DE19747546A1 - Systematische Verabreichung von wasserlöslichen und/oder lipidlöslichen Antioxidantien bei der Behandlung und Prävention von entzündlichen Dermatosen - Google Patents

Description

Oxidativer Stress durch freie Radikale oder reaktive Sauerstoff-Spezies (ROS) spielt eine bedeutende Rolle in der Ätiopathogenese von Hautkrebs, Alterungsprozessen der Haut und bei der Induktion sowie Aufrechterhaltung von Entzündungsprozessen der Haut. ROS entstehen in der Haut in vielfältiger Weise: Während des normalen Metabolismus bei der Zellatmung durch Elektronen-"Leakage", im Arachidonsäurestoffwechsel sowie durch exogene prooxidative Noxen, wie z. B. UV-Bestrahlung¹.

ROS können Lipide, Proteine und DNA oxidieren, was zur Bildung von Lipidhydroperoxiden, Proteincarbonylen oder DNA-Oxidationsprodukten führt². Weiterhin bewirken ROS die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF- kB³. Dieser Transkriptionsfaktor ist einer der wesentlichen Regulatoren der Immunantwort und somit von wesentlicher Bedeutung für Entzündungsprozesse u. a. der Haut. In den meisten Zelltypen liegt NF-kB als inaktiver Komplex im Zytoplasma vor, wobei er an eine inhibitorische Untereinheit IkB gebunden ist. Eine breite Palette an verschiedenen Agentien können NF-kB aktivieren, u. a. Lipopolysaccharide, inflammatorische Zytokine, H₂O₂ und Phorbolester³. Es gibt zahlreiche Hinweise dafür, daß ROS als sog. Second messengers bei der Aktivierung von NF-kB beteiligt sind. So führt die Behandlung von Zellen mit verschiedenen, chemisch nicht verwandten Antioxidantien zu einer Inhibierung der NF-kB Aktivierung. Die Zellstimulation führt zur Phosphorylierung und Abspaltung der inhibitorischen Untereinheit IkB. Der dadurch aktivierte Transkriptionsfaktor NF-kB wird in den Zellkern transloziert, wo er an seine Zielgene bindet. Zu diesen zählen inflammatorische (IL-2, IL-6, TNFα) und chemotaktische Zytokine (IL-8), Zelladhäsionsmoleküle (E-Selectin, ICAM-1, VCAM-1), MHC Klasse I Moleküle sowie Zytokinrezeptoren³.

Inflammatorische Zytokine wie TNFα führen zu einer Induktion der Adhäsionsmoleküle E-Selektin und ICAM-1 auf Endothelien⁴ und Keratinozyten⁵. Die Induktion des Adhäsionsmoleküls E-Selektin auf Endothelien ist wesentliche Voraussetzung für die Bindung des kutanen Lymphozyten-assoziierten Antigens (CLA) und somit für die Invasion von immunkompetenten Zellen (z. B. T-Zellen) in die Haut⁶-8. Die Aufregulation von ICAM-1 auf Keratinozyten bewirkt die Retention der eingewanderten Leukozyten in der Haut, z. B. durch die Interaktion mit VLA-4⁹. Das chemotaktische Zytokin IL-8 induziert ebenfalls die Einwanderung von Leukozyten und spielt eine wesentliche Rolle bei der Pathogenese von entzündlichen Dermatosen wie z. B. der Psoriasis vulgaris¹⁰. All die genannten Faktoren tragen wesentlich zu entzündlichen Prozessen der Haut bei.

Die Bedeutung der o.g. Proteine für Entzündungsprozesse wird durch Versuche verdeutlicht, bei denen die Wirkung der genannten Proteine unterdrückt wird, wie dies z. B. an Versuchen bei knock-out Mäusen geschieht. So konnte gezeigt werden, daß ICAM-1 knock-out Mäuse gegenüber einem Ischämie-Reperfusionsschaden, einem klassischen Beispiel für oxidativen Stress, weniger suszeptibel sind¹¹. Darüberhinaus entwickeln ICAM-1 knock-out Mäuse in einem Entzündungsmodell für rheumatoide Arthritis (Kollagen-induzierte Arthritis bei Mäusen) durch die Injektion von Typ II-Kollagen signifikant seltener Arthritiden¹². Bei alpha (1,3) Fucosyltransferase VII defizienten Mäusen - diese sind charakterisiert durch eine fehlende Bindung von immunkompetenten Zellen an E- und P-Selectin - führt die Selectin-Liganden-Defizienz zu einer Verschlechterung der Leukozytenextravasation in entzündetes Gewebe und einem Defekt in der Lymphozytenrezirkulation¹³. Diese Beispiele verdeutlichen exemplarisch die Bedeutung von zahlreichen, durch Antioxidantien inhibierbaren Proteinen für Entzündungsprozesse.

