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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf trizyklische Thiazolon-Verbindungen
und auf Imidazopyridin-Verbindungen als neuartige und effektive
Inhibitoren der 5-Lipoxygenase und deren Einfluß auf den
Arachidonsäure-Stoffwechsel. Die Verbindungen sind geeignet
zur Behandlung von Erkrankungen, insbesondere von Leukotrien-vermittelten
Erkrankungen, wie Entzündungskrankheiten, allergischen
Erkrankungen, kardiovaskulären Erkrankungen, Osteoporose,
Haarausfall und weiteren.
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Hintergrund der Erfindung
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Leukotriene
(LT) sind bioaktive Lipidmediatoren, die in einer Vielzahl von Entzündungskrankheiten
wie Asthma, Psoriasis, Arthritis oder allergische Rhinitis involviert
sind [1]. Des Weiteren spielt die vermehrte Bildung und Freisetzung
von Leukotrienen in der Pathogenese von Erkrankungen wie Krebs,
Osteoarthritis oder Atherosklerose eine Rolle [2].
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Die
5-Lipoxygenase (5-LO) ist das Enzym, das für die Bildung
von Leukotrien A4 (LTA4) aus Arachidonsäure
(AA) verantwortlich ist. In Zellen befindet sich die 5-LO im Cytosol
oder im löslichen Kompartment des Zellkerns. Nach Stimulierung
wandert das Enzym zur Kernmembran und kolokalisiert mit der cytosolischen Phospholipase
A2 (cPLA2), dem
5-LO-aktivierenden-Protein (FLAP) und der Leukotrien C4 (LTC4)-Synthase. An der Kernmembran wird die
AA mittels der cPLA2 freigesetzt, durch
das Helferprotein FLAP 5-LO präsentiert und anschließend
zu LT metabolisiert (siehe 1) [3].
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Die
Stimulation von Granulocyten führt zum einen zum Anstieg
der intrazellulären Ca2+-Konzentration, zur
Bildung von Diacylglycerolen via Phospholipase C und, abhängig
vom Stimulus zur Aktivierung der p38-MAP-Kinase und von der extracellular
signal-regulated kinase (ERK). Es konnte gezeigt werden, dass die 5-LO
ein Substrat für ERK und MAPK-aktivierte Proteinkinase
2/3 (MK-2/3) darstellt [4, 5]. Die MK-2/3 wird wiederum durch p38
phosphoryliert und aktiviert. Der Zusatz von mehrfach ungesättigten
Fettsäuren, wie AA oder Ölsäure, verstärkt
den Phosphorylierungsgrad der 5-LO [6]. Nach heutigem Kenntnisstand kann
die 5-Lipoxygenase entweder durch hohe intrazelluläre Ca2+-Konzentrationen und/oder Phosphorylierung
aktiviert werden [7].
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Aufgrund
der pathophysiologischen Eigenschaften der LT ist die Entwicklung
von potentiellen Arzneistoffen, welche die 5-LO als Zielstruktur
besitzen, von erheblichem Interesse.
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Zur
Behandlung von Leukotrien-vermittelten Erkrankungen gibt es bereits
eine Reihe zugelassener Medikamente, z. B. die LT-Rezeptor-Antagonisten
Pranlukast, Montelukast, Zafirlukast. Der einzige derzeit auf dem
Markt befindliche 5-LO-Inhibitor Zileuton® ist
zur Behandlung von Asthma zugelassen, zeigte jedoch wenig therapeutischen
Nutzen bei der Behandlung der anderen genannten Erkrankungen. Weitere
Kandidaten werden und wurden in klinischen Studien getestet, wobei
viele Substanzen im Hinblick auf die klinische Wirksamkeit enttäuschende
Ergebnisse lieferten. Einen Grund hierfür kann darin gesehen
werden, dass die bekannten Kandidaten hauptsächlich die
Ca2+-abhängige Aktivierung des
Enzyms inhibieren, wohingegen physiologische Stimuli der 5-LO häufig
Ca2+-unabhängig via Phosphorylierung
wirken.
