ES2245465T3 - Dioles de compuestos de norborneno y norbornano para el tratamiento de trastornos de la pigmentacion, enfermedades neurodegenerativas o enfermedades proliferativas de la piel. - Google Patents

Dioles de compuestos de norborneno y norbornano para el tratamiento de trastornos de la pigmentacion, enfermedades neurodegenerativas o enfermedades proliferativas de la piel.

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ES2245465T3 ES97944319T ES97944319T ES2245465T3 ES 2245465 T3 ES2245465 T3 ES 2245465T3 ES 97944319 T ES97944319 T ES 97944319T ES 97944319 T ES97944319 T ES 97944319T ES 2245465 T3 ES2245465 T3 ES 2245465T3
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David A. Brown
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Krystyna Lesiak
Wu Yun Ren
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Abstract

ESTA INVENCION SE REFIERE A UNOS PROCEDIMIENTOS Y A UNAS COMPOSICIONES PARA REGULAR EL CONTENIDO DE MELANINA DE MELANOCITAS DE MAMIFEROS; DE REGULACION DE LA PIGMENTACION DE LA PIEL, DEL PELO, DE LA LANA O DE PIELES DE MAMIFEROS; DE TRATAMIENTO O PREVENCION DE VARIOS TRASTORNOS CUTANEOS Y PROLIFERANTES; DE INCREMENTO DE LA DIFERENCIACION DE LAS CELULAS DE LAS NEURONAS DE MAMIFEROS PARA TRATAR ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS O DE DETERIORO NERVIOSO Y DE ESTIMULACION DE LA SINTESIS DEL MONOXIDO DE NITROGENO (NO) CELULAR, DE LOS NIVELES DEL ACIDO GUANOSINA - MONOFOSFORICO (GMPC), DE LA ACTIVIDAD DE LA PROTEINA QUINASA G (PKG) PARA EL TRATAMIENTO DE ENFERMEDADES INDUCIDAS POR DEFICIENCIAS EN LA VIA DE TRANSDUCCION DE LA SEÑAL DE NO/GMPC/PKG. DICHOS PROCEDIMIENTOS CONSISTEN EN LA ADMINISTRACION DE VARIOS COMPUESTOS, QUE INCLUYEN ALCOHOLES, DIOLES Y/O TRIOLES Y SUS ANALOGOS.

Description

Dioles de compuestos de norborneno y norbornano para el tratamiento de trastornos de la pigmentación, enfermedades neurodegenerativas o enfermedades proliferativas de la piel.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere al uso de dioles de compuestos de norborneno o norbornano en la preparación de un medicamento para el tratamiento, prevención o alteración de una enfermedad o afección mediada por deficiencias en la ruta de transducción de señales NO/GMPc/PKG, la cual se selecciona de trastornos de hipopigmentación; trastornos proliferativos de la piel o trastornos de queratinización; trastornos neurodegenerativos; enfermedad cardiaca, incluyendo angina de pecho estable, angina inestable, infarto de miocardio, insuficiencia miocárdica asociada a isquemia miocárdica, ateroesclerosis, hipertrofia vascular y trombosis; hipertensión; apoplejía; hipertensión pulmonar primaria, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y síndrome de insuficiencia respiratoria en adultos; anomalías funcionales microvasculares en diabetes; irregularidades hemostáticas de la función vascular glomerular y tubular; trastornos de la función de la vejiga y relajación del reflejo en la micción; trastornos de liberación de neurotransmisores, morfogénesis neuronal, plasticidad sináptica y regulación neuroendocrina; dolor regional, incluyendo dolores de cabeza por migraña; enfermedad anal benigna; impotencia; inhibición de crecimiento tumoral; y estimulación de la cicatrización de heridas.
2. Descripción de técnicas relacionadas
La patente de los EE.UU. 5.352.440 va dirigida a aumentar la síntesis de melanina en melanocitos y a aumentar la pigmentación por administración de ciertos compuestos de tipo diacilglicerol.
La patente de los EE.UU. 5.532.001 va dirigida a aumentar la pigmentación en la piel de mamíferos a través de la administración de ciertos fragmentos de ADN.
La patente de los EE.UU. 5.554.359 va dirigida a aumentar los niveles de melanina en melanocitos por administración de agentes lisosomotrópicos.
Krieger (Azzneimittel-Forschung, vol.18, nº 3, 1968, páginas 324-330) describe el uso médico de 5-norbornen-2,2-dimetanol (estructura XI-C) y 2,6-norbornanodiol como coleréticos.
Resumen de la invención
La presente invención proporciona el uso de uno o más dioles de compuestos de norbornano o norborneno tal y como se define anteriormente, en la preparación de un medicamento para el tratamiento, prevención o alteración de una enfermedad o afección mediada por deficiencias en la ruta de transducción de la señal NO/GMPc/PKG, la cual se selecciona de trastornos de hipopigmentación; trastornos proliferativos de la piel o trastornos de queratinización; trastornos neurodegenerativos; enfermedad cardiaca, incluyendo angina de pecho estable, angina inestable, infarto de miocardio, insuficiencia miocárdica asociada a isquemia miocárdica, ateroesclerosis, hipertrofia vascular y trombosis; hipertensión; apoplejía; hipertensión pulmonar primaria, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y síndrome de insuficiencia respiratoria en adultos; anormalidades funcionales microvasculares en diabetes; irregularidades hemostáticas de la función vascular glomerular y tubular; trastornos de la función de la vejiga y relajación del reflejo en la micción; trastornos de liberación de neurotransmisores, morfogénesis neuronal, plasticidad sináptica y regulación neuroendocrina; dolor regional, incluyendo dolores de cabeza por migraña; enfermedad anal benigna; impotencia; inhibición de crecimiento tumoral; y estimulación de la cicatrización de heridas:
1
o
2
en los que
cada R_{6} se selecciona independientemente de hidrógeno; halógeno; o de un grupo que contiene de un átomo a veinte átomos, uno de los cuales es carbono, nitrógeno, oxígeno o azufre; hidroxilo, hidroximetilo, -(CH_{2})_{n}OH, -(CH_{2})_{n}OR_{1},
-(CH_{2})_{n}-CH(OH)-CHOH, -(CH_{2})_{n}-CH(OH)-CH(OH)R_{1}, -(CH_{2})_{n}-CH(OH)-(CH_{2})_{n}-CH_{2}(OH), -(CH_{2})_{n}-CH(OH)-
(CH_{2})_{n}-CH(OH)R_{1} o -CH_{2}OR_{3}, en los que cada n es independientemente 0 o un número entero de 1 a 25;
cada R_{1} se selecciona independientemente de hidrógeno; halógeno; o de un grupo que contiene de un átomo a veinte átomos, uno de los cuales es carbono, nitrógeno, oxígeno o azufre;
cada R_{3} se selecciona independientemente de hidrógeno o de un grupo acilo o aminoacilo que contiene de un átomo a veinte átomos, al menos uno de los cuales es carbono, nitrógeno, oxígeno o azufre;
y sales farmacéuticamente aceptables de los mismos.
Breve descripción de las figuras
Las Figuras 1A-1D son impresiones de un sistema de creación de imágenes Oncor Imaging System^{TM} de muestras de biopsia de piel de cobaya teñidas con Fontana-Masson, tal y como se describen en el Ejemplo 5.
La Figura 2 es una serie de gráficas de barras que describen los resultados de actividad de la estructura obtenidos en el Ejemplo 7.
Las Figuras 3A-3D son impresiones de melanocitos y melanosomas epidérmicos humanos normales, tal y como se describen en el Ejemplo 8.
Las Figuras 4A-4B son impresiones, tal y como se describen en el Ejemplo 10.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se basa en la única observación singular de que ciertos compuestos inducen melanogénesis de forma eficaz y eficiente en células de mamífero, lo que acarrea varias consecuencias. En primer lugar, aumentar la melanogénesis conduce a aumentar el contenido en melanina de los melanocitos y, por lo tanto, da lugar a una mayor pigmentación o color oscurecido de la piel, lana o pelaje. De esta forma, la presente invención es útil en el tratamiento de trastornos de hipopigmentación, como por ejemplo albinismo, vitiligo, etcétera. Se cree también que aumentar la pigmentación de la piel según la presente invención protegerá dicha piel de un daño posterior por luz ultravioleta, quemadura solar, fotoenvejecimiento y desarrollo de cánceres de piel. Finalmente, ya que las composiciones descritas en la presente memoria descriptiva inducen la diferenciación de una línea celular de melanoma, la presente invención puede usarse para tratar trastornos hiperproliferativos como por ejemplo la queratosis actínica, carcinoma de célula basal, carcinoma espinocelular, histiocitoma fibroso, dermatofibrosarcoma protuberante, hemangioma, nevus flammeus, xanotoma, sarcoma de Kaposi, mastocitosis, micosis fúngicas, lentigo, nevus nevocelular, lentigo maligno, melanoma maligno y carcinoma metastático.
Las presentes composiciones son útiles también en el tratamiento de enfermedades caracterizadas por la inflamación e interrupción de la queratinización, incluyendo la psoriasis común, psoriasis asociada a eosinofilia, acné juvenil, acné conglobata, acné fulminante, osteoma cutáneo, acné nodulocístico y acné cístico.
Los compuestos aumentan también de forma eficaz y eficiente la diferenciación de células neuronales, incluyendo la formación y desarrollo de dendritas neuronales y la actividad tirosina hidroxilasa neuronal, lo que conlleva varias consecuencias. En primer lugar, aumentar la formación y desarrollo de dendritas conduce a una mayor comunicación neuronal, aumentando por lo tanto la función y el rendimiento neuronales. De esta forma, la presente invención es útil a la hora de tratar enfermedades o trastornos marcados por la reducción de la formación y desarrollo de dendritas y función neuronales, incluyendo, pero no limitados a, la enfermedad de Parkinson, esclerosis lateral amiotrófica, enfermedad de Alzheimer o cualquier otra enfermedad neurodegenerativa, o daño físico o tóxico sobre las células de los nervios cerebrales, espinales o periféricos. Además, la presente invención es útil a la hora de restaurar u optimizar la comunicación, función y rendimiento neuronales.
En segundo lugar, aumentar la actividad tirosina hidroxilasa aumenta directamente la síntesis de dopamina. De esta forma, la presente invención es particularmente útil a la hora de tratar la enfermedad de Parkinson, la cual está especialmente marcada por la supresión de síntesis de dopamina.
En tercer lugar, la inducción de diferenciación neuronal revoca los trastornos proliferativos neuronales. De esta forma, la presente invención es útil a la hora de tratar trastornos neuronales proliferativos, tumorosos o cancerosos, o dichos trastornos en cualquier otro tipo de célula que pueda estar afectada de forma similar.
Finalmente, ya que las composiciones descritas en la presente memoria descriptiva inducen la diferenciación, formación y desarrollo de dendritas y actividad tirosina hidroxilasa en un modelo de célula neuronal, la presente invención es útil a la hora de tratar trastornos neurodegenerativos o neuropatías adicionales incluyendo, pero no limitados a, atrofia cortical cerebral difusa, demencia con cuerpos de Lewy, enfermedad de Pick, demencia mesolimbocortical, degeneración del tálamo, corea de Huntington, degeneración cortical-estriada-espinal, degeneración de los ganglios cortico-basales, degeneración cerebrocerebelosa, demencia común con paraparesis espasmódica, enfermedad con cuerpos de poliglucosano, síndrome de Shy-Drager, atrofia olivopontocerebelosa, parálisis supranuclear progresiva, distonia muscular deformante, enfermedad de Hallervorden-Spatz, síndrome de Meige, temblores comunes, síndrome de Pilles de la Tourette, corea acantocítica, ataxia de Friederich, atrofia cerebelosa cortical familiar de Holmes, enfermedad de Gerstann-Straussler-Scheinker, atrofia muscular espinal progresiva, parálisis bulbar progresiva, esclerosis lateral primaria, atrofia muscular hereditaria, paraplejía espasmódica, atrofia muscular peroneal, polineuropatía intersticial hipertrófica, heredopatía atáctica polineuritiforme, neuropatía óptica y oftalmoplejía.