Somit sollte die Reduktion von ROS bzw. von Genprodukten, die nach ROS mediierter NF-kB Aktivierung produziert werden, zu einer Reduktion von Entzündungsprozessen führen. Dies konnte bei einigen Antioxidantien (z. B. Vitamin C, Vitamin E, NAC) am Beispiel der Photoprotektion und der irritativen sowie allergischen Dermatitis im Tiermodell nachgewiesen werden^14-17. Allerdings ist keine dieser Anwendungen in die klinische Routinetherapie - abgesehen vom Versuch der Prävention der Hautalterung durch Antioxidantien - eingegangen. Die oben genannte Substanz NAC kann - wie andere Thiole - direkt bzw. indirekt den intrazellulären Gluthationspiegel steigern bzw. im reduzierten Zustand halten¹⁸. Gluthation ist das wichtigste intrazelluläre Antioxidans².

Die Tatsache, daß Therapieversuche mit NAC bisher wenig erfolgreich blieben, ist z. T. sicherlich ein Dosierungsproblem. Bei einer Studie von Hauser et al. fanden die Autoren - im Gegensatz zu einer früheren Arbeit an der Maus¹⁷ - bei lokaler Applikation von NAC keinen positiven Effekt auf irritative Kontaktdermatitiden sowie keinen Effekt von NAC bei den Auswirkungen von oxidativem Stress durch UV-Bestrahlung der Haut¹⁹. Somit besteht die Aufgabe und Zielsetzung, optimierte Therapieverfahren zur Erzielung einer maximalen Effektivität von Antioxidantien zu entwickeln. Da NAC eine extrem gut verträgliche Substanz ist, die bei Paracetamol- Intoxikationen im Bereich von mehreren Gramm pro Stunde i.v. verabreicht wird²⁰, erscheint die Verwendung höherer NAC-Dosierungen möglich. Da darüberhinaus die pharmakologische Wirkung von Antioxidantien im Allgemeinen auf einer direkten Interaktion zwischen ROS und Antioxidans beruht, können nur relativ hohe Gewebespiegel wirksam sein, die bei NAC auch toxikologisch bedenkenlos sind²⁰.

Für die antiinflammatorische Wirksamkeit hoher NAC-Konzentrationen sprechen die von uns durchgeführten in vitro- und in vivo-Experimente. Wir fanden in vitro eine klare Dosis-Wirkungsabhängigkeit bei der Antioxidantien­ mediierten Inhibierung der Expression des T-Zell Skin Homing Moleküls CLA. CLA ist das derzeit einzig bekannte Molekül, welches für eine spezifische Rezirkulation von T-Zellen in die Haut verantwortlich ist^6-8. Die Rezirkulation von T-Zellen in die Haut ist ein zentraler, pathogenetischer Mechanismus bei entzündlichen Dermatosen. Ab einer Konzentration von 5mM NAC war eine signifikante Inhibition der Expression von CLA bei ruhenden und aktivierten T- Zellen nachweisbar (siehe Abb. 1a und 1b). Da somit ein wesentlicher Wirkort von NAC am Gefäßendothel ist (bei der Interaktion von Adhäsionsmolekülen der T-Zellen mit Adhäsionsmolekülen der Endothelien), erscheint als Applikationsweg für dieses Antioxidans die systemische Verabreichung unerläßlich, da nur so hohe Wirkstoffspiegel dort erreicht werden können.

