DE68928169T2

DE68928169T2 - Zusammensetzung zur Behandlung von degenerativen Krankheiten des Nervensystems

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Publication number: DE68928169T2
Application number: DE68928169T
Authority: DE
Inventors: David Berliner; Robert Erwin; David Mcgee
Original assignee: Biosource Technologies Inc
Current assignee: Biosource Technologies Inc
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2009-09-13
Also published as: ATE155038T1; JP2810953B2; CA1336678C; JPH04500672A; EP0434750A1; WO1990002551A2; DE68928169D1; EP0434750B1; AU633517B2; AU4327089A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer aktiven Substanz zur Herstellung eines Medikaments, um degenerative Erkrankungen des Nervensystems zu behandeln, wobei die aktive Substanz einen Anstieg in der Melaninkonzentration im betroffenen Nervensystemgewebe verursacht und die aktive Substanz aus Melanin, Melaninderivaten in Kombination mit Melanin, Tyrosinase, Tyrosinasegen oder Melaninkonzentrierendem Hormon, dem Enzym Tyrosinase, welches die Reaktion katalysiert, bei welcher natürlich vorkommende Melaninvorstufen in Melanin umgewandelt werden, Tyrosinasegen, Melanin-konzentrierendem Hormon und Kombinationen davon ausgewählt ist. Beispiele für solche Erkrankungen sind Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, Retinitis pigmentosa und Demenz.

A. Nervensystem

Das Nervensystem und die Epidermis besitzen eine gemeinsame embryologische Basis und mehrere gemeinsame Merkmale.

1. Embryologische Basis

Während der Gastrulation wandert und faltet sich die einlagige, die Keimhaut umfaßende Zellschicht, um die drei Keimblätter - Ektoderm, Endoderm und Mesoderm - zu bilden. Die Keimblätter sind die Anlagen, aus denen sich die Organe der Pflanze oder des Tieres entwickeln. Aus dem Ektoderm entwickeln sich beispielsweise die Epidermis, das Zentralnervensystem, d.h. das Gehirn, Rückenmark, Spinalganglien und Nerven, verschiedene sensorische Organe und Abkömmlinge von Neuralleistenzellen, einschließlich Zerebrospinalganglien und Melanozyten.
Obwohl definitionsgemäß das Ektoderm das äußerste Keimblatt darstellt, braucht es während der Gastrulation nicht lange, daß durch Wanderung und Einstülpung ursprünglich auf der Oberfläche befindliche Zellen in das Innere des sich entwickelnden Embryos verlagert werden. Da Nervengewebe und Epidermis einen gemeinsamen Ursprung besitzen, ist es nicht ungewöhnlich, daß embryologische Krankheiten scheinbar nicht verwandte Organe, wie etwa Gehirn und Haut, betreffen.
Ein weiteres Beispiel für Zellwanderung und Einstülpung während der Entwicklung ist die Nebennierendrüse. Das Mark der Drüse ist ein hochspezialisierter Anhang des sympathischen Nervensystems und vom Ektoderm abgeleitet. Dagegen leitet sich die Rinde vom Endoderm und Mesoderm ab. Das Nebennierenmark sezerniert die Katecholamine Adrenalin (Epinephrin) und Noradrenalin (Norepinephrin).

2. Zellstruktur und Färbung

In der frühen Entwicklungsphase liegen die Neuralleistenzellen dorsal zum Neuralrohr. Bald wandern sie lateral und ventral, wobei sie sich im wesentlichen mit vom Ektoderm abgeleiteten Strukturen verbinden, wie in den Bereichen der Epidermis/Dermis- Verbindung.
Melanozyten sind Zellen, welche in der Haut geffinden werden, und sind Abkömmlinge der Epidermis, welche für die Färbung verantwortlich sind. Diese Zellen besitzen polygonale Zellkörper und lange dendritische Fortsätze, welche sich zwischen den Epithelzellen überall in die unteren Schichten der Epidermis verzweigen. Pigmentierte Zellen sind nicht auf kutane Strukturen beschränkt, sondern können in Verbindung mit verschiedenen inneren Strukturen ektodermalen Ursprungs, wie im Gehirn, Rückenmark oder Nebennierenmark gefünden werden.

3. Nervensystem

Neuronen besitzen einen polygonalen Zellkörper und zwei Arten von baumartigen Fortsätzen, den Neunten und einen oder mehrere Dendriten. Eine Region des Gehirns wird wegen ihres stark pigmentierten Charakters als Substantia nigra (für "schwarze Substanz") bezeichnet. Viele der Neuronen der Substantia nigra enthalten signifikante Mengen an Melanin, und es ist das Melanin, das diesen Zellen die dunkle Färbung verleiht. Es ist beobachtet worden, daß der Zelltod in der normalen Substantia nigra mit dem Neuromelaningehalt pro Zelle zusammenzuhängen scheint. Mann, D.M. et al., Brain 97, 489 (1974).
Die Substantia nigra ist eine Region des Gehirns, welche an der Koordination (Planung und Programmierung) von Nervensignalen für plumpe und langsame, stetige Bewegungen (Aufrichtbewegungen) und für die Körperhaltung beteiligt ist. Die Substantia nigra ist Teil des als Basalganglien bekannten Hirnabschnitts, welcher selbst Teil des Miffelhirns ist.
Zwei andere stark pigmentierte Regionen des Gehirns sind der Locus caeruleus und die Hypophyse. Der Locus caeruleus ist eine Erhebung in der oberen Ecke des Bodens des vierten Ventrikels. Die Hypophyse (Hirnanhangdrüse), entstammt wie die Nebennierendrüse zwei embryologischen Quellen. Die vordere Hypophyse entsteht als ein Auswuchs des Gaumenepithels. Eines der Hormone, welche sie sezerniert, ist das Melanozytenstimulierende Hormon. Die hintere Hypophyse ist aus einem Rückwuchs von hypothalamischen Nervenstrangen abgeleitet.

B. Degenerative Erkrankungen des Nervensystems

Der auf Erkrankungen des Nervensystems angewendete Begriff "degenerativ" wird verwendet, um eine Gruppe von Störungen zu bezeichnen, bei denen aus nach wie vor unbekannten Gründen eine allmähliche, im allgemeinen symmetrische, unbarmherzig fortschreitende Abnahme von Neuronen eintritt. Viele der so bezeichneten Krankheitszustände hängen von genetischen Faktoren ab und treten somit in mehr als einem Mitglied derselben Familie auf. Diese allgemeine Gruppe von Erkrankungen wird daher häufig als heredodegenerativ bezeichnet. Mehrere andere Krankheitszustände, welche sich anscheinend in keiner fündamentalen Weise von den erblichen Erkrankungen unterscheiden, treten nur sporadisch, d.h. als isolierte Fälle in einer gegebenen Familie, auf Für alle Erkrankungen dieser Klasse schlug William Gowers im Jahre 1902 die jetzt bekannte Bezeichnung "Abiotrophie" vor, mit welcher er die "mangelnde Lebenskraft" der betroffenen Strukturen meinte, welche zu deren frühzeitigem Tod führt Diese Bezeichnung sagt natürlich nichts über die wahre Natur der Defekte aus. Es muß angenommen werden, daß ihre Grundlage eine Störung des Metabolismus der beteiligten Teile ist.
In relativ jüngerer Zeit ist es zu einer gewissen Aufklärung der Natur mehrerer metabolischer Nervenerkrankungen gekommen, welche in ihrer symmetrischen Verteilung und dem allmählich fortschreitendem Verlauf den zur Diskussion stehenden degenerativen Erkrankungen ähnlich sind. Es ist zu erwarten, daß mit fortschreitendem Wissen andere der letzteren Gruppe ihren Platz schließlich in der metabolischen Kategorie finden werden. Die degenerativen Erkrankungen des Nervensystems manifestieren sich durch mehrere gemeinsame Syndrome, leicht unterscheidbar durch ihre klinischen Attribute, deren Erkennung dem Kliniker bei der Stellung der Diagnose einer Erkrankung dieser Klasse behilflich sein kann.

1. Allgemeine Überlegungen

Es ist ein Kennzeichen der degenerativen Erkrankungen, daß sie schleichend beginnen und einen allmählich fortschreitenden Verlauf nehmen, welcher sich über viele Jahre erstrecken kann. Die frühesten Veränderungen können so gering sein, daß es häufig unmöglich ist, einen genauen Zeitpunkt des Beginns festzulegen. Es kann jedoch der Patient oder seine Familie - wie bei anderen sich allmählich entwickelnden Krankheitszuständen - eine Vorgeschichte berichten, welche ein abruptes Auftreten einer Störung andeutet. Dies kann besonders dann vorkommen, wenn eine Verletzung erfolgte oder ein anderes dramatisches Ereignis im Leben des Patienten eingetreten ist, zu dem die Erkrankung vorstellbar in Bezug stehen könnte. In einem solchen Fall kann eine geschickte Erhebung der Anamnese ergeben, daß der Patient oder die Familie sich plötzlich eines Krankheitszustandes bewußt wurden, welcher in Wirklichkeit bereits seit einiger Zeit bestanden hatte, jedoch nicht bemerkt worden war. Ob Trauma oder andere Belastung eine der degenerativen Erkrankungen auslösen oder verschlechtern können, ist immer noch eine Frage, die nicht mit Sicherheit beantwortet werden kann. Nach allem, was man weiß, scheint es sehr unwahrscheinlich, daß dies passieren könnte. In jedem Fall darf nicht vergessen werden, daß die zur Diskussion stehenden Krankheitsprozesse sich von Natur aus spontan ohne Bezug zu externen Faktoren entwickeln.
Eine Familiengeschichte mit degenerativen Nervenkrankheiten ist ein kennzeichnendes Merkmal dieser Klasse von Erkrankungen. Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal ist, daß im allgemeinen ihr unablässig fortschreitender Verlauf durch keine medizinischen oder chirurgischen Maßnahmen beeinflußt wird. Die Beschäftigung mit einem Patienten mit dieser Art von Erkrankung ist daher oft eine für alle Betroffenen qualvolle Erfahrung. Doch können Symptome oft durch kluge und sachkundige Behandlung gemildert werden, und das freundliche Interesse des Arztes kann sehr hilfreich sein, auch wenn keine heilenden Maßnahmen angeboten werden können.
Die beidseitige symmetrische Verteilung der durch diese Erkrankungen verursachten Veränderungen wurde bereits erwähnt. Dieses Merkmal allein kann dazu dienen, Krankheitszustände in dieser Gruppe von vielen anderen Erkrankungen des Nervensystems zu unterscheiden. Gleichzeitig sollte darauf hingewiesen werden, daß in den frühesten Stadien eine größere Beteiligung auf einer Seite oder in einem Körperglied nicht ungewöhnlich ist. Fruher oder später setzt sich jedoch trotz des unsymmetrischen Beginns die von sich aus generalisierte Natur des Krankheitsprozesses durch.
Ein auffälliges Merkmal mehrerer Erkrankungen dieser Klasse ist die beinahe selektive Beteiligung anatomisch oder physiologisch verwandter Neuronensysteme. Besonders deutliche Beispiele dafür sind die amyotrophische laterale Sklerose, bei welcher der Krankheitsprozeß fast völlig auf kortikale und spinale motorische Neuronen beschränkt ist, und bestimmte Arten der progressiven Ataxie, bei welcher die Purkinje-Zellen des Kleinhirns alleine betroffen sind. Viele andere Beispiele könnten angeführt werden (z. B. Friedreich-Ataxie), bei welchen bestimmte neuronale Systeme zerfallen, während andere völlig intakt bleiben. Eine wichtige Gruppe der degenerativen Erkrankungen wurde daher "Systemerkrankungen" genannt ("Progressive zerebrospinale Systematrophien"), und viele davon sind in hohem Maße vererbbar. Es muß jedoch klar sein, daß die selektive Beteiligung von Neuronensystemen keine exklusive Eigenschaft der degenerativen Gruppe ist, da mehrere Krankheitsprozesse mit bekannter Ursache ähnlich umschriebene Effekte auf das Nervensystem besitzen. So greift zum Beispiel Diphtherietoxin selektiv das Myelin der peripheren Nerven an, und Triorthocresylphosphat beeinträchtigt besonders die kortikospinalen Stränge im Rückenmark sowie die peripheren Nerven. Ein weiteres Beispiel ist die spezielle Verletzlichkeit der Purkinje-Zellen des Kleinhirns gegenüber Hyperthermie. Andererseits sind mehrere der den degenerativen Erkrankungen angehörenden Krankheitszustände durch pathologische Veränderungen gekennzeichnet, welche diffus und nicht selektiv sind. Dennoch lenken diese Ausnahmen nicht von der Wichtigkeit der Beeinträchtigung bestimmter neuronaler Systeme als ein Unterscheidungsmerkmal für viele der zur Diskussion stehenden Erkrankungen ab.
Da eine ätiologische Klassifikation unmöglich ist, beruht die Unterteilung der degenerativen Erkrankungen in individuelle Syndrome auf beschreibenden Kriterien, welche großteils auf pathologischer Anatomie, zu einem gewissen Grad aber auch auf klinischen Aspekten basieren. Mit den zur Bezeichnung vieler dieser Syndrome verwendeten Begriffen wird an die Namen mehrerer berühmter Neurologen und Neuropathologen erinnert. Eine nützliche Vorgangsweise, um die verschiedenen Krankheitszustände im Gedächtnis zu behalten, besteht darin, sie nach den hervorstechenden klinischen Merkmalen, welche in einem tatsächlichen Fall gefünden werden können, zu gruppieren. Die in Tabelle 1 dargestellte Klassifikation beruht auf einem solchen Plan. TABELLE 1 Klinische Klassifizierung der degenerativen Erkrankungen des Nervensystems

2. Parkinson-Krankheit

Die Erkrankung, mit welcher die allgemeine Öffentlichkeit vielleicht am meisten vertraut ist, ist die Parkinson-Krankheit oder Schüffellähmung. In frühen Stadien der Erkrankung können leichte Störungen bei Körperhaltung, Fortbewegung, in Gesichtsausdruck oder Sprache auftreten. Die Manifestationen können asymmetrisch sein, z.B. ein leichter Tremor der Finger einer Hand im Ruhezustand. Die Symptome werden dann beidseitig und der Patient neigt dazu, eine gebeugte Haltung einzunehmen. Geh- und Haltungsstörungen nehmen zu, und es besteht eine mäßige generalisierte Beeinträchtigung. Nach mehreren Jahren schreitet die Beeinträchtigung, Bradykinesie, Schwäche und Rigidität bis zum Punkt der vollständigen Invalidität fort.
Wegen der Prävalenz der Parkinson-Krankheit ist sie stets der Mittelpunkt zahlreicher neurologischer Forschungen gewesen. Bereits 1953 wurde erkannt, daß als gemeinsames Merkmal eine starke Verminderung der dopaminergen Übertragung und ein Verlust der Melanin-enthaltenden Zellen der Substantia nigra bestand. Es ist nicht vollständig geklärt, ob diese Veränderungen das Ergebnis einer "Demelaninisierung" der Zellen oder ein tatsächlicher Zelltod sind.
Die gegenwärtige Therapie des Parkinson-Syndroms besteht in der oralen Verabreichung von Levodopa (L-Dopa), das ist 3-(3,4-Dihydroxyphenyl)-L-alamin. Da L- Dopa eine Vorstufe von Epinephrin und Melanin ist, gibt es gewisse Kontraindikationen. Anscheinend kann Levodopa zu einer Verschlechterung von malignen Melanomen oder anderen Hautläsionen führen und nachteilige Wirkungen bei Patienten mit kardiovaskulären oder pulmonalen Erkrankungen, Asthma oder renalen, hepatischen oder endokrinen Erkrankungen aufweisen.
Die mangelnde Dopaminsynthese, welche das Parkinson-Syndrom kennzeichnet, führte zur Idee, als Substitutionstherapie Dopaminneuronen, besonders jene des Nebennierenmarks, ins Gehirn zu transplantieren. Nach erfolgreicher Transplantation und Besserung der Symptome im Rotations-Rattenmodell und bei Primaten mit induzierten Läsionen wurden die ersten Transplantationen von fötalem Nebennierenmark in das Striatum von zwei Patienten mit schwerem Parkinson-Syndrom durchgeführt. Es wurden einige lohnende Wirkungen verzeichnet. Weitere erfolgreiche Fälle sind in der Literatur berichtet worden. Dennoch ist es ein kompliziertes Verfahren, welches fötales Spendergewebe erfordert, und es gab einige wenige, unerklärte Todesfälle in eben diesen Studien.

