Biochemische Charakterisierung und Wirkoptimierung potentieller Chemotherapeutika auf Basis der natürlichen Chinone Doxorubicin und Thymochinon
Eine Reihe von natürlichen Chinonen weist eine Vielzahl an pharmakologisch sehr interessanten Eigenschaften auf, antitumorale Aktivitäten eingeschlossen. Das etablierte Chemotherapeutikum Doxorubicin beispielsweise – ein Sekundärmetabolit von Streptomyces peucetius var. caesius – findet seine klinische Anwendung bei der Behandlung verschiedenster Krebserkrankungen wie etwa Leukämien, Lymphomen, Karzinomen und Sarkomen. Dennoch ist die Verwendung von Doxorubicin als Chemotherapeutikum durch seine Kardiotoxizität und die Ausbildung von Resistenzen limitiert. Um diese Nebenwirkungen möglichst gering zu halten, ist die kumulative Dosis auf 550 mg / m² festgesetzt. Durch geeignete Derivatisierung von Doxorubicin mit verschiedenen gesättigten und ungesättigten bzw. Terpen-terminierten Fettsäuren sollten unerwünschte Nebenwirkungen – wie etwa die Anfälligkeit gegenüber Mehrfachresistenzen – minimiert werden, ohne jedoch einen Verlust der Wirksamkeit zu riskieren. Das Ziel dieser Arbeit war es, mithilfe biochemischer Arbeitsmethoden diejenigen Wirkstoff-Kandidaten zu finden und zu charakterisieren, die diese Kriterien erfüllen. Es konnten Doxorubicinderivate identifiziert werden, die in der Lage waren, limitierende Mehrfachresistenzen zu überwinden: Besonders erwähnenswert ist das Heptadecansäure-Doxorubicinhydrochlorid-Hydrazon, das anders als die übrigen Fettsäurederivate eine deutliche Wachstums-inhibierende Wirkung gegen die verschiedenen Tumor-Zelllinien aufweist. Zudem übertrifft es aufgrund einer geringeren Anfälligkeit gegenüber dem ABC-Transportprotein P-gp die Wirkung von Doxorubicin an mehrfachresistenten KB-V1/VBL Zervixkarzinom-Zellen um das 3-Fache. Die lange Fettsäureseitenkette dient dabei als eine Art Anker. Die Wirkungsweise von Doxorubicin und seinen Derivaten ist vorwiegend apoptotisch, wobei sowohl klassische Wege als auch alternative Wege über das Endoplasmatische Retikulum und die Generierung von reaktiven Sauerstoffradikalen (ROS) und Ceramiden beteiligt sind. Weiterhin konnte auch für die meisten Derivate die zelluläre DNA als Haupt-Target identifiziert werden. Die Interkalation der Derivate in die DNA führt aufgrund der Blockierung von DNA-bindenden Enzymen zu einem Verbleib der Zellen in der DNA-Replikation-Phase und somit zur Auslösung der Apoptose. Auch einfache Verbindungen wie das p-Benzochinon Thymochinon – Bestandteil des Schwarzkümmel-Extraktes (Nigella sativa) – sind aufgrund von antioxidativen und antitumoralen Effekten potentielle Kandidaten zur Weiterentwicklung zum Chemotherapeutikum. Durch die Funktionalisierung von Thymochinon mit verschiedenen gesättigten und ungesättigten bzw. Terpen-terminierten Fettsäuren sollte die geringe antitumorale Wirkung verbessert werden; die Derivate sollten wiederum mithilfe geeigneter biochemischer Arbeitsmethoden charakterisiert werden. Es konnten einige Derivate identifiziert werden, die die Wirkung und Selektivität der Ausgangsverbindung bei Weitem überschreiten: Einerseits zeigt das DHA-Thymochinon mit Langzeit-IC50-Werten im nano-molaren Bereich überdurchschnittliche Effektivität bei gleichzeitig verbesserter Tumorselektivität. Andererseits weist das (–)-Mentholderivat die geringste MDR-Sensitivität, also die geringste Anfälligkeit gegenüber ABC-Transportern auf. Die Wirkungsweise von Thymochinon und seinen Derivaten ist vorwiegend apoptotisch; es werden sowohl klassische als auch alternative Wege der Apoptose-Initiation angesprochen. Als Haupt-Wirkort von konnten DNA- bzw. RNA-reiche Regionen im Zellkern identifiziert werden.
Networked Digital Library of Theses and Dissertations