Plaquedichte im Kortex (Bedeckung) und die Größe bei spezifischen ABC-Transporter-knockout-Mäusen erhöht ist. Insbesondere ABCC1-defiziente (ABCC1ko) Mäuse zeigen eine erhöhte Aβ-Amyloidbelastung (hellgraue Balken, jeweils rechts außen in den einzelnen Gruppierungen), w = Woche auf der Abszisse;
  • [0034]
    dass die Gesamtplaquegröße bei ABCC1-defizienten (ABCC1ko) und ABCB1-defizienten (ABCB1ko) Mäusen im Alter von 25 Wochen erhöht ist, w = Woche auf der Abszisse;
  • [0035]
    dass der Gesamtanstieg in der Plaquegröße mit dem Auftreten weniger kleiner Plaques und mehr größerer Plaques (> 700 μm2) assoziiert ist, wohingegen die Anzahl mittelgroßer Plaques auf dem selben Wert bleibt, Fehlerbalken, Standardfehler (n ≥ 5), *p < 0,05;
  • [0036]
    dass die Defizienz von ABCC1 die Akkumulierung von Aβ und Aβdt fördert und dass die Aktivierung von ABCC1 (durch Gabe von Torecan) die Aβ-Werte senkt; wobei
  • [0037]
    zeigt, dass in einem Alter von 25 Wochen ABCC1-Defizienz zu einem markanten Anstieg (~12fach) bei unlöslichem Aß führt; und
  • [0038]
    zeigt, dass die Menge an pufferlöslichem Aβ42 in einem Alter von 25 Wochen merklich reduziert ist im Vergleich zu 22 Wochen (–56%). Dies beruht wahrscheinlich auf der Ablagerung in unlöslichen Depots. Im selben Alter ist die von Aβ-Ablagerungen belegte Fläche, welche in der Immunhistochemie gemessen wird, um 83% erhöht (Fehlerbalken Standardfehler n ≥ 5, p < 0,05);
  • [0039]
    zeigt, dass 53% der Blutgefäße schwer durch CAA beeinträchtigt sind (> 75% der Gefäßwände weisen Aß auf). Dies betrifft ABCC1-defiziente Mäuse (ABCC1ko) im Vergleich zu 23% bei den Kontrollen (n = 3);
  • [0040]
    zeigt, dass die Expression von ABCC1 prädominant im Plexus choroideus (CP) zu sehen ist, wohingegen ABCB1 hauptsächlich in den Kapillaren des Gehirns (BP) exprimiert ist;
  • [0041]
    e zeigt, dass die Aktivierung von ABCC1 durch Thiethylperazin (Torecan) die Aβ-Werte bei Mäusen senkt (–28%), Fehlerbalken, Standardfehler (n = 4, *p < 0,05).
  • Beispiele
  • Tiere
  • [0042]
    APP-transgene Mäuse (APP, APPdt) wurden von The Jackson Laboratory (Bar Harbor, USA) und der Universität Tübingen (Tübingen, Deutschland) bezogen. Die NEP-defizienten Mäuse waren ein Geschenk vom Riken Brain Research Institute (Saitama, Japan). ABCG2-, ABCB1-, und ABCC1-defiziente Mäuse wurden von Taconic Farms (Dänemark) bezogen. Alle transgenen und knockout Mauslinien wurden für mindestens 9 Generationen in den genetischen FVB-Hintergrund eingekreuzt. Die Mäuse wurden in 12 h/12 h Licht/Dunkelheit-Zyklus bei 23°C gehalten mit freiem Zugang zu Nahrung und Wasser.
  • Methoden
  • Gewebepräparation
  • [0043]
    Zur Gewebepräparation wurden die Mäuse durch zervikale Dislokation getötet und transkardial mit PBS (Phosphat-gepufferte, physiologische Kochsalzlösung) perfusioniert. Das Gehirn wurde entfernt und eine Hemisphäre in gepuffertem, 4%-igem Paraformaldehyd für Parafineinbettung und Immunohistochemie gelagert. Die andere Hemisphäre wurde in flüssigem Stickstoff schockgefroren und bei –80°C für biochemische Analysen gelagert.