3. Alzheimer-Krankheit

Die Alzheimer-Krankheit (AD) zeigt allgemein ein klinisches Bild des allmählichen Verlustes intellektueller Fähigkeiten. Die Inzidenz von AD liegt in mehreren Erhebungen im Durchschnitt zwischen vier und fünf Prozent der US-Bevölkerung. Dies bedeutet umgerechnet etwa 1,3 Millionen Fälle mit schwerer AD und weitere 2,8 Millionen Patienten mit leichter bis mäßiger Beeinträchtigung. Die Diagnose von AD wird durch das Fehlen eines spezifischen klinischen Kennzeichens erschwert. Gegenwärtig ist ein Arzt auf die longitudinale Überwachung einer allmählichen Manifestation der typischen neuropathologischen Merkmale, gestützt durch ein diffus verlangsamtes Elektroenzephalogramm, reduzierten zerebralen Blutfluß und besondere Merkmalmuster in mit Positronenemissionstomographie erstellten Aufnahmen, angewiesen.
Post-mortem durchgeführte Untersuchungen des Gehirns zeigen eine generalisierte Atrophie. Bei AD finden sich ausgedehnte histologische Veränderungen, welche durch das Vorhandensein von intrazellulären stärkehaltigen Plaques und neurofibrillären Knäueln beherrscht werden. In den Basalganglien und der Substantia nigra sind Plaques und Knäuel jedoch selten. Viele Proben von AD-Patienten zeigen einen Verlust der Pigmentierung im Bereich des Locus caeruleus, der eine Hauptquelle der noradrenergen Synthese im Gehirn darstellt.
Zu den vorgeschlagenen Behandlungen für die Alzheimer-Krankheit zählen die Verabreichung gedächtnisstärkender Verbindungen, wie z.B. die im US-Patent Nr. 4,752,610 beschriebenen, sowie die Verabreichung von Substanzen, wie z.B. Ganglioside und Peptidwachstumsfaktoren, welche die Regeneration von geschädigten Nervenzellen unterstützen (Terry, R.D. et al., Ann. Neurol. 14, 497 (1983)).

4. Schizophrenie und andere Krankheiten

In Fällen von Schizophrenie kann die dopaminogene neuronale Aktivität abnormal sein. Im Gehirn von Schizophrenen findet sich eine Verminderung des Ausgangsvolumens der Substantia nigra, wobei der Hauptteil davon auf eine Reduktion des Zellkörpervolumens in den medialen Bereichen jener Region zurückzuführen ist. Dennoch trägt die Reduktion an Zellen zum Verlust an Ausgangsvolumen nicht so viel bei wie die Reduktion des Neuropus. Es ist nicht bekannt, ob diese Beobachtungen die Hypothese stützen, daß Dopaminneuronen bei Schizophrenie überaktiv sind.
Erkrankungen der Basalganglien führen beim Menschen zu hyperkinetischer oder hypokinetischer Aktivität. Zum Beispiel ist die progressive familiäre myklonale Epilepsie (Unver-Richt-Lundberg-Lafora-Krankheit) zu Beginn durch generalisierte konvulsive Anfälle gekennzeichnet, gefolgt von myoklonischen Zuckungen mit zunehmender Frequenz und Ausprägung und schließlich progressiver Demenz. Pathologische Untersuchungen zeigen eine atypische zelluläre Architektur in der Substantia nigra. Bei der Hallervorden-Spatz-Krankheit zeigt der Patient ein variables klinisches Bild, welches Abnormalitäten der Körperhaltung und des Muskeltonus, unwillkürliche Bewegungen und progressive Demenz mit einschließt.

5. Retinitis pigmentosa (RP)

Weil das Auge ektodermalen Ursprungs ist, enthält dieses Organ wie das Gehirn pigmentierte Zellen. Melanozyten sind in der Aderhaut enthalten, die jene Struktur ist, weiche die vielschichtige, lichtempfindliche Netzhaut stützt. Die äußerste Schicht besteht aus pigmentierten Epithelzellen. Diese Schichten pigmentierter Zellen absorbieren Licht, das durch die Netzhaut dringt und minimieren Interferenzen aufgrund von Reflexion.
RP ist eine ophthalmologische Erkrankung, welche durch einen fortschreitenden Gesichtsfeldverlust und Nachtbundheit gekennzeichnet ist. Der Primärdefekt tritt auf der Ebene des Photorezeptors und der pigmentierten Zellen der Netzhaut auf Gegenwärtig gibt es mit Ausnahme der Fälle von Vitamin-A-Mangel und Kataraktentfernung keine bekannte Therapie für RP. Zahlreiche Sehhilfen, wie z.B. verschiedene Vergrößerungsgläser, Teleskope und Bildverstärker sind als unterstützende Therapie verfügbar.

C. Melanin

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden Melanine wie im Buch mit dem Titel "Melanins", von R.A. Nicolaus, veröffentlicht im Jahre 1968 von Hermann, 115, Boulevard Saint-Germain, Paris, Frankreich, welche Arbeit in ihrer Gesamtheit hierin durch Zitat aufgenommen wird, definiert und klassifiziert. Nach der Definition von Nicolaus stellen Melanine eine Klasse von Pigmenten dar, welche im Tier- und Pflanzenreich weit verbreitet sind. Obwohl der Name "Melanin" im Griechischen schwarz bedeutet, sind nicht alle Melanine als Pigmente schwarz, sondern können von braun bis gelb variieren. Melanine sind hochmolekulare amorphe Polymere von Indolchinon. Die Färbung von Säugern wird hauptsächlich durch zwei Arten, Eumelanine und Phaeomelanine bestimmt. Eumelanine sind von der Vorstufe Tyrosin abgeleitet und sind allgemein unlöslich und von schwarzer oder brauner Farbe. Phaeomelanine haben Tyrosin und Cystin als ihre Vorstufen und sind allgemein alkalilöslich und von hellerer Farbe. Allomelanine ("allo" bedeutet andere) werden aus stickstofffreien Vorstufen, hauptsächlich Catechin und 1,8-Dihydroxynaphthalin (siehe The Merck Index, Zehnte Auflage, Seite 827, Eintragung 5629, Melanins), gebildet. Chinone sind die üblichen Zwischenstufen bei der Allomelanin-Synthese. Die Synthese von Melaninen findet sowohl in der Natur statt als auch durch synthetische Herstellung. Eine weitere Gruppe von niedermolekularen gelben, roten und violetten Pigmenten ist als Trichochrome bekannt. Die Trichochrome werden üblicherweise zu den Melaninen gezählt, da sie als Pigmente dienen und von der Oxidation von Tyrosin abgeleitet sind.
Der biosynthetische Weg, auf dem Melanin produziert wird, ist unten entsprechend der Veröffentlichung von Hearing, V.J. et al., Int. J. Biochem. 19 1141 (1987), gezeigt.
Melanin wird durch Hydroxylierung und Decarboxylierung der Aminosäuren Phenylalanin und Tyrosin gebildet. Bei einem möglichen anabolischen Weg wird Tyrosin zur Bildung des Katecholamins Dopa, welches 3,4-Dihydroxyphenylalanin ist, hydroxyliert, dann wird das Diol oxidiert, um das Diketon 3,4-Dioxyphenylalanin (auch bekannt als Dopachinon) zu bilden. Das Dopachinon wird zur Bildung von 5,6-Indolchinonen zyklisiert, und es ist die Polymerisation dieser Indolchinone, welche Melanin ergibt. Es gibt alternative Wege für die Melaninherstellung. Jedoch bleibt bei jeder dieser Alternativen das Verständnis der Mechanismen in den letzten Reaktionsstufen unbefriedigend.
Ein Weg für die Melaninproduktion beinhaltet die Verwendung der Neurotransmitter Epinephrin (Adrenalin) und Norepinephrin (Noradrenalin). Epinephrin wird zur Bildung von Adrenochrom oxidiert, dann wird Adrenolutin und schließlich Melanin produziert. Aber die Melaninproduktion ist noch stärker mit dem Nervensystem verknüpft, da Tyrosin und Phenylalanin auch die Vorstufen für die Neurotransmitter Epinephrin, Norepinephrin und Dopamin sind.
Es ist nicht ungewöhnlich, daß Stoffwechselwege wie diese eng verknüpft sind, da dies kennzeichnend für die "biologische Sparsamkeit" ist, welche Lebensvorgänge auszeichnet. Somit kann ein Aminosäurebaustein, wie z.B. Phenylalanin, auf mehrere Arten verwendet werden. In ähnlicher Weise kann jedes Zwischenprodukt in einem Stoffwechselweg, z.B. Dopamin, als Ausgangsmaterial für ein Endprodukt dienen. Der Abbau des Endproduktes oder von Zwischenprodukten produziert letztendlich dieselben Bausteine für den Wiederaufbau zu einem späteren Zeitpunkt oder produziert unverwendbare Abbauprodukte oder entgiftet schädliche Zwischenprodukte für deren Entfernung. Da diese Stoffwechselwege vollständig integriert sind, ist es üblich, daß Endprodukte wie z.B. Melanin oder Epinephrin als Reglersubstanz für den Reaktionsweg füngieren. Dieses Phänomen ist als Rückkoppelungshemmung bekannt. So könnte Melanin eines der frühen Enzyme im Melanin- Biosyntheseweg, wie z.B. Tyrosinhydroxylase, hemmen. Auf diese Weise ist, wenn die Melaninkonzentration niedrig ist, die Aktivität von Tyrosinhydroxylase hoch, und eine große Menge Tyrosin wird für die etwaige Produktion von Melanin zu Dopa umgewandelt. Wenn genügend Melanin vorhanden ist, ist die Aktivität der Tyrosinhydroxylase gering und es wird weniger Melanin produziert. Dieses Schema regulierter Wirtschaftlichkeit ist typisch für Stoffwechselvorgänge, wie sie besonders im endokrinen System, zu dem Neurotransmitter gehören, gefünden werden.
Die Maschinerie des Stoffwechselweges zur Herstellung von Produkten, wie z.B. Melanin und Adrenalin aus den Aminosäurebausteinen findet, obwohl währscheinlich in allen Zellen vorhanden, ihre maximale Ausprägung in jenen Zellen, welche einen hohen Bedarf für diese Produkte aulweisen, wie etwa im Gehirn. Gehirnzellen weisen hohe Konzentrationen an Tyrosinhydroxylase auf, weil zum Beispiel ein hoher Bedarf an Dopamin besteht. Die Substantia nigra, jene Region des Gehirns, wo die Zellen wegen der Konzentration an Melanin stark pigmentiert sind, ist für Zellen mit hohen Tyrosinasekonzentrationen bekannt. Tatsächlich wäre, wenn man unter Verwendung eines gegen Tyrosinhydroxylase gerichteten Antikörpers immunhistochemische Analysen an Gehirnschnitten durchführt, die Substantia nigra eine stark markierte Region des Gehirns. Wegen der engen Beziehung zwischen Melanin und Dopamin, kommt es nicht unerwartet, daß die Substantia nigra und ihre pigmentierten Zellen hohe Konzentrationen an Tyrosinhydroxylase aufweisen.
Melanin kann synthetisch hergestellt oder aus natürlichen Quellen isoliert werden. Natürliche Quellen sind unter anderem Rinderaugen, Tintenfisch, Haar, Bakterien, wie z.B. Streptococcus antibioticus, und Hirn. Melanine können, wie unter anderem von Froncisz, W. et al., Arch.Biochem.Biophys. 202, 289 (1980) und Lyden, A. et al., Arch.Int.Pharmacodyn. 259, 230 (1982) beschrieben, synthetisch hergestellt werden.
Da Melanine Polymere von Indolchinon sind, stellen sie polare Moleküle mit exponierten Amino-, Keto- und Carboxylresten dar. Das Vorhandensein dieser geladenen Gruppen erlaubt es dem Melanin, als ein wirksamer Ionenschwamm oder Chelatbildner zu flingieren. Eine Vielzahl von Medikamenten, wie z.B. Chloroquin und Chlorpromazin, besitzen eine hohe Affinität für Melanin (Larson, B. et al., Biochem.Pharmac 28, 1181 (1979)). Ferner besteht eine hohe Aufnahme von Serotonin durch Melanin und eine mäßige Aufnahme von Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin, wogegen L-Dopa und L-Tyrosin keine Affinität für Melanin besitzen (Lindquist, N.G., Acta Radiol.Suppl. 325, 67 (1973)). Wie bereits früher erwähnt besitzt Melanin auch eine hohe Affinität für das neurotoxische Parkinson-Syndrom-Medikament MPTP. Hohe Konzentrationen von MPTP können in der Substantia nigra und im Locus caeruleus von Tieren und Patienten geflinden werden, welchen das Neurotoxin verabreicht wurde (Snyder, S.H. et al., Neurology, 36, 250 (1986)).
Melanin ist auch als Chelatbildner für Uran (Takashi, S. et al., J.Chem.Technol.Biotechnol 40, 133 (1987)) und als Sorbens zur Klärung und Stabilisierung von Wein (USSR 924,098) verwendet worden.
Melanin besitzt zusätzliche Antitoxin-Eigenschaften als Radikalfanger oder Sauerstoffaufhehmer und kann dadurch als Terminator von Radikalkeffenreaktionen dienen. Als Radikalfänger könnte Melanin eine wichtige Rolle beim Schutz der Zellen vor den toxischen Wirkungen von Sauerstoff spielen. Geremia, C. et al., Comp. Biochem.Physiol. 79B, 67 (1984).
Melanin hat viele andere interessante Eigenschaften, wie z.B. Ultraviolettabsorption, welche zur Herstellung optischer Linsen (U.S. 4,698,374) sowie kosmetischer Cremen (Jap. 49-071149) genutzt wurde. Melanin besitzt sowohl Halbleiter- (Culp., C.J. et al., J.Appl.Phys. 46, 3658 (1975)) als auch Supraleitereigenschaften (Cope, F.W., Physiol.Chem.Phys. 10, 233 (1978)). TYROSIN DIHYDROXYPHENYLALANIN DOPA DOPAQUINON CYSTEINLDOPA TYROSINASE LEUCODOPACHROM CYSTEINLDOPADOPAQUINON DIHYDROXYINDOL DOPACHROM MISCHTYPMELANIN EUMELANIN PHEOMELANIN ALANYL HYDROXY CARBOXY BENZOTHIAZIN INDOLE QUINON

D. Tyrosinase

Das Enzym Tyrosinase spielt eine Schlüsselrolle bei der Synthese von Melanin und seiner Derivate. In Säugern ist Tyrosinase ein glykosyliertes Enzym, das in Melanozyten vorkommt.
Es wurde die Theorie aufgestellt, daß die Tyrosinase ihre Wirkung mittels getrennter katalytisch aktiver Stellen entfaltet; eine Stelle für die Hydroxylase-Aktivität der Tyrosinase, eine weitere Stelle für die Dopaoxidase-Aktivität und eine dritte unabhängige Stelle für Dopa als Cofaktor. Hearing, V.J. et al., Biochem J 157 549 (1976). Tyrosinase könnte auch bei der Katalyse der Oxidation von 5,6-Dihydroxymdol zu Indol-5,6-chinon eine Rolle spielen. Komer, A.M. et al., Science 217, 1163 (1982). In vivo unterliegt Säuger-Tyrosinase einer extensiven Modifikation. Nach der initialen Synthese hat Tyrosinase ein scheinbares Molekulargewicht von etwa 55000. Eine Glykosylierung des Enzyms findet statt, während es durch den Golgi-Komplex transportiert und an die Melanozyten abgegeben wird. Imokawa, G. et al., J. Invest. Derm 85, 165 (1985). Während dieser Modifikation der Tyrosinase werden Sialsäure und 4 Mole von mit Asparagin verknüpften Kohlenhydratketten (enthaltend Mannose, Glucosamin, Galactose und Fucose) zu jedem Mol Tyrosinase hinzugefligt. Ferrini, V et al., Int. J. Biochem. 19, 229 (1987). Die glykosylierte Tyrosinase hat ein scheinbares Molekulargewicht von etwa 70000. Laskin, J.D. et al., J. Biol. Chem. 261, 16626 (1986).
Die glykosylierte Tyrosinase wird zu den Melanozyten mit beschichteten Vesikeln befbrdert. In den Melanozyten ist die Tyrosinase membrangebunden und aggregiert zu einer hochmolekularen Form. In vivo steht Tyrosinase unter einer aktiven metabolischen Kontrolle, die ein aktives Abbausystem beinhaltet, woraus eine biologische Halbwertszeit von etwa zehn Stunden resultiert. Jimenez, M. et al., Fed. Proc. Fodn. Am. Socs. Exp. Biol. 45, 1714 (1986).