Darüberhinaus war die Aktivierung von T-Zellen inhibierbar. Dies zeigte sich anhand der verminderten Expression von Aktivierungsmolekülen wie CD69, CD25 und HLA-DR. Beispielhaft für die drei genannten Aktivierungsmoleküle sind die Ergebnisse der CD25- und CD69-Expression in Abb. 2a und 2b dargestellt. In den untersuchten Konzentrationen war NAC nicht toxisch, was durch die fehlende Trypanblau-Aufnahme, fehlende Propidiumiodid- Aufnahme sowie mittels des Formazan-Tests (WST-1) nachgewiesen wurde.

Neben diesen in vitro-Daten zeigen auch präliminäre in vivo Daten, daß hohe Dosen von NAC einen positiven Effekt auf entzündliche Dermatosen haben. So konnten wir bei 313 Patienten mit Psoriasis vulgaris nach mindestens 4- wöchiger Gabe von NAC (2,4g/die) eine Reduktion der betroffenen Hautoberfläche sowie der Schuppung erzielen. Alle Patienten gaben darüberhinaus subjektiv eine Symptombesserung an. Allerdings kam es bei einem Patienten binnen 8 Wochen erneut zu einer Verschlechterung seines Hautbefundes.

Bei der Lösung der Aufgabe ist darüberhinaus ein weiterer Aspekt zu berücksichtigen, nämlich die Tatsache, daß reaktive Sauerstoff-Spezies sowohl im wasserlöslichen Zellmilieu, dem Zytoplasma, als auch im lipidlöslichen Milieu, den Zellmembranen, entstehen. Ein möglichst wirksames protektives Antioxidans muß daher aus einer nicht-toxischen Kombination eines wasserlöslichen mit einem lipidlöslichen Antioxidans bestehen. Dies zeigte sich auch in unseren in vitro-Experimenten: Additive immunmodulatorische Wirkungen auf T-Zellen hatte eine Kombinationen aus dem fettlöslichen α-Tocopherol und dem wasserlöslichen N-Acetylcystein (siehe Abb. 1 und 2). Neben einer massiven Hemmung zahlreicher T- Zell Aktivierungsmarker durch die lipid-wasserlösliche Antioxidantienkombination (s. Abb. 2a und 2b) war eine vollständige Unterdrückung der T-Zell CLA Expression zu beobachten (s. Abb. 1a und 1b). Dies war sowohl bei ruhenden als auch bei aktivierten T-Zellen nachweisbar. Darüberhinaus konnte auch die Mitogen- bzw. Superantigen-mediierte T-Zell Aktivierung sowie T-Zell CLA Expression supprimiert werden. Wie den Abb. 1 und 2 zu entnehmen ist, war hierbei die Kombination des wasserlöslichen Antioxidans NAC mit dem fettlöslichen α-Tocopherol der alleinigen Behandlung mit einem der genannten Antioxidantien signifikant überlegen.

Um die Frage zu klären, ob auch andere Kombinationen fett- und wasserlöslicher Antioxidantien stärker immunmodulatorisch wirken als die jeweilige Einzelsubstanz, wurde dies bei der Kombination Ascorbat (wasserlöslich) mit Tocopherol (fettlöslich) untersucht. Auch hier zeigte sich ein stärkerer immunmodulatorischer Effekt der Komination im Vergleich zu den beiden Einzelsubstanzen (Abb. 3).

Somit gehen wir davon aus, daß das Problem des Schutzes der gesamten Zelle vor ROS im wasser- und fettlöslichen Zellkompartiment auch durch andere Antioxidantien-Kombinationen erreicht werden kann. Hierzu zählen die freie Kombination folgender wasserlöslicher Antioxidantien:

• - Ascorbat und dessen Derivate, insbesondere auch Ascorbylpolymere
• - Harnsäure und dessen Derivate
• - Thiole und deren Derivate

mit den folgenden lipidlöslichen Antioxidantien:

• - Ubichinol/Ubichinon (Coenzyme Q) und dessen Derivate
• - Tocopherole und deren Derivate
• - Tocotrienole und deren Derivate
• - Carotenoide und deren Derivate
• - Flavonoide und deren Derivate
• - Phenole und deren Derivate.