Se ha descubierto también que la presente clase de compuestos mantienen su acción bloqueada por eliminadores de óxido nítrico (NO), y por inhibidores de guanosina monofosfato cíclico (GMPc) o inhibidores de la proteína quinasa activada por GMPc (PKG). Esto indica que estos compuestos actúan a través de la ruta de transducción de señales NO/GMPc/PKG. A diferencia de compuestos anteriores como nitroglicerina y dinitrato de isosorbida que estimulan esta ruta liberando NO tras la reacción con grupos sulfidrilo intracelulares (Smith y Reynard, 1992, Pharmacology, W. B. Saunders Co., Filadelfia, PA, pp. 626-31), los compuestos usados en esta invención parecen actuar por estimulación directa de la actividad óxido nítrico sintasa (NOS, nitric oxide synthase), generando de esta forma NO de novo. Mientras que la depleción de grupos sulfidrilo intracelulares conduce rápidamente a tolerancia e ineficacia de la nitroglicerina y compuestos relacionados (Smith y Reynard, 1992), no se adquirirá tolerancia a los compuestos usados en la presente invención ya que no requieren la presencia de grupos sulfidrilo para su generación. De esta forma se contempla que los compuestos usados en la presente invención proporcionarán un procedimiento de tratamiento alternativo preferido para afecciones tratadas actualmente con donantes de NO.
Tanto los estudios de aplicación clínica como los de investigación han demostrado que la estimulación de la ruta NO/GMPc/PKG es útil para el tratamiento de:
(i) enfermedad cardiaca, incluyendo angina de pecho estable, angina inestable, infarto de miocardio e insuficiencia miocárdica asociada a isquemia miocárdica, ateroesclerosis, hipertrofia vascular y trombosis (Cooe y Dzau, 1997, Annu. Rev. Med. 48:489-509; Thadani, 1997, Cardiovasc. Drugs 10: 735);
(ii) hipertensión (Cooe y Dzau, 1997);
(iii) apoplejía (Samdani et al., 1997, Stroke 28: 1283-1288);
(iv) hipertensión pulmonar primaria, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y síndrome de insuficiencia respiratoria en adultos (Adnot y Raffestin, 1996, Thorax 51:762-764; Marriot y Higenbottam, 1997, Schweiz Med. Wochenschr. 127: 709-714);
(v) anomalías funcionales microvasculares en diabetes que se relacionan la resistencia a insulina con hipertensión, trombosis y ateroesclerosis (Tooke et al., 1996, Diabetes Res. Clin. Pract. 31 Suppl: S127-S132; Baron, 1996, J. Investig. Med. 44: 406-412);
(vi) irregularidades hemostáticas de la función vascular glomerular y tubular con consecuencias para el desarrollo de hipertensión (Kone y Baylis, 1997, Am. J. Physiol. 10: F561-578; Am. J. Hypertens. 10: 129-140);
(vii) trastornos de la función de la vejiga y relajación del reflejo en la micción (Andersson, 1996, Curr. Opin. Obstet. Gynecol. 8: 361-365);
(viii) trastornos de liberación de neurotransmisores, morfogénesis neuronal, plasticidad sináptica, y regulación neuroendocrina (Dawson y Dawson, 1996, Neurochem. Int. 29: 97-110; Brann, et al., 1997, Neuroendocrinology 65: 385-395);
(ix) dolor regional, incluyendo dolores de cabeza por migraña (Máshimo, et al., 1997, J. Clin. Pharmacol. 37: 330-335; Packard y Ham, 1997, Mar. 37: 142-152);
(x) protección gastrointestinal frente a fármacos anti-inflamatorios no esteroideos (Rishi, et al., 1996, Indian J. Physiol. Pharmacol. 40: 377-379);
(xi) enfermedad anal benigna (Gorfine, 1995, Dis. Colon Rectum 38: 453-456);
(xii) impotencia (Andersson y Stief, 1997, World J. Urol. 15: 14-20);
(xiii) regulación del daño tisular por radicales libres (Rubbo, et al., 1996, Chem. Res. Toxicol. 9: 809-820); e
(xiv) inhibición de crecimiento tumoral, apoptosis tumoral, angiogénesis y metástasis (Pipili-Synetos, et al., 1995, Br. J. Pharmacol. 116: 1829-1834; Xie, et al., 1996, J. Leukoc. Biol. 59:797-803); y
(xv) estimulación de la cicatrización de heridas incluyendo cortes, daño en tendones y daño térmico (Schaffer, et al., 1996, J. Surg. Res. 63: 237-240; Murrell, et al., 1997, Inflamm. Res. 46:19-27; Carter et al., 1994, Biochem. J. 304 (Pt 1): 201-04).
Además, la ruta NO/GMPc/PKG media la melanogénesis inducida por luz ultravioleta (Romero-Graillet, et al., 1996, J. Biol. Chem. 271: 28052-28056; Romero-Graillet, et al., 1997, J. Clin. Invest. 99:635-642) y por dioles alifáticos y alicíclicos (solicitud de patente de los EE.UU. s. n., titulada "Dermatological Compositions and Methods", publicada de forma adjunta).
Los compuestos activos usados en la presente invención tienen las estructuras descritas anteriormente. Más preferiblemente cada R_{1} se selecciona independientemente de hidrógeno; fluoro; cloro; o alquilo C_{1}-C_{20}, alquenilo C_{2}-C_{20}, alquinilo C_{2}-C_{20}, aralquilo C_{7}-C_{20}, aralquenilo C_{8}-C_{20}, aralquinilo C_{8}-C_{20} o arilo C_{6}-C_{20}, cada uno de los cuales puede contener uno o más heteroátomos diferentes o heteroátomos del mismo tipo, o carboxilo, carboxamido, carbalcoxi, sulfamido, sulfonamido; hidroxilo, o amino. Más preferiblemente cada R_{3} se selecciona independientemente de hidrógeno o acilo C_{1}-C_{18}, el cual puede contener uno o más heteroátomos diferentes o heteroátomos del mismo tipo.
La preparación de los presentes compuestos quedaría clara para los expertos en la técnica y muchos de ellos están disponibles en el mercado. Los compuestos representativos preferidos incluyen, pero no se limitan a:
5-norbornen-2,2-dimetanol
norbornan-2,2-dimetanol
2,3-norbornanodiol (exo o endo o cis o trans)
2,3-cis-exo-norbornanodiol
2-endo-hexadecilamino-5-norbornen-2,3-exo-dimetanol
2-(propil-1,2-diol)-norbornano
Los compuestos particularmente preferidos usados en esta invención 5-norbornen-2,2-dimetanol; norbornan-2,2-dimetanol; 2,3-cis-exo-norbornanodiol, 2-(propil-1,2-diol)-norbornano.
Las composiciones usadas en la presente invención contemplan el uso de uno o más de los compuestos mencionados anteriormente como ingrediente activo para diversos usos. En una realización preferida, el/los ingredientes acti-
vo(s) se combina(n) con un vehículo aceptable para formar una formulación tópica que puede situarse sobre la piel para usos dermatológicos. Las formulaciones tópicas pueden incluir pomadas, lociones, pastas, cremas, geles, gotas, supositorios, aerosoles, líquidos, champúes, polvos y parches transdérmicos. Pueden usarse espesantes, diluyentes, emulsionantes, ayudas dispersantes y aglutinantes tal y como resulte necesario. Preferiblemente, una función del vehículo es potenciar la penetración en la piel del/de los ingrediente(s) activo(s), y debería ser capaz de suministrar el/los ingrediente(s) activo(s) a los melanocitos en condiciones in vivo. Los expertos en la técnica conocen bien los vehículos adecuados, e incluyen liposomas, etanol, dimetilsulfóxido (DMSO), gelatina de petróleo (vaselina), aceite mineral (vaselina líquida), agua, dimetilformamida, decaoxietilen-oleiléter, ácido oleico, 2-pirrolidona y potenciador de penetración marca Azone® (Upjohn). Una composición particularmente preferida incluye un/unos ingrediente(s) activo(s) tal y como se ha descrito anteriormente, con uno de 2-pirrolidona, ácido oleico y/o Azone® como potenciador de penetración, solubilizado(s) en una base de agua, etanol, propanol y/o propilenglicol (el último componente que tenga propiedades de un vehículo, potenciador de penetración y un ingrediente activo tal y como se ha descrito en la presente memoria descriptiva). Dependiendo de la aplicación específica, las composiciones de la presente invención pueden incluir también otros ingredientes activos, así como ingredientes inertes o inactivos.
El régimen de dosis dependerá de un número de factores que se pueden determinar fácilmente, como por ejemplo la gravedad y capacidad de respuesta de la afección que se va a tratar, pero serán normalmente una o más dosis por día, con una duración de tratamiento que dure de varios días a varios meses, o hasta que se lleve a cabo una cura o se alcance una disminución del estado de la enfermedad, o se alcance un grado deseado de melanogénesis (bronceado) desde el punto de vista cosmético, dependiendo de la aplicación. Un experto en la técnica puede determinar fácilmente las dosificaciones óptimas, metodologías de dosificación y tasas de repetición. En general, se contempla que las formulaciones tópicas (como por ejemplo cremas, lociones, soluciones, etcétera) tendrán una concentración de ingrediente activo desde aproximadamente un 0,01% a aproximadamente un 50%, preferiblemente desde aproximadamente un 0,1% a aproximadamente un 10%. En general, se contempla que las composiciones en forma de dosificación unitaria según la presente invención contendrán desde aproximadamente 0,01 mg a aproximadamente 100 mg de ingrediente activo, preferiblemente aproximadamente 0,1 mg a aproximadamente 10 mg de ingrediente activo.
Otro aspecto de la presente invención se basa en la observación de que los compuestos objeto que estimulan la producción de melanina actúan a través de la ruta óxido nítrico/guanosina monofosfato cíclico/proteína quinasa G ("NO/GMPc/PKG"). De esta forma, la presente invención incluye los compuestos descritos anteriormente, los cuales actúan a través de la ruta NO/GMPc/PKG para estimular la síntesis de melanina aumentando la producción celular de NO, GMPc o PKG. A la inversa, los agentes que disminuyen la producción celular de NO, GMPc o PKG disminuirán o suprimirán la producción de melanina y la pigmentación en la piel, pelo, pelaje o lana de mamífero. Esto es útil en, por ejemplo, el aclarado de la piel, pelo, lana o pelaje con fines cosméticos, o el tratamiento de hiperpigmentación o trastornos de pigmentación desigual como por ejemplo el vitiligo, melanocitosis dérmica, síndrome de Franceschetti-Jadassohn, etcétera. Para tales aplicaciones de despigmentación, la formulación y dosificación sería tal y como se ha descrito anteriormente con respecto a la aplicaciones de pigmentación.