E. Tyrosinasegen

Das Gen für humane Tyrosinase ist isoliert, sequenziert und kloniert worden (PCT- Anmeldung WO 88/02372, veröffentlicht am 7. April 1988). Das klonierte Gen codiert für ein Polypeptid mit 548 Aminosäuren und einem Molekulargewicht von 62160, unter Ausschluß eines hydrophoben Signalpeptids. In der PCT-Amneldung wird vorgeschlagen, daß das Tyrosinasegen an der Melaninbiosynthese zusätzlich zur Tyrosinase beteiligt ist.
Das Gen für die Tyrosinase von Streptomyces glaucescens ist auch isoliert und sequenziert worden (Huber, M. et al., Biochemistry 24, 6038 (1985)). Fast alle der verwendeten Codons enden entweder mit G oder C, und der Gesamtgehalt an G + C des Gens ist 71,4% Id.
Zur Isolierung des Tyrosinasegens aus S. glaucescens wird das KpnI-Fragment des Plasmids pMEA4, welches das Gen aus S. glaucescens enthält (Hintermann, G. et al., Mol. Gen. Genet. 200, 422 (1985)), mit KpnI-Linkern (P-L Biochemicals) in die PvuII-Stelle von pBR322 kloniert. Zwei resultierende Plasmide (pMEA6 und pMEA7) enthalten das Tyrosinasegen in entgegengesetzten Richtungen. (Huber, M. et al., siehe oben). Die Plasmid- DNA wird dann mit konventionellen Techniken, wie z.B. von Maniatis, T. et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor (1982) beschrieben, isoliert. Anschließend werden Restriktionsendonukleasen entsprechend den Lieferantenanweisungen (Boehringer, Amsterdam) zur Verdauung eingesetzt, und die Fragmente werden mittels niedrigschmelzender Agarosegele gemäß der Beschreibung von Weislander, L., Anal. Biochem. 98, 305 (1979) gewonnen. Die Nucleotidsequenzen werden dann unter Verwendung der Methoden von Maxam, A.M. et al., Methods. Enzymol 65, 499 (1980) bestimmt.

