Apocynin, eine niedermolekulare orale Behandlung für neurodegenerative Erkrankungen

Abstract

Es häufen sich die Hinweise darauf, dass Entzündungsmediatoren, die von aktivierten residenten oder infiltrierten angeborenen Immunzellen abgesondert werden, einen wesentlichen Einfluss auf die Pathogenese neurodegenerativer Erkrankungen haben. Dies könnte bedeuten, dass Patienten, die von einer neurodegenerativen Erkrankung betroffen sind, von einer Behandlung mit selektiven Inhibitoren der angeborenen Immunaktivität profitieren könnten. Hier wird das therapeutische Potenzial von Apocynin, einer im Wesentlichen ungiftigen phenolischen Verbindung, die aus der Heilpflanze Jatropha multifida isoliert wurde, untersucht. Apocynin ist ein selektiver Inhibitor der phagozytären NADPH-Oxidase Nox2, der oral verabreicht werden kann und bereits bei niedriger Dosierung bemerkenswert wirksam ist.

1. Einleitung

Die alternde Gesellschaft ist mit einer zunehmenden Prävalenz neurodegenerativer Erkrankungen konfrontiert. Einige relativ häufige Beispiele sind die Alzheimer- und die Parkinson-Krankheit und weniger häufige die Huntington- und die Lou-Gehrig-Krankheit (amyotrophe Lateralsklerose; ALS). Allen neurodegenerativen Krankheiten ist gemeinsam, dass es keine wirksame Behandlung gibt, die die fortschreitende Verschlechterung der neurologischen Funktionen aufhalten kann. Bemerkenswert ist, dass keiner der in der Klinik getesteten neuroprotektiven Wirkstoffe eine Wirksamkeit aufweist, die über die Symptomkontrolle hinausgeht.

In den letzten Jahren hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass Entzündungsreaktionen von residenten oder infiltrierten angeborenen Immunzellen einen wesentlichen Einfluss auf die Pathogenese neurodegenerativer Erkrankungen haben können. Ein anerkannter zentraler Akteur ist die Mikroglia, eine Gliazelle, die zur myeloischen Abstammung gehört und oft als Makrophage des ZNS bezeichnet wird. Diese faszinierende neue Erkenntnis könnte bedeuten, dass Medikamente, die sich beim Schutz peripherer Organe vor der zytotoxischen Funktion angeborener Immunzellen wie mononukleärer oder polymorphkerniger Phagozyten (bzw. MNCs und PMNs) als wirksam erwiesen haben, auch für die Behandlung der neuroinflammatorischen Komponente neurodegenerativer Erkrankungen nützlich sein könnten. Eine große Hürde, die Medikamente nehmen müssen, ist das Überwinden der Blut-Hirn-Schranke und das Eindringen in das ZNS-Parenchym, wo der neurodegenerative Prozess stattfindet. In dieser Übersicht werden präklinische Studien besprochen, die das Potenzial von Apocynin, einem kleinen phenolischen Antioxidans, für die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen aufzeigen.

2. Apocynin, ein pharmakologisch aktives Pflanzenphenol

Apocynin (4′-Hydroxy-3′-Methoxyacetophenon oder Acetovanillon) wurde als biologisch aktive Substanz in den Wurzeln von Picrorhiza kurroa Royle ex Benth, einer im alpinen Himalaya wachsenden mehrjährigen Pflanze, identifiziert. Extrakte aus den Wurzeln werden in der ayurvedischen Heiltradition Indiens und Sri Lankas zur Herstellung ethnischer Arzneimittel zur Behandlung von Leber-, Herz-, Gelenk- und Lungenleiden verwendet. Wir haben einen 95%igen ethanolischen Wurzelextrakt unter kontrollierten Bedingungen im Labor hergestellt und das Präparat einer aktivitätsgesteuerten Reinigung unterzogen, wobei wir den oxidativen Ausbruch menschlicher polymorphkerniger/neutrophiler Granulozyten (PMN) als experimentellen Test für akute Entzündungen verwendeten.