El descubrimiento de la ruta a través de la que los compuestos presentes actúan conduce también a procedimientos para rastrear compuestos para ver la actividad y potencia melanogénicas, o para ver su capacidad para reducir o suprimir la melanogénesis, basados en la medida de generación de óxido nítrico (NO) o en la medida de la actividad de síntesis de óxido nítrico (NOS). Los procedimientos para la medida de NO o NOS incluyen, pero no se limitan a, los siguientes procedimientos bien conocidos. La medida de NO se basa normalmente en el hecho de que el NO se descompone rápidamente a nitrato y nitrito en solución acuosa. La nitrato-reductasa se añade a los medios de cultivo o extractos celulares para asegurar una conversión completa de nitrato a nitrito. Los reactivos de Griess (sulfanilamida y N-[1-naftil]-etilendiamina) se añaden entonces para convertir el nitrito en un compuesto azo púrpura intenso que absorbe a un máximo de 540 nm (Schmidt, et al., 1995, Biochemica 2: 22). Las reacciones se llevan a cabo típicamente en un formato de 96 pocillos con lectura de absorbancias en un lector de placas de microtitulación. De forma alternativa, después de la conversión de nitrato a nitrito tal y como se ha descrito anteriormente, se añade el reactivo DAN (2,3-diaminonaftaleno) seguido de NaOH que convierte el nitrito en el compuesto fluorescente 1(H)-naftotriazol. Éste se mide fluorimétricamente con excitación a 365 nm y emisión a 450 nm, típicamente en un formato de 96 pocillos (Miles, et al., 1995, Methods 7:40). La actividad NOS se mide añadiendo [^{3}H]-arginina a tejidos intactos o extractos proteicos, y midiendo la liberación del tritio resultante de la conversión de arginina a citrulina durante la formación enzimática de NO por NOS (Baudouin y Tachon, 1996, J. Invest. Dermatol. 106: 428-431). De forma alternativa, la producción de GMPc o actividad de PKG puede usarse como herramienta de rastreo. El GMPc puede medirse por inmunoensayo disponible en el mercado (véase Romero-Graillet, et al., 1996, J. Biol. Chem. 271: 28052-28056). PKG puede medirse por quitación dependiente de GMP cíclico de una histona primaria diana (véase Hidaka, et al., Biochemistry 1984, 23, 5036-5041).
El uso de y las características útiles y novedosas de las presentes composiciones se entenderán aún más a la vista de los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplo 1
(No forma parte de la invención)
La línea celular de melanoma de ratón Cloudman S91 se obtuvo de la Colección Americana de Cultivos Tipo (ATCC, American Type Culture Collection). Se hizo un cultivo de células en un medio de Eagles modificado según Dulbecco (DMEM, Dulbecco's Modified Eagles Medium) que contenía suero fetal bovino al 10%, L-glutamina 2 mM, 10 U de penicilina/ml y 10 \mug de estreptomicina/ml según un protocolo publicado previamente (Eller, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 1087-92, 1996). Para ensayar con propilenglicol y análogos para inducir melanogénesis, se colocaron en placas células S91 a razón de 10^{5} células/placa de 35 mm en suero fetal bovino al 10%. Un día después de la colocación en placas, se retiraron los medios y se reemplazaron con medios que contenían suero fetal bovino al 2% y compuestos de ensayo (Eller, et al., 1996). Las células se cultivaron durante 6 días a 37ºC en CO_{2} al 5% en una incubadora humidificada. Después de este período de tratamiento, las células se examinaron microscópicamente y se estimó la parte de células desdiferenciadas y diferenciadas. Estudios previos han mostrado que las células S91 desdiferenciadas tienen un aspecto redondeado, alargado mientras que la células S91 diferenciadas tienen un aspecto aplanado, en forma de cubo, multipolar y dendrítico (Orlow, et al., Exp. Cell Res. 191: 209-218,
1990).
Después de este examen microscópico, las células se separaron de las placas con tripsina. El tiempo requerido para la separación con tripsina se registró como un indicador adicional de los efectos fenotípicos de los compuestos de ensayo. Para cada tratamiento, se hizo un recuento de una submuestra de células para determinar los efectos de los compuestos de tratamiento sobre la proliferación celular. El sobrante celular se usó para una determinación del contenido en melanina. La melanina se extrajo de células agitando en vórtex durante 15 minutos en NaOH 1 N. Los patrones se prepararon disolviendo melanina (Sigma) en NaOH 1 N (Eller, et al., 1996). La absorbancia de los patrones y las muestras se midió a 475 nm. La melanina de expresó como pg de melanina/célula.
Las Tablas 1 y 2 a continuación muestran los resultados obtenidos cuando se ensayan las formulaciones que contienen diversas concentraciones de 1,2-propanodiol como ingrediente activo. En el control, no se añadió compuesto de ensayo al medio.
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TABLA 1
Concentración Células (x10^{6}) \mug de melanina pg de melanina/célula
Control 0,48 2,52 5,3
1% (136 mM) 0,52 4,88 9,4
2% (272 mM) 0,50 6,24 12,5
3% (408 mM) 0,20 4,03 20,2
4% (544 mM) 0,10 4,01 40,1
5% (680 mM) 0,08 2,31 28,9
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TABLA 2 Morfología
Concentración Redondeadas alargadas Aplanadas con forma Tiempo de separación
de cubo por tripsinización
Control 100% \leq 3 min
1% (136 mM) 90% 10% \leq 6 min
2% (272 mM) 70% 30% \leq 9 min
3% (408 mM) 40% 60% \leq 12 min
4% (544 mM) 15% 85% \leq 15 min
5% (680 mM) 100% \leq 15 min
Ejemplo 2
(No forma parte de la invención)
Se siguió el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1, excepto en que se usaron etanol e isómeros de propanodiol y butanodiol como compuestos de ensayo los resultados se exponen a continuación en las Tablas 3 y 4. Los resultados demuestran que varios isómeros de propanodiol y butanodiol inducen melanogénesis y diferenciación de células de melanoma S91. Tanto el propanodiol 50 mM (PG) como el butanodiol 50 mM (BD) dieron lugar a un aumento aproximado de la melanogénesis de 1,5 veces, mientras que 150 mM dio lugar a aproximadamente un aumento de 2 veces después de un solo tratamiento. Mientras que el 1,2-propanodiol (PG-1,2) y el (S)-(+)-1,2-propanodiol (PG-S-1,2) no dieron lugar a una reducción de la proliferación celular a los niveles usados en este experimento, 1,3-propanodiol (PG-1,3), 2,3-butanodiol (BD-2,3) o 1,3-butanodiol (BD-1,3) dieron lugar a una reducción de los números de células en una tercera parte. Además, los butanodioles parecían dar lugar a una mayor diferenciación de células S91 que los propanodioles, tal y como evidenciaban unos cambios morfológicos más prematuros y mayores, y en el caso de BD-2,3, un fenotipo más adherente. El etanol (EtOH) no tuvo efecto sobre las células a 340 nm pero resultó tóxico ala concentración de 850 mM tal y como indica la baja supervivencia celular. El etanol no indujo melanogénesis a ninguna concentración ensayada. El glicerol (G) sólo tuvo un ligero efecto sobre la melanogénesis y diferenciación a las concentraciones ensayadas en este experimento, lo que indica que los trioles pueden ser inductores de estos fenotipos menos eficaces que los dioles.
TABLA 3
Células (x10^{6}) \mug de melanina pg de melanina/célula
Control 0,100 1,17 11,7
EtOH^{1} al 1,0% 0,104 1,14 11,0
EtOH^{2} al 2,0% 0,100 1,25 12,5
EtOH^{3} al 5,0% 0,032 0,17 5,3
PG-1,2 50 mM 0,084 1,31 15,6
PG-1,2 150 mM 0,072 1,73 24,0
PG-S-1,2 50 mM 0,088 1,51 17,1
PG-S-1,2 150 mM 0,080 2,04 25,5
PG-1,3 50 mM 0,064 1,31 20,4
PG-1,3 150 mM 0,044 1,04 23,6
G 50 mM 0,092 1,03 11,2
G 150 mM 0,084 1,09 13,0
BD-2,3 50 mM 0,072 1,12 15,6
BD-2,3 150 mM 0,040 0,95 23,8
BD-1,3 50 mM 0,064 0,99 15,5
BD-1,3 150 mM 0,048 0,87 18,1
^{1}170 mM
^{2}340 mM
^{3}850 mM
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TABLA 4 Morfología
Redondeadas alargadas Aplanadas con forma Tiempo de separación
de cubo por tripsinización
Control 100% 3 min
EtOH al 1,0% 100% 3 min
EtOH al 2,0% 100% 3 min
EtOH al 5,0% 100% 3 min
PG-1,2 50 mM 75% 25% 3 min
PG-1,2 150 mM 50% 50% 6 min
PG-S -1,2 50 mM 75% 25% 3 min
PG-S -1,2 150 mM 50% 50% 6 min
PG-1,3 50 mM 75% 25% 3 min
PG-1,3 150 mM 50% 50% 6 min
G 50 mM 100% 3 min
G 150 mM 75% 25% 3 min
BD-2,3 50 mM 25% 75% 3 min
BD-2,3 150 mM 100% 9 min
BD-1,3 50 mM 25% 75% 3 min
BD-1,3 150 mM 100% 6 min
La melanogénesis es el rasgo más característico de la diferenciación de melanocitos (J. Cell Sci. 107: 1095-1103, 1994) y, se correlaciona de forma inversa con la tasa de proliferación en las líneas celulares de melanoma (Neoplasia 31: 545-9, 1984; Biochem. Biophys. Res. Commun. 177: 545-50, 1991; Exp. Dermatol. 4: 192-198, 1995). Como norma general, una proliferación aumentada que corresponde a la proliferación es una señal de un rápido avance tumoral y una pobre prognosis, mientras que una proliferación y diferenciación disminuidas son indicativas de una supervivencia más a largo plazo (Introduction to the Cellular and Mollecular Biology of Cancer, L. M. Franks y N. Teich, 1987, Oxford University Press). De esta forma, la capacidad de los presentes compuestos para inducir melanogénesis y ralentizar el crecimiento celular es indicativa de su capacidad para actuar como agentes quimioterapéuticos. La inducción de melanogénesis combinada con una tasa reducida de proliferación celular es indicativa de inducción de diferenciación en células S91. Además, el cambio de morfología celular de un aspecto redondeado alargado es una indicación más de diferenciación en células S91 (Exp. Cell Res. 191: 209-218, 1990). De esta forma, los compuestos de la presente invención no son solamente agentes bronceadores, sino que también son agentes quimioterapéuticos capaces de retrasar el avance tumoral y de aumentar la supervivencia a largo plazo.
Se debería apreciar que los efectos del propilenglicol (Ejemplo 1) y de dioles y trioles relacionados (Ejemplos 1 & 2) sobre células S91 son idénticos a aquellos que resultan del tratamiento de células S91 con retinoides; eso es, inducción de melanogénesis, inducción de diferenciación, adherencia aumentada e inhibición de proliferación (Laukharanta, et al., Arch. Dermatol. Res. 277: 147-150, 1985). Dada esta similitud de respuestas biológicas, se cree que los agentes descritos en la presente memoria descriptiva son eficaces a la hora de tratar aquellos trastornos tratados actualmente con los retinoides, incluyendo una serie de formas como por ejemplo la psoriasis, acné y dermatosis.
