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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Reihe von 3-Hydroxy-7β-hydroxysteroid-Verbindungen
und bestimmter Ketonderivate davon zum Schutz gegen den neuronalen
Zelltod und die folglich bei der Behandlung und Prävention
von solchen Erkrankungen oder den Folgeerscheinungen solcher Erkrankungen
wie der Alzheimerschen Krankheit, der Parkinsonschen Krankheit,
der nicht demenziellen kognitiven Störung (CIND), des Schlaganfalls,
des Hirntraumas, der Rückenmarkverletzung
und peripheren Nervenverletzung, nützlich sind; sie sind auch
nützlich
bei der Verbesserung der kognitiven Funktion.
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Die
Bildung von 7α-hydroxylierten
Metaboliten von Dehydroepiandrosteron (DHEA) in vivo ist seit 1959
mit der Identifikation von 7α-Hydroxy-DHEA
im Urin bekannt [J J Schneider, M L Lewbart, Recent Progr. Horm.
Res. 15 (1959) 201–230;
L Starka et al., Clin. Chim. Acta. 7 (1961) 309–316)]. Seit dieser Zeit wurde ausgiebig über die
7α-Hydroxylierung
von 3β-Hydroxysteroid-Substraten
(einschließlich
DHEA und Epiandrosteron – EPIA)
in Gewebepräparationen
aus vielen menschlichen Organen, einschließlich der adulten und fetalen
Leber, den Hoden, den Nebenhoden, der Haut, dem Mammagewebe, der
Prostata, den Stromazellen des Fettgewebes und den Tonsillen berichtet.
Die Hydroxylierung von DHEA an der 7-Stellung wurde auch in der Rattenleber
und in zahlreichen Mäusegeweben
und -organen nachgewiesen. Wenig oder keine Aufmerksamkeit wurde
jedoch dem 7β-Äquivalent
geschenkt. In allen diesen Studien stellte das 7α-Hydroxy-DHEA bei weitem den
wichtigsten gebildeten Metaboliten dar. Doostzadeh et al., [Steroids
63 (1998) 608–614)
berichteten in der Tat, dass die Bildungsrate von 7α-Hydroxy-DHEA
durch die Mäuselebermikrosomen
mehr als das 15fache der Bildungsrate von 7β-Hydroxy-DHEA betrug.
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Es
wurde auch gezeigt, dass EPIA, DHEA und Pregnenolon im Rattenhirn
rasch und extensiv in ihre entsprechenden 7α-Hydroxy-Metaboliten transformiert
wurden [J M Guiraud et a., Steroids 34 (1979) 241–248; M
Warner et al., Endocrinology 124 (1989) 2699–2706; Y Akwa et al., Biochem.
J. 288 (1992) 959–964)].
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WO97/37664
offenbart die Verwendung vieler verschiedener Verbindungen, einschließlich 7α-Hydroxy-substituierter
Steroide, zur Behandlung von neuropsychiatrischen Störungen,
Immunerkrankungen oder endokrinen Erkrankungen. Unter den in WO97/37664
vorgeschlagenen Störungen,
bei denen diese Verbindungen zur Behandlung verwendet werden können, ist
die Alzheimersche Krankheit eingeschlossen. Der vorgeschlagene Wirkmechanismus
läuft jedoch
darauf hinaus, dass die Störung
hypothetisch auf einen Defizit des 7α-Hydroxy-substituierten Steroids
im Gehirn zurückzuführen ist,
und die in WO97/37664 vorgeschlagene Behandlung behebt folglich
diesen Defizit durch die Verabreichung eines 7α-Hydroxy-substituierten Steroids, um
die fehlende Verbindung zu ersetzen. Das in WO97/37664 beschriebene
Verfahren behandelt folglich eine existierende Erkrankung, anstelle
die Erkrankung zu verhindern oder eine Verschlimmerung des Zustandes durch
Prävention
einer weiteren Neuronenschädigung
zu verhindern. WO97/37664 beschreibt deshalb keine neuroprotektive
Wirkung. Begründet
auf der Annahme wird auch vorausgesagt, dass es sich bei dem Wirkstoff um
die 7α-Verbindung
handelt, und dass die 7β-Verbindung
bei Vorliegen inaktiv ist.
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WO94/20111
offenbart auch die Verwendung einer Reihe von DHEA-Derivaten zur
Prävention
oder Reduktion des Verlusts der Gewebelebensfähigkeit, der durch Adhäsion von
Neutrophilen an Endothelzellen verursacht wird. Hierbei handelt
es sich jedoch nicht um den Mechanismus, über den die erfindungsgemäß behandelten
Erkrankungen verursacht werden.
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Obwohl
von den 7β-Hydroxy-Analoga
der in WO97/37664 offenbarten Verbindungen bekannt war, dass sie
in vivo gebildet werden, werden sie im Vergleich mit mehr als 95
% des 7α-Isomers
in einem Umfang von weniger als 5 % gebildet. Überdies wurde kein für die Umwandlung
dieser 3-Hydroxysteroide in ihre entsprechenden 7β-Hydroxy-Derivate
verantwortliches Enzymsystem charakterisiert. Aus allen diesen Gründen und
angesichts der vorstehend zusammengefassten Forschung geht aus der
Literatur deutlich hervor, dass die allgemeine Erwartung darin bestand,
dass das 7β-Isomer
inaktiv sein würde.
Wie aus der vorstehend zusammengefassten Literatur, und noch einem
großen
Teil mehr, deutlich hervorgeht, wurden aufgrund dessen essenziell
keine Untersuchungen zur möglichen
biologischen Aktivität
der 7β-Verbindungen
durchgeführt.
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Im
Gegensatz zu dieser Erwartung haben wir überraschend gefunden, dass
die 7β-substituierten
Steroide eine biologische Aktivität besitzen und dass es sich
bei dieser Aktivität
nicht um die in WO97/37664 für die
7α-Hydroxy-substituierten
Steroide beschriebene Aktivität
handelt. Es ist vielmehr eine neuroprotektive Aktivität, so wie
sie zuvor in WO99/31049 nachgewiesen wurde, wenngleich auch in einer
anderen Verbindungsklasse.
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Bei
Ereignissen, wie zum Beispiel verlängerter Hypoxie und Ischämie, die
möglicherweise
von Hypoglykämie
begleitet sein kann, begegnet man einer verschiedengradigen Neuronenschädigung.
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Ischämie tritt
in der Regel während
Herzinfarkten auf, aber die zu diesen Zeiten entstandene Schädigung ist
im Wesentlichen auf die Herzgewebe beschränkt, und bestimmte Behandlungen
wurden entwickelt. Im erfindungsgemäßen Zusammenhang richten wir
uns sowohl an die Effekte der kurzfristigen als auch langfristigeren
Ischämie
auf das Gehirn, wie sie zum Beispiel bei Schlaganfallpatienten oder
in Folge einer Kopfverletzung auftreten und auch an die sich langsamer
entwickelnden neurodegenerativen Erkrankungen im Alter, bei denen
die chronischen unterschwelligen Grade der Ischämie und/oder die beeinträchtigte
Energiezufuhr zu den beobachteten degenerativen Veränderungen
des Gehirns beitragen können.
Der Schweregrad der Ischämie
hängt von
der Natur des Schlaganfalls oder der Verletzung ab, es entsteht
aber unweigerlich Hirnschädigung,
und diese wird erfindungsgemäß angesprochen.
