WO2009117987A2 - Verwendung von boswelliasäuren und synthetischen boswelliasäurederivaten zur hemmung der mikrosomalen prostaglandin e2 synthase und des cathepsin g - Google Patents

Verwendung von boswelliasäuren und synthetischen boswelliasäurederivaten zur hemmung der mikrosomalen prostaglandin e2 synthase und des cathepsin g Download PDF

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WO2009117987A2
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Oliver Werz
Joachim-Friedrich Kapp
Roland Martin
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Universität Tübingen
Medeon Pharmaceuticals Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07J—STEROIDS
    • C07J63/00—Steroids in which the cyclopenta(a)hydrophenanthrene skeleton has been modified by expansion of only one ring by one or two atoms
    • C07J63/008—Expansion of ring D by one atom, e.g. D homo steroids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P1/00—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
    • A61P1/04—Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system for ulcers, gastritis or reflux esophagitis, e.g. antacids, inhibitors of acid secretion, mucosal protectants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P29/00—Non-central analgesic, antipyretic or antiinflammatory agents, e.g. antirheumatic agents; Non-steroidal antiinflammatory drugs [NSAID]

Definitions

  • boswellic acids and synthetic boswellic acid derivatives for inhibiting microsomal prostaglandin E 2 synthase and cathepsin G
  • the present invention relates to the use of naturally occurring boswellic acids and synthetic boswellic acid derivatives, in particular those having an ester group at pos. C3, preferably those having terminal carboxyl function, for inhibiting the inducible microsomal prostaglandin E 2 synthase-1 and for inhibiting cathepsin G.
  • the invention relates to the use of boswellic acids and synthetic boswellic acid derivatives for the manufacture of a medicament for the treatment of PGE 2 and / or cathepsin G - mediated diseases and pathological conditions.
  • This patent application claims the following priorities: DE 102008015607.8 (filing date: 25.03.2008) and DE 102008017496.3 (filing date: 04.04.2008).
  • Acute and chronic inflammatory diseases are associated with an increased activity of inflammatory cells such as monocytes, granulocytes, lymphocytes and endothelial cells, which increase prostaglandin E 2 (PGE 2 ) and / or lysosomal enzymes, including cathepsin G, elastase and proteinase-3, release.
  • PGE 2 prostaglandin E 2
  • lysosomal enzymes including cathepsin G, elastase and proteinase-3
  • PG biosynthesis is initiated by the initial steps of converting arachidonic acid to PGH 2 through cyclooxygenase (COX) -I or -2 ( Figure 1).
  • COX cyclooxygenase
  • Certain PGs, including PGE 2 are mediators in inflammation (especially rheumatoid arthritis), pain and fever, and are also involved in cancers (lung, colon, endometrium), while other PGs perform important physiological functions [1, 2].
  • Inhibitors of COX-1 and -2 thus prevent the synthesis of all PGs and have considerable side effects (stomach, kidney) due to the lack of physiologically important PGs [3].
  • the inducible microsomal prostaglandin E 2 synthase-1 (mPGES-1) is a member the MAPEG family and catalyzes the conversion of PGH2 to PGE2 [4].
  • PGE 2 In contrast to the physiologically necessary PGs, PGE 2 has pronounced pathophysiological properties (inflammation, pain, fever, cancers, angiogenesis), although it also contributes to homeostasis in the stomach and kidney. Since the discovery of inducible mPGES-1 in 1999, efforts have therefore been made to develop potent and selective inhibitors of mPGES-1 in order to selectively inhibit PGE 2 synthesis without suppressing the formation of physiologically important PGs [4, 5 ].
  • mPGES-1 an interesting drug target especially in chronic inflammatory diseases (rheumatoid arthritis), which are associated with pain or with fever, but also in various cancers.
  • chronic inflammatory diseases rheumatoid arthritis
  • MK-886 the number of available inhibitors
  • the motivation of pharmaceutical research to find safe and selective inhibitors of mPGES-1 is enormous.
  • Cathepsin G belongs to the cathepsin family, so-called lysosomal proteases with more than 12 members (cathepsin-A, -B, -D, -E, -G, -L, -K, -S etc.). They are serine, cysteine, or aspartate proteases and play an essential role in the immune system, all of which are a molecular machinery for invading invasive cells through hydrolysis of extracellular matrix proteins [6].
  • Cathepsin G is a neutral serine protease, similar to chymotrypsin and further related to chymase and tryptase, elastase and proteinase-3 [7].
  • Cathepsin G is expressed almost exclusively in neutrophils and macrophages, stored in azurophilic granules and released after degranulation. It cleaves its substrates according to Met, Leu, Phe, Lys, Arg, preferentially to aromatic residues. In addition to the extracellular matrix proteins [8, 9], the substrates also include chemokines, receptors and integrins [7].
  • cathepsin G The primary physiological function of cathepsin G is the intracellular and extracellular destruction of microorganisms. Pathophysiological processes related to cathepsin G mediate tissue repair at injured sites, activation of platelets (aggregation and Secretion) via PAR-4 [10], the activation of neutrophils via the formyl-peptide receptor [11], and the induction of leukocyte migration and infiltration into tissue. Cathepsin knock-out mice show reduced signs of inflammation and are resistant to arthritis induction by anti-collagen antibodies. Overall, cathepsin thus generally promotes inflammatory processes.
  • cathepsin G inhibitors for the treatment of diseases are not yet approved as drugs.
  • COPD chronic obstructive pulmonary disease
  • emphysema emphysema
  • reperfusion injury psoriasis
  • rheumatoid arthritis rheumatoid arthritis
  • Cathepsin G inhibitors for the treatment of diseases are not yet approved as drugs.
  • both cathepsin G and mPGES-1 play key roles in inflammatory diseases, which, however, are completely different in their mode of action. This implies that the combined / simultaneous suppression of both enzymes can lead to an additive or even synergistic effect.
  • Substances that cause dual inhibition of cathepsin G and mPGES-1 are not yet known.
  • the object of the present invention is therefore to identify the first time substances that inhibit the cathespin G and the PGE 2 synthesis inhibiting in an additive and / or synergistic manner, thus blocking inflammatory processes.
  • the disadvantages of the known methods use of steroidal antirheumatics (glucocorticoids) and of NSAIDs or so-called coxibs, namely inhibitors of COX enzymes
  • coxibs namely inhibitors of COX enzymes
  • active ingredients in particular natural substances and their synthetic derivatives, are identified which can be used to produce a drug therapeutic treatment of cathepsin G and / or PGE 2 mediated diseases, especially chronic inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis, inflammatory bowel disease and asthma, can be used to have low side effects at high efficiency.
  • boswellic acids and synthetic derivatives inhibit the biosynthesis of PGE 2 in LPS-stimulated human blood ( Figure 7).
  • boswellic acids and their derivatives are direct inhibitors of mPGES-1 and inhibitors of PGE 2 synthesis.
  • boswellic acids and the synthetic derivatives inhibit cathepsin G-mediated functional cell responses.
  • fMLP-induced invasion of neutrophils by Matrigel is suppressed ( Figure 9).
  • boswellic acids nor their synthetic derivatives have been described as cathepsin G inhibitors or as dual inhibitors of cathepsin G and PGE 2 synthesis.
  • ⁇ -BA purified ⁇ -boswellic acid
  • synthetic boswellic acid derivatives are used which have a comparable or better inhibitory effect on the mPGES-1 and / or cathepsin G activity than the naturally occurring boswellic acids.
  • synthetic Boswelliaklarivate so far no biological or pharmacological effects have been described and the substances are unknown in itself.
  • the synthetic structural variations on the natural boswellic acids surprisingly lead to higher potency with regard to the parent substances.
  • Boswellic acid derivatives which are esterified or etherified at the C3 OH function, in particular those which have a terminal carboxyl function in the rest, have been successfully tested.
  • Table 1 includes some structural modifications of boswellic acids.
  • Table 2 covers some examples of the synthetic boswellic acid derivatives which have an inhibitory effect on PGE 2 synthesis and / or cathepsin G. a IC 50 [ ⁇ M],% residual activity at 10 ⁇ M)
  • the invention therefore comprises boswellic acid derivatives of the formula I:
  • R 1 is a polar or anionic substituent, in particular a hydroxy group or a linear or branched hydroxyalkyl, linear or branched carboxyalkyl, hydroxyaryl, carboxyaryl, hydroxyheteroaryl, carboxyheteroaryl, hydroxyalkylaryl, carboxyalkylaryl, hydroxyalkylheteroaryl or carboxyalkylheteroaryl, which has a nitrogen, Oxygen or carbon atom is attached to the remainder of the molecule, wherein the hydroxyaryl, carboxyaryl, hydroxyheteroaryl, carboxyheteroaryl, hydroxyalkylaryl, carboxyalkylaryl, hydroxyalkylheteroaryl or carboxyalkylheteroaryl may be condensed with another ring system, and one or more H atoms may be substituted by one or more groups from the class of halogen, O, N, S, OH, NH 2, NO 2, SH, (C 1-10) al
  • R1a represents a hydrogen atom or a radical R1
  • R 2 is two hydrogen atoms, a hydrogen atom and a hydroxyl group or an oxygen atom
  • R3 is a carboxyl group, a carboxylic acid salt with a physiologically acceptable counterion, a Ci-Cs carboxylic acid ester or a C 1 -C 5 - be carboxylic acid amide.
  • alkyl is a C 1 -C 10 alkyl group which may be straight-chain or branched. Preferred embodiments are methyl, ethyl, n-propyl and iso-propyl.
  • cycloalkyl represents a C 3 -C 10 cycloalkyl group. Preferred embodiments are cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl.
  • aryl is a C ⁇ -C10 aryl group, for example a phenyl or naphthyl group.
  • heteroaryl is a C 5 -C 10 heteroaryl group, with N, S or O as a heteroatom, for example pyridyl, oxazolyl, thiazolyl, quinazolyl, isoquinazolyl, chromenyl.
  • R1a OH, cis-diol-ß-BA. This particular embodiment is shown below:
  • both hydroxy groups may be independently esterified or etherified.
  • the radicals mentioned above for R1 can therefore also be in the position of the second hydroxyl group (R1a).
  • the radical R 2 of the compounds of the formula I according to the invention can be present as the oxygen atom (in the form of a keto group).
  • the rest R2 can also two hydrogen atoms or a hydrogen atom and a hydroxy group.
  • the hydroxy group may be ⁇ - or ⁇ -permanently.
  • the radical R3 of the compounds of the formula I according to the invention can be in the form of a carboxylic acid group, but can also be present as its salt, ester or amide, for example as the carboxylic acid, sodium, potassium, lithium, magnesium, zinc, ammonium or cyclohexylammonium salt or as Methyl or ethyl ester or as methylamide.
  • Preferred radicals R1 according to the invention are formyl (-CO-H), oxalyl (-CO-COOH), succinyl (-CO- (CH 2 ) 2 -COOH), glutaroyl (-CO- (CH 2 ) 3 -COOH), - CH 2 -COOH, -CH 2 -CONH-CH 3 , galloyl (-O-CO-C 6 H 2 (OH) 3 ) and -O-CH 2 -COOH.
  • the naturally occurring boswellic acids in particular ⁇ -boswellic acid, acetyl- ⁇ -boswellic acid, acetyl-11-keto- ⁇ -boswellic acid and 11-keto- ⁇ -boswellic acid (Ind. J. Chem., 16 b: 176-), are excluded from the protection claim. 178, 1978).
