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1. Feld der
Erfindung
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Diese Erfindung betrifft die Verwendung
von neurotrophischen Cyclophilin-Inhibitorkomponenten, die eine
Affinität
für Cyclophilin-Immunophiline
als Inhibitoren der Enzymaktivität
haben, die mit Immunophilinproteinen assoziiert ist, und insbesondere
Inhibitoren der Peptidylprolyl-Isomerase-
oder der Rotamaseenzymaktivität
der Cyclophiline.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Der Ausdruck Immunophilin bezieht
sich auf eine Anzahl von Proteinen, die als Rezeptoren für die hauptsächlichen
immunosuppressiven Wirkstoffe Cyclosporin A (CsA), FK506 and Rapamycin
dienen. Bekannte Klassen von Immunophilinen sind Cyclophiline und
FK 506-bindende Proteine wie beispielsweise FKBP. Cyclosporin A
bindets an Cyclophilin, während
FK506 und Rapamycin an FKBP binden. Diese Immunophilin-Wirkstoffkomplexe
bilden eine Schnittstelle mit einer Vielzahl von intrazellulären Signaltransduktionssystemen,
insbesondere im Immunophilin und im Nervensystem.
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Immunophiline sind dafür bekannt,
dass sie Peptidylprolyl-Isomerase(PPlase) oder Rotamaseenzymaktivität besitzen.
Es wurde festgestellt, dass Rotamaseaktivität eine Rolle in der Katalysierung
der gegenseitigen Umwandlung des cis- und trans-Isomers von Immunophilinproteinen
spielt.
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Immunophiline wurden ursprünglich in
Immungewebe entdeckt und studiert. Es wurde anfänglich von den Fachleuten postuliert,
dass eine Inhibierung der Immunophilinrotamaseaktivität zu einer
Inhibierung der T-Zellproliferation
führt,
wobei die immunosuppressive Wirkung verursacht wird, wie sie beispielsweise
von solchen immunosuppressiven Wirkstoffen wie Cyclosporin A, FK
506 und Rapamycin gezeigt wird. Weitere Studien haben gezeigt, dass
die Inhibierung der Rotamaseaktivität in oder aus sich selbst für eine immunosuppressive
Aktivität
nicht ausreichend ist. Stattdessen scheint eine Immunosuppression
seine Ursache in der Bildung eines Komplexes von immunosuppressiven
Wirkstoffen und Immunophilinen zu haben. Es ist gezeigt worden,
dass die Immunophilin-Wirkstoftkomplexe mit ternären Proteintargets als deren
Art und Weise der Wirkung interagieren. In dem Fall von FKBP-FK506
und FKBP-CsA binden die Wirkstoff-Immunophilinkomplexe an das Enzym
Calcineurin, wobei die T-Zellrezeptorsignalisierung inhibiert wird,
was zu T-Zellproliferation führt.
In ähnlicher
Weise interagiert der Komplex von Rapamycin und FKBP mit dem RAFT1/FRAP-Protein
und inhibiert die Signalisierung von dem IL-2 Rezeptor.
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Es wurde gefunden, dass Immunophiline
in hohen Konzentrationen im zentralen Nervensystem präsent sind.
Immunophiline sind 10 bis 50 mal mehr im zentralen Nervensystem
als im Immunsystem angereichert. In neuralen Geweben scheinen Immunophiline
die Stickstoffoxidsynthese, die Neurotransmitterfreisetzung und
den neuronalen Verlängerungsprozess
zu beeinflussen.
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Überraschenderweise
wurde gefunden, dass picomolare Konzentrationen eines Immunosuppressors wie
beispielsweise Cyclosporin A den Neuritenauswuchs in PC12-Zellen
und in sensorischen Neuronen, nämlich
dorsalen Wurzelganglionzellen (DRGs), stimuliert. Insbesondere wurde
gefunden, dass Wirkstoffe mit einer hohen Affinität für Cyclophilin
wirksame Rotamaseinhibitoren sind und hervorragende neurotrophische Wirkungen
zeigen. Snyder et al., „Immunophilins
and the Nervous System",
Nature Medicine, Volume 1, No. 1, January 1995, 32–37. Diese
Ergebnisse legen die Verwendung von Inhibitoren der Cyclophilinrotamaseaktivität bei der
Behandlung verschiedener peripherer Neuropathien und bei dem Verstärken von
neuronalem erneuten Wachstum im zentralen Nervensystem (CNS) nahe.
Studien haben gezeigt, dass neurodegenerative Funktionsstörungen,
wie beispielsweise Alzheimerkrankheit oder Parkinsonsche Krankheit,
aufgrund des Verlustes oder der verminderten Verfügbarkeit
einer neurotrophischen Substanz auftreten können, die spezifisch für eine bestimmte
Population von Neuronen ist, die in der Funktionsstörung betroffen
ist.
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Verschiedene neurotrophische Faktoren,
die spezifische neuronale Populationen im zentralen Nervensystem
beeinflussen, wurden identifiziert. Zum Beispiel wurde die Hypothese
aufgestellt, dass die Alzheimerkrankheit aus einer Verringerung
oder einem Verlust von Nervenwachstumsfaktors (NGF) resultiert.
Es wurde daher vorgeschlagen, SDAT-Patienten mit exogenem Nervenwachstumsfaktor
oder anderen neurotrophischen Proteinen, wie beispielsweise Wachstumsfaktor
aus dem Gehirn, Wachstumsfaktor aus Gliazellen (glial derived growth
factor), ziliarer neurotrophischer Faktor und Neurotropin-3, zu
behandeln, um das Überleben
von degenerierenden neuronalen Populationen zu erhöhen.