Ejemplo 3
Se siguieron los mismos procedimientos que en los Ejemplos 1 y 2 para examinar el efecto de compuestos adicionales sobre la melanogénesis en células S91. Los resultados descritos en la Tabla 5 muestran la concentración de un número de compuestos requeridos para inducir una melanización dos veces mayor o superior en células S91. Muchos compuestos son más potentes que aquellos descritos en los Ejemplos 1 y 2. Por ejemplo, 2,3-piridinodiol fue potente a 100 \muM; 1,4-dioxan-2,3-diol y \beta-estradiol a 500 \muM; 5-norbornen-2,2-dimetanol a 5 mM; 3,3-dimetil-1,2-butanodiol y 1,2-cis-ciclopentanodiol a 10 mM; y 2,3-dimetil-2,3-butanodiol a 25 mM. Todos los compuestos recogidos en la Tabla 5, excepto el 1,4-dioxan-2,3-diol, indujeron la transformación de células S91 de una morfología redondeada bipolar a una morfología aplanada en forma de cubo multipolar relacionada con la inducción de melanogénesis; esto indica su utilidad potencial como agentes quimioterapéuticos que actúan induciendo la diferenciación de células tumorales. Todos los compuestos recogidos en la Tabla 5, excepto el 5-norbornen-2,2-dimetanol, \beta-estradiol y 2,3-piridinodiol, indujeron un tiempo de tripsinización aumentado relacionado con la inducción de melanogénesis; las alteraciones de las propiedades de adherencia están relacionadas con cambios del potencial metastático de células tumorales.
TABLA 5
Compuesto Concentración requerida para una inducción
de melanina en células S91 \geq2 veces
2,3-piridinodiol* 100 \muM
1,4-dioxan-2,3-diol* 500 \muM
\beta-estradiol* 500 \muM
5-norbornen-2,2-dimetanol 5 mM
1,2-cis-ciclopentanodiol* 10 mM
3,3-dimetil-1,2-butanodiol* 10 mM
2,3-dimetil-2,3-butanodiol* 25 mM
1,2-trans-ciclopentanodiol* 50 mM
2-metil-1,3-propanodiol* 50 mM
2,3-butanodiol* 100 mM
1,2-propanodiol* 150 mM
*Compuestos comparativos
Los compuestos comparativos, además de aquellos descritos en los Ejemplos 1 y 2, que no indujeron una melanogénesis significativa (aumento de 2 o más veces) en células S91 cuando se ensayaron a lo largo de un intervalo de concentraciones hasta una dosis tóxica, incluían: 1-propanol; 2-propanol; ácido oleico; 2-fenil-1,2-propanodiol; 1,3-ciclohexanodiol; ácido tartárico, ácido ascórbico; Azone®, 2-pirrolidona; D-ribosa; 2-desoxi-D-ribosa; N-metil-D-glutamina; hidroximetiluracilo; y cloruro de tetrabutilamonio. De estos ejemplos, solamente la 2-pirrolidona dio lugar a una profunda diferenciación morfológica de células S91, lo que indica que puede aumentar la melanogénesis y/o ejercer actividad antitumorigénica en ausencia de melanogénesis.
Los inhibidores H7 de PKC (1-[5-isoquinolinil-sulfonil]-2-metil-piperazina) y D-esfingosina indujeron también melanogénesis en células S91. Además, estos inhibidores de PKC potenciaron la melanogénesis inducida por propilenglicol en células S91. Estos resultados indican que el propilenglicol no induce melanogénesis por inducción de PKC, o que requiere PKC para la inducción de melanogénesis.
Ejemplo 4
Se examinaron melanocitos epidérmicos humanos normales (MEHN) para ver la inducción de melanogénesis usando células y medios procedentes de Clonetics Corporation (San Diego, California).las células se cultivaron exactamente tal y como especificaba el suministrador. En base a una inducción de un aumento de melanina en MEHN de 1,5 veces, el componente más potente examinado fue el 2,3-piridinediol a 200 \muM, seguido por 5-norbornen-2,2-dimetanol a \leq 5 mM, 3,3-dimetil-1,2-butanodiol a 12,5 mM y 2,3-dimetil-2,3-butanodiol y 1,2-cis-ciclopentanodiol a 50 mM (Tabla 6). La D-ribosa resultó inactiva en MEHN cuando se ensayaron a lo largo de un intervalo de concentraciones hasta una dosis tóxica. Estos resultados muestran que los compuestos de la presente invención que muestran actividad en células S91, muestran también actividad en melanocitos humanos normales.
TABLA 6
Compuesto Concentración requerida para una inducción
de melanina en MEHN S91 \geq 1,5 veces
2,3-piridinediol* 200 \muM
5-norbornen-2,2-dimetanol 5 mM
3,3-dimetil-1,2-butanodiol* 12,5 mM
1,2-cis-ciclopentanodiol* 50 mM
2,3-dimetil-2,3-butanodiol* 50 mM
1,2-propanodiol* 150 mM
*Compuestos comparativos
Ejemplo 5
Los compuestos se ensayaron para ver la actividad melanogénica in vivo por aplicación a cobayas americanas de pelo corto. Los lugares de tratamiento se crearon por eliminación de pelaje usando un depilatorio marca Nair®. Los compuestos se aplicaron en volúmenes de 25 \mul dos veces al día durante 5 días a cada lugar de tratamiento tal y como se indica en la Tabla 7. En la Tabla, los números presentados son la tasa relativa de melanogénesis (media \pm DE) y se ordenan según la localización relativa en el animal, estando la cabeza a la izquierda y la cola a la derecha. Propilenglicol (PG = 13,6 M), 2,3-butanodiol (2,3-BD = 10,95 M) y 1,2-cis-ciclopentanodiol (1,2-cis-CPD = 10,7 M) se aplicaron como soluciones con todos sus complementos. 3,3-dimetil-1,2-butanodiol (3,3-M-1,2-BD) se aplicó como una solución 4M disuelta en etanol. Dos semanas después de la finalización de los tratamientos, se tasó de forma subjetiva el grado de pigmentación según la siguiente escala:
0 sin cambios
0,5 ligero oscurecimiento, no fácilmente apreciable
1 ligero oscurecimiento, fácilmente apreciable
2 oscurecimiento uniforme moderado
3 oscurecimiento uniforme importante
4 oscurecimiento uniforme profundo
Los resultados presentados a continuación mostraron que se daba una disminución progresiva de respuesta a los agentes bronceadores desde la cabeza a las colas de los animales. La magnitud de esta respuesta disminuida fue de 3 a 4 veces. De esta forma, las comparaciones entre los compuestos del tratamiento se hicieron de forma relativa a las localizaciones similares sobre el cuerpo de cobayas. El propilenglicol dio lugar a una melanogénesis significativa relativa a los controles tratados con depilatorio localizados en la misma posición relativa del cuerpo. El 2-metil-1,3-propilenglicol y el 2,3-butanodiol resultaron sólo ligeramente mejores agentes melanogénicos que el propilenglicol. Sin embargo, el 3,3-dimetil-1,2-butanodiol y 1,2-cis-ciclopentanodiol dieron lugar a una melanogénesis 4,5 veces y 5,5 veces mayor que PG aplicado en localizaciones similares del cuerpo.
TABLA 7
(no forma parte de la invención)
Tratamiento
PG, 5 días (n = 6):
1,04 \pm 0,21 0,83 \pm 0,17 0,25 \pm 0,09^{1} 0,33 \pm 0,1
5 días (n = 3):
2-M-PG 2,3-BD 2-M-PG 2,3-BD
1,25 \pm 0,52 1,33 \pm 0,17^{2} 0,58 \pm 0,08^{2} 0,25 \pm 0,14
5 días (n = 3):
Nair PG 3,3-M-1,2-BD 1,2- cis -CPD
0^{2} 0,50 \pm 0,25 1,16\pm 0,66^{2} 1,83 \pm 0,33^{2}
^{1}P < 0,05 relativo a la cabeza más cercana al lugar tratado con PG en la primera fila
^{2}P \begin{minipage}[t]{145mm} < 0,05 relativo al lugar tratado con PG en la primera fila que está localizado en la misma posición relativa a la cabeza y cola.\end{minipage}
Con el fin de minimizar los efectos de disminución de respuesta desde la cabeza a las colas de los animales, todos los experimentos venideros se hicieron usando solamente los lugares de experimento localizados hacia las colas de los animales. Considerado como adicionalmente beneficioso, en esta región del animal las diferencias de capacidad de respuesta a inductores de pigmentación fuertes y débiles, tal y como se deduce del cultivo celular, fueron las mayores. La comparación de las tasas de pigmentación de estos lugares de tratamiento mostró el siguiente orden descendiente de inducción: 1,2-cis-ciclopentanodiol (1,2-cis-CPD) 8,7 M > 3,3-dimetil-1,2-butanodiol 4 M (3,3-M-1,2 BD) > una mezcla de 1,2-propilenglicol (1,2-PG) 8,5 M/5-norbornen-2,2-dimetanol (5-NBen-2,2-DM) 1 M/2-pirrolidona al 2% (2-P; un potenciador de penetración) > 5-NBen-2,2-DM 1M/2-P al 2% > 2-metil-1,3-propilenglicol (2-M-1,3-PG) 11,3 M (Tabla 8; Figura 1A: no tratada; 1B: 1,2-PG 10,6 M/2-P al 2%; 1C: 1,2-cis-CPD 8,7 M; 1D: 5-NBen-2,2-DM 1M/1,2-PG 8,5 M/2-P al 2%). En esta región de los animales, las respuestas a 1,2-PG 13,61 M; 1,2-PG 10,6 M/2-P al 2% y a 2,3-dimetil-2,3-butanodiol 11 M no fueron significativamente diferentes de los lugares control (tratados con Fair o 2-P al 2%). Las tasas de pigmentación se corrigieron para conservar unos antecedentes (lugares de tratamiento control), normalizadas respecto a 1 M para justificar las cantidades diferentes de cada agente aplicado, y normalizadas después respecto a los resultados para 1,2-PG (Tabla 8). Esta comparación mostró que el orden decreciente de inducción fue 5-NBen-2,2-DM > 1,2-cis-CPD > 2-M-1,3-PG, y, que el usar 1,2-PG como vehículo para 5-NBen-2,2-DM (Figura 1D) aumentó la capacidad de respuesta de este compuesto. Se anticipa que mejoras adicionales en la formulación mejorarán adicionalmente la capacidad de respuesta respecto a 5-NBen-2,2-DM y a otros compuestos en esta invención. Los resultados de las biopsias (Figura 1) mostraron que la inducción de melanogénesis se marcó por el depósito de melanina en los queratinocitos, en algunos casos con formación de "depósitos supranucleares" (flechas, Figuras 1C & 1D) indicativas de la inducción de una verdadera melanogénesis natural protectora de luz UV (Gates, R. R., y A. A. Zimmermann, 1953 J. Invest. Dermatol. 21:339-348), y una ausencia completa de inflamación, fibrosis o cualquier otra forma de daño tisular.