  • the compounds of the invention may exist as stereoisomers due to the presence of asymmetric centers.
  • the present invention relates to all possible stereoisomers both as racemates, as well as in enantiomerically pure form.
  • stereoisomers also includes all possible diastereomers and regioisomers and tautomers (e.g., keto-enol tautomers) in which the compounds of the invention may be present, which are also subject of the invention.
  • the invention moreover relates to the use of preparations for inhibiting PGE 2 synthesis, in particular for inhibiting mPGES-1, and / or cathepsin G, these preparations containing at least one boswellic acid derivative of the formula I.
  • the invention further includes the use of boswellic acids or their synthetic derivatives for the manufacture of a medicament for the treatment of PGE 2 and / or cathepsin G-mediated diseases and disease states.
  • the PGE 2 -mediated diseases are, in particular, acute and chronic inflammations, painful and feverish conditions as well as cancers.
  • the cathepsin G-mediated disease states are, in particular, asthma, COPD (chronic obstructive pulmonary disease), emphysema, reperfusion injury, and rheumatoid arthritis.
  • the medicament may further contain a pharmaceutical carrier material.
  • boswellic acid derivatives of the formula I are suitable for the preparation of medicaments for the treatment of multiple sclerosis.
  • MS Multiple sclerosis
  • CNS central nervous system
  • Multiple inflammatory demyelinating lesions are formed in the brain and spinal cord, which are probably caused by the attack of the body's own immune cells on the myelin sheaths of the nerve cell processes.
  • the disease is not curable, the course can be favorably influenced by various measures.
  • Some common pharmaceutical treatment options include treatment with interferons (eg Betaferon ®) and treatment with glucocorticoids (eg methylprednisolone).
  • the invention therefore also relates to the use of preparations containing at least one boswellic acid derivative of the formula I for the treatment of multiple sclerosis (MS).
  • plasma concentrations of about 0.1 - 15 uM, in particular 1-10 uM boswellic acids or synthetic derivatives are desirable, which could be about the po dose of about 100-1000 be mg / day.
  • boswellic acids or synthetic derivatives or pharmaceutical compositions containing them for the treatment of diseases can be carried out, for example, orally or parenterally.
  • the compounds of the invention are administered as needed. It is helpful here that the compounds according to the invention are less toxic, so that the dosage depends on the Severity of the disease and duration of treatment may be varied by the doctor.
  • the compounds of the invention are administered here in human application in a dosage of 1 to 1000 mg, preferably 50 to 750 mg, more preferably 100 to 500 mg.
  • the doses mentioned can be administered once to four times a day.
  • the said dose may be administered in various preparations, e.g. in the form of tablets, dragees, capsules, solutions, emulsions, inhalation preparations, aerosols or suppositories.
  • the administration may be oral, buccal, parenteral, intraperitoneal, rectal, intramuscular, subcutaneous, intraarterial, intravenous, inhalative or intranasal, with preparations for oral administration being preferred.
  • preparations are known in principle, and special boswellic acid preparations are mentioned, for example, in EP 0854709 B2.
  • Formulations The present invention also teaches a pharmaceutical composition containing at least one compound of the invention.
  • one or more physiologically acceptable excipients and / or excipients may be mixed with the compound and the mixture galenically prepared for local or systemic administration, especially orally, parenterally, for infusion, for injection.
  • the choice of additives and / or adjuvants will depend on the chosen dosage form.
  • the galenic preparation of the pharmaceutical composition according to the invention is carried out in the usual way.
  • Free carboxylic acid groups may also be present in the form of their salts with physiologically acceptable counterions such as Mg ++ , Ca ++ , Na + , K + , Li + or ammonium derivatives such as cyclohexylammonium.
  • Amino-containing compounds may also be present in the form of an ammonium salt, for example as chloride, bromide, mesylate, tosylate, oxalate, orotate or tartrate.
  • Suitable solid or liquid pharmaceutical preparation forms are, for example, granules, powders, dragees, tablets, microcapsules, suppositories, syrups, juices, suspensions, emulsions, drops or solutions for injection (iV, Lp., Lm., Sc) or nebulization (aerosols), Formulations for dry powder inhalation, transdermal systems as well as preparations with sustained-release release, in the preparation of which conventional auxiliaries such as excipients, blasting, binding, coating, Swelling, lubricants, lubricants, flavors, sweeteners and solubilizers find use.
  • adjuvants are, for example, magnesium carbonate, titanium dioxide, lactose, mannitol and other sugars, talc, milk protein, gelatin, starch, cellulose and its derivatives, animal and vegetable oils such as cod liver oil, sunflower, peanut or sesame oil, polyethylene glycols and solvents such as sterile water and monohydric or polyhydric alcohols, for example glycerol.
  • a pharmaceutical composition according to the invention can be prepared by mixing at least one substance used according to the invention in a defined dose with a pharmaceutically suitable and physiologically acceptable carrier and optionally further suitable active ingredients, additives or excipients with a defined dose and prepared to the desired administration form.
  • Suitable diluents are polyglycols, ethanol, water and buffer solutions.
  • Suitable buffer substances are, for example, N, N-dibenzylethylenediamine, diethanolamine, ethylenediamine, N-methylglucamine, N-benzylphenethylamine, diethylamine, phosphate, sodium bicarbonate and sodium carbonate.
  • N, N-dibenzylethylenediamine, diethanolamine ethylenediamine, N-methylglucamine
  • N-benzylphenethylamine diethylamine
  • phosphate sodium bicarbonate and sodium carbonate.
  • the pharmaceutical composition is prepared and administered in dosage units, each unit containing as active ingredient a defined dose of the compound of the invention.
  • the preparation of infusion solutions is another preferred embodiment.
  • daily doses of 1-4000 mg of active ingredient preferably 5- 2000 mg
  • higher or lower daily doses may be appropriate.
  • the administration of the daily dose can be carried out by single administration in the form of a single unit dose or several smaller dosage units as well as by multiple subdivided doses at specific intervals.
  • An advantage of the present invention is that for the drug target mPGES-1 with the boswellic acids or synthetic derivatives structures have been identified that lead to the inhibition of the activity of mPGES-1.
  • the synthesis of PGE 2 could be selectively inhibited, without inhibiting the synthesis of other (physiologically important) PGs, as hitherto by inhibitors of COX-1 and -2.
  • the therapy of PGE 2 -mediated diseases by means of boswellic acids or synthetic derivatives has fewer side effects compared to COX-1/2 inhibitors.
  • a further advantage of the present invention is that the compounds according to the invention additionally inhibit cathepsin G. This results in synergistic or at least additive effects with regard to the treatment of inflammatory / degenerative diseases and of cancers.
  • a further advantage of the invention is that the use or the dose of glucocorticoids or non-steroidal anti-inflammatory drugs (cyclooxygenase inhibitors) is reduced and the duration of administration is shortened by the use of the compounds according to the invention, which because of their unspecific blockade of the synthesis of all prostaglandins (NSAIDs) or genomic effects (glucocorticoids) lead to significant side effects.
  • NSAIDs prostaglandins
  • glucocorticoids cyclooxygenase inhibitors
  • the invention can be used to treat all forms of diseases associated with increased production of PGE 2 and / or cathepsin G activity. These are primarily inflammatory diseases (including rheumatoid arthritis), feverish and painful conditions, as well as cancers in which PGE 2 plays a role or asthma, COPD, emphysema, reperfusion injury, and rheumatoid arthritis in which cathepsin G plays a role , The term treatment also includes prophylaxis.
  • FIG. 1 Biosynthesis pathway of PGE 2
  • FIG. 3 Concentration-activity curves of 3-O-acetyl-11-keto-boswellic acid (A) and 3-O-acetyl- ⁇ -boswellic acid (B) with respect to mPGES-1 activity in microsomal fractions of interleukin-1. stimulated A549 cells.
  • FIG. 7 Inhibition of the mPGES-1-mediated synthesis of PGE 2 in LPS-stimulated human whole blood (percentage activity compared to the control with
  • the combined organic phases are washed neutral with water and saturated brine and dried over MgSO 4 .
  • the solvent is removed in vacuo and the residue is taken up in 16 ml of dioxane and admixed with 1.65 ml of 5N NaOH (8.1 mmol) and stirred for 90 min. heated to reflux for a long time. After cooling, the mixture is acidified with 1 N HCl (pH 2-3) and extracted three times with 50 ml of diethyl ether.
  • the combined organic extracts are washed neutral with water and saturated brine, dried with MgSO 4 and evaporated in vacuo.
  • the combined organic extracts are washed neutral with water and saturated brine and dried with MgSO 4 .
  • the solvent is removed in vacuo (water bath of the rotary evaporator max. 25 0 C), which is not completely evaporated to dryness to avoid elimination of the 11-OH group to the diene!
  • the crude product obtained is purified by flash chromatography on silica gel (pentane / diethyl ether 1: 1 + 0.1% acetic acid). Yield: 83.1 mg of 11 ⁇ -hydroxy- ⁇ -BA and 141 mg of 11 ⁇ -hydroxy- ⁇ -BA (overall 73%).
  • the mixture is stirred for 2 days at RT, then 0.5 ml of water and stirred again for 2 h at RT. It is mixed with 200 ml of 1 N HCl and the mixture extracted three times with 70 ml of dichloromethane. The combined extracts are washed neutral with water and saturated NaCl solution and dried over MgSO 4 . After removal of the solvent in vacuo is purified by flash chromatography (pentane / diethyl ether 4: 1 + 1% acetic acid).
  • A549 cells were incubated with interleukin-1 (1 ng / ml) for 72 hours. After harvesting and cell count for the pelleted cells were snap frozen on dry ice / ethanol, by addition of 1 ml Homogensticianspuffer (4 0 C) then thawed and homogenized using ultrasound. After centrifugation 10,000 g for 10 min at 4 0 C, the supernatant obtained was centrifuged at 174,000 g and 4 0 C for 1 h hour to recover mitochondria. The pellet (mitochondria) was dissolved in the homogenization buffer and preincubated with the test substances (boswellic acids or DMSO) for 10 min at 4 ° C. in 96-well plates.
  • test substances biswellic acids or DMSO
  • PGH2 was added as a substrate and the reaction after 1 min at 4 0 C by means of stop solution (containing, inter alia, Fe 2+ , citric acid and 11-ß-PGE2 as standard) ended. After solid phase extraction (RP-18 columns and acetone as eluent), the sample was analyzed by HPLC (RP-18, UV detection at 190 nm).
  • Venous human peripheral blood taken from healthy, adult donors who did not take any medication for 14 days before taking blood was collected in heparin tubes (20 U / ml). Aliquots (0.8 ml) were filled to 1 ml with sample buffer (10 mM potassium phosphate buffer pH 7.4, 3 mM KCl, 140 mM NaCl and 6 mM D-glucose). After pretreatment with the test substances (boswellic acids and their synthetic derivatives, indomethacin, MK-886 or DMSO as negative control) at RT for 5 min, the samples were incubated with LPS (10 ⁇ g / ml) for 5 hrs at 37 ° C.
  • the resulting PGE 2 formation was stopped (ice cooling), the samples were centrifuged (2300 ⁇ g, 10 min, 4 ° C) and to the supernatant was added citric acid (30 ul, 2 M). After further centrifugation (2300 g, 10 min, 4 ° C), the solid phase extraction and HPLC analysis of the PGE 2 was carried out .