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Die klinische Anwendung dieser Proteine
in verschiedenen neurologischen Krankheiten stellt fest, dass es
durch Schwierigkeiten in der Anlie ferung und Bioverfügbarkeit
von großen
Proteinen an Targets im Nervensystem behindert wird. Im Gegensatz
dazu sind immunosuppressive Wirkstoffe mit neurotrophischer Aktivität verhältnismäßig klein
und zeigen hervorragende Bioverfügbarkeit
und Spezifität.
Dennoch zeigen Immunosuppressoren, wenn chronisch verabreicht, eine
Anzahl von potentiellen schweren Nebeneffekten, einschließlich Nephrotoxizität, wie beispielsweise
Schädigung
von glomulärer
Filtration und irreversible interstitielle Fibrose (Kopp et al.,
1991, J. Am. Soc. Nephrol. 1: 162), neurologische Defizite, wie
beispielsweise unfreiwilliges Zittern, oder nichtspezifische zerebrale
Angina, wie beispielsweise nicht-lokalisierte Kopfschmerzen (De
Groen et al., 1987, N. Engl. J. Med. 317: 861) und vaskuläre Hypertonie
mit daraus resultierenden Komplikationen (Kahan et al., 1989, N.
Engl. J. Med. 321: 1725).
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Die vorliegende Erfindung stellt
sowohl immunosuppressive als auch nicht-immunosuppressive Cyclophilin-Inhibitorkomponenten
bereit, die kleinmolekulare Cyclophilin-Rotamaseinhibitoren enthalten,
welche extrem wirksam beim Verstärken
von Neuritenauswuchs und beim Fördern
und Stimulieren von neuronalem Wachstum und bei der Regeneration
in verschiedenen neuropathologischen Situationen sind, wo neuronale Reparatur
unterstützt
werden kann. Diese Situationen umfassen ein Verstärken von
Neuritenauswuchs und ein Fördern
von neuronalem Wachstum und eine Regeneration bei Nervenschädigung durch
physische Verletzung oder Krankheitszustand, wie beispielsweise
Diabetes, einschließlich
peripherer Nervenschädigung, Schädigung an
Motorneuronen, Schädigung
am zentralen Nervensystem (Rückenmark
und Gehirn), einschließlich
Schädigung
an spinalen Neuronen und Neuronen im Gehirn, Gehirnschädigung verbunden
mit Schlaganfall, und für
die Behandlung von neurologischen Funktionsstörungen, die mit Neurodegeneration
zusammenhängen,
einschließlich
Parkinsonsche Krankheit und Alzheimerkrankheit.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft die Verwendung
von neurotrophischen Cyclophilin-Inhibitorkomponenten, die eine
Affinität
für cyclophilinartige
Immunophiline als Inhibitoren der Enzymaktivität haben, die mit Immunophilinproteinen
assoziiert ist, und insbesondere Inhibitoren der Peptidylpro-lyl-Isomerase- oder
Rotamaseenzymaktivität,
für die
Herstellung eines Medikaments oder einer pharmazeutischen Zusammensetzung
zur Behandlung einer neurologischen Funktionsstörung in einem Lebewesen.
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Gemäß der Erfindung hemmt die Cyclophilin-Inhibitorkomponente
die Rotamaseaktivität
des cyclophilinartigen Immunophilins mit einem apparent Ki von weniger als dem von Cyclosporin A.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung ist die Verwendung einer wirksamen Menge eines immunosuppressiven
Cyclosporins, dargestellt durch die Formel I, und pharmazeutisch
akzeptable Salze davon, worin:
R1 McBmt
oder [3-DesoxyMeBmt] ist oder durch die Formel III dargestellt ist;
wobei die Positionen 2, 3 und 4 die Konfigurationen S, R bzw. R
haben;
wobei -X-Y- durch eine Doppelbindung oder eine einfache
Bindung verknüpft
ist; wobei:
R2 unabhängig aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die besteht aus Abu, Ala, Thr, Val und norVal; R3 Sar
ist; R4 McLeu ist; R5 Val
ist;
R6 McLeu ist; R7 Ala
ist; R8 D-Ala ist; R9 McLeu
ist; R10 McLeu ist; und R11 Val
oder [D-McVal] ist.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung ist die Verwendung von einer wirksamen Menge eines
nicht-immunosuppressiven Cyclosporins der Formel IV: wobei:
R1 McBmt oder Dihydro-MeBmt ist oder durch
die Formel III dargestellt ist; wobei die Positionen 2, 3 und 4
die Konfigurationen S, R bzw. R haben; wobei -X-Y- durch eine Doppelbindung
oder eine einfache Bindung verknüpft
ist; wobei: R2 Abu oder ein fluoriniertes
Analog davon ist; R3 Sar, D-MeAla oder ein
fluoriniertes Analog davon ist; R4 ein N-methylierter
Aminosäurerest
mit einer Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe mit (C1-C9) gerader oder verzweigter
Kette ist; diese geraden oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylgruppen
können
durch Cycloalkyl (C3-C8) substituiert sein; R1 kann
auch (C3-C8) Cycloalkyl oder (C5-C7) Cycloalkenyl sein; die obigen
Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl- oder Cycloalkenyl-Gruppen können mit
(C1-C4) Alkyl oder (C1-C4) Alkenyl oder Hydroxy substituiert sein,
insbesondere wo R4 McLeu, McVal, Me-homo-Ala oder [Me-(α-Methyl)Thr]
ist; R5 Val oder ein fluoriniertes Analog
davon ist; R6 McAla, McAbu oder ein fluoriniertes
Analog davon ist; R7 Ala oder ein fluoriniertes
Derivat davon ist; R8 (a) D-Ala oder ein
fluoriniertes Analog davon oder (b) O-acyl-D-Ser oder Oacyl-D-Thr
ist, wobei die Acyl-Gruppe definiert ist als R12 -CO-,
wo R12 Hydrogen repräsentiert, C1-6alkyl,
Phenyl oder substituiertes Phenyl der Formel V, wobei X1 und
X2 unabhängig
voneinander (a) C1-6alkyl, (b) C1-6alkanoyl, (c) CH2OH,
(d) halo, (e) C1-6alkoxy, (f)
-NH2, (g) -NO2,
(h) -COOH, (i) -COOC1-6alkyl oder (j) -H sind;
R9 und R10 unabhängig voneinander
McLeu oder ein fluoriniertes Analog davon sind, und R11 McVal
oder ein fluoriniertes Analog davon ist.