F. Melanin-konzentrierendes Hormon

Melanin-konzentrierendes Hormon (MCH) ist ein Peptid, welches aus Fischnebennierendruse isoliert, charakterisiert und synthetisiert wurde (Kawauchi, H. et al., Nature 305, 321 (1983)). MCH wurde auch immunhistochemisch im Gehirn und der Nebennierendrüse von Lachsen, Fröschen und Ratten lokalisiert (Baker, B.J. et al., Gen. Comp. Endocrinol 50, 1423 (1983), Naito, N. et al., Neurosci. Lett 70, 81(1986), Skotfitsch, G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83, 1528 (1986) und Zamir, N. et al., Brain Research 373, 240 (1986)).
Eine MCH-ähnliche Substanz aus Säugern ist mittels Radioimmunoassay und immunhistochemisch mit gegen Lachs-MCH gerichtetem Antiserum festgestellt worden (Zamir, N. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, siehe oben). Dieses MCH aus Säugern wurde parallel zu synthetischem MCH verdünnt, zeigt aber sowohl bei RP-HPLC als auch bei Gelchromatographie unterschiedliche chromatographische Eigenschaften. Id. Die Persistenz dieses Säuger-MCH im Hypothalamo-Neurohypophysensystem von Säugern läßt eine Rolle in der Funktion der hinteren Hypophyse, wie z.B. Regulation von Nahrungs- und Wasseraufnahme, vermuten. Id.
Auch andere Funktionen dieses MCH-Peptides aus Säugern wurden vorgeschlagen. Aufgrund des Nachweises von MCH-Fasern in der medianen Eminenz und im Hypophysenstiel des Menschen wurde vorgeschlagen, daß das Peptid die Aggregation oder Konzentration von Melanin in Zellen des Zentralnervensystems bewirkt und an der Regulation der Funktion der vorderen Hypophyse beteiligt sein könnte (Pelletier, G. et al., Brain Research 423, 247 (1987)). Weiters schlagen Sekiya, K. et al., in Neuroscience 25 925 (1988) vor, daß MCH im Zentralnervensystem als Neurotransmitter und/oder Neuromodulator füngieren oder das Hypophysen-Pfortaderblutsystem und/oder das neurosekretorische System bei Säugern regulieren könnte.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer aktiven Substanz, welche einen Anstieg in der Melaninkonzentration im Gewebe, z.B. im Zentralnervensystem (ZNS) des Patienten, verursacht, wobei die aktive Substanz ausgewählt ist aus Melanin, Melaninderivaten in Kombination mit Melanin, Tyrosinase, Tyrosinasegen oder Melaninkonzentrierendem Hormon, Melanin-konzentrierendem Hormon (MCH), Tyrosinase, Tyrosinasegen und Kombinationen davon, zur Herstellung eines Medikaments, um degenerative Erkrankungen des Nervensystems zu behandeln. Zu diesen Erkrankungen zählen solche von Geweben, die Melaninverlust aufweisen (Melaninmangel) und eine gemeinsame embryologische Basis besitzen, wie das Nervensystem. Im besonderen ersetzt bei der Behandlung der Erkrankungen, welche eine Verringerung der Melaninproduktion und/oder eine Erhöhung des Abbaus oder der Ausscheidung von Melanin aufweisen, die Verwendung von Melanin oder eines Melaninderivates in der oben erwähnten Kombination verlorengegangenes Melanin. Alternativ dazu bewirkt die Verwendung von MCH die Konzentrierung des verfügbaren Melanins in bestimmten Bereichen des Gehirns, und die Verabreichung von Tyrosinase oder Tyrosinasegen ermöglicht es dem Körper des Patienten, durch die Erhöhung der Umwandlung von Melaninvorstufen in Melanin mehr Melanin zu produzieren. Zu den Erkrankungen zählen Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, Retinitis pigmentosa, Depression, Schizophrenie und andere Erkrankungen, wie z.B. die oben in der Tabelle 1 angegebenen.
Die vorliegende Erfindung ist auch verwendbar für die Unterstützung der Erholung von Neuronen bei Säugern mit Neuronschaden, indem eine wirksame Menge einer aktiven Substanz verabreicht wird, welche eine erhöhte Konzentration von Melanin im Neuron zur Unterstützung der Nerverholung bewirkt. Melanin oder ein Melaninderivat in der oben erwähnten Kombination können zur Erzielung dieses Ergebnisses verabreicht werden. Alternativ dazu kann das zur Unterstützung der Nerverholung benötigte Melanin durch Verabreichung von MCH im ZNS konzentriert oder durch Verabreichung von Tyrosinase, welche die Umwandlung natürlich vorkommender Melaninvorstufen zu Melanin katalysiert, im Körper des Patienten produziert werden. Weiters bewirkt die Verabreichung von Tyrosinasegen die Produktion von Tyrosinase im Körper des Patienten, wodurch die Umwandlung der natürlich vorkommenden Melaninvorstufen zu Melanin katalysiert wird. Die vorliegende Erfindung ist ferner verwendbar, um Säuger vor einer neurodegenerativen Erkrankung oder vor den unerwünschten Wirkungen von Substanzen, welche neurodegenerative Erkrankungen verursachen, zu schützen.
Um ein klares und konsistentes Verständnis der Beschreibung und der Ansprüche, einschließlich des solchen Bezeichnungen zugeordneten Gültigkeitssbereiches, bereitzustellen, werden die folgenden Definitionen gegeben.
Verabreichung: Die Applikation oder Abgabe eines Arzneimittels an Säuger, welche dieses Arzneimittel benötigen. Diese Bezeichnung soll alle Arten der Verabreichung einschließen, mit welcher die Anwendung oder Abgabe des Arzneimittels erzielt wird (d.h. topisch, oral, als Aerosol, Suppositorium, intravenös, intramuskulär, als Injektion z.B. in den Liquor oder andere Teile des Nervensystems, peritoneal usw.). Die Bezeichnung soll auch jedes zur Erzielung einer solchen Verabreichung benötigte Mittel einschließen, wie z.B. ein Zuckerbeladungsverfahren, um einem Arzneimittel zu ermöglichen, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren. Die Bezeichnung soll ferner die Produktion eines Arzneimittels oder einer Aggregation eines Arzneimittels in vivo einschließen, welche Produktion durch eine andere Substanz gesteuert wird, wie z.B. ein Enzym (Tyrosinase) oder ein Enzymgen (Tyrosinasegen) zur Steuerung der Produktion eines Arzneimittels (Melanin) oder ein konzentrierendes Hormon (MCH) zur Steuerung der Arzneimittel(Melanin)-Konzentration.
Blut-Hirn-Schranke: Die Blut-Hirn-Schranke besteht aus Endothelzellen der Gehirnmikrogefässe, welche durch feste interzelluläre Verbindungen, minimale pinocytische Aktivität und das Fehlen von Fenstern gekennzeichnet sind. Diese Charakteristika verleihen diesen Zellen die Fähigkeit, den Übertritt der meisten kleinen, polaren, vom Blut transportierten Moleküle (z.B. Neurotransmitter-Katecholamine, kleine Peptide) und von Makromolekülen (z.B. Proteine) aus dem zerebrovaskulären Kreislauf in das Hirn zu beschränken. Die Blut-Hirn-Schranke enthält außerdem hochaktive Enzymsysteme, welche die ohnehin sehr wirksame Schutzfünktion noch weiter verstärken. Es ist bekannt, daß der Transport von Molekülen zum Gehirn nicht einzig und allein durch die Molekulgröße, sondern auch durch die Permeabilitäten bestimmt wird, welche durch spezifische chemische Eigenschaften der eindringenden Substanz gesteuert werden. Daher wird neben der Molekülgröße und dem Grad der Lipophilie die Affinität der Substanzen für verschiedene Blutproteine, spezifische Enzyme im Blut oder die Blut-Hirn-Schranke die Menge an Arzneimittel, welches das Gehirn erreicht, beträchtlich beeinflussen.
Gemeinsame embryologische Basis: Diese Bezeichnung soll alle Gewebe einschließen, welche von demselben Keimblatt, insbesondere dem Ektoderm-Blatt, welches sich während der Gastrulationsphase der Embryogenese bildet, abstammen. Solche Gewebe sind - ohne jedoch darauf beschränkt zu sein - zum Beispiel Gehirn, Epithel, Nebennierenmark, Rückenmark, Retina, Ganglien usw..
Degenerative Erkrankungen des Nervensystems: Diese Bezeichnung soll alle in Tabelle 1 zitierten Erkrankungen sowie andere Störungen des Gehirns einschließen, zu welchen - ohne darauf beschränkt zu sein - Depression, Demenz und Schizophrenie zählen. Diese Bezeichnung wird in austauschbarer Weise mit den Bezeichnungen "Erkrankungen mit einer neurologischen Fehlfünktion oder Störung" oder "neurodegenerative Erkrankungen" verwendet, welche dieselbe Bedeutung haben sollen.
Melanin: Ein hochmolekulares amorphes Polymer von Indolchinon, welches Eumelanine, Phaeomelanine, Neuromelanine und Allomelanine einschließt. Diese Bezeichnung soll auch Trichochrome einschließen. Wenn Melanin von hier ab verwendet wird, soll es sowohl Melanin als auch Melaninderivate einschließen, außer wenn der Zusammenhang etwas anderes gebietet.
Melaninmangel: Diese Bezeichnung soll sich auf einen Zustand von erkranktem Gewebe beziehen, in welchem Melanin fehlt, in niedrigeren Mengen als im Vergleich zu normalem Gewebe vorhanden oder funktionell inaktiv ist. Der Mangel kann durch eine verminderte Synthese von Melanin und/oder eine Erhöhung des Abbaus oder der Ausscheidung von Melanin verursacht sein. Das Melanin kann infolge der Bindung einer Substanz daran, welche die Melaninaktivität zerstört, funktionell inaktiv sein.
Melaninderivat: Diese Bezeichnung soll jedes Melaninderivat einschließen, welches im Gewebe entweder in Melanin oder eine Substanz mit Melaninaktivität umgewandelt werden kann. Ein Beispiel für ein Melaninderivat ist ein an einen Dihydrotrigonellin-Träger gebundenes Melanin, wie z.B. von Bodor, N., Ann. N.Y. Acad. Sci. 507, 289 (1987) beschrieben, damit das Melanin die Blut-Hirn-Schranke passieren kann.
Substanz welche neurodegenerative Erkrankungen verursacht: Jede Substanz, welche neurodegenerative Erkrankungen in Säugern verursachen kann. Beispiele für solche Substanzen sind N-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP), 1-Methyl-4- phenylpyridin (MPP&spplus;) und Manganstaub für Parkinson-Krankheit; Chinolinsäure für Huntington-Chorea; und β-N-Methylamino-L-alanin für amyotrophisch laterale Sklerose, Parkinson-Krankheit und Alzheimer-Krankheit.
Tyrosinase: Ein Enzym, welches in Säugern katalysiert: (a) die Hydroxylierung von Tyrosin zu Dopa (3,4-Dihydroxyphenylalanin); (b) die Oxidation von Dopa zu Dopachinon; und (c) die Oxidation von 5,6-Dihydroxymdol zu Indol-5,6-Chinon katalysieren könnte. Alle diese von Tyrosinase katalysierten Reaktionen finden im Biosyntheseweg zur Herstellung von Melanin statt. Tyrosinase wird in vivo am häufigsten in glycosylierter Form angetroffen.
Um Therapieprogramme für eine Krankheit zu entwickeln, ist es nützlich, (a) potentielle Ursachen der Erkrankung zu identifizieren, in einem Versuch, sie zu vermeiden; (b) potentielle Manifestationen der Erkrankung zu identifizieren, in einem Versuch, Aspekte der Krankheit zu identifizieren, welche behandelt werden können; und (c) Arzneimittel zu identifizieren, welche ähnlich zu bekannten Arzneimitteln sind. Wenig ist bei den neurodegenerativen Erkrankungen hinsichtlich des Zusammenhangs von Ursache und Wirkung bekannt. Ein Problem dieser Erkrankungen ist, daß nur wenige Tiermodelle existieren, welche verwendet werden können, um das notwendige Verständnis für jede Erkrankung und deren Behandlung zu erlangen.
Die hinsichtlich Hirnpathologie wahrscheinlich am meisten untersuchte Erkrankung ist die Parkinson-Krankheit. Es ist gut bekannt, daß in der Substantia nigra von an Parkinson- Syndrom leidenden Patienten tiefgreifende Veränderungen auftreten. Wie vorher diskutiert, ist die Substantia nigra eine der am stärksten pigmentierten Regionen des Gehirns und enthält daher signifikante Mengen an Melanin. Es wurde gezeigt, daß der Zelltod in der Substantia nigra bei Parkinson-Krankheit mit einem Melaninverlust in den Neuronen der Substantia nigra zusammenhängt (Mann et al., siehe oben; Hirsch, E. et al., Nature 334, 345 (1988)). Ferner wurde nachgewiesen, daß MPTP, welches Parkinson-Krankheit verursachen kann, an Neuromelanin bindet (D'Amato et al. (1986), siehe oben) und in der Substantia nigra und im Locus caeruleus konzentriert wird (Snyder et al., siehe oben).
Der gemeinsame Faktor von Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, progressiver familiarer myoklonischer Epilepsie, Hallervorden-Spatz-Krankheit und Retinitis pigmentosa ist, daß ein Gewebe, welches stark pigmentiert ist, d.h. eines, das Melanin enthält, in die Erkrankung involviert ist. Bei fast jedem Fall findet sich ein verminderter Melaningehalt, d.h. ein Verlust an Pigment, was zum Zelltod führen kann. Wie unten näher beschrieben wird, hat die Anmelderin festgestellt, daß die Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen mit Melanin die primären neurologischen Symptome der Erkrankung bessern kann.
Eine aktive Substanz, wie z.B. Melanin, kann zur Herstellung eines Medikamentes zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen verwendet werden. Wie oben diskutiert, kann der Verlust von Melanin bei vielen neurodegenerativen Erkrankungen beobachtet werden. Zum Beispiel erleidet die Retina bei Retinitis pigmentosa einen Verlust an pigmentierten Zellen. Bei Alzheimer-Krankheit besteht eine generalisierte Atrophie und ein Verlust von Pigment, d.h. Melanin, im Bereich des Locus caeruleus, welcher eine Hauptquelle der noradrenergen Synthese im Gehirn ist. Eine Verminderung des Ausgangsvolumens der Substantia nigra, besonders des Neuropils, wurde bei Schizophrenen beobachtet. Eine typische zelluläre Architektur findet sich auch bei der Unver-Richt-Lundberg-Lafora- Krankheit.
Wie oben diskutiert, wurde gezeigt, daß der Zelltod in der Substantia nigra bei Parkinson-Krankheit mit einem Melaninverlust in den Neuronen der Substantia nigra zusammenhängt (Mann et al., siehe oben; Hirsch, E. et al., Nature 334 345 (1988)).
Es wurde nun geftinden, daß die Verabreichung von Melanin an Säuger mit einer neurodegenerativen Erkrankung die primären neurologischen Symptome der neurodegenerativen Erkrankung, welche behandelt wird, bessert. Eine ännliche Besserung der gesamten fünktionellen Fähigkeit tritt ebenfalls ein. Außerdem kommt es nach Verabreichung von Melanin auch zur verhältnismäßigen Besserung von sekundären motorischen Manifestationen der neurodegenerativen Erkrankung. Das Melanin kann auf jede Weise verabreicht werden, die sicherstellt, daß es das gewünschte Gewebe erreicht. In vielen Fällen wird die Verabreichung Mechanismen zum Passieren der Blut-Hirn-Schranke erfordern. Mehrere Mechanismen sind unten beschrieben und andere sind im Stand der Technik bekannt. Da die Behandlung der Erkrankung viele getrennte Melanindosen erfordert, sind manche Mechanismen stärker bevorzugt als andere. Geeignete Dosen für diesen Zweck reichen von etwa 0,5 bis etwa 150 mg/kg/Tag Wirkstoff und vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 50 mg/kg/Tag Wirkstoff. Zweckmäßige Dosen werden wie unten beschrieben bestimmt.
Melanin kann insbesondere zur Besserung der Alzheimer-Krankheit verwendet werden, da es die Erholung geschädigter Neuronen unterstützt (wird unten näher diskutiert). Geeignete Dosen für diesen Zweck sind wie oben beschrieben, und die optimale Dosis wird wie unten beschrieben bestimmt.
Eine alternative Methode besteht darin, die Produktion von Melanin in vivo durch Verabreichung von Tyrosinase an den betroffenen Patienten zu erhöhen. Tyrosinase katalysiert mindestens zwei und möglicherweise drei der Reaktionen im Biosyntheseweg, welcher Melanin produziert.
Im menschlichen Körper natürlich vorkommendes Tyrosin wird zu 3,4- Dihydroxyphenylalanin (Dopa) hydroxyliert, und die Hydroxylierung wird durch Tyrosinase katalysiert. Tyrosinase katalysiert auch die anschließende Oxidation von Dopa zu Dopachinon. Das Dopachinon ist eine Vorstufe für zwei getrennte Biosynthesewege zur Produktion von Melanin. Daher sind beide durch Tyrosinase katalysierten Reaktionen, welche zur Produktion von Dopachinon führen (die Hydroxylierung von Tyrosin zu Dopa und die Oxidation von Dopa zu Dopachinon), wichtige Reaktionen für die Melaninproduktion des menschlichen Körpers.
Ein Weg vom Dopachinon zum Melanin beinhaltet einen Ringschluß und Hydrogenierung von Dopachinon zur Produktion von Leucodopachrom. Dies wird gefolgt von partieller Oxidation von Leucodopachrom zu Dopachrom und Decarboxylierung und Hydroxylierung des Dopachroms zum 5,6-Dihydroxyindol. Das 5,6-Dihydroxymdol wird dann zu Indol-5,6-chinon oxidiert, und es ist bei diesem Schritt, wo man annimmt, daß Tyrosinase wiederum als Katalysator fungiert. Korner, AM. et al., Science 217, 1163 (1982). Man nimmt an, daß Tyrosinase diese Oxidationsreaktion katalysiert. Das Indol-5,6-chinon wird dann zu Melanin oder Eumelanin umgewandelt.
Der andere Weg vom Dopachinon zum Melanin beinhaltet die Addition von Cystein an Dopachinon, um 5-S-Cysteinyldopa zu produzieren, gefolgt von der Oxidation von 5-S- Cysteinyldopa zu 5-S-Cysteinyldopachinon. Ein Ringschluß des 5-S-Cysteinyldopachinons ergibt dann 7-Alanyl-5-hydroxy-3-carboxy-2H-1,4-benzothiazin, welches anschließend decarboxyliert wird, um 7-Manyl-5-hydroxy-2H-1,4-benzothiazin zu ergeben. An diesem Punkt wird das 7-Alanyl-5-hydroxy-2H-1,4-benzothiazin in Melanin und Phaeomelanin umgewandelt. Tyrosinase spielt bei diesem Weg zur Melaninproduktion keine zusätzliche Rolle.
Es wurde nun gefunden, daß die Verabreichung von Tyrosinase an Säuger mit einer neurodegenerativen Erkrankung die primären neurologischen Symptome der neurodegenerativen Erkrankung, welche behandelt wird, bessert. Eine ähnliche Besserung der gesamten fünktionellen Fähigkeit tritt ebenfalls ein. Außerdem kommt es nach Verabreichung von Tyrosinase auch zur verhältnismäßigen Besserung von sekundären motorischen Manifestationen der neurodegenerativen Erkrankungen. Diese Besserungen werden auf die erhöhte Produktion von Melanin in vivo zurückgeführt, welche durch die erhöhte, von Tyrosinase gesteuerte Katalyse von Reaktionen entlang des Biosyntheseweges, der für die Produktion von Melanin verantwortlich ist, bewirkt wird.
Die Tyrosinase kann wie oben beschrieben aufjede Weise verabreicht werden, die sicherstellt, daß sie das gewunschte Gewebe erreicht. Die verabreichte Tyrosinasemenge muß ausreichend sein, um die Melanin-produzierenden Reaktionen zu katalysieren, so daß genügend Melanin produziert wird, um die Krankheitssymptome zu lindern. Zweckmäßige Dosen werden wie unten beschrieben bestimmt.
Tyrosinase kann insbesondere zur Besserung der Symptome der Alzheimer- Krankheit verwendet werden, da es die Produktion von Melanin in vivo erhöht und Melanin die Erholung geschädigter Neuronen unterstützen kann (wird unten näher diskutiert). Geeignete Dosen für diesen Zweck sind wie oben beschrieben, und die optimale Dosis wird wie unten beschrieben bestimmt.
Eine weitere Methode, durch welche die In-vivo-Produktion von Melanin erhöht werden kann, ist die Verabreichung des Tyrosinasegens an den betroffenen Patienten. Nach Verabreichung transfiziert das Tyrosinasegen empfängliche Säugerzellen und Tyrosinase wird produziert. Die Tyrosinase wiederum katalysiert, wie oben dargestellt, die Produktion von Melanin aus natürlich vorkommenden Melaninvorstufen.