  • the PGE 2 peak (3 ml) was determined by coelution with authentic external standard, the eluate was collected and acetonitrile removed under a stream of nitrogen.
  • the pH was adjusted to 7.2 by addition of 10x PBS buffer pH 7.2 (230 ⁇ l) before the PGE 2 content was determined using the PGE 2 High Sensitivity EIA Kit (Assay Designs, Michigan, MI) according to the manufacturer's instructions.
  • the enzyme was freshly prepared from human neutrophils. For this purpose, 2.5 ⁇ 10 7 neutrophils / ml were stimulated with 10 ⁇ M cytochalasin B and 2.5 ⁇ M fMLP for 5 min at 37 ° C. After centrifugation at 1200 ° g for 5 min at 4 ° C, the resulting supernatant (containing ca. 10 ⁇ g cathepsin G / ml) was used immediately for cathepsin G activity determination.
  • the enzyme was purified from human neutrophils (elastin-sepharose, and weak cation exchanger).
  • the test system consists of cathepsin G (20 ⁇ l supernatant with about 0.2 ⁇ g cathepsin G) or alternatively 0.2 ⁇ g purified enzyme, each diluted in 200 ⁇ l HEPES 0.1 M, NaCl 0.5 M, pH 7.4, 10% DMSO.
  • the substrate for cathepsin G is N-Suc-Ala-Ala-Pro-Phe-pNA (Suc-AAPF-pNA) (1 mM). The absorption caused by free p-nitrophenol was measured at 410 nm and 25 ° C.
  • MS multiple sclerosis
  • EAE mice contain a boswellic acid derivative (3 x 0.08 mg oxaloyl- ⁇ -BA per day) for four weeks, with half of the mice receiving placebo. Individually, the symptoms of EAE are evaluated (no symptoms, paralysis of the tail, paralysis of the hind legs, paralysis of the hind legs and forelegs, death). Result: The with the Boswelliaklarederivat Treated mice show significantly fewer symptoms of MS than the mice that received placebo.
  • Analogous findings are obtained by administering, oxaloyl-11-keto- ⁇ -BA, succinoyl- ⁇ -BA, succinoyl-11-keto- ⁇ -BA, glutaroyl- ⁇ -BA, glutaroyl-11-keto- ⁇ -BA, Galloyl- ⁇ -BA, galloyl-11-keto- ⁇ -BA, 11 ⁇ -hydroxy- ⁇ -BA, 11 ⁇ -hydroxy- ⁇ -BA or cis-diol- ⁇ -BA.
  • MS patients receive a boswellic acid derivative over 52 weeks (3 x 2 oxaloyl- ⁇ -BA capsules - 350 mg per day), with half of the patients receiving placebo. After 52 weeks, those patients who received the boswellic acid derivative displayed a significantly better clinical picture than the patients who received placebo. The finding is confirmed by magnetic resonance imaging.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Boswelliasäurederivate. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung von Zubereitungen mit Boswelliasäuren bzw. synthetischer Derivate insbesondere Boswelliasäure-Derivate, die an der C3-OH-Funktion verestert oder verethert sind, zur Hemmung der induzierbaren mikrosomalen Prostaglandin E2 Synthase-1 und/oder zur Hemmung des Cathepsin G. Ferner betrifft die Erfindung Verwendung von Boswelliasäuren bzw. synthetischer Derivate zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von PGE2- und/oder Cathepsin G-vermittelter krankhafter Zustände.

Description

Verwendung von Boswelliasäuren und synthetischen Boswelliasäurederivaten zur Hemmung der mikrosomalen Prostaglandin E2 Synthase und des Cathepsin G
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von natürlich vorkommenden Boswelliasäuren und synthetischen Boswelliasäurederivaten, insbesondere solche mit einer Estergruppe an Pos. C3, vorzugsweise solche mit endständiger Carboxylfunktion, zur Hemmung der induzierbaren mikrosomalen Prostaglandin E2 Synthase-1 und zur Hemmung des Cathepsin G. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung von Boswelliasäuren und synthetischen Boswelliasäurenderivate zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von PGE2- und/oder Cathepsin G- vermittelter Erkrankungen und krankhafter Zustände. Diese Patentanmeldung nimmt folgende Prioritäten in Anspruch: DE 102008015607.8 (Anmeldetag: 25.03.2008) und DE 102008017496.3 (Anmeldetag: 04.04.2008). Akute und chronische entzündliche Erkrankungen gehen mit einer erhöhten Aktivität von entzündungsrelvanten Zellen wie z.B. Monozyten, Granulozyten, Lymphozyten und endothelialen Zellen einher, die vermehrt Prostaglandin E2 (PGE2) und/oder lysosomale Enzyme, dazugehörend Cathepsin G, Elastase und Proteinase-3, freisetzen. Diese Proteasen und das PGE2 sind für die Entstehung und Aufrechterhaltung entzündlicher Symptomatik (Schmerz, Schwellung, Rötung, Überwärmung und Funktionsverlust) verantwortlich bzw. wirken fördernd darauf ein.
Die PG-Biosynthese wird durch die initialen Schritte der Umwandlung von Arachidonsäure zu PGH2 durch die Cyclooxygenase (COX)-I oder -2 eingeleitet (Fig. 1 ). Gewisse PGs, dazu gehörend das PGE2, sind Mediatorstoffe bei Entzündungen (v.a. rheumatoide Arthritis), Schmerz und Fieber, und sind des Weiteren bei Krebserkrankungen (Lunge, Kolon, Endometrium) beteiligt, andere PGs dagegen erfüllen wichtige physiologischen Funktionen [1 , 2]. Hemmstoffe der COX-1 und -2 unterbinden damit die Synthese aller PGs und weisen aufgrund des Mangels physiologisch wichtiger PGs beträchtliche Nebenwirkungen (Magen, Niere) auf [3]. Die induzierbare mikrosomale Prostaglandin E2 Synthase-1 (mPGES-1 ) ist Mitglied der MAPEG Familie und katalysiert die Umwandlung von PGH2 zu PGE2 [4]. PGE2 weist im Gegensatz zu den physiologisch notwendigen PGs ausgeprägte pathophysiologische Eigenschaften (Entzündung, Schmerz, Fieber, Krebserkrankungen, Angiogenese) auf, obwohl es im Magen und in der Niere ebenfalls zur Homöostase beiträgt. Seit Entdeckung der induzierbaren mPGES-1 im Jahre 1999 ist man deshalb bestrebt, potente und selektive Hemmstoffe gegen die mPGES-1 zu entwickeln, um die PGE2 Synthese selektiv zu inhibieren, ohne dabei die Bildung der physiologisch wichtigen PGs zu unterdrücken [4, 5]. Dies macht die mPGES-1 zu einem interessanten Arzneistoff-Target v.a. bei chronisch entzündlichen Erkrankungen (rheumatoide Arthritis), die mit Schmerz oder auch mit Fieber einhergehen, aber auch bei diversen Krebserkrankungen. Allerdings ist bislang kein Inhibitor der mPGES-1 als Arzneimittel zur Therapie zugelassen, und die Anzahl verfügbarer Hemmstoffe (wie z.B. MK-886) ist derzeit noch äußerst gering und die Substanzen befinden sich noch in klinischer Prüfung. Die Motivation der pharmazeutischen Forschung sichere und selektive Hemmstoffe der mPGES-1 zu finden ist enorm.
Cathepsin G gehört zur Familie der Cathepsine, sogenannte lysosomale Proteasen mit mehr als 12 Mitgliedern (Cathepsin-A, -B, -D, -E, -G, -L, -K, -S etc.). Sie sind Serin-, Cystein-, oder Aspartat-Proteasen und spielen eine wesentliche Rolle im Immunsystem, indem sie allesamt durch Hydrolyse extrazellulärer Matrixproteine eine molekulare Machinerie zum Eindringen invasiver Zellen darstellen [6].
Cathepsin G ist eine neutrale Serinprotease, ähnlich Chymotrypsin und des weiteren mit Chymase und Tryptase, Elastase und Proteinase-3 verwandt [7]. Cathepsin G wird quasi ausschließlich in Neutrophilen und Makrophagen exprimiert, in azurophilien Granula gespeichert und nach Degranulierung freigesetzt. Es spaltet seine Substrate nach Met, Leu, Phe, Lys, Arg, preferentiell nach aromatischen Resten. Zu den Substraten gehören neben den extrazellulären Matrixproteinen [8, 9] auch Chemokine, Rezeptoren und Integrine [7].
Primäre physiologische Funktion des Cathepsin G ist die intrazelluläre und extrazelluläre Vernichtung von Mikroorganismen. Pathopysiologische Prozesse die im Zusammenhang mit Cathepsin G stehen sind die Vermittlung des Gewebeumbaus an verletzten Stellen, die Aktivierung von Thrombozyten (Aggregation and Sekretion) via PAR-4 [10], die Aktivierung von Neutrophilen via Formyl-Peptid- Rezeptor [11], und die Induktion von Leukozytenmigration und -infiltration in Gewebe. Cathepsin-knock-out Mäuse zeigen reduzierte Entzündungsanzeichen und sind resistent gegenüber Arthritis-Induktion durch Anti-Kollagen Antikörper. Insgesamt fördert Cathepsin also allgemein Entzündungsvorgänge. Dementsprechend ergeben sich therapeutische Indikationen für Cathepsin G Inhibitoren, dazu gehörend Asthma, COPD (Chronisch obstruktive Lungenerkrankung), Emphyseme, Reperfusion injury, Psoriasis und rheumatoid Arthritis [12]. Hemmstoffe des Cathepsin G zur Therapie von Erkrankungen sind bislang nicht als Arzneimittel zugelassen. Zusammenfassend spielen also sowohl Cathepsin G als auch die mPGES-1 Schlüsselrollen bei entzündlichen Erkrankungen, die jedoch hinsichtlich der Wirkungsweisen völlig unterschiedlich sind. Dies impliziert, dass die kombinierte / gleichzeitige Unterdrückung beider Enzyme zu einem additiven oder auch synergistischen Effekt führen kann. Substanzen, die eine duale Hemmung des Cathepsin G und der mPGES-1 bewirken, sind bislang nicht bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, erstmalig Substanzen zu identifizieren, die das Cathespin G und die PGE2 Synthese in einer additiven und/oder synergistischen Weise hemmen und somit entzündlicher Prozesse blockieren. Dabei sollen die Nachteile der bekannten Verfahren (Einsatz von steroidalen Antirheumatika (Glukokorticoide) und von NSAIDs oder sog. Coxiben, nämlich Hemmstoffe der COX Enzyme) umgangen werden und Wirkstoffe, insbesondere Naturstoffe und deren synthetische Derivate, identifiziert werden, die zu Herstellung eines Arzneistoffes zur therapeutischen Behandlung von Cathepsin G- und/oder PGE2-vermittelten Erkrankungen, insbesondere von chronischen Entzündungen wie rheumatoide Arthritis, entzündliche Darmerkrankungen und Asthma, verwendet werden können, um bei einer hohen Effizienz geringe Nebenwirkungen aufzuweisen.
Diese Aufgabe wird durch die Verwendung von Boswelliasäuren und deren synthetischen Derivaten gelöst, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungen sind in abhängigen Ansprüchen genannt.