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Im
Stand der Technik sind verschiedene neuroprotektive Mittel bekannt,
mit denen versucht wird, das Problem der Hirnschädigung zu mindern, aber alle
die derzeit bekannten tendieren dazu, von unerwünschten Nebenwirkungen begleitet
zu sein. So ist zum Beispiel MK801 (Dizocilpin-maleat) ein ziemlich
einfaches Molekül,
von dem bekannt ist, dass es für
Ischämie-Patienten
einen Grad der Neuroprotektion bereitstellt. MK801 ist jedoch auch
von „alarmierenden
psychotropen Wirkungen" (Martindale)
ebenso wie von unerwünschten Wirkungen
auf das motorische System begleitet. Die neuroprotektiven Wirkungen
sind in Brain Research 755 (1997) 36–46 (Pringle, A.K. et al.),
die hierin unter Bezugnahme aufgenommen sind, detaillierter beschrieben. Die
gleichen Autoren haben in einer früheren Arbeit auch die neuroprotektiven
Wirkungen von Conotoxin beschrieben, aber trotz der neuroprotektiven
Wirkungen dieser Verbindung werden in vivo unerwünschte Nebenwirkungen beobachtet.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist folglich die Verwendung zur Herstellung
eines Arzneimittels zum Schutz gegen Neuronenschädigung aus einem 7β-Hydroxysteroid
oder seinem pharmazeutisch verträglichen
Ester oder einem anderen Derivat davon gemäß der Formel (I) oder (II):
worin
R
1 und R
2 gleich
oder voneinander verschieden sind und jedes jeweils Folgendes darstellt:
ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en),
eine Alkenylgruppe mit von 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Alkinylgruppe
mit von 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit von 6 bis
10 Kohlenstoffatomen, eine Formylgruppe, eine Alkylcarbonylgruppe
mit von 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylcarbonylgruppe mit
von 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, eine Alkinylcarbonylgruppe mit von
3 bis 7 Kohlenstoffatomen, eine Arylcarbonylgruppe mit von 7 bis
11 Kohlenstoffatomen, eine Aralkylcarbonylgruppe mit von 8 bis 15
Kohlenstoffatomen, eine Aralkenylcarbonylgruppe mit von 9 bis 15
Kohlenstoffatomen oder eine heterocyclische Carbonylgruppe wie nachstehend
definiert ist;
eines von R
a und R
b eine Hydroxylgruppe darstellt, bevorzugt
in der β-Konfiguration,
und das andere ein Wasserstoffatom darstellt, oder R
a und
R
b zusammen eine Oxogruppe darstellen;
der
Ring A,
ein Benzol- oder Cyclohexanring
ist;
wenn der Ring A ein Cyclohexanring ist, die gestrichelte
Linie im Ring B eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindung
oder -Doppelbindung darstellt und n für 1 steht; oder wenn der Ring
A ein Benzolring ist, die gestrichelte Linie im Ring B eine Kohlenstoff
Kohlenstoff Einfachbindung darstellt und n für 0 steht;
die heterocyclische
Carbonylgruppe eine Gruppe der Formel R
3-CO
ist, worin R
3 eine heterocyclische Gruppe mit
von 3 bis 7 Ringatomen darstellt, von denen von 1 bis 3 Heteroatome
sind, die unter Stickstoffatomen, Sauerstoffatomen und Schwefelatomen
ausgewählt
sind, und wobei das übrige
Atom oder die übrigen
Atome, wovon es mindestens eines gibt, Kohlenstoffatome sind;
wobei
die Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylgruppen und die Alkyl-, Alkenyl-
und Alkinylteile der Alkylcarbonyl-, Alkenylcarbonyl- und Alkinylcarbonylgruppen
nicht substituiert sind oder mindestens einen der folgenden Substituenten ψ aufweisen:
Substituenten ψ: Hydroxylgruppen,
Mercaptogruppen, Halogenatome, Aminogruppen, Alkylaminogruppen mit von
1 bis 6 Kohlenstoffatom(en), Dialkylaminogruppen, in denen jede
Alkylgruppe von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(e) aufweist, Carbamoylgruppen,
Nitrogruppen, Alkoxygruppen mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en),
Alkylthiogruppen mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en), Carboxygruppen,
Alkoxycarbonylgruppen und nicht substituierte Arylgruppen mit von
6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
wobei die Arylgruppen, die heterocyclischen
Gruppen und die Arylteile der Arylcarbonylgruppen und der Aralkylcarbonylgruppen
nicht substituiert sind oder mindestens einen der folgenden Substituenten ξ aufweisen:
Substituenten ξ: jeder der
Substituenten ψ und
Alkylgruppen mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en), Hydroxyalkylgruppen
mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) und Halogenalkylgruppen mit
von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en);
und pharmazeutisch verträgliche Salze
und Ester davon.
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Eine
spezielle Klasse der 7β-Hydroxysteroide,
die erfindungsgemäß von besonderem
Interesse sind, stellen die 3β,7β-Dihydroxysteroide
und pharmazeutisch verträgliche
Ester davon dar.
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Bevorzugte
Ester sind Carbonsäureester.
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In
den Verbindungen der Formel (I):
sind R1 und
R2 bevorzugter gleich oder voneinander verschieden
und jedes stellt jeweils Folgendes dar: ein Wasserstoffatom, eine
Alkylgruppe mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en), eine wahlweise
substituierte Phenylgruppe, eine Formylgruppe, eine Alkylcarbonylgruppe
mit von 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Arylcarbonylgruppe mit von
7 bis 11 Kohlenstoffatomen, eine Aralkylcarbonylgruppe mit von 8
bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine heterocyclische Carbonylgruppe
wie nachstehend definiert ist;
stellt eines von Ra und
Rb eine Hydroxylgruppe in der β-Konfiguration
dar und stellt das andere ein Wasserstoffatom dar, oder stellen
Ra und Rb zusammen
eine Oxogruppe dar;
stellt die heterocyclische Carbonylgruppe
eine Gruppe mit der Formel R3-CO dar, worin
R3 eine heterocyclische Gruppe mit von 3
bis 7 Ringatomen darstellt, von denen von 1 bis 3 Heteroatome sind,
die unter Stickstoffatomen, Sauerstoffatomen und Schwefelatomen
ausgewählt
sind, und wobei das übrige
Atom oder die übrigen Atome,
von denen mindestens eines vorhanden ist, Kohlenstoffatome darstellt
oder darstellen.
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In
den erfindungsgemäßen Verbindungen,
worin R1, R2 oder
Substituent ξ eine
Alkylgruppe darstellt, kann diese eine gerad- oder verzweigtkettige
Alkylgruppe mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) darstellen, und Beispiele
schließen
die folgenden ein: Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-,
Isobutyl-, sek-Butyl-, t-Butyl-, Pentyl-, 1-Methylbutyl-, 2-Methylbutyl-,
3-Methylbutyl-, 1-Ethylpropyl-, 2-Ethylpropyl, 1,1-Dimethylpropyl-,
Hexyl-, 1-Methylpentyl-, 2-Methylpentyl-, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl-,
1-Ethylbutyl-, 2-Ethylbutyl-, 3-Ethylbutyl-, t-Hexyl- und 1,1-Diemethylpentylgruppen,
von denen die Gruppe mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatom(en) bevorzugt
sind, wobei die Methyl- und Ethylgruppen am bevorzugtesten sind;
worin
R1 oder R2 eine
Alkenylgruppe darstellt, kann diese eine gerad- oder verzweigtkettige
Alkenylgruppe mit von 2 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen, und
Beispiele schließen
die folgenden ein: Vinyl-, 1-Propenyl-, Allyl-, Isopropenyl-, Methallyl-,
1-, 2-, 3-Butenyl-, Isobutenyl-, 1-, 2-, 3-, 4-Pentenyl- und 1-, 2-, 3-,
4-, 5-Hexenylgruppen, von denen die Alkenylgruppen mit von 2 bis
4 Kohlenstoffatomen bevorzugt sind, wobei die Vinyl- und Allylgruppen
am bevorzugtesten sind;
worin R1 oder
R2 eine Alkinylgruppe darstellt, kann diese
eine gerad- oder verzweigtkettige Alkinylgruppe mit von 2 bis 6
Kohlenstoffatomen darstellen, und Beispiele schließen die
folgenden ein: Ethinyl-, 1-, 2-Propinyl-, 1-, 2-, 3-Butinyl-, Isobutinyl-,
1-, 2-, 3-, 4-Pentinyl- und 1-, 2-, 3-, 4-, 5-Hexinylgruppen, von
denen die Alkinylgruppen mit von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bevorzugt
sind;
worin R1, R2 oder
Substituent ψ eine
Arylgruppe ist, stellt diese eine aromatische carbocyclische Gruppe
mit von 6 bis 10 Kohlenstoffatomen dar. Beispiele solcher Gruppen
schließen
die folgenden ein: Phenyl-1-Naphthyl-, 2-Naphthyl- und Indenylgruppen,
von denen die Phenylgruppe bevorzugt ist. Außer im Fall des Substituenten α können diese
Gruppen substituiert oder nicht substituiert sein. Wenn die Gruppe
substituiert ist, ist die Zahl der Substituenten nur durch die Zahl
der substituierbaren Positionen und möglicherweise, in manchen Fällen, durch
sterische Einschränkungen
beschränkt.