  • ELISA
  • [0044]
    ELISA-Kits (TH40HS, TK42HS-hochsensitiv) von The Genetics Company (Schlieren, Schweiz, aktuell eine Abteilung von Merck/Millipore) wurden für die Quantifizierung von Aβ40 und Aβ42 verwendet. Gehirnhemisphären wurden unter Verwendung von Pre-Cellys24 (12 s, 6.500 rpm) homogenisiert. Nach Zusatz von Carbonatpuffer (pH 8,0) wurden die Homogenisate unter Verwendung von PreCellys gemischt (5 s, 5.000 rpm) und 90 min zentrifugiert bei 4°C und 24.000 g, um unlösliche von löslichen Aβ-Spezies zu trennen. Der verbleibende Überstand (pufferlösliche Fraktion) wurde mit 8M Guanidinhydrochlorid in einem Verhältnis von 1:1,6 gemischt. Zur Extraktion der aggregierten Aβ-Spezies wurde das Pellet in 8 Volumen von 5M Guanidinhydrochlorid gelöst, bei Raumtemperatur 3 h geschüttelt und bei 24.000 g für 20 min bei 4°C zentrifugiert. Der verbleibende Überstand stellte die Guanidin-lösliche Fraktion dar (GuaHCl). Proteingehalte aller Proben wurden dreifach gemessen, wobei ein Nanodrop1000 Spektrophotometer verwendet wurde (Thermo Fisher Scientific, Wilmington, USA). Die ELISAs wurden gemäß Herstelleranweisung unter Verwendung passender Verdünnungen durchgeführt.
  • Western Blots
  • [0045]
    Für die Western Blots wurden Gewebehomogenisate hergestellt. Die Gesamtproteinkonzentrationen der Extrakte wurden unter Verwendung eines BCA-Assays bestimmt (Pierce, Teil von Thermo Fisher Scientific, Rockford, USA). Nach der Elektrophorese von 10 μg Gesamtprotein pro Spur wurden die Proteine auf PVDF-Membranen geblottet. Nach Blockade in 5% Trockenmilch in TBST-Puffer (50 mM Tris pH 7,4, 150 mM NaCl, 0,1% Tween20) für 1 h bei Raumtemperatur, wurden die Blots entweder auf ABCB1 (1:500, D-11, Santa Cruz), ABCC1 (1:200, Alexis Bio) oder β-Actin (1:20.000, Sigma) über Nacht bei 4°C untersucht. Als Detektionsantikörper wurden Anti-Maus-HRP, Anti-Ratte-HRP bzw. Anti-Hase-HRP verwendet. Für die Visualisierung wurden ein Amersham ECL Plus Detektionskit und eine Roper CoolSnap HQ2-Kamera verwendet.
  • Immunohistochemie (IHC)
  • [0046]
    Formalin-fixierte Gehirne wurden in Parafin eingebettet und in 4 μm-dicke Sektionen geschnitten. Nach Entfernung des Parafins wurden die Sektionen mit einem BondMaxTM Autostainer (Menarini/Leica, Deutschland) weiter behandelt. Immunofärbung wurde initiert nach Blockade endogener Peroxidase (5 min) und Epitop-Wiederfindung (epitope retrieval) für 5 min mit 95% Ameisensäure (für 6F3D (Dako, Deutschland) und Aβ42-Antikörper, 70% Ameisensäure (für Antikörper 4G8, Millipore, Deutschland).. Primäre Antikörper wurden routinemäßig bei Raumtemperatur für 30 min mit folgenden Verdünnungen inkubiert: Dako-Clone 6F3D (1:100), 4G8 (1:500); Aβ42 (1:800). Primäre Antikörper wurden mit dem BondMaxTM Bond Polymer Refine Detektionskit und nach dem Standardprotokoll DAB R30 detektiert. Die Schnitte wurden vollständig digitalisiert mit einer Auflösung von 230 nm unter Verwendung eines MiraxDesk/MiraxMidi-Scanners und anschließend automatisch analysiert unter Verwendung des AxioVision-Softwarepakets (Zeiss, Deutschland).
  • Bewertung des Schweregrades der CAA
  • [0047]
    Gehirnschnitte von APPdt-Mäusen wurden mit 4G8-Antikörper angefärbt. Zumindest zwei nicht aufeinander folgende Sektionen wurden auf CAA der Hirnhautgefäße in verblindeter Weise untersucht. Alle Hirnhautgefäße wurden manuell gezählt und der Schweregrad der CAA wurde wie folgt kategorisiert:
    Kategorie I: nicht beeinträchtigt
    Kategorie II: ≤ 25% der Peripherie positiv eingefärbt
    Kategorie III: ≤ 50% der Peripherie positiv eingefärbt
    Kategorie IV: ≤ 75% der Peripherie positiv eingefärbt
    Kategorie V: ≤ 100% der Peripherie positiv eingefärbt
    Die mittlere Anzahl an Gefäßen zu jeder Kategorie wurde relativ zur Gesamtzahl aufgefundener Gefäße kalkuliert.