Die gängigste Methode, durch welche das Tyrosinasegen in des Säugersystem eingebracht wird, ist sein Einbau in einen defekten Herpes-simplex-Virus-1-(HSV-1)-Vektor. Insbesondere der defekte HSV-1-Vektor pHSVlac, entwickelt von Geller et al., Science 241, 1667 (1988), ist für diesen Zweck besonders gut verwendbar. Dieser Vektor kann verwendet werden, um Gene transneuronal von peripheren Neuronen zu den primären Zielzellen im Gehirn zu transportieren (Ugolini et al., Science 243, 89 (1989)). Die Menge an verabreichtem Tyrosinasegen muß ausreichend sein, um empfängliche Säugerzellen zu transfizieren, so daß davon Tyrosinase produziert wird.
Durch ein Medikament, welches Melanin-konzentrierendes Hormon enthält, kann die Konzentration von natürlich vorkommendem Melanin in den Zielzellen im Zentralnervensystem erhöht werden. Üblicherweise wird eine Kombination von MCH und Tyrosinase oder Tyrosinasegen als eine wirksame Kombination zur Behandlung der neurodegenerativen Erkrankung verabreicht. Die Tyrosinase oder das Tyrosinasegen bewirken eine erhöhte Melaninproduktion und das MCH induziert die Aggregation von Melanin in den Zielzellen und Zielgeweben.
Die aktive Substanz, wie z.B. Melanin, kann verwendet werden, um degenerative Erkrankungen des Nervensystems zu verhindern, welche durch Einwirkung von toxischen Wirkstoffen, welche solche neurodegenerativen Erkrankungen verursachen, auf Säuger hervorgerufen werden. Toxische Wirkstoffe, von denen bekannt ist, daß sie neurodegenerative Erkrankungen verursachen, sind z.B. N-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) und 1-Methyl-4-phenylpyridin (MPP&spplus;) und Manganstaub für Parkinson-Krankheit; Chinolinsäure für Huntington-Chorea; β-N-Methylamino-L-alanin für amyotrophisch laterale Sklerose, Parkinson-Krankheit und Alzheimer-Krankheit; und Aluminium ist mit Alzheimer- Krankheit in Zusammenhang gebracht worden. Zusätzlich zu diesen Wirkstoffen wurde der toxische Metabolit von MPTP, MPP&spplus;, in Feldversuchen unter dem Namen Cyperquat als Herbizid erprobt. Das gut bekannte Herbizid Paraquat ist dem MPP&spplus; chemisch ähnlich. Cyperquat und Paraquat sind Pyridinderivate. Viele Analoga von MPTP kommen in der Umwelt vor und könnten auch an idiopathischem Parkinson-Syndrom beteiligt sein. Eines der MPTP-Analoga, 4-Phenylpyridin, ein Bestandteil von Pfefferminz- und Spearmint-Tee, war in vitro für Katecholaminneuronen toxisch (Snyder et al; siehe oben). Melanin kann auch verwendet werden, um die unerwünschten Wirkungen zu verhindern, welche durch Toxine verursacht werden, die von Säugern absorbiert, inhaliert oder mit der Nahrung aufgenommen wurden. Zusätzlich zu den oben diskutierten Toxinen sind andere Toxine - ohne aber darauf beschränkt zu sein - zum Beispiel Metalle, metallhältige Verbindungen, Radioisotope und radioaktive Verbindungen, einschließlich radioaktiv markierten Verbindungen und Diagnostika. Metalle schließen - ohne aber daraufbe schränkt zu sein - Aluminium, Blei und Mangan ein. Melanin ist besonders nützlich als Chelatbildner, um Aluminiumstoffe zu verringern oder zu eliminieren.
Es ist festgestellt worden, daß Melanin an MPTP sowie an MPP&spplus; binden kann. Die Verabreichung von Melanin kann daher MPTP, MPP&spplus; und andere Substanzen, welche neurodegenerative Krankheiten verursachen, wirksam binden, bevor die Substanzen das Gewebe (insbesondere Hirngewebe) erreichen, das sie schädigen. Das Melanin kann aufjede Weise verabreicht werden, aber für die vorliegenden Zwecke ist es bevorzugt, es oral, durch Inhalation oder als Suppositorien zu verabreichen. Geeignete Dosen für diesen Zweck reichen von etwa 0,5 bis etwa 100 mg/kg und vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 5 mg/kg des Wirkstoffes. Dieser Aspekt der Erfindung ist unten in den Beispielen 1 und 2 dargestellt.
Alternativ dazu kann die Verabreichung von Tyrosinase die Produktion von Melanin in vivo erhöhen, wodurch die Bindung von Substanzen, welche neurodegenerative Erkrankungen verursachen, bewirkt wird, bevor die Substanzen das Gewebe (insbesondere Himgewebe) erreichen, das sie schädigen. Die Tyrosinase kann aufjede Weise verabreicht werden, aber für die vorliegenden Zwecke ist es bevorzugt, sie oral, durch Inhalation oder als Suppositorien zu verabreichen. Wie im Falle der Behandlung von Melaninmangelerkrankungen muß die verabreichte Tyrosinasemenge ausreichend sein, um die Melanin-produzierenden Reaktionen zu katalysieren, so daß genügend Melanin produziert wird, um die Krankheitssymptome zu lindern.
Wie auch im Falle der Behandlung von Melaninmangelerkrankungen ist eine weitere Methode, durch welche die Produktion von Melanin in vivo erhöht werden kann, die Verabreichung des Tyrosinasegens an den betroffenen Patienten. Nach Verabreichung transfiziert das Tyrosinasegen empfängliche Säugerzellen und Tyrosinase wird produziert. Die Tyrosinase wiederum katalysiert, wie oben dargestellt, die Produktion von Melanin aus natürlich vorkommenden Melaninvorstufen.
Die gängigste Methode, durch welche das Tyrosinasegen in des Säugersystem eingebracht wird, ist sein Einbau in einen defekten Herpes-simplex-Virus-1-(HSV-1)-Vektor. Wie oben dargestellt, ist insbesondere der defekte HSV-1-Vektor pHSVlac, entwickelt von Geller et al., Science 241, 1667 (1988), für diesen Zweck besonders gut verwendbar. Die Menge an verabreichtem Tyrosinasegen muß ausreichend sein, um empfängliche Säugerzellen zu transfizieren, so daß davon Tyrosinase produziert wird.
Ein weitere Aspekt der Prophylaxe besteht darin, die Konzentration von natürlich vorkommendem Melanin in den Zielzellen des Zentralnervensystems durch die Verabreichung von Melanin-konzentrierendem Hormon (MCH) zu erhöhen. Üblicherweise wird eine Kombination von MCH und Tyrosinase oder Tyrosinasegen als eine wirksame Kombination zur Behandlung von Melaninmangelerkrankungen verabreicht. Die Tyrosinase oder das Tyrosinasegen bewirken eine erhöhte Melaninproduktion und das MCH induziert die Aggregation von Melanin in den Zielzellen und Zielgeweben.
Die aktive Substanz, wie z.B. Melanin, kann verwendet werden, um die Erholung von geschädigten Neuronen zu unterstützen. Die Neuronen könnten als Ergebnis einer direkten Schädigung oder einer Erkrankung geschädigt sein. So ist es zum Beispiel bekannt, daß MPTP eine beträchtliche Zahl dopaminerger Nervenendigungen im Striatum von jungen erwachsenen Mäusen zerstört und daß nach fünf Monaten eine beträchtliche, wenn auch unvollständige Erholung der Marker von Dopamin-Nervenendstellen im Striatum vorliegt. Ricourte, G.A. et al., Brain Res. 376, 117 (1986). Es ist auch bekannt, daß Melanin in allen Neuronen in Form dunkler, unregelmäßig geformter Granula, sogenannter Nissl-Schollen, vorhanden ist. Die Nissl-Schollen sind überall im Cytoplasma verteilt und kommen in den Dendriten der größeren Neuronen vor. Im Neunten und Neuritenhügelchen scheinen sie zu fehlen. Bei pathologischen Zuständen besteht eine teilweise oder vollständige Verminderung der Menge der Nissl-Schollen. So ist es zum Beispiel bekannt, daß Nissl-Schollen bei Schädigung des Nervs verschwinden, aber nach Nerverholung wieder auftauchen. Innerhalb bestimmter Regionen des Gehirns gibt es Neuronenbereiche, welche hohe Konzentrationen an Nissl-Schollen aufweisen, wodurch sich lokalisierte Regionen schwarz farben. Beispiele für solche Regionen sind die Substantia nigra und der Locus caeruleus. Es ist bekannt, daß Nissl- Schollen bei Schädigung des Nervs verschwinden, aber nach Nerverholung wieder auftauchen. Es wurde gefünden, daß die Verabreichung von Melanin oder eines Melaninderivates die Erholung von Neuronen durch Beschleunigung der Zeitspanne für die Neuronerholung unterstützen kann. Dieser Aspekt der Erfindung ist unten in Beispiel 3 dargestellt.
Es wurde auch gefünden, daß die Verabreichung von Tyrosinase, Tyrosinasegen, MCH oder Kombinationen davon die Erholung von Neuronen unterstützen. Die Tyrosinase erhöht die Produktion von Melanin in vivo und das Melanin beschleunigt die Zeitspanne für die Neuronerholung. Die Verabreichung von Tyrosinasegen und/oder MCH unterstützt die Neuronerholung durch Förderung derselben Reaktionen, welche oben für die Behandlung und Prophylaxe der Melaninmangelerkrankungen beschrieben wurden.
Pharmazeutische Zusammensetzungen, welche die aktive Substanz der vorliegenden Erfindung (d.h. Melanin, Melaninderivate, Tyrosinase, Tyrosinasegen, MCH und Kombinationen davon) in innigem Gemisch mit einem pharmazeutischen Träger enthalten, können gemäß konventionellen pharmazeutischen Zubereitungstechniken hergestellt werden. Der Träger kann in Abhängigkeit von der für die Verabreichung gewünschten Form, z.B. intravenös, oral, topisch, Aerosol, Suppositorium, parenterale oder spinale Injektion, eine große Vielzahl an Formen annehmen. Zur Herstellung der Zusammensetzungen in einer oralen Dosierungsform können alle der üblichen pharmazeutischen Medien verwendet werden, wie z.B. Wasser, Glykole, Öle, Alkohole, Geschmackstoffe, Konservierungsmittel, Farbstoffe usw. im Falle oraler, flüssiger Zubereitungen (wie z.B. Suspensionen, Elixiere und Lösungen); oder Träger wie z.B. Stärken, Zucker, Lösungsmittel, Granulierungsmittel, Gleitmittel, Bindemittel, Sprengmittel usw. im Falle ora[er, fester Zubereitungen (wie z.B. Puder, Kapseln und Tabletten). Wegen ihrer einfachen Verabreichung stellen Tabletten und Kapseln die vorteilhafteste orale Dosierungsform dar, in welchem Fall offensichtlich feste pharmazeutische Träger angewendet werden. Falls gewünscht, können Tabletten mittels Standardtechniken mit einem Drageeüberzug oder mit einer die Freisetzung im Darm beeinflussenden Schicht versehen werden. Bei parenteralen Zubereitungen wird der Träger üblicherweise steriles Wasser umfassen, obwohl - beispielsweise zur Verbesserung der Löslichkeit oder für Konservierungszwecke - andere Bestandteile enthalten sein können. Suspensionen zur Injektion können ebenfalls hergestellt werden, in welchem Fall geeignete flüssige Träger, Suspensionsmittel, Mittel zur pH-Einstellung, Mittel zur Isotonie-Einstellung usw. angewendet werden können. Für eine topische Verabreichung kann der Träger in Abhängigkeit von der Form der Zubereitung, wie z.B. Cremen, Umschläge, Gele, Lotionen, Salben oder Flüssigkeiten, eine große Vielfalt an Formen annehmen. Aerosole werden durch Auflösen oder Suspendieren des Wirkstoffes in einem Treibmittel, wie z.B. Ethylalkohol, oder in Treibmittel und Lösungsmittelphase hergestellt. Suppositorien werden durch Mischen des Wirkstoffes mit einem Lipidvehikel, wie z.B. Theobromaöl, Kakaobutter, Glycerin, Gelatin oder Polyoxyethylenglycolen, hergestellt. Die pharmazeutischen Zubereitungen für topische oder Aerosolformen werden - abhängig von der jeweils angewendeten Form - allgemein von etwa 1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% enthalten.
Bei der Behandlung von Störungen des Zentralnervensystems gibt es einzigartige Gesichtspunkte. Im Gegensatz zu anderen Geweben ist Hirngewebe nicht redundant. Es ist hochdifferenziert, kompartimentiert und kann nicht ersetzt werden. Daher müssen sich Neuropharmaka als nicht toxisch für das normale Gewebe erweisen. Das wirkliche Problem ist jedoch, die effizienteste Route zur Umgehung der Blut-Hirn-Schranke zu finden. Ein Weg, die Schranke zu umgehen, besteht in intrazerebrospinaler Flüssigkeitsverabreichung mittels Lumbalpunktion oder über die intraventrikuläre Route. Das Setzen eines Katheters unter Verwendung des Ommaya-Reservoirs wird angewendet, aber die Logistik gebietet es, daß dies eine Methode der letzten Wahl ist.
Weil die Schranke selektiv ist, könne manche Arzneimittel oral verabreicht werden. Bestimmte lipophile chemische Substanzen oder Komponenten, welche die neuralen Aminosäuren nachahmen, können die Schranke durch bloße Diffüsion bzw. durch Transport über den energieabhängigen, membrangebundenen Träger umgehen.
Ein Beispiel für ein intrathekal verabreichtes Arzneimittel ist Methotrexat, eine antineoplastische Substanz, in der Behandlung der meningealen Leukämie. Das Natriumsalz von Methotrexat wird als Lösung in Dosen von 12 mg pro Quadratmeter Körperoberfläche oder in einer empirischen Dosis von 15 mg verabreicht. Das Arzneimittel wird alle zwei bis flinf Tage gegeben, bis sich die Zellzahl im Liquor normalisiert. L-Dopa kann verwendet werden, um den Mangel an Dopamin, welcher bei Parkinson-Syndrom auftritt, zu kompensieren, weil es auch die Blut-Hirn-Schranke frei passieren kann.
Eine vorübergehende, reversible Modifizierung der Blut-Hirn-Schranke kann auf zwei Wegen erreicht werden - osmotische Öffnung oder Öffnung durch Metrazol. Die erste Methode beruht auf einer Erhöhung der Kapillarpermeabilität durch osmotisch induzierte Schrumpfung der Endothelzellen, was eine Aufweitung der festen interzellulären Verbindungen bewirkt. Die osmotische Last ist allgemein ein hyperosmotisches wasserlösliches Mittel, wie z.B. Mannitol oder Arabinose. Kurz dargestellt, wird in Allgemeinanaesthesie ein Transfemoralkatheter in die innere Karotis- oder Vertebralartene gesetzt, und 150-300 ml einer Inflision von 25% Mannitol werden mit 6-10 mg/sec über 30 Sekunden verabreicht. Die intravenöse Infüsion von Melanin oder Tyrosinase wird etwa fünf bis sieben Minuten vor der Mannitol-Infüsion begonnen und über 15 Minuten fortgesetzt. Der Transfemoralkatheter wird entfernt und der Patient über 24-48 Stunden beobachtet.
Alternativ dazu kann der Wirkstoff (Melanin oder Tyrosinase) an die osmotisch wirkende Substanz (Mannitol, Arabinose, Glucose oder ein anderes Zuckermolekül) gebunden werden, und eine Einzelinfüsion kann angewendet werden. Es können konventionelle Techniken verwendet werden, um den Wirkstoff und die osmotisch wirkende Substanz aneinander zu binden. Die gebundene Substanz selbst bewirkt dann die osmotisch induzierte Schrumpfüng der Endothelzellen, wodurch die festen interzellulären Verbindungen aufgeweitet werden. Die gebundene Substanz kann so gebaut sein, daß der Wirkstoff (Melanin oder Tyrosinase) nach Durchquerung der Blut-Hirn-Schranke von der gebundenen Substanz abgespalten wird.
Bei der zweiten Methode wird die Kapillarpermeabilität durch Auslösung einer Krampfaktivität erhöht, indem ein zentralnervöses Stimulans, wie z.B. Pentylentetrazol, verwendet wird. Die Technik ist ahnlich jener der osmotischen Öffnung, wobei die Mannitolinfüsion durch die parenterale Verabreichung des Stimulans ersetzt wird.
Ein Arzneimittel kann auch maskiert werden, so daß es in die Lage versetzt wird, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren. Eine Methode, die Maskierung zu bewerkstelligen, besteht darin, ein Redoxsystem, wie von Bodor (siehe oben) beschrieben, herzustellen. Bei diesem System wird ein Derivat des Arzneimittels hergestellt, welches die Blut-Hirn-Schranke passieren kann und welches im Gewebe in das Arzneimittel oder in eine Substanz mit der Aktivität des Arzneimittels umgewandelt wird. Im Falle von Melanin oder Tyrosinase wird durch Anlagerung von Melanin oder Tyrosinase an einen wie von Bodor (siehe oben) beschriebenen Dihydrotrigonellin-Träger, ein Derivat hergestellt.
Eine ännliche Methode zur Maskierung eines Arzneimittels, so daß es die Blut-Hirn- Schranke passieren kann, besteht darin, ein Redoxsystem zu schaffen, bei welchem das Arzneimittel an einen wie von Bodor, N. et al., Pharmac. Ther. 19, 337 (1986) beschriebenen Pyridinträger gekoppelt ist. Üblicherweise verwendete Pyridinträger sind z.B. substituierte Nicotinsäure und Nicotinamid. Nach der Koppelung wird der Arzneimittel-Träger-Komplex reduziert, wodurch ein Dihydropyridin entsteht. Der reduzierte Komplex wird dann systemisch verabreicht. Der reduzierte Komplex wird infolge seiner erhöhten Membranpermeabilität die Blut-Hirn-Schranke passieren und auch in andere Körperregionen verteilt werden.
In allen Körperregionen (im Gehirn ebenso wie an anderen Körperstellen) wird der reduzierte Arzneimittel-Träger-Komplex einer Oxidation unterworfen sein. Die Oxidationsgeschwindigkeit kann jedoch bis zu einem gewissen Grad durch ausgewählte Substitution des Pyridinrings kontrolliert werden. Nach Oxidation wird der geladene Arzneimittel-Trägerkomplex durch renale und/oder bihäre Prozesse rasch aus dem peripheren Blutsystem eliminiert. Wegen ihrer Größe und Beladung wird die Verbindung jedoch im Gehirn zurückgehalten. Die Abspaltung des Arzneimittels vom oxidierten Träger wird ebenfalls sowohl im Gehirn als auch in der Peripherie eintreten, und wenn diese Spaltung mit einer größeren Geschwindigkeit als der Austritt des Komplexes aus dem Gehirn erfolgt, wird eine verzögerte Freisetzung des Arzneimittels im Gehirn erreicht werden. Im Falle von Melanin oder Tyrosinase wird ein Arzneimittel-Träger-Komplex durch Koppelung von Melanin oder Tyrosinase an Nicotinylchlorid, wie von Bodor, N. et al. beschrieben (siehe oben), hergestellt.
Eine weitere alternative Methode für die Anlieferung von Melanin oder Tyrosinase zu Zielbereichen des Gehirns besteht darin, das Tyrosinasegen mit Hilfe eines defekten Herpes-simplex-Virus-1(HSV-1)-Vektors unter Verwendung einer von Geller, A.I. et al., Science 241, 1667 (1988) beschriebenen Methode in das Gehirn zu transportieren. Der von Geller, A.I. et al. (siehe oben) beschriebene defekte HSV-1-Vektor ist insbesondere pHSVlac, welcher das lacZ-Gen aus Escherichia coli unter der Kontrolle des unmittelbaren frühen 4/5- Promotors von HSV-1 enthält.
Um diesen HSV-1-Vektor in der vorliegenden Erfindung zu verwenden, wird das Tyrosinasegen (isoliert und identifiziert wie von Huber, M. et al., Biochemistry 24, 6038 (1985) beschrieben) in den defekten HSV-1-Vektor anstelle des E. coli-lacZ-Gens unter Verwendung konventioneller Techniken eingebracht. Dieser das Tyrosinasegen enthaltende neue Vektor kann dann in das Gehirn übertreten, wo das Tyrosinasegen repliziert und transkribiert wird, um Tyrosinase zu produzieren, welche wiederum die Melaninproduktion in unmittelbarer Nähe der Zielzellen katalysieren wird.
Wie bei den meisten neurologischen Arzneimitteln gibt es keine etablierte Dosis für Melanin oder Tyrosinase. Das Dosierungsschema wird empirisch für jeden Patienten bestimmt. Die optimale Dosis ist jene, welche eine maximale Besserung mit tolerablen Nebenwirkungen bewirkt. Zum Beispiel ist eine Initialdosis von 0,5-1,0 gm/Tag mit Erhöhung der Gesamttagesdosis in Schritten von nicht mehr als 0,75 gm alle drei bis sieben Tage je nach Verträglichkeit ein empfohlenes Schema. Obwohl die optimale therapeutische Dosis 8 gm pro Tag nicht überschreiten sollte, kann den Patienten bei Bedarf mehr verabreicht werden. Es soll betont werden, daß in beiden oben genannten Fällen die optimale Dosis empirisch bestimmt wird und die Vorteile und unerwünschten Nebenwirkungen in der Balance hält.

