WO2007006549A2 - Oligomere von cholesterol, cholesterolsulfat und cholesterolestern sowie diese enthaltende arzneimittel - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to new substances derived from cholesterol, cholesterol sulfate and cholesterol esters of natural, semi-synthetic or synthetic origin in that they are oligomers with a specific way of linking the cholesterol-based starting materials.
  • lipids and lipid-analogous substances which have structurally different structures, but which are similar in their basic construction.
  • the basic similarity of the structure is that they are composed of a hydrophobic and a hydrophilic portion.
  • the hydrophobic molecular region consists of the ring system of the cyclopentanoperhydrophenanthene with the 1, 5-dimethylhexyl radical in position 17, while the hydrophilic molecule Molecular region is essentially a standing in position 3 hydroxyl group. Cholesterol is thus in the broadest sense of the lipid-analogous substances. The same applies analogously to the compounds derived therefrom cholesterol sulfate and cholesterol esters.
  • the amphiphilic structure of the lipid-analogous substances ie the simultaneous presence of a (strongly) hydrophobic and a hydrophilic, polar portion of the molecular structure, causes the lipid-analogous substances in an aqueous phase together with lipids to spontaneously become a lipid -Doppel für, a so-called "lipid bilayer” arrange, which among other things forms the basis of the structure of biological membranes.
  • the construction principle of this bilayer is the same for all lipids and lipid-analogous substances: they are arranged in two parallel, closely spaced layers, with the hydrophobic residues of the molecules in question directly opposite each other and coming into contact.
  • the structure of the lipid bilayer is spontaneously formed in an organism and has considerable stability, e.g. in the presence of a lipid-metabolic disorder, the possibility that a biological membrane may be part of its lipid
  • Skin changes and skin diseases are based on changes in the lipid composition of the stratum corneum layer in human skin. These changes in the sense of lipid loss lead to a more or less reduced water-binding capacity of the affected skin areas. Skin changes and skin diseases of this kind are, for example:
  • the structure of the present in the organism biological membrane i. e. the lipid bilayers to suitably alter and / or stabilize.
  • biological membranes are very many cells from a lipid bilayer . built, which is an effective barrier to the
  • This skin structure consists of several layers of keratinized corneocytes embedded in a lipid matrix of a highly ordered lamellar structure. These lipid bilayers essentially contain cholesterol as well as ceramides and fatty acids such as palmitic acid.
  • the physiological composition of the membrane lipids of the stratum corneum of human skin is however, for a second reason, the normal structure and function of the skin is of vital importance. The presence of sufficient levels of these lipids assures the unrestricted ability of the skin to bind a physiological amount of water. The loss of part of the stratum corneum lipids therefore leads to a restriction of the water-binding capacity, which manifests itself in the so-called transepidermal water loss of the skin. The consequence of this is the appearance of "dry" and wrinkled skin, which is frequently, but not exclusively, observed in older age.
  • the therapeutic measures outlined here can certainly be regarded as fundamentally correct, since they logically try to compensate for the existing deficiencies of the stratum corneum on lipids and lipid-analogous substances.
  • the experience gained during the past few years with these therapeutic measures shows that despite the fact that the therapeutic approach is in principle correct, the results of these curative treatments are by no means convincing.
  • the success of the measures carried out is uncertain. Even if a nearly acceptable success of the curative treatment sets in, such a curative treatment has at least two serious disadvantages:
  • lipids or lipid-analogous substances are not static but dynamic components of the skin. This means that they balance membrane components with the non-membrane-bound lipid pool of the organism. In this dynamic equilibrium, the individual lipid components can be quickly exchanged.
  • the lipid pool itself, they are intermediates of a reaction sequence in which the lipids required by the skin, e.g. are made available from dietary fats (triglycerides) or other nutritional constituents and are subsequently introduced into the fatty acid metabolism after their function as a membrane component of the stratum corneum. This is also true in principle for the cholesterol.
  • This reaction sequence represents a flow equilibrium in which a certain amount of said components is metabolically altered by the action of certain enzymes from stage to stage. There is thus a certain throughput of substance.
  • the exogenously supplied as Hauttherapeutica lipids are introduced into this reaction sequence. If there is a priori disturbance of such a reaction sequence, which then leads to a pathological lipid composition of the stratum corneum, it is to be expected that the exogenous supply of lipids in the form of a therapeutic agent can fundamentally change nothing or not at all in this pathological condition, since the exogenously supplied lipid component is further processed by the organism in the same way as is the case with the endogenous lipid content provided.
  • the present problem is not easily solved.
  • the rate of uptake of lipids and lipid-analogous substances into the stratum corneum is subject to certain physiological and physico-chemical or biochemical limits, eg. B. in terms of the rate of diffusion of the therapeutic agents supplied as active ingredients. This speed can not, at least according to current knowledge, be increased to the extent necessary for a lasting success in healing.
  • Synthesizing and metabolizing enzymes are involved in the above-mentioned reaction sequences of the lipid assembly and degradation, which function as the function of the
  • the object of the present invention is therefore to provide compounds by which biological membranes present in the organism can be suitably modified or stabilized.
  • the compounds proposed by the invention thus consist of oligomers of cholesterol, cholesterol sulfate and cholesterol esters.
  • Oligomers in the context of the invention are understood to mean the linking of two to twelve monomers. Particularly preferred here are dimers, tetramers, hexamers and octamers.
  • oligomers is used even if these compounds are not only the combination of several molecules, but also if they are connected by molecular bridges in the form of different spacers.
  • the building blocks of the oligomers according to the invention preferably consist of the naturally occurring cholesterol, the cholesterol sulfate and chlorine. lesterolestern.
  • the compounds of the invention must meet the following requirements:
  • Oligomerization must occur with formation of only covalent bonds between the individual cholesterol species.
  • the structure of the lipids or lipid-analogous substances used should be modified so far that they can only function to a lesser extent as substrates of the enzymes present in the skin.
  • Variant 1 ie the tail-to-tail arrangement, Siert on the linkage preferably the respective ⁇ -standing carbon atoms of the fatty acid residues of the two molecules to be joined together, for example by means of a spacer.
  • a spacer can be termed an "intradimeric" spacer because two or more monomers are linked together to form a dimer, since this spacer is arranged inside the membrane when the dimer is incorporated into the biological membrane, but is preferably referred to as an "intramembrane" spacer , The terms intradimeric and intra-membranous are therefore to be equated with their meaning.
  • FIG. 2 shows the type of linkage and the similarity of the dimerization product with the physiological structure of the lipid double membrane using the example of two cholesterol molecules (see FIG. 1).
  • the tail-to-tail arrangement represents the immediate imitation of the stable arrangement of fatty acids naturally present in the biological membranes, as can be seen by comparison with the arrangement of the components in FIG.
  • the tail-to-tail dimer is one of two possible basic structures for the entirety of all others here. to write written cholesterol oligomers.
  • the dimerization of the cholesterol thus leads to molecules which not only fit into the structure of a lipid double membrane without problems, but also by virtue of the presence of a covalent bond between the ⁇ -standing C atoms of 1, 5-dimethylhexyl residues of two opposing cholesterol molecules contribute to a considerable structural stabilization of the lipid double membrane.
  • Variant 2 i.e. the head-to-head dimer has a structure that does not allow integration of the molecule into a single lipid bilayer, because the hydrophilic region of this dimeric molecule would be in the hydrophobic interior of the membrane bilayer, which is a highly unstable structure would therefore not be formed spontaneously.
  • the head-to-head dimers have a biological or medicinal significance in that the two cholesterol molecules linked in this way can be anchored in two parallel lipid bilayers, each of the two cholesterol monomers each half of the two parallel lipid bilayers is located. Such closely spaced lipid bilayers come e.g. in the medullary sheath of nerve cells.
  • the principle of the same structure results from linking the two cholesterol-derived molecule variants cholesterol sulfate and cholesterol ester.
  • cholesterol sulfate e.g. each esterified the free acid function of the sulfate with an alcoholic OH group provided on the spacer.
  • covalent attachment to the alkyl group of the ester is achieved by e.g. the ⁇ -standing OH groups of the ester alkyl groups are linked by water leakage to an ether bond.
  • the two dimers are each of the monomers in the tail-to-tail arrangement by linking with HiI Fe constructed of the above-mentioned intramembrane spacer.
  • the linking of the two dimers takes place in the head-to-head arrangement via a further spacer, which can be referred to as an interdimeric spacer, because it is arranged between two preformed dimers.
  • an extramembrane spacer since it is outside the two membranes after integration of the whole molecule, it is more advantageously referred to as an extramembrane spacer.
  • the two terms interdimer and extramembrane therefore have in their sense a practically identical meaning.
  • the extramembrane spacer must have a hydrophilic structure because of its location outside the membrane, that is, in the hydrophilic extramembrane region of the cell.
  • the linking of the cholesterol molecules can take place in the "tail-to-tail” arrangement in each case via the hydrophobic 1, 5-dimethylhexyl radical, preferably via its ⁇ -containing carbon atom, wherein the compound is produced by a covalent bond becomes.
  • a second possibility is that instead of a covalent bond an intramembrane spacer with freely selectable molecular chain length is used.
  • the intramembrane spacer consists of at least one carbon atom and / or at least one heteroatom such. As oxygen or nitrogen.
  • Preferred chain lengths of the intramembrane spacer are 1-4 atoms. Even when linking the cholesterol molecules via the "head-to-head” arrangement, this can take place via the hydrophilic structural portion through a covalent bond.
  • the "head-to-head” linkage it is provided according to the invention as an alternative to use an extramembrane spacer with a freely selectable molecular chain length and composition.
  • an extramembrane spacer it is preferred that this is predominantly hydrophilic.
  • Suitable structural components for such a hydrophilic spacer are glycerol, amino acids and / or carbohydrate components such as monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, etc.
  • Variant 3 of the lipid dimerization has virtually no biological or medical significance, since a molecule of this structure can not be integrated in any way into one or two biological lipid bilayers arranged in parallel. In all cases, at least partially hydrophilic structural components would have to be integrated into hydrophobic regions of the membranes, which would be known to lead to very unstable structures, which for this reason can not spontaneously form.
  • the invention furthermore comprises the possibility of preparing hybrid dimers of cholesterol + cholesterol sulfate, cholesterol + cholesterol esters or cholesterol sulfate + cholesterol esters according to claims 1 and 2 and to use them for therapeutic purposes in the manner described below.
