TY  - THES
T1  - Hybridinhibitoren der humanen 5-alpha-Reduktase : ein neues Konzept zur Hemmung der 5-alpha-Reduktase Isoenzyme Typ I und Typ II
A1  - Streiber,Martina
Y1  - 2007/03/19
N2  - Erhöhte DHT-Spiegel korrelieren mit der Pathogenese und Progression androgenabhängiger Erkrankungen wie Prostatakrebs und benigner Prostatahyperplasie (BPH). Die irreversible Reduktion von T zu DHT stellt den letzten Schritt in der Androgenbiosynthese dar und wird von den beiden Isoenzymen 5-alpha-Reduktase 1 (5aR1) und 5-alpha-Reduktase 2 (5aR2) katalysiert. Zur Therapie der BPH werden deshalb 5aR Inhibitoren erfolgreich eingesetzt. Der Nutzen von 5aR Hemmstoffen zur Prävention von Prostatakrebs oder dessen Behandlung in Kombination mit Antiandrogenen wird zur Zeit in verschiedenen klinischen Studien untersucht. Dabei hat sich generell die Hemmung beider 5aR Isoenzyme als vorteilhafter erwiesen. Auf dem Arzneimittelmarkt sind nur 2 steroidale 5aR Hemmstoffe zugelassen, Finasterid und Dutasterid, wobei es sich nur bei letzterem um einen dualen Hemmstoff handelt. Wegen der unerwünschten Nebenwirkungen dieser 5aR Hemmstoffe, die mit der steroidalen Struktur einhergehen könnten, wurden in unserem Arbeitkreis nicht steroidale Inhibitoren entwickelt, die möglichst auch eine dualen Hemmung aufweisen sollten.
Potente, nicht steroidale 5aR2 Inhibitoren (4-[1-(2,2-Dicyclohexyl-acetyl)-piperidin-4-ylidenmethyl]-benzoesäuren) wurden auf Selektivität gegenüber der 5aR1 getestet werden. Dazu wurde ein Assay mit DU145 Zellen (humane Prostatakarzinom-Zellen, die 5aR1 exprimieren) verwendet, in dem die Substanzen keine Hemmung zeigten. Allerdings konnte für die Verbindungen eine schlechte Permeation in DU145 Zellen nachgewiesen werden, die wahrscheinlich mit der bei physiologischem pH-Wert deprotonierten Carbonsäure-Struktur in Zusammenhang steht. Um diese negative Ladung zu umgehen, wurde ein Konzept entwickelt, bei dem die korrespondierenden Methylester als zellpermeable Prodrugs eingesetzt wurden. 
Um künftig solche Permeationseinflüsse im verwendeten Testsystem für die 5aR1 zu umgehen, wurde ein zellfreier DU145 Assay entwickelt. Interessanterweise zeigten nun die Methylester eine eigene Hemmwirkung am freien Isoenzym 1, was sie nicht nur zu Prodrugs der 5aR2 aktiven Säuren macht, sondern auch gleichzeitig zu Inhibitoren der 5aR1.
Aus dieser besonderen Art der dualen Hemmung beider 5aR Isoenzyme wurde nun ein völlig neues Hybridinhibitor-Konzept entwickelt. Der Ester sollte als Precursor für die korrespondierende Säure und gleichzeitig als selektiver Inhibitor der 5aR1 dienen und daher während seiner Absorption und Verteilung im menschlichen Körper hydrolyse-stabil sein. Dann wäre er in der Lage die ubiquitär vorkommende 5aR1 zu hemmen. Nach Erreichen des Target-Organs, der Prostata, musste der Ester gut in die Zellen aufgenommen werden, um dann von Enzymen der Prostata hydrolysiert zu werden und intrazellulär die korrespondierende Carbonsäure als aktiven Metaboliten freizusetzen. Diese wiederum sollte als potenter und selektiver 5aR2 Inhibitor wirken. Neben guten Hemmwerten der Säuren für die 5aR2 und der Ester für die 5aR1 mussten letztere also noch zusätzlich ein gutes Verhältnis zwischen hydrolytischer Stabilität und Labilität aufweisen.
Zahlreiche Voraussetzungen müssen also erfüllt sein, damit Substanzen als sogenannte Hybridhemmstoffe wirken können. Deshalb wurde eine komplexe in vitro Teststrategie aufgestellt. Um gut vergleichbare Hemmwerte für die 5aR Isoenzyme zu erhalten, wurden ausgehend von den in unserem Arbeitskreis etablierten Zelllinien HEK-I und HEK-II zwei zellfreie Assays entwickelt. Die HEK-I und HEK-II. Wenn nun die Carbonsäure gute Hemmwerte im HEK-II zellfreien Assay zeigte und der korrespondierende Ester ein potenter 5aR1 Inhibitor war, wurden anschließend Stabilitätsuntersuchungen durchgeführt. Dabei musste der Ester zunächst eine ausreichende Hydrolyse-Stabilität in Puffer aufweisen. In Caco-2 Zellhomogenat, das als Modell für den GIT diente, sollte der Ester ebenfalls stabil sein. Die Distribution eines Stoffes erfolgt vor allem über den Blutkreislauf, weshalb auch die Stabilität des Esters in humanem Plasma beobachtet wurde. In BPH-Gewebehomogenat hingegen sollte der Ester von Hydrolasen der Prostata in die 5aR2 aktive Säure gespalten werden. Um schließlich noch die Zellgängigkeit der Ester, die ursprünglich als Prodrugs entwickelt wurden, zu untersuchen, wurde ein Permeationsassay mit den humanen Prostatakarzinom-Zellen DU145 als Modell für die Target-Zellen entwickelt.
Mit Hilfe der beschriebenen Teststrategie wurden potenten und nicht-steroidalen Hybridhemmstoffe der 5aR1 und 5aR2 entdeckt und es konnte ein völlig neuartiges Konzept zur dualen Hemmung beider 5aR Isoenzyme entwickelt werden. Nach Verabreichung eines zellpermeablen Esters, der hydrolytisch stabil gegenüber intestinalen und Plasma-Esterasen ist, kann dieser selektiv die ubiquitär vorkommende 5aR1 hemmen. Im Target-Organ angekommen, wird er von Hydrolasen der Prostata gespalten und kann so intrazellulär die korrespondierende Carbonsäure als potenten 5aR2 Inhibitor freisetzen.
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