TABLA 8
Tratamiento Tasa de Antecedentes Normalizado Normalizado
pigmentación corregidos respecto a 1 respecto a
M 1,2-PG
No potenciador de penetración
Nair 0,08 \pm 0,05 0
(n = 6)
1,2-PG 13,61 0,29 \pm 0,09 0,21 \pm 0,03 0,015 \pm 0,002 1,0 \pm 0,1
M** (n = 12)
2,3-M-2,3-BD 0,25 \pm 0,14 0,17\pm 0,09 0,015 \pm 0,008 1,0 \pm 0,6
11,0 M** (n = 3)
2-M-1,3-PG 0,58 \pm 0,08* 0,50 \pm 0,07 0,044 \pm 0,006 2,9 \pm 0,4
11,3 M** (n = 3)
1,2-cis-CPD 1,89 \pm 0,27* 1,75 \pm 0,25 0,202 \pm 0,029 13,5 \pm 1,9
8,7 M** (n = 9)
TABLA 8 (continuación)
Tratamiento Tasa de Antecedentes Normalizado Normalizado
pigmentación corregidos respecto a 1 respecto a
M 1,2-PG
No potenciador de penetración
3,3-M-1,2-BD 1,17 \pm 0,44* 1,09 \pm 0,41 0,272 \pm 0,102 18,1 \pm 6,8
4,0 M** (n = 3)
2-pirrolidona la 2% como potenciador de penetración
2P 0,17 \pm 0,08 0
(n = 6)
1,2-PG10,6 0,33 \pm 0,05 0,16 \pm 0,02 0,015 \pm 0,002 1,0 \pm 0,15
M/2P** (n = 6)
5-NBen-2,2 0,66 \pm 0,05* 0,49 \pm 0,04 0,490 \pm 0,037 32,7 \pm 2,5
DM 1,0 M/2P (n = 6)
1,2-PG 8,5 1,00 \pm 0,13* 0,83 \pm 0,11 0,670 \pm 44,7 \pm 5,8
M/2P/5- (n = 6) 0,087^{1}
NBen-2,2-DM
1,0 M
*P < 0,05; prueba de la t de Students
**Compuestos comparativos
^{1} Antecedentes adicionales corregidos para pigmentación inducida por 1,2-PG/2P (0,16).
Ejemplo 6
Se examinaron los compuestos para ver su capacidad para inducir actividad tirosinasa en células de melanoma de ratón S91. La tirosinasa es la enzima limitante de la velocidad en la ruta melanogénica. Su medida proporciona una indicación altamente específica y sensible del grado de inducción de melanogénesis por los compuestos de ensayo. Todas las condiciones de cultivo celular y tratamientos fueron tal y como se describe anteriormente en los Ejemplos 1-3. Siguiendo a los tratamientos, las células se tripsinizaron, se contaron en un Coulter, se sedimentaron por centrifugación a 1000 x g y se analizaron para ver la actividad tirosinasa usando modificaciones de procedimientos previamente descritos (Pomerantz, S. H., 1966, J. Biol. Chem. 241: 161-168; Jara, et al., 1988, Pigment Cell Res. 1: 332-339). Brevemente, los sedimentos celulares se solubilizaron sonicando durante 5 segundos en 600 \mul de tampón fosfato 50 mM a pH 6,8 que contenía un 0,5% Triton-X100, seguido de agitación en vórtex, incubación en hielo durante 30 minutos, y después vuelta a agitar en vórtex. A partir de esto, se combinaron alícuotas de 200 \mul con 200 \mul de mezcla de reacción que contenía tirosina 75 \muM, L-Dopa 75 \muM y L-[3,5-^{3}H]tirosina 2 \mu Ci en NaPO_{4} a pH 6,8 (L-Dopa +), o tirosina 75 \muM y L-[3,5-^{3}H]tirosina 2 \mu Ci en NaPO_{4} a pH 6,8 (L-Dopa -) y se incubaron 1 hora a 37ºC. Las reacciones se pararon por adición de 400 \mul de carbón vegetal activado al 10% en HCl 0,1 N e incubación en hielo durante 15 minutos. Esta mezcla se centrifugó a 17.300 x g durante 5 minutos, y entonces se filtraron 400 \mul de sobrenadante a través de una unidad de filtración centífuga GV Durapore de 0,22 \muM (Millipore) centrifugando a 17.300 x g durante 5 minutos. El filtrado se añadió a 4 ml de fluido de centelleo Fisher Plus y se hizo un recuento en un contador de centelleo Hewlett Packard. La actividad tirosinasa se calculó como dpm/hora/\mug de proteína y dpm/hora/10^{3} células. Cada muestra se analizó con y sin L-Dopa, un cofactor necesario para la tirosinasa (Pomerantz, S. H., 1996, J. Biol. Chem. 241: 161-168; McLane, et al., 1987, Biochem. Biophys. Res. Commun. 145: 719-725). Todos los valores recogidos e tirosinasa son exclusivos de cuentas que se dan en blancos de tampón y alícuotas negativas de L-Dopa. La proteína se determinó en alícuotas de lisado celular, lisado de partículas extracelulares o medios por el procedimiento Bradford con Azul de Coomassie (Bradford, 1967, Anal. Biochem. 72: 248-254) usando un equipo de ensayo I para proteínas Bio-Rad.
Los resultados (Tabla 9; media \pm DE) muestran que el 3,3-dimetil-1,2-butanodiol (3,3-M-1,2-BD) y el 5-norbornen-2,2-dimetanol (5-NBen-2,2-DM) dan lugar a la mayor inducción de tirosinasa en una base celular y proteica. Aunque el 2,3-piridinediol (2,3-Pyd) 100 \muM indujo incrementos de dos veces de melanina (Ejemplo 3, Tabla 5), incluso 2,3-Pyd 500 \muM indijo solamente bajos niveles de tirosinasa en relación a aquel inducido por 5-NBen-2,2-DM o 3,3-M-1,2-BD 5 mM, niveles más elevados de 2,3-Pyd resultaban tóxicos. 5-norbornen-2,2-DM y 3,3-M-1,2-BD no resultaron tóxicos a concentraciones que inducen niveles mucho más elevados de tirosinasa y, de esta forma, son agentes preferidos para la inducción de melanogénesis en esta realización. Ya que el 5-NBen-2,2-DM induce niveles casi equivalentes de tirosinasa a concentraciones 5 veces más bajas que el 3,3-M-1,2-BD, resulta particularmente preferido. Los expertos en la técnica conocen bien el IBMX (3-isobutil-1-metilxantina) como un potente inductor de melanogénesis y tirosinasa, y se proporciona como un control positivo.
TABLA 9
Muestra #/tratamiento dpm/hora/10^{3} células dpm/hora/\mug de proteína
Control (n = 4) 40 \pm 6 184 \pm 27
PG-1,2* 300 mM (n = 4) 292 \pm 104 1003 \pm 370
3,3-M-1,2-BD* 25 mM (n = 2) 1211 \pm 38 1746 \pm 220
1,2-cis-CPD* 50 mM (n = 2) 276 \pm 16 925 \pm 53
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 4) 707 \pm 54 1643 \pm 105
2,3-Pyd* 0,5 mM (n = 2) 142 \pm 8 160 \pm 19
IBMX* 0,1 mM (n = 2) 765 \pm 53 2161 \pm 41
*Compuestos comparativos
Los estudios de actividad estructural con 5-NBen-2,2-DM y compuestos relacionados indican que el norbornan-2,2-dimetanol (NBan-2,2-DM) tiene una potencia equivalente para la inducción de tirosinasa en células S91 (Figura 2). De esta forma, se prefiere el NBan-2,2-DM de forma equivalente con el 5-NBen-2,2-DM. El 2-norbornan-metanol (2-NBanM), 2,3-cis/exo norbornanodiol (2,3-c/e-NBanoD), \alpha-norborneol (\alpha-NBan-ol) y norbornano (NBano) indujeron una menor inducción de tirosinasa en células S91 en orden descendente. Ya que incluso el NBano da lugar a una inducción 2 veces mayor de tirosinasa en relación a las células control S91 no tratadas o tratadas con etanol (ETOH), se incluye como un componente de esta invención. Además, ya que el NBano induce melanogénesis, se contempla que todos los compuestos que contienen NBano como componente de su estructura puedan inducir melanogénesis. Además, se espera que los compuestos que contienen Norborneno (NBeno) o cualquier otro compuestos insaturado derivado del norbornano induzcan melanogénesis. De esta forma, cualquier compuesto saturado o insaturado derivado del norbornano se incluye como un componente de esta invención, incluyendo, pero no limitado a, compuestos derivados del borneol, canfeno y alcanfor.
Ni el inhibidor H-89 altamente específico de la proteína quinasa A (PKA) (N-[2-(p-bromocinamilamino)-etil]-5-isoquinolinsulfinamida.2HCl; Chijiwa, et al., 1990, J. Biol. Chem. 265: 5267-5272), ni el inhibidor GF109203X altamente específico de la proteína quinasa A (PKA) (Bisindolilmaleimida; Toullec, et al., 1991, J. Biol. Chem. 266: 15771-15781) inhibieron la inducción de tirosinasa por 5-NBen-2,2-DM (Tabla 10). De esta forma, de un modo similar a los resultados descritos para el 1,2-propanodiol en el Ejemplo 3, es improbable que el 5-NBen-2,2-DM y compuestos relacionados actúen a través de la activación de las rutas de PKC, las cuales se han descrito como importantes para la inducción de melanogénesis por diacilgliceroles (Allan, et al., 1995, J. Invest. Dermatol. 105: 687-692; Gilchrest, et al., 1996, Photochem. Photobiol. 63: 1-10). No resulta probable que el 5-NBen-2,2-DM y compuestos relacionados actúen a través de la activación de las rutas de PKA, descritas como importantes para la inducción de melanogénesis por IBMX (Fuller, et al., 1993, Ann. NY Acad. Sci. 690: 302-319; Fuller, et al., 1996, Pigment Cell Res. S5:65). Además, la adición de catalasa a los medios de cultivo celulares no inhibió la acción del 5-NBen-2,2-DM, lo que indica que a diferencia de L-Dopa y Dopac, es improbable que éste y compuestos relacionados induzcan melanogénesis a través de la generación de peróxido de hidrógeno u otras especie oxigenada reactiva (Karg, et al., 1989, Acta Derm. Venereol. 69: 521-524; Karg, et al., 1991, J. Invest. Dermatol. 96: 224-227; Karg, et al., 1993, J. Invest. Dermatol. 100: 209S-213S).
TABLA 10
dpm de tirosinasa/hora/\mug En relación al
de proteína control
Control 398 1
5-NBen-2,2-DM 5 mM 3273 8,2X
H-89 1 \muM* 507 1,3X
H-89 10 \muM* 1236 3,1X
H-89 1 \mu M/5-NBen-2,2-DM 5 mM 4624 11,6X
H-89 10 \mu M/5-NBen-2,2-DM 5 mM 3093 7,8X
GF109203X 0,1 \muM* 1025 2,6
GF109203X 1 \muM* 2407 6,1X
GF109203X 0,1 \mu M/5-NBen-2,2-DM 5 mM 4679 11,8X
GF109203X 1 \mu M/5-NBen-2,2-DM 5 mM 6531 16,4X
TABLA 10 (continuación)
dpm de tirosinasa/hora/\mug En relación al
de proteína control
500 unidades de catalasa*/ml 745 1,9X
1000 unidades de catalasa*/ml 691 1,7X
500 unidades de catalasa/ml/5-NBen-2,2-DM 5 mM 2796 7,0X
1000 unidades de catalasa/ml/5-NBen-2,2-DM 5 mM 4778 12,0X
*Compuestos comparativos
Ejemplo 7
Se midió la tirosinasa en melanocitos epidérmicos humanos normales (MEHN) usando procedimientos idénticos a aquellos descritos para células S91 (Ejemplo 6), excepto que los medios de períodos de tratamiento de 5 días se guardaron y se centrifugaron a 200 x g, 1600 x g o 17.300 x g para llevar a cabo un análisis de actividad tirosinasa en la fracción de partículas melanosomales exportadas extracelulares, y en la fracción de los sobrenadantes de los medios resultantes. En algunos casos (Tabla 11), la tirosinasa se midió también por un ensayo in situ, en el que se añadió tirosinasa marcada con radioisótopos directamente a los medios repuestos recién preparados de MEHN durante un período de 24 horas que sigue a un período de tratamiento de 5 días (Andel-Malek, et al., 1992, J. Cell. Physiol. 150:416-425). Los resultados mostraron que el 5-NBen-2,2-DM 5 mM indujo tirosinasa en mayor grado en el ensayo in situ, en células, en fracciones melanosomales de partículas extracelulares y en los medios de MEHN que lo que lo hizo el 3,3-M-1,2-BD 25 mM (Tabla 11). Ambos, 5-NBen-2,2-DM 5 mM y 3,3-M-1,2-BD 25 mM, indujeron más tirosinasa en cada uno de estos ensayos y fracciones que lo que lo que lo hizo el 1,2-PG. IBMX (3-isobutil-1-metil-xantina), proporcionado como control positivo, indujo tanta tirosinasa como el 5-NBen-2,2-DM 5 mM en el ensayo in situ, pero menos que en las fracciones de partículas extracelulares y de medios (Tabla 11).