  • dimerization, and in particular especially the oligomerization of the cholesterol molecule and the cholesterol compounds results in such a dimer or oligomer being degraded or rebuilt much more slowly by the enzymes of the cholesterol metabolism present in the skin, as this is true for the monomeric Cholesterolstayn.
  • the enlargement of the molecule associated with the dimerization leads to a marked reduction in the enzymatically controlled metabolization because, given the well-known substrate specificity of most enzymes, the size change of a substrate by a factor of at least 2 significantly reduces the rate of substrate turnover.
  • the resulting degradation products of their general structure are so similar to the naturally occurring cholesterol variants that it is possible to introduce these compounds into the corresponding reaction sequences without problems.
  • a certain degree of physiological degradability of the cholesterol dimers and oligomers which, however, is considered to be significantly lower than that of the monomeric cholesterol molecules, is thus desirable for pharmacokinetic and pharmacological reasons Property of the molecule according to the invention, because in this way the controllability of the therapy is better ensured than if no further metabolic degradation would be possible.
  • this spacer of at least one heteroatom such.
  • oxygen or nitrogen optionally in combination with a few carbon atoms exist.
  • Preferred chain lengths of the intramembrane spacer are 1-4 atoms.
  • the carbon atoms in the immediate vicinity of the bridge oxygen atom are now particularly sensitive to hydroxylation, for example by the cytochrome P 450- dependent mixed-functional monooxygenases.
  • hydroxylation occurring in the immediate vicinity of the O atom results in the formation of unstable compounds having a hemiacetal structure which decompose into the corresponding reaction products.
  • the reaction product with ⁇ -containing OH group is identical to the starting product 27-hydroxycholesterol.
  • 27-hydroxycholesterol is suspected of having an atherogenic effect.
  • such an undesirable effect will be of practically no importance since, due to the low metabolic degradation of the cholesterol oligomers, only such an amount of 27-hydroxycholesterol is liberated which is negligibly small compared to the total amount present in the organism.
  • the other reaction product is a cholesterol with ⁇ -standing aldehyde function, which is further oxidized to the carboxylic acid group.
  • the resulting dimeric cholesterol molecule should have a longer chain than that If the sum of the chain lengths of the monomeric molecules is equal, a longer intramembrane spacer can be incorporated between the two cholesterol molecules. This is e.g. achieved by the use of glycols, in the simplest case of ethylene glycol, for the bridging of 27-hydroxy-cholesterol. In this case, a reaction product containing two oxygen atoms in the total chain is formed:
  • the total molecule is thus compared to the sum of the two monomeric molecules practically the length of the grown intramembrane spacer -0-CH 2 -CH 2 -O-.
  • the two oxygen atoms present in this chain owing to the oxidizability of the carbon atoms adjacent to the O atoms, a readily controllable rate of degradation of the total molecule can be achieved.
  • Dimers can be linked. This can again take place analogously to the reactions described above, by forming a bridge oxygen atom or by inserting an intradimimer spacer described above.
  • An essential aspect of the pathogenesis of the abovementioned skin lesions or skin diseases is the reduced water-binding capacity of the skin tissue, in particular in the region of the stratum corneum.
  • the water is not incorporated within, but, since there are several lipid layers arranged in parallel, between the individual lipid bilayers. This is due to the fact that the interior of the lipid bilayer is composed of highly hydrophobic molecular fractions, for example of fatty acid residues and the predominant portion of the cholesterol molecule (or the cholesterol analogs) incl. the 1, 5-dimethylhexyl radical, while the medium outside the lipid bilayer hydrophilic nature. Storage of water in the hydrophobic inner regions of the lipid double membrane is practically impossible.
  • the skin changes and diseases mentioned above are ultimately due to the loss of a portion of the parallel lipid bilayers and the hydrophilic interlayers sandwiched between these bilayers, leading in particular to a loss of water binding capability.
  • the aim of the therapeutic measures in these diseases is thus not only the reconstruction and stabilization of the lipid bilayers themselves, as is done with the help of the above-described dimer of cholesterol and its analogs, but also the structure and stabilization of the multilamellar lipid structures with the intermediate hydrophilic intermediate layers, the ultimately of crucial importance to the water-binding capacity of the skin.
  • This goal is achieved by covalently linking at least two of the aforementioned dimers of cholesterol or its analogs.
  • dimeric cholesterol molecules by creating a covalent bond in the hydrophobic region of the cholesterol, i. e.
  • the covalent bonding of two dimers of the cholesterol or its analogues takes place according to another principle:
  • Acid function of the sulfuric acid coupled to the cholesterol is the sulfuric acid coupled to the cholesterol.
  • Dimeric cholesterol esters can also be built up by esterification of two cholesterol molecules with a dicarboxylic acid.
  • urea derivative as a structural element of the extramembrane d spacer. This is e.g. by the use of two molecules of an amino dicarboxylic acid, e.g. Glutamic acid possible. This results in a relatively long spacer with a strong hydrophilic nature, the u. a. given by the presence of the two negatively charged carboxyl groups:
  • urea-analogous structure is therefore of particular interest because urea has a very high water binding capacity, which is already used today in the form of urea-containing ointments for the treatment of such skin diseases in which drying out of the skin is an essential Disease feature (eg in dyshidrotic eczema).
  • spacer structures and the length of the usable extramembrane spacers are virtually unlimited.
  • the structure as well as the chain length can be adapted to the special therapy requirements in wide ranges as needed. It is possible u. a. also the incorporation of certain monosaccharides such as e.g. glucose, which in turn leads to derivatives of physiological substances.
  • the oligomeric molecules with 4-12 monomers (or 2-6 dimers), especially tetramers, hexamers or octamers have a greater ability to alter the structure of the parallel lipid
  • These compounds lead to the formation of 2 parallel bilayers in the case of tetramers, of 3 parallel bilayers in the case of hexameric groups, and of 4 parallel bilayers in the case of octamers , etc., with an increased tendency to embed water and hydrophilic molecules of various sizes in the spaces between the parallel lipid bilayers.
  • Oligomeric cholesterol molecules with an odd number of monomers in the simplest case a trimeric molecule of cholesterol or cholesterol analogs with an intramembrane and an extra-membranous spacer, can also be used for the purposes mentioned here, although they are not have the optimal properties for integration into the existing lipid bilayers.
  • the two molecules linked via an intramembrane spacer would optimally integrate into a lipid bilayer, while the additional molecule connected via an extramembrane spacer would only project into one half of the next lipid bilayer.
  • a special case is a dimeric molecule of cholesterol or cholesterol analogs, which is connected via an extramembrane spacer (according to the above-mentioned variant 2 of the linkage in the Dirne- rization). It is also true for this molecule that it can be used for the purposes mentioned here, even if it has less of the optimal properties for integration into the existing lipid bilayer. In this case, both existing molecules of cholesterol or cholesterol analogues protrude into only one half of the respective adjacent lipid bilayers.
  • hybrid forms are also possible when the dimeric and oligomeric molecules are built up.
  • a dimer for example, this is a molecule composed of a cholesterol monomer and a cholesterol sulfate monomer.
  • Further possible combinations are: cholesterol monomer + cholesterol ester monomer and cholesterol sulfate monomer + cholesterol ester monomer.
  • hybrid oligomers This combination of all three cholesterol components makes it possible to produce preparations for the treatment of skin diseases, the optimal desired proportions or relations of the three components cholesterol
  • a composition can be based, for example, on the physiological composition of the healthy skin on the three monomers mentioned (Hatfeld RM and Fung LW (1999): Biochemistry 38 (2): 784-791)).
  • FIGS. These are not intended to limit the present invention to the embodiments shown herein.
  • Fig. 1 shows the arrangement of cholesterol molecules in a typical stable structure of the lipid bilayer of biological membranes. The one in position 17 of the
  • Cholesterol molecule standing, highly hydrophobic 1, 5-dimethylhexyl radical is directed into the interior of the double layer, while the hydrophilic, in position 3 standing hydroxyl group is directed to the outside.
  • FIG. 2 shows a coupling according to the invention of two cholesterol molecules to form a dimer with formation of a covalent bond (FIG. 2a) and by linking with an intra-membranal spacer, represented by a rectangle with diagonals (FIG. 2b).
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the structure of a "head-to-head” cholesterol dimer according to the invention by linking with an extramembrane spacer, represented by a long, empty rectangle.
  • the dimer is anchored with one monomer in each half of two parallel lipid bilayers. Only one half of each is shown two adjacent double membranes.
  • FIG. 4 shows, in a schematic representation, the arrangement of tetrameric cholesterol molecules according to the invention which are used as connecting
  • Dimers located inside the membrane contain an intramembrane spacer (rectangle with diagonals). The two dimers are themselves linked via an extramembrane spacer (open rectangle), which is located in the hydrophilic • space between the two membranes.
  • hexamers according to the invention can likewise be incorporated into three mutually separate, parallel-arranged lipid membranes, octamers in four lipid membranes, etc.
  • Cholesterol oligomers of the type described can be used in medicine for therapeutic purposes wherever the natural structure of biological membranes is disturbed by pathological processes and by the use of these oligomeric compounds a stabilization of the membrane structure and / or a change in membrane properties in terms of a therapeutic goal (eg to increase the membrane stability, increase the water binding capacity, etc.) to be achieved.
  • a change in the lipid composition of nerve cells occurs in a large number of different pathological lesions of nerve cells. These include u. a. neuronopathy, axonopathy and myelinopathy.
  • membranes of the myelin sheaths are preferably dimers of cholesterol with relatively short hydrophobic intramembrane spacers between the monomers and oligomers with relatively short hydrophilic extramembrane spacers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft neue Substanzen, die sich aus Cholesterol, Cholesterolsulfat und Cholesterolestern natürlichen, halbsynthetischen oder synthetischen Ursprungs dadurch ableiten, dass sie Oligomere mit spezifischer Art der Verknüpfung der auf Cholesterol basierenden Ausgangssubstanzen darstellen.

