Komplexkonjugate bioaktiver Flavonoide & Naphthochinone und Photoaktivierung von Carboplatin für Studien der intrazellulären Verteilung

Zu den wesentlichen Hindernissen in der modernen Krebstherapie zählen zum einen die Resistenz der Tumorzellen gegenüber der Apoptose sowie die Multiresistenz gegen Zytostatika und zum anderen die generelle Toxizität vieler Medikamente gegenüber gesundem Gewebe.18 Mit Hilfe von antitumoralen Naturstoffliganden, speziell Flavonoiden und Naphthochinonen, und geeigneten, bioaktiven Metallfragmenten sollten Koordinationsverbindungen hergestellt werden, um dieser Problematik entgegen zu wirken.131,142 In dieser Arbeit wurden durch das Zusammenspiel der beiden Wirkeinheiten aktivere und selektivere Zytostatika dargestellt, welche anschließend biologischen Tests unterzogen wurden. Als bidentate Flavonoidliganden wurden Wogonin (17), Chrysin (23), Apigenin (12), Genistein (13) und Xanthohumol (24) und als Naphthochinonliganden Juglon (38), Plumbagin (37) und dessen Derivate verwendet. In Zusammenarbeit mit dem Arbeitskreis von Prof. Dr. Rambold wurde Parietin (107) aus Flechten isoliert und diente als weiterer Ligand in der Komplexierung von verschiedenen Metallen, u.a. von Kupfer, Eisen, Platin, Ruthenium, Aluminium und Gallium. Während die Komplexierung von Xanthohumol (24) und Parietin (107) zu nicht löslichen Feststoffen oder Zersetzungsprodukten führte, konnten mit den anderen Flavonoiden und Napthochinonen z.T. sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Die Darstellung der bekannten Cu(II)-Komplexe 117, 122 und 126 aus den Liganden 23, 13 und 12 erfolgte teils mit leichten Abweichungen nach Zeng et al..36 Hierbei war deutlich ersichtlich, dass sowohl die Liganden, als auch die Cu(II)-Komplexe keine Aktivität gegenüber nicht malignen Fibroblasten zeigten, während die Aktivität gegenüber resistenten Zelllinien (KB-V1/Vbl, MCF-7/Topo) am größten war. Hervorzuheben sind die IC50-Werte des Cu(II)-Chrysin Komplex 117 und des Cu(II)-Genistein Komplex 122, welche einen einstelligen µM-Bereich (4,6 – 8,5) an beiden resistenten Krebszelllinien KB-V1/Vbl und MCF-7/Topo aufwiesen.36 Die Zellzyklusanalysen der drei Komplexe 117, 122 und 126 zeigten jeweils einen ausgeprägten G2/M-Arrest im Vergleich zu den entsprechenden Liganden 23, 13 und 12.36 Mit Hilfe des Woundhealing-Assay konnte die migrationshemmende Eigenschaft der Cu(II)-Komplexe dargelegt werden, wobei 122 den größten Effekt zeigte.36 Anhand der Färbung von Aktin-Zytoskelett und Beta-Catenin behandelter 518A2-Zellen, sowie der Gelatinezymographie, konnte die antimetastatische Wirkung der Substanzen 13, 122, 12 und 126 gezeigt werden. Diese beruht demnach entweder auf der Umstrukturierung des Aktin-Zytoskeletts, der vermehrten Bildung von Cadherin-Catenin-Zell-Zell-Adhäsionspunkten oder auf der Modulation von MMP-Expression bzw. MMP-Sekretion.36 Die drei Liganden 23, 13 und 12 wurden mit weiteren Metallsalzen versetzt, um den Einfluss der unterschiedlichen Liganden und Metallzentren untereinander zu vergleichen. Aus den darstellbaren Metallkomplexen 118, 119 und 124 zeigten nur der Al(III)- 118 und Fe(III)-Chrysin Komplex 119 eine nennenswerte Aktivität an der HCT-116-Zelllinie mit IC50-Werten im Bereich von 8,7 – 12,1 µM. Als weiterer Flavonoidligand sollte Wogonin (17) dienen. Während der Darstellung von 17 konnte die von Huang et al. publizierte Synthese widerlegt werden.27 Es konnte nur Negletein (71) erhalten werden, dessen Komplexierung mit Cu(OAc)2 x H2O keine erhebliche Wirksteigerung an Krebszelllinien zeigte. Aus der Vorstufe von 17, dem Chalkon 20, konnten Metallkomplexe mit beachtlichen IC50-Werten dargestellt werden. Obwohl 20 bereits selbst eine gute Aktivität aufweist, konnten mit dem Cu(II)-Komplex 109 oder dem Fe(III)-Komplex 111 IC50-Werte an der 518A2- und HCT-116-Zelllinie im einstelligen µM-Bereich (3,8 – 7,5) erreicht werden. Desweiteren wurden neben den Flavonoiden Naphthochinone zur Darstellung von Metallkomplexen verwendet. Ru(II)-Plumbagin-Komplexe wurden ausgehend von den beiden Plumbaginhydrazon Verbindungen 135 und 136 dargestellt.71 An der resistenten Zelllinie KB-V1/Vbl erreichten die Ru(II)-Komplexe 137 – 139 IC50-Werte < 4 µM, 137 sogar