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Ein
weiterer neuer therapeutischer Ansatz besteht darin, Substanzen
mit „dualer" inhibitorischer Wirkung gegenüber
5-LO und COX (Cyclooxygenase) zu entwickeln, um die Behandlung inflammatorischer
Erkrankungen unter Vermeidung von Nebenwirkungen (betreffend den
Magen) zu ermöglichen.
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WO 2007/012464 A1 offenbart
beispielsweise Makrolid-Konjugate von Pyrrolizin und Indolizin-Derivaten
mit makrozyklischen Antibiotika und deren Derivaten. Die Makrolid-Konjugate
sind potente Inhibitorden der 5-Lipoxygenase und Cyclooxygenase
and sind daher geeignet zur Behandlung von Erkrankungen des rheumatischen
Typs und zur Verhinderung allergisch induzierter Erkrankungen.
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Die
bekannten Inhibitoren der 5-LO lassen sich in drei Gruppen einteilen:
- – Gruppe 1: Redoxaktive Inhibitoren,
wie Cumarine oder Flavonoide, welche jedoch eine niedrige Selektivität
gegenüber 5-LO aufweisen und erhebliche Nebenwirkungen
mit sich bringen.
- – Gruppe 2: Chelatoren des Eisenions im aktiven Zentrum,
wozu u. a. Zileuton® zählt.
Weitere Kandidaten dieser Gruppe befinden sich in klinischer Prüfung.
- – Gruppe 3: Nicht-redoxaktive Inhibitoren, umfassend
eine Reihe von Methoxyalkylthiazol- und Methoxytetrahydropyran-Verbindungen.
Tests mit diesen Verbindungen zeigten, dass die inhibitorische Wirkung
der Substanzen von der Art des Stimulus (Ca2+ bzw.
Phosphorylierung) abhängig ist. Während bei der
Ca2+-abhängigen Stimulierung von
intakten PMNL (polymorphonuklearen Leukocyten) eine hohe Wirksamkeit
gefunden wurde, ist diese unter Bedingungen mit erhöhten
Peroxid-Konzentrationen in zellfreien Assays deutlich erniedrigt.
Ursprünglich wurden Nonredox-5-LO-Inhibitoren als kompetitive
Wirkstoffe entwickelt, die mit der AA um die Bindung an die katalytische
Domäne der 5-LO konkurrieren. Vertreter dieser Inhibitoren, wie
ZM230487 und L-739,010, zeigen eine potente Hemmung der LT-Biosynthese
in verschiedenen Testsystemen, waren aber aus verschiedenen Gründen
(Pharmakokinetik etc.) beim Menschen nicht einsetzbar bzw. unwirksam
[8].
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JP 2005-063833 beschreibt
trizyklische Thiazolon-Verbindungen als photoelektrische Umwandlungsmaterialien.
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McMillan
et al., 1991 [9, siehe auch 10] offenbaren Methoxyalkylthiazole
als enantioselektive 5-LO-Inhibitoren, wie beispielsweise Verbindung
ICI211965 (1-[3-(Naphth-2-yl-methoxy)phenyl]-1-(thiazol-2-yl)propy-1-methylether)
und das Konformationseingeschränkte chirale Analogon ICI216800
(1-Methoxy-6-(naphth-2-yl-methoxy)-1-(thiazol-2-yl)indan).
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WO 2006/114263 A1 offenbart
Imidazo[1,2-a]-pyridin-Derivate als Inhibitoren der Peptid-Deformylase (PDF),
die als Antibiotika geeignet sind.
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WO 2006/101455 A1 offenbart
Imidazo[1,2-a]-pyridin-Derivate als Inhibitoren der Histon-Deacetylase (HDAC),
die zur Behandlung von Erkrankungen verwendet werden können,
in die Enzyme mit Histon-Deacetylase-Aktivitäten involviert
sind.
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Es
besteht somit ein Bedarf im Stand der Technik an 5-Lipoxygenase-Inhibitoren
mit neuen Grundstrukturen, die die bereits bekannten Inhibitoren
verbessern.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es daher, 5-Lipoxygenase-Inhibitoren
mit neuen Grundstrukturen zur Verfügung zu stellen, die
die bereits im Stand der Technik bekannten Inhibitoren der 5-Lipoxygenase verbessern
oder als Alternative zu diesen bei der Behandlung von Erkrankungen
und/oder zur kosmetischen Behandlung eingesetzt werden können.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das zur Verfügung
stellen von Verbindungen der Formel I zur Behandlung von Erkrankungen
gelöst.