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Eine andere bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung ist die Verwendung einer wirksamen Menge eines
Cyclophilin-Inhibitors, der eine Affinität für cyclophilinartige Immunophiline
hat, um das Wachstum von geschädigten
peripheren Nerven zu stimulieren oder um die neuronale Regeneration
zu fördern,
wobei das cyclophilinartige Immunophilin Ro tamaseaktivität zeigt,
und das Cyclosporin-Derivat besagte Rotamaseaktivität des Immunophilins
hemmt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung ist die Verwendung einer wirksamen Menge eines
Cyclophilin-Inhibitors, der eine Affinität für cyclophilinartige Immunophiline
hat, in Kombination mit einer wirksamen Menge eines neurotrophischen
Faktors, der ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus neurotrophischem Wachstumsfaktor, Wachstumsfaktor
aus dem Gehirn, Wachstumsfaktor aus Gliazellen (glial derived growth
factor), zilialem neurotrophischem Faktor und Neurotropin-3 besteht,
um das Wachstum von beschädigten
peripheren Nerven zu stimulieren oder um die neuronale Regeneration
zu fördern,
wobei das cyclophilinartige Immunophilin Rotamaseaktivität zeigt,
und das Cyclosporin-Derivat besagte Rotamaseaktivität des Immunophilins
hemmt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung ist die Verwendung einer wirksamen Menge einer
Cyclophilin-Inhibitorkomponente, die eine Affinität für cyclophilinartige
Immunophiline hat, zum Stimulieren des Wachstums von geschädigten peripheren
Nerven, wobei die cyclophilinartigen Immunophiline Rotamaseaktivität zeigen
und das Cyclosporin-Derivat besagte Rotamaseaktivität des Immunophilins
hemmt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung ist die Verwendung einer wirksamen Menge einer
Cyclophilin-Inhibitorkomponente,
die eine Affinität
für cyclophilinartige
Immunophiline hat, zum Fördern
der neuronalen Regeneration und des Wachstums in Lebewesen, wobei
die cyclophilinartigen Immunophiline Rotamaseaktivität zeigen
und das Cyclosporin-Derivat besagte Rotamaseaktivität des Immunophilins hemmt.
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Noch eine andere bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung ist die Verwendung einer wirksamen Menge eines
Cyclophilin-Inhibitors, der eine Affinität für cyclophilinartige Immunophiline
hat, zum Vorbeugen der Neurodegeneration in einem Lebewesen, wobei
das cyclophilinartige Immunophilin Rotamaseaktivität zeigt
und das Cyclosporin-Derivat besagte Rotamaseaktivität des Immunophilins
hemmt.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 ist
eine Dosis-Wirkungskurve für
Cyclosporin A. 1 zeigt
eine typische Dosis, bei welcher der ED50 für CsA, die
Dosis, bei welcher 50% der maximalen Antwort ausgelöst wurde,
als 50 nM errechnet wird.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die neuen neurotrophischen Cyclophilin-Inhibitorkomponenten
dieser Erfindung haben eine Affinität für das Cyclosporin-bindende
Protein Cyclophilin. Wenn die neurotrophischen Komponenten der Erfindung
an Cyclophilin gebunden sind, wurde gefunden, dass sie die Prolylpeptidylcis-trans-Isomeraseaktivität oder die Rotamaseaktivität des bindenden
Proteins hemmen und unerwarteterweise das Neuritenwachstum stimulieren.
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Die Komponenten der vorliegenden
Erfindung können
in der Form von Salzen benutzt werden, die von anorganischen oder
organischen Säuren
und Basen abstammen. Von diesen sauren Salzen werden die folgenden
umfasst: Acetat, Adipat, Alginat, Aspartat, Benzoat, Benzensulfonat,
Bisulfatbutyrat, Citrat, Camphorat, Camphorsulfonat, Cyclopentanpropionat,
Digluconat, Dodecylsulfat, Ethansulfonat, Fumarat, Glucoheptonat,
Glycerophosphat, Hemissulphatheptanoat, Hexanoat, Hydrochlorid,
Hydrobromid, Hydroiodit, 2-Hydroxethansulfonat, Lactat, Maleat, Methansulfonat,
2-Naphthalensulfonat, Nicotinat, Oxalat, Pamoat, Pectinat, Propionat,
Succinat, Tartrat, Thiocyanat, Tosylat und Undecanoat. Basische
Salze umfassen Ammoniumsalze, Alkalimetallsalze, wie beispielsweise
Natrium- und Kaliumsalze, alkalische Erdmetallsalze, wie beispielsweise Kalzium-
und Magnesiumsalze, Salze mit organischen Basen, wie beispielsweise
Dicyclohexylaminsalze, N-Methyl-D-Glucamin und Salze mit Aminosäuren, wie
beispielsweise Arginin und Lysin. Die basischen Nitrogen enthaltenden
Gruppen können
auch mit solchen Agenzien wie beispielsweise niedrigere Alkylhalide,
wie beispielsweise Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylchloride, Bromide
und lodide; Dialkylsulfate wie Dimethyl-, Diethyl-, Dibutyl- und
Diamylsulfate, langkettige Halide wie Decyl-, Lauryl-, Myristyl-
und Stearylchloride, Bromide und lodide, Aralkylhalide wie Benzyl-
und Phenethylbromide, quaternisiert sein. Dabei werden wasser- oder öl-lösliche oder
dispergierbare Produkte erhalten.
