Publikationsrepositorium - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Ziel:

Ein wichtiges neuropathologisches Merkmal der Alzheimer Demenz ist die Degeneration cholinerger Nervenzellen. Als Bestandteil des cholinergen Transmittersystems wird der vesikuläre Acetylcholintransporter (VAChT) als mögliches Target zur bildgebenden Darstellung cholinerger Funktionsveränderungen im Hirn angesehen. Vesamicol (2-(4-Phenylpiperidin-1-yl)cyclohexanol) ist ein hoch-affiner, nicht-kompetitiver Inhibitor für den VAChT. Obwohl diese Verbindung auf Grund der vorhandenen Affinität zu Sigma-Rezeptoren (σ1/σ2) eine geringe Selektivität aufweist, dient sie als Leitstruktur bei der Entwicklung von PET-Radioliganden für den VAChT. Es ist bisher keine andere Verbindung bekannt, die mit annähernd hoher Affinität an den VAChT bindet. Ziel dieser Struktur-Affinitäts-Studie ist es, eine Vielzahl systematisch strukturell modifizierter Vesamicolanaloga zu synthetisieren und die Affinität zum VAChT und zu Sigma-Rezeptoren zu bestimmen. Diese Daten bilden die Grundlage für die Entwicklung eines 3D-QSAR-Modells, das erstmals beide Targets einbeziehen wird und somit erlauben sollte, einen hochaffinen und selektiven VAChT-Liganden zu entwickeln.

Methoden:

Die Synthese der Analoga erfolgte ausgehend von geeigneten Epoxidvorläufern durch nukleophile Epoxidringöffnung mit strukturell verschiedenen Aminen. Durch den Einsatz von Lithiumsalzen konnte ein Teil der Synthesen regioselektiv gesteuert werden. Die Produkte der nicht-regioselektiven Synthesen wurden mit Hilfe präparativer HPLC getrennt. Die Identifizierung der Analoga erfolgte durch HPLC, NMR und MS. Die Bindungsaffinitäten (Ki-Werte) zum VAChT wurden mit Hilfe kompetitiver Bindungsassays an mit Ratten-VAChT-cDNA stabil transfizierten PC12-Zellen und (-)-[3H]Vesamicol als Radioligand bestimmt.

Ergebnisse:

Es wurden zunächst die drei Klassen der Vesamicole, F-Benzylethervesamicole und Aminobenzovesamicole synthetisiert und deren Affinität zum VAChT bestimmt. Die neuen Analoga weisen strukturelle Veränderungen mit sowohl sterischen als auch elektronischen Einflüssen in den Ringen A, B und C des Vesamicolgrundgerüstes auf. Modifikationen am Ring A wurden durch die Synthese unterschiedlicher Epoxidvorläufer ermöglicht. Der Einsatz strukturell verschiedener Amine zur nukleophilen Epoxidringöffnung führte zu Änderungen in den Ringen B und C. Die untersuchten drei Klassen von Vesamicolanaloga zeigten sehr unterschiedliche VAChT-Bindungsaffinitäten. Sie lagen im Bereich von Ki = 96,5 ± 19,3 nM bis Ki > 400 µM. Wie erwartet, wurden innerhalb der Klassen (Derivate unterscheiden sich in Ring B oder C) große Affinitätsunterschiede beobachtet. Allerdings wurden auch unerwartete Werte bei vergleichbaren Derivaten der drei Klassen (Unterschied in Ring A) beobachtet. Im Vergleich zum (-)-Vesamicol (Ki = 24,4 ± 4,4 nM) wiesen alle untersuchten Verbindungen eine geringere Affinität zum VAChT auf.

Schlussfolgerungen:

Bereits nach diesen ersten Ergebnissen hat sich deutlich gezeigt, dass Vorhersagen bezüglich der Affinität zum VAChT von Klasse zu Klasse nicht möglich sind und der Einfluss struktureller und elektronischer Änderungen am Vesamicolgrundgerüst tendenziell nicht vorausgesagt werden kann. Dies bestätigt die Notwendigkeit der geplanten quantitativen Struktur-Affinitäts-Studie, bei der die Daten systematisch strukturell modifizierter Verbindungen zu Grunde gelegt werden.