Im Fall der Phenylgruppen ist folglich die maximale Zahl der Substituenten
5, im Fall der Naphthylgruppen ist die maximale Zahl der Substituenten
7 usw. Eine bevorzugte Zahl der Substituenten beträgt jedoch
von 1 bis 3, und die Substituenen sind wie nachstehend beschrieben;
worin
R1 oder R2 eine
Alkylcarbonylgruppe ist, stellt diese eine Alkanoylgruppe dar, die
eine gerad- oder verzweigtkettige Gruppe mit von 2 bis 7 Kohlenstoffatomen
sein kann (d. h. von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(e) im Alkylteil), und
Beispiele schließen
die folgenden ein: Acetyl-, Propionyl-, Butyryl-, Isobutyryl-, Valeryl-,
Isovaleryl-, Pivaloyl-, Hexanoyl- und Heptanoylgruppen, von denen
die Gruppen mit von 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bevorzugt sind und
wobei die Acetyl- und Propionylgruppen am bevorzugtesten sind. Der
Alkylteil dieser Gruppen kann substituiert oder nicht substituiert
sein, und wenn substituiert, sind die Substituenten unter den Substituenten α ausgewählt. Beispiele
solcher substituierten Gruppen schließen die folgenden ein: Alanyl-, β-Alanyl-, Phenylalanyl-,
Asparaginyl-, Cysteinyl, Glycoloyl-, Glycyl-, Methionyl-, Ornithyl-,
Glyceroyl-, Tropoyl-, Glutaminyl-, Glutamyl-, Homocysteinyl-, Seryl-,
Homoseryl-, Threonyl-, Lactoyl-, Leucyl-, Isoleucyl-, Norleucyl-,
Lysyl-, Valyl-, Norvalyl- und Sarcosylgruppen;
worin R1 oder R2 eine Alkenylcarbonylgruppe
darstellt, kann diese eine gerad- oder verzweigtkettige Alkenylcarbonylgruppe
mit von 3 bis 7 Kohlenstoffatomen sein, und Beispiele schließen die
folgenden ein: Acryloyl-, Methacryloyl-, Crotonoyl-, Isocrotonoyl-,
3-Butenoyl-, Pentenoyl- und Hexenoylgruppen, von denen die Alkenylcarbonylgruppen
mit von 3 bis 5 Kohlenstoffatomen bevorzugt sind und wobei die Acryloyl-
und Methacryloylgruppen am bevorzugtesten sind;
worin R1 und R2 eine Alkinylcarbonylgruppe
darstellt, kann diese eine gerad- oder verzweigtkettige Alkinylcarbonylgruppe
mit von 3 bis 7 Kohlenstoffatomen sein, und Beispiele schließen die
folgenden ein: Propioloyl-, 3-Butinylcarbonyl-, Pentinylcarbonyl-
und Hexinylcarbonylgruppen, von denen die Alkinylcarbonylgruppen
mit von 3 bis 5 Kohlenstoffatomen bevorzugt sind;
worin R1 oder R2 eine Arylcarbonylgruppe
darstellt, kann der Arylteil von dieser jedwede der vorstehend definierten
und erläuterten
Arylgruppen sein. Bevorzugte Arylcarbonylgruppen schließen die
folgenden ein: Benzoyl-, o-, m- oder p-Toluoyl-, o-, m- oder p-Anisoyl-,
o-, m- oder p-Hydroxybenzoyl-, Picryl-, Galloyl-, Protocatechuoyl-,
Vanilloyl-, Veratroyl-, Anthraniloyl-, 1-Naphthoyl- und 2-Naphthoylgruppen;
worin
R1 oder R2 eine
Aralkylcarbonyl- oder Aralkenylcarbonylgruppe darstellt, kann die
Aryl- und, je nachdem, Alkyl-
oder Alkenylgruppe jedwede der vorstehend definierten und erläuterten
Gruppen sein. Spezifische Beispiele solcher Gruppen schließen die
folgenden ein: Phenylacetyl-, 3-Phenylpropionyl-, Benziloyl-, Tyrosyl-,
Atropoyl-, Hydratropoyl- und Cinnamoylgruppen;
worin R1 oder R2 eine heterocyclische
Carbonylgruppe darstellt, kann diese eine Gruppe der Formel R3-CO- sein, worin R3 einen
heterocyclische Gruppe mit von 3 bis 7 Ringatomen darstellt, von
denen von 1 bis 3 Stickstoff-, Sauerstoff- oder Schwefelatome darstellen,
wobei der Rest Kohlenstoffatome darstellt. Mindestens eines der
Ringatome sollte ein Kohlenstoff sein. Wenn 3-Heteroatome vorhanden
sind, ist es bevorzugt, dass mindestens eines ein Stickstoffatom
darstellt. Beispiele solcher Gruppen schließen die folgenden ein: 2- und 3-Furoyl-,
2- und 3-Thenoyl-, 2-Pyridincarbonyl-, Nicotinoyl-, Isonicotinoyl-,
Prolyl-, Piperidincarbonyl-, Piperazincarbonyl- und Morpholinocarbonylgruppen;
worin
Substituent ψ oder
Substituent ξ eine
Alkylaminogruppe mit von 1 bis 6 Kohlenstoff(en) darstellt, kann der
Alkylteil jedwede von den vorstehend definierten und erläuterten
Alkylgruppen sein. Bevorzugte Beispiele solcher Alkylaminogruppen
schließen
die folgenden ein: Methylamino-, Ethylamino-, Propylamino-, Isopropylamino-,
Butylamino-, Isobutylamino-, sek-Butylamino-, t-Butylamino-, Pentylamino-,
Isopentylamino-, Neopentylamino-, t-Pentylamino-, Hexylamino- und
Isohexylaminogruppen, von denen die Gruppen mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatom(en)
bevorzugt sind, wobei die Methylamino- und Ethylaminogruppen am
bevorzugtesten sind;
worin Substituent ψ oder Substituent ξ eine Dialkylaminogruppe
darstellt, jeweils jeder Alkylteil von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(e)
aufweist, und die beiden Alkylgruppen gleich oder verschieden voneinander
sein können.
Die Alkylgruppen können
jedwede der vorstehend definierten und erläuterten Akylgruppen darstellen.
Bevorzugte Beispiele solcher Dialkylaminogruppen schließen die
folgenden ein: Dimethylamino-, Methylethylamino-, Dethylamino-,
Methylpropylamino-, Dipropylamino-, Diisopropylamino-, Ethylbutylamino-,
Dibutylamino-, Di-t-Butylamino-, Methylpentylamino-, Dipentylamino-,
Diisopentylamino- und Dihexylaminogruppen, von denen die Gruppen
mit von 1 bis 4 Kohlenstoff(en) in jeder Alkylgruppe bevorzugt sind,
wobei die Dimethylamino- Diethylaminogruppen am bevorzugtesten sind;
worin
Substituent ψ oder
Substituent ξ eine
Alkoxygruppe darstellt, kann diese eine gerad- oder verzweigkettige
Alkoxygruppe mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) sein, und Beispiele
schließen
die folgenden ein: Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy-, Isopropoxy-, Butoxy-,
Isobutoxy-, sek-Butoxy-, t-Butoxy-, Pentyloxy-, Isopentyloxy-, Neopentyloxy-,
t-Pentyloxy-, Hexyloxy- und Isohexyloxygruppen, von denen die Gruppen
mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatom(en) bevorzugt sind, wobei die Methoxy-
und Ethoxygruppen am bevorzugtesten sind;
worin Substituent ψ oder Substituent ξ eine Alkylthiogruppe
mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) darstellt, kann der Alkylteil
jeweils jedwede der vorstehend definierten und erläuterten
Alkylgruppen sein. Bevorzugte Beispiele solcher Alkylthiogruppen
schließen
die folgenden ein: Methylthio-, Ethylthio-, Propylthio-, Isopropylthio-,
Butylthio-, Isobutylthio-, sek-Butylthio-, t-Butylthio-, Pentylthio-,
Isopentylthio-, Neopentylthio-, t-Pentylthio-, Hexylthio- und Isohexylthiogruppen,
von denen die Gruppen mit von 1 bis 4 Kohlenstoff(en) bevorzugt
sind, wobei die Methylthio- und Ethylthiogruppen am bevorzugtesten
sind;
worin Substituent ψ oder
Substituent ξ eine
Alkoxycarbonylgruppe darstellt, kann diese eine gerad- oder verzweigtkettige
Alkoxycarbonylgruppe mit von 2 bis 7 Kohlenstoffatomen darstellen,
und Beispiele schließen
die folgenden ein: Methoxycarbonyl-, Ethoxycarbonyl-, Propoxycarbonyl-,
Isopropoxycarbonyl-, Butoxycarbonyl-, Isobutoxycarbonyl-, sek-Butoxycarbonyl-,
t-Butoxycarbonyl-, Pentyloxycarbonyl-, Isopentyloxycarbonyl-, Neopentyloxycarbonyyl-,
t-Pentyloxycarbonyl-, Hexyloxycarbonyl- und Isohexyloxycarbonylgruppen,
von denen die Gruppen mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatom(en) bevorzugt
sind, wobei die Methoxycarbonyl- und Ethoxycarbonylgruppen am bevorzugtesten
sind;
worin Substituent ξ eine
Hydroxyalkylgruppe mit von 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) darstellt,
kann der Alkylteil jedwede der vorstehend definierten und erläuterten
Alkylgruppen sein. Bevorzugte Beispiele solcher Hydroxyakylgruppen
schließen
die folgenden ein: Hydroxymethyl-, 1- und 2-Hydroxyethyl-, 1-, 2- und 3-Hydroxypropyl-,
1,2-Dihydroxyethyl-, 1,2,3-Trihydroxypropyl-, 4-Hydroxybutyl-, 5-Hydroxypentyl- und 6-Hydroxyhexylgruppen;
worin
Substituent ξ eine
Halogenalkylgruppe mit von 1 bis 6, bevorzugt mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatom(en) darstellt,
kann der Alkylteil wie vorstehend definiert und erläutert sein,
und das Halogenatom stellt bevorzugt Chlor, Fluor, Brom oder Iod
dar. Beispiele solcher Gruppen schließen die folgenden ein: Fluormethyl-,
Chlormethyl-, Brommethyl-, Iodmethyl-, Dichlormethyl-, Difluormethyl-,
Trichlormethyl-, Trifluormethyl, 2,2,2-Trichlorethyl, 2-Chlorethyl-,
2-Florethyl-, 2-Bromethyl-, 2-Iodethyl-, 2,2-Dibromethyl-, 2,2,2-Tribromethyl-,
3-Fluorpropyl-, 3-Chlorpropyl-, 4-Brombutyl-, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl-
und 6-Fluorhexylgruppen.