Wie bereits oben genannt konnten wir eine starke immunmodulatorische Wirksamkeit der lipid-wasserlöslichen Antioxidantienkombination bei humanen T-Zellen nachweisen. Aufgrund der genannten T-Zell­ immunmodulatorischen Eigenschaften der alleinigen Behandlung mit NAC bzw. der lipid-wasserlöslichen Antioxidantienkombination schließen wir, daß die Therapie mit NAC bzw. die genannten Antioxidantien-Kombination bei entzündlichen Erkrankungen der Haut, bei denen T-Zellen eine Rolle spielen, wirksam sein sollte.

Zu diesen Erkrankungen zählen:

• - Psoriasis vulgaris und ihre Unterformen, incl. der psoriatischen Arthropathie
• - atopische Dermatitis (Neurodermitis) und andere Ekzemerkrankungen wie seborrhoisches Ekzem
• - allergische oder irritative Erkrankungen der Haut
• - Lichen ruber und seine Sonderformen
• - (Systemische) Autoimmunerkrankungen mit Manifestation an der Haut wie systemische und zirkumskripte Sklerodermie, Dermatomyositis, Lupus erythematodes und ihre Überlappungsformen sowie die rhumatoide Arthritis
• - Alopecia areata.

Aufgrund des Wirkmechanismus (Inhibition der T-Zell Aktivierung, Inhibition der T-Zell Rezirkulation in die Haut) erscheint als einzig sinnvoller Weg der Applikation die systemische Verabreichung. Nur so können ausreichend hohe Wirkspiegeln an den jeweiligen Wirkorten erreicht werden.

Alle o.g. Dermatosen werden derzeit u. a. mit immunsuppressiven Medikamenten wie Glukokortikosteroiden, Cyclosporin A oder Azathioprin behandelt. Die Behandlung mit diesen Substanzen geht jedoch in einem nennenswerten Anteil mit z. T. schweren Nebenwirkungen einher. Durch die bekanntermaßen geringe Nebenwirkung der o.g. Antioxidantien ist ein therapeutischer Vorteil, z. B. auch durch Einsparung bisher klassischer Therapeutika zu erwarten. Dies führt somit auch zu seltener auftretenden und/oder geringer ausgeprägten Nebenwirkungen dieser etablierten Therapieformen.

Literaturstellen

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Claims (7)

1. Verwendung von systemisch verabreichten, wasserlöslichen Antioxidantien bei der Behandlung und Prävention von entzündlichen Dermatosen.

2. Verwendung von systemisch verabreichten, wasserlöslichen Antioxidantien nach Anspruch 1 in Kombination mit systemisch verabreichten, lipidlöslichen Antioxidantien.

3. Verwendung von systemisch verabreichtem N-Acetylcystein nach Anspruch 1.

4. Verwendung von wasserlöslichen Antioxidantien aus den Gruppen

• - Ascorbat und dessen Derivate, insbesondere auch Ascorbylpolymere,
• - Harnsäure und dessen Derivate sowie
• - Thiole und deren Derivate

in Kombination mit lipidlöslichen Antioxidantien aus den Gruppen

• - Ubichinol/Ubichinon (Coenzyme Q) und deren Derivate,
• - Tocopherole und deren Derivate,
• - Tocotrienole und deren Derivate,
• - Carotenoide und deren Derivate,
• - Flavonoide und deren Derivate sowie
• - Phenole und deren Derivate

nach Anspruch 2.

5. Verwendung einer systemisch verabreichten Kombination von Thiolen, insbesondere N-Acetylcystein mit Tocopherolen/Tocotrienolen und/oder deren Derivaten nach Anspruch 4.

6. Verwendung der Wirkstoffe und deren Kombinationen nach den Ansprüchen 1 bis 5 bei der Behandlung von

• - Psoriasis vulgaris und ihren Unterformen, incl. der psoriatischen Arthropathie,
• - atopischer Dermatitis (Neurodermitis) und anderen Ekzemerkrankungen wie seborrhoisches Ekzem,
• - allergischen oder irritativen Erkrankungen der Haut,
• - Lichen ruber und seinen Sonderformen,
• - (Systemischen) Autoimmunerkrankungen mit Manifestation an der Haut wie systemische und zirkumskripte Sklerodermie, Dermatomyositis, Lupus erythematodes und ihre Überlappungsformen sowie die rheumatoide Arthritis und Alopecia areata.