Description

Oligomere von Cholesterol, Cholesterolsulfat und Cho- lesterolestern sowie diese enthaltende Arzneimittel
Die Erfindung betrifft neue Substanzen, die sich aus Cholesterol, Cholesterolsulfat und Cholesterolestern natürlichen, halbsynthetischen oder synthetischen Ursprungs dadurch ableiten, dass sie Oligomere mit spezifischer Art der Verknüpfung der auf Cholesterol basierenden Ausgangssubstanzen darstellen.
Grundsätzlich enthalten alle biologischen Membranen, insbesondere Zellmembranen, als essentielle Bestandteile sog. Lipide und Lipid-analoge Substanzen, die strukturell unterschiedlich aufgebaut sind, die sich jedoch in ihrer prinzipiellen Bauweise ähneln. Die prinzipielle Ähnlichkeit der Struktur besteht darin, dass sie aus einem hydrophoben und einem hydrophilen Anteil aufgebaut sind. Im Fall der Lipid-analogen Substanzen aus der Gruppe des Cholesterols, des Cholesterolsulfat und der Cho- lesterolester besteht der hydrophobe Molekülbereich aus dem Ringsystem des Cyclopentanoperhydrophenan- threns mit dem in Position 17 stehenden 1 , 5-Dimethyl- hexyl-Rest, während der hydrophile Molekülbereich im Wesentlichen eine in Position 3 stehende Hydroxylgruppe ist. Cholesterol gehört somit im weitesten Sinne zu den Lipid-analogen Substanzen. Sinngemäß das gleiche gilt für die davon abgeleiteten Verbindungen Cholesterolsulfat und Cholesterolester .
Die amphiphile Struktur der Lipid-analogen Substan- zen, d.h. die gleichzeitige Anwesenheit eines (stark) hydrophoben und eines hydrophilen, polaren Anteils der Molekülstruktur, führt dazu, dass sich die Lipid- analogen Substanzen in einer wässrigen Phase zusammen mit Lipiden spontan zu einer Lipid-Doppelschicht , ei- nem so genannten "Lipid-Bilayer" anordnen, der u.a. die Grundlage der Struktur biologischer Membranen darstellt. Das Bauprinzip dieser Doppelschicht ist für alle Lipide und Lipid-analogen Substanzen gleich: Sie ordnen sich in zwei parallelen, eng zusammen lie- genden Schichten an, wobei sich jeweils die hydrophoben Reste der betreffenden Moleküle direkt gegenüberliegen und in Kontakt treten. Sie bilden somit den hydrophoben inneren Bereich der Membrandoppelschicht, während die hydrophilen Reste auf beiden Seiten der Lipid-Doppelschicht mit der wässrigen Phase in Kontakt stehen. Die Tendenz zur Ausbildung dieser Lipid- Doppelschicht besteht sowohl innerhalb als auch au- ßerhalb eines Organismus, z.B. in einem wässrigen System, in welchem die Eigenschaften der Lipid- Doppelschichten in eigens hierzu ausgelegten experimentellen Anordnungen untersucht werden können.
Obwohl sich die Struktur der Lipid-Doppelschicht in einem Organismus spontan ausbildet und eine erhebliche Stabilität besitzt, besteht z.B. bei Vorliegen einer Lipid-StoffWechselstörung die Möglichkeit, dass eine biologische Membran einen Teil ihrer Lipid-
Komponenten verliert, weil diese Moleküle entweder zu langsam und/oder in einem unzureichenden Ausmaß gebildet oder (zu schnell) verstoffwechselt werden und damit der Membranstruktur entzogen werden, oder die betreffenden Membranen verarmen an diesen Komponenten im Zuge einer pathologischen Störung der Membranstruktur und -funktion. Ein gut bekanntes Beispiel für derartige Veränderungen ist die Verarmung der Li- pid-Doppelschichten des Stratum corneum der menschli- chen Haut an Fettsäuren und/oder an Cholesterol, Cho- lesterolsulfat und/oder Cholesterolestern. In verschiedenen Arbeiten wurde nachgewiesen, dass diese Gruppe von Cholesterol -Verbindungen für den Aufbau und die Funktion des Stratum corneum eine erhebliche Bedeutung besitzt (Proksch E, Holleran WM, Menon GK, Elias PM, and Feingold KR (1993) : Brit J Dermatol 128(5): 473-482; Man MQM, Feingold KR, Thornfeldt CR, Elias PM (1996): J Invest Dermatol 106(5): 1096-1101; Di Nardo A, Wertz P, Gianetti A, and Seidenari S (1998): Acta Derm Venerol 78(1): 27-30; Bouwstra J, Pilgram G, Gooris G, Koerten H, and Ponec M (2001) : Skin Pharmacol Appl Skin Physiol 14 (Supp. 1) : 52- 62 ) .
Verschiedene Hautveränderungen und Hauterkrankungen basieren auf den Veränderungen der Lipid-Zusammen- setzung der Stratum-corneum-Schicht in der menschlichen Haut. Diese Veränderungen im Sinne eines Lipid- Verlusts führen zu einer mehr oder weniger stark verminderten Wasserbindefähigkeit der betroffenen Haut- partien. Hautveränderungen und Hauterkrankungen die- ser Art sind beispielsweise:
1. Atopische Dermatitis
2. "trockene" Haut-Xerose, Xerodermie
3. dyshidrotisches Ekzem 4. chronisches kumulativ-toxisches Kontaktekzem
5. alternde Haut
6. durch UV-Licht stark beanspruchte Haut
7. Sebostase
8. Verhornungsstörungen
Insbesondere auf dem Gebiet der Klinischen Medizin ist es in den genannten Fällen von Erkrankungen wünschenswert, die Struktur der im Organismus vorhandenen biologischen Membran, i. e. der Lipid-Doppel- schichten, in geeigneter Weise zu verändern und/oder zu stabilisieren.
Wie oben bereits ausgeführt, sind biologische Membranen sehr vieler Zellen aus einer Lipid-Doppelschicht. aufgebaut, die eine wirksame Barriere gegenüber dem
Extrazellularraum darstellt. Dies trifft auch für das Stratum corneum der Haut zu. Beim Menschen besteht diese Hautstruktur aus mehreren Schichten keratini- sierter Corneocyten, die in eine Lipidmatrix einer stark geordneten lamellaren Struktur eingebettet sind. Diese Lipid-Doppelschichten enthalten im We- sentlichen Cholesterol sowie Ceramide und Fettsäuren wie z.B. Palmitinsäure .
Gemäß neueren Erkenntnissen zum Pathomechanismus der Atopischen Dermatitis (Arikawa J, Ishibashi M, Kawas- hima M, Takagi Y, Ichikawa Y, and Imokawa G (2002) : J luvest Dermatol 119(2): 433-439) und verwandter Erkrankungen (Yarosh DB, Both D, and Brown D (2000) Hormone Research 54: 318-321) ist die Ursache für die Anfälligkeit der Haut im Fall einer derartigen Er- krankung u.a. ein veränderter LipidstoffWechsel bzw. reduzierter Lipid-Gehalt des Stratum corneum. Diese Veränderungen betreffen u.a. den Cholesterol -Gehalt der Haut. So zeigten sich im Fall der Atopischen Dermatitis, aber auch bei anderen Hauterkrankungen wie bei Psoriasis, bei der (lamellare) Ichthyosis und bei Kontaktdermatitis in der Haut der Patienten erniedrigte oder veränderte Gehalte an freiem Cholesterol oder Cholesterol-Verbindungen bzw. eine gestörte Relation Cholesterolsulfat/Cholesterol (Barlag KE, Goerz G, Ruzicka T, and Schurer NY (1995) : Br J Dermatol 133(4): 639-643; Zettersten E, Man MQ, Sato J, Denda M, Farrell A, Ghadially R, et al . (1998): J" In- vest Dermatol 111(5): 784-790; Claudy A (2003): Pa- thol Biol (Paris) 51(5): 260-263).
Die physiologische Zusammensetzung der Membran-Lipide des Stratum corneum der menschlichen Haut ist aller- dings noch aus einem zweiten Grund für die normale Struktur und Funktion der Haut von essentieller Bedeutung. Die Anwesenheit eines ausreichenden Gehalts an diesen Lipiden gewährleistet die uneingeschränkte Fähigkeit der Haut zur Bindung einer physiologischen Menge an Wasser. Der Verlust eines Teils der Stratum- corneum-Lipide führt daher zu einer Einschränkung der Wasserbindefähigkeit, was sich in dem so genannten transepidermalen Wasserverlust der Haut äußert . Die Folge davon ist das Auftreten einer „trockenen" und faltigen Haut, die häufig insbesondere, aber nicht ausschließlich, im höheren Lebensalter zu beobachten ist.
Die heutigen Möglichkeiten, die Symptome und Folgen der genannten Hautkrankheiten, insb. der Atopischen Dermatitis, zu lindern (von einer Heilung kann derzeit noch keine Rede sein) , sind nach wie vor noch sehr begrenzt. Die topische Anwendung spezieller GIu- cocorticoide und immunsuppressiver Wirkstoffe ist wegen der gleichzeitigen Toxizität dieser Substanzen mit erheblichen Risiken verbunden. Bestimmte Corti- coide verursachen sogar einen geradezu kontraproduktiven Effekt, indem sie zu einem Verlust an Cerami- den, Cholesterol und freien Fettsäuren führen.
Unter Berücksichtigung des heutigen Kenntnisstands über die Bedeutung einer physiologischen Lipid- Zusammensetzung der Stratum-corneum-Membranen ist es folgerichtig, dass versucht wird, die im Stratum cor- neum vorhandenen Defizite an Membran-Lipiden durch exogene Zufuhr auszugleichen. In der Praxis versucht man daher, mit Hilfe von Salben, Cremes und dergleichen die fehlenden Lipide, z.B. Ceramide und freie Fettsäuren, der veränderten bzw. erkrankten Haut zuzuführen. Dies erfolgt beispielsweise durch speziell hierfür formulierte Lipid-Präparate unter Einschluss von Ceramiden und freien Fettsäuren, u. a. durch die Verwendung von Liposomen als Carrier-Systeme . Zahlreiche Produkte mit einer derartigen Zusammensetzung sind zur Therapie der genannten Hautkrankheiten in- zwischen auf dem Markt.