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Es
wird erkannt werden, dass wenn die Verbindung eine Gruppe der Formel
-OR enthält,
worin R jedwede der vorstehend in Bezug auf R1 usw.
definierten Gruppen und Atome darstellt, die aktive Spezies möglicherweise
die Verbindung darstellt, die die freie Hydroxygruppe enthält. Demzufolge
kann jedwede Gruppe, die in vivo in eine Hydroxygruppe umgewandelt
werden kann, anstelle der Hydroxygruppe verwendet werden.
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Spezifische
Beispiele von erfindungsgemäßen Verbindungen
schließen
die folgenden ein:
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7β-Hydroxyepiandrosteron (7β-Hydroxy-EPIA)
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7β-Hydroxydehydroepiandrosteron (7β-Hydroxy-DHEA)
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Es
wird angenommen, dass die folgende 7α-Hydroxy-Verbindung zusätzlich auf
die gleiche Weise wirksam ist:
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Wir
haben überraschend
entdeckt, dass diese Verbindungen zum Schutz gegen eine akute und
chronische Neuronenschädigung
verwendet werden können,
die durch solche Ereignisse wie Schlaganfall, Hirntrauma und cerebrale
Ischämie,
wie zum Beispiel die durch Subarachnoidalblutungen induzierte oder
während einer
Herzbypassoperation usw. auftretende, verursacht wird.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
können
anhand vieler verschiedener Verfahren hergestellt werden, die selbst
weithin bekannt sind, beginnend mit den Ausgangssteroiden. Sie können zum
Beispiel anhand der in der Literatur beschriebenen Verfahren, auf
die vorstehend verwiesen wird, hergestellt werden, die ein Gemisch
aus den 7β-
und den entsprechenden 7α-Verbindungen
ergeben würden,
das dann mittels weithin bekannter Verfahren getrennt werden kann.
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So
kann zum Beispiel durch allylische Oxidation nach Protektion der
3β-Hydroxygruppe
und der 17-Ketongruppe unter Verwendung üblicher Verfahren 7β-Hydroxy-EPIA
aus DHEA erhalten werden. Das Produkt wird danach mit einem Katalysator
aus einer löslichen
Metallverbindung (wie zum Beispiel Natriumhydrid) reduziert und
die 3β-Hydroxy-
und 17-Ketongruppen werden entschützt. Die 7α-Hydroxy- und 7β-Hydroxy-Epimere können dann
anhand üblicher
Mittel, wie zum Beispiel Säulenchromatographie,
getrennt werden, und das 7β-Hydroxy-EPIA
kann bis zur Reinheit kristallisiert werden.
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Ein
alternatives Syntheseverfahren wird im folgenden Reaktionsschema
gezeigt:
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In
den vorstehenden Formeln steht TBDMSO für t-Butyldimethylsilyloxy und
Ac steht für
Acetyl.
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Im
ersten Schritt des vorstehenden Reaktionsschemas wird die Verbindung
der Formel (III), Östron, durch
eine t-Butyldimethylsilyloxygruppe auf übliche Weise geschützt, um
die geschützte
Verbindung der Formel (IV) zu ergeben. Diese wird dann mit Ethylenglykol
in Anwesenheit eines Säurekatalysators
(wie zum Beispiel p-Toluensulfonsäure) zur Reaktion gebracht,
um die Ketogruppe an der 17-Stellung zu schützen und die Verbindung der
Formel (V) zu ergeben. Eine Hydroxygruppe kann dann an der 6-Stellung,
wie hierin nachstehend in Beispiel 3 erläutert, eingeführt werden,
um die Verbindung der Formel (VI) zu ergeben, die dann dehydratisiert
wird, um die Verbindung der Formel (VII) zu ergeben. Diese wird
epoxidiert, um die Verbindung der Formel (VIII) zu ergeben, die
dann zur Verbindung der Formel (IX), mit einer 7α-Hydroxygruppe, reduziert wird. Die
t-Butyldimethylsilyl-Schutzgruppe wird entfernt, wobei sich die
Verbindung der Formel (X) ergibt, und diese wird mit einer katalytischen
Menge einer Säure
erhitzt, um 7α-Hydroxyöstron (XI)
zu ergeben. Diese wird z. B. unter Verwendung von Chromsäure/Schwefelsäure oxidiert,
um das 7-Ketoöstron
(XII) zu ergeben, das dann mit Essigsäureanhydrid zur Reaktion gebracht
wird, um die Verbindung der Formel (XIII) zu ergeben. Diese Verbindung
wird z. B. unter Verwendung von Wasserstoff in Anwesenheit eines
Palladium-Katalysators hydriert, um die Verbindung der Formel (XIV)
zu ergeben, und letztendlich werden die Acetylgruppen entfernt, um
7β-Hydroxyöstron (XV),
eine erfindungsgemäße Verbindung,
zu ergeben. Diese kann gegebenenfalls reduziert werden, um 7β-Hydroxyöstradiol
(XVI) zu ergeben, bei der es sich auch um eine erfindungsgemäße Verbindung
handelt.
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Andere
erfindungsgemäße 7β-Hydroxy-Verbindungen
können
auf ähnliche
Weise hergestellt werden, so kann zum Beispiel 7β-Hydroxy-DHEA, wie anhand des
folgenden Reaktionsschemas erläutert,
hergestellt werden:
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In
diesem Reaktionsschema wird DHEA (XVII) acetyliert, um das entsprechende
Acetat der Formel (XVIII) zu ergeben, das dann mit Ethylenglykol
zur Reaktion gebracht wird, um das Ketal der Formel (XIX) zu ergeben.
Das Ketal (XIX) wird dann wie in Beispiel 16 beschrieben oxidiert,
um die entsprechende 7-Keto-Verbindung (XX) zu ergeben, die dann
deacetyliert wird, um die Verbindung der Formel (XXI) zu ergeben.
Diese wird reduziert, um 7-Hydroxy-17-ketal-EPIA der Formel (XXII)
zu ergeben, die dann mit einer Säure
behandelt wird, um die Ketalgruppe zu entfernen und 7-Hydroxy-EPIA zu
ergeben, das letztendlich mittels Chromatographie in die 7β- und 7α-Isomere
aufgetrennt wird, um 7α-Hydroxy-EPIA
(XXIV) und 7β-Hydroxy-EPIA
(XXV) zu ergeben.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
können
bei Verdacht, dass Gefahr für
ein ischämisches
Ereignis, besonders für
einen Schlaganfall oder eine Kopfverletzung besteht, an den Patienten
verabreicht werden. Eine derartige prophylaktische Applikation kann
außerordentlich
nützlich
sein. Es wurde jedoch nachgewiesen, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen
eine nützliche
Aktivität
aufweisen, selbst wenn sie nach einem ischämischen Ereignis appliziert
werden, es wird aber erkannt werden, dass die Verabreichung der
Verbindungen bevorzugt so bald wie möglich erfolgen sollte, um eine
neuronale Degeneration so weitgehend wie möglich zu vermeiden. Unter einigen
Umständen
kann die Verabreichung wiederholter Dosen wünschenswert sein, insbesondere,
wenn der Patient weiterhin für
ein ischämisches
Ereignis gefährdet
bleibt.
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Geeignete
Verabreichungsverfahren stellen zum Erhalt des gewünschten
Ergebnisses im Allgemeinen so bald wie möglich zu verabreichende Injektionen
dar. Folglich ist die intravenöse
Injektion besonders bevorzugt, obwohl unter einigen Umständen die
Verabreichung der Verbindung direkt in die Cerebrospinalflüssigkeit
bevorzugt sein könnte.