TABLA 11
dpm de tirosinasa/hora/10^{3} células
In situ Celular Partículas a Partículas a Medios**
200 g 17.300 g*
Control 16,8 10259 244 97 1457
EtOH*** 85 mM 15,0 10201 442 132 1654
(1,00X) (1,00X) (1,00X) (1,00X) (1,00X)
1,2-PG*** 300 mM 16,8 10247 433 102 1864
1,2-PG 300 mM*** 17,2 10875 923 241 2123
(1,07X) (1,03X) (1,98X) (1,50X) (1,28X)
3,3-M-1,2- 20,5 11728 1646 536 5495
BD*** 25 mM
3,3-M-1,2- 21,0 11730 2226 425 3056
BD*** 25 mM (1,31X) (1,15X) (5,64X) (4,20X) (2,75X)
5-NBen-2,2-DM 24,5 13838 6447 493 4164
5 mM
5-NBen-2,2-DM 25,4 14716 6291 473 4639
5 mM (1,57X) (1,40X) (18,6X) (4,22X) (2,83X)
IBMX*** 0,1 mM 25,3 10910 2189 220 2698
IBMX*** 0,1 mM 26,1 11737 1834 260 2935
(1,62X) (1,11X) (5,86X) (2,10X) (1,81X)
* Después de 200 x g
** Después de 17.300 x g
*** Compuestos comparativos
Estudios adicionales usando MEHN demostraron que, de un modo similar a los resultados para células S91 (Figura 2), los compuestos relacionados con el 5-NBen-2,2-DM pueden ser inductores de tirosinasa (Tabla 12). Por ejemplo, el 2-norbornan-metanol (2-NBanM) dio lugar a inducción de tirosinasa a niveles equivalentes al 5-NBen-2,2-DM en MEHN a partir de un donante adulto blanco y de un donante recién nacido negro (Tabla 12). De esta forma, de un modo similar a las células S91 (Ejemplo 6), se considera que todos los compuestos relacionados con el norbornano inducen tirosinasa en MEHN y por lo tanto se incorporan en esta invención.
TABLA 12
MEHN de adulto blanco dpm de tirosinasa/hora/10^{3} células
In situ Celular Medios^{1}
Control 5,56 (1,00X) 13992(1,00X) 36,3 (1,00X)
5-NBen-2,2-DM 1 mM 6,27 (1,13X) 12740 (0,91X) 29,9 (0,82X)
5-NBen-2,2-DM 5 mM 5,81 (1,04X) 18467 (1,32X) 53,1 (1,46X)
2-NBanM* 1 mM 7,05 (1,27X) 15257 (1,09X) 29,2 (1,11X)
2-NBanM* 5 mM 6,18 (1,11X) 16077 (1,15X) 48,1 (1,33X)
MEHN de recién nacido negro dpm/hora/10^{3} células
In situ Celular Medios
Control 12,5 (1,00X) 9856 (1,00X) 11,1 (1,00X)
5-NBen-2,2-DM 1 mM 13,9 (1,11X) 10679 (1,08X) 26,8 (2,41X)
5-NBen-2,2-DM 5 mM 14,1 (1,13X) 15398 (1,56X) 33,2 (2,99X)
2-NBanM* 1 mM 12,1 (0,97X) 10863 (1,10X) 18,7 (1,68X)
2-NBanM* 5 mM 12,8 (1,02X) 17397 (1,77X) 37,3 (3,36X)
^{1} \begin{minipage}[t]{145mm} A diferencia de la Tabla 10, en la que los medios procedían de un período de tratamiento de 5 días, los medios en la Tabla 11 procedían de un período de tratamiento de 1 día.\end{minipage}
*Compuestos comparativos
Ejemplo 8
De un modo similar a los resultados para células S91 tratadas con dioles (Ejemplos 1 y 2), el tratamiento de melanocitos epidérmicos humanos normales (MEHN) con 5-NBen-2,2-DM 5 mM dio lugar a cambios morfológicos indicativos de diferenciación. En el caso de MEHN, la inducción de diferenciación se marcó por conversión de células de un fenotipo bipolar a un fenotipo multidendrítico (compárese MEHN no tratados en la Figura 3A con MEHN tratados con 5-NBen-2,2-DM 5 mM en la Figura 3B). De forma adicional, la longitud de la dendritas aumentó aproximadamente de 2 a 3 veces después del tratamiento con 5-NBen-2,2-DM 5 mM, y se dio un aumento en el número de vesícula secretoras en los extremos terminales de las dendritas (flechas en las Figuras 3A y 3B). El análisis por microscopía electrónica indicó que la fracción de partículas extracelulares secretadas en los medios de MEHN comprendía casi exclusivamente melanosomas de etapa III y IV (las flechas muestran una vista longitudinal y las puntas de flecha muestran una vista de sección transversal en las Figuras 3C y 3D). La secreción aumentada de melanosomas resultante del tratamiento con 5-NBen-2,2-DM 5 mM se reflejó en una actividad tirosinasa aumentada de partículas extracelulares (Ejemplo 7, Tabla 11).
Es bien conocido que la irradiación ultravioleta de la piel da lugar a formación y desarrollo aumentados de dendritas de melanocitos y a un transporte aumentado de melanosomas desde los finales de los procesos dendríticos hasta los queratinocitos vecinos (Jimbow, et al., Biology of Melanocites, pp. 261-289, en: Dermatology in General Medicine, eds: Fitzpatrick, et al., McGraw Hill, 1994). De esta forma, la secreción de melanosomas de melanocitos tratados con 5-NBen-2,2-DM parece ser comparable a los procesos fisiológicos inducidos por la luz del sol en la piel.
Ejemplo 9
Los inhibidores altamente específicos de las rutas del AMPc/PKA (proteína quinasa A) o de PKC (proteína quinasa C) no inhiben la inducción de melanogénesis por 5-NBen-2,2-DM en células S91 (Ejemplo 6, Tabla 10). Sin embargo, cada uno de los eliminadores de óxido nítrico (NO) PTIO (2-fenil-4,4,5,5-tetrametil-imidazolin-1-oxil-3-óxido), el inhibidor LY83583 (6-anilino-5,8-quinolinquinona) del guanosina monofosfato cíclico (GMPc) y el inhibidor KT58223 de la PKG (proteína quinasa G) reduce la inducción de melanogénesis por 5-NBen-2,2-DM en células S91 (Tabla 13). Estos resultados demuestran que la inducción de melanogénesis por 5-NBen-2,2-DM transcurre por la ruta NO/GMPc/PKG. Además, los resultados son similares a aquellos obtenidos para radiación ultravioleta en los que la inducción de melanogénesis no transcurría a través de las rutas AMPc/PKA o PKC (Friemann y Gilchrest, 1987, J. Cell. Physiol. 133: 88-94; Carsberg, et al., J. Cell. Sci. 107: 2591-2597), pero que si transcurría a través de la ruta NO/GMPc/PKG (Romero-Graillet, et al., 1996, J. Biol. Chem. 271: 28052-28056; Romero-Graillet, et al., 1997 J. Clin. Invest. 99: 635-642). Además, a diferencia del IBMX (3-isobutil-1-metilxantina) y del MSH (hormona estimulante de melanocitos, melanocite stimulating hormone) que inducen melanogénesis por la ruta de AMPc/PKA (Wintzen y Gilchrest, 1996, J. Invest. Dermatol. 106: 3-10; Fuller, et al., 1993, Ann. NY Acad. Sci. 690: 302-319), y DAG (diacilglicerol), que induce melanogénesis por la ruta de PKC (Allan, et al., 1995, J. Invest. Dermatol. 105: 687-692), 5-NBen-2,2-DM induce melanogénesis por la ruta NO/GMPc/PKG de un modo similar a la radiación ultravioleta.
TABLA 13
Inhibidores de NO/PKG - Experimento 1
dpm /hora/10^{3} células % de 5-NBen-2,2-DM
Inducción
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 4) 5018 \pm 415^{1} 100%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/PTIO^{2} 20 \muM (n = 2) 3703 \pm 262 74%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/KT5823^{3} 1528 \pm 190 31%
0,5 \muM (n = 2)
^{1}X \pm DE
^{2}PTIO: eliminadorde óxido nítrico
^{3}KT5823: inhibidor de PKG
Inhibidores de NO/PKG - Experimento 2
dpm /hora/10^{3} células % de 5-NBen-2,2-DM
Inducción
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 4) 5640 \pm 323 100%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/PTIO^{2} 20 \muM (n = 2) 4078 \pm 429 72%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/PTIO 40 \muM (n = 2) 3351 \pm 994 59%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/KT5823^{3} 0,5 \muM (n = 2) 2940 \pm 261 52%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/KT5823 1,0 \muM (n = 2) 1688 \pm 324 30%
^{2}PTIO: eliminador de óxido nítrico
^{3}KT5823: inhibidor de PKG
Inhibidor de GMPc - Experimento 3
dpm /hora/10^{3} células % de 5-NBen-2,2-DM
Inducción
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 4) 6388 \pm 460^{1} 100%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/LY83583 0,1 \muM (n = 2) 1389 \pm 64 22%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/LY83583 0,2 \muM (n = 2) 300 \pm 84 5%
\newpage
Ejemplo 10
La línea celular PC12 de feocromocitoma de rata se obtuvo a partir de la Colección Americana de Cultivos Tipo (ATCC). Las células se cultivaron en medio con un 85% de RPMI 1640, un 10% de suero de caballo (inactivado por calor a 56ºC durante 30 minutos), un 5% de suero fetal bovino, 25 U/ml de penicilina y 25 \mug/ml de estreptomicina (Greene, et al., 1991, "Methodologies for the culture and experimental use of the rat PC12 rat pheochromocytoma cells line", pp. 207-225, En: Culturing Nerve Cells, The MIT Press, Cambridge, Massachussets). Las células se cultivaron directamente sobre placas de plástico a 37ºC en CO_{2} al 5% en una incubadora humidificada.