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Verbindungen
der Formel I haben erfindungsgemäß ein trizyklisches
Grundgerüst mit einer zentralen Thiazolongruppe und bis
zu drei Substituenten.
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Erfindungsgemäß sind
Verbindungen der Formel I
Verbindungen, wobei
R
1 Wasserstoff,
Alkyl-, Alkenyl-, Alkoxy-,
Aryl-,
ein
annelierter Aryl-Rest,
ein Heterozyklus oder
Halogen
ist,
R
2 Wasserstoff,
Hydroxy-,
Alkyl-,
Alkenyl-, Alkoxy-,
Cycloalkyl-,
ein substituierter oder
unsubstituierter Aryl-Rest,
ein annelierter Aryl-Rest oder
ein
Heterozyklus
ist,
R
3 Wasserstoff,
Alkyl-,
Alkenyl-, Alkoxy-,
Cycloalkyl-,
ein substituierter oder
unsubstituierter Aryl-Rest,
ein annelierter Aryl-Rest oder
ein
Heterozyklus
ist,
m 0 oder 1 ist und aus CH
2,
NH oder O ausgewählt ist.
n Alkyl- oder Alkenyl-Linker
ist, bevorzugt mit 1 bis 4 C-Atomen ist, der N, S, O oder P als
Heteroatome enthalten kann.
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Bevorzugt
sind R1, R2 und
R3 nicht jeweils alle Wasserstoff.
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Bevorzugt
ist der zyklische Substituent, der den Substituenten R1 trägt,
mit R1 zusammen genommen ein Aminoaryl,
Heteroaryl, Cycloalkyl, Alkenylcycloalkyl, Heteroalkylcycloalkyl,
Heterocycloalkyl, Aralkyl oder Heteroaralkyl.
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Bevorzugt
ist R1 ausgewählt aus Methyl, insbesondere
p-Methyl, Wasserstoff und Naphthyl.
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Bevorzugt
ist R2 ausgewählt aus Methoxy,
insbesondere p-Methoxy oder o-Methoxy, Methyl, Hydroxy, insbesondere
o-Hydroxy. Wasserstoff und 9-Anthrazyl.
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Bevorzugt
ist R3 ausgewählt aus Methoxy,
insbesondere m-Methoxy und Wasserstoff.
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Bevorzugt
ist der Linker n ausgewählt aus Methyl oder Prop-1-enyl.
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Bevorzugt
ist das Brückenatom oder die Brückengruppe m 0
(d. h. fehlt) oder ist NH.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Verbindungen der Formel I sind Verbindungen, wobei
R1 Methyl,
R2 Methoxy,
R3 H und
m 0,
n Methyl ist,
oder
R1 Methyl,
R2 Hydroxy,
R3 Methoxy und
m 0,
n Methyl ist,
oder
R1 Methyl,
R2 Methoxy,
R3 Methoxy und
m 0,
n Methyl ist,
oder
R1 Methyl,
R2 H,
R3 H und
m 0,
n Prop-1-enyl ist,
oder
R1 H,
R2 Anthrazyl,
R3 H und
m 0,
n Methyl ist.
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Insbesondere
sind Verbindungen der Formel I ausgewählt aus
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Für
bevorzugte Verbindungen der Formel I siehe auch Tabelle 1.
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch das
zur Verfügung stellen von Verbindungen der Formel II zur
Behandlung von Erkrankungen gelöst.
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Verbindungen
der Formel II haben ein Imidazopyridin-Grundgerüst mit
bis zu drei Substituenten.
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In
den Verbindungen der Formel II sind die Substituenten R1,
R2 und/oder R3 erfindungsgemäß insbesondere
lipophile Gruppen/Reste.