Der von uns verwendete Auslese-Assay basierte auf der Erzeugung von Luminol-verstärkter Chemilumineszenz durch menschliche PMN, die mit in Humanserum opsonisiertem Zymosan stimuliert wurden. Das Wesen des Assays besteht darin, dass die mit Serum opsonisierten Hefepartikel die PMN über an der Oberfläche befindliche Rezeptoren von Immunglobulinen oder Komplementfaktoren stimulieren. Die über diese Rezeptoren weitergeleiteten Aktivierungssignale führen zur Entleerung der zytoplasmatischen Granula (Degranulation) und zur Bildung der phagozytären NADPH-Oxidase Nox2. Der Nox2-Enzymkomplex wird aus membrangebundenen (, ) und zytoplasmatischen (, , , und Rac2) Untereinheiten zusammengesetzt. Der Zusammenbauprozess umfasst die Phosphorylierung der Untereinheiten durch spezifische Kinasen und die Bildung von Thiol-Brücken. Der zusammengesetzte Komplex nimmt Elektronen von NADPH auf und überträgt diese auf freien molekularen Sauerstoff, was zur Bildung von Superoxidanionen (; Reduktion um ein Elektron) und Wasserstoffperoxid (H2O2; Reduktion um zwei Elektronen) führt. Beide Oxidationsmittel haben eine zytotoxische Wirkung, wie anhand von roten Blutkörperchen verschiedener Spezies gezeigt werden konnte. Der Oxidationsstoss der PMN umfasst eine Kaskade stark reaktiver Sauerstoffspezies, die zusammenfassend als ROS bezeichnet werden (Abbildung 1). Durch Reaktion mit Stickstoffmonoxid wird das stark zytotoxische Peroxynitrit gebildet. In Gegenwart von Fe2+-Ionen wird H2O2 in hochreaktive Hydroxylradikale (OH-) umgewandelt, die durch Peroxidation von Membranlipiden die Fluidität der Zellmembranen beeinträchtigen. Die durch die Degranulation der PMN freigesetzte Myeloperoxidase katalysiert die Reaktion von H2O2 mit Halogenidmolekülen (Cl2, Br2 und J2) unter Bildung hochtoxischer Hypohalogenide (OCl-, OBr- und OJ-). ROS sind wesentliche Bestandteile der intrazellulären Abtötung phagozytierter Mikroben, aber wenn sie in das extrazelluläre Milieu freigesetzt werden, sind sie wichtige Vermittler der gewebezerstörenden Aktivität aktivierter PMNs.

Abbildung 1

Reaktive Sauerstoffspezies, die beim oxidativen Stoß der Phagozyten entstehen. MPO: Myeloperoxidase; NOS: Stickstoffmonoxid (NO)-Synthase.

Es ist vorstellbar, dass Bestandteile chemisch komplexer Pflanzenextrakte den Read-Out-Assay auf mehreren Ebenen stören und auch unspezifische Wirkungen wie das Abtöten der PMN oder das Abfangen der Oxyradikale ausüben können. Dies bedeutet, dass eine erfolgreiche aktivitätsgesteuerte Reinigung gut fokussiert sein und sorgfältig auf unspezifische Effekte kontrolliert werden muss, um falsch positive Ergebnisse zu vermeiden. Ungeachtet dieser Hürden konnten wir eine hochspezifische Aktivität von Apocynin im Test nachweisen. Es zeigte sich, dass Apocynin in einer MPO-katalysierten Reaktion mit H2O2 metabolisch aktiviert wird und ein symmetrisches Dimer, Diapocynin, bildet (Abbildung 2). Die Beobachtung, dass das Reaktionsintermediat mit GSH gefangen werden konnte, veranlasste uns zu der Hypothese, dass metabolisch aktiviertes Apocynin die Bildung von Thiolbrücken zwischen den membrangebundenen und zytosolischen Komponenten blockieren könnte, die das funktionelle Nox2 zusammensetzen. Später wurde jedoch festgestellt, dass Diapocynin die Superoxidproduktion von Nox2 direkt hemmt und dass diese Aktivität unabhängig von MPO ist. Eine wichtige Erkenntnis in Bezug auf Apocynin ist, dass es den oxidativen Ausbruch von PMNs hemmt, ohne die intrazelluläre Abtötung von Bakterien zu beeinträchtigen. Dies bedeutet, dass eine Behandlung mit Apocynin Kollateralschäden an Geweben, die von aktivierten PMN infiltriert werden, verhindern kann, ohne ihre bakterientötende Funktion zu beeinträchtigen.