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Die neurotrophischen Komponenten
dieser Erfindung können
periodisch an einen Patienten verabreicht werden, der sich einer
Behandlung für
neurologische Funktionsstörungen
unterzieht oder aus anderen Anlässen,
in welchen es erstrebenswert ist, neuronale Regeneration und Wachstum
zu stimulieren, wie beispielsweise bei verschiedenen peripheren
neuropathischen und neurologischen Funktionsstörungen, die mit Neurodegeneration
zusammenhängen.
Die Komponenten dieser Erfindung können auch an andere Säugetiere
als Menschen zur Behandlung von verschiedenen neurologischen Funktionsstörungen in
Säugetieren
verabreicht werden.
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Die neuen Komponenten der vorliegenden
Erfindung sind wirksame Inhibitoren der Rotamaseaktivität und besitzen
einen hervorragenden Grad an neurotrophischer Aktivität. Diese
Aktivität
ist bei der Stimulation von geschädigten Neuronen, der Förderung
von neuronaler Regeneration, der Vorbeugung von Neurodegeneration,
der Stimulierung des Wachstums von geschädigten peripheren Nerven, der
Stimulierung des Wachstums von geschädigten Neuronen im Rückenmark,
der Stimulierung des Wachstums von motorischen Nerven und bei der
Behandlung von verschiedenen neurologischen Funktionsstörungen,
die bekanntermaßen
mit neuronaler Degeneration und peripheren Neuropathien zusammenhängen, nützlich.
Die neurologischen Funktionsstörungen,
die behandelt werden können,
umfassen, sind aber nicht beschränkt
darauf: trigeminale Neuralgie, glossopharyngeale Neuralgie, Bell-Lähmung, Myasthenia
gravis, muskuläre
Dystrophie, progressive muskuläre
Atrophie, ererbte progressive bulbäre muskuläre Atrophie, gebrochene, gerissene
oder prolabierte wirbellose Scheibensyndrome, cervikale Spondylose,
Funktionsstörungen
des Plexus, Syndrome der Zerstörung
des Brustausgangs, periphere Neuropathien wie beispielsweise solche,
die durch Blei, Dapsone, Zecken, Porphyrie oder Gullain-Barre-Syndrom, Alzheimerkrankheit
oder Parkinsonsche Krankheit verursacht werden.
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Für
diese Zwecke können
die Komponenten der vorliegenden Erfindung oral, parenteral, durch
Inhalationsspray, topisch, rektal, nasal, bukkal, vaginal oder über ein
implantiertes Reservoir in Dosierungsformulierungen verabreicht
werden, die herkömmliche
nicht toxische pharmazeutisch akzeptable Träger, Adjuvanzien und Vehikel
(Bindemittel) enthalten. Der Ausdruck parenteral, wie er hier benutzt
wird, umfasst subkutane, intravenöse, intramuskuläre, intraperitoneale,
intrathekale, intraventrikuläre,
intrasternale und intrakraniale Injektions- oder Infusionstechniken.
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Um als zentrale Nervensystemtargets
therapeutisch effektiv zu sein, sollten die Immunophilin-Wirkstoftkomplexe
leicht die Blut-Hirnschranke durchdringen, wenn sie peripher verabreicht
werden. Komponenten dieser Erfindung, welche nicht die Blut-Hirnschranke
durchdringen können,
können
effektiv über
einen intraventrikulären
Weg verabreicht werden.
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Die pharmazeutischen Zusammensetzungen
können
in der Form einer sterilen injizierbaren Präparation vorliegen, z. B. als
eine sterile injizierbare wässrige
oder fettige Suspension. Diese Suspension kann gemäß aus dem
Stand der Technik bekannten Techniken formuliert sein, indem geeignete
dispergierende oder benetzende Agenzien und suspendierende Agenzien
verwendet werden. Die sterile injizierbare Präparation kann ebenfalls eine
sterile injizierbare Lösung
oder Suspension in einem nicht toxischen parenteral-akzeptierbaren
Verdünnungsmittel
oder Lösungsmittel
sein, z. B. als eine Lösung
in 1,3-Butandiol. Zwischen den akzeptierbaren Vehikeln und Lösungsmitteln,
die eingesetzt werden können,
sind Wasser, Ringer-Lösung
und isotonische Natriumchloridlösung.
Zusätzlich
werden sterile, nicht flüchtige Öle in konventioneller
Weise als ein Lösungsmittel
oder suspendierendes Medium eingesetzt. Zu diesem Zweck können jedwede
farblosen, nicht flüchtigen Öle eingesetzt
werden, einschließlich
synthetische Mono- oder Diglyceride. Fettsäuren wie beispielsweise Ölsäure und
dessen Glyceridderivate finden in der Herstellung von Einspritzbarem
Verwendung, Olivenöl
oder Rhizinusöl,
insbesondere in deren polyoxyethylierten Varianten. Diese Öllösungen oder
Suspensionen können
auch ein langkettiges alkoholisches Verdünnungsmittel oder Dispergiermittel
enthalten.
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Die Komponenten können oral in der Form von beispielsweise
Kapseln oder Tabletten verabreicht werden, oder als eine wässrige Suspension
oder Lösung.
In dem Fall von Tabletten für
die orale Verwendung umfassen die Träger, die allgemein verwendet
werden, Laktose und Maisstärke.