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Die
Dosis der erfindungsgemäßen Verbindung
variiert in Abhängigkeit
von vielen Faktoren, einschließlich
des Alters, Körpergewichts
und des Allgemeinzustands des Patienten ebenso wie der Verabreichungsweise,
-frequenz und -route. Im Allgemeinen wird jedoch eine Dosis von
0,01 bis 50 mg/kg Körpergewicht
empfohlen, wobei eine Dosis von 0,05 bis 20 mg/kg Körpergewicht
bevorzugter ist. Diese kann als Einzeldosis oder in aufgeteilten
Dosen verabreicht werden.
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Die
Erfindung wird weiter durch die folgenden nicht einschränkenden
Beispiele erläutert,
von denen Beispiele 1 bis 20 die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen
und Beispiele 21 und 22 ihre Aktivität erläutert. In Beispielen 1 bis
20 verweisen die römischen
Zahlen auf die vorstehend in den Reaktionsschemata gezeigten Formeln.
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BEISPIEL 1
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3-t-Butyldimethylsilyl-östron (IV)
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4,25
g t-Butyldimethylsilylchlorid (28,2 mmol, 3 eq.) wurden einer Lösung aus
50 ml Dimethylformamid (DMF), enthaltend 2,54 g Östron (III) (9,41 mmol, 1 eq.)
und 3,84 g Imidazol (56,5 mmol, 6 eq.), in einem 100 ml fassenden
Dreihalskolben zugefügt.
Das Gemisch wurde dann über
Nacht bei Raumtemperatur unter einer Stickstoffatmosphäre stehen
gelassen. Dem Reaktionsmedium, das dann mit Ethylacetat extrahiert
wurde, wurde eine 10%ige (w/v) wässrige
Kaliumcarbonatlösung
zugefügt.
Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen und dann über wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und bis zur Trockne verdampft. Es wurden 3,76
g 3-t-Butyldimethylsilyl-östron
2 (9,41 mmol, 100 %) erhalten.
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BEISPIEL 2
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17-Ketal-3-t-butyldimethylsilyl-östron (V)
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Eine
Lösung
aus 60 ml Toluen, enthaltend 3 g 3-t-Butyldimethylsilyl-östron (IV)
(7,50 mmol), 3 ml Ethylenglykol und eine katalytische Menge p-Toluensulfonsäure, wurde
mittels Dampfdestillation unter Verwendung eines Dean-Stark-Apparates
24 Stunden auf Rückfluss
erhitzt. Das Reaktionsmedium wurde dann in 50 ml einer 10%igen (w/v)
wässrigen
Kaliumcarbonatlösung
gegossen. Die organische Phase wurde dekantiert. Die wässrige Phase
wurde mit Ethylacetat extrahiert. Die organischen Phasen wurden
kombiniert und bis zur Trockne verdampft. Es wurden 3,16 g 17-Ketal-3-t-butyldimethylsilyl-östron (V)
(7,12 mmol, 95 %) erhalten.
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BEISPIEL 3
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6α-Hydroxy-17-ketal-3-t-butyldimethylsilyl-östron (VI)
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In
einen 1 l fassenden Dreihalskolben wurde eine Lösung aus 100 ml wasserfreiem
Tetrahydrofuran (THF) mittels Stickstoffspülung entgast und auf –80 °C abgekühlt. Diisopropylamin
(20 ml, 143,30 mmol) wurde dem Reaktionsmedium zugefügt. Dem
Reaktionsmedium wurde eine 15%ige (w/v) Butyllithiumlösung in
Cyclohexan (89,9 ml, 143,30 mmol) tropfenweise zugefügt. Nach
10 Minuten wurde eine zuvor entgaste Lösung aus 100 ml wasserfreiem
THF, enthaltend 17,5 g Kalium-t-butylat dem Reaktionsmedium tropfenweise
zugefügt.
Nach weiteren 15 Minuten wurde eine zuvor entgaste Lösung aus
50 ml wasserfreiem THF, enthaltend 12,27 g 17-Ketal-3-t-butyldimethylsilyl-östron (V)
(27,63 mmol) dem Reaktionsmedium tropfenweise zugefügt. Das
Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden bei –80 °C stehen gelassen. Am Ende dieser
Zeit wurden dem Reaktionsmedium 48 ml Trimethylborat (429,90 mmol)
tropfenweise bei –80 °C zugefügt, das
1 Stunde bei 0 °C stehen
gelassen wurde. Danach wurden 100 ml 30%ige (v/v) wässrige Wasserstoffperoxidlösung zugefügt. Das
Reaktionsgemisch wurde 1 Stunde bei Raumtemperatur stehen gelassen,
und dann wurden 500 ml Wasser zugefügt. Das Reaktionsmedium wurde
mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase wurde mit einer 10%igen
(w/v) wässrigen
Natriumthiosulfatlösung
gewaschen, mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem, Natriumsulfat
getrocknet und bis zur Trockne verdampft. Der Rückstand wurde mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat: Cyclohexan 1/9, dann 2/8)
gereinigt. Es wurden 6,35 g 6α-Hydroxy-17-ketal-3-t-butylmethylsilyl-östron 4
(13,81 mmol, 50 %) erhalten.
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BEISPIEL 4
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17-Ketal-3-tert-butyldimethylsilyl-6-dehydroöstron (VII)
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Eine
Lösung
aus 40 ml Toluen, enthaltend 1,54 g 6α-Hydroxy-17-ketal-3-t-butyldimethylsilyl-östron (VI)
(3,35 mmol), 4 ml Ethylenglykol und eine katalytische Menge p-Toluensulfonsäure, wurde
mittels Dampfdestillation unter Verwendung eines Dean-Stark-Apparates
24 Stunden auf Rückfluss
erhitzt. Das Reaktionsmedium wurde dann in 50 ml einer 10%igen (w/v)
wässrigen
Kaliumcarbonatlösung
gegossen. Die organische Phase wurde dekantiert. Die wässrige Phase
wurde danach mit Ethylacetat extrahiert. Die organischen Phasen
wurden kombiniert und bis zur Trockne verdampft. Es wurden 1,48
g 17-Ketal-3-t-butyldimethylsilyl-6-dehydroöstron (VII) (3,35 mmol, 100
%) erhalten.
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BEISPIEL 5
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17-Ketal-3-tert-butyldimethylsilyl-6α,7α-epoxyöstron (VIII)
-
Eine
Lösung
aus 20 ml Dichlormethan, enthaltend 1,16 g m-Chlorbenzoesäure (55
%, 3,69 mmol, 1,1 eq.), wurde einer Lösung aus 20 ml Dichlormethan,
enthaltend 1,85 g 17-Ketal-3-t-butyldimethylsilyl-6-dehydroöstron (VII)
(3,36 mmol, 1 eq.), bei 0 °C
tropfenweise zugefügt.
Das Reaktionsmedium wurde nach 2 Stunden in eine 10%ige (w/v) wässrige Natriumhydrogencarbonatlösung gegossen
und dann mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase wurde über wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft. Der
Rückstand
wurde mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat
: Cyclohexan 1/9) gereinigt. Es wurden 769 mg 17-Ketal-3-t-butyldimethylsilyl-6α,7α-epoxyöstron 6
(1,68 mmol, 50 %) erhalten.
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BEISPIEL 6
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7α-Hydroxy-17-ketal-3-tert-butyldimethylsilyl-östron (IX)
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200
mg Lithiumaluminiumhydrid (5,40 mmol, 2 eq.) wurden einer Lösung aus
50 ml wasserfreiem THF, enthaltend 1,13 g 17-Ketal-3-t-butyldimethylsilyl-6α,7α-epoxyöstron 6
(2,60 mmol, 1 eq.), zugefügt.
Das Reaktionsmedium wurde 2 Stunden auf Rückfluss erhitzt und dann abgekühlt, in
Eis gegossen, durch ein CeliteTM-Filterhilfsmittel
filtriert und mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase wurde über wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft. Der
Rückstand
wurde mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat
: Cyclohexan 1/9) gereinigt. Es wurden 837 mg 7α-Hydroxy-17-ketal-3-t-butyldimethylsilyl-östron (IX)
(1,82 mmol, 70 %) erhalten.
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BEISPIEL 7
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7α-Hydroxy-17-ketal-östron (X)
-
Eine
Lösung
aus 20 ml THF, enthaltend 1,5 g Tetrabutylammoniumchlorid (4,78
mmol, 1,10 eq.), wurde einer Lösung
aus 50 ml THF, enthaltend 2 g 7α-Hydroxy-17-ketal-3-t-butyldimethylsilyl-östron (IX)
(4,35 mmol, 1 eq.), bei Raumtemperatur zugefügt. Das Reaktionsmedium wurde
in 70 ml einer 10%igen (w/v) wässrigen Natriumcarbonatlösung gegossen.
Das Reaktionsmedium wurde mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase
wurde über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft.