Abbildung 2

Hemmung von Mikroglia Nox2 durch metabolisch aktiviertes Apocynin. Die rezeptorvermittelte Aktivierung von Mikrogliazellen induziert die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies und die Freisetzung von Myeloperoxidase (MPO). Die MPO-katalysierte Reaktion von Apocynin mit H2O2 führt zur Bildung eines reaktiven Zwischenprodukts, das sich durch Bindung an freie Thiolgruppen, z. B. GSH, oder durch Dimerisierung stabilisiert. Dimeres Apocynin (Diapocynin) hemmt die Nox2-Aktivität.

3. Wirksamkeit von Apocynin in AIMID-Tiermodellen

Die erste Zielkrankheit, bei der wir die klinische Wirkung von Apocynin getestet haben, war das WAG/Rij (RT-) Rattenmodell der kollageninduzierten Arthritis (CIA), das ein anerkanntes präklinisches Modell der autoimmun-entzündlichen Krankheit (AIMID) rheumatoide Arthritis (RA) ist. In diesem Modell spielen die PMN eine eindeutige pathogene Rolle, was die Situation bei RA-Patienten widerspiegelt. In der Rattenstudie wurde Apocynin in einem Dosisbereich von 0,3 bis 200 μg/ml Trinkwasser verabreicht, das ad libitum bereitgestellt wurde. Es wurde beobachtet, dass bereits bei der niedrigsten Dosis von 0,3 μg/mL, die einer täglichen oralen Dosis von 6 μg entspricht, die Arthritis fast vollständig unterdrückt wurde. Es wurde keine Wirkung von Apocynin auf die Serumspiegel von Anti-Kollagen-Autoantikörpern oder von IL-6, einem wichtigen pathogenen Zytokin bei CIA und RA, beobachtet, was auf eine hohe Selektivität für die entzündliche Komponente der Krankheit schließen lässt. Unabhängig von uns haben Hougee et al. in einem CIA-Mausmodell gezeigt, dass oral verabreichtes Apocynin die blockierte Produktion von Knorpelproteoglykan im arthritischen Gelenk wiederherstellt. Ein interessanter Nebeneffekt der Behandlung, der die starke entzündungshemmende Wirkung von Apocynin veranschaulicht, war die dramatische Unterdrückung der nekrotisierenden Hautläsionen an den Stellen, an denen die immunisierende Antigen/CFA-Formulierung injiziert wurde.

Seit seiner ersten Identifizierung als wirksames entzündungshemmendes Mittel im Jahr 1990 hat sich Apocynin als Inhibitor des oxidativen Bursts in Neutrophilen etabliert, was in einer Vielzahl von In-vivo-Modellen für immunvermittelte entzündliche Erkrankungen peripherer und zentraler Organe nachgewiesen wurde. Von besonderer Bedeutung für diese Übersicht sind die vielversprechenden klinischen Wirkungen, die in Modellen für neurodegenerative Erkrankungen, einschließlich ALS, Alzheimer und Parkinson, beobachtet wurden. In diesen Modellen richtet sich die antioxidative Aktivität von Apocynin nicht gegen die Neutrophilen, sondern gegen die „Makrophagen des Gehirns“, d.h. die Mikroglia.

4. Mikroglia

Das Gehirn enthält verschiedene Zelltypen mit der Fähigkeit, Immunfunktionen auszuüben, darunter Astrozyten, Mikrogliazellen und Makrophagen, die in den Hirnhäuten und den perivaskulären Räumen der Hirnarterien und -kapillaren angesiedelt sind. Für ihre Immunaufgaben sind diese Zellen mit konservierten Rezeptoren für pathogen-assoziierte oder schadensassoziierte molekulare Muster ausgestattet, die Aktivierungssignale an die Zellen weiterleiten, um entzündliche Effektormechanismen auszulösen.