Die o.g. Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der vorliegenden Erfindung Boswelliasäuren und deren synthetische Derivate als Hemmstoffe der katalytischen - A -
Aktivität der mPGES-1 und des Cathepsin G in zellfreien Systemen identifiziert werden konnten (Tabelle 2, Fig. 2-6, 8). Auch hemmen Boswelliasäuren und synthetische Derivate die Biosynthese von PGE2 im LPS-stimulierten Humanblut (Fig. 7). Damit sind Boswelliasäuren und deren Derivate direkte Hemmstoffe der mPGES-1 bzw. Hemmstoffe der PGE2 Synthese.
Weiterhin zeigt die Erfindung, dass Boswelliasäuren und die synthetischen Derivate Cathepsin G-vermittelte funktionelle Zellantworten inhibieren. So wird die fMLP- induzierte Invasion von Neutrophilen durch Matrigel hindurch unterbunden (Fig. 9). Bislang sind weder Boswelliasäuren noch deren synthetischen Derivate als Cathepsin G Inhibitoren oder als duale Hemmstoffe des Cathepsin G und der PGE2 Synthese beschrieben worden.
In einer Ausführung der Erfindung werden natürlich vorkommende gereinigte Boswelliasäuren verwendet. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die gereinigte ß-Boswelliasäure (ß-BA) verwendet. Diese kann z.B. nach dem Verfahren von Jauch et al. [13] aus Weihrauchharzen halbsynthetisch gewonnen werden.
In einer weiteren Ausführung werden synthetische Boswelliasäurenderivate verwendet, die eine vergleichbare oder bessere Hemmwirkung auf die mPGES-1- und/oder Cathepsin G-Aktivität als die natürlich vorkommenden Boswelliasäuren haben. Für die synthetischen Boswelliasäurenderivate sind bislang keine biologischen oder pharmakologischen Wirkungen beschrieben worden und die Substanzen sind an sich unbekannt. Die synthetischen Strukturvariationen an den natürlichen Boswelliasäuren führen überraschenderweise hinsichtlich der Muttersubstanzen zu höherer Wirksamkeit.
Es wurden vor allem Boswelliasäure-Derivate erfolgreich getestet, die an der C3 OH-Funktion verestert oder verethert sind, insbesondere solche die im Rest eine endständige Carboxylfunktion aufweisen. Tabelle 1 umfasst einige strukturelle Modifikationen von Boswelliasäuren.
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Tabelle 2 umfasst einige Beispiele der synthetischen Boswelliasäure-Derivate, die einen Hemmeffekt auf die PGE2-Synthese und/oder Cathepsin G aufweisen.
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a IC50 [μM], % Restaktivität bei 10 μM) Die Erfindung umfasst daher Boswelliasäure-derivate der Formel I:
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(I) wobei R1 für einen polaren oder anionischen Substituenten, insbesondere eine Hydroxygruppe oder ein lineares oder verzweigtes Hydroxyalkyl, lineares oder verzweigtes Carboxyalkyl, Hydroxyaryl, Carboxyaryl, Hydroxyheteroaryl, Carboxyheteroaryl, Hydroxyalkylaryl, Carboxyalkylaryl, Hydroxyalkylheteroaryl oder Carboxyalkylheteroaryl steht, das über ein Stickstoff-, Sauerstoff- oder Kohlenstoffatom an das Restmolekül geknüpft ist, wobei das Hydroxyaryl, Carboxyaryl, Hydroxyheteroaryl, Carboxyheteroaryl, Hydroxyalkylaryl, Carboxyalkylaryl, Hydroxyalkylheteroaryl oder Carboxyalkylheteroaryl mit einem weiteren Ringsystem kondensiert sein kann, und ein oder mehrere H-Atome substituiert sein können durch eine oder mehrere Gruppen aus der Substanzklasse Halogen, O, N, S, OH, NH2, NO2, SH, (C1-10)Alkyl, (C2-io)Alkenyl, (C2-10)Alkinyl, OCF3, (Ci-I0)AIkOXy, (Ci-10)Alkylamin, (C1.i0)Alkylthio, (Ci.iO)Alkylsilyl, (C3-io)Cycloalkyl, (C3- io)Cycloalkenyl, (C3-io)Cycloheteroalkyl, (C3-io)Cycloheteroalkenyl, COOH, oder das korrespondierende Säureadditionssalz dieser Verbindung, oder R1 für Phosphat oder Sulfat, verknüpft mit substituiertem oder unsubstituiertem Aryl, Heteroaryl, Alkylaryl oder Alkylheteroaryl,
R1a für ein Wasserstoffatom oder einen Rest R1 steht, R2 für zwei Wasserstoffatome, für ein Wasserstoffatom und eine Hydroxylgruppe oder ein Sauerstoffatom stehen,
R3 für eine Carboxylgruppe, ein Carbonsäuresalz mit einem physiologisch unbedenklichem Gegenion, ein Ci-Cs-Carbonsäureester oder ein ein C1-C5- Carbonsäureamid sein.
Soweit nicht anders definiert steht der Begriff Alkyl für eine C1-C10 Alkylgruppe, die geradkettig oder verzweigt sein kann. Bevorzugte Ausführungsformen sind Methyl-, Ethyl, n-Propyl und iso-Propyl. Soweit nicht anders definiert steht der Begriff Cycloaalkyl für eine C3-C10 Cycloalkylgruppe. Bevorzugte Ausführungsformen sind Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl. Soweit nicht anders definiert steht der Begriff Aryl für eine Cβ-C-io Arylgruppe, bespielsweise eine Phenyl oder Naphthylgruppe. Soweit nicht anders definiert steht der Begriff Heteroaryl für eine C5-C10 Heteroarylgruppe, mit N, S oder O als Heteroatom, beispielsweise Pyridyl-, Oxazolyl-, Thiazolyl-, Chinazolyl, Isochinazolyl, Chromenyl. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung befindet sich in cis-Stellung zu R1 noch eine weitere Hydroxygruppe (R1a = OH, Cis-Diol-ß-BA). Diese besondere Ausführungsform ist nachfolgend dargestellt:
CH3
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In dieser Ausführungsform können beide Hydroxygruppen unabhängig voneinander verestert oder verethert sein. Die oben für R1 genannten Reste können daher auch an der Position der zweiten Hydroxygruppe (R1a) stehen.
Der Rest R2 der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I kann als Sauerstoffatom (in Form einer Ketogruppe) vorliegen. Der Rest R2 kann aber auch zwei Wasserstoffatome bedeuten oder ein Wasserstoffatom und eine Hydroxygruppe. Die Hydroxygruppe kann α- oder ß-ständig sein.
Der Rest R3 der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I kann als Carbonsäuregruppe vorliegen, aber auch als deren Salz, Ester oder Amid vorliegen, beispielsweise als Carbonsäure- Natrium-, Kalium-, Lithium-, Magnesium-, Zink-, Ammonium-, Cyclohexylammoniumsalz oder als Methyl- oder Ethylester oder als Methylamid.
Erfindungsgemäß bevorzugte Reste R1 sind Formyl (-CO-H), Oxalyl (-CO-COOH), Succinyl (-CO-(CH2)2-COOH), Glutaroyl (-CO-(CH2)3-COOH), -CH2-COOH, -CH2-CONH-CH3, Galloyl (-0-CO-C6H2(OH)3) und -0-CH2-COOH.
Vom Schutzbegehren ausgenommen sind die natürlich vorkommenden Boswelliasäuren, insbesondere ß-Boswelliasäure, Azetyl-ß-Boswelliasäure, Azetyl- 11-keto-ß-Boswelliasäure und 11-keto-ß-Boswelliasäure (Ind. J. Chem., 16 b: 176- 178, 1978). Die erfindungsgemäßen Verbindungen können durch das Vorhandensein von Asymmetriezentren als Stereoisomere vorliegen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind alle möglichen Stereoisomere sowohl als Racemate, als auch in enantiomerenreiner Form. Der Begriff Stereoisomere umfaßt auch alle möglichen Diastereomere und Regioisomere und Tautomere (z.B. Keto-Enol-Tautomere), in denen die erfindungsgemäßen Verbindungen vorliegen können, die damit ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind.
Die bevorzugten Verbindungen der Formel I sind in der Tabelle 1 zusammengestellt. Besonders bevorzugt sind die Verbindungen Nr. 5-13, 16 sowie Verbindungen bei denen R1 für einen Rest der Zusammensetzung -CO-H (Formyl), -CH2-COOH, oder -CH2-CONH-CH3 steht.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung von Zubereitungen zur Hemmung der PGE2 Synthese, insbesondere zur Hemmung der mPGES-1 , und / oder des Cathepsin G, wobei diese Zubereitungen mindestens ein Boswelliasäure- Derivate der Formel I enthalten. Die Erfindung umfasst ferner die Verwendung von Boswelliasäuren oder ihren synthetischen Derivaten zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von PGE2- und/oder Cathepsin G-vermittelten Erkrankungen und krankhaften Zuständen. Bei den PGE2-vermittelten Erkrankungen handelt es sich insbesondere um akute und chronische Entzündungen, schmerz- und fieberhafte Zustände sowie um Krebserkrankungen. Bei den Cathepsin G-vermittelten krankhaften Zuständen handelt es sich insbesondere um Asthma, COPD (Chronisch obstruktive Lungenerkrankung), Emphyseme, Reperfusion Injury, und rheumatoide Arthritis. Das Arzneimittel kann ferner ein pharmazeutisches Trägermaterial enthalten.
Völlig überraschend wurde darüber hinaus festgestellt, dass die Boswelliasäurederivate der Formel I für die Herstellung von Arzneimitteln zur Behandlung der Multiplen Sklerose geeignet sind.
Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS). Hierbei werden im Gehirn und Rückenmark vielfache entzündliche Entmarkungsherde gebildet, die vermutlich durch den Angriff körpereigener Abwehrzellen auf die Myelinscheiden der Nervenzellenfortsätze verursacht werden. Die Erkrankung ist nicht heilbar, der Verlauf kann durch verschiedene Maßnahmen günstig beeinflusst werden. Zu den gängigen pharmazeutischen Behandlungsmöglichkeiten zählen die Behandlung mit Interferonen (z.B. Betaferon®) und die Behandlung mit Glukokortikoiden (z.B. Methylprednisolon). Die Erfindung betrifft daher auch die Verwendung von Zubereitungen enthaltend mindestens ein Boswelliasäurederivat der Formel I zur Behandlung von Multipler Sklerose (MS).
Zur therapeutischen Behandlung von PGE2- und/oder Cathepsin G-vermittelten Erkrankungen sind Plasmakonzentrationen von ca. 0,1 - 15 μM, insbesondere 1-10 μM Boswelliasäuren bzw. synthetischer Derivate erstrebenswert, das könnte etwa die p.o. Gabe von etwa 100-1000 mg/Tag sein. Gleiches gilt für die Behandlung der MS.
Die Verabreichung von Boswelliasäuren bzw. synthetischer Derivate oder diese enthaltenden pharmazeutischen Zusammensetzungen zur Behandlung von Erkrankungen kann beispielsweise oral oder parenteral erfolgen. Erfindungsgemäß werden die erfindungsgemäßen Verbindungen in Abhängigkeit vom Bedarf verabreicht. Hilfreich ist hierbei, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen wenig toxisch sind, so dass die Dosierung in Abhängigkeit von der Schwere der Krankheit und der Dauer der Behandlung vom Arzt variiert werden kann. Die die erfindungsgemäßen Verbindungen werden hierbei bei humaner Anwendung in einer Dosierung von 1 bis 1000 mg, bevorzugt 50 bis 750 mg, besonders bevorzugt 100 bis 500 mg verabreicht. Die genannten Dosen können ein- bis viermal täglich verabreicht werden.