Die hier geschilderten therapeutischen Maßnahmen sind sicherlich als prinzipiell richtig anzusehen, da sie in logischer Weise die vorhandenen Defizite des Stra- tum corneum an Lipiden und Lipid-analogen Substanzen auszugleichen versuchen. Die während der letzten Jahre mit diesen therapeutischen Maßnahmen gemachten Erfahrungen zeigen jedoch, dass trotz der prinzipiellen Richtigkeit des Therapieansatzes die Ergebnisse die- ser Heilbehandlungen keineswegs überzeugend sind. Zum Teil ist der Erfolg der durchgeführten Maßnahmen unsicher. Selbst dann, wenn sich ein annähernd akzeptabler Erfolg der Heilbehandlung einstellt, hat eine derartige Heilbehandlung zumindest zwei gravierende Nachteile:
• Das Ausmaß des Heilerfolgs ist nicht so groß, dass von einer vollständigen Gesundung der erkrankten Haut gesprochen werden kann.
• Um einen einigermaßen akzeptablen Heilerfolg an der Haut über einen längeren Zeitraum zu gewähr- leisten, müssen die genannten Lipide und Lipid- analogen Substanzen in kurzen Zeitabständen permanent der Haut zugeführt werden.
Beide Nachteile sind auf eine gemeinsame Ursache zurückzuführen. Die genannten Lipide bzw. Lipid- analogen Substanzen (außer Cholesterol noch z.B. Ce- ramide und freie Fettsäuren) sind keine statischen, sondern dynamische Komponenten der Haut. Dies bedeu- tet, dass sie Membrankomponenten mit dem nicht membrangebundenen Lipidpool des Organismus in einem Gleichgewicht stehen. In diesem dynamischen Gleichgewicht können die einzelnen Lipidkomponenten schnell ausgetauscht werden. Im Lipidpool selbst stellen sie Zwischenprodukte einer Reaktionsfolge dar, in der die von der Haut benötigten Lipide z.B. aus Nahrungsfetten (Triglyceriden) oder anderen Nahrungsbestandteilen zur Verfügung gestellt werden und nach der Wahrnehmung ihrer Funktion als Membranbestandteil des Stratum corneum anschließend in den Fettsäure- Stoffwechsel eingeschleust werden. Dies trifft auch prinzipiell für das Cholesterol zu.
Diese Reaktionsabfolge stellt ein Fließgleichgewicht dar, in welchem eine gewisse Menge der genannten Komponenten durch die Wirkung bestimmter Enzyme von Stufe zu Stufe metabolisch verändert wird. Es liegt somit ein gewisser Durchsatz an Substanz vor. Die als Hauttherapeutica exogen zugeführten Lipide werden in diese Reaktionsabfolge eingeschleust. Liegt a priori eine Störung einer solchen Reaktionsabfolge vor, die dann zu einer pathologischen Lipid-Zusammensetzung des Stratum corneum führt, so ist zu erwarten, dass die exogene Zufuhr von Lipiden in Form eines Thera- peuticums an diesem pathologischen Zustand grundlegend nichts oder nicht viel ändern kann, da der exo- gen zugeführte Lipid-Anteil vom Organismus in gleicher Weise weiterverarbeitet wird, wie dies bei dem endogenen zur Verfügung gestellten Lipid-Anteil der Fall ist. Ein Heilerfolg ist daher mit den derzeit zur Verfügung stehenden therapeutischen Möglichkeiten in hohem Maße davon abhängig, dass die betreffenden therapeutischen Ersatzstoffe schneller in die Haut eindringen können als sie in die vorhandenen physiologischen Abbauschritte eingeschleust werden, und dass sie über einen längeren Zeitraum, im Extremfall lebenslang, kontinuierlich zugeführt werden.
Das vorliegende Problem ist nicht ohne weiteres lösbar. Der Geschwindigkeit der Aufnahme von Lipiden und Lipid-analogen Substanzen in das Stratum corneum hin- ein sind gewisse physiologische und physikalischchemische bzw. biochemische Grenzen gesetzt, z. B. hinsichtlich der Diffusionsgeschwindigkeit der als Therapeutica zugeführten Wirkstoffe. Diese Geschwindigkeit kann, zumindest nach heutigem Kenntnisstand, nicht in dem für einen dauerhaften Heilerfolg notwendigen Ausmaß gesteigert werden.
An den genannten Reaktionsfolgen des Lipidauf- und -abbaus sind jeweils synthetisierende und metaboli- sierende Enzyme beteiligt, welche die Funktion des
Lipidaufbaus und -abbaus haben. Zur Verbesserung eines Therapieerfolgs müssten die synthetisierenden En- zyme aktiviert, die metabolisierenden Enzyme jedoch gehemmt werden. Die Aktivierung eines synthetisierenden Enzyms ist offenbar in humanen Keratinocytenkul- turen möglich (Tanno O, Ota Y, Kitamura N, Katsube T, Inoue S (2000): British J Dermatol 143(3): 524-531), in denen die Biosynthese verschiedener Stratum- corneum-Lipide durch Nicotinamid deutlich erhöht wird. Allerdings ist ungewiss, ob dies auch im Gesamtorganismus des Menschen möglich ist und ob die bei einer derartigen Therapie auftretenden Nebenwirkungen tolerabel sind. Andererseits sind die Lipid- metabolisierenden Enzyme durch exogene Maßnahmen nicht oder nicht ohne gravierende Probleme im Sinne einer Minderung oder Hemmung ihrer Aktivität zu be- einflussen, da hiefür die erforderliche Spezifität für die Enzymhemmung fehlt.
Zur Lösung des beschriebenen Problems ist es erforderlich, grundsätzlich andere Prinzipien anzuwenden, um die therapeutische Wirksamkeit exogen zugeführter
Lipid-Ersatzsubstanzen oder -Analogsubstanzen zu erhöhen .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es des- halb, Verbindungen bereitzustellen, durch die im Organismus vorhandene biologische Membranen in geeigneter Weise modifiziert oder stabilisiert werden können.
Diese Aufgabe wird in Bezug auf die beschriebenen
Oligomere durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, in Bezug auf das Human- oder Veterinär-Arzneimittel durch die Merkmale des Anspruchs 13, in Bezug auf das Kosmetik- oder Körperpflegemittel durch die Merkmale des Anspruchs 14, in Bezug auf die Verwendung als Arzneimittel durch die Merkmale des Anspruchs 15 ge- löst . Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verbindungen bestehen somit aus Oligomeren von Cholesterol, Cholesterolsulfat und Cholesterolestern. Unter Oligomeren im Sinne der Erfindung wird die Verknüpfung von zwei bis zwölf Monomeren verstanden. Bevorzugt sind hier insbesondere Dimere, Tetramere, Hexamere und Octamere.
Der Begriff "Dimerisierung" wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch dann verwendet, wenn es sich nicht nur um die direkte Verbindung zweier Moleküle (unter genauer Verdopplung der Zahl der jeweils enthaltenen Atome) handelt, sondern auch dann, wenn die beiden ursprünglichen Einzelmoleküle durch eine kurze Molekülbrücke im Sinne eines sog. Spacers verbunden sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Begriff "Oligomere" auch dann verwendet, wenn es sich bei diesen Verbindungen nicht nur um den Zusammenschluss mehrerer Moleküle handelt, sondern auch dann, wenn diese durch Molekülbrücken in Form unterschiedlicher Spacer verbunden sind.
Die Bausteine der erfindungsgemäßen Oligomere bestehen dabei bevorzugt aus dem natürlicherweise vorkommenden Cholesterol, dem Cholesterolsulfat und Cho- lesterolestern.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen müssen den folgenden Anforderungen genügen:
1. Die Oligomerisierung muss unter Ausbildung ausschließlich kovalenter Bindungen zwischen den einzelnen Cholesterol-Spezies zustande kommen.
2. Die grundsätzliche Struktur der eingesetzten Li- pide oder Lipid-analogen Substanzen, welche die Ausbildung der Lipid-Doppelmembran ermöglicht, soll nicht nur erhalten bleiben, sondern die Fähigkeit zur Ausbildung der Doppelmembran soll verstärkt werden, weil die durch die genannten
Erkrankungen geschädigte Haut ohnehin nur eine eingeschränkte Fähigkeit zum Aufbau und zum Erhalt der physiologischen Lipid-Doppelmembran besitzt .
3. Die Struktur der eingesetzten Lipide oder Lipid- analogen Substanzen soll bei erhaltener Grundstruktur so weit verändert werden, dass sie nur noch in geringerem Umfang als Substrate der in der Haut vorhandenen Enzyme fungieren können.
Dies bedeutet, dass sie in deutlich geringerem Umfang als die originären Lipide oder Lipid- analogen Substanzen in die jeweiligen enzymati- schen Reaktionsfolgen ihrer Abbaureaktionen ein-. geschleust werden sollen und somit als wesentliche strukturelle Bestandteile des Stratum cor- neum über einen längeren Zeitraum als die origi- nären Lipide bzw. Lipid-analogen Substanzen erhalten bleiben sollen.
4. Die Abänderung der Molekülstruktur soll jedoch andererseits nur in einem so geringen Umfang erfolgen, dass durch den geringen stoffwechselbedingten Um- oder Abbau der zugeführten oligome- ren Zusatz-Lipide solche Substanzen entstehen, die den körpereigenen Lipiden oder Lipid- analogen Substanzen möglichst ähnlich sind. Auf diese Weise wird die Gefahr erheblich verringert, dass StoffWechselprodukte mit toxischer Wirkung entstehen.
Die genannte Abänderung der Molekülstruktur, welche die oben angegebenen Forderungen erfüllt, besteht im speziellen Fall des Cholesterols zunächst in einer Dimerisierung des für die erwartete therapeutische Wirkung eingesetzten Cholesterols, des Cholesterol- sulfat und/oder der Cholesterolester. Diese Dimerisierung muss, um die Anordnung des Cholesterols bzw. der Cholesterol-Verbindungen in einer Lipid- Doppelmembran nachzuahmen, durch Verknüpfung der hydrophoben 1 , 5-Dimethylhexyl-Reste der beiden Choleste- rol-Monomeren bzw. der Monomere der genannten Cholesterol-Verbindungen erfolgen.