Es wurden 1,39 g 7α-Hydroxy-17-ketal-östron (X)
(4,22 mmol, 97 %) erhalten.
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BEISPIEL 8
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7α-Hydroxyöstron (XI)
-
Eine
Lösung
aus 50 ml Aceton, enthaltend 1 ml Wasser, 1,0 g 7α-Hydroxy-17-ketal-östron (X)
(3,03 mmol) und eine katalytische Menge p-Toluensulfonsäure, wurde
2 Stunden auf Rückfluss
erhitzt. Das Reaktionsmedium wurde dann in 70 ml einer 10%igen (w/v)
wässrigen
Natriumcarbonatlösung
gegossen. Das Reaktionsmedium wurde mit Ethylacetat extrahiert.
Die organische Phase wurde über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft.
Es wurden 814 mg 7α-Hydroxyöstron (XI)
(2,85 mmol, 94 %), das aus Ethylacetat rekristallisiert wurde, erhalten.
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BEISPIEL 9
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7-Ketosteron (XII)
-
Eine
8 N Lösung
aus Chromsäure
in Schwefelsäure
wurde einer auf 0 °C
abgekühlten
Lösung
aus 40 ml Aceton, enthaltend 300 mg 7α-Hydroxyöstron (XI) (1,05 mmol), tropfenweise
zugefügt,
bis die gelbe Farbe persistierte. Das Reaktionsmedium wurde in 50
ml Wasser gegossen und dann mit Ethylacetat extrahiert. Die organische
Phase wurde mit einer wässrigen
Natriumcarbonatlösung
gewaschen und dann über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft.
Der Rückstand
wurde mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat
: Cyclohexan 3/7) gereinigt. Es wurden 200 mg 7-Ketoöstron 10
(0,70 mmol, 67 %) erhalten.
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BEISPIEL 10
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7-Hydroxy-6-dehydroöstron-3,7-diacetat
(XIII)
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Eine
Lösung
aus 10 ml Essigsäureanhydrid,
enthaltend 5 g wasserfreies Natriumacetat und 1 g 7-Ketoöstron (XII)
(3,52 mmol), wurde 1 Stunde auf Rückfluss erhitzt. Das Reaktionsmedium
wurde dann abgekühlt und
danach in Wasser gegossen und mit Diethylether extrahiert. Die organische
Phase wurde mit einer wässrigen
Natriumcarbonatlösung
gewaschen und dann über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und bis zur Trockne verdampft.
Der Rückstand
wurde mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat
: Cyclohexan 1/9) gereinigt. Es wurden 1,25 g 7-Hydroxy-6-dehydroöstron-3,7-diacetat
(XIII) (3,41 mmol, 97 %) erhalten.
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BEISPIEL 11
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7-Hydroxyöstron-3,7-diacetat
(XIV)
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Eine
Lösung
aus 80 ml Eisessig, enthaltend 1,0 g 7-Hydroxy-6-dehydroöstron-3,7-diacetat
(XIII) (2,72 mmol), wurde mit 200 mg 10 % Palladium auf einem Aktivkohle-Katalysator
unter einem Wasserstoffdruck von 1 bar hydriert. Das Reaktionsmedium
wurde nach 2 Stunden filtriert und bis zur Trockne verdampft. Der
Rückstand
wurde mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat
: Cyclohexan 1/9) gereinigt. Es wurden 855 mg 7-Hydroxyöstron-3,7-diacetat
(XIV) (2,31 mmol, 85 %) erhalten.
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BEISPIEL 12
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7β-Hydroxyöstron (XV)
-
Eine
Lösung
aus 50 ml Methanol, enthaltend 1 % Kaliumhydroxid und 1 g 7-Hydroxyöstron-3,7-diacetat
12 (2,70 mmol), wurde 2 Stunden auf Rückfluss erhitzt. Das Reaktionsmedium
wurde dann abgekühlt,
neutralisiert und danach mit Ethylacetat extrahiert. Die organische
Phase wurde über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft.
Es wurden 695 mg 7β-Hydroxyöstron (XV)
(2,43 mmol, 90 %), das aus Methanol rekristallisiert wurde, erhalten.
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BEISPIEL 13
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7β-Hydroxyöstradiol (XVI)
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264
mg Natriumborhydrid (7,00 mmol, 2 eq.) wurden einer Lösung aus
50 ml Methanol, enthaltend 1,0 g 7β-Hydroxyöstron 13 (3,50 mmol), zugefügt. Das
Reaktionsmedium wurde in Wasser gegossen und mit Ethylacetat extrahiert.
Die organische Phase wurde über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft.
Es wurden 917 mg 7β-Hydroxyöstradiol
14 (3,18 mmol, 91 %), das aus Methanol rekristallisiert wurde, erhalten.
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BEISPIEL 14
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DHEA-3-acetat (XVIII)
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Eine
Lösung
aus 50 ml Pyridin und 50 ml Essigsäureanhydrid, enthaltend 10
g DHEA (XVII) (34,72 mmol), wurde 4 Stunden auf Rückfluss
erhitzt. Das Reaktionsmedium wurde abgekühlt, in Wasser gegossen und
mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase wurde über wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft. Es
wurden 11,0 g DHEA-3-acetat (XVIII) (33,33 mmol, 96 %), das aus
Ethanol rekristallisiert wurde, erhalten.
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BEISPIEL 15
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17-Ketal-DHEA-3-acetat
(XIX)
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Eine
Lösung
aus 100 ml Toluen, enthaltend 5 g DHEA-3-acetat (XVIII) (15,15 mmol),
5 ml Ethylenglycol und eine katalytische Menge p-Toluensulfonsäure, wurde
mittels Dampfdestillation unter Verwendung eines Dean-Stark-Apparates
24 Stunden auf Rückfluss
erhitzt. Das Reaktionsmedium wurde in 100 ml einer 10%igen (w/v)
wässrigen
Kaliumcarbonatlösung
gegossen. Die organische Phase wurde dekantiert. Die wässrige Phase
wurde mit Ethylacetat extrahiert. Die organischen Phasen wurden
kombiniert und dann bis zur Trockne verdampft. Es wurden 5,10 g
17-Ketal-3-DHEA-acetat (XIX) (13,64 mmol, 90 %), das aus Ethanol
rekristallisiert wurde, erhalten.
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BEISPIEL 16
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7-Keto-17-ketal-DHEA-3-acetat
(XX)
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Eine
Lösung
aus 70 ml Pyridin, enthaltend 5 g 17-Ketal-DHEA-3-acetat (XIX) (13,57
mmol) und eine katalytische Menge Rose Bengal, wurde unter Verwendung
einer Mitteldruck-Quecksilberdampflampe mit Sauerstoff-Sparging
bestrahlt. Nach 24 Stunden wurde dem Reaktionsmedium eine katalytische
Menge Kupferacetat zugefügt.
Das Reaktionsmedium wurde nach 24 Stunden bis zur Trockne verdampft.
Der Rückstand wurde
mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat
: Cyclohexan 3/7) gereinigt. Es wurden 3,11 g 7-Keto-17-ketal-DHEA-3-acetat
(XX) (8,02 mmol, 60 %) erhalten.
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BEISPIEL 17
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7-Keto-17-ketal-DHEA (XXI)
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Eine
Lösung
aus 50 ml Methanol, enthaltend 1 % Kaliumhydroxid und 1 g 7-Keto-17-ketal-DHEA-3-acetat
(XX) (2,58 mmol), wurde 2 Stunden auf Rückfluss erhitzt. Das Reaktionsmedium
wurde dann abgekühlt,
neutralisiert und danach mit Ethylacetat extrahiert. Die organische
Phase wurde über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft.
Es wurden 802 mg 7-Keto-17-ketal-DHEA 5 (2,32 mmol, 90 %), das aus
Methanol rekristallisiert wurde, erhalten.
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BEISPIEL 18
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7-Hydroxy-17-ketal-EPIA
(XXII)
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10
g 7-Keto-17-ketal-DHEA (XXI) (28,90 mmol), wurden einer flüssigen Ammoniaklösung bei –33 °C, enthaltend
2,65 g Natrium zugefügt.
Nach 4 Stunden wurde Ammoniumchlorid zugefügt, bis die blaue Farbe verschwand.
Danach wurden 2,65 g Natrium zugefügt. Nach 4 Stunden wurde wieder
Ammoniumchlorid zugefügt,
bis die blaue Farbe verschwand. Es wurde Wasser zugefügt und das
Ammoniak wurde verdampfen lassen. Das Reaktionsmedium wurde mit
Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase wurde über wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft. Es
wurden 6,07 g 7-Hydroxy-17-ketal-EPIA (XXII) (17,34 mmol, 60 %)
erhalten.