Die genannte Dosis kann in verschiedenen Zubereitungen, z.B. in Form von Tabletten, Dragees, Kapseln, Lösungen, Emulsionen, Inhalationspräparaten, Aerosolen oder Suppositorien, erfolgen. Dabei kann die Verabreichung oral, bukkal, parenteral, intraperitoneal, rektal, intramuskulär, subkutan, intraarteriell, intravenös, inhalativ oder intranasal erfolgen, wobei Zubereitungen für die orale Verabreichung bevorzugt sind. Derartige Zubereitungen sind prinzipiell bekannt, spezielle Boswelliasäure-Zubereitungen werden beispielsweise auch in der EP 0854709 B2 genannt.
Formulierungen Die vorliegende Erfindung lehrt auch eine pharmazeutische Zusammensetzung enthaltend mindestens eine erfindungsgemäße Verbindung. Optional können ein oder mehrere physiologisch verträgliche Hilfsstoffe und/oder Trägerstoffe mit der Verbindung gemischt und die Mischung galenisch zur lokalen oder systemischen Gabe, insbesondere oral, parenteral, zur Infusion, zur Injektion hergerichtet sein. Die Auswahl der Zusatz- und/oder Hilfsstoffe wird von der gewählten Darreichungsform abhängen. Die galenische Herrichtung der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung erfolgt in fachüblicher Weise. Freie Carbonsäuregruppen können auch in Form ihrer Salze mit physiologisch verträglichen Gegenionen, wie z.B. Mg++, Ca++, Na+, K+, Li+ oder Ammoniumderivaten, wie Cyclohexylammonium vorliegen. Aminogruppenhaltige Verbindungen können auch in Form eines Ammoniumsalzes vorliegen, z.B. als Chlorid, Bromid, Mesylat, Tosylat, Oxalat, Orotat oder als Tartrat. Geeignete feste oder flüssige galenische Zubereitungsformen sind beispielsweise Granulate, Pulver, Dragees, Tabletten, Mikrokapseln, Suppositorien, Sirupe, Säfte, Suspensionen, Emulsionen, Tropfen oder Lösungen zur Injektion (i.V., Lp., Lm., s.c.) oder Vernebelung (Aerosole), Zubereitungsformen zur Trockenpulverinhalation, transdermale Systeme sowie Präparate mit retardierter Wirkstofffreigabe, bei deren Herstellung übliche Hilfsmittel wie Trägerstoffe, Spreng-, Binde-, Überzugs-, Quellungs-, Gleit- oder Schmiermittel, Geschmacksstoffe, Süßungsmittel und Lösungsvermittler Verwendung finden. Als Hilfsstoffe seien beispielsweise Magnesiumkarbonat, Titandioxyd, Laktose, Mannit und andere Zucker, Talkum, Milcheiweiß, Gelatine, Stärke, Zellulose und ihre Derivate, tierische und pflanzliche Öle wie Lebertran, Sonnenblumen-, Erdnuss- oder Sesamöl, Polyethylenglykole und Lösungsmittel wie etwa steriles Wasser und ein- oder mehrwertige Alkohole, beispielsweise Glyzerin genannt.
Eine erfindungsgemäße pharmazeutische Zusammensetzung ist dadurch herstellbar, dass mindestens eine erfindungsgemäß verwendete Substanz in definierter Dosis mit einem pharmazeutisch geeigneten und physiologisch verträglichen Träger und ggf. weiteren geeigneten Wirk-, Zusatz- oder Hilfsstoffen mit definierter Dosis gemischt und zu der gewünschten Darreichungsform hergerichtet ist.
Als Verdünnungsmittel kommen Polyglykole, Ethanol, Wasser und Pufferlösungen in Frage. Geeignete Puffersubstanzen sind beispielsweise N,N-Dibenzylethylen-diamin, Diethanolamin, Ethylendiamin, N-Methylglukamin, N-Benzylphenethylamin, Diethylamin, Phosphat, Natriumbikarbonat und Natriumkarbonat. Es kann aber auch ohne Verdünnungsmittel gearbeitet werden.
Vorzugsweise wird die pharmazeutische Zusammensetzung in Dosierungseinheiten herstellt und verabreicht, wobei jede Einheit als aktiven Bestandteil eine definierte Dosis der erfindungsgemäßen Verbindung enthält.
Für die klinische Anwendung ist die Herstellung von Infusionslösungen eine weitere bevorzugte Ausführungsform.
Für die Behandlung eines Erwachsenen, 50 — 100 kg schweren, beispielsweise 70 kg schweren, Patienten sind beispielsweise Tagesdosen von 1 - 4.000 mg Wirkstoff, vorzugsweise 5 - 2.000 mg, indiziert. Unter Umständen können jedoch auch höhere oder niedrigere Tagesdosen angebracht sein. Die Verabreichung der Tagesdosis kann sowohl durch Einmalgabe in Form einer einzelnen Dosierungseinheit oder aber mehrerer kleinerer Dosierungseinheiten als auch durch Mehrfachgabe unterteilter Dosen in bestimmten Intervallen erfolgen. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass für das Arzneistofftarget mPGES-1 mit den Boswelliasäuren bzw. synthetischer Derivate Strukturen identifiziert wurden, die zur Hemmung der Aktivität der mPGES-1 führen. Damit könnte nun selektiv die Synthese des PGE2 gehemmt werden, ohne dabei, wie bislang mittels Inhibitoren der COX-1 und -2, auch die Synthese anderer (physiologisch wichtiger) PGs zu hemmen. Dies hat zur Folge, dass die Therapie PGE2-vermittelter Erkrankungen mittels Boswelliasäuren bzw. synthetischer Derivate im Vergleich zu COX-1/2 Inhibitoren weniger Nebenwirkungen aufweist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen zusätzlich auch das Cathepsin G hemmen. Damit treten synergistische oder zumindest additive Effekte hinsichtlich der Therapie von entzündlich/degenerativen Erkrankungen und von Krebserkrankungen auf.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen der Einsatz bzw. die Dosis von Glukokortikoiden oder nicht-steroidalen Antiphlogistika (Cyclooxygenaseinhibitoren) reduziert und die Dauer der Einnahme verkürzt werden, die wegen ihrer unspezifischen Blockade der Synthese aller Prostaglandine (NSAIDs) bzw. genomischen Effekten (Glukokortikoiden) zu erheblichen Nebenwirkungen führen.
Die Erfindung kann genutzt werden, um alle Formen von Erkrankungen, die mit einer erhöhten Produktion von PGE2 und/oder Cathepsin G Aktivität einhergehen, zu behandeln. Dabei handelt es sich primär um entzündliche Erkrankungen (u.a. rheumatoide Arthritis), fiebrige und schmerzhafte Zustände, sowie Krebserkrankungen, bei denen PGE2 eine Rolle spielt oder um Asthma, COPD, Emphyseme, Reperfusion Injury, und rheumatoide Arthritis bei denen Cathepsin G eine Rolle spielt. Der Begriff der Behandlung umfasst auch die Prophylaxe.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1: Biosyntheseweg des PGE2
Figur 2: Konzentrations-Wirkungs-Kurven von 11-Keto-Boswelliasäure (A) und ß- Boswelliasäure (B) bezüglich mPGES-1 -Aktivität in mikrosomalen Fraktionen von lnterleukin-1 -stimulierten A549 Zellen. (Mittelwerte + Standardfehler, n = 4-6) Figur 3: Konzentrations-Wirkungs-Kurven von 3-O-Acetyl-11-Keto-Boswelliasäure (A) und 3-O-Acetyl-ß-Boswelliasäure (B) bezüglich mPGES-1 -Aktivität in mikrosomalen Fraktionen von lnterleukin-1 -stimulierten A549 Zellen. (Mittelwerte + Standardfehler, n = 4-6) Figur 4: Konzentrations-Wirkungs-Kurven von 3-O-Oxaloyl-ß-Boswelliasäure (A) und 3-O-Oxaloyl-11-Keto-Boswelliasäure (B) bezüglich mPGES-1 -Aktivität in mikrosomalen Fraktionen von lnterleukin-1 -stimulierten A549 Zellen. (Mittelwerte + Standardfehler, n = 4)
Figur 5: Konzentrations-Wirkungs-Kurven von 3-O-Succinoyl-ß-Boswelliasäure (A) und 3-O-Succinoyl-11-Keto-Boswelliasäure (B) bezüglich mPGES-1 -Aktivität in mikrosomalen Fraktionen von lnterleukin-1 -stimulierten A549 Zellen. (Mittelwerte + Standardfehler, n = 4)
Figur 6: Hemmung der mPGES-1 -vermittelten Synthese von PGE2 (Prozentuale Aktivität gegenüber der Kontrolle mit DMSO als Solvent) in der mikrosomalen Fraktion von lnterleukin-1 -stimulierten A549 Zellen (Mittelwerte + Standardfehler, n = 2-3). 1 = DMSO; 2 = MK-886; 3 = 3-O-Glutaroyl-11-Keto-ß-Boswelliasäure; 4 = 3-0- Carboxymethyl-ß-Boswelliasäure; 5 = 11α-Hydroxy-ß-Boswelliasäure; 6 = 3-0- Glutaroyl-ß-Boswelliasäure.
Figur 7: Hemmung der mPGES-1 -vermittelten Synthese von PGE2 in LPS- stimuliertem humanen Vollblut (Prozentuale Aktivität gegenüber der Kontrolle mit
DMSO als Solvent; Mittelwert + Standardfehler, n = 3). 1 = Positivkontrolle (DMSO);
2 = 30 μM MK-886; 3 = 20 μM Indometacin; 4 = 10 μM 3-O-Acetly-11 -Keto-
Boswelliasäure; 5 = 10 μM 11-Keto-Boswelliasäure; 6 = 10 μM 3-O-Acetly-ß-
Boswelliasäure; 7 = 10 μM ß-Boswelliasäure; 8 = 10 μM 3-O-Oxaloyl-ß- Boswelliasäure; 9 = 10 μM 3-O-Oxaloyl-11-Keto-ß-Boswelliasäure -.
Figur 8: Hemmung des Cathepsin G (Prozentuale Aktivität gegenüber der Kontrolle mit DMSO als Solvent; Mittelwerte + Standardfehler, n = 3-4). 1 = Positivkontrolle (DMSO); 2 = 3-O-Acetyl-11-Keto-Boswelliasäure; 3 = Keto-Boswelliasäure; 4 = ß- Boswelliasäure; 5 = 3-O-Acetyl-ß-Boswelliasäure; 6 = 3-O-Glutaroyl-ß- Boswelliasäure; 7 = 3-O-Glutaroyl-11-Keto-ß-Boswelliasäure; 8 = 3-O-Succinoyl-ß- Boswelliasäure; 9 = 3-O-Carboxymethyl-ß-Boswelliasäure; 10 = 3-O-Oxaloyl-ß- Boswelliasäure; 11 = 3-O-Galloyl-11-Keto-ß-Boswelliasäure; 12 = 11 α-Hydroxy-ß- Boswelliasäure; 13 = 11ß-Hydroxy-ß-Boswelliasäure; 14 = Cis-Diol-ß- Boswelliasäure; 15 = α-Boswelliasäure. Alle Substanzen wurden bei einer Konzentration von 10 μM eingesetzt.
