@phdthesis{Rikanovic2011,
  author    = {Rikanovic, Carina},
  title     = {Metabolomanalytik antiinfektiv wirkender Isochinolinalkaloide},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56183},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die zunehmende Entstehung von Resistenzen macht die Entwicklung neuer potenter Wirkstoffe zur Therapie von Infektionskrankheiten immer wichtiger. Dieser Aufgabe stellt sich auch der interdisziplin{\"a}r aufgebaute SFB 630, in den sich die vorliegende Arbeit eingliedert. Innerhalb des SFBs wurden Isochinolinalkaloid-Derivate (IQs) synthetisiert, die aktiv gegen verschiedene Mikroorganismen sind. Bioinformatische Modellierungen bilden die f{\"u}r den jeweiligen Mikroorganismus spezifischen Stoffwechselwege ab. In Netzwerkanalysen k{\"o}nnen {\"A}nderungen metabolischer Fl{\"u}sse durch pharmakologisch aktive Substanzen vorhergesagt werden. Gemeinsam mit bioinformatischen Modellen liefern die Metabolommessungen Hinweise auf m{\"o}gliche Wirkmechanismen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene analytische Methoden etabliert, um antiinfektive Wirkungen dieser verheißungsvollen Leitstrukturen auf das Metabolom verschiedener Mikroorganismen zu untersuchen. Die aus den Metabolommessungen erhaltenen Daten fließen in diese Modelle ein und tragen zu deren Optimierung bei. Die Mikroorganismen wurden f{\"u}r die Metabolomanalysen mit aktiven IQs (f{\"u}r S. aureus und C. albicans GB-AP-143, f{\"u}r L. major GB-AP-304) inkubiert. Bei C. albicans erfolgte die Probennahme zu unterschiedlichen Zeitpunkten (lag-, log-, station{\"a}re Phase), um auch die Zeitabh{\"a}ngigkeit der Effekte zu untersuchen. Zus{\"a}tzlich dienten bei C. albicans als Kontrollen neben parallel angesetzten Zellkulturen ohne Inhibitor, auch Zellkulturen, denen das L{\"o}sungsmittel DMSO zugegeben wurde. Es wurden Extraktionsmethoden f{\"u}r die betreffenden Metabolite der hier untersuchten Mikroorganismen (S. aureus, C. albicans, L. major) etabliert. Dabei lag der Fokus auf polaren Metaboliten, da bioinformatische Modellierungen f{\"u}r die Effekte der IQs {\"A}nderungen vor allem im Purin- und Pyrimidinstoffwechsel der Mikroorganismen vorhersagten. Zur Analyse des Nukleotidstoffwechsels wurde eine ionenpaarchromatographische HPLC-Methode entwickelt und optimiert. Mit dieser Methode konnten Nicotinamidderivate und Nukleotide des Purin- und Pyrimidinstoffwechsels in Zellextrakten von S. aureus, C. albicans und L. major quantifiziert werden. F{\"u}r eine Analyse des Wirkmechanismus von GB-AP-143 wurde die Zusammensetzung des Metaboloms von C. albicans mittels einer GC/MS-Methode bestimmt. Nach einer Derivatisierung des Extrakts mit Methoxyamin-HCl und MSTFA konnten in einem Lauf zugleich Target- und Fingerprintanalytik durchgef{\"u}hrt werden. Die Auswertung der Targetanalytik fand unter Anwendung der NIST-Datenbank und Vermessung von Standards statt. Hierbei konnten vor allem Aminos{\"a}uren quantitativ erfasst werden. Der Fingerprint wurde durch Einsatz multivariater statistischer Verfahren ausgewertet. Die Daten f{\"u}r die mit GB AP 143 behandelten S. aureus und die mit GB AP 304 behandelten L. major-Promastigoten liefern Hinweise auf eine Wirkung der IQs auf den Komplex-I der mitochondrialen Atmungskette. F{\"u}r die Behandlung der C. albicans-Kulturen mit GB-AP-143 konnten komplexe {\"A}nderungen im Nukleotid- und Aminos{\"a}urestoffwechsel gemessen werden. So beeinflusste bereits der Zeitpunkt der Probennahme (lag-, log- oder station{\"a}re Wachstumsphase) die Zusammensetzung des Metaboloms und auch das L{\"o}sungsmittel, das f{\"u}r die IQs verwendet wurde, verursachte komplexe {\"A}nderungen im Metabolom von C. albicans. Zus{\"a}tzlich wurden Nukleotid- und Aminos{\"a}urekonzentrationen Fluconazol-resistenter C. albicans-Mutanten (TAC, UPC und MRR) untersucht. Im Nukleotidstoffwechsel waren sowohl Konzentrationssteigerungen als auch ein Absinken der Konzentrationen im Vergleich zum Wildtyp zu verzeichnen. Der Aminos{\"a}urestoffwechsel zeigte insgesamt einen verminderten Gehalt an Aminos{\"a}uren der Mutanten gegen{\"u}ber dem Wildtyp. Da GB-AP-143 auch Aktivit{\"a}t gegen diese Mutanten zeigte, wurde exemplarisch die MRR-Mutante mit GB-AP-143 inkubiert, um zu untersuchen, ob die durch GB-AP-143 hervorgerufenen {\"A}nderungen im Nukleotid- und Aminos{\"a}urestoffwechsel {\"a}hnlich zu denen des Wildtyps sind. Es konnten im Nukleotidstoffwechsel gegenl{\"a}ufige Effekte f{\"u}r die Inkubation von GB-AP-143 des Wildtyps und der Mutante verzeichnet werden. Die Daten aus den HPLC/UV- und GC/MS-Messungen werden von der Bioinformatik zur Optimierung der verwendeten Modelle genutzt, um auf diese Weise die Wirkmechanismen der IQs besser modellieren zu k{\"o}nnen. Da das Cytochrom-P-450-Enzymsystem am Metabolismus von etwa 95 \% aller Arzneistoffe beteiligt ist, wurden die Effekte ausgew{\"a}hlter IQs auf die sechs wichtigsten arzneistoffmetabolisierenden Enzyme (CYP1A2, 2C8, 2C9, 2C19, 2D6 und 3A4) mit Hilfe eines bereits etablierten CYP-Assays analysiert und n{\"a}her charakterisiert. Im CYP-Assay zeigte sich f{\"u}r drei IQs eine CYP2D6-Hemmung. Die ausgepr{\"a}gte CYP2D6-selektive Hemmung von GB-AP-110 ergab einen IC50-Wert von nur 109 nM. Die Charakterisierung der Hemmung ergab einen reversiblen, kompetitiven Inhibitionsmechanismus.},
  subject      = {Metabolom},
  language  = {de}
}