Mikroglia sind angeborene Immunzellen, die ubiquitär im Zentralnervensystem verteilt sind, wo sie in enge Interaktionen mit Neuronen, Oligodendrozyten und Astrozyten eingebunden sind. Allerdings setzen nur Mikroglia MPO nach Stimulation frei, was eine Voraussetzung für die metabolische Aktivierung von Apocynin ist.

Mikroglia im gesunden ZNS haben einen verzweigten Ruhephänotyp. Im Gegensatz zu früheren Konzepten ruhen Mikroglia im gesunden Gehirn nicht, sondern sind hochdynamische Zellen, die eine homöostatische Überwachung der extrazellulären Umgebung durchführen, indem sie ihre Ausstülpungen ausfahren und zurückziehen und Gewebetrümmer phagozytieren, die andernfalls Entzündungen verursachen könnten. Aktivierte Mikroglia finden sich in erkranktem ZNS-Gewebe, z. B. in demyelinisierten Läsionen der kortikalen grauen Substanz im MS-Gehirn, in der Umgebung von Amyloid-Plaques im Alzheimer-Gehirn und in der degenerierenden Substantia nigra bei der Parkinson-Krankheit. Obwohl die unterschiedlichen Expressionsprofile der Mikroglia ein breites, kontinuierliches Spektrum von Aktivierungszuständen widerzuspiegeln scheinen, lassen sich zwei Aktivierungszustände an beiden Enden des Spektrums erkennen, die dem M1- und M2-Zustand entsprechen, der für Makrophagen bezeichnet wird. „Klassisch aktivierte“ M1-Mikroglia, z. B. durch LPS oder IFNγ induziert, haben proinflammatorische Funktionen, die durch die Sekretion proinflammatorischer Zytokine wie TNF-α, IL-1β und IL-12 und toxischer Substanzen wie reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies ausgeübt werden. „Alternativ aktivierte“ M2-Mikroglia, wie sie in einem Milieu mit hohen IL-4- oder IL-13-Spiegeln induziert werden, haben entzündungshemmende und geweberegenerative Aktivitäten, die durch Zytokine wie IL-4, IL-10 oder TGF-β und Reparaturfaktoren wie den insulinähnlichen Wachstumsfaktor, Arginase-1 oder Chitinase-like-1 vermittelt werden. Nicht nur das Zytokin-Milieu, sondern auch der Redoxzustand der Mikroumgebung, der direkt mit der NADPH-Oxidase-Aktivität zusammenhängt, bestimmt die funktionelle Differenzierung der Mikroglia in Richtung eines M1- oder M2-Phänotyps.

5. Apocynin als mögliche Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen

M1-Mikrogliazellen sind die Hauptquelle für Nox2 im Gehirn. Die Expression von aktiviertem Nox2 durch M1-Mikroglia, das ROS produziert, ist ein wesentlicher Bestandteil der von Mikroglia vermittelten Neurotoxizität. Die weithin akzeptierte Vorstellung, dass von Mikroglia erzeugte ROS wichtige Mediatoren neurodegenerativer Hirnschäden sind, wirft die Frage auf, ob das günstige pharmakologische Profil und die geringe Toxizität von Apocynin für eine neuroprotektive Behandlung genutzt werden können. Mikrogliazellen exprimieren nicht nur Nox2, sondern sezernieren nach ihrer Aktivierung auch MPO und könnten somit möglicherweise eine metabolische Aktivierung von Apocynin bewirken. Mehrere Autoren haben über die positive Wirkung von Apocynin bei (Modellen von) akuten neurologischen Störungen wie Ischämie, intrazerebraler Blutung und Schlaganfall berichtet (Übersicht in ). Wie sehen die Perspektiven für Apocynin bei chronischen neurodegenerativen Erkrankungen aus?