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BEISPIEL 19
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7-Hydroxy-EPIA (XXIII)
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Eine
Lösung
aus 100 ml Aceton, enthaltend 5 ml Wasser, 10 g 7-Hydroxy-17-ketal-EPIA
(XXII) (28,57 mmol, 50 %) und eine katalytische Menge para-Toluensulfonsäure, wurde
4 Stunden auf Rückfluss
erhitzt. Das Reaktionsmedium wurde abgekühlt, in 100 ml einer 10%igen
(w/v) wässrigen
Natriumcarbonatlösung
gegossen und dann mit Ethylacetat extrahiert. Die organische Phase
wurde über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann bis zur Trockne verdampft.
Der Rückstand
wurde mittels Flash-Chromatographie (SiO2/Ethylacetat)
gereinigt. Es wurden 5,24 g 7-Hydroxy-EPIA (XXIII) (17,14 mmol,
60 %) erhalten.
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BEISPIEL 20
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7α-Hydroxy-EPIA (XXIV) und 7β-Hydroxy-EPIA
(XXV)
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7-Hydroxy-EPIA
(XXIII) (5 g), enthaltend 7α-
und 7β-Epimere
in einem Verhältnis
von 65/35, wurde mittels Flash-Chromatographie (Al2O3/CHCl3) gereinigt.
7β-Hydroxy-EPIA
(XXV) (2,5 g) wurde zuerst vor 7α-Hydroxy-EPIA
(XXIV) (1,34 g) erhalten 7β-Hydroxy-EPIA
(XXV) und 7α-Hydroxy-EPIA
(XXIV) wurden aus Ethylacetat rekristallisiert.
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BEISPIEL 21
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Protokoll
zur Untersuchung der hypoxischen Neuronenschädigung
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Organotypische
hippokampale Schnittkulturen wurden unter Verwendung des Grundverfahrens
nach Pringle et al. (1996, 1997), das wie folgt modifiziert wurde,
hergestellt:
Junge Wistar-Ratten (8 – 11 Tage alt) wurden enthauptet
und der Hippokampus rasch in eiskalter Gey's Balanced Salzlösung, supplementiert mit 4,5
mg/ml Glucose, seziert. Die Schnitte wurden getrennt und auf Millicell CM
Kultur-Inserts (4 pro Well) ausplattiert und 14 Tage bei 37 °C/5 % CO2 erhalten. Das Erhaltungsmedium bestand
aus 25 % hitzeinaktiviertem Pferdeserum, 25 % Hank's Balanced Salt Solution
(HBSS) und 50 % Minimum Essential Medium mit zugefügten Earle's Salzen (MEM), supplementiert
mit 1 mM Glutamin und 4,5 mg/ml Glucose. Das Medium wurde alle 3 – 4 Tage
gewechselt.
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Eine
experimentelle Hypoxie wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt (Pringle
et al., 1996; 1997). Die Kulturen wurden, kurz zusammengefasst,
in serumfreies Medium überführt (SFM – 75 % MEM,
25 % HBSS, supplementiert mit 1 mM Glutamin und 4,5 mg/ml Glucose),
enthaltend 5 μg/ml
des fluoreszierenden Ausschlussfarbstoffs Propidiumiodid (PI). Die
Kulturen wurden vor dem bildgebenden Verfahren 60 Minuten in SFM äquilibrieren
lassen. Die PI-Fluoreszenz wurde unter Verwendung eines invertierten
Mikroskops (Leica), das mit einem Rhodamin-Filterset ausgerüstet war,
nachgewiesen. Alle Kulturen, in denen PI-Fluoreszenz nachgewiesen
wurde, wurden auf dieser Stufe aus der weiteren Studie ausgeschlossen.
Hypoxie wurde durch Überführen der
Kulturen in SFM (+PI), das mit 95 % N2/5
% CO2 gesättigt wurde, induziert. Die
Kulturplatten (ohne Abdeckungen) wurden dann in einer luftdichten
Kammer fest verschlossen, in der die Atmosphäre mit 95 % N2/5
% CO2 durch kontinuierliches Durchblasen
von Gas bei 10 l/min für
die Dauer von zehn Minuten gesättigt
wurde, bevor sie fest verschlossen und 170 min in einen Inkubator
gebracht wurde (die Gesamtzeit der Hypoxie betrug folglich 180 min).
Am Ende der hypoxischen Periode wurden die Kulturen wieder in PI
enthaltendes normoxisches SFM zurückgegeben und 24 Stunden zurück in den
Inkubator gebracht.
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Die
Neuronenschädigung
wurde wie zuvor beschrieben (Pringle et al., 1996; 1997) unter Verwendung von
entweder NIH-Image 1.60, das auf einem Apple IIsi Computer läuft, oder
OpenLab 2.1 (Improvision), das auf einem Macintosh G4/400 läuft, beurteilt.
Die Bilder wurden unter Verwendung einer Schwarzweißkamera erfasst
und auf einer optischen Diskette zur Offline-Analyse gespeichert.
Die Lichttransmissionsbilder wurden vor der Zugabe von Arzneimitteln
erfasst und PI-Fluoreszenzbilder am Ende der Erholungszeit 24 Stunden nach
der Hypoxie aufgezeichnet. Das Areal der CA1-Zellschicht wurde anhand
des Transmissionsbildes bestimmt. Das Areal der PI-Fluoreszenz im
CA1 wurde unter Verwendung der Dichteschnittfunktion mittels NIH-Image
oder OpenLab gemessen und die Neuronenschädigung als der prozentuale
Anteil des CA1 ausgedrückt,
in dem P1-Fluoreszenz über
dem Hintergrund nachgewiesen wurde.
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Steroid-Verbindungen
wurden mittels Herstellung einer initialen 1 mg/ml Lösung in
Ethanol und weiterer Hinunterverdünnung in SFM zubereitet. Die
Verbindungen wurden den Kulturen 45 Minuten vor der Hypoxie, während der
Hypoxie-Episode und während
der Erholungszeit nach der Hypoxie zugefügt. Die Kontrollexperimente
bestanden aus Kulturen, die mit dem Vehikel allein behandelt wurden.
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ERGEBNISSE
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Experiment 1:
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Es
wurde ein initiales Experiment zur Bestimmung durchgeführt, ob
7α-OH-EPIA
und 7β-OH-EPIA
bei einer hohen Konzentration von 100 nM neuroprotektiv waren. Die
Hypoxie rief in 25,5 ± 6.4
% des CA1 eine Läsion
hervor. Diese Schädigung
wurde durch Vorliegen von sowohl 7α-OH-EPIA als auch 7β-OH-EPIA
vor, während
und nach der Hypoxie signifikant reduziert (siehe Tabelle 1).
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Experiment 2:
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Nachdem
bestimmt wurde, dass sowohl die α-
als auch β-Isomere
von 7-OH-EPIA neuroprotektiv waren, wurde die Konzentrationsabhängigkeit
dieser Wirkung beurteilt. Die Kontrollhypoxie führte in bis zu 31,9 ± 4,7 %
des CA1 zur Neuronenschädigung.
7β-OH-EPIA
verhielt sich bei 10 nM und 100 nM signifikant neuroprotektiv, Aktivität ging aber
verloren, wenn – wie
in Tabelle II nachstehend ersichtlich ist – die Konzentration auf 1 nM
reduziert wurde.
-
-
Experiment 3:
-
Nachdem
die neuroprotektive Aktivität
von 7β-OH-EPIA
beobachtet wurde, wurde als nächstes
untersucht, ob 7β-OH-DHEA
neuroprotektiv war. Die Kulturen wurden mit entweder 100 nM 7β-OH-DHEA
oder Vehikel vor, während
und nach der Hypoxie inkubiert. Die Hypoxie führte in 29,0 ± 6,2 %
des CA1 zur Schädigung. In
mit 7β-OH-DHEA
behandelten Kulturen wurde eine große, hoch signifikante Reduktion
der Neuronenschädigung,
wie in Tabelle III nachstehend ersichtlich ist, beobachtet.
-
-
BEISPIEL 22
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Globale cerebrale Ischämie in Ratten
(4-Gefäßverschluss)
-
Die
cerebrale Ischämie
mittels 4-Gefäßverschluss
(4VO) wurde in männlichen
Wistar-Ratten (250 – 280
g) induziert. Beide vertebrale Arterien wurden durch Elektrokauterisation
unter Pentobarbital-Anästhesie (60
mg/kg i.p.) verschlossen. Die Tiere durften sich 24 Stunden mit
freiem Zugang zu Wasser, aber keinem Futter, erholen. Am nächsten Tag
wurden die Carotisarterien unter Anästhesie mit 2 % Halothan in
30 % Sauerstoff/70 % Stickoxid freigelegt und wurden 10 Minuten
unter Verwendung mikrovaskulärer
Klemmen verschlossen. Anschließend
wurden beide Klemmen entfernt und beide Arterien wurden auf sofortige
Reperfusion geprüft.