  • Endothelzellen-Transwell-Assay (ECTA)
  • [0048]
    Endothelzellen von Mausgehirnkapillaren wurden wie bei Coisne et al. beschrieben hergestellt (Coisne, C. et al. Mouse syngenic in vitro blood-brain barrier model: a new tool to examine inflammatory events in zerebral endothelium. Laboratory investigation; a journal of technical methods and pathology 85, 734–746 (2005)). Mindestens zehn 3–4 Wochen alte Mäuse wurden enthauptet und die Gehirne entfernt. Nach Dissektion des Hirnstamms, der weißen Substanz und der Hirnhaut wurde das Gewebe in zwei Volumen Waschpuffer B homogenisiert (WBB) (Hanks buffered salt solution (HBBS), 10 mM HEPES, 0,1% BSA) unter Verwendung eines 15 ml Glassdouncers (Wheaton Industries, Millville, NJ; USA). Ein Volumen von 30% Dextranlösung wurde dem Homogenisat zugegeben. Es wurde zweimal bei 3.000 g und 4°C zentrifugiert. Das Pellet, welches die Gefäße enthielt, wurde in WBB resuspendiert und große Gefäße wurden manuell durch harsches Pipetieren der Lösung aufgebrochen. Vakuumfiltration durch 60 μm-Membranen (SEFAR, Schweiz) wurde eingesetzt um große Gefäße von den Kapillaren zu trennen. Nach kombinierter Behandlung mit Kollagenase/Dispase (HBSS, 10 mM HEPES, 0,15 μg/ml TCLK, 10 μg/ml DNAse-I, 1 mg/ml Kollagenase/Dispase (Roche) wurde Einzelzellsuspension durch weiteres harsches Pipetieren der Lösung erreicht. Endothelzellen wurden in Matrigel-beschichtete Transwellinserts eingebracht (0,4 μm Poren, Greiner Bio-One, Deutschland) mit einer Dichte von 120.000 Zellen pro Insert und wachsen gelassen auf einer unterstützenden Glialkultur.
  • [0049]
    Schwefelgelb wurde zur Bestimmung des parazellulären Flusses während der Assays verwendet. Das Kulturmedium des abluminalen Kompartments wurde ersetzt mit einer Lösung, welche 10 ng Aβ42 enthielt (1,6 nM Endkonzentration). Anschließend wurden Proben aus dem luminalen Kompartment nach 2 h, 6 h bzw. 24 h entnommen und der Aβ-Gehalt wurde mit ELISA bestimmt (TK42-highsense, TGC, Schweiz). Die Transportrate wurde wie ei Coisne et al. beschrieben bestimmt (Coisne, C. et al. Mouse syngenic in vitro blood-brain barrier model: a new tool to examine inflammatory events in zerebral endothelium. Laboratory investigation; a journal of technical methods and pathology 85, 734–746 (2005)).
  • ELISA-Statistiken
  • [0050]
    Der Lilliefors godness-of-fit-Test (α = 0,05) wurde auf die ELISA-Daten und auf die log-transformierten ELISA-Daten angewandt, um zwischen der Annahme von normal verteilten Probendaten und der Annahme log-normal verteilter Probendaten zu unterscheiden. Trotz der geringen Probengröße wurde für beiden Datensätze die Nullhypothese abgelehnt für 5 von 44 Proben. In Übereinstimmung mit der Beobachtung überwiegend positiven Versatzes (skew) und strikt positiver Probendaten wurde die Annahme normal verteilter Daten verworfen. Mittelwerte und Konfidenzintervalle wurden unter der Annahme einer zugrunde liegenden log-normal Verteilung berechnet. Der Wilcoxon-Rank-sum-Test wurde angewandt, um die ELISA-Daten der verschiedenen Mausstränge für jeden Zeitpunkt zu vergleichen.

Claims (4)

  1. 2-(R2-Thio)-10-[3-(4-R1-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin gemäß der allgemeinen Formel I
    Figure DE102010062810B4_0005
    wobei der Rest R1 eine Methylgruppe, der Rest R2 eine Ethylgruppe und die Reste R3 und R7 Wasserstoff sind zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen ausgewählt aus beta-Amyloidopathien und alpha-Synucleinopathien.
  2. 2-(Ethyl-thio)-10-[3-(4-methyl-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin zur Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Wirkstoffe, vorzugsweise 1-Benzhydrylpiperazine, höchst bevorzugt 1-Benzhydryl-4-cinnamylpiperazin, zugesetzt werden.
  3. 2-(Ethyl-thio)-10-[3-(4-methyl-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin zur Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beta-Amyloidopathie eine Alzheimer Demenz ist.
  4. 2-(Ethyl-thio)-10-[3-(4-methyl-piperazin-1-yl)propyl]-10H-phenothiazin zur Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die alpha-Synucleinopathie eine Parkinson'sche Erkrankung oder eine Lewy-Körperchen-Demenz ist.
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Stephan LORENZEN; Mathias DUNKEL; Robert PREISSNER: In silico screening of drug databases for TSE inhibitors. In: BioSystems 80(2), 2005, 117-122; ISSN: 0303-2647.
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