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Verbindungen
der Formel II sind erfindungsgemäß bevorzugt Verbindungen,
wobei
R1 Wasserstoff,
Alkyl-,
Alkenyl, Alkoxy-Rest, bevorzugt jeweils C1 bis C6,
ein substituierter
oder unsubstituierter Aryl-Rest,
ein substituierter oder unsubstituierter
Alkylaryl-Rest,
ein Heterozyklus,
Halogen oder
eine
Aminogruppe
ist,
R2 Wasserstoff,
ein
unverzweigter oder verzweigter Alkyl-, Alkenyl-, Alkoxy- Rest, bevorzugt
jeweils C1 bis C6,
Cycloalkyl-,
ein substituierter oder
unsubstituierter Aryl-Rest,
ein substituierter oder unsubstituierter
Alkylaryl-Rest oder
ein Heterozyklus
ist,
R3 Wasserstoff,
Alkyl-, Alkenyl, Alkoxy-Rest,
bevorzugt jeweils C1 bis C6,
Cycloalkyl-,
ein substituierter
oder unsubstituierter Aryl-Rest,
ein substituierter oder unsubstituierter
Alkylaryl-Rest,
ein Heterozyklus oder
Halogen
ist.
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Bevorzugt
sind R1, R2 und
R3 nicht jeweils alle Wasserstoff.
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Bevorzugt
sind R1, R2 und/oder
R3 ausgewählt aus substituierten
und unsubstituierten Aryl-Resten, weiter bevorzugt substituierten
und unsubstituierten Alkylaryl-Resten.
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Bevorzugt
ist R1 ausgewählt aus Phenyl, Chlorphenyl,
Methylphenyl, Dimethylaminophenyl und Thiophenyl.
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Bevorzugt
ist R2 ausgewählt aus Isopropyl,
Isobutyl, Isopentyl, Benzyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl und Methylfuranyl.
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Bevorzugt
ist R3 ausgewählt aus Wasserstoff,
Methyl, insbesondere 6-Methyl und 7-Methyl, und Chlor, insbesondere
6-Chlor.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Verbindungen der Formel II sind Verbindungen, wobei
R1 Phenyl,
R2 Isopropyl
und
R3 H ist,
oder
R1 Chlorphenyl,
R2 Isobutyl
und
R3 Methyl ist,
oder
R1 Methylphenyl,
R2 Isobutyl
und
R3 Methyl ist,
oder
R1 Dimethylaminophenyl,
R2 Isopropyl
und
R3 Methyl ist,
oder
R1 Methylphenyl,
R2 Isopropyl
und
R3 Chlor ist,
oder
R1 Phenyl,
R2 Benzyl
und
R3 H ist,
oder
R1 Phenyl,
R2 Isopentyl
und
R3 Methyl ist,
oder
R1 Phenyl,
R2 Cyclohexyl
und
R3 Methyl ist,
oder
R1 Phenyl,
R2 Cyclohexyl
und
R3 H ist,
oder
R1 Thiophenyl,
R2 Benzyl
und
R3 Methyl ist,
oder
R1 Methylphenyl,
R2 Cyclopentyl
und
R3 Methyl ist,
oder
R1 Phenyl,
R2 Methylfuranyl
und
R3 Methyl ist.
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Insbesondere
sind Verbindungen der Formel II ausgewählt aus
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Für
bevorzugte Verbindungen der Formel II siehe auch Tabelle 2.
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Pharmazeutische Zusammensetzungen
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch das
zur Verfügung stellen von pharmazeutischen Zusammensetzungen
gelöst, die eine oder mehrere der erfindungsgemäßen
Verbindungen oder deren pharmazeutisch akzeptable Salze und gegebenenfalls
akzeptable Träger und/oder Hilfsstoffe umfassen.
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Bevorzugt
umfasst eine pharmazeutische Zusammensetzung eine oder mehrere Verbindungen
der Formel I, wie hierin definiert, und/oder eine oder mehrere Verbindungen
der Formel II, wie hierin definiert, sowie pharmazeutisch akzeptable
Träger und/oder Hilfsstoffe.