Wegen der strukturellen Asymmetrie der gesamten Gruppe der Lipide und Lipid-analogen Substanzen - auf der einen Seite der/die Fettsäurerest (e) bzw. der
1 , 5-Dimethylhexyl-Rest als hydrophober Strukturanteil (im englischen Sprachgebrauch als "tail" bezeichnet) und auf der anderen Seite der hydrophile Rest, im Fall des Cholesterols die OH-Gruppe (im englischen Sprachgebrauch als "head" bezeichnet) - lassen sich drei prinzipiell verschiedene Arten unterscheiden, wie zwei monomere Moleküle, z.B. Cholesterol, zu einem dimeren Molekül dieser Substanz kovalent verbunden werden können:
1. in Form einer "tail-to-tail" -Anordnung, d. h. durch kovalente Bindung zwischen den hydrophoben
1, 5-Dimethylhexyl-Resten der beiden zu verbindenden Cholesterol-Moleküle. Diese Verknüpfung erfolgt z. B. durch direkte kovalente Verbindung der beiden endständigen C-Atome (Position 27) oder den Einbau eines sog. intramembranären
Spacers zwischen den beiden Cholesterol - Molekülen.
2. in Form einer "head-to-head" -Anordnung, d. h. durch kovalente Bindung zwischen den beiden hydrophilen, polaren Hydroxylgruppen der beiden zu verbindenden Cholesterol-Moleküle . Diese Verknüpfung erfolgt z.B. durch den Einbau eines sog. extramembranären Spacers.
3. in Form einer "head-to-tail" -Anordnung, d. h. durch kovalente Bindung zwischen der Hydroxylgruppe des einen Cholesterol-Moleküls und dem hydrophoben 1 , 5-Dimethylhexyl-Rest des zweiten Cholesterol-Moleküls.
Die Variante 1, d.h. die tail-to-tail-Anordnung, ba- siert auf der Verknüpfung vorzugsweise der jeweils ω-ständigen Kohlenstoffatome der Fettsäurereste der beiden zusammenzufügenden Moleküle, z.B. mit Hilfe eines Spacers . Ein derartiger Spacer kann zum einen wegen der Verknüpfung zweier Monomerer zu einem Dimer als „intradimerer" Spacer bezeichnet werden. Da dieser Spacer bei Einlagerung des Dimers in die biologische Membran im Membraninnern angeordnet ist, wird er jedoch vorzugsweise als „intramembranärer" Spacer be- zeichnet. Die Bezeichnungen intradimer und intra- membranär sind somit von ihrer Bedeutung gleichzusetzen.
Dieser intramembranäre Spacer muss, da er sich im hydrophoben Innenbereich der biologischen Membran befindet, eine hydrophobe Natur besitzen. Somit liegt ein dimeres Molekül vor, das auf Grund der Anordnung seines hydrophoben Molekülbereichs im Innern des Dimers problemlos in eine biologische Lipid- Doppelschicht zu integrieren ist. Fig. 2 zeigt die Art der Verknüpfung und die Ähnlichkeit des Dimeri- sierungsprodukts mit der physiologischen Struktur der Lipid-Doppelmembran am Beispiel zweier Cholesterol- Moleküle (vgl. Fig. 1).
Die tail-to-tail-Anordnung stellt die unmittelbare Nachahmung der natürlicherweise in den biologischen Membranen vorhandenen stabilen Anordnung der Fettsäuren dar, wie durch einen Vergleich mit der Anordnung der Komponenten in Fig. 1 zu erkennen ist. Das tail- to-tail-Dimere ist als eine von zwei möglichen Grundstrukturen für die Gesamtheit aller weiteren hier be- schriebenen Cholesterol-Oligomere anzusehen.
Die Dimerisierung des Cholesterols führt somit zu Molekülen, die sich nicht nur in die Struktur einer Li- pid-Doppelmembran ohne Probleme einfügen, sondern die auch darüber hinaus durch die Anwesenheit einer kova- lenten Bindung zwischen den ω-ständigen C-Atomen der 1, 5-Dimethylhexyl-Reste zweier sich gegenüberliegender Cholesterol-Moleküle zu einer erheblichen Struk- turstabilisierung der Lipid-Doppelmembran beitragen.
Die Variante 2, i.e. das head-to-head-Dimere, besitzt eine Struktur, die eine Integration des Moleküls in nur eine einzige Lipid-Doppelschicht nicht erlaubt, weil der hydrophile Bereich dieses dimeren Moleküls in das hydrophobe Innere der MembrandoppelSchicht zu liegen käme, was eine äußerst instabile Struktur darstellen würde, die sich demzufolge nicht spontan ausbildet. Die head-to-head-Dimeren haben jedoch inso- fern eine biologische oder medizinische Bedeutung, als die beiden derart verknüpften Cholesterol-Moleküle in zwei parallel in nahem Abstand angeordneten Lipid-Doppelschichten verankert sein können, wobei sich jedes der beiden Cholesterol-Monomere in jeweils einer Hälfte der beiden parallelen Lipid-Doppelschichten befindet. Solche in nahem Abstand angeordnete Lipid-Doppelschichten kommen z.B. in der Markscheide von Nervenzellen vor.
Im Fall des "head-to-head" -Cholesterol-Dimers kann es allerdings aus räumlichen Gründen erforderlich sein, zwischen die beiden Monomere einen sog. Spacer (mit variabler Kettenlänge) einzubauen, um eine Integration der beiden Lipid-Komponenten in die beiden Lipid- Doppelschichten auch dann zu ermöglichen, wenn diese Membranen einen gewissen Abstand voneinander haben (s. hierzu Fig. 3) . Dies trifft z.B. bei den parallel angeordneten Lipid-Doppelschichten des Stratum cor- neum der menschlichen Haut zu.
Die prinzipiell gleiche Struktur ergibt sich durch Verknüpfung der beiden vom Cholesterol abgeleiteten Molekül-Varianten Cholesterolsulfat und Cholesterol- ester. Hierbei wird im Fall des Cholesterolsulfats z.B. jeweils die freie Säurefunktion des Sulfats mit einer am Spacer bereitgestellten alkoholischen OH- Gruppe verestert . Im Fall der Cholesterinester wird eine kovalente Bindung an der Alkylgruppe des Esters dadurch erreicht, dass z.B. die ω-ständigen OH- Gruppen der Esteralkylgruppen durch Wasseraustritt zu einer Ätherbindung verknüpft werden.
Allerdings ist davon auszugehen, dass sich solche Moleküle noch nicht in optimaler Weise in zwei parallel angeordnete Lipiddoppelschichten integriert . Die optimale Integration wird durch ein Molekül erreicht, bei dem zwei Dimere (anstelle der beiden Monomere) miteinander verknüpft werden, die dann in den beiden parallel angeordneten biologischen Membranen integriert sind. Dieses (tetramere) Molekül hat dann die folgenden Strukturmerkmale (s. hierzu Fig. 4).:
Die beiden Dimere sind jeweils aus den Monomeren in der tail-to-tail -Anordnung durch Verknüpfung mit HiI- fe des oben erwähnten intramembranären Spacers aufgebaut . Die Verknüpfung der beiden Dimere erfolgt in der head-to-head-Anordnung über einen weiteren Spacer, der als interdimerer Spacer bezeichnet werden kann, weil er zwischen zwei präformierten Dimeren angeordnet ist. Da er sich nach der Integration des Gesamtmoleküls außerhalb der beiden Membranen befindet, wird er jedoch vorteilhafter als extramembranärer Spacer bezeichnet. Die beiden Bezeichnungen interdi- mer und extramembranär haben somit ihrem Sinn nach eine praktisch gleiche Bedeutung.
Der extramembranäre Spacer muss wegen seiner Lage außerhalb der Membran, d.h., im hydrophilen extramemb- ranären Bereich der Zelle, eine hydrophile Struktur besitzen.
Die Verknüpfung der Cholesterol-Moleküle kann dabei in der "tail-to-tail" -Anordnung jeweils über den hyd- rophoben 1, 5-Dimethylhexyl-Rest , vorzugsweise über dessen ω-ständiges Kohlenstoffatom erfolgen, wobei die Verbindung durch eine kovalente Bindung hergestellt wird. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dass statt einer kovalenten Bindung ein intramembra- närer Spacer mit frei wählbarer Molekülkettenlänge eingesetzt wird. Der intramembranäre Spacer besteht dabei aus mindestens einem Kohlenstoffatom und/oder mindestens einem Heteroatom wie z. B. Sauerstoff oder • Stickstoff. Bevorzugte Kettenlängen des intramembra- nären Spacers sind 1-4 Atome. Auch bei der Verknüpfung der Cholesterol-Moleküle über die "head-to-head" -Anordnung kann diese über den hydrophilen Strukturanteil durch eine kovalente Bindung erfolgen. Im Falle der "head-to-head" - Verknüpfung ist es erfindungsgemäß als Alternative vorgesehen, einen extramembranären Spacer mit frei wählbarer Molekülkettenlänge und Zusammensetzung einzusetzen. Für den Fall, dass ein extramembranärer Spacer eingesetzt wird, ist es bevorzugt, dass dieser überwiegend hydrophil ist. Geeignete Strukturkompo- nenten für einen derartigen hydrophilen Spacer sind Glycerin, Aminosäuren und/oder Kohlenhydratkomponen- ten wie Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide, etc.
Die Variante 3 der Lipid-Dimerisierung hat praktisch keine biologische oder medizinische Bedeutung, da sich ein Molekül dieser Struktur nicht in irgendeiner Weise in eine oder zwei parallel angeordnete biologi- sehe Lipid-Doppelschichten integrieren lässt. In allen Fällen müssten zumindest zum Teil hydrophile Strukturanteile in hydrophobe Bereiche der Membranen integriert werden, was bekanntermaßen zu sehr instabilen Strukturen führen würde, die sich aus diesem Grunde nicht spontan bilden können.
Die Erfindung umfasst weiterhin die Möglichkeit, Hyb- riddimere aus Cholesterol + Cholesterolsulfat , Cholesterol + Cholesterolestern oder Cholesterolsulfat + Cholesterolestern gemäß den Ansprüchen 1 und 2 herzustellen und in der unten beschriebenen Weise zu therapeutischen Zwecken einzusetzen. Durch die Dimerisierung, letztendlich besonders durch die Oligomerisierung des Cholesterol-Moleküls und der Cholesterol-Verbindungen wird gleichzeitig erreicht, dass ein derartiges Dimer bzw. Oligomer durch die in der Haut vorhandenen Enzyme des Cholesterol- Stoffwechsels sehr viel langsamer ab- bzw. umgebaut wird, als dies für die monomeren Cholesterolvarianten zutrifft. Die mit der Dimerisierung verbundene Ver- größerung des Moleküls führt zu einer starken Minderung der enzymatisch gesteuerten Metabolisierung, weil bei der bekanntermaßen hohen Substratspezifität der meisten Enzyme die Größenänderung eines Substrats um den Faktor von mindestens 2 die Geschwindigkeit des Substratumsatzes erheblich abfallen lässt.