unter 1 µM.71 Im Vergleich zu Plumbagin (37) selbst, zeigten die Komplexe 137 – 139 keine Auswirkung auf gesunde Zellen und gleichzeitig gesteigerte Wirkung gegenüber malignen Zellen, was sie zu neuen möglichen Anwärtern für Zytostatika werden lässt. Ein weiteres Plumbaginhydrazon, der Ferrocen-Komplex 142, zeigte ebenfalls keine schädliche Wirkung an gesundem Gewebe im Vergleich zu 37 und konnte einen IC50 Wert von 1,1 µM an den KB-V1/Vbl Zellen erreichen.71 Zusätzlich konnte ein IC50-Wert von 0,5 µM an den Hautkrebszellen dargelegt werden, sodass 142 eine größere Wirkung an verschiedenen Zelllinien aufweist, im Vergleich zu den Komplexen 137 – 139. Durch die Zellzyklus-Analysen konnte gezeigt werden, dass in einer dosis- und zeitabhängigen Weise die Verbindungen 137 und 142 zu einer Erhöhung der Menge apoptotischer Krebszellen führen, während 37 in den Zelllinien HCT-116 und KB-V1/Vbl einen G2/M-Arrest induziert.71 Eine wichtige Komponente des Wirkmechanismus von Plumbagin (37) ist die Modifikation der DNA, welche u.a. durch oxidative Schädigung durch erzeugte ROS oder durch Interkalation hervorgerufen wird. Bereits bei einer Konzentration von 10 µM ist die ROS-Produktion von 142 größer im Vergleich zu 37.71 Zudem verursachen die Derivate 137 und 142 im EMSA größere Shifts bei niedrigeren Konzentrationen als 37, was erhebliche Konformations-Veränderungen der behandelten linearen DNA aufzeigt.71 Mit Hilfe des fluoreszierenden P-gp-Substrats Calcein-AM konnte eine Hemmung des P-gp Transporters zu 50 % bzw. 80 % durch 137 und 142 erreicht werden, während 37 selbst keinen Einfluss auf diesen Efflux-Transporter hat. Dies steht im Einklang mit der Resistenz der KB-V1/Vbl-Zelllinie gegen Plumbagin (37). In Anlehnung an 142 wurde der Ferrocen-Komplex 149 basierend auf Juglon (38) dargestellt, welcher jedoch keine Aktivität gegenüber Krebszelllinien zeigte.71 Als weiterer Ligand sollte das Plumbaginderivat 106 dienen, welches mit Cu(OAc)2 x H2O versetzt wurde. Der Cu(II)-Komplex 150 erreichte an den Zelllinien HCT-116 und KB-V1/Vbl IC50-Werte im einstelligen Bereich, sogar < 1 µM an der 518A2-Zelllinie, während an den gesunden Gewebszellen keine Aktivität zu verzeichnen war. Neben den Metallkomplexen wurde 37 mit verschiedene Fettsäuren umgesetzt und auf ihre Antitumor-Aktivität getestet.146 Hierbei konnte mit den ungesättigten Derivaten 102a und 102b eine nennenswerte Aktivität an der resistenten KB V1/Vbl-Zelllinie verzeichnet werden. Hervorzuheben ist 102a mit einem IC50-Wert von 5 µM. Zusätzliche Metallkomplexe wurden in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Clemens mittels UV/Vis-Spektroskopie untersucht, um mehr Aufschluss bzgl. der Mobilisierung von Eisen(III) durch die Cumarine Scopoletin (154), Esculetin (155) und Fraxetin (156) zu gewinnen. Anhand der UV/Vis-Spektren und der Massenspektrometrie konnte gezeigt werden, dass das Mobilisieren von Eisen in der Schotenkresse Arabidopsis thaliana nicht entweder nach Strategie I (saure Reduktion von Eisenverbindungen: Fe3+ -> Fe2+) oder II (Chelatisieren von Eisen: Siderophore), sondern nach beiden gleichzeitig verläuft.184 Folglich bildet das von der Pflanze im alkalischen Boden freigesetzte 154 stabile Fe(II)-Komplexe aus Fe2O3, um eine Re-Oxidation des Eisens zu vermeiden. Durch diese Komplexe ist das Eisen jederzeit verfügbar und kann in der Pflanze bis zu seinem Gebrauch gespeichert werden.184 Ein weiterer Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der intrazellulären Verteilung von Carboplatin (4), welche mittels Click-Reaktion vonstattengehen sollte. Die Darstellung des alkinmarkierten Carboplatinderivats 158 erfolgte bis zur Stufe des Dibromids 185. Hierzu wurde ausgehend von Dimethylmalonat (176) und Methylchloroformiat (180) der Triester 181 dargestellt, welcher mit Propargylbromid zu Verbindung 182 umgesetzt wurde. Nach anschließender Retro-Claisen-Reaktion zu 183 und Reduzierung zum Diol 184 konnte mittels Mukaiyama Redox-Reaktion das Dibromid 185 gebildet werden.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Bayreuth

Year

2015

Author dc:creator

• Spörlein-Güttler, Cornelia

Contributors dc:contributor

• Schobert, Rainer

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