Se considera que las células PC12 de feocromocitoma de rata son un modelo excelente para células neuronales porque responden al tratamiento con el factor de crecimiento de nervios (NGF, nerve growth factor) por adquisición de una serie de propiedades de neuronas que incluyen el cese de proliferación, extensión de neuronas, adquisición de excitabilidad eléctrica y síntesis aumentada de neurotransmisores (Greene, et al., 1991, y referencias en la misma). Además, las células PC12 se usan como modelo para estudios de prevención o cura de enfermedades neurodegenerativas ya que proporcionan un rastreo eficaz para agentes que mantienen la supervivencia neuronal y previenen la muerte de células neuronales en medios libres de suero (Rukenstein, et al., 1991, J. Neurosci. 11: 255-2563). Se considera que los agentes son potencialmente útiles para el tratamiento de trastornos neurodegenerativos si no sólo promueven la supervivencia de células PC12, sino que también aumentan el crecimiento externo de neuronas (Rukenstein, et al., 1991). Se considera que los agentes son particularmente útiles para el tratamiento de trastornos neurodegenerativos si promueven la supervivencia de células PC12 y el crecimiento externo de neuronas en ausencia de "cebamiento" con NGF (Rukenstein, et al., 1991). Debido a su capacidad para expresar tirosina hidroxilasa y, por lo tanto, sintetizar dopamina, se considera que las células PC12 son un modelo especialmente bueno para estudios de enfermedad de Parkinson (Michel, et al., 1994, Europ. J. Neurosci. Assoc. 6: 577-586 y referencias en la misma). Además, el crecimiento externo de neuronas en células PC12 se ha usado para identificar agentes que estimulan la regeneración de axones neuronales dañados en los nervios periféricos de mamíferos adultos (Sandrock, A. W. y Matthew, W. D., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84: 6934-6938). Además, las células PC12 se han usado como modelo para estudiar aspectos de la enfermedad de Alzheimer (Shen, et al., 1995, Brain Res. 671: 282-292), esclerosis amiotrófica lateral (Durham, et al., 1995, Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 22: 366-67), síndrome de Down (Groner, et al., 1994, Biomed. Pharmacother. 48: 231-240) y neurodegeneración relacionada con la edad (Taglialatela, et al., 1996, J. Neurochem. 66: 1826-1835).
Para ensayar compuestos para ver la inducción de formación y desarrollo dendríticos (crecimiento externo de neuronas) y actividad tirosina hidroxilasa en esta invención, las células se colocaron en placas a razón de 15.000 células/placa de 35 mm. Dos días después de la colocación en placas, los medios de cultivo celular se repusieron con aquel que contenía los tratamientos. Una semana más tarde, los medios y tratamientos se repusieron con medios y tratamientos recién preparados. Dos semanas después de los tratamientos iniciales, las células se examinaron microscópicamente y se estimó la parte de células que mostraba formación y desarrollo dendríticos. Las células se recuperaron por tripsinización y se hizo un recuento por un Contador Coulter. Las células se sedimentaron por centrifugación a 200 x g, y los sedimentos celulares se lisaron en 600 \mul de Tris 50 mM/Acetato a pH 6,0/Triton X-100 al 0,2% agitando en vórtex, sonicando 5 segundos, incubndo en hielo durante 30 minutos seguido de una nueva agitación en vórtex. La proteína se determinó en alícuotas de lisado celular por el procedimiento Bradford con Azul de Coomassie (Bradford, 1967, Anal. Biochem. 72: 248-254) usando un equipo de ensayo I para proteínas Bio-Rad. La actividad tirosina hidroxilasa se determinó incubando 100 \mul de la siguiente mezcla de reacción a 37ºC durante 15 minutos: acetato de sodio 200 mM a pH 6,0, tirosina 50 \muM, 2000 U de catalizador/ml, 50 mU de dihidropteridina reductasa/ml, NADH 0,1 mM final, 200.000 cpm de ^{3}H-tirosina/100 \mul, NSD1015 (3-hidroxibencilhidrazina) 0,1 mM y tetrahidrobiopterina (BH_{4}) 100 \muM (Nagatsu, et al., 1969, Anal. Biochem. 9: 122-126; Ribeiro, et al., 1991, J. Biol. Chem. 16207-16211). Las reacciones se pararon por adición de 200 \mul de carbón vegetal activado al 10% en HCl 0,1 N e incubación en hielo durante 15 minutos. Esta mezcla se centrifugó a 17.300 x g durante 5 minutos, y entonces se filtraron 200 \mul de sobrenadante a través de una unidad de filtración centrífuga GV Durapore 0,22 \muM (Millipore) centrifugando a 17.300 x g durante 5 minutos. El filtrado se añadió a 4 ml de fluido de centelleo Fisher Plus y se hizo un recuento en un contador de centelleo Hewlett Packard. La actividad tirosina hidroxilasa se calculó como dpm/\mug de proteína y dpm/10^{3} células por hora.
El examen microscópico mostró que una gran parte de las células PC12 tratadas con 5-norbornen-2,2-dimetanol (5-NBen-2,2-DM) adquirieron procesos dendríticos (Tabla 14, y compárense células PC12 no tratadas en la Figura 4A con células PC12 tratadas con 5-NBen-2,2-DM en la Figura 4B). Se observaron aumentos más pequeños de procesos dendríticos después del tratamiento con 3,3-dimetil-1,2-butanodiol (3,3-M-1,2-BD) o 1,2-propilenglicol (1,2-PG) (Tabla 14). Los aumentos más importantes de actividad tirosina hidroxilasa resultaron del tratamiento con 3,3-M-1,2-BD 25 mM y 5-NBen-2,2-DM 5 mM (Tabla 14). El tratamiento con 1,2-PG, 3,3-M-1,2-BD y 5-NBen-2,2-DM aumentó la cantidad de proteína por célula, una característica a menudo asociada a la inducción de diferenciación. Los aumentos de proteína por célula se manifestaron morfológicamente como un aumento en el tamaño celular (compárense células PC12 no tratadas en la Figura 4A con células PC12 tratadas con 5-NBen-2,2-DM en la Figura 4B). El examen de los datos en la Tabla 14 muestra que aumentos de tirosina hidroxilasa por célula como resultado del tratamiento con 1,2-PG, 3,3-M-1,2-BD o 5-NBen-2,2-DM, fueron en parte, como resultado de aumentos de la cantidad de proteína por célula. El etanol (EtOH), usado como disolvente para 3,3-M-1,2-BD y 5-NBen-2,2-DM, e IBMX (3-isobutil-1-metilxantina), que incrementa los niveles de AMPc celular, dieron lugar solamente a efectos sin importancia en relación a los agentes de esta invención.
TABLA 14
3
4
\newpage
Los reducidos números de células resultantes del tratamiento con 1,2-PG, 3,3-M-1,2-BD o 5-NBen-2,2-DM son, en parte, indicativos del proceso de diferenciación inducido por los tratamientos. Sin embargo, en el caso del tratamiento con 3,3-M-1,2-BD 25 mM y 5-NBen-2,2-DM 10 mM, algunas células se separaron de forma concomitante con la adquisición de la formación y desarrollo de dendritas que se produjeron más temprano que para otros tratamientos. Este fenómeno de separación se ha observado previamente para células PC12 recubriendo placas de tratamiento con colágeno (revisado en Greene, et al., 1991). El tratamiento con colágeno acorta también el tiempo requerido para la formación de dendritas y aumenta de forma considerable la extensión de la formación de dendritas en respuesta al tratamiento con NGF (revisado en Greene, et al., 1991). De esta forma, se contempla que los compuestos de esta invención demostrarán que muestran más actividad cuando se ensayan sobre placas recubiertas de colágeno.
La inducción de diferenciación tal y como indica la inducción de formación y desarrollo de dendritas, inducción de actividad tirosina hidroxilasa, aumentó los niveles de proteína celular y la inducción de la detención del ciclo celular tal y como indica un crecimiento reducido, indican que los compuestos de esta invención pueden actuar como agentes quimioterapéuticos para el tratamiento de tumores neuronales y trastornos cancerosos y trastornos proliferativos neuronales adicionales. Además, se contempla que los compuestos de esta invención tratarán trastornos tumorales, cancerosos y proliferativos que surgen de tipos celulares adicionales.
Se debería observar de forma particular que los compuestos de esta invención indujeron formación y desarrollo de dendritas y actividad tirosina hidroxilasa en ausencia de cebamiento con NGF, un requisito previo para la inducción de extensión neuronal por otros muchos agentes probados en células PC12 (Steiner, et al., 1997, Nature Medicine 3: 421-428; Rukenstein, et al., 1991, J. Neurosci. 11: 2552-2563). Varios agentes considerados como tratamientos para enfermedades neurodegenerativas no promueven la extensión neuronal incluso en células PC12 cebadas con NGF (por ejemplo IGF-I e IGF-II; Rukenstein, et al., 1991, y referencias en la misma). Además, muchos agentes considerados para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, incluyendo GDNF (factor neurotrófico derivados de células gliales, glial cell-derived neurotrophic factor) que se está desarrollando para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, son péptidos neurotróficos que no pueden cruzar la barrera hematoencefálica, y por lo tanto requieren implantación de terapia génica en el lugar de acción (Haase, et al., 1997, Nature Medicine 3: 429-436). Además, la L-Dopa, que actualmente se usa para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, es tóxica (Yahr, M. D. 1993, Adv. Neurol. 60: 11-17), en parte, por la generación de dopamina formada periféricamente (Riederer, et al., 1993, Adv. Neurol. 60: 626-635) y, en parte, debido a su capacidad para formar semiquinonas y quinonas altamente reactivas a través de autooxidación (Karg, et al., 1989, Acta Derm. Venereol. 69: 521-524). Dado que los agentes de la presente invención: (i) actúan directamente sin un requerimiento de NGF; (ii) inducen diferenciación neuronal, poniendo en marcha por lo tanto una reprogramación celular hacia el fenotipo adecuado; (iii) inducen tirosina hidroxilasa, la enzima limitante de la velocidad en la síntesis de dopamina; (iv) son pequeños fármacos moleculares que es probable que crucen la barrera hematoencefálica; y (v) no tienen capacidad conocida para formar semiquinonas, quinonas u otros intermedios tóxicos, se contempla que los agentes de esta invención resultarán particularmente ventajosos para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas incluyendo, pero no limitado a, la enfermedad de Parkinson.
Ejemplo 11
Se obtuvieron células de melanoma de ratón Cloudman S91 de la ATCC y se cultivaron en MEM (BioWhittaker) con suero fetal bovino al 10% (BioWhittaker o Hyclone). Las células se colocaron en placas a razón de 10^{5} células/pocillo en placas de 96 pocillos el día antes de los tratamientos, en medios que contenían suero fetal bovino al 10%. Los medios se cambiaron a MEM con suero fetal bovino al 2% concomitante con la adición de tratamientos (Eller, et al., 1996, Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 1087-1092). Seis días más tarde, se retiraron los medios y las células S91 se lavaron 2 veces con 2 ml de PBS (BioWhittaker), se añadió 1 ml de tripsina al 0,05%/AEDT (BioWhittaker) y las células se incubaron a 37ºC hasta que se separaron de las placas de plástico. Se añadieron cuatro ml de medios que contenían suero fetal bovino al 10%, las células se mezclaron por acción de pipeta hasta que no quedaron grumos de células y se hizo un recuento en 5 ml en un contador Coulter.