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Bevorzugterweise
haben diese pharmazeutische Zusammensetzungen eine Einheits-Dosierungsform,
wie Tabletten, Pillen, Kapseln, Pulver, Granulat, sterile parenterale
Lösungen oder Suspensionen. Weitere Dosierungsformen sind
dem Fachmann bekannt.
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Ein
Arzneimittel oder eine pharmazeutische Zusammensetzung umfasst eine
therapeutisch aktive Menge des Wirkstoffs oder mehrerer Wirkstoffe,
d. h. eine therapeutische aktive Menge einer oder mehrerer der erfindungsgemäßen
Verbindungen. Ein Fachmann ist in der Lage anhand der zu behandelnden
Erkrankung und unter Berücksichtigung des Zustandes des
Patienten die therapeutisch aktive Menge zu ermitteln. Ein Arzneimittel
oder eine pharmazeutische Zusammensetzung kann geeigneterweise zwischen
ungefähr 0,1 und 1000 mg, bevorzugterweise ungefähr
1 bis 500 mg einer erfindungsgemäßen Verbindung
beinhalten.
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Der
pharmazeutisch akzeptable Träger und/oder Hilfsstoff kann
eine große Vielzahl von Formen in Abhängigkeit
von dem gewünschten Weg der Verabreichung (z. B. oral,
parenteral) haben. Geeignete Träger und Hilfsstoffe sind
im Stand der Technik bekannt und können von einem Fachmann
ausgewählt werden. Träger schließen inerte
pharmazeutische Arzneistoffträger, wie Bindemittel, Suspensionsmittel,
Gleitmittel, Geschmacksmittel, Süßstoffe, Konservierungsmittel,
Farbstoffe und Beschichtungen, ein.
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Die
pharmazeutischen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
sind weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung(en)
in einer Menge vorliegt/vorliegen, so daß ein Konzentrationsbereich
von bevorzugt 0,001 bis 100 μM, weiter bevorzugt von 0,01
bis 10 μM bei einer Behandlung in vivo vorliegt.
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Weitere Verwendungen der Verbindungen
und Zusammensetzungen
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst
durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindung
der Formel I, wie hierin definiert, oder einer erfindungsgemäßen
Verbindung der Formel II, wie hierin definiert, oder einer erfindungsgemäßen
pharmazeutischen Zusammensetzung zur Behandlung von 5-Lipoxygenase-Produkten
vermittelten Erkrankungen.
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Diese
Erkrankungen sind ausgewählt aus Entzündungskrankheiten,
allergischen Erkrankungen, kardiovaskulären Erkrankungen,
Bluthochdruck, Osteoporose, Osteosklerose, Osteoarthritis, Haarausfall,
Atherosklerose, Krebserkrankungen, multipler Sklerose, Morbus Parkinson
und Morbus Alzheimer.
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Die
Entzündungskrankheiten sind ausgewählt aus Asthma,
Psoriasis, rheumatische Arthritis, allergischer Rhinitis und chronisch
entzündlichen Darmerkrankungen.
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst
durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindung
der Formel I, wie hierin definiert, oder einer erfindungsgemäßen
Verbindung der Formel II, wie hierin definiert, oder einer erfindungsgemäßen
pharmazeutischen Zusammensetzung als Inhibitor des Arachidonsäure-Stoffwechsels.
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst
durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindung
der Formel I, wie hierin definiert, oder einer erfindungsgemäßen
Verbindung der Formel II, wie hierin definiert, oder einer erfindungsgemäßen
pharmazeutischen Zusammensetzung als Inhibitor Arachidonsäure-bindender
Enzyme.
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Bei
den Arachidonsäure-bindenden Enzyme handelt es sich um
Lipoxygenasen, Cyclooxygenase und Phospholipasen, bevorzugt um 5-Lipoxygenase
(5-LO).
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Verabreichung der Verbindungen und Zusammensetzungen
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Die
Verabreichung der erfindungsgemäßen Verbindungen
und Zusammensetzungen erfolgt bevorzugt lokal oder systemisch.
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Die
Verabreichung der erfindungsgemäßen Verbindungen
und Zusammensetzungen erfolgt weiterhin bevorzugt oral, nasal, subkutan,
intrakutan, parenteral, transdermal, topisch, intravenös,
intraarteriell, intramuskulär, intraperitoneal oder in
Kombinationen davon.