Figur 9: Hemmung der fMLP-induzierten Neutrophilenmigration durch Matrigel (Prozentuale Aktivität gegenüber der Kontrolle (fMLP und DMSO als Solvent); Mittelwerte + Standardfehler, n = 3-4). 1 = Negativkontrolle; 2 = DMSO; 3 = synthetischer Cathepsin G Inhibitor (JNJ-10311795); 4 = 3-O-Acetyl-ß- Boswelliasäure; 5 = 3-O-Acetyl-H-Keto-Boswelliasäure.
Ausführunasbeispiele
Synthetische Darstellung der Boswelliasäurederivate 3-O-Oxaloyl-ß-BA
150 mg ß-BA (0,33 mmol) werden in 3,3 ml absolutem THF gelöst und langsam zu 288 μl Oxalylchlorid (3,3 mmol) getropft. Man rührt 30 min. bei Raumtemperatur und gießt anschließend auf 50 ml Eiswasser. Die wässerige Phase wird dreimal mit je 20 ml Diethylether ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen. Trocknung mit MgSO4 und entfernen des Lösungsmittels im Vakuum liefert 140 mg (79%) reine Oxalyl-ß-BA.
3-O-Oxaloyl-ß-KBA
250 mg ß-KBA (0,53 mmol) werden in 5,3 ml absolutem THF gelöst und langsam zu 463 μl Oxalylchlorid (5,3 mmol) getropft. Man rührt 30 min. bei Raumtemperatur und gießt anschließend auf 50 ml Eiswasser. Die wässerige Phase wird dreimal mit je 20 ml Diethylether ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen. Trocknung mit MgSO4 und entfernen des Lösungsmittels im Vakuum liefert 263 mg (91 %) reine Oxalyl-ß-KBA.
3-O-Succinoyl-ß-BA
100 mg ß-BA (0,22 mmol) werden in 2,2 ml absolutem Pyridin gelöst. Man gibt 220 mg Bernsteinsäureanhydrid (2,2 mmol) und 32,6 mg 4-Pyrrolidinopyridin (0,22 mmol) zu und erhitzt 7 Stunden am Rückfluss. Nach dem Abkühlen verdünnt man mit 20 ml Diethylether und wäscht dreimal mit je 10 ml 1 N HCl. Die organische Phase wird mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und über MgSθ4 getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und der bräunliche Rückstand an Kieselgel chromatograohiert (Pentan/Diethylether 2:1 v/v + 1% Essigsäure). Ausbeute: 87 mg (73%).
3-O-Succinoyl-ß-KBA
100 mg ß-KBA (0,21 mmol) werden in 2,1 ml absolutem Pyridin gelöst. Man gibt 210 mg Bernsteinsäureanhydrid (2,1 mmol) und 31 ,1 mg 4-Pyrrolidinopyridin (0,21 mmol) zu und erhitzt 7 Stunden am Rückfluss. Nach dem Abkühlen verdünnt man mit 20 ml Diethylether und wäscht dreimal mit je 10 ml 1 N HCl. Die organische Phase wird mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und über MgSO4 getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und der bräunliche Rückstand an Kieselgel chromatograohiert (Pentan/Diethylether 2:1 v/v + 1% Essigsäure). Ausbeute: 88 mg (71%). 3-O-Glutaroyl-ß-BA
742 mg ß-BA (1 ,6 mmol) werden in 16 ml absolutem Pyridin gelöst. Man gibt 1 ,83 g Glutarsäureanhydrid (16 mmol) zu und 237 mg 4-Pyrrolidinopyridin (1 ,6 mmol) und kocht 7 Stunden lang am Rückfluss. Nach dem Abkühlen wird die Reaktionsmischung mit 150 ml Diethylether verdünnt und dreimal mit je 100 ml 1 N HCl gewaschen. Die organische Phase wird mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und mit MgSO4 getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wird an Kieselgel chromatographiert (Pentan/Diethylether 2:1 v/v + 1 % Essigsäure). Ausbeute: 694 mg (75%).
3-O-Glutaroyl-ß-KBA
607 mg ß-KBA (1 ,3 mmol) werden in 13 ml absolutem Pyridin gelöst. Man gibt 1 ,49 g Glutarsäureanhydrid (13 mmol) zu und 193 mg 4-Pyrrolidinopyridin (1 ,3 mmol) und kocht 7 Stunden lang am Rückfluss. Nach dem Abkühlen wird die Reaktionsmischung mit 150 ml Diethylether verdünnt und dreimal mit je 100 ml 1 N HCl gewaschen. Die organische Phase wird mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und mit MgSO4 getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wird an Kieselgel chromatographiert (Pentan/Diethylether 2:1 v/v + 1 % Essigsäure). Ausbeute: 570 mg (75%).
3-O-Carboxymethyl-ß-BA
256 mg 60%ige NaH-Dispersion in Paraffinöl (entsprechend 6,4 mmol NaH) werden mit 3 ml absolutem THF gewaschen und anschließend mit 3 ml absolutem THF dispergiert. Unter heftigem Rühren tropft man dazu eine Lösung von 300 mg ß-BA (0,66 mmol) in 2 ml THF und tropft anschließend eine Lösung von 242 mg Chloressigsäure (2,56 mmol) in 1 ,6 ml THF zu. Danach wird über Nacht am Rückfluss gekocht. Nach dem Abkühlen wird vorsichtig mit 1 N HCl bis zu einem pH- Wert von 2-3 angesäuert. Die wässerige Phase wird dreimal mit je 30 ml Diethylether ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und mit MgSθ4 getrocknet. Nach entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wird an Kieselgel chromatographiert (Dichlormathan/Methanol 15:1 v/v). Ausbeute 119 mg (35%). 3-O-Carboxymethyl-ß-KBA
256 mg 60%ige NaH-Dispersion in Paraffinöl (entsprechend 6,4 mmol NaH) werden mit 3 ml absolutem THF gewaschen und anschließend mit 3 ml absolutem THF dispergiert. Unter heftigem Rühren tropft man dazu eine Lösung von 300 mg ß-KBA (0,64 mmol) in 2 ml THF und tropft anschließend eine Lösung von 242 mg Chloressigsäure (2,56 mmol) in 1 ,6 ml THF zu. Danach wird über Nacht am Rückfluss gekocht. Nach dem Abkühlen wird vorsichtig mit 1 N HCl bis zu einem pH- Wert von 2-3 angesäuert. Die wässerige Phase wird dreimal mit je 30 ml Diethylether ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und mit MgSO4 getrocknet. Nach entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wird an Kieselgel chromatographiert (Dichlormathan/Methanol 15:1 v/v). Ausbeute 206 mg (49%).
2α-Hydroxy-ß-BA (Diol)
1 ,01 g ß-BA (2,22 mmol) werden in 14 ml absolutem Pyridin auf -18 0C
(Eis/Kochsalz) gelöst. Unter heftigem Rühren werden langsam 740 μl Trifluormethansulfonsäureanhydrid (4,44 mmol) zugetropft. Man rührt weitere 45 min. bei dieser Temperatur und tropft danach noch mal 740 μl Trifluormethansulfonsäureanhydrid zu. Man lässt über Nacht auftauen, versetzt die braune Reaktionsmischung mit 100 ml Diethylether und säuert mit 1 N HCl bis zu einem pH-Wert von 2-3 an. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässerige Phase wird mit 100 ml Diethylether extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter Kochsalzlösung neutral gewaschen und über MgSθ4 getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und der Rückstand wird in 23 ml Dioxan aufgenommen und mit 2,26 ml 5 N NaOH (11 ,3 mmol) versetzt und 90 min. lang zum Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen säuert man mit 1 N HCl an (pH 2-3) und extrahiert dreimal mit je 50 ml Diethylether. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit Wasser und gesättigter Kochsalzlösung neutral gewaschen, mit MgSO4 getrocknet und im Vakuum einrotiert. Der erhaltene bräunlich-gelbe Rückstand wird an Kieselgel chromatographisch gereinigt (Pentan/Diethylether 10 : 1 v/v + 1% Essigsäure). Ausbeute: 538 mg (55%) an 2,3- Dehydro-ß-BA.
100 mg 2,3-Dehydro-ß-BA (0,23 mmol) werden zusammen mit 318 mg K2CO3 in 7 ml einer Mischung aus tBuOH und Wasser (1 :1 v/v) gelöst. Man gibt 25,8 mg DABCO (0,23 mmol) und 757 mg K3[Fe(CN)6] (2,3 mmol) zu und versetzt die erhaltene gelbe Lösung mit 72 μl einer 4%igen OsO4-Lösung in Wasser (12 μmol). Man erwärmt über Nacht auf 40 0C. Nach dem Abkühlen gibt man 697 mg festes Na2SO3 (5,75 mmol) zu und rührt 90 min bei RT. Man versetzt mit 1 N HCl bis pH 5 und schüttelt dreimal mit je 20 ml Diethylether aus. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit MgSO4 getrocknet und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit. Der Rückstand wird durch Flashchromatographie gereinigt (Kieselgel, Pentan/Diethylether 1 : 2 v/v + 1% Essigsäure). Ausbeute: 77,5 mg (70%) an 2α-Hydroxy-ß-BA. 2α-Hydroxy-ß-KBA (Diol)
750 mg ß-KBA (1 ,60 mmol) werden in 10 ml absolutem Pyridin auf -18 0C (Eis/Kochsalz) gelöst. Unter heftigem Rühren werden langsam 532 μl Trifluormethansulfonsäureanhydrid (3,20 mmol) zugetropft. Man rührt weitere 45 min. bei dieser Temperatur und tropft danach noch mal 532 μl Trifluormethansulfonsäureanhydrid zu. Man lässt über Nacht auftauen, versetzt die braune Reaktionsmischung mit 100 ml Diethylether und säuert mit 1 N HCl bis zu einem pH-Wert von 2-3 an. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässerige Phase wird mit 100 ml Diethylether extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit Wasser und gesättigter Kochsalzlösung neutral gewaschen und über MgSO4 getrocknet. Das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und der Rückstand wird in 16 ml Dioxan aufgenommen und mit 1 ,65 ml 5 N NaOH (8,1 mmol) versetzt und 90 min. lang zum Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen säuert man mit 1 N HCl an (pH 2-3) und extrahiert dreimal mit je 50 ml Diethylether. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit Wasser und gesättigter Kochsalzlösung neutral gewaschen, mit MgSO4 getrocknet und im Vakuum einrotiert. Der erhaltene bräunlich-gelbe Rückstand wird an Kieselgel chromatographisch gereinigt (Pentan/Diethylether 4 : 1 v/v + 1 % Essigsäure). Ausbeute: 446 mg (62%) an 2,3- Dehydro-ß-KBA.