Schmierende Wirkstoffe wie beispielsweise Magnesiumstearat werden
auch typischerweise zugesetzt. Für
die orale Verabreichung in einer Kapselform umfassen nützliche
Verdünnungsmittel
Laktose und getrocknete Maisstärke.
Wenn wässrige
Suspensionen für
die orale Verwendung benötigt
werden, wird die Wirksubstanz mit emulgierenden und suspendierenden
Agenzien kombiniert. Wenn gewünscht,
können bestimmte
süßende und/oder
aromabringende und/oder färbende
Agenzien zugesetzt werden.
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Die Komponenten dieser Erfindung
können
auch in der Form von Zäpfchen
für eine
rektale Verabreichung des Arzneimittels verabreicht werden. Diese
Zusammensetzungen können
durch Mischen des Arzneimittels mit einem geeigneten nicht irritierenden
Arzneistoffträger
hergestellt werden, welcher bei Raumtemperatur fest ist, aber bei
rektaler Temperatur flüssig,
und der daher im Rektum zum Freisetzen des Arzneimittels schmelzen
wird. Solche Materialien umfassen Kakaobutter, Bienenwachs und Polyethylenglykole.
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Die Komponenten dieser Erfindung
können
auch topisch verabreicht werden, insbesondere wenn die angezielten
Gegebenheiten für
eine Behandlung Regionen oder Organe einbeziehen, die leicht durch
topische Applikation erreichbar sind, einschließlich neurologischer Funktionsstörungen des
Auges, der Haut oder des unteren Verdauungstraktes. Geeignete topische
Formulierungen sind leicht für
jede dieser Regionen zuzubereiten.
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Für
die Verwendung am Auge können
die Komponenten als mikronisierte Suspensionen in isotonischer,
pH-eingestellter steriler Saline, oder vorzugsweise, wenn die Lösung isotonische,
pH-eingestellte sterile Saline ist, entweder mit oder ohne einem
Konservierungsmittel wie beispielsweise Benzylalkoniumchlorid formuliert
sein. Alternativ dazu können
die Komponenten für
die Verwendungen am Auge in einer Salbe wie beispielsweise Petrolatum
formuliert sein.
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Für
eine topische Applikation auf der Haut können die Komponenten in einer
geeigneten Salbe formuliert sein, die die darin suspendierte oder
gelöste
Komponente enthält,
z. B. ein Gemisch mit einem oder mehreren der folgenden: Mineralöl, flüssiges Petrolatum,
weißes
Petrolatum, Pro pylenglykol, Polyoxyethylenpolyoxypropylenkomponente,
emulgierendes Wachs und Wasser. Alternativ dazu können die
Komponenten in einer geeigneten Lotion oder Creme formuliert sein,
die die aktive Komponente enthält,
die darin suspendiert oder gelöst
ist, z. B. ein Gemisch von einem oder mehreren der folgenden: Mineralöl, Sorbitanmonostearat, Polysorbat
60, Cetylesterwachs, Cetearylalkohol, 2-Octyldodecanol, Benzylalkohol
und Wasser.
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Eine topische Applikation für den unteren
Verdauungstrakt kann durch eine rektale Zäpfchenformulierung (siehe oben)
oder durch eine geeignete Darmspülungsformulierung
bewirkt werden.
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Dosislevel in der Größenordnung
von etwa 0,1 mg bis etwa 10.000 mg der Wirkstoffkomponente sind bei
der Behandlung der obigen Zustände
nützlich,
mit bevorzugten Leveln von etwa 0,1 mg bis etwa 1000 mg. Die Menge
des Wirkstoffes, welcher mit den Trägermaterialien kombiniert sein
kann, um eine einzelne Dosierungsform herzustellen, wird abhängig von
dem behandelten Wirt und der jeweiligen Art der Verabreichung variieren.
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Dennoch ist es selbstverständlich,
dass ein spezifischer Dosislevel für irgendeinen bestimmten Patienten
von einer Vielzahl von Faktoren abhängen wird, einschließlich der
Aktivität
der spezifischen eingesetzten Komponente, dem Alter, Körpergewicht,
allgemeiner Gesundheit, Geschlecht, Diät, Zeit der Verabreichung, Exkretionsrate,
Wirkstoffkombination und der Schwere der jeweiligen Krankheit, die
behandelt wird, und Form der Verabreichung.
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Die Komponenten können mit anderen neurotrophischen
Agenzien, wie beispielsweise neurotrophischem Wachstumsfaktor (NGF),
Wachstumsfaktor aus Gliazellen (glial derived growth factor), Wachstumsfaktor
aus dem Gehirn, ziliarem neurotrophischem Faktor und Neurotropin-3,
ver abreicht werden. Der Dosierungslevel von anderen neurotrophischen
Wirkstoffen wird von den zuvor angegebenen Faktoren und der neurotrophischen
Wirksamkeit der Wirkstoffkombination abhängen.
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Methoden und
Vorgehensweisen
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Nervenverlängerung,
ausgelöst
in dorsalen Wurzelganglien des Kükens
durch Cyclophilin-Liganden
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In der vorliegenden Studie haben
wir Explantate von dorsalen Wurzelganglien des Kükens eingesetzt, um die wirkungsvollen
neurotrophischen Effekte der Cyclophilin-bindenden Komponenten zu
zeigen. Der maximale Anstieg in der Anzahl der Prozesse, deren Länge und
Verzweigung ist bei maximalen effektiven Konzentrationen der Cyclophilin-Liganden und bei
NGF (100 ng/ml) ganz ähnlich.
Mit fortschreitend ansteigenden Konzentrationen der verschiedenen
Wirkstoffe beobachtet man eine größere Anzahl von Prozessen,
ausgedehntere Verzweigung und eine größere Länge der einzelnen Prozesse.