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Bevorzugt
ist die transdermale oder topische Verabreichung, besonders bevorzugt
die transdermale Verabreichung.
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Die
transdermale Verabreichung der erfindungsgemäßen
Verbindungen und Zusammensetzungen in einer Darreichungsform erfolgt
ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Spray; Pflaster; Salbe;
halbfeste Creme; Flüssigkeit, wie eine Lösung;
Feststoff, wie ein Puder; Gel; Emulsion oder Suspension.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen und Zusammensetzungen
werden in einer therapeutisch effektiven Menge verabreicht, bevorzugt
in einer Menge von 0,01 mg bis 1 g pro kg Körper bzw. so
daß ein Konzentrationsbereich von bevorzugt 0,001 bis 100 μM,
weiter bevorzugt von 0,01 bis 10 μM bei einer Behandlung in
vivo vorliegt.
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Der
Fachmann bzw. der verabreichende Arzt wird in der Lage sein, die
jeweils ausreichende therapeutische Menge zu bestimmen oder zu ermitteln.
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Kosmetische Behandlung
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst
durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindung
der Formel I, wie hierin definiert, oder einer erfindungsgemäßen
Verbindung der Formel II, wie hierin definiert, zur kosmetischen
Behandlung, insbesondere von Haut.
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Bevorzugt
werden die erfindungsgemäßen Verbindungen zur
allgemeinen kosmetischen Behandlung von entzündlichen Hauterkrankungen
verwendet.
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Dazu
können sie in kosmetischen Zusammensetzungen verwendet
werden, die geeignete Träger und/oder Hilfsstoffe umfassen.
Geeignete Träger und Hilfsstoffe sind im Stand der Technik
bekannt und können von einem Fachmann ausgewählt
werden. Träger schließen Bindemittel, Suspensionsmittel,
Gleitmittel, Geschmacksmittel, Süßstoffe, Konservierungsmittel,
Farbstoffe und Beschichtungen, ein.
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Da
ein großer Bedarf an 5-LO-Inhibitoren mit neuen Grundstrukturen
besteht, wurden verschiedene kommerzielle Substanzdatenbanken mit
computerbasierten Verfahren zunächst virtuell durchmustert
und die identifizierten Substanzen anschließend in intakten
Granulocyten und S100-Überständen getestet.
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Als
einfaches zelluläres Testsystem bieten sich Granulocyten
(PMNL) an, welche mit dem Ca2 +-Ionophor
A23187 in Gegenwart von Arachidonsäure stimuliert werden.
Die Arachidonsäurezugabe verhindert, dass Substanzen bzw.
Verbindungen identifiziert werden, welche durch cPLA2-Hemmung
die Biosynthese von Leukotrienen inhibieren. Mit Hilfe dieses Testsystems
lassen sich FLAP- und 5-LO-Inhibitoren identifizieren [11]. Die
anschließende Testung der Substanzen mit Zellhomogenaten
und 100,000 g-Überständen diente der Überprüfung,
ob eine direkte 5-LO-Hemmung vorliegt. FLAP-Inhibitoren sind in
diesen beiden Testsystemen unwirksam.
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Es
wurden zwei neue molekulare Grundgerüste gefunden, Typ
1 (Verbindungen der Formel I) und Typ 2 (Verbindungen der Formel
II), welche signifikante nanomolare Bindung an 5-LO und Inhibition
der von 5-LO katalysierten Reaktionen und des Arachidonsäure-Stoffwechsels
aufweisen.
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Tabelle
1 Bevorzugte Substitutionsmuster für Verbindungen der Formel
I
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Tabelle
2 Bevorzugte Substitutionsmuster für Verbindungen der Formel
II
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Die
vorliegende Erfindung wird in den folgenden Figuren und Beispielen
weiter verdeutlicht, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Die zitierten Referenzen sind hiermit durch Bezugnahme vollständig
aufgenommen.
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Figuren
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1. Regulation
der zellulären 5-Lipoxygenase-Aktivität.