Andererseits sind die entstehenden Abbauprodukte von ihrem allgemeinen Aufbau her dem natürlicherweise vorkommenden Cholesterolvarianten so ähnlich, dass ein Einschleusen dieser Verbindungen in die entsprechenden Reaktionsabfolgen ohne Probleme möglich ist. Darüber hinaus ist auch in keiner Weise damit zu rechnen, dass die entstandenen oligomeren Choleste- rol-Moleküle wegen der großen Ähnlichkeit mit physio- logischerweise vorkommenden Monomeren eine relevante Toxizität besitzen.
Ein gewisser Grad der physiologische Abbaubarkeit der Cholesterol-Dimere und -Oligomere, die allerdings als deutlich geringer anzusehen ist als die der monomeren Cholesterol-Moleküle, ist somit eine aus pharmakokinetischen und pharmakologischen Gründen erwünschte Eigenschaft des erfindungsgemäßen Moleküls, weil hierdurch die Steuerbarkeit der Therapie besser gewährleistet ist, als wenn keinerlei metabolischer Abbau mehr möglich wäre.
Für den Fall, dass die aus dem Cholesterol durch direkte Verknüpfung der beiden ω-ständigen C-Atome des 1, 5-Dimethylhexyl -Restes entstehenden Produkte eine zu geringe metabolische Abbaubarkeit besitzen, kann eine ausreichend hohe Abbaubarkeit dadurch erreicht und gewährleistet werden, dass in das Molekül quasi eine "metabolische Sollbruchstelle" eingeführt wird. Bei dieser Variante wird zwischen die beiden genannten ω-ständigen C-Atome ein so genannter intramembra- närer Spacer eingeführt, der aus einem oder mehreren C-, O- oder N-Atomen besteht (Fig. 2a) .
Im einfachsten Fall kann dieser Spacer aus mindestens einem Heteroatom wie z. B. Sauerstoff oder Stick- stoff, ggf. in Kombination mit wenigen C-Atomen, bestehen. Bevorzugte Kettenlängen des intramembranären Spacers sind 1-4 Atome.
Bei der Synthese eines derartigen "head-to-head"- Dimers ist nicht von den originären Cholesterol- Molekülen auszugehen, sondern von dem ω-Hydroxy- Derivat, i.e. dem 27-Hydroxycholesterol (oder dem 26- Hydroxycholesterol) . Die Dimerisierung über das ω- ständige .Kohlenstoffatom führt hier nicht zu einer reinen Kohlenwasserstoffkette, wie in Fig. 2a gezeigt, sondern unter Wasseraustritt zu einer Sauerstoffbrücke, die aus den beiden ursprünglichen Hydro- xylgruppen entsteht. Sie besteht aus einem Äther- Sauerstoffatom.
Die in unmittelbarer Nachbarschaft zum Brückensauer- stoffatom stehenden Kohlenstoffatome (die originären ω-C-Atome) sind nun gegenüber einer Hydroxylierung, etwa durch die Cytochrom-P450-abhängigen mischfunktio- nellen Monooxygenasen, besonders empfindlich. Eine derartige, in unmittelbarer Nachbarschaft zum O-Atom stattfindende Hydroxylierung führt zur Bildung instabiler Verbindungen mit Halbacetalstruktur, die in die entsprechenden Reaktionsprodukte zerfallen. Das Reak- tionsprodukt mit ω-ständiger OH-Gruppe ist identisch mit dem Ausgangsprodukt 27-Hydroxycholesterol .
Gemäß einigen neueren Arbeiten der medizinischen Literatur steht 27-Hydroxycholesterol im Verdacht, eine atherogene Wirkung zu haben. Allerdings wird eine derartige unerwünschte Wirkung praktisch nicht ins Gewicht fallen, da durch den geringen metabolischen Abbau der Cholesterol-Oligomere nur eine solche Menge an 27-Hydroxycholesterol freigesetzt wird, die gegen- über der insgesamt im Organismus vorhandenen Menge vernachlässigbar gering ist.
Das andere Reaktionsprodukt ist ein Cholesterol mit ω-ständiger Aldehydfunktion, die zur Carbonsäuregrup- pe weiteroxidiert wird. Damit wird offensichtlich, dass durch einen (ohnehin verlangsamt ablaufenden) biochemischen Abbau der beschriebenen dimeren Cho- lesterol-Moleküle Produkte entstehen, die der Ausgangsverbindung Cholesterol sehr ähnlich sind, und die auf Grund der Anwesenheit funktioneller Gruppen (einerseits eine -OH-Gruppe und andererseits eine
-COOH-Gruppe) mit Hilfe physiologischer Konjugationsreaktionen sehr leicht in gut wasserlösliche und leicht ausscheidbare Endprodukte umgewandelt werden können.
Für den Fall, dass die Dimerisierung der beiden Cholesterol-Moleküle gleichzeitig zu einem kontrollierbaren Ausmaß der Abbaubarkeit des entstehenden dimeren Cholesterol-Moleküls führen soll oder/und dass - etwa aus sterischen Gründen - das entstehende dimere Cholesterol -Molekül eine längere Kette haben soll als der Summe der Kettenlängen der monomeren Moleküle entspricht, kann ein längerer intramembranärer Spacer zwischen die beiden Cholesterol-Moleküle ein- gebaut werden. Dies wird z.B. durch die Verwendung von Glycolen, im einfachsten Fall von Ethylenglycol , zur Verbrückung von 27-Hydroxy-Cholesterol erreicht. In diesem Fall entsteht ein Reaktionsprodukt, das zwei Sauerstoffatome in der Gesamtkette enthält :
Figure imgf000024_0001
Das Gesamtmolekül ist damit gegenüber der Summe der beiden monomeren Moleküle praktisch um die Länge des intramembranären Spacers -0-CH2-CH2-O- gewachsen. Durch die beiden in dieser Kette vorhandenen Sauerstoffatome kann infolge der Oxidierbarkeit der den O-Atomen benachbarten C-Atomen eine gut steuerbare Abbaugeschwindigkeit des Gesamtmoleküls erreicht werden.
Auf diese Weise kann durch die Wahl eines geeigneten intramembranären Spacers sowohl die Gesamtgröße des entstehenden dimeren Cholesterol-Moleküls als auch das Ausmaß seiner biochemischen Abbaubarkeit frei gewählt werden, weil es möglich ist, sog. "metabolische Sollbruchstellen" in den intramembranären Spacer einzubauen. Allerdings ist darauf zu achten, dass ein intramembranärer Spacer von mehr als 1 Atom Kettenlänge keine ausgeprägten hydrophilen Eigenschaften besitzen sollte, da sonst die Möglichkeit der Integration des Dimers in die Lipid-Doppelmembran zu stark verringert werden könnte.
In vollkommen analoger Weise wie beim Cholesterol selbst ist bei der Dimerisierung des Cholesterolsul- fats und der verschiedenen Cholesterolester jeweils von den 27-Hydroxyverbindungen auszugehen, die dann jeweils durch Wasseraustritt zu den entsprechenden
Dimeren verknüpft werden können. Dies kann, wiederum streng analog zu den oben beschriebenen Reaktionen, durch Ausbildung eines Brückensauerstoffatoms oder durch Einfügen eines oben beschriebenen intradimeren Spacers erfolgen. Ein wesentlicher Aspekt der Pathogenese der oben genannten Hautveränderungen bzw. Hauterkrankungen ist die reduzierte Wasserbindefähigkeit des Hautgewebes, insbesondere im Bereich des Stratum corneum. Physio- logischerweise wird das Wasser nicht innerhalb, sondern, da mehrere parallel angeordnete Lipid-Schichten vorliegen, zwischen die einzelnen Lipid-Doppelschich- ten eingelagert. Dies liegt in der Tatsache begründet, dass das Innere der Lipid-Doppelschicht aus stark hydrophoben Molekülanteilen aufgebaut ist, z.B. aus Fettsäureresten und dem überwiegenden Anteil des Cholesterol-Moleküls (bzw. der Cholesterol-Analoga) incl . dem 1, 5-Dimethylhexyl-Rest , während das Medium außerhalb der Lipid-Doppelschicht hydrophiler Natur ist. Eine Speicherung von Wasser in den hydrophoben inneren Bereichen der Lipid-Doppelmembran ist praktisch nicht möglich.
Die anfangs genannten Hautveränderungen und -erkran- kungen sind letztlich auf den Verlust eines Teiles der parallel angeordneten Lipid-Doppelschichten und der zwischen diesen Doppelschichten angeordneten hydrophilen Zwischenschichten zurückzuführen, was insbesondere zu einem Verlust der Wasserbindefähig- keit führt. Ziel der therapeutischen Maßnahmen bei diesen Erkrankungen ist somit nicht nur der Wiederaufbau und die Stabilisierung der Lipid-Doppelschichten selbst, wie dies mit Hilfe der oben beschriebenen Dimere des Cholesterols und seiner Analoga erfolgt, sondern weiterhin auch der Aufbau und die Stabilisierung der multilamellaren Lipid-Strukturen mit den dazwischen liegenden hydrophilen Zwischenschichten, die letztendlich für die Wasserbindefähigkeit der Haut von ausschlaggebender Bedeutung sind.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass mindestens zwei der oben erwähnten Dimere des Cholesterols oder seiner Analoga kovalent verknüpft werden. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Bildung dimerer Cho- lesterol -Moleküle durch Schaffung einer kovalenten Bindung im hydrophoben Bereich des Cholesterols, i. e. am ω-ständigen C-Atom des 1 , 5-Dimethylhexyl -Rests, erfolgt die kovalente Verbindung zweier Dimere des Cholesterols oder seiner Analoga nach einem anderen Prinzip :
1. Die Verknüpfung zweier Dimere des Cholesterols oder seiner Analoga erfolgt im hydrophilen Bereich der betreffenden Moleküle. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, steht im hydrophilen Ende des Cholesterol-Moleküls jeweils eine reaktionsfähi- ge OH-Gruppe zur Verfügung, an welcher der Aufbau größerer Moleküle, bestehend aus mindestens zwei Cholesterol-Dimeren, erfolgen kann.