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Wir schätzten die Wirksamkeiten der
Wirkstoffe, an Cyclophilin zu binden, durch Untersuchung der Hemmung
der Peptidylprolyl-Isomeraseaktivität (Tabelle
1) ab. Dort ist eine auffällige
Parallele zwischen deren Wirksamkeiten, einen Neuritenauswuchs zu
stimulieren und Rotamaseaktivität
zu inhibieren, vorhanden.
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Die sehr enge Beziehung zwischen
den Wirksamkeiten der Wirkstoffe, an Immunophiline zu binden, deren
Rotamaseaktivität
zu inhibieren und Neuritenauswuchs zu stimulieren, impliziert, dass
eine Inhibierung der Rotamaseaktivität für neurotrophische Effekte der
Wirkstoffe verantwortlich ist. Die außerordentlich hohe Wirksamkeit
der Wirkstoffe, Neuritenauswuchs zu stimulieren und an Cyclophilin
zu binden, macht es sehr unwahrscheinlich, dass irgendein anderes
Target für
die neurotrophischen Effekte verantwortlich sein könnte.
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Wegen der außerordentlichen Wirksamkeit
der Wirkstoffe und der engen Beziehung zwischen Rotamaseinhibierung
und neurotrophischen Aktivitäten
folgern wir, dass eine Rotamaseinhibierung von Cyclophilin wahrscheinlich
an neurotrophischen Effekten beteiligt ist.
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Die neurotrophischen Aktivitäten der
hier studierten Wirkstoffe werden bei extrem niedrigen Konzentrationen
zur Geltung gebracht, was Wirksamkeiten anzeigt, die mit denen von
neurotrophischen Proteinen vergleichbar sind, wie beispielsweise
Wachstumsfaktor aus dem Gehirn, Neurotropin-3 und neurotrophischem Wachstumsfaktor.
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Die folgenden Beispiele sind veranschaulichend
für bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung und sind nicht als limitierend für die Erfindung auszulegen.
Alle Polymer-Molekulargewichte sind mittlere durchschnittliche Molekulargewichte.
Alle Prozentangaben basieren auf dem Gewichtsprozent des finalen
Abgabesystems oder der zubereiteten Formulierung, sofern nichts
anderes angezeigt ist, und alle Summen gleich 100 Gewichtsprozent.
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Erläuternde Cyclophilin-Inhibitorkomponenten,
welche für
die Zwecke dieser Erfindung benutzt werden können, umfassen, sind aber nicht
beschränkt
darauf, das folgende.
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Cyclosporine der allgemeinen Strukturformel
I, umfassend zyklische Peptide, welche 11 Aminosäuren enthalten:
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Insbesondere natürlich vorkommende Cyclosporine
weisen die allgemeine Struktur auf, die in Formel II gezeigt ist,
und sind in der vorliegenden Erfindung verkörpert:
Formel
II wobei „MeC
9" den
sogenannten „C9-Aminosäure"-Rest der Formel
III darstellt (auch bekannt als „MeBmt" = (4R)-4- [(E)-2-Butenyl]-4-Methyl-L-Threonin):
Formel
III in welcher die Positionen 2, 3 und 4 die Konfigurationen
S, R bzw. R haben, -X-Y- ist -CH=CH- (trans);
wobei
Me
= Methyl
Abu = a-Aminobuttersäure
Val = Valin
norVal
= Norvalin
Ala = Alanin
McLeu = N-Methyl-Leucin
McVal
= N-Methyl-Valin
Sar = Sarcosin
[3-DesoxyMeBmt] = McBmt,
wobei der Sauerstoff an Position 3 entfernt ist.
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Sofern es nicht angegeben ist, ist
die Aminosäurekonfiguration
L;
und A ist
für
Cyclosporin A, -Abu-;
für
Cyclosporin B, -Ala-;
für
Cyclosporin C, -Thr-;
für
Cyclosporin D, -Val- und
für
Cyclosporin G, -norVal-.
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Zusätzliche bekannte natürlich vorkommende
Cyclosporine stehen mit dem obigen Cylosporin A durch Austausch
von einer Aminosäure
in Beziehung; also
für
Cyclosporin E ist Position 11 Val;
für Cyclosporin F ist Position
1 [3-DesoxyMeBmt] und
für
Cyclosporin H ist Position 11 [D-McVal].
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In der folgenden Diskussion beziehen
sich alle Bezugnahmen auf nummerierte Positionen in der Cyclosporin-Typstruktur
auf Formel II. Wie es in diesem Bereich üblich ist, kann ein spezifisches
Cyclosporin-Analog unter Verwendung des obigen Nummerierungssystems
benannt werden, indem eine Kurzbezeichnung benutzt wird, um zu bestimmen,
wie das Cyclosporin-Analog von Cyclosporin A (CsA) abweicht. Somit
bezeichnet [MeVal]4-CsA das Cyclosporin,
in welchem McLeu in Cyclosporin A (Formel II) durch McVal ersetzt
wurde, usw.
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In dem Fall der Dihydrocyclosporine
ist -X-Y- der Formel III -CH2-CH2-. Daher ist es selbstverständlich, dass
Dihydrocyclosporin A, Dihydrocyclosporin C und alle anderen Dihydroanaloga
von natürlich
vorkommenden als auch halbsynthetischen und synthetischen Cyclosporinen
in den Bereich der Erfindung fallen.