Beispiele

Die Erfindung wird durch die folgenden nicht-beschränkenden Beispiele näher veranschaulicht. Beispiel 1 zeigt die Fähigkeit von Melanin, mit Toxinen, wie z.B. MPTP, Chelate zu bilden. Beispiel 2 zeigt, daß Toxin-induzierte Parkinson-Krankheit verhindert werden kann, wenn das Toxin im Gehirn nicht an Melanin binden kann. Da verabreichtes Melanin mit Toxinen Chelate bilden kann, hindert es die Toxine daran, im Gehirn an Melanin zu binden und neurodegenerative Erkrankungen zu verursachen. Beispiel 3 zeigt, daß Melanin zur Unterstützung der Neuronerholung verwendet werden kann. Beispiel 4 zeigt die Verwendung von Melanin zur Behandlung der Parkinson-Krankheit.

BEISPIEL

Affinität von Melanin für MPTP

1-Methyl-4-phenyl-1,2,5,6-terahydropyridin (MPTP) wird gemäß dem von Schmidle und Mansfield (1955) beschriebenen Verfahren synthetisiert. Reinheit und Identität werden durch Dünnschichtchromatographie und Gaschromatographie-Massenspektrometrie bestätigt.
Melanin aus Rinderaugen wird gemäß Potts, A.M., Ophthalmol. 3, 405 (1964) hergestelk. Das Pigment wird schließlich in destilliertem Wasser in einer Konzentration von 10 mg (bezogen auf Trockengewicht) pro ml Suspension suspendiert. Es ist festgestellt worden, daß der Melaningehalt von Pigmentkömem aus Rinderaugen etwa 50% beträgt (Larsson et al., siehe oben), was eine Konzentration von 5 mg reinem Melanin pro ml Suspension ergibt.
Synthetisches Dopaminmelanin wird durch Autooxidation hergestellt (Lyden et al., siehe oben). Die Dopaminmelanin-Suspension (in destilliertem Wasser) wird so eingestellt, daß sie 5 mg Melanin pro ml enthält. Beide Pigmentsuspensionen werden bei 2ºC aufbewahrt.
Die Bindung von MPTP an die Melanine wird, wie bereits von Lyden et al. (siehe oben) im Detail beschrieben, analysiert. Sechseinhalb ml verschiedener Konzentrationen von MPTP (5,7 µM - 1,2 mM) werden mit je 0,5 ml Melaninsuspension gemischt. Die Reaktionsgemische werden bei Raumtemperatur für eine Stunde inkubiert. Referenzproben enthalten destilliertes Wasser anstelle von Melanin. Die Gemische werden dann bei 35000 g für zehn Minuten zentrifugiert und die Konzentration an freiem MPTP in den Überständen wird nach zweckmäßiger Verdünnung spektralphotometrisch bei 243 nm gemessen. Die Aufnahme von MPTP durch Melanin wird aus den Konzentrationsunterschieden in den Überständen und den Referenzproben errechnet.
Aus den erhaltenen Daten werden die Klassen der Bindungsstellen, die Assoziationskonstanten und die Bindungskapazität der Melanine gemäß Scatchard, G. et al., J. Am. Chem. Soc. 79, 12 (1957) bestimmt. Da das Molekulargewicht von Melanin nicht bekannt ist, wird der Wert für die Anzahl der Bindungsstellen in Mol pro mg Melanin angegeben. Die Berechnungen basieren auf einem Melaningehalt von 2,5 mg pro Inkubation.
MPTP wird in vitro sowohl an isoliertes Rinderaugenmelanin als auch an synthetisches Dopaminmelanin gebunden.
Die berechneten Bindungsparameter sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Assoziationskonstanten (K) sind in M&supmin;¹ und die Anzahl der Bindungsstellen (n) in µMol pro mg Melanin angegeben. TABELLE 2 Bindungsparameter für die Interaktion von MPTP mit Melanin
Für beide Melanine werden krummimige Satchard-Diagramme beobachtet, was darauf hinweist, daß mehr als eine Bindungsklasse beteiligt sein muß. Die Daten für die Bindung von MPTP an Rinderaugenmelanin konnten durch die Annahme von zwei Klassen von Bindungsstellen und an Dopaminmelanin durch die Ahnahme von drei Klassen von Bindungsstellen angepaßt werden. Sowohl Rinderaugenmelanin als auch Dopaminmelanin enthielten eine kleine Zahl von Bindungsstellen (n&sub1;) mit einer hohen Assoziationskonstante (K&sub1;) und eine große Zahl von Bindungsstellen (n&sub2; bzw. n&sub3;). Die Übereinstimmung zwischen den Assoziationskonstanten weist auf eine Bindung an identischen Stellen auf den zwei Melaninen hin. Zusätzlich wurde eine geringe intermediäre Bindung an Dopaminmelanin geftinden (n&sub2;), welche bestimmte Unterschiede der chemischen Struktur zwischen den zwei Melaninen wiederspiegelt - Rinderaugenmelanin wird aus Tyrosin als Vorstufe erhalten.
Die gesamte Bindungskapazität (Σn) von Rinderaugenmelanin beträgt 0,53 µmo/lmg Melanin. Dies ist wahrscheinlich auf den höheren Gehalt an Carboxylgruppen im Rinderaugenmelanin zurückzuführen (Nicolaus, R.A., in Melanins, E. Lederer, Ed., Hermann, Paris (1968)). Es ist interessant festzustellen, daß die gesamte Bindungskapazität für MPTP an Rinderaugenmelanin dieselbe Größenordnung aufweist wie jene für Chlorpromazin und Chloroquin (Larsson et al., siehe oben), zwei Arzneimitteln, von denen bekannt ist, daß sie melaninbezogene Nebenwirkungen hervorrufen.
Somit kann festgestellt werden, daß Melanin ein wirksamer Chelatbildner für MPTP ist, eine Substanz, welche neurodegenerative Erkrankungen verursacht.

BEISPIEL 2

Schutz vor MPTP-induzierter Parkinson-Krankheit

Die Möglichkeit, Säuger vor toxininduzierter neurodegenerativer Erkrankung, wie z.B. Parkinson-Krankheit, zu schützen, wird untersucht, indem Affen mit MPTP in einem Zustand, in dem MPTP nicht an Melanin binden kann, behandelt werden.
Dreizehn männliche Affen (Macaca fascicularis), 5 bis 8 Jahre alt und mit einem Gewicht von 3,5 bis 4,8 kg werden in die Studie einbezogen. Vier Tiere dienen als naive Kontrollen. Neun erhalten für vier Tage täglich (0,35 mg pro kg) Injektionen von MPTP i.v.. Drei Tiere (M1-3), welche kein Chloroquin erhielten, sind die unbehandelten Kontrollen. Sechs Tiere werden mit Chioroquin (4 mg pro kg) intramuskulär vorbehandelt; drei (S1-3) werden für 12 Tage vorbehandelt und drei (L1-3) für 24 Tage. Alle sechs vorbehandelten Tiere erhalten während der MPTP-Verabreichung und 10 Tage lang nach MPTP-Gabe weiter Chloroquin-Injektionen. Die neurologische Untersuchung bewertet Spontanbewegung, Tremor, Tonus und tiefe Sehnenreflexe. Das Ergebnis 0 bedeutet in der jeweiligen Kategorie einen Totalverlust der Spontanbewegung, maximalen Tremor, maximale Tonuserhöhung oder maximale Hyperreflexie. Die untersuchten tiefen Sehnenreflexe sind Brachial-Radial-Reflexe, Knie- und Knöchelzuckung. Die Untersuchungen des Muskeltonus bewerten Protraktion- Retraktion, Abduktion-Adduktion und Beugung-Streckung sowohl in den oberen als auch unteren Extremitäten. Der Tremor wird nach Schweregrad und der Zahl der beteiligten Extremitäten bewertet. Die Spontanbewegung wird am Morgen über einen dreißigminütigen Zeitraum bewertet. Die Bewertungsskala besteht aus frei gewählten Einheiten, welche gewichtet sind, um die bei MPTP-behandelten Affen am deutlichsten hervortretenden Störungen wiederzuspiegeln. Kontrollwerte sind das maximale (normale) Ergebnis für jedes Element der Untersuchung, und alle Kontrolltiere lagen innerhalb 10% der Kontrollwerte. Die Summe der Ergebnisse der vier Elemente wird mit 5,26 multipliziert, um ein Gesamtergebnis mit einem Wert von 100 für die Kontrolltiere zu erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. TABELLE 3 Neurologische Wirkungen von Chloroquin auf die MPTP-Neurotoxizität bei Affen
* Die Chloroquin-Konzentration beträgt 36% der bei anderen Affen beobachteten.
Das Verhalten der Affen, welche MPTP allein erhalten, ist ännlich jenem von Affen, welchen schon früher MPTP verabreicht wurde, wie bereits in anderen Berichten beschrieben wurde (Schwartzman, R. et al., Brain Res. 358 137 (1985)). Am fünften Tag nach MPTP- Verabreichung zeigen die Tiere verminderte Mobilität und Spontanbewegung, abnoemale Haltung, Steifheit von Hals und Gliedern, erhöhten Muskeltonus, hyperaktive Reflexe, Tremor der oberen Extremitäten und fehlende Lautgebung (Tabelle 3).
Fünf der mit Chloroquin vorbehandelten Affen sind teilweise vor MPTP-induzierten Parkinson-artigen, klinischen Symptomen geschützt. Von den drei Affen, die eine Langzeitbehandlung mit Chioroquin erhalten, ist ein Tier (L-3) mit Ausnahme einer leichten Abnahme der Spontanbewegung fast vollständig geschützt. Ein zweites Tier in dieser Gruppe (L-2) ist auch vor den ausgeprägten Wirkungen von MPTP geschützt. Obwohl er eine mäßige Rigidität aufweist, zeigt der Affe keinen Tremor, bewegt sich frei im Käfig umher und gibt extensiv Laut. Ein Tier (L-1) zeigt jedoch ebenso schwere motorische Defizite wie Affen, welche MPTP allein erhalten; die Gründe für das Versagen des Chloroquinschutzes werden unten beschrieben. Alle drei Affen, welche eine Kurzzeitvorbehandlung mit Chioroquin erhalten, sind teilweise vor der MPTP-Neurotoxizität geschützt; obwohl sie etwas Rigidität zeigen, bewegen sich alle bereitwillig im Käfig umher, fressen gut, geben extensiv Laut und zeigen nur mäßigen Tremor.
Zur Bestimmung der Konzentrationen von Dopamin und Homovanillinsäure (HVA) werden Gehirnproben (10-20 mg Naßgewicht) in 300 µl 0,4 M Perchlorsäure homogenisiert und 10 Minuten lang bei 4ºC und 1000 g zentrifugiert. Aliquote Teile der Überstände werden direkt mittels Umkehrphasen-Hochdruckflüssigchromatographie (HPLC) über eine ODS-3- Säule (Whatman Chemical Separation) mit einer Pellosil-C&sub8;-Schutzsäule (Alltech Associates) analysiert. Die mobile Phase für dieses System ist Acetat-Phosphat/Methanol (95:5), welches EDTA und Natriumheptansulfonat als Ionenpaar-Mittel enthält (Bioanalytical Systems, Inc.). Der Nachweis erfolgt elektrochemisch über eine glasige Kohlenstoffelektrode (Bioanalytical Systems Inc.) bei einer angewendeten Spannung von 0,65 V. Plasmakonzentrationen von Chloroquin werden mittels HPLC mit UV-Nachweis bestimmt. Die Proben werden mit 0,2 Vol 25%iger Trichloressigsaure und anschließende Zentrifugation bei 4ºC und 1000 g für 30 Minuten von Protein befreit. Die Überstände werden abgezogen, über Nacht lyophilisiert und mit 80 µl 0,1 M Perchlorsäure wiederaufgenommen. Die Proben werden direkt mittels Umkehrphasen-HPLC über eine Whatman-ODS-3-Säule (Whatman) und eine Pellosil-C&sub8;- Schutzsäule (Alltech) analysiert. Die mobile Phase für dieses System ist 40% Acetonitril, 0,1 M Natriumphosphat (pH 3,0) mit 75 mM Perchlorsäure. Die Absorption wird bei 343 nm gemessen (Bergqvist, Y. et al., Chromat. 221, 2503 (1985)). Tyrosinhydroxylase(TH)Aktivität wird durch die Tritiumfreisetzungsmethode von Nagatsu, T. et al., Analyt. Biochem. 9, 122 (1964) und Levine, R. et al., Analyt. Biochem. 143, 205 (1984), unter Anwendung modifizierter Reaktionsbedingungen von Coyle, J. Biochem. Pharmac. 21, 1935 (1972) gemessen. Flüssigkeitsüberstand (50 µl) vom Hirnhomogenisat (1 g Gewebe in 20 Vol 50 mM Tris, H 7,4) werden zu 7 ml Szintillationsglasröhrchen hinzugegeben, welche 5 µl 6 DL-6- Methyl-5,6,7,8-tetrahydropterin (2,8 mg ml&supmin;¹), 5 µl FESO&sub4; (2,87 mg ml&supmin;¹) und 1 µC ringmarkiertes [³H]Tyrosin enthalten. Die Gemische werden 30 Minuten bei 37ºC inkubiert, und die Reaktion wird durch Zugabe von 50 µl 3 M Na&sub2;CO&sub3;, pH 11,6 beendet. Toluol/Isoamyl-Alkohol als Szintillationssubstanz (5 ml) wird dann direkt dem Röhrchen hinzugefügt und der Inhalt für 10 Sekunden gemischt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Die wässerigen und organischen Phasen werden sich trennen gelassen und das in die organische Phase extrahierte ³H&sub2;O bestimmt. TABELLE 4 Biochemische Wirkungen von Chloroquin auf die MPTP-Neurotoxizität bei Affen
*Nicht bestimmt
Die Ergebnisse der neurochemischen Analysen entsprechen weitgehend den klinischen Resultaten (Tabelle 4). Bei Affen, welche MPTP allein erhielten, sind die Mengen an Dopamin, Homovanillinsäure (HVA) und Tyrosinhydroxylase-Aktivität (TH) sowohl im Nucleus caudatus als auch im Putamen deutlich reduziert. Dopamin ist auf etwa 1% des Kontrollwertes verringert, wogegen HVA bei etwa 10% des Kontrollwertes lag. Das sich daraus ergebende erhöhte HVA/Dopamin-Verhältnis in den MPTP-Tieren spiegelt wahrscheinlich den größeren Dopamin-Umsatz in den verbliebenen Dopamin-Neuronen wieder. Bei Affen, welche MPTP allein erhielten, zeigen immunzytochemische Präparationen für TH (Kitt, C.A. et al., Neuroscience 17, 1089 (1986) im Vergleich zu Kontrollen eine ausgeprägte Reduktion der Dichte TH-immunreaktiver Fasern und Endstellen im Putamen und in einem geringeren Ausmaß im Nucleus caudatus (Daten nicht gezeigt). Die fünf mit Chloroquin vorbehandelten Affen, welche klinisch vor der MPTP-Neurotoxizität geschützt sind, zeigen eine viel geringere Abnahme der Konzentrationen von Dopamin und TH sowie an TH-immunreaktiven Fasern und Endstellen als die MPTP-behandelten Tiere.
Die neuropathologischen Ergebnisse stimmen gut mit den klinischen und neurochemischen Beobachtungen überein. Repräsentative Neuromelanin-gefärbte Schnitte durch die Substantia nigra von jedem Tier werden von zwei unbeteiligten Beobachtern nach dem Ausmaß des Zeilverlustes gereiht, deren beider Reihungen identisch sind und weitgehend mit den neurochemischen und klinischen Ergebnissen übereinstimmen. Der Korrelationskoeffizient der Reihung mit den Dopaminwerten für Nucleus caudatus (R) ist 0,90. Die größte Reduktion der Zahl von Substantia-nigra-Zellen tritt bei Tieren auf, denen MPTP allein verabreicht wurde (Daten nicht gezeigt). Mit Chloroquin vorbehandelte Tiere weisen mehr überlebende Neuromelanin-enthaltende Neuronen auf, wobei in der Langzeitbehandlungsgruppe die größte Zahl an Zellen übrigbleibt.
Somit stellt die Kurzzeitbehandlung mit Chloroquin einen teilweisen Schutz gegen klinische, neurochemische und neuropathologische Wirkungen von MPTP zur Vertügung, und in zwei von drei Tieren gewälrrt die Langzeitbehandlung einen noch ausgeprägteren Schutz. Warum einer der Affen mit Chloroquin-Langzeitbehandlung (L-1) nicht gegen die Wirkungen von Chloroquin geschützt ist, ist nicht bekannt. Das Chloroquin im Plasma wird bei vier der Affen unmittelbar vor der Verabreichung von MPTP bestimmt. Die Affen S-3, L- 2 und L-3, welche vor den Wirkungen von MPTP geschützt sind, weisen 300, 310 bzw. 370 ng ml&supmin;¹ Chloroquin auf ( 1 µM, wovon die Hälfte an Plasmaprotein gebunden ist). Im Gegensatz dazu weist Affe L-1, welcher ein Parkinson-artiges Syndrom entwickelte, einen Plasmaspiegel von 120 ng ml&supmin;¹ auf Vermutlich resultiert das Versagen des Schutzes durch das Arzneimittel bei diesem Affen aus der verminderten Verfügbarkeit von Chloroquin.
Der teilweise Schutz der Affen vor der MPTP-Neurotoxizität durch Chloroquin, zusammen mit den hochaffinen Interaktionen von MPP&spplus; mit Neuromelanin (D'Amato, R.J. et al., Science 231, 987 (1986); D'Amato, R.J. et al., Neurochem. 48, 653 (1987)) weist darauf hin, daß die Zerstörung von Dopamin-Neuronen in der Substantia nigra durch Kontakt mit niedrigen MPTP-Dosen von Interaktionen von MPP&spplus; mit Neuromelanin abhängig ist. Durch die Hemmung der Bindung von MPP&spplus; an Neuromelanin, kann Chloroquin die intraneuronale Maskierung von MPP&spplus; verringern, was eine verminderte Toxizität für Organellen, wie z.B. Mitochondrien, zur Folge hat (Nickles, W.J. et al., Life Sci. 36, 2503 (1985)).