Im Fall des Cholesterolsulfats ist dieser reak- tionsfähige Verknüpfungspunkt durch die zweite
Säurefunktion der am Cholesterol angekoppelten Schwefelsäure gegeben.
Im Fall der Cholesterolester ist eine reaktive Verbindungsstelle für die Verkettung mehrerer
Dimerer zunächst nicht vorhanden. Sie kann jedoch leicht dadurch geschaffen werden, dass die in den Cholesterolestern vorhandene Carbonsäure (mit beliebiger Kettenlänge) eine endständige OH-Gruppe trägt. Dimere Cholesterolester lassen sich auch dadurch aufbauen, dass eine Vereste- rung zweier Cholesterol-Moleküle mit einer Di- carbonsäure erfolgt .
2. Die Verknüpfung zweier Cholesterol-Dimerer erfolgt nicht unmittelbar, was unter Wasseraus- tritt durch Ausbildung einer Ether-Gruppierung möglich wäre. (Die Existenz eines Cholestero- lethers ist in der Literatur beschrieben.) Vielmehr ist es aus physiologischen Gründen notwendig, zwischen jeweils zwei sich ausbildenden pa- rallel angeordneten Lipid-Schichten einen Zwischenraum einer definierten Mindestgröße entstehen zu lassen, in welchen sich Wasser und ggf. hydrophile Moleküle, möglicherweise auch das vergleichsweise große Molekül Collagen, einla- gern können. Der Aufbau eines Zwischenraumes ist jedoch dann und nur dann möglich, wenn die beiden zu verknüpfenden Dimere des Cholesterols (und seiner Analoga Cholesterolsulfat und Cholesterolester) durch einen extrametnbranären Spacer auf Abstand gehalten werden (Fig. 3) .
Aus den oben erwähnten Gründen - der durch den Spacer geschaffene Zwischenraum zwischen zwei parallel angeordneten Lipid-Doppelschichten muss Wasser und hydrophile Moleküle aufnehmen und speichern können - sollte der extramembranäre Spacer stets hydrophile Eigenschaften besitzen. Er kann jedoch je nach vorliegender oben erwähnter Hauterkrankung mit stark unterschiedlicher Kettenlänge ausgestattet sein.
Im folgenden sollen für die Verknüpfung von Choleste- rol-Dimeren einige Beispiele von Strukturen extra- membranärer Spacer gegeben werden, bei denen jeweils ein hydrophiler Molekülbaustein mit unterschiedlicher Struktur und Kettenlänge mit der jeweils im hydrophi- len Bereich des Cholesterol-Moleküls vorhandenen OH- Gruppe verknüpft ist (In den folgenden Beispielen ist jeweils das Cholesterol-Molekül mit R' bezeichnet.):
Mit Glycerin als Spacer-bildendem Molekül ergibt sich die folgende Struktur des extramembranären Spacers mit zwei Ethergruppierungen:
Figure imgf000029_0001
Der zusätzliche Einbau zweier Hydroxydicarbonsäuren wie der Äpfelsäure oder der Weinsäure führt unter Ausbildung zweier Etherbindungen und zweier Estergruppierungen zu einem verlängerten, wegen der Anwesenheit zweier freier, dissoziierter Carboxylgruppen stark hydrophilen extramembranären Spacer:
Bei Verwendung von zwei Molekülen Asparaginsäure ergibt sich unter Einbeziehung der vier vorhandenen Carboxylgruppen und unter Ausbildung von vier Estergruppierungen ein verlängerter extramembranärer Spacer, der wegen der Anwesenheit zweier bei physiologischen pH-Werten protonierbarer Aminogruppen auch stark hydrophil ist:
Figure imgf000030_0001
Von besonderem Interesse ist der Aufbau eines Harnstoff-Derivats als Strukturelement des extramembran- ären Spacers . Dies ist z.B. durch den Einsatz zweier Moleküle einer Aminodicarbonsäure wie z.B. der Glutaminsäure möglich. Hierbei entsteht ein relativ langer Spacer mit stark hydrophiler Natur, die u. a. durch die Anwesenheit der beiden negativ geladenen Carboxylgruppen gegeben ist :
Figure imgf000030_0002
Der Aufbau einer Harnstoff-analogen Struktur ist deswegen von besonderem Interesse, weil Harnstoff über ein sehr hohes Wasserbindevermögen verfügt, was heute bereits in Form Harnstoff-haltiger Salben zur Therapie von solchen Hauterkrankungen genutzt wird, bei denen ein Austrocknen der Haut ein wesentliches Krankheitsmerkmal darstellt (z.B. beim dyshidrotischen Ekzem) .
Der Vielfalt der Spacer-Strukturen und der Länge der verwendbaren extramembranären Spacer sind praktisch keine Grenzen gesetzt. Die Struktur wie auch die Kettenlänge können je nach Bedarf den speziellen Therapieanforderungen in weiten Bereichen angepasst werden. Möglich ist u. a. auch der Einbau bestimmter Mo- nosaccharide wie z.B. von Glucose, was wiederum zu Derivaten physiologischer Substanzen führt.
Im Fall der Cholesterolester mit einer an der im Molekül vorhandenen Carbonsäure endständig stehenden „alkoholischen" OH-Gruppe ergeben sich die prinzipiell gleichen Anknüpfungsmöglichkeiten eines extramembranären Spacers : Mit einer alkoholischen OH- Gruppe des Spacers tritt eine Verknüpfung unter Ausbildung einer Ethergruppierung, mit der COOH-Gruppe des Spacers eine Verknüpfung unter Ausbildung einer Esterfunktion ein. Die oben wiedergegebenen Strukturen für den Einbau eines extramembranären Spacers zwischen zwei Cholesterol-Dimeren gelten in gleicher Weise auch für den Einbau eines extramembranären Spacers zwischen zwei Dimeren von Cholesterolestern. Der einzige Unterschied besteht darin, dass nun „R" nicht mehr für „Cholesterol", sondern für „Cholesterol -0-CO-Alkyl" steht.
Lediglich beim Cholesterolsulfat tritt insofern eine Änderung gegenüber den beiden vorangegangenen Fällen ein, als hier die Verknüpfung der beiden Dimeren aus- schließlich über zwei auf dem extraraembranären Spacer endständig vorhandene OH-Gruppen unter Ausbildung zweier Schwefelsäureester-Gruppierungen möglich ist. Eine Verknüpfung der Schwefelsäureester mit endstän- digen COOH-Gruppen des extramembranären Spacers ist praktisch nicht möglich, da die entstehenden sog. gemischten Säureanhydride (aus Schwefelsäure und Carbonsäure) als energiereiche Verbindungen für eine therapeutische Verwendung nicht ausreichend stabil sind.
Die Wahl der genannten verschiedenen Strukturen im extramembranären Spacer führt zu unterschiedlichen biologischen Stabilitäten und damit zu einem unter- schiedlichen Ausmaß der gewünschten Abbaubarkeit des oligomeren Moleküle aus Cholesterol und Cholesterol- Analoga, die einerseits unter dem Wert für die entsprechenden monomeren Moleküle liegen soll, andererseits jedoch nicht völlig fehlen soll. Damit ist auch über diese intermolekulare Spacerstruktur eine gewisse Steuerbarkeit der Wirkungsstärke und -dauer der zur Therapie eingesetzten Oligomere aus Cholesterol oder Cholesterol-Analoga gegeben.
Auch beim metabolischen Abbau der beschriebenen oligomeren Cholesterol-Moleküle, insbesondere ihrer Spacer, entstehen Abbauprodukte, die identisch mit physiologischen Substanzen sind (z.B. Aminosäuren oder Zucker) oder eine sehr große Ähnlichkeit mit ih- nen besitzen, so dass die Wahrscheinlichkeit unerwünschter Nebenwirkungen, i.e. toxischer Wirkungen, denkbar gering ist. Gegenüber den dimeren Molekülen aus Cholesterol oder Cholesterol-Analoga weisen die oligomeren Moleküle mit 4-12 Monomeren (bzw. 2-6 Dimeren) , insb. Tetrame- re, Hexamere oder Octamere, eine größere Fähigkeit auf, die Struktur der parallel angeordneten Lipid- membran-Doppelschichten („Lipid-Bilayer") zu stabilisieren. Durch diese Verbindungen kommt es zum Aufbau von 2 parallelen Doppelschichten im Fall der Tetrame- ren, von 3 parallelen Doppelschichten im Fall der He- xameren, von 4 parallelen Doppelschichten im Fall der Octameren, etc., mit einer verstärkten Tendenz zur Einlagerung von Wasser und hydrophilen Molekülen unterschiedlichster Größe in die Räume zwischen die pa- rallelen Lipid-Doppelschichten.
Oligomere Cholesterol -Moleküle mit einer ungeraden Zahl von Monomeren, im einfachsten Fall also ein tri- meres Molekül aus Cholesterol oder Cholesterol- Analoga mit einem intramembranären und einem extra- membranären Spacer, sind für die hier angesprochenen Zwecke durchaus auch einsetzbar, wenn sie auch nicht über die optimalen Eigenschaften zur Integration in die vorhandenen Lipid-Doppelschichten verfügen. Im Beispiel eines trimeren Moleküls würden sich die beiden über einen intramembranären Spacer verbundenen Moleküle in eine Lipid-Doppelschicht optimal integrieren, während das über einen extramembranären Spacer verbundene weitere Molekül lediglich in die eine Hälfte der nächsten Lipid-Doppelschicht hineinragen würde . Einen Sonderfall stellt ein dimeres Molekül aus Cho- lesterol oder Cholesterol -Analoga dar, das über einen extramembranären Spacer verbunden ist (gemäß der oben angegebenen Variante 2 der Verknüpfung bei der Dirne- risierung) . Auch für dieses Molekül gilt, dass es für die hier angesprochenen Zwecke durchaus einsetzbar ist, wenn es auch noch weniger über die optimalen Eigenschaften zur Integration in die vorhandenen Lipid- Bilayer verfügen. In diesem Fall ragen beide vorhan- dene Moleküle des Cholesterols oder der Cholesterol - Analoga lediglich in eine Hälfte der jeweils benachbarten Lipid-Doppelschichten hinein.
