Neuartige silicium-haltige allosterische Modulatoren als hochpotente, atypische Förderer der Gleichgewichtsbindung eines orthosterischen Liganden an muskarinischen M₂-Acetylcholin-Rezeproren

Abstract

Die "gemeinsame allosterische Bindungsstelle" von M₂-Rezeptoren ist hinsichtlich der Beeinflussbarkeit durch strukturell unterschiedliche Modulatoren gut charakterisiert. So konnten die Epitope bestimmt werden, mit welchen eine Vielzahl allosterischer Modulatoren an Orthoster-besetzten Rezeptoren interagieren. Ebenfalls wird ein Pharmakophor-Modell für Modulatoren vom Alkan-bis-ammonium-Typ postuliert, welches auf Experimenten zur Untersuchung des Dissoziationsverlaufes von [³H]NMS-Rezeptor-Komplexen basiert. <br /> In dieser Arbeit ist es gelungen, dieses Pharmakophor-Modell durch Dissoziations-Untersuchungen mit dem bis-tertiären Derivat W84t des Prototyp-Modulators W84 (<em>N,N'</em>-Bis[3-(1,3-dihydro-1,3-dioxo-2H-isoindol-2-yl)propyl]-<em>N,N,N',N</em>'-tetramethyl-1,6-hexan-diammoniumdibromid]) weiter zu spezifizieren. In diesen Experimenten hatte sich im Mg, Tris, Cl, P_i-Puffer kein und in Na, K, P_i-Puffer ein minimaler Unterschied dieser zwei Modulatoren im Bezug auf deren Potenz zur Verzögerung der Dissoziation von Orthoster-Rezeptor-Komplexen ergeben. Die zwei im postulierten Pharmakophor-Modell enthaltenen positiven Ladungen dürften folglich auch durch protonierbare tertiäre Stickstoffe ersetzbar sein. <br /> W84 verhielt sich in beiden eingesetzten Puffer-Milieus negativ kooperativ mit [³H]NMS, im Gegensatz dazu zeigten W84t und [³H]NMS unter den gleichen Versuchsbedingungen neutrale Kooperativität. <br /> Eine Weiterentwicklung von W84t, welches keine permanent positiv geladenen Stickstoffe aufweist, stellen die in dieser Arbeit erstmals untersuchten organometallischen W84-Derivate dar. Diese weisen einen quartären Stickstoff auf, die zweite positive Ladung wurde ersetzt durch ein Silicium-Atom. Zudem unterscheiden sich die Si-haltigen W84-Derivate voneinander bezüglich der Länge der Zwischenketten und/oder der Substitution von Phthalimid- durch Naphthalimid-Reste. <br /> Die neuartigen allosterischen Modulatoren fielen in den kinetischen und Gleichgewichtsbindungsexperimenten durch ihr atypisches, vom Verhalten der Alkan-bis-ammonium-Verbindungen und vom ternären Modell allosterischer Interaktion abweichendes Verhalten auf. Das atypische Verhalten ist durch folgende Punkte gekennzeichnet: <ul><li> eine starke Förderung der [³H]NMS Gleichgewichtsbindung; </li> <li> eine teilweise Abhängigkeit der Kenndaten pα und pK_A von der eingesetzten Radioligandkonzentration; </li> <li> eine fehlende Puffer-Abhängigkeit der Verzögerung der [³H]NMS-Dissoziation; </li> <li> hohe Steilheiten der Konzentrations-Wirkungs-Kurven für die Hemmung der [³H]NMS-Dissoziation; </li> <li> einen fehlenden Einfluss des Phthalimid/Naphthalimid-Austausches auf die Affinität der Substanzen zu [³H]NMS-besetzten M₂-Rezeptoren.</li> </ul> Diese Befunde lassen den Schluss zu, dass die hier untersuchten Si-haltigen Substanzen M₂-Rezeptoren auf andere Weise allosterisch beeinflussen als der Prototyp-Modulator W84 und seine organischen Derivate. <br /> Erstmals konnte in dieser Arbeit mit der Substanz W84-NPSi5N⁺NP ein allosterischer Modulator beschrieben werden, der in der Lage ist, die [³H]NMS-Gleichgewichtsbindung an humanen M₂-Rezeptoren absolut subtypselektiv zu fördern. Das subtypselektive Verhalten unterstreicht neben den oben beschriebenen Phänomenen deutlich die Bedeutung der neuartigen organometallischen allosterischen Modulatoren als potente Werkzeuge für die weitere Entwicklung allosterischer Modulatoren muskarinischer Rezeptoren.