Synthese und In-vitro-Pharmakologie neuer Phenylcarbamate als Liganden für nicotinische Acetylcholin-Rezeptoren (nAChR)

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese und In-vitro-Pharmakologie verschiedener von Cholin bzw. von Phenylcholinether abgeleiteter Phenylcarbamidsäureester sowie N-methylierter Arzneistoffe (Diphenhydramin & Nefopam) beschrieben. <br /> Nicotinische Acetylcholinrezeptoren (nAChR) gehören zu den Ligand-gesteuerter Ionenkanälen. Neben Acetylcholin (ACh) stellt das Cholin einen zweiten physiologischen Agonisten am α7-Subtyp der nAChR dar. Dieser Aminoalkohol findet sich als Partialstruktur in einer Reihe von bekannten Wirk- und Arzneistoffen wie z.B. dem Phenylcholinether, Diphenhydramin und Nefopam, die im Rahmen dieser Arbeit erstmals auf ihre Affinität zu Nicotinrezeptoren untersucht wurden. Es stellte sich die Frage, inwieweit sich die ermittelte Affinität des Phenylcholinethers zu nAChR durch die Erweiterung der Ethergruppe um eine Amidfunktion zum Carbamat verändert. Zu diesem Zweck wurde der entsprechende Aminoalkohol in einer nukleophilen Additionsreaktion mit substituierten Phenylisocyanaten nach der Methode von Nilsson et al. (J Med Chem. 1971, 8, 710-4) zu Phenylcarbamidsäureestern umgesetzt. Um eine Untersuchung von zentralen nAChR durch Überwindung der Bluthirnschranke zu ermöglichen, wurde die Trimethylammonium-Teilstruktur des vom Phenylcholinether abgeleiteten Carbamats ersetzt. Zu diesem Zweck wurde bei der Synthese weiterer Phenylcarbamat-Derivate der für die Interaktion mit Nicotinrezeptoren wichtige basische Stickstoff in einen N-Heterozyklus (Pyrrolidin, Piperidin und Chinuclidin) eingebunden. <br /> Alle hergestellten Verbindungen wurden mittels Radioligand-Bindungsstudien an verschiedenen Subtypen der nAChR untersucht, wobei für die Phenylcarbamate mit Trimethylammonium- und Chinuclidin-Partialstruktur Affinitäten im niedrig nanomolaren Bereich ermittelt wurden. <br /> Die funktionellen Eigenschaften der Carbamate wurden in einem Patch-Clamp-Screening an α7-Rezeptoren primärer Kulturen von Hippocampus-Neuronen und a4β2-Rezeptoren einer transfizierte HEK-293-Zelllinie ermittelt. Im Rahmen dieses Projektes wurde ebenfalls versucht die erwähnten Rezeptorsubtypen in PC12- und SH-SY5Y-Zellen stabil zu transfizieren. Wang et al. (Nature 2003, 421, 384-8) konnten kürzlich nachweisen, dass der α7-Subyp der nAChR in humanen Makrophagen vorkommt und dort eine entscheidenden Rolle bei der Unterhaltung von Entzündungsprozessen spielt. Diese Entdeckung warf die Frage auf, ob α7-Nicotinrezeptoren ebenfalls in den Makrophagen von Mäusen exprimiert werden und inwieweit sich ein eventueller Calciumeinstrom durch diese Ionenkanäle mit Hilfe einer fluorimetrischen Methode quantifizieren lässt. Daher wurde versucht, eine intrazelluläre Änderung der Calciumkonzentration in Mäusemakrophagen nach Stimulation mit einer Testsubstanz (Nicotin, Phenylcarbamate) über die Fluoreszenzintensität des Calciumchelators Fura 2 zu bestimmen. Aufgrund der nahen Verwandtschaft des α7-nAChR mit dem Serotoninrezeptor-Subtyp 5-HT3A wurden die hergestellten Carbamate mittels Radioligand-Bindungsstudien auf ihre Affinität zu diesem Rezeptor untersucht. In Kooperation konnte gezeigt werden, dass die Phenylcarbamate mit α7-Selektivität auch am untersuchten Serotoninrezeptor die höchsten Affinitäten besaßen. <br /> Die strukturelle Ähnlichkeit der Phenylcarbamate mit ACh sowie der Existenz einiger Carbamate als Inhibitoren der Acetylcholinesterase (AChE) ließ eine Interaktion der entwickelten Phenylcarbamidsäureester mit dem Enzym vermuten. In einem Kooperations-Projekt konnte jedoch gezeigt werden, dass keine der hergestellten Verbindung die Aktivität der AChE hemmt.