In-vitro-Studien mit kultivierten Mikroglia haben gezeigt, dass von Nox2 abgeleitete ROS an der Proliferation und funktionellen Polarisierung von Mikroglia beteiligt sind. Eine wichtige Erkenntnis war, dass die Hemmung von Nox2 eine alternative und entzündungshemmende Mikroglia-Aktivierung während einer Neuroinflammation fördert. Dies bedeutet, dass die Unterdrückung von Nox2 mit Apocynin ein gesundes Gleichgewicht zwischen einem proinflammatorischen M1- und einem anti-inflammatorischen/regenerativen M2-Phänotyp der Mikroglia wiederherstellen könnte. Andere haben gezeigt, dass Apocynin die Produktion von IL-1β, TNF-α und Stickstoffmonoxid durch Mikroglia senkt und damit einen sich selbst erhaltenden Zyklus schädlicher Aktivitäten unterbricht. Während der genaue neurotoxische Mechanismus aktivierter Mikroglia bei neurodegenerativen Erkrankungen noch unklar ist, ist es auch von großem Interesse, dass die Freisetzung des Exzitotoxins Glutamat die Aktivität von Nox2 erfordert und dass diese durch Apocynin gehemmt werden kann. Zusammengenommen deuten diese Daten auf eine potenziell positive Rolle von Apocynin bei neurodegenerativen Erkrankungen hin. In der Tat wurden vielversprechende Wirkungen von Apocynin in Mausmodellen einiger wichtiger neurodegenerativer Krankheiten beobachtet.

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS, Lou-Gehrig-Krankheit). Die amyotrophe Lateralsklerose ist eine häufige neurodegenerative Erkrankung, die bei Erwachsenen auftritt und die Motoneuronen betrifft. Die Krankheit führt zu einer rasch fortschreitenden motorischen Beeinträchtigung und in der Regel innerhalb von 5 Jahren zum Tod. Während bei der Mehrzahl der Patienten die Ursache der Krankheit unbekannt ist, hat die Krankheit in einer Untergruppe von Fällen eine genetische Ursache, nämlich Mutationen im Superoxiddismutase-1 (SOD1)-Gen. Die Mutation verstärkt den oxidativen Stress durch eine dysregulierte Produktion von Superoxidanionen aufgrund einer verminderten Dismutation zu H2O2. Mutierte SOD1 exprimierende Astrozyten werden mit der ALS-Pathologie in Verbindung gebracht, weil sie weniger Glutamat absorbieren und/oder neurotoxische Faktoren freisetzen können. Die selektive Ausschaltung von mutiertem SOD1 oder der Ersatz von mutierten durch Wildtyp-Mikroglia im Modell der mutierten SOD1-Maus weisen stark auf eine zentrale pathogene Rolle der Mikroglia hin. Harraz et al. haben Apocynin oral verabreicht, um das Fortschreiten der Neurodegeneration in einem SOD1-Mausmodell zu kontrollieren, und dabei vielversprechende Wirkungen beobachtet; es wurde festgestellt, dass die Verabreichung von Apocynin im Trinkwasser das Überleben signifikant verlängerte und das Auftreten von motorischen Defekten verzögerte. Diese Studie zeigt, dass oral verabreichtes Apocynin eine ausreichend hohe Konzentration im ZNS-Parenchym aufbauen kann, um die neurotoxische ROS-Produktion zu mindern. Diese vielversprechenden Daten konnten jedoch in einer anderen Studie mit demselben mutierten Mausstamm nicht reproduziert werden.

Alzheimer-Krankheit (AD). Die Alzheimer-Krankheit ist eine altersbedingte fortschreitende neurologische Störung, die zu einer irreversiblen Demenz führt. Neuropathologische Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit sind senile Plaques aus fehlgefalteten und fibrillären Amyloid-β-Aggregaten und intraneuronale Tangles aus Tau-Protein in der Großhirnrinde. Um die senilen Plaques herum wurden aktivierte Mikrogliazellen gefunden, die neurotoxische Substanzen wie ROS, NO und TNF-α produzieren. Über die Aktivierung der Mikroglia Nox2 durch oligomeres und/oder fibrilläres Amyloid-β und die Expression von aktiviertem Nox2 im Alzheimer-Gehirn wurde berichtet.