150 mg 2,3-Dehydro-ß-KBA (0,33 mmol) werden zusammen mit 458 mg K2CO3 in 10,0 ml einer Mischung aus tBuOH und Wasser (1 :1 v/v) gelöst. Man gibt 37,2 mg DABCO (0,33 mmol) und 1 ,09 g K3[Fe(CN)6] (3,3 mmol) zu und versetzt die erhaltene gelbe Lösung mit 104 μl einer 4%igen OsO4-Lösung in Wasser (17 μmol). Man erwärmt über Nacht auf 40 0C. Nach dem Abkühlen gibt man 1 ,0 g festes Na2SO3 (8,3 mmol) zu und rührt 90 min bei RT. Man versetzt mit 1 N HCl bis pH 5 und schüttelt dreimal mit je 20 ml Diethylether aus. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit MgSO4 getrocknet und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit.Der Rückstand wird durch Flashchromatographie gereinigt (Kieselgel, Pentan/Diethylether 1 : 5 v/v + 1% Essigsäure). Ausbeute: 151 ,0 mg (91 %) an 2α- Hydroxy-ß-KBA.
11α-Hydroxy-ß-BA und 11 ß-Hydroxy-ß-B A (Allylalkohole) 121 mg NaBH4 (3,2 mmol) werden in 3,5 ml absolutem Diglyme gelöst. Man gibt 278 mg LiBr (3,2 mmol) zu und rührt 30 min bei RT und gibt dann 300 mg ß-KBA (0,64 mmol) und erhitzt 1 h zu Sieden. Nach dem Abkühlen wird mit 5 ml Eiswasser verdünnt, man gibt 10 ml Diethylether zu und säuert mit 1 N HCl bis pH 4 an. Man trennt die organische Phase ab und extrahiert die wässerige Phase noch zweimal mit je 20 ml Diethylether. Die vereinigten organischen Extrakte werden mit Wasser und gesättigter Kochsalzlösung neutral gewaschen und mit MgSO4 getrocknet. Man entfernt das Lösungsmittel im Vakuum (Wasserbad des Rotationsverdampfers max. 25 0C), wobei nicht ganz zur Trockene eingeengt wird, um eine Eliminierung der 11- OH-Gruppe zum Dien zu vermeiden! Das erhaltene Rohprodukt wird durch Flashchromatographie an Kieselgel gereinigt (Pentan/Diethylether 1 : 1 + 0,1% Essigsäure). Ausbeute: 83,1 mg 11α-Hydroxy-ß-BA und 141 mg 11ß-Hydroxy-ß-BA (insges. 73%).
3-O-Galloyl-ß-BA
Zu einer Suspension aus 980 mg Gallulssäuretribenzylether (2,22 mmol) in 15 ml absolutem Dichlormethan und 15 μl absolutem DMF werden 250 μl Oxalylchlorid (2,5 mmol) getropft. Man rührt 2 h bei RT und entfernt danach das Lösungsmittel im Vakuum und trocknet das erhaltene Säurechlorid noch 1 h im Vakuum. Anschließend gibt man 55 mg DMAP (0,45 mmol) zu und tropft eine Lösung von 205 mg ß-BA (0,45 mmol) in 9 ml absolutem Pyridin zu. Man rührt 2 Tage bei RT, gibt dann 0,3 ml Wasser zu und rührt nochmals 2 h bei RT. Man versetzt mit 150 ml 1 N HCl und extrahiert die Mischung dreimal mit je 70 ml Dichlormethan. Die vereinigten Extrakte werden mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und über MgSÜ4 getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wird mittels Flashchromatographie gereinigt (Pentan/Diethylether 4: 1 + 1% Essigsäure). Ausbeute: 184 mg (47%) 3-O-(Th-O-benzylgalloyl)-ß-BA
128 mg 3-O-(Tri-O-benzylgalloyl)-ß-BA (0,15 mmol) werden in 6 ml THF gelöst. Nach Zugabe von 30 mg Pd/C (10%ig) wird 3 h bei Atmosphärendruck hydriert. Man filtriert über Celite und entfernt das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer im Vakuum. Reinigung durch Flashchromatographie an Kiesigel (Pentan/Diethylether 1 : 1 v/v + 1 % Essigsäure). Ausbeute: 81 ,1 mg 3-O-Galloyl-ß-BA (87%).
3-O-Galloyl-ß-KBA
Zu einer Suspension aus 1 ,394 g Gallulssäuretribenzylether (3,16 mmol) in 21 ml absolutem Dichlormethan und 21 μl absolutem DMF werden 356 μl Oxalylchlorid (3,56 mmol) getropft. Man rührt 2 h bei RT und entfernt danach das Lösungsmittel im Vakuum und trocknet das erhaltene Säurechlorid noch 1 h im Vakuum. Anschließend gibt man 78 mg DMAP (0,64 mmol) zu und tropft eine Lösung von 300 mg ß-BA (0,64 mmol) in 12,8 ml absolutem Pyridin zu. Man rührt 2 Tage bei RT, gibt dann 0,5 ml Wasser zu und rührt nochmals 2 h bei RT. Man versetzt mit 200 ml 1 N HCl und extrahiert die Mischung dreimal mit je 70 ml Dichlormethan. Die vereinigten Extrakte werden mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung neutral gewaschen und über MgSO4 getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wird mittels Flashchromatographie gereinigt (Pentan/Diethylether 4 : 1 + 1% Essigsäure). Ausbeute: 426 mg (75%) 3-O-(Tri-O-benzylgalloyl)-ß-KBA 120 mg 3-O-(Tri-O-benzylgalloyl)-ß-KBA (0,13 mmol) werden in 6 ml THF gelöst. Nach Zugabe von 30 mg Pd/C (10%ig) wird 3 h bei Atmosphärendruck hydriert. Man filtriert über Celite und entfernt das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer im Vakuum. Reinigung durch Flashchromatographie an Kiesigel (Pentan/Diethylether 1 : 1 v/v + 1% Essigsäure). Ausbeute: 66,2 mg 3-O-Galloyl-ß-KBA (85%).
Einfluss von Boswelliasäuren und synthetischer Derivate auf die Aktivität der mPGES-1 in mikrosomaler Fraktion von A549 Zellen
A549 Zellen wurden mit lnterleukin-1 (1 ng/ml) für 72 Stunden inkubiert. Nach Ernte und Zellzahlbestimmung wurden die pelletierten Zellen auf Trockeneis/Ethanol schockgefroren, durch Zugabe von 1 ml Homogensisierungspuffer (4 0C) wieder aufgetaut und mittels Ultraschall homogenisiert. Nach Zentrifugation 10.000g für 10 min bei 4 0C wurde der erhaltene Überstand bei 174.000 g und 4 0C für 1 h Stunde zentrifugiert um Mitochondrien zu gewinnen. Das Pellet (Mitochondrien) wurde im Homogensierungspuffer gelöst und mit den Testsubstanzen (Boswelliasäuren bzw. DMSO) für 10 min bei 4°C in 96-well Platten vorinkubiert. Dann wurde PGH2 als Substrat zugegeben und die Reaktion nach 1 min bei 4 0C mittels Stopplösung (enthält u.a. Fe2+, Citronensäure und 11-ß-PGE2 als Standard) beendet. Nach Festphasenextraktion (RP-18-Säulen und Aceton als Elutionsmittel) wurde die Probe mittels HPLC (RP-18, UV-Detektion bei 190 nm) analysiert. Es zeigt sich, dass die Vorinkubation der mikrosomalen Fraktion von lnterleukin-1- stimulierten A549 Zellen zu einer potenten Hemmung der mGPES-1 Aktivität führt, indem die natürlichen vorkommenden BAs (AKBA, KBA, ß-BA oder Aß-BA) und synthetische Derivate (Oxaloyl-BA, Oxaloyl-KBA, Succinoyl-BA, Succinoyl-KBA, Glutaroyl-BA, Galloyl-KBA und Carboxymethyl-BA) die PGE2-Synthese aus PGH2 mit IC50 Werten zwischen ca. 0.03 und 20 μM konzentrationsabhängig hemmen (Tabelle 2, Fig. 2-5). Die potenteste Verbindung ist dabei die Oxaloyl-BA.
Einfluss von Boswelliasäuren auf die Aktivität der mPGES-1 im humanen Vollblut
Venös entnommenes humanes peripheres Blut gesunder, erwachsener Spender, die 14 Tage vor Blutabnahme keine Medikamente zu sich nahmen, wurde in Heparinröhrchen (20 U/ml) gesammelt. Aliquote (0.8 ml) wurden mit Probenpuffer (10 mM Kaliumphosphat Puffer pH 7.4, 3 mM KCl, 140 mM NaCI und 6 mM D- Glucose) auf 1 ml gefüllt. Nach Vorbehandlung mit den Testsubstanzen (Boswelliasäuren und deren synthetische Derivate, Indometacin, MK-886 oder DMSO als Negativkontrolle) bei RT für 5 min, wurden die Proben mit LPS (10 μg/ml) für 5 hrs bei 37°C inkubiert. Die dabei stattfindende PGE2 Bildung wurde abgestoppt (Eiskühlung), die Proben wurden zentrifugiert (2300χg, 10 min, 4°C) und zum Überstand wurde Citronensäure (30 μl, 2 M) gegeben. Nach weiterer Zentrifugation (2300χg, 10 min, 4°C), erfolgte die Festphasenextraktion und HPLC Analyse des PGE2. Der PGE2 Peak (3 ml), wurde durch die Koelution mit authentischem externen Standard festgelegt, das Eluat wurde gesammelt und Acetonitril unter einem Stickstoffstrom entfernt. Der pH wurde durch Zugabe von 10 x PBS buffer pH 7.2 (230 μl) auf 7.2 gestellt bevor der PGE2 Gehalt mittels PGE2 High Sensitivity EIA Kit (Assay Designs, Michigan, Ml) nach Angaben des Herstellers bestimmt wurde.
Auch im Vollblut ist eine deutliche Hemmung der PGE2 Bildung durch natürlich vorkommende BAs (KBA, ß-BA oder Aß-BA) und durch synthetische Derivate (Oxaloyl-BA, Oxaloyl-KBA) erkennbar (Fig. 7). ß-BA und Oxaloyl-KBA sind hierbei die potentesten Verbindungen und hemmen bei einer Konz. von 10 μM zu fast 50%. Höhere Konz. (100 μM) an BAs oder synthetischer Derivate führen zu keiner nennenswerten Steigerung der Hemmung. Für die 50%-ige Hemmung der PGE2 Synthese durch MK-886 sind mehr als 30 μM Substanz notwendig sind und der COX Inhibitor Indometacin hemmt bereits bei einer Konz. von 20 μM zu fast 50%, das heißt, 10 μM ß-BA oder auch Oxaloyl-KBA führen nahezu zur gleichen Hemmung wie 20 μM Indometacin und sind zusammenfassend potenter als MK-886.
Einfluss von Boswelliasäuren und synthetischer Derivate auf die Aktivität des humanen Cathepsin G
Zur Analyse von rohem Cathepsin G wurde das Enzym frisch aus menschlichen Neutrophilen präpariert. Dazu wurden 2,5 x 107 Neutrophile/ml mit 10 μM Cytochalasin B und 2,5 μM fMLP für 5 min bei 37°C stimuliert. Nach Zentrifugation bei 1200χg für 5 min bei 4°C wurde der resultierende Überstand (enthält ca. 10 μg Cathepsin G/ml) sofort für die Cathepsin G-Aktivitätbestimmung verwendet. Für die Analyse von vollständig gereinigtem Cathepsin G, wurde das Enzym aus menschlichen Neutrophilen aufegreinigt (Elastin-Sepharose, und schwacher Kationenaustauscher). Das Testsystem setzt sich aus Cathepsin G (20 μl Überstand mit ca. 0.2 μg Cathepsin G) oder alternativ 0.2 μg gereinigtes Enzym, jeweils in 200 μl HEPES 0.1 M, NaCI 0.5 M, pH 7.4, 10 % DMSO verdünnt. Als Substrat für Cathepsin G wird das N-Suc-Ala-Ala-Pro-Phe-pNA (Suc-AAPF-pNA) (1 mM) verwendet. Die Absorption, verursacht durch freies p-Nitrophenol, wurde bei 410 nm und 25°C gemessen.