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Darstellung
der Regulation der 5-Lipoxygenase-Aktivität in der Zelle,
einschließlich des Einflusses von Ca2 +-Konzentration und Phosphorylierung.
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2–8.
Inhibitorische Aktivität von Verbindungen der Formel I.
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Gezeigt
werden die Ergebnisse der direkten Inhibition von 5-Lipoxygenase
(S100) durch Verbindungen der Formel I und die funktionale Aktivität
der Verbindungen in einem zellulären Testsystem (PMNL).
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9–20.
Inhibitorische Aktivität von Verbindungen der Formel II.
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Gezeigt
werden die Ergebnisse der direkten Inhibition von 5-Lipoxygenase
(S100) durch Verbindungen der Formel II und die funktionale Aktivität
der Verbindungen in einem zellulären Testsystem (PMNL).
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Beispiele
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Beispiel 1. Virtuelles Screening nach
neuen 5-LO-Inhibitoren
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Beim
virtuellen Screening nach 5-LO Inhibitoren mittels eines Computerverfahrens
wurden kommerzielle Substanzdatenbanken mit insgesamt 364.062 organischen
Verbindungen durchsucht. Jedes der Moleküle wurde hierzu
in eine Vektor-Darstellung der Pharmakophor-Eigenschaften überführt.
Es kamen die verschiedenen Varianten des CATS-Algorithmus zum Einsatz
[12, 13]. Die in der Datensammlung COBRA 4.6 [14] vorhandenen COX/LOX
Dualinhibitoren dienten als Referenzsubstanzen für die
durchgeführten Ähnlichkeitssuchen.
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Als Ähnlichkeitsmetrik
diente die Manhattan-Distanz D (Gleichung 1).
wobei A und B zwei Moleküldeskriptoren
darstellen. Je kleiner die Distanz D zwischen einem Anfragemolekül (Referenzsubstanz)
A und einem Datenbankmolekül B ist, desto ähnlicher
sind deren Pharmakophore.
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Die
mit der Manhattan-Distanz berechneten besten Strukturen aus der
virtuellen Hitliste zu jedem Referenzmolekül, und der gemittelten
Liste über alle Referenzsubstanzen, wurden zur biologischen
Aktivitätsbestimmung ausgewählt.
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Beispiel 2. Bestimmung der 5-LO-Aktivität
in intakten Granulocyten (PMNL)
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PMNL-Zellen
(5 × 10
6) werden in 1 ml PBS-Glucose
(pH 7,4, 1 mg/ml Glucose) resuspendiert. Folgende Konzentrationen
der Testsubstanzen wurden verwendet, siehe auch
2–
20:
0,03–10 μM | (C03,
A07) |
0,1–10 μM | (C06,
A03, C05, A01, B01, A05, A04, B07, B02) |
1–10 μM | (C01,
B06) |
1–30 μm | A02,
C02, B05, B03, B04, A06) |
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Nach
Präinkubation mit den Testsubstanzen für 15 min
bei RT wird die 5-Lipoxygenase-(5-LO)-Produktbildung durch Zugabe
von 2,5 μM Calcium-Ionophor A23187 (Sigma) plus 20 μM
Arachidonsäure gestartet. Die Inkubation erfolgt 10 min
bei 37°C und wird durch Methanol-Zugabe (1 ml) gestoppt.
Nach Zugabe von 30 μl 1 N HCl, 200 ng Prostaglandin B1 (interner Standard) und 500 μl
PBS werden die gebildeten 5-LO-Metabolite durch eine Festphasenextraktion
an einer RP18-Säule (Clean-Up® Extraction
Columns, United Chemical Technologies), die mit je 1 ml Methanol
und Wasser vorkonditioniert wurde, aus dem Gemisch isoliert. Nach der
Aufgabe der Probe wird die Säule mit 1 ml Wasser und 1
ml 25% Methanol gewaschen und die 5-LO-Metabolite mit 300 μl
Methanol extrahiert.
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Der
Extrakt wird mit 120 μl Wasser verdünnt und 100 μl
des verdünnten Extrakts werden mittels HPLC untersucht.