Letztendlich sind bei Aufbau der dimeren und oligome- ren Moleküle auch sog. Hybrid-Formen möglich. Im einfachsten Fall eines Dimers ist dies z.B. ein Molekül, das aus einem Cholesterol -Monomer und einem Choleste- rolsulfat-Monomer aufgebaut ist. Weitere Kombinationsmöglichkeiten sind: Cholesterol -Monomer + Cho- lesterolester-Monomer und Cholesterolsulfat-Monomer + Cholesterolester-Monomer . Der kombinierte Einsatz aller drei verschiedenen Monomere führt zu sog. „Hyb- rid-Oligomeren" . Durch diese Kombination aller drei Cholesterol -Komponenten ist es möglich, Präparate für die Therapie von Hautkrankheiten herzustellen, die optimale erwünschte Anteile bzw. Relationen der drei Komponenten Cholesterol, Cholesterolsulfat und Cho- lesterolester besitzen. Eine solche Zusammensetzung kann sich beispielsweise an der physiologischen .Zu- sammensetzung der gesunden Haut an den drei genannten Monomeren orientieren (Hatfeld RM and Fung LW (1999) : Biochemistry 38(2) : 784-791) . Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese sollen jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf die hier gezeigten Ausführungs- formen beschränken.
Fig. 1 zeigt die Anordnung von Cholesterol- Molekülen in einer typischen stabilen Struktur der Lipid-Doppelschicht biologi- scher Membranen. Der in Position 17 des
Cholesterol-Moleküls stehende, stark hydrophobe 1, 5-Dimethylhexyl-Rest ist in das Innere der Doppelschicht gerichtet, während die hydrophile, in Position 3 stehende Hydroxylgruppe nach außen gerichtet ist.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kopplung zweier Cholesterol-Moleküle zu einem Dimeren unter Ausbildung einer kovalenten Bindung (Fig. 2a) und durch Verknüpfung mit einem intra- membranären Spacer, dargestellt durch ein Rechteck mit Diagonalen (Fig. 2b) .
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Struktur eines erfindungsgemäßen "head-to- head" -Cholesterol-Dimeren durch Verknüpfung mit einem extramembranären Spacer, dargestellt durch ein langes, leeres Rechteck. Das Dimer ist mit je einem Monomer in je- weils einer Hälfte zweier parallel angeordneter Lipid-Doppelschichten verankert. Dargestellt ist jeweils nur eine Hälfte der beiden benachbarten Doppelmembranen.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung erfindungsgemäßer tetramerer Cho- lesterol-Moleküle dar, die als verbindendes
Element zwischen zwei Lipid-Doppelschichten fungieren. Zwischen den beiden benachbarten Lipid-Doppelschichten liegt ein hydrophiler Zwischenraum. Die beiden in der „tail-to- tail"-Anordnung verbundenen Cholesterol-
Dimere, die im Innern der Membran liegen, enthalten einen intramembranären Spacer (Rechteck mit Diagonalen) . Die beiden Dimere selbst sind über einen extramembranären Spacer verknüpft (leeres Rechteck) , der sich im hydrophilen • Zwischenraum der beiden Membranen befindet .
In Analogie zu den in Abb. 4 gezeigten tetrameren Verbindungen können sich in gleicher Weise erfindungsgemäße Hexamere in drei voneinander getrennte, parallel angeordnete Lipidmembranen, Octamere in vier Lipidmembranen, usw., einlagern.
Cholesterol-Oligomere der beschriebenen Art können in der Medizin zu therapeutischen Zwecken überall dort angewandt werden, wo der natürliche Aufbau biologischer Membranen durch pathologische Vorgänge gestört ist und sich durch den Einsatz dieser oligomeren Ver- bindungen eine Stabilisierung der Membranstruktur und/oder eine Veränderung der Membraneigenschaften im Sinne eines therapeutischen Ziels (z. B. zur Erhöhung der Membranstabilität, Erhöhung der Wasserbindefähigkeit, etc.) erreicht werden soll.
Nachfolgend seien einige Beispiele genannt:
• Im Fall bestimmter Vergiftungen, welche vorzugsweise die Leber angreifen, wie z.B. eine Vergiftung mit Tetrachlormethan (Tetrachlorkohlenstoff, "TETRA", CCl4), werden die Lipide der Leberzell- membranen durch Radikale in ihrer Struktur angegriffen. Bei diesem Vorgang wird u.a. auch Cho- lesterol oxidiert . Die Folge hiervon ist ein partieller Abbau der Lipide und eine Destabilisierung der Membran, die zu einer teilweisen Auflösung der Zellmembran und damit einer schweren Schädigung der Zelle führt. Die Zufuhr der beschriebenen Cho- lesterol -Dimere kann in einem derartigen Vergiftungsfall zu einer deutlichen Stabilisierung der Membran der geschädigten Leberzellen beitragen.
• Eine Veränderung der Lipid-Zusammensetzung von Nervenzellen tritt bei einer großen Zahl unterschiedlicher pathologischer Schädigungen von Nervenzellen auf. Hierzu gehören u. a. die Neurono- pathie, die Axonopathie und die Myelinopathie . Als
Ursachen für die Schädigung bzw. den Abbau der Li- pid-reichen Myelinscheiden werden bestimmte exogene Schadstoffe wie z.B. Hexachlorophen, Isoniazid und Organozinnverbindungen in Betracht gezogen.
• Im Fall von Myelinopathien wie z.B. der Multiplen Sklerose kommen für eine Stabilisierung der Lipid- Membranen der Myelinscheiden wegen deren spezifischer Struktur vorzugsweise Dimere des Choleste- rols mit relativ kurzen hydrophoben intramembranä- ren Spacern zwischen den Monomeren sowie Oligomere mit relativ kurzen hydrophilen extramembranären Spacern in Betracht .
Nach derzeitiger Kenntnis sind Hauterkrankungen eines der Hauptgebiete für den Einsatz der genann- ten Oligomere des Cholesterols, des Cholesterol- sulfats und der Cholesterolester, nicht zuletzt deswegen, weil im Stratum corneum der menschlichen Haut Cholesterol und seine Derivate eine wesentliche Rolle spielt. Daher werden diese Einsatzmög- lichkeiten in der vorliegenden Patentschrift ausführlich beschrieben.

Claims

Patentansprüche
1. Oligomere von mindestens zwei Cholesterol-
Monomeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cholesterol, Cholesterolsulfat und Choleste- rolestern, wobei die Monomere über mindestens ein Kettenende durch einen Spacer oder durch ei- ne Bindung kovalent miteinander verbunden sind.
2. Oligomere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oligomere Dime- re, Trimere, Tetramere, Pentamere, Hexamere und/oder höhere Oligomere sind.
3. Oligomere nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Cholesterol -
Monomere natürlichen, halbsynthetischen oder synthetischen Ursprungs sind.
4. Oligomere nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Monomere des Cholesterols, des Cholesterolsul- fats und der Cholesterolester jeweils über deren hydrophobes Ende gebunden sind.
5. Oligomere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte
Monomere des Cholesterols des Cholesterolsulfats und der Cholesterolester jeweils an ihrem hydrophoben Ende über einen intramembranären Spacer kovalent miteinander verbunden sind.
6. Oligomere nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass der intramembranäre Spacer hydrophob ist.
7. Oligomere nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der intramembranäre Spacer aus einem oder mehreren Kohlenstoff- Sauerstoff- und/oder Stickstoffatomen besteht.
8. Oligomere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Monomere des Cholesterols, des Cholesterolsul- fats und der Cholesterolester jeweils über deren hydrophiles Ende kovalent gebunden sind.
9. Oligomere nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere des Cholesterols, des Cholesterolsulfats und der Cholesterolester jeweils über das ω-ständige Kohlenstoffatom des 1, 5-Dimethylhexyl-Rests ge- bunden sind.
10. Oligomere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte
Monomere des Cholesterols, des Cholesterolsul- fats und der Cholesterolester jeweils an ihrem hydrophilen Ende mittels eines extramembranären Spacers miteinander verbunden sind.
11. Oligomere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der extramembranäre Spacer hydrophil ist.
12. Oligomere nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der extramembranäre Spacer als Strukturkomponenten Glycerin, hydro- xylierte Dicarbonsäuren, Aminosäuren, Kohlenhyd- ratkomponenten, insbesondere Monosaccharide, Di- saccharide oder Oligosaccharide, Mevalonsäure und/oder Pyrrolidoncarbonsäure enthält.
13. Human- oder Veterinär-Arzneimittel enthaltend Oligomere nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Kosmetik- oder Körperpflegemittel enthaltend Oligomere nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
15. Verwendung der Oligomere nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung eines Arzneimittels für die Prophylaxe und Therapie von Erkrankungen, bei denen eine Störung der Haut hinsieht- lieh des Gehaltes an Cholesterol, Cholesterol- sulfat und/oder Cholesterolestern vorliegt.
16. Verwendung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Störung der
Zusammensetzung des Stratum corneum der Haut hinsichtlich des Gehaltes an Cholesterol, Cho- lesterolsulfat und/oder Cholesterolestern vorliegt .
17. Verwendung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Störung der Stabilität und Zusammensetzung der Zellmembran der Leber hinsichtlich ihres Gehalts an Cholesterol, Cholesterolsulfat und/oder
Cholesterolestern infolge der schädigenden Wirkung von Leberzellgiften vorliegt.
18. Verwendung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Störung der Stabilität und Zusammensetzung der Zellmembran von Nervenzellen hinsichtlich ihres Gehalts an Cholesterol, Cholesterolsulfat und/oder Cholesterolestern, u.a. im Fall von Neurono- pathien, Axonopathien und Myelinopathien, vorliegt .
19. Verwendung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer Fett- stoffwechselstörung mit nachfolgender Störung der Zusammensetzung der Zellmembran von Blut- und anderen Zellen im Sinne einer unerwünschten Speicherung von Oxidationsprodukten des Cho- lesterols die erfindungsgemäßen Oligomere des Cholesterols, des Cholesterolsulfats und/oder .der Cholesterolester der Verminderung des hohen thrombotischen, atherosklerotischen und cardio- vaskulären Risikos dienen.
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