Die Untersuchungen zeigen, dass die natürlich vorkommenden BAs (AKBA, KBA, ß- BA oder Aß-BA) und synthetische Derivate (Oxaloyl-BA, Oxaloyl-KBA, Succinoyl-BA, Succinoyl-KBA, Glutaroyl-BA, Galloyl-KBA und Carboxymethyl-BA) bei einer Konz von 10 μM die Cathepsin G-Aktivität effektiv hemmen (Tabelle 2, Fig. 8). Chemotaxis- und Migrations-Assav
Die Migration von Neutrophilen entlang eines chemotaktischen Gradienten durch Matrigel wurde mit Ausnahme kleiner Änderungen gemäß der Vorschrift von Steadman et al. [14] durchgeführt. Dazu wurden frisch isolierte Neutrophile (2 x 106) in 1 ml HEPES-gepuffertem RPMI 1640 Medium mit 10 % (vol/vol) fötalem Kälberserum mit den Testverbindungen vorinkubiert. 150 μl der Zellsuspension wurden in das obere Kompartiment einer Boydenkammer (5 μm pore-size filters) im 24-well Format gegeben. Das untere Kompartiment enthält entweder Puffer (Negativkontrolle) oder chemotaktisch wirkendes fMLP (0.1 μM). Die Migration der Neutrophilen (die durch Proteolyse des Matrigels mittels freigesetztem Cathepsin G vermittel wird) durch Matrigel überzogene Porenfilter wurde nach 40 Minuten gestoppt. Zellen im unteren Kompartiment wurden durch 3,7% Formaldehyd fixiert, mit Gramsviolet angefärbt, gewaschen und der Farbstoff in Essigsäure gelöst. Die Absorption des eluierten Farbstoffs wurde bei 570 nm/620 nm vermessen. Es zeigt sich, dass fMLP die Migration der Neutrophilen gegenüber Lösungsmittelbehandelten Zellen um Faktor 4,1 erhöht. Vorinkubation der Neutrophilen mit einem synthetischen Cathepsin G Inhibitor (0.5 μM) und auch durch Aß-BA oder AKß-BA (jeweils 10 μM) supprimiert die Migration der Neutrophilen (Fig. 9)
Behandlung der Multiplen Sklerose (MS)
1. In-vitro-Studien der Boswelliasäure-derivate der Formel I können mit den in der Literatur (z.B. Aktas et al., J. Neuroimmunol. 2007 Mar; 184 (1-2): 17-26) dargestellten Methoden sowie der dort zitierten Methoden durchgeführt werden. Die Versuche belegen deutlich die Induktion von Aptotose bei Lymphozyten. 2. Ein anerkanntes Tiermodell für MS ist die experimentelle allergische Enzephalomyelitis (EAE) in DBA/1 Mäusen.
EAE-Mäuse enthalten über vier Wochen ein Boswelliasäurederivat (3 x 0,08 mg Oxaloyl-ß-BA pro Tag), wobei die Hälfte der Mäuse Plazebo erhält. Individuell werden die Symptome der EAE bewertet (keine Symptome, Lähmung des Schwanzes, Lähmungserscheinungen der Hinterläufe, Lähmungserscheinungen der Hinter- und Vorderläufe, Tod). Ergebnis: Die mit dem Boswelliasäurederivat behandelten Mäuse zeigen deutlich weniger Symptome der MS als die Mäuse, die Plazebo erhalten haben. Analoge Befunde ergeben sich durch Gabe von, Oxaloyl- 11-Keto-ß-BA, Succinoyl-ß-BA, Succinoyl-11-Keto-ß-BA, Glutaroyl-ß-BA, Glutaroyl- 11-Keto-ß-BA, Galloyl-ß-BA, Galloyl-11-Keto-ß-BA, 11α-Hydroxy-ß-BA, 11 ß-Hydroxy- ß-BA oder Cis-Diol-ß-BA.
3. MS-Patienten erhalten über 52 Wochen ein Boswelliasäurederivat (3 x 2 Kapseln Oxaloyl-ß-BA ä 350 mg pro Tag), wobei die Hälfte der Patienten Plazebo erhält. Nach 52 Wochen zeigen diejenigen Patienten, die das Boswelliasäurederivat erhalten haben, ein deutlich besseres klinisches Bild als die Patienten, die Plazebo erhalten hatten. Der Befund wird durch Magnetresonanztomografie bestätigt.
Literatur
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[13] Jauch J, Bergmann J. An efficient method for the large-scale preparation of 3- O-acetyl-11 -oxo-beta-boswellic acid and other boswellic acids. Eur J Org Chem 2003:4752-6. [14] Steadman R, St John PL, Evans RA, Thomas GJ, Davies M, Heck LW, et al. Human neutrophils do not degrade major basement membrane components during chemotactic migration. Int J Biochem Cell Biol 1997;29:993-1004.

Claims

Patentansprüche
1 ) Verbindungen (Boswelliasäure-derivate) der Formel I:
Figure imgf000029_0001
(I) wobei R1 für einen polaren oder anionischen Substituenten, insbesondere eine Hydroxygruppe oder ein lineares oder verzweigtes Hydroxyalkyl, lineares oder verzweigtes Carboxyalkyl, Hydroxyaryl, Carboxyaryl, Hydroxyheteroaryl, Carboxyheteroaryl, Hydroxyalkylaryl, Carboxyalkylaryl, Hydroxyalkylheteroaryl oder Carboxyalkylheteroaryl steht, das über ein Stickstoff-, Sauerstoff- oder Kohlenstoffatom an das Restmolekül geknüpft ist, wobei das Hydroxyaryl, Carboxyaryl, Hydroxyheteroaryl, Carboxyheteroaryl, Hydroxyalkylaryl, Carboxyalkylaryl, Hydroxyalkylheteroaryl oder Carboxyalkylheteroaryl mit einem weiteren Ringsystem kondensiert sein kann, und ein oder mehrere H- Atome substituiert sein können durch eine oder mehrere Gruppen aus der Substanzklasse Halogen, O, N, S, OH, NH2, NO2, SH, (C1-10)Alkyl, (C2-10)Alkenyl, (C2-i0)Alkinyl, OCF3, (C1-I0)AIkOXy, (C1-10)Alkylamin, (C1-10)Alkylthio, (C1-10)Alkylsilyl, (C3-1o)Cycloalkyl, (C3-10)Cycloalkenyl, (C3-1o)Cycloheteroalkyl, (C3-1 o)Cycloheteroalkenyl, COOH, oder das korrespondierende Säureadditionssalz dieser Verbindung, oder R1 für Phosphat oder Sulfat, verknüpft mit substituiertem oder unsubstituiertem Aryl, Heteroaryl, Alkylaryl oder Alkylheteroaryl,
R1a für ein Wasserstoffatom oder einen Rest R1 steht, R2 für zwei Wasserstoffatome, für ein Wasserstoffatom und eine Hydroxylgruppe oder ein Sauerstoffatom stehen
R3 für eine Carboxylgruppe, ein Carbonsäuresalz mit einem physiologisch unbedenklichem Gegenion, ein CrCs-Carbonsäureester oder ein Ci-Cδ-Carbonsäureamid sein.
2) Verbindungen gemäß Anspruch 1 , worin R1 für Formyl (-CO-H), Oxalyl (-CO- COOH), Succinyl (-CO-(CH2)2-COOH), Glutaroyl (-CO-(CH2)3-COOH), -CH2- COOH, -CH2-CONH-CH3, Galloyl (-0-CO-C6H2(OH)3) oder -0-CH2-COOH steht.
3) Verbindungen gemäß Anspruch 1 , worin R1a für eine Hydroxygruppe steht.
4) Verbindungen gemäß Anspruch 1 , worin R2 für ein Sauerstoffatom steht.
5) Verbindungen gemäß Anspruch 1 , mit einer der folgenden Substituenten- kombinationen:
R1 = O(CH2)3COOH RIa=H, R2=H,H R3=-COOH
R1 =O(CH2)3COOH RIa=H, R2=O R3=-COOH
R1 = O(CH2)2COOH RIa=H, R2=H,H R3=-COOH
R1 =O(CH2)2COOH RIa=H, R2=O R3=-COOH
R1 =OCH2COOH RIa=H, R2=H,H R3=-COOH
R1 =OCH2COOH RIa=H, R2=O R3=-COOH
R1 =OCOCOOH RIa=H, R2=H,H R3=-COOH
R1 =OCOCOOH RIa=H, R2=O R3=-COOH
R1 =OCOC6H2(OH)3 RIa=H, R2=H,H R3=-COOH
R1 =OH, RIa=H, R2=H, -OH(α) R3=-COOH
R1 =OH, RIa=H, R2=H, -OH(ß) R3=-COOH oder
R1 =OH, RIa=OH, R2=H,H R3=-COOH.
6) Verwendung von Zubereitungen enthaltend eine natürlich vorkommende
Boswelliasäure oder ein synthetisches Derivat hiervon zur Hemmung der PGE2 Synthese, insbesondere zur Hemmung der mPGES-1 , und / oder des Cathepsin G.
7) Verwendung von Zubereitungen enthaltend mindestens eine Verbindung der Formel I nach Anspruch 1 zur Hemmung der PGE2 Synthese, insbesondere zur Hemmung der mPGES-1 , und / oder des Cathepsin G.
8) Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Boswelliasäuren aus Boswellia-Arten gewonnen wurden und gegebenenfalls chemisch modifiziert wurden. .
9) Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüchen 6-8 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Hemmung der PGE2 Synthese, insbesondere zur
Hemmung der mPGES-1 , und / oder des Cathepsin G.
10)Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Arzneimittel ferner ein pharmazeutisches Trägermaterial enthält. 11 )Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche 6-10 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von PGE2-vermittelten Erkrankungen und / oder krankhaften Zuständen.
12)Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche 6-10 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von Cathepsin G-vermittelten Erkrankungen und / oder krankhaften Zuständen.
13)Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche 6-10 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von PGE2- und Cathepsin G-vermittelter Erkrankungen und / oder krankhaften Zuständen.
14)Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass die PGE2-vermittelten Erkrankungen und / oder krankhafte Zustände entzündliche Erkrankungen, z.B. rheumatoide Arthritis, entzündliche Darmerkrankungen, Asthma, fiebrige und schmerzhafte
Zustände, sowie Krebserkrankungen sind. 15)Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Cathepsin G-vermittelten Erkrankungen und / oder krankhafte Zustände Asthma, COPD, Emphyseme, Reperfusion Injury, und rheumatoide Arthritis sind.
16) Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche 6-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmakonzentrationen von Boswelliasäuren bzw. synthetischer Derivate nach der Applikation etwa 0,1 - 15 μM, insbesondere 1 - 10 μM beträgt.
17)Verwendung von mindestens einer Verbindung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 5 zur Herstellung von Arzneimitteln zur Behandlung von Multipler Sklerose.
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