BEISPIEL 3

Melaninverabreichung zur Unterstützung der Neuronerholung

Männliche C57BL/6J-IMR-Mäuse im Alter von 6-8 Wochen werden mit Ausnahme einer Untersuchung (siehe unten), bei welcher CB6F&sub1;-[BALB/cByJ IMR x C57BL/gJ IMR)F&sub1;]-Mäuse ähnlichen Alters eingesetzt werden, durchgehend verwendet. Die Mäuse werden zu fünft in Plexiglaskäfigen mit freiem Zugang zu Nahrung und Wasser in einem Kolonieraum gehalten, dessen Temperatur auf 23 ± 1 ºC eingestellt ist. Die Fluoreszenzbeleuchtung im Raum wird um 6.00 Uhr automatisch ein- und um 18.00 Uhr automatisch ausgeschaltet.
[³H]DA (31,6 Ci/mmol) und [³H)Mazindol (19,6 Ci/mmol) werden von New England Nuclear (Boston, Massachusetts) gekauft. MPTP wird von der Aldrich Chemical Company Milwaukee, Wisconsin) gekauft und, wie von Irwin, I. et al., Neurology 35, 619 (1985) beschrieben, in das Hydrochloridsalz umgewandelt. Pargylinhydrochlorid ist ein Geschenk der Abbott Laboratories (Chicago, Illinois). Silbernitrat wird von Fisher Scientific Co. (Fairlawn, New Jersey) gekauft. Alle anderen Verbindungen werden von Sigma Chemical Co. (St. Louis, Missouri) gekauft.
Schwarzen C57-Mäusen wird MPTP-Hydrochlorid intraperitoneal nach einem von zwei Schemata verabreicht: (1) 30 mg/kg/Tag über 10 Tage oder (2) 20 mg/kg/Stunde über 4 Stunden. Der in dieser Studie verwendeten Gruppe von CB6F&sub1;-Mäusen wird MPTP gemäß dem folgenden Schema verabreicht: 50 mg/kg/Tag über 13 Tage. Diese Gruppe wird nur für anatomische Studien verwendet, in denen der Verlust an Zellen der Substantia nigra (SNc) untersucht wird. Alle anderen Studien werden mit schwarzen C57-Mäusen durchgeführt.
MPTP-Hydrochlorid wird in destilliertem Wasser zu einer solchen Konzentration gelöst, daß es bei einer gewünschten Dosis auf der Basis von 1 ml/100 g Körpergewicht injiziert werden könnte. Die Dosis ist in Form der freien Base angegeben.
Melanin wird aus Streptococcus antibioticus isoliert. Melanin wird an die Testmäuse im Anschluß an die MPTP-Behandlung in einer Dosis von 10 mg/kg/Tag durch Injektion in den Liquor verabreicht, bis die Mäuse getötet werden.
Das Maus-Striatum wird erhalten, indem das Hirn auf seine dorsale Oberfläche gelegt wird und zwei Koronalschnitte ausgeführt werden; der erste am kaudalen Ende der olfaktorischen Knollen, der zweite in Höhe des Chiasma opticum. Nach Umlegen des resultierenden Hirnstücks auf seine rostrale Oberfläche wird ein horizontaler Schnitt direkt unterhalb des Corpus callosum und ein weiterer direkt oberhalb der Commissura anterior ausgeführt. Der verbleibende parietotemporale Cortex wird unter Verwendung der Capsula externa als Markierung weggeschnitten. Zwischen den Nuclei caudati befindliches Septumgewebe wird durch Schnitte entlang den Gewebeebenen, welche durch die Stirnhörner der Lateralventrikel gebildet sind, entfernt. Das so isolierte Striatumgewebe wiegt etwa 20 mg pro Tier. Unmittelbar nach der Sektion wird das Gewebe in Aluminiumfolie eingewickelt und bis zur Untersuchung in flüssigem Stickstoff aufbewahrt, mit Ausnahme des Gewebes für Aufnahmestudien, welches sofort verwendet wird.
Das Striatum wird gewogen, in ein 1 ml 0,4 normale Perchlorsäure enthaltendes Röhrchen gelegt, dann mit einem Beckman-Polytron bei Einstellung 5 für 10 Sekunden homogenisiert. Das Homogenisat wird für 15 Minuten bei etwa 20000 g zentrifugiert. Die Konzentrationen von Dopamin (DA), DOPAC und HVA im Überstand werden durch Umkehrphasen-Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit elektrochemischer Erfassung gemäß der Methode von Mayer, G.S. et al., J. Chromatogr. 255, 533 (1983) - mit geringen Modifikationen - bestimmt. Die mobile Phase wird durch Mischen von 965 ml 0,15 M Monochloressigsäure mit 35 ml Acetonitril und Zugabe von 193 mg Natriumoctylsulfat hergestellt. Diese Lösung wird filtriert und entgast, dann werden 18 ml Tetrahydrofüran hinzugegeben. Unter Verwendung dieser mobilen Phase mit einer Fließgeschwindigkeit von 1,3 ml/min, werden DA, DOPAC und HVA unter Verwendung einer C-18/5 µ-Säule (4,6 mm x 25 cm, Brownless Labs) aufgetrennt. Nachweis und Quantifizierung werden unter Verwendung eines Doppelreihen-Elektrodendetektors (Coulochem Model 5100, Environmental Systems Associates, Wiggins, Mass.) durchgeführt. Die Elektrodenpotentiale werden auf +0,4 V (Elektrode 1) und -0,3 V Elektrode 2) eingestellt. Der Meßwert an Elektrode 2 wird aufgezeichnet (10 mV Streifenschreiber) und für die Quantifizierung in Relation zu den Peakhöhen bekannter Mengen von Standards verwendet
Die Akkumulation von [³H]DA durch Rohsuspensionen von Striatum-Synaptosomen in vitro wird unter Verwendung der Methode von Snyder, S.H. et al., J.Pharmacol.Exp.Ther. 165, 78 (1968) - mit geringen Modifikationen - gemessen. Kurz dargestellt, werden Rohsuspensionen von Synaptosomen durch Homogenisierung von Striatumgewebe in 50 Vol (w/v) eiskalter 0,32 M Saccharose und anschließende Zentrifügation des Homogenisats für 10 Minuten bei 1000 g hergestellt. Aliquote Mengen (0,1 ml) des Überstandes werden über Eis in Röhrchen gegeben, welche 1,9 ml Krebs-Ringer-Phosphatpuffer enthalten, der folgende Substanzen in der endgültigen Konzentration enthielt: 118 mM NaCl, 16,2 mM Na&sub2;HPO&sub4;, 4,7 mM KCl, 1,3 mM CaCl&sub2;, 1,2 mM MgSO&sub4;, 1,1 mM Ascorbinsäure, 11,1 mM Glucose, 1,3 mM EDTA, < 0,125 mM Pargylin gemeinsam mit äquimolaren Mischungen von [³H]DA und nativem DA in Konzentrationen im Bereich von 0,025 bis 0,5 µM. Nach Verwirbelung werden die Röhrchen (mit Ausnahme der Temperaturleerwerte) in einem Wasserbad bei 37ºC für fünf Minuten inkubiert, dann wieder ins Eis zurückgestellt. Die Synaptosomen werden durch Filtration gewonnen. Die Filter werden zweimal mit je 5 ml physiologischer Kochsalzlösung gespült. Die Radioaktivität in den Filtern wird mit Flüssigkeits Szintillationsspektroskopie quantifiziert. Die Untersuchungen werden für jede DA- Konzentration sechsfach durchgeführt, wobei die Hälfte der Proben als Leerwert dient. Aktive Aufnahme ist definiert als die Differenz zwischen [³H]DA (PM/mg Gewebe/5 min) Inkubation bei 37ºC nach Korrektur für die Aufnahme bei 0-4ºC.
Die Bindung von [³H]Mazindol an Striatummembranen wird gemäß der Methode von Javitch, J.A. et al., Eur.J.Pharmacol. 90, 461 (1983) gemessen.
Untersuchungen zur Degeneration der Nervenendstellen werden unter der Verwendung der Methode von Fink, R.P. et al., Brain Research 4, 369 (1967) (Methode 1) durchgeführt. Diese Methode ermöglicht eine selektive Silberimprägnierung von degenerierenden Nervenfasern und -endstellen. Die Mäuse für diese Studien werden unter Phenobarbitalanaesthesie (40 mg/kg) durch transkardiale Perfusion mit 10% Formalsalziösung getötet. Das Gehirn wird sofort entfernt und in Perftisionsflüssigkeit bei 0-4ºC für zumindest eine Woche aufbewahrt, bevor es mit einem Gefriermikrotom geschnitten wird. Koronalschnitte von 30 µm werden in 5% Formalsalzlösung gesammelt, dann mit Silber gemäß Fink et al. (siehe oben) gefärbt. Die Mäuse für diese Studien werden einen Tag und drei Tage nach Behandlung mit entweder 20 mg/kg/h x 4 oder 30 mg/kg/Tag x 10 MPTP (n = 3 für jede Gruppe) oder 10 oder 20 Tage nach Behandlung mit Melanin getötet.
Zellkörper in den SNC werden sowohl in gefrorenen als auch in Paraffin eingebetteten Schnitten nach Fixierung in 10% Formalsalziösung untersucht. Gefrorene Schnitte (30 µm) werden mit Silber gemäß Fink et al. (siehe oben) gefärbt. Die Mäuse für diese Untersuchungen werden entweder mit 20 mg/kg/h x 4 oder 30 mg/kg/Tag x 10 MPTP behandelt und einen Tag oder drei Tage nach der letzten MPTP-Injektion getötet, in verschiedenen Zeitabständen nach dem Beginn der Melaninbehandlung. Alternierende serielle Paraffinschnitte (8 µm) durch die gesamten SNC werden entweder mit Haemotoxylineosin oder Luxolechtblau-Kresylviolett gefärbt. Die in diesen Untersuchungen verwendeten schwarzen C57-Mäuse werden mit 30 mg/kg/Tag x 10 MPTP behandelt und 10 Tage nach der letzten Arzneimittelinjektion getötet. Die in diesen Untersuchungen verwendeten CB6F&sub1;- Mäuse werden mit 50 mg/kg/Tag x 13 behandelt und 21 Tage nach der letzten Arzneimittelinjektion getötet.
Die erhaltenen Ergebnisse im Anschluß an die MPTP-Behandlung und im Anschluß an die Melanin-Behandlung nach Beendigung der MPTP-Behandlung werden unten diskutiert.
Mäuse, welchen 30 mg/kg/Tag x 10 MPTP verabreicht und welche eine Woche später getötet wurden, zeigen eine 67%ige Verminderung des DA-Gehaltes im Striatum (Tabelle 5). Dieses Ergebnis stimmt gut mit jenem von Heikkila, R.E. et al., Nature 311 467 (1984) überein. Mäuse, welchen 20 mg/kg/h x 4 MPTP verabreicht wurde, zeigen eine vergleichbare Verminderung von DA im Striatum (Tabelle 5). Die langdauernde Verminderung von DA durch dieses kürzere MPTP-Schema ist dosisabhängig. Durch die Schemata mit 2,5, 5 und 10 mg/kg/h x 4 MPTP wird keine Letalität hervorgerufen. Etwa 20% der Mäuse verenden nach dem Schema mit 20 mg/kg/h x 4. Höhere MPTP- Dosierungsschemata töten mehr als 50% der Tiere. Einen Tag nach Beendigung der MPTP- Behandlung konnten Mäuse, denen das Vier-Stunden-MPTP-Schema mit 20 mg/kg oder das 10-Tage-Schema mit 30 mg/kg verabreicht worden war, bei flüchtiger Beobachtung verhaltensmäßig nicht von ihren Kontrollwurfgefährten unterschieden werden. TABELLE 5 Wirkungen von 10-Tages- und 4-Stunden-MPTP-Behandlungen auf den DA-Gehalt von Maus-Striatum eine Woche danach
* Signifikant unterschiedlich von der Kontrollgruppe (P(0,05; Student s t-Test)
Gemeinsam mit einem verminderten DA-Spiegel weisen mit 20 mg/kg/h x 4 MPTP behandelte Mäuse verminderte Konzentrationen von DOPAC und HVA im Striatum auf DOPAC ist von 0,96 (±0,14) µg/g auf 0,28 (±0,02) µg/g und HVA von 1,38 (±0,05) µg/g auf 0,60 (±0,06) µg/g verringert (Unterschiede signifikant auf 0,05 Niveau). Mäuse, welchen 20 mg/kg/h x 4 MPTP verabreicht und welche eine Woche später getötet wurden, zeigen auch eine verminderte Aufnahme von [³H]DA durch die Striatum-Synaptosomen (Tabelle 6). Vmax war um 62% verringert. Km war nicht verändert. TABELLE 6 Kinetische Konstanten der [³H]DA-Aufhahme eine Woche nach MPTP
* Angegeben in cpm[³H]DA/mg Gewebels min.
** Signifikant verschieden von der Kontrolle.
Die Bindungsstelle ftir [³H]Mazindol wurde kurzlich als ein weiterer Marker für dopaminerge Endstellen vorgeschlagen. Mäuse, welchen 20/mg/h x 4 MPTP verabreicht und welche drei Wochen später getötet wurden, weisen auch eine verminderte Zahl von [³H]Mazindol-Bindungsstellen auf (Tabelle 7). Bmax war um 44% vermindert. K&sub4; war unverändert. TABELLE 7 Kinetische Konstanten der [³H]Mazindol-Bindung an Striatum-Membranen drei Wochen nach MPTP
* Angegeben in pmol/g Gewebe.
Drei von drei Mäusen, welchen 20 mg/kg/h x 4 MPTP verabreicht und welche einen Tag später für Silberdegenerationsstudien getötet wurden, weisen eine große Menge feiner granulärer argyrophiler Zerfallsprodukte in ihren Striata auf. Eine gewisse feingranuläre Degeneration ist auch im Nucleus accumbens und in der Riechwulst zu finden, jedoch war es in diesen Regionen weit weniger dicht. Keine solche Degeneration findet sich in identisch behandelten Schnitten von Kontrollmäusen oder in anderen Hirnregionen, welche in Koronalschnitten des Gehirns in der Striatumebene sichtbar sind. Keine von drei Mäusen, welche mit 20 mg/kg/h x 4 MPTP behandelt, jedoch auch mit 25 mg/kg Pargylin, das die durch MPTP in Mäusen induzierten dopaminergen neurochemischen Defizite blockiert (Heikkila, R.E. et al., siehe oben), vorbehandelt wurden, zeigte irgendeinen Hinweis auf eine Degeneration der Endstellen im Striatum.
In mit Silber nach der Fink-Heimer-Methode gefärbten Gefrierschnitten durch die SNC zeigen zwei derselben Mäuse, welche eine dichte Endstellendegeneration in ihren Striata zeigen, keine Anzeichen einer Zellkörperzerstörung. Das dritte Tier weist einige wenige SNC- Zellen auf, welche möglicherweise einer Degeneration unterworfen waren. Diese wenigen Zellkörper farben sich intensiv mit Silber, erscheinen geschrumpft und manche besitzen dendritische Bäume, welche argyrophil waren und geperlt erscheinen. Zellen mit ähnlichem Erscheinungsbild wurden von verschiedenen Autoren als in Degeneration befindlich eingestuft. Obwohl formale Zählungen dieser Neuronen nicht durchgeführt wurden, scheinen die betroffenen Neuronen nur eine sehr kleinen Anteil der gesamten SNC-Zellpopulation zu repräsentieren. In seriellen Paraffinschnitten durch die gesamte Länge der Sncfindet sich bei mit 30 mg/kg/Tag x 10 MPTP behandelten schwarzen C57-Mäusen (n = vier Studientiere, zwei Kontrollen) oder bei mit 50 mg/kg/Tag x 13 MPTP behandelten CB6F&sub1;-Mäusen (n = vier Studientiere und vier Kontrollen) kein eindeutiger Zellverlust oder keine Gliareaktion. Kodierte Schnitte von Kontroll- und Studientieren können von keinem von zwei Beobachtern voneinander unterschieden werden. Die Mäuse aus diesen beiden Gruppen wurden 10 bzw. 21 Tage nach der Arzneimittelbehandlung getötet, um die Möglichkeit des Nachweises eines Zellverlusts zu optimieren.
Die Bestimmung der Konzentration von DA im Striatum, seiner Metaboliten und seiner Aufnahme in die Synaptosomen zu verschiedenen Zeitpunkten nach 20 mg/kg/h x 4 MPTP zeigt, daß im Laufe der Zeit eine substantielle Erholung aller dieser Parameter eintritt. Die DA-Konzentration steigt von 28% der Kontrolle eine Woche nach MPTP auf 69% der Kontrolle 15 Monate später. Drei Monate nach MPTP besteht noch eine 34 %ige Verminderung von DA im Striatum. Eine teilweise Erholung von DA im Striatum tritt auch nach einem Schema mit 30 mg/kg/Tag x 10 MPTP ein. Die [³H]DA-Aufnahmekapazität erholte sich ebenfalls mit der Zeit. Die Vmax der [³H]DA-Aufnahme ins Striatum steigt von 37% der Kontrolle eine Woche nach MPTP auf 79% der Kontrolle drei Monate später (6238 (± 520) CPM [³H]DA/mg Gewebe/5 min bei Kontrollmäusen vs. 4928 (±408) CPM [³H]DA/mg Gewebe/5 min bei MPTP-Mäusen). Über dieselbe Zeitperiode steigt DOPAC von 29% der Kontrolle drei Monate später (1,53 + 0,09 µg/g bei Kontrollen vs 103 ± 0,03 µg/g bei MPTP-Mäusen). HVA steigt von 43% der Kontrolle eine Woche nach MPTP (vida supra) auf 80% der Kontrolle drei Monate später (1,36 ± 0,11 µg/g bei Kontrolle vs. 1,09 ± 0 04 µg/g bei MPTP-Mäusen).
Wenn Melanin im Anschluß an die MPTP-Behandlung gegeben wird, ist die für eine ähnliche Erholung erforderliche Zeitperiode verringert und die Erholung setzt sich über die fünfmonatige Untersuchung fort. So steigt zum Beispiel die Vmax der [³H]DA-Aufnahme ins Striatum nach 3,5 Monaten Melaninbehandlung auf 75% der Kontrolle und nach fünf Monaten Melaninbehandlung auf 85%.
Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß Melanin während der untersuchten Periode die Erholung der Neuronen im Anschluß an eine Schädigung der Neuronen unterstützen kann. Da Melanin die Erholung von Neuronen nach einer Schädigung unterstützen kann, kann es zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit verwendet werden.