Lull et al. haben Apocynin in einer täglichen oralen Dosis von 10 mg/kg über das Trinkwasser in einem hAPP-transgenen Mausmodell der Alzheimer-Krankheit getestet. Sie beobachteten bei den mit Apocynin behandelten Mäusen eine signifikante Verringerung der Plaquegröße im Kortex und im Hippocampus sowie eine Verringerung der Mikroglia-Zahlen im Kortex, jedoch nicht im Hippocampus. Ein in diesem Mausmodell beobachtetes Verhaltensmerkmal der Alzheimer-Krankheit, nämlich die Leistung im Morris-Wasserlabyrinth-Schwimmtest, bei dem das im Hippocampus organisierte räumliche Gedächtnis getestet wird, wurde durch die Behandlung jedoch nicht merklich verbessert. Die begrenzte klinische Wirkung von Apocynin in diesem Modell könnte auf das Fehlen einer deutlichen Neuroinflammation zurückzuführen sein, während diese bei Alzheimer-Patienten stärker ausgeprägt ist, und auf die Tatsache, dass die Bildung von Plaques nicht unbedingt einen kognitiven Verfall vorhersagt.

Parkinson-Krankheit (PD). Das pathologische Merkmal der Parkinson-Krankheit ist eine fortschreitende Degeneration der Dopamin produzierenden Neuronen in der Substantia nigra (SN), einer pigmentierten Struktur im unteren Teil des Mittelhirns. Über die Freisetzung von Dopamin spielt die SN eine zentrale Rolle bei der Koordination verschiedener neurologischer Funktionen, einschließlich Belohnung, Sucht und Bewegung. Die letztgenannte Funktion ist bei Morbus Parkinson besonders gestört. Um den Dopaminverlust zu kompensieren, wird ein stoffwechselstabiler Dopaminvorläufer (L-DOPA) verabreicht, der bei einer beträchtlichen Anzahl von Patienten typische unwillkürliche Bewegungen verursacht, die als hyperkinetisches Syndrom bekannt sind. Während bei der überwiegenden Mehrheit der (sporadischen) Morbus-Parkinson-Patienten die Ursache der Krankheit nicht bekannt ist, wurde bei einem kleinen Teil eine genetische Ursache gefunden, nämlich Mutationen in mehreren Genen, darunter Alpha-Synuclein, Parkin, Leucine-Rich-Repet-Kinase 2, PTEN-induzierte putative Kinase 1 und ATP13A2 . Die Beobachtung, dass Konsumenten von mit MPTP kontaminiertem Heroin Parkinson-Symptome entwickelten, ermöglichte die Entwicklung eines klinisch relevanten Tiermodells für Parkinson. Nach der Umwandlung von MPTP in MPP+ durch die Monoaminoxidase B in Astrozyten wird MPP+ durch Aufnahme über den spezifischen Dopamintransporter in dopaminergen Zellen konzentriert, wo es den Komplex I der mitochondrialen Atmungskette blockiert. Der daraus resultierende Redox-Stress führt unter anderem zu einer Dysregulation des zellulären Ca2+-Spiegels und damit zum Zelltod. Wie bei der ALS und der Alzheimer-Krankheit wird die Neurodegeneration bei der Parkinson-Krankheit mit der Aktivierung der Mikroglia Nox2 in Verbindung gebracht, von der angenommen wird, dass sie wesentlich zum pathogenen Prozess beiträgt.

Gao et al. wiesen in einem In-vitro-System nach, dass die von der Mikroglia Nox2 erzeugten ROS die Empfindlichkeit der dopaminergen Neuronen gegenüber MPP+ erhöhen. Eine positive Wirkung von Apocynin auf neurotoxische Effekte, die durch Mikroglia vermittelt werden, wurde in einem Mausmodell der Parkinson-Krankheit nachgewiesen.

