Transport- und Biotransformationsstudien mit Amidinprodrugs

In der Entwicklung oral verfügbarer Arzneistoffe werden Prodrug-Prinzipien angewendet, um hydrophile Verbindungen in eine lipophile Transportform zu überführen, welche dann eine verbesserte orale Bioverfügbarkeit aufweisen. Pentamidin wird zur Prophylaxe und Therapie der Afrikanischen Schlafkrankheit eingesetzt. Die hohe Basizität und die damit einhergehende Protonierung unter physiologischen Bedingungen verhindern die Diffusion durch die Membranen des Gastrointestinaltrakts. Auf der Suche nach einem oral verfügbaren Prodrug des Pentamidins wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene dieser Verbindungen im Caco-2 Modell untersucht. Prodrugs müssen nach der Absorption durch körpereigene Enzymsysteme in die eigentliche Wirkform überführt werden. N hydroxylierte Verbindungen werden als Prodrugs für Amidine, wie beispielsweise dem Diamidoxim des Pentamidins, eingesetzt. An der Reduktion zum entsprechenden Amidin ist das 2006 entdeckte Enzym mARC beteiligt. Um die Tauglichkeit von Zellkultursystemen für Prodrugstudien zu belegen, wurden im Rahmen dieser Arbeit Caco-2 und HEK-293 Zellen auf die Expression von mARC untersucht. Beide Zellkulturmodelle zeigten eine mit primären, porcinen Hepatozyten vergleichbare Reduktaseaktivität der Modellverbindung Benzamidoxim zum Benzamidin. Außerdem konnte mARC 2 mit Hilfe von Westernblot und ELISA in den beiden Zelllinien nachgewiesen werden. Neben den Zellininen wurde eine Quantifizierung von mARC in weiteren primären Zellkulturen (Hepatozyten, Schilddrüsenfollikeln, Blut) vorgenommen, dabei wurde eine ungewöhnlich hohe Expression von mARC 2 in der Schilddrüse gefunden. Hinweise auf eine Beteiligung von mARC an den metabolischen Prozessen der Schilddrüse lieferten die Studien an verschiedenen humanen und murinen Schilddrüsenzelllinien, die unter TSH-Stimulation eine um den Faktor drei dezimierte Reduktaseaktivität aufwiesen. Weiterhin konnte an porcinen Lebermitochondrien gezeigt werden, dass das Thyreostatikum Thiamazol vom Typ der Thioharnstoffe die Benzamidoximreduktaseaktivität mit einem EC50-Wert von 270 µM inhibiert.