Während
der Operation und der folgenden 3 Stunden wurde die Normothermie
der Tiere (37,5 ± 0,5 °C) unter
Verwendung einer thermostatisch kontrollierten Heizdecke, die an
ein rektales Thermometer angeschlossen war, aufrechterhalten. Zur
Kontrolle wurden bei scheinoperierten Tieren beide vertebrale Arterien unter
Pentabarbital-Anästhesie
kauterisiert und beide Carotiden wurden freigelegt, aber am folgenden
Tag nicht unter Anästhesie
mit 2 % Halothan in 30 % Sauerstoff/70 % Stickoxid abgeklemmt. Die
Wunde wurde mit Lidocaingel behandelt und dann genäht. Die
Tiere wurden bei 30 °C
Umgebungstemperatur unter einer Heizlampe gehalten, bis sie wieder
zu Bewusstsein kamen.
-
Es wurden sieben Tiergruppen
untersucht:
-
- 1. (n = 8) Steroid-Verbindung, 7β-OH-EPIA
(0,1 mg/kg, i.v. in die Schwanzvene, drei Injektionen: 15 Minuten vor
der Ischämie-Induktion,
während
der Ischämie
und 5 Minuten nach der Reperfusion);
- 2. (n = 8) Steroid-Verbindung, 7β-OH-EPIA (0,3 mg/kg, i.v. drei
Injektionen wie unter 1 beschrieben);
- 3. (n = 8) Steroid-Verbindung, 7β-OH-EPIA (1 mg/kg, i.v., drei
Injektionen wie unter 1 beschrieben);
- 4. (n = 8) NBQX (Dinatriumsalz, da mehr wasserlöslich) als
Referenzsubstanz und positive Kontrolle (TOCRIS, Deutschland, 30
mg/kg, i.p., drei Injektionen wie unter 1 beschrieben);
- 5. (n = 8) erhielten das Vehikel (0,9 % NaCl, enthaltend 100 μl Ethanol)
drei Injektionen wie unter 1 beschrieben);
- 6. (n = 8) Ischämie
allein;
- 7. (n = 8) scheinoperierte Kontrollen.
-
NBQX
war 2,3-Dihydroxy-6-nitro-7-sulfamoyl-benzo(F)chinoxalin, und es
war bekannt, dass es eine neuroprotektive Aktivität aufweist
[Gill, R., Norholm, L., Lodge D.: The neuroprotective action of
2,3-dihydroxy-6-nitro-7-sulfamoyl-benzo(F)quinoxaline (NBQX) in
a rat focal ischaemia model. Brain Res. 580, 35–43, 1992].
-
7β-OH-EPIA
stellte 7β-Hydroxyepiandrosteron,
eine erfindungsgemäße Verbindung,
dar.
-
Die
Substanzen wurden in 100 μl
Ethanol aufgelöst
und abschließend
mit 0,9 % NaCl verdünnt.
-
Nach
einer Überlebenszeit
von 7 Tagen nach der Ischämie
wurden alle Tiere mittels Perfusion mit 4 % Paraformaldehyd transkardial
fixiert. Die Gehirne wurden dann sorgfältig entfernt und 2 Stunden
im gleichen Fixiermittel postfixiert. Nach der Kryoprotektion in
30 % Saccharose wurden die Gehirne in Isopentan rasch eingefroren
und bei –80 °C gelagert.
Zwanzig Mikrometer dicke Kryostatschnitte, umfassend das hippokampale
Gebilde, wurden mit Toluidin-Blau oder NeuroTrace-Fluoreszenz nach
Nissl gefärbt.
-
Datenanalyse:
-
Der
Schweregrad der Neuronenschädigung
in der hippokampalen CA1-Region nach der Ischämie wurde unter Verwendung
der Färbung
nach Nissl anhand der Zahl der überlebenden
Neuronen bewertet. Die mittlere Zahl der morphologisch intakten
Neuronen pro 400 μm
Länge wurde
in der CA1-Region für
jede Gruppe berechnet. Die Zellzählung
wurde in 3 – 5
% seriellen Schnitten pro Tier und 6-mal für 400 μm für das CA1-Areal pro Schnitt
unter Verwendung eines Lichtmikroskops, das mit einem 20X Objektiv
ausgerüstet
war, durchgeführt.
Die Daten wurden mittels des gepaarten Student-t-Tests statistisch
analysiert. Die Daten wurden als Mittelwert ± SEM angegeben.
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Ergebnisse
und Diskussion
-
Die
Ergebnisse wurden in 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnungen gezeigt.
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Morphologisch
intakte hippokampale CA1-Neuronen wurden mittels der Färbung nach
Nissl (Toluidin-Blau und NeuroTrace, 2)
anhand der folgenden Kriterien charakterisiert: Eindeutige Form
eines neuronalen Perikaryons, großer Nukleus mit einem positiv
markierten Nukleolus, einer kleinen Cytoplasmazone um den Nukleus
herum mit positiver Nissl-Färbung,
wobei das intakte grobe endoplasmatische Retikulum mit Ribosomen
und folglich die intakte Proteinsynthese-„Maschinerie" angezeigt wird.
-
Eine
10-minütige
globale Ischämie
(leichte Ischämie)
und eine Überlebenszeit
von 7 Tagen führt,
selektiv in der hippokampalen CA1-Region, zu einer Neurodegeneration
von Pyramidenzellen, (1A–1C). Die
mittlere Pyramidenzellzahl im CA1 von scheinoperierten Tieren betrug
121,5 ± 4,3
(festgelegt als 100 %). Deshalb starben 60 % von CA1-Neuronen nach
10 Minuten der globalen Ischämie
ab (1B). Die Neuronenzahl in der Tiergruppe mit Ischämie und
die applizierte Injektion des Vehikels i.v. (NaCl plus 100 μl Ethanol),
wie im Experiment beschrieben, war mit der der Ischämiegruppe
allein vergleichbar (1A, 1B). NBQX
(30 mg/kg, i.v., wie im Experiment beschrieben, drei Injektionen)
ließ im
Vergleich zur Ischämie-Gruppe
eine signifikante (p = 0,03) Neuroprotektion in CA1-Pyramidenzellen
erkennen. Im Vergleich zur Ischämie
allein führt
NBQX zu einer Neuroprotektion von 47,5 %, während im Vergleich zu scheinoperierten
Tieren die Schutzwirkung 68,5 % betrug. Die durch NBQX herbeigeführte Neuroprotektion
stimmte mit Gill et al., 1992 und Gill 1994 überein, wobei die Validität des von
uns in unseren Experimenten verwendeten globalen Ischämiemodells
nachgewiesen wurde. 7β-OH-EPIA
führt nach
10 Minuten der globalen Ischämie zu
einer konzentrationsabhängigen
Neuroprotektion der hippokampalen CA1-Pyramidenzellen und einer Überlebenszeit
von 7 Tagen (1A) Die t-Test-Analyse ließ eine hoch
signifikante neuroprotektive Wirkung von 7β-OH-EPIA in Konzentrationen
von 0,1 mg/kg (p = 0,01) und 0,3 mg/kg (p = 0,008) erkennen. Im
Vergleich zur scheinoperierten Gruppe wies 7β-OH-EPIA eine 74,8%ige (0,1
mg/kg) bzw. eine 83,9%ige (0,3 mg/kg) neuroprotektive Wirkung auf
die CA1-Pyramidenzellen (1C) auf.
7β-OH-EPIA
in einer Konzentration von 1,0 mg/kg wies nur eine Tendenz zur Neuroprotektion
auf, die Wirkung war jedoch nicht signifikant.
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In
allen Experimenten mit 7β-OH-EPIA,
das vor, während
und nach der Ischämie
i.v. injiziert wurde, wurden niemals irgendwelche Verhaltensabnormalitäten der
Tiere beobachtet.
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Legenden zu den Figuren:
-
Zahl
der morphologisch intakten hippokampalen CA1-Pyramidenzellen 7 Tage
nach einer globalen cerebralen Ischämie in Ratten und unter dem
Einfluss verschiedener Verbindungen.
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1A:
Die Daten wurden als mittlere Anzahl ± SEM intakter Neuronen pro
CA1-Region von 400 μm Länge vorgelegt.
-
1B:
Die Daten wurden als prozentualer Anteil intakter Neuronen pro CA1-Region
von 400 μm
Länge im
Vergleich zu auf 100 % festgelegten scheinoperierten Tieren ausgedrückt.
-
1C:
Die Daten wurden als absoluter prozentualer Anteil der Neuroprotektion
vorgelegt, wenn die Anzahl der überlebenden
Neuronen in der Ischämie-Gruppe
auf null und die der scheinoperierten Gruppe auf 100 % festgelegt
wurde.