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Zusätzlich zu diesen bekannten
Cyclosporinen und deren Dihydroderivaten wurde eine Anzahl von nicht-natürlichen
Cyclosporinen durch synthetische Mittel hergestellt, entweder durch
totale Synthese oder synthetische Modifikation von natürlich vorkommenden
Materialien oder durch modifizierte Kulturtechniken. Es wurde gezeigt,
dass diese synthetischen und halbsynthetischen Cyclosporin-Analoga
und-Derivate die Rotamaseaktivität
von Cyclophilin wirksam hemmen, und es ist daher selbstverständlich,
dass diese speziell in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.
Solche modifizierten Cyclosporine umfassen, sind aber nicht beschränkt darauf,
die folgenden:
Cyclosporine mit modifizierten „C9 Aminosäuren"; solche modifizierten
Cyclosporine sind von Witzel (U.S. Patent 4,885,276 und U.S. Patent
4,798,823) offenbart;
Cyclosporine mit modifzierten Resten
an Position 8, wie beispielsweise [Dehydro-Ala]8-CsA, und Cyclosporine,
die an Position 8 eine Schwefelenthaltende Aminosäure enthalten,
wie von Patchett et al. (U.S. Patente 5,122,511 und 5,214,130) offenbart;
Cyclosporine,
wobei die Aminosäure
an Position 8 ein (D)-Acyloxy-a-Aminosäurerest
ist, wie von Wenger (U.S. Patent 4,764,504) offenbart;
Cyclosporine,
die an Position 8 eine a-Hydroxycarbonsäure haben, wie von Dreyfuss
et al. beschrieben (U.S. Patent 5,116,816);
Cyclosporine, die
an Position 8 einen Hydroxy-substituierten Serinrest enthalten,
wie beispielsweise [O-(2-Hydroxyethyl)(D) Ser]8-CsA,
die von Eberle in U.S. Patent 5,284,826 offenbart sind;
Cyclosporine,
die ein oder mehrere fluorinierte Aminosäuren enthalten, wie beispielsweise
von Durette et al. in U.S. Patent 5,227,467 beschrieben;
Cyclosporine,
welche an der Position 3 einen optisch aktiven, Nmethylierten a-Aminosäurerest
der (D)-Konfiguration enthalten, wie von Seebach in U.S. Patent
4,703,033 offenbart;
Cyclosporine, welche in der Position 2
einen Allyl-Gly-Rest und/oder in der Position 8 einen a-(D)-Ser-Rest
enthalten, wie von Bollinger et al. (U.S. Patent 4,384,996) offenbart.
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Zusätzlich zu den obigen Cyclosporinen
und Cyclosporin-Analoga, welche Cyclophilin-inhibitorische und -immunosuppressive
Aktivität
besitzen, ist es auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Verwendung von
nicht-immunosuppressiven Cyclosporin-Analoga als neurotrophische
Agenzien bereitzustellen. Solche nicht-immunosuppressiven Cyclosporin-Analoga
binden an Cyclophilin und hemmen dessen Rotamaseaktivität, obwohl
sie nicht eine Immunsuppression hervorrufen, und sind wirksame neurotrophische
Agenzien.
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Die folgende Strukturformel IV ist
für eine
solche Ausführungsform
erläuternd
und ist nicht so gemeint, dass sie für den Umfang der Erfindung
in irgendeiner Weise als limitierend auszulegen wäre:
Formel
IV
wobei
R
1 McBmt oder
Dihydro-MeBmt ist;
R
2 Abu oder ein
fluoriniertes Analog davon ist;
R
3 Sar,
D-MeAla oder ein fluoriniertes Analog davon ist;
R
4 ein
N-methylierter Aminosäurerest
mit einer Alkyl- oder Alkenylgruppe mit (C1-C9) gerader oder verzweiger Kette;
diese geraden oder verzweigten Alkyl- oder Alkenyl-Gruppen können durch
Cycloalkyl (C3-C8) substituiert sein; R
1 kann
auch (C3-C8) Cycloalkyl oder (C5-C7) Cycloalkenyl sein; die obigen
Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl- oder
Cycloalkenyl-Gruppen können
durch (C1-C4) Alkyl oder (C1-C4) Alkenyl oder Hydroxy substituiert sein;
R
9 und R
10 unabhängig voneinander
McLeu oder ein fluoriniertes Analog davon sind;
R
5 Val
oder ein fluoriniertes Analog davon ist;
R
6 McAla,
McAbu oder ein fluoriniertes Analog davon ist;
R
7 Ala
oder ein fluoriniertes Derivat davon ist;
R
8 (a)
D-Ala oder ein fluoriniertes Analog davon oder
(b) O-Acyl-D-Ser
oder O-Acyl-D-Thr ist, wobei die Acylgruppe als R
12 -CO-
definiert ist, wobei R
12 Hydrogen, C
1-
6Alkyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl
der Formel V darstellt:
wobei X
1 und
X
2 unabhängig
voneinander sind:
- (a) C1-6Alkyl;
- (b) C1-6Alkanoyl;
- (c) CH2OH;
- (d) halo;
- (e) C1-6Alkoxy;
- (f) -NH2;
- (g) -NO2
- (h) -COOH;
- (i) -COOC1-6Alkyl oder
- (j) -H.
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Besonders bevorzugt sind Cyclosporin-Analoga,
wobei
R1 McBmt oder Dihydro-MeBmt ist;
R2 Abu ist;
R3 Sar
oder D-MeAla ist;
R4 McLeu, McVal,
Me-homo-Ala oder [Me-(a-Methyl)Thr] ist;
R9 und
R10 unabhängig voneinander McLeu oder
ein fluoriniertes Analog davon sind;
R5 Val
oder ein fluoriniertes Analog davon ist;
R6 McAla,
McAbu oder ein fluoriniertes Analog davon ist;
R7 Ala
ist;
R8 D-Ala ist und
R11 McVal oder ein fluoriniertes Analog davon
ist.