6. Die Wirkung von Apocynin in einem Parkinson-Modell für nichtmenschliche Primaten

Die wiederholte Injektion einer niedrigen MPTP-Dosis bei Menschenaffen, einem kleinen neotropischen Primaten, löst eine neurologische Erkrankung aus, die in ihrer klinischen und neuropathologischen Ausprägung der Parkinson-Krankheit sehr ähnlich ist. Wir haben dieses MPTP-Modell bei 5 Marmosetten-Zwillingen verwendet, um zu testen, ob orales Apocynin auch bei einer höheren Spezies wirksam ist. Für die orale Verabreichung wurde Apocynin in arabischem Gummi aufgelöst; ein Geschwisterpaar jedes Zwillings erhielt Apocynin-haltiges Gummi und das andere nur das Gummi. Die Behandlung mit Apocynin (100 mg/kg, TID) begann eine Woche vor der PD-Induktion mit MPTP (1 mg/kg, über eine subkutane Injektion über 8 Tage). Apocynin begrenzte den typischen Gewichtsverlust, der mit dem Parkinson-Syndrom einhergeht. Auch die motorischen Funktionen der mit Apocynin behandelten Affen verbesserten sich, was auf eine Anti-Parkinson-Wirkung von Apocynin hinweist. Darüber hinaus wurde die Zahl der überlebenden Dopamin-Neuronen durch Apocynin erhöht, was auf eine neuroprotektive Wirkung hinweist. Bemerkenswerterweise hat Apocynin eine ähnliche Molekularstruktur wie Homovanillinsäure (HVA), ein Metabolit von Dopamin. Eine Erklärung für die schützende Wirkung von Apocynin bei Morbus Parkinson könnte auch in der Kompensation des verringerten Niveaus des natürlich verfügbaren o-Methoxycatechols HVA liegen.

7. Perspektive für die Behandlung von menschlichen Patienten

Apocynin ist ein potenziell attraktives orales Prodrug aufgrund seiner geringen allgemeinen Toxizität und der Tatsache, dass seine spezifische antioxidative Wirkung nach metabolischer Aktivierung durch MPO-freisetzende phagozytische Zellen ausgelöst wird. Es liegen nur wenige Daten zur Sicherheit von Apocynin vor, aber die verfügbaren Daten zeigen eine geringe Toxizität und eine hohe Stabilität (teilweise überprüft in ). Die LD50 nach oraler Verabreichung bei Mäusen wurde auf 9 g/kg geschätzt. Bei Ratten wurden etwa 80 % des intraperitoneal injizierten Apocynins (120 mg/kg) in unveränderter Form in einer 20 Stunden später entnommenen Urinprobe wiedergefunden. Eine intravenöse Dosis von 420 mg/kg Apocynin bei Mäusen verursachte nur minimale Anzeichen von Toxizität.

Unseres Wissens wurde Apocynin nicht an menschlichen Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen getestet. Peters et al. haben jedoch das therapeutische Potenzial von inhaliertem Apocynin auf die ozoninduzierte bronchiale Hyperreaktivität auf Methacholin bei Asthmapatienten als Modell einer entzündlichen Lungenerkrankung untersucht. Die Autoren konnten ausschließen, dass Apocynin Ozon abfängt, und kamen zu dem Schluss, dass die Wirkung in der Abschwächung der ROS-Produktion durch PMNs und Eosinophile besteht, die bei der Ozon-Exposition in die Lunge eingedrungen waren.

Die in dieser Übersichtsarbeit besprochenen Studien an Mäusen zeigen, dass niedrige Dosen von oral verabreichtem Apocynin das ZNS-Parenchym in einer ausreichenden Konzentration erreichen, um den oxidativen Burst der Mikroglia zu hemmen und die Neurodegeneration zu verhindern. In Anbetracht der sehr geringen systemischen Toxizität und der hochspezifischen Wirkungsweise von Apocynin wäre es eine attraktive Perspektive, den therapeutischen Wert bei neurodegenerativen Erkrankungen des Menschen zu testen.

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass es keinen Interessenkonflikt in Bezug auf die Veröffentlichung dieser Arbeit gibt.

Danksagung

Die Autoren danken Herrn Henk van Westbroek (BPRC) für die Erstellung des Bildmaterials.