Die Detektion erfolgt in den ersten 8 Minuten bei 280 nm und bei
235 nm für die weiteren 22 Minuten. Als stationäre
Phase wird eine Novapak C-18 Radial Pack-Säule (100 mm
5 mm I. D., 4 μm Partikelgröße, Waters)
verwendet, das Fließmittel ist ein Gemisch aus Methanol/Wasser/Trifluoressigsäure
(72/28/0,007 V/V), der Fluss beträgt 1,2 ml/min.
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Die
Angabe der 5-LO-Produktbildung erfolgt in ng 5-LO Metabolite pro
106 Zellen und umfasst die Summe aus LTB4, den all-trans-Isomeren des LTB4 (5(S),12(S)-di-hydroxy-6,10-trans-8,14-cis-eicosatetraenoic
acid (5(S),12(S)-DiHETE) sowie 5(S)-hydro(pero)xy-6-trans-8,11,14-cis-eicosatetraenoic
acid (5-H(p)ETE). Jede Substanz wurde dreimal getestet und Mittelwerte
und die Standardabweichung bestimmt.
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Die
Ergebnisse werden in den 2–21 und
Tabellen 3 und 4 gezeigt.
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Beispiel 3. Ermittlung der 5-LO-Aktivität
in 100.000 g Zellüberständen (S100)
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PMNL
(7,5 × 106) werden in 1 ml PBS
(pH 7,4) mit 1 mM EDTA resuspendiert, 5 min auf Eis gekühlt und
nach Zugabe von Soybean-Trypsin-Inhibitor (60 μg/ml), 1
mM Phenylmethylsulphonylfluorid (PMSF), Leupeptin und Lysozym (500 μg/ml)
mittels Ultraschall-Sonotrode (3 × 10 Sekunden) homogenisiert.
Nach Zentrifugation bei 100.000 × g für 70 min
bei 4°C wird das Pellet entfernt und der Überstand
(S100) für den 5-LO-Assay verwendet.
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Die
Proben werden mit den Testsubstanzen in den entsprechenden Konzentrationen,
wie in Beispiel 2 angegeben, vorinkubiert. Nach Zugabe von 1 mM
ATP werden die Proben 30 Sekunden bei 37°C vorgewärmt
und die Reaktion durch Zugabe von 2 mM CaCl2 und
20 μM Arachidonsäure gestartet. Die Inkubation erfolgt
10 min bei 37°C und wird durch Methanol-Zugabe (1 ml) gestoppt.
Die anschließende Bestimmung der 5-LO-Produkte wird wie
für die intakten Zellen beschrieben (vide supra) durchgeführt
(siehe Beispiel 2). Jede Substanz wird dreimal getestet und die
Mittelwerte und die Standardabweichung bestimmt.
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Die
Ergebnisse werden in den
2–
21 und
Tabellen 3 und 4 gezeigt. Tabelle 3 Verbindungen der Formel I und
deren experimentell beobachtete Aktivität (direkte Inhibition
von 5-LO (S100), und funktionale Aktivität im zellulären
Testsystem (PMNL)).
Verbindung | Substitution | m | Linker,
n | Aktivität |
R1 | R2 | R3 | | intakte PMNL | 5-LO (S100) |
C06 | p-Methyl | p-Methoxy | H | 0 | Methyl
n = 1 | 0.17 μM | 0.15 μM |
A03 | p-Methyl | o-Hydroxy | m-Methoxy | 0 | Methyl
n = 1 | 0.8 μM | 1.3 μM |
C05 | p-Methyl | o-Methoxy | m-Methoxy | 0 | Methyl
n = 1 | 0.35 μM | 0.13 μM |
C03 | p-Methyl | H | H | 0 | Prop-1-enyl
n = 3 | 0.4 μM | 0.23 μM |
A01 | H | 9-Anthrazyl | H | 0 | Methyl
n = 1 | 4.3 μM | 0.3 μM |
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Tabelle
4 Verbindungen der Formel II und deren experimentell beobachtete
Aktivität (direkte Inhibition von 5-LO (S100), und funktionale
Aktivität im zellulären Testsystem (PMNL)).
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Referenzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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