Se analizó la tirosinasa usando procedimientos previamente descritos (Pomerantz, 1966, J. Biol. Chem. 241: 161-168). Las células se solubilizaron sonicando durante 5 segundos en 600 \mul de tampón fosfato 50 mM a pH 6,8 que contenía un 0,5% Triton-X100, seguido de agitación en vórtex, incubación en hielo durante 30 minutos, y después vuelta a agitar en vórtex. A partir de esto, se combinaron alícuotas de 200 \mul con 200 \mul de mezcla de reacción que contenía tirosina 75 \muM, L-Dopa 75 \muM y L-[3,5-^{3}H]tirosina 2 \mu Ci en NaPO_{4} a pH 6,8 (L-Dopa +), o tirosina 75 \muM y L-[3,5-^{3}H]tirosina 2 \mu Ci en NaPO_{4} a pH 6,8 (L-Dopa -) y se incubaron 1 hora a 37ºC. Las reacciones se pararon por adición de 400 \mul de carbón vegetal activado al 10% en HCl 0,1 N e incubación en hielo durante 15 minutos. Esta mezcla se centrifugó a 17.300 x g durante 5 minutos, y entonces se filtraron 400 \mul de sobrenadante a través de una unidad de filtración centífuga GV Durapore de 0,22 \mu m (Millipore) centrifugando a 17.300 x g durante 5 minutos. El filtrado se añadió a 4 ml de fluido de centelleo Fisher Plus y se hizo un recuento en un contador de centelleo de 2000 A Hewlett Packard. La actividad tirosinasa se calculó como dpm/10^{3} células. Cada muestra se analizó con y sin L-Dopa, un cofactor necesario para la tirosinasa (Pomerantz, 1996). Todos los valores recogidos de tirosinasa son exclusivos de cuentas que se dan en blancos de tampón y alícuotas negativas de L-Dopa.
Se ha demostrado previamente que una serie de dioles alifáticos y alicíclicos, que incluyen 5-norbornen-2,2-dimetanol (5-NBen-2,2-DM), inducen melanogénesis en células S91. Los resultados presentados en la Tabla 15 muestran que la inducción de tirosinasa (la enzima limitante de la velocidad en la melanogénesis) por 5-NBen-2,2-DM no queda bloqueada por inhibidores altamente específicos de las rutas de PKC y PKA. De hecho, el tratamiento de células S91 tanto con el inhibidor H-89 altamente específico de PKA (Chijiwa, et al., 1990, J. Biol. Chem. 265: 5267-5272), como con el inhibidor GF109203X altamente específico de la PKA (Toullec, et al., 1991, J. Biol. Chem. 266: 15771-15781) dio lugar a un aumento de los niveles de tirosinasa basal e inducido por 5-NBen-2,2-DM (Tabla 15). De esta forma, el 5-NBen-2,2-DM no parece actuar a través de las rutas de PKC o PKA.
En contraste, el eliminador de de óxido nítrico (NO) PTIO (2-fenil-4,4,5,5-tetrametil-imidazolin-1-oxil-3-óxido), el inhibidor LY83583 (6-anilino-5,8-quinolinquinona) del guanosina monofosfato cíclico (GMPc) y el inhibidor
KT5823 de la PKG (proteína quinasa activada por GMPc) redujeron la inducción de melanogénesis por 5-NBen-2,2-DM en células S91 (Tabla 16). Estos resultados demuestran que la inducción de melanogénesis por 5-NBen-2,2-DM transcurre por la ruta NO/GMPc/PKG.
Previamente, se ha demostrado que los donantes de NO pueden estimular melanogénesis en melanocitos humanos normales (Romero-Graillet, et al., 1996, J. Biol. Chem. 271). Los resultados presentados aquí demuestran que el 5-NBen-2,2-DM puede estimular melanogénesis con una potencia equivalente o mayor que aquella de los donantes de NO, incluso aunque el 5-NBen-2,2-DM no tenga capacidad para donar NO. Ya que la inducción de melanogénesis por 5-NBen-2,2-DM transcurre a través de la ruta NO/GMPc/PKG, el 5-NBen-2,2-DM debe estimular directamente la síntesis de NO.
Estos resultados demuestran que la estimulación de la síntesis de NO y de la ruta GMPc/PKG por 5-NBen-2,2-DM proporciona una alternativa eficaz para la estimulación de esta ruta por donantes de NO. De esta forma, el 5-NBen-2,2-DM y compuestos relacionados descritos en esta invención servirán como agentes terapéuticos alternativos para el tratamiento de una serie de enfermedades mediadas por perturbaciones de la ruta NO/GMPc/PKG.
TABLA 15 Inhibidores de PKA/PKC
dpm /hora/10^{3} células % de inducción por
5-NBen-2,2-DM
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 2) 2142 \pm 185^{1} 100%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/H-89^{2} 1 \muM (n = 1) 3255 152%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/H-89 10 \muM (n = 1) 2428 113%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/GF109203X^{3} 0,1 \muM (n = 1) 2700 126%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/GF109203X 1,0 \muM (n = 1) 5055 236%
dpm /hora/10^{3} células % de control
Control no tratado (n = 2) 128 \pm 4 100%
H-89^{2} 1 \muM (n = 1) 177 138%
H-89^{2} 10 \muM (n = 1) 765 598%
GF109203X^{3} 0,1 \muM (n = 1) 270 211%
GF109203X 1,0 \muM (n = 1) 650 508%
^{1}X \pm DE
^{2}H-89: inhibidor de PKA
^{3}GF109203X: inhibidor de PKC
TABLA 16
Inhibidores de NO/PKG - Experimento 1
dpm /hora/10^{3} células % reinducción por
5-NBen-2,2-DM
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 4) 5018 \pm 415^{1} 100%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/PTIO^{4} 20 \muM (n = 2) 3703 \pm 262 74%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/KT5823^{5} 0,5 \muM (n = 2) 1528 \pm 190 31%
^{1}X \pm DE
^{4}PTIO: eliminador de óxido nítrico
^{5}KT5823: inhibidor de PKG
Inhibidores de NO/PKG - Experimento 2
dpm /hora/10^{3} células % de inducción por
5-NBen-2,2-DM
Inducción
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 4) 5640 \pm 323 100%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/PTIO^{4} 20\muM (n = 2) 4078 \pm 429 72%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/PTIO 40 \muM (n = 2) 3351 \pm 994 59%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/KT5823^{5} 0,5 \muM (n = 2) 2940 \pm 261 52%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/KT5823 1,0 \muM (n = 2) 1688 \pm 324 30%
^{4}PTIO: eliminador de óxido nítrico
^{5}KT5823: inhibidor de PKG
Inhibidor de GMPc - Experimento 3
dpm /hora/10^{3} células % de inducción por
5-NBen-2,2-DM
Inducción
5-NBen-2,2-DM 5 mM (n = 4) 6388 \pm 460^{1} 100%
5-NBen-2,2-DM 5 mM/LY83583^{6} 0,1 \muM (n = 2) 1389 \pm 64 22%
5-Nben-2,2-DM 5 mM/LY83583 0,2 \muM (n = 2) 300 \pm 84 5%
^{6}LY83583: inhibidor de GMPc

Claims (7)

1. Uso de uno o más compuestos definidos a continuación en la preparación de un medicamento para el tratamiento, prevención o alteración de una enfermedad o afección mediada por deficiencias en la ruta de transducción de señales NO/GMPc/PKG, la cual se selecciona de trastornos de hipopigmentación; trastornos proliferativos de la piel o trastornos de queratinización; trastornos neurodegenerativos; enfermedad cardiaca, incluyendo angina de pecho estable, angina inestable, infarto de miocardio, insuficiencia miocárdica asociada a isquemia miocárdica, ateroesclerosis, hipertrofia vascular y trombosis; hipertensión; apoplejía; hipertensión pulmonar primaria, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y síndrome de insuficiencia respiratoria en adultos; anomalías funcionales microvasculares en diabetes; irregularidades hemostáticas de la función vascular glomerular y tubular; trastornos de la función de la vejiga y relajación del reflejo en la micción; trastornos de liberación de neurotransmisores, morfogénesis neuronal, plasticidad sináptica y regulación neuroendocrina; dolor regional, incluyendo dolores de cabeza por migraña; enfermedad anal benigna; impotencia; inhibición de crecimiento tumoral; y estimulación de la cicatrización de heridas:
(i) dioles que tienen la estructura:
5
(ii) dioles que tienen la estructura:
6
(iii) sales farmacéuticamente aceptables de (i); y
(iv) sales farmacéuticamente aceptables de (ii); en los que:
cada R_{6} se selecciona independientemente de hidrógeno; halógeno; o de un grupo que contiene de un átomo a veinte átomos, uno de los cuales es carbono, nitrógeno, oxígeno o azufre; hidroxilo, hidroximetilo, -(CH_{2})_{n}OH, -(CH_{2})_{n}OR_{1},
-(CH_{2})_{n}-CH(OH)-CHOH, -(CH_{2})_{n}-CH(OH)-CH(OH)R_{1}, -(CH_{2})_{n}-CH(OH)-(CH_{2})_{n}-CH_{2}(OH), -(CH_{2})_{n}-CH(OH)-
(CH_{2})_{n}-CH(OH)R_{1} o -CH_{2}OR_{3}, en los que cada n es independientemente 0 o un número entero de 1 a 25;
cada R_{1} se selecciona independientemente de hidrógeno; halógeno; o de un grupo que contiene de un átomo a veinte átomos, uno de los cuales es carbono, nitrógeno, oxígeno o azufre;
y
cada R_{3} se selecciona independientemente de hidrógeno o de un grupo acilo o aminoacilo que contiene de un átomo a veinte átomos, al menos uno de los cuales es carbono, nitrógeno, oxígeno o azufre.
2. Un uso reivindicado en la reivindicación 1, en el que el uno o más compuestos se selecciona(n) de: 2-(propil-1,2-diol)-norbornano, 5-norbornen-2,2-dimetanol, norbornan-2,2-dimetanol, 2,3-norbornanodiol (exo o endo o cis o trans), 2,3-cis-exo-norbornanodiol y 2-endo-hexadecilamino-5-norbornen-2,3-exo-dimetanol.
3. Un uso reivindicado en la reivindicación 1, en el que el uno o más compuestos se selecciona(n) de: 2-(propil-1,2-diol)-norbornano, 5-norbornen-2,2-dimetanol; norbornan-2,2-dimetanol; y 2,3-cis-exo-norbornanodiol.
4. Un uso reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que también está presente un vehículo adecuado.
5. Un uso reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la enfermedad o afección se selecciona de enfermedad cardiaca, incluyendo angina de pecho estable, angina inestable, infarto de miocardio, insuficiencia miocárdica asociada a isquemia miocárdica, ateroesclerosis, hipertrofia vascular y trombosis; hipertensión; apoplejía; hipertensión pulmonar primaria, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y síndrome de insuficiencia respiratoria en adultos; anomalías funcionales microvasculares en diabetes; impotencia; estimulación de la cicatrización de heridas; y trastornos de hipopigmentación.
6. Un uso reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la enfermedad o afección se selecciona de trastornos de liberación de neurotransmisores, morfogénesis neuronal, plasticidad sináptica y regulación neuroendocrina; dolor regional, incluyendo dolores de cabeza por migraña; inhibición de crecimiento tumoral; trastornos proliferativos de la piel o trastornos de queratinización; y trastornos neurodegenerativos.
7. Un uso reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la enfermedad o afección se selecciona de irregularidades hemostáticas de la función vascular glomerular y tubular; trastornos de la función de la vejiga y relajación del reflejo en la micción; y enfermedad anal benigna.
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