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Fluorinierte Analoga repräsentieren
die Aminosäurereste,
worin eine oder mehrere der verschiedenen C-H-Bindungen in der Seitenkette
durch C-F-Bindungen ersetzt sind. Zum Beispiel repräsentiert
das fluorinierte Analog von Abu
worin X
1 bis
X
5 unabhängig
voneinander H oder F sind, mit der Bedingung, dass wenigstens eines
von X
1, X
2, X
3, X
4 und X
5 F ist.
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Bekannte Derivate und Analoga von
Cyclosporinen, welche dafür
bekannt sind, wirksame Inhibitoren der Immunophilin-Rotamaseaktivität zu sein
und welche keine immunosuppressiven Effekte haben, schließen Analoga
mit modifizierter Position 6 ein, beschrieben von Dumont et al.
(U.S. Patent 4,914,188) und Durette (U.S. Patent 5,236,899). Andere
bekannte nicht-immunosuppressive Cyclosporin-Analoga umfassen Nalkylierte
[Val]4-Derivate, wie beispielsweise [MeVal]4-CsA, offenbart von Fliri et al. (Annal.
N.Y. Acad. Sci 696, 47, 1993), und andere Derivate mit verschiedenen
Seitenketten an dem Rest an Position 4, wie beschrieben von Papageorgiou
et al. (BioMed. Chem. Lett. 1994, 2, 267– 272).
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Vorgehensweise zum Ki-Test
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Eine Inhibierung der Peptidylprolyl-Isomerase
(Rotamase)-Aktivität
von Cyclophilin durch die erfindungsgemäßen Komponenten kann durch
bekannte Methoden, die in der Literatur beschrieben sind (Harrison and
Stein, Biochemistry, 1990, 29, 3813–3816), abgeschätzt werden.
Diese Werte werden als apparente Kis erhalten
und werden für
einige der Beispiele 1 bis 30 in Tabelle 1 vorgelegt. Die cis-trans-Isomerisierung
einer Alanin-Prolinbindung in einem Modellsubstrat, N-Succinyl-Ala-Ala-Pro-Phe-p-Nitroanilid,
wird spektrometrisch in einem Chymotrypsingekoppelten Test überwacht,
welcher para-Nitroanilid aus der trans-Form des Substrats freisetzt. Die Inhibierung
dieser Reaktion, die durch die Zugabe von verschiedenen Konzentrationen
des Inhibitors verursacht wird, wird bestimmt, und die Daten werden
als ein Wechsel in der Geschwindigkeitskonstante erster Ordnung
als eine Funktion der Inhibitorkonzentration analysiert, um die
apparenten Ki-Werte zu ergeben. Die Absorption
bei 390 nm gegenüber
der Zeit wird für
90 Sekunden unter Verwendung eines Spektrophotometers überwacht,
und die Geschwindigkeitskonstanten werden aus den Dateien der Absorption
gegenüber
der Zeit bestimmt.
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Die Daten für diese Experimente sind in
Tabelle 1 dargestellt.
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Dorsales Wurzelganglion
aus dem Küken
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Kulturen und Neuritenauswuchs
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Dorsale Wurzelganglien wurden aus
Küken-Embryos
bei zehn Tagen Trächtigkeit
präpariert.
Ganze Ganglionexplanate wurden auf mit dünner Schicht von Matrigel bedeckten
12 Lochplatten mit Liebovitz L15 plus Hochglukosemedium, supplementiert
mit 2 mM Glutamin und 10% fötalem
Kälberserum,
und welches ebenfalls 10 μM
Cytosin β-D
Arabinofuranosid (Ara C) enthielt, bei 37°C in einer Umgebung kultiviert,
die 5% CO2 enthielt. 24 Stunden später wurden
die DRGs mit verschiedenen Konzentrationen der Cyclosporin-Wirkstoffe
behandelt. 48 Stunden nach der Wirkstoffbehandlung wurden die Ganglien
unter Phasenkontrast oder Hoftman-Modulationskontrast mit einem
Zeiss Axiovert Invertmikrospkop visulisiert. Es wurden Mikrophotographien
der Explantate gemacht und der Neuritenauswuchs wurde quantifiziert.
Neuriten, die länger
als der DRG-Durchmesser waren, wurden als positiv gezählt, wobei
die gesamte Anzahl von Neuriten für jede experimentelle Bedin gung
quantifiziert wurde. Drei bis vier DRGs wurden pro Loch kultiviert
und jede Behandlung wurde doppelt durchgeführt.
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Die Daten für diese Experimente sind in
Tabelle II dargestellt. Bezugnehmend auf 1 der Zeichnungen wurde der ED50 für
Cyclosporin A, die Dosis, bei welcher 50% der maximalen Antwort
ausgelöst
wurde, von Dosis-Wirkungskurven (1 ist
ein typisches Beispiel) erhalten und als 50 nM errechnet. Die relativen Wirksamkeiten
der anderen Komponenten in Tabelle II sind relativ zu Cyclosporin
A angegeben, die Anzahl von „+"-Zeichen bezeichnet
die relative Wirksamkeit.
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Tabelle
II
Neuritenauswuchs in DRG aus Küken
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Die obigen Daten zeigen, dass Komponenten,
welche Inhibitoren der Rotamaseaktivität von Cyclophilin sind, ob
immunosuppressiv oder nicht-immunosuppressiv, in der Lage sind,
Neuritenauswuchs in kulti vierten Neuronen zu fördern, und in der Lage sind,
maximale Wirkungen vergleichbar mit dem Nervenwachstumsfaktor selbst
zu erzielen.
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Es wird daher klar auf der Hand liegen,
dass die Erfindung, die auf diese Weise beschrieben ist, in vieler
Hinsicht variiert werden kann.