BEISPIEL 4

Melaninbehandlung der Parkinson-Krankheit

Männliche Totenkopfäffchen (2-3 Jahre alt) werden für diese Studie verwendet. MPTP (Delmar Chemicals) wird in sein Hydrochloridsalz umgewandelt, in sterilem Wasser auf eine Endkonzentration von 1 mg/ml (bezogen auf die freie Base) gelöst und durch ein 0,22µm Membranfilter in sterile Injektionsfläschchen filtriert. Alle Injektionen erfolgen intraperitoneal.
Drei verschiedene Dosierungsschemata für MPTP werden verwendet. Affengruppe A erhält vier Dosen zu je 2 mg/kg, welche in zweistündigen Abständen verabreicht werden. Affengruppe B wird über einen Fünftageszeitraum behandelt. Am Tag 1 wird eine einzelne Dosis von 2 mg/kg verabreicht. Am Tag 3 werden zwei Injektionen von je 2 mg/kg in sechsstündigem Abstand verabreicht. Am Tag 5 wird eine Dosis von 3 mg/kg verabreicht, gefolgt von einer Dosis von 0,5 mg/kg vier Stunden später (Gesamtdosis: 9,5 mg/kg). Drei Dosen zu je 3 mg/kg werden der Affengruppe C in Intervallen von 6 Tagen verabreicht. Affengruppe D füngiert als Kontrolle.
Nach zwei oder mehr Dosen MPTP wird bei allen Tieren eine zunehmende Bradykinesie und häufiges "Einnicken" (gekennzeichnet durch Schließen der Augen und ein langsames Herabsinken des Kopfes) beobachtet. Faszikuläre Zuckungen der Schenkelmuskeln treten bei der Affengruppe A auf. Ein vorubergehendes, aber auffälliges Verhaltenssyndrom wird nach jeder der letzten drei Dosen bei der Affengruppe A und nach den letzten zwei Dosen bei der Affengruppe B beobachtet. Dieses Syndrom ist durch wiederholtes, abruptes Öffnen der Augen und Schütteln und Strecken der Extremitäten gekennzeichnet.
Alle Affen zeigen schließlich eine proflinde Akinese, wobei sie normalerweise gekrümmt in einer festgebeugten Körperhaltung sitzen. Sie weisen eine generalisierte Tonuserhöhung auf Lautgebung und orale Aufnahme waren deutlich verringert. Die Affen nehmen über lange Perioden abnormale Körperhaltungen ein und erstarren manchmal mitten in einer Bewegung. Sie sind oft nicht in der Lage ihren Griff zu lösen, so daß sie an den Stangen des Käfigs kleben bleiben. Tremor md eine gebeugte Haltung der Arme werden bei der Affengruppe C beobachtet.
Zwei Tage nach der Gabe von MPTP wird einem Affen in Gruppe A ein Viertel einer 2,5 mg Bromocriptin-Tablette (Parlodel ) und ein Achtel einer 10/100 Carbidopa/L- Dopa-Kombinationstablette (Sinemet ) oral verabreicht. Innerhalb 30 bis 60 Minuten ist das Tier voll beweglich und erscheint fünf Stunden lang fast normal. Eine ähnliche Reaktion auf dieselbe Behandlung wird an jedem der nächsten vier Tage beobachtet. Danach spricht das Tier auf die Behandlung weniger an und wird am Tag 10 getötet. Ein Affe in der Gruppe B reagiert auf Sinemet (ein Achtel einer 10/100 Tablette) mit vollständiger Mobilität am Tag 9. An den nachfolgenden Tagen spricht er jedoch immer schlechter auf die Medikation an, wobei er oft unkoordiniert und wacklig erscheint. Dieser Affe wird am Tag 15 getötet. Ein Affe der Gruppe C wird nach einer Einzeldosis von Sinemet (10/100) am Tag 25 für 24 Stunden nahezu normal. Drei Tage später wird dieser Affe profund hypokinetisch, entwickelt eine verlangsamte Atmung und verendet.
Nachdem das Auftreten erhöhter Bradykinesie und häufigen Einnickens bei den Affen beobachtet worden ist, wird mehreren Affen der Gruppen A, B und C Melanin in einer Dosis von 50 mg/kg täglich durch Injektion in den Liquor verabreicht. Das Melanin wird aus Streptococcus antibioticus isoliert. Bei den mit Melanin behandelten Tieren wird eine Besserung der Bradykinesie und der Rigidität beobachtet. Ebenso besserten sich im Verlauf der Melaninbehandlung die gesamte frinktionale Fähigkeit der Affen und sekundäre motorische Manifestationen.

BEISPIEL 5

Herstellung von klonierter humaner Tyrosinase

Klonierte humane Tyrosinase wird unter Verwendung der Methode von Kwon entsprechend der Beschreibung in der veröffentlichten PCT-Anmeldung WO 88/02372 hergestellt.
Die Tyrosinase wird im E. coli-Stamm MM 294 produziert. Die λmel-34-cDNA (wie von Kwon, B.S. in derselben PCT-Anmeldung beschrieben) wird mit einem Tac- Expressionsvektor (15.5. Pharmacia Inc.) verknüft, welcher Trp- und lac-Promotor gemeinsam besitzt. Das Konstrukt wird im E. coli-Stamm MM294 exprimiert und anschließend durch Affinitäts-Säulenchromatographie gereinigt.
Diese Tyrosinase wird dann zur Herstellung eines Medikamentes verwendet, um neurodegenerative Erkrankungen des Nervensystems zu behandeln.

BEISPIEL 6

Einfügung von humanem Tyrosinasegen in einen defekten HSV-1-Vektor

Ein defekter Herpes-simplex-Virus-1-(HSV-1)-Vektor, pHSVlac, ist von Geiler, A.I. et al., Science 241, 1667 (1988) entwickelt worden. Dieser Vektor ist für den Transport von Genen durch die Blut-Hirn-Schranke verwendbar.
Der Vektor pHSVlac enthält das Escherichia-coli-lacZ-Gen, welches unter der Kontrolle des unmittelbaren frühen 4/5-Promotors von HSV-1 steht. Unter Verwendung konventioneller, der Öffentlichkeit zugänglicher Endonudeasen, wird pHSVlac an seinen EcoRI-Stellen verdaut, um das E. coli-lacZ-Gen zu entfernen. Das λmel 34 humane Tyrosinasegen (beschrieben von Kwon, B.S. in der PCT-Anmeldung WO 88/02372) wird dann in pHSVlac anstelle des E. coli-lacZ-Gens eingefügt und der Vektor wird unter Verwendung konventioneller Techniken wieder verknüpft. Dieser chimärische pHSVlac- Vektor kann dann verwendet werden, um das Tyrosinasegen in Patienten einzubringen, welche an Erkrankungen leiden, die durch einen Melaninmangel hervorgerufen sind.

BEISPIEL 7

Stabile Transformation kultivierter peripherer Neuronen mit dem Tyrosinasegen exprimierenden pHSVlac-Vektor

Primärkulturen dissoziierter Neuronen aus Dorsalwurzelganglien und oberen Zervikalganglien neugeborener Ratten werden gemäß den von Hawrot, E. et al., Methods Enzymol. 58, 574 (1979) gelehrten Techniken bereitet. Die Kulturen werden dann mit dem chimärischen pHSVlac-Vektor des obigen Beispiels 6 infiziert und für 24 Stunden bei 37ºC inkubiert. Die Kulturen werden dann fixiert und die Tyrosinase unter Verwendung von Antityrosinase-Antikörpern (erhältlich von Dr. Seymour H. Pomerantz, Department of Biological Chemistry, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, Maryland 21201) und konventionellen Techniken bestimmt. Es wird gefünden, daß Tyrosinase sowohl in den Kulturen von Zellen der Dorsaiwurzelganglien als auch in den Kulturen von Zellen der oberen Zervikalganglien vorhanden ist.

BEISPIEL 8

Transneuronale Übertragung des Tyrosinasegen exprimierenden pHSVlac-Vektors Gemäß der Technik von Ugolini et al., Science 243 89 (1989) wird acht Ratten der chimärische pHSVlac-Vektor des obigen Beispiels 6 einseitig in Ulnar- und Mediannerven injiziert. Nach vier Tagen werden die Ratten anaesthetisiert und mit 10% Formalin entsprechend der Lehre von Ugolini et al., Brain Res 442 242 (1987) perfündiert. Gehirn und Rückenmark der Ratten werden in transversale Gefrierschnitte von 60 µm geschnitten, und das Vorhandensein von Tyrosinase wird unter Verwendung von Antityrosinase-Antikörpem und konventioneller Techniken, wie oben in Beispiel 7 beschrieben, bestimmt. Es wird geflinden, daß Tyrosinase - infolge der transneuronalen Übertragung des chimärischen pHSVlac-Vektors von seinem Injektionsort im peripheren Neuron in das Gehirn - in den Neuronen des Rattenhirns vorhanden ist.

Claims

1. Verwendung einer aktiven Substanz, welche einen Anstieg in der Melaninkonzentration im Gewebe verursacht, wobei die aktive Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Melanin; Melaninderivaten in Kombination mit Melanin, Tyrosinase, Tyrosinasegen oder Melanin-konzentrierendem Hormon; Tyrosinase; Tyrosinasegen; Melanin-konzentrierendem Hormon und Kombinationen davon zur Herstellung eines Medikaments, um degenerative Erkrankungen des Nervensystems zu behandeln.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die neurologische Funktionsstärung oder Erkrankung durch Einwirken von Substanzen verursacht wird, die neurodegenerative Erkrankungen verursachen.

3. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Erkrankung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus seniler Demenz, Alzheimer-Krankheit und Pick Krankheit.

4. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Erkrankung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Huntington-Chorea, zerebrozerebellärer Degeneration, amaurotischer familiärer Idiotie (neuronale Lipidosen), Leukodystrophie, famihärer Myoklonusepilepsie und Wilson-Krankheit (hepatolentikuläre Degeneration, Westphal-Strumpell-Pseudosklerose).

5. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Erkrankung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schüttellähmung (Parkinson-Krankheit), Dystonia Musculorum Deformans (Torsionsdysto nie), Hallervorden-Spatz- Krankheit und anderen beschränkten Dyskinesien, familiärem Tremor und spastischem Schiefhals (Torticollis spasticus).

6. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Erkrankung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus zerebellären Degenerationen und spinozerebellären Degenerationen (Friedreich-Ataxie, Mane-Syndrom).

7. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Erkrankung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amyotrophisch lateraler Sklerose, progressiver muskulärer Atrophie, progressiver bulbärer Lähmung, primärer lateraler Sklerose, infantiler muskulärer Atrophie (Werdnig-Hoffmann-Krankheit), anderen Formen familiärer progressiver muskulärer Atrophie (einschließlich Wohlfahrt-Kugelberg-Welander-Syndrom), erblicher spastischer Paraplegie, progressiver neuraler Muskelatrophie, peronäaler Muskelatrophie (Charcot- Marie-Tooth), hypertropher interstitieller Neuropathie (Dejerine-Sottas), und gemischten Formen chronischer progressiver Neuropathie.

8. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Erkrankung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus erblicher optischer Atrophie (Leber-Krankheit) und pigmentärer Degeneration der Retina (Retinitis pigmentosa).

9. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Erkrankung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Depression und Schizophrenie.

10. Verwendung nach Anspruch 2, wobei die aktive Substanz vor oder unmittelbar nach der Einwirkung verabreicht wird.

11. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die aktive Substanz bei der Herstellung eines Medikaments verwendet wird, das die Reparatur von Neuronen in Säugern mit Neuronschäden unterstützt.