@phdthesis{Mechler2020,
  author    = {Mechler, Clemens Thomas},
  title     = {Pr{\"a}valenz intestinaler Protozoeninfektionen in Ijinga Island, Tansania},
  doi       = {10.25972/OPUS-21880},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-218803},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Intestinal infections with pathogenic protozoa may cause severe disease and remain a neglected problem in regions with inadequate sanitation and hygiene standards, especially in sub-Saharan Africa. Unfortunately, very little data about the prevalence of these infections in risk groups exist from the region. The present study was therefore conducted to assess the prevalence of intestinal protozoan infections in a representative population sample on Ijinga Island, north-western Tanzania. Methods: This was a cross-sectional study which was carried out in 2016 as part of the on-going SchistoControl pilot project on Ijinga Island, north-western Tanzania. A single stool sample was collected from 357 participants and examined microscopically for presence of trophozoites or cysts of intestinal protozoan parasites. In addition, real-time polymerase chain reaction (qPCR) was used to determine the species of intestinal protozoa. Results: Based on microscopy and qPCR, the prevalence of Giardia intestinalis infection was 12\% and 15.1\%, respectively. Based on microscopy, the prevalence of Entamoeba histolytica/Entamoeba dispar was 26.1\%. However, through species identification using qPCR, 21.8\% of the study participants were carrying non-pathogenic E. dispar and none of them was infected with E. histolytica. Conclusion: Intestinal protozoan infections are common among the population in the study area. The detection of these infections in different age groups indicates a poor hygienic standard in the community. Improvement in water, sanitation, hygiene and public health education on hand washing will help in controlling these infections.},
  subject      = {Entamoeba histolytica},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schad2013,
  author    = {Schad, Caroline},
  title     = {Synthese und Testung neuartiger peptidomimetischer, selektiver Inhibitoren parasit{\"a}rer Cystein-Proteasen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-90973},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Parasit{\"a}re Protozoen wie Leishmanien, Trypanosomen und Plasmodien weisen eine Vielzahl von Cystein-Proteasen der Papainfalimilie (CAC1) auf, welche als Pathogenit{\"a}ts- und Virulenzfaktoren identifiziert werden konnten. Die aktuell eingesetzten Medikamente zur Behandlung der von diesen Parasiten hervorgerufenen Infektionskrankheiten (Leishmaniose, Afrikanische Schlafkrankheit, Chagas-Krankheit, Malaria) sind aufgrund von Nebenwirkungen, hohen Kosten und sich entwickelnden Resistenzen suboptimal. Die parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen stellen daher potentielle Targets zur Entwicklung neuer Therapieans{\"a}tze dar. Das angestrebte Ergebnis der Entwicklung ist es, selektive Inhibitoren der parasit{\"a}ren Proteasen zu entwickeln, w{\"a}hrend die Wirt-Proteasen unbeeinflusst bleiben. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Optimierung der literaturbekannten Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Inhibitoren RV122C (Boc-(S)-Leu-(R)-Pro-(S,S)-Azi(OBn)2) und RV212C (Boc-(R)-Leu-(S)-Pro-(S,S)-Azi(OBn)2) sowie des Michael-Akzeptor-basierten Inhibitors 16a (Boc-(S)-Phg-(S)-vGln(Trt)-OEt) hinsichtlich ihrer selektiven inhibitorischen Aktivit{\"a}t an parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen. Bei allen synthetisierten Verbindungen handelt es sich um potenziell irreversible, kovalente und kompetitive Inhibitoren. Der Aziridinring und das Michael-System stellen elektrophile Bausteine dar, die von dem nucleophilen Thiolatrest des aktiven Zentrums einer Cystein-Protease angegriffen werden und in der irreversiblen Alkylierung des aktiven Zentrums resultieren. Die Testung der synthetisierten Verbindungen erfolgte mittels fluorimetrischer und photometrischer Enzymassays. Zur Evaluierung der biologischen Aktivit{\"a}ten wurden ggf. weitere biologische Testungen durchgef{\"u}hrt. Die Leitstrukturen RV122C und RV212C der Aziridinylpeptide wurden als Inhibitoren von Proteasen der Cathepsin-L-Subfamilie identifiziert. Eine zweite Serie von Stereo- und Konstitutionsisomeren von RV122C und RV212C brachte ein Derivat hervor, CS09 (Boc-(S)-Leu-(R)-Pro-(R,R)-Azi(OBn)2), welches selektive Inhibition von parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen aufwies, ohne humanes Cathepsin L zu hemmen. Neben leishmanizider Aktivit{\"a}t weisen sowohl RV122C und RV212C als auch CS09 keine Toxizit{\"a}t an den eingesetzten Zelllinien auf. Daher erfolgte die Fokussierung auf Untersuchungen in Leishmania major zur detaillierten Aufkl{\"a}rung zellul{\"a}rer Effekte in vitro und in vivo. Der ausgel{\"o}ste Zelltot wurde als Apoptose-{\"a}hnlich charakterisiert, welcher durch unvollst{\"a}ndige Verdaunung in Lysosom-{\"a}hnlichen Vakuolen hervorgerufen wurde. In-vivo-Untersuchungen im Mausmodell zeigten, dass es das Ziel sein muss, Inhibitoren mit Selektivit{\"a}t insbesondere f{\"u}r die Cathepsin-B-{\"a}hnliche LmajcatB zu entwickeln. Ausgehend von CS09 als neue Leitstuktur wurden verschiedene Variationen zur Strukturoptimierung vorgenommen, um im Anschluss Struktur-Wirkungs-Beziehungen ableiten zu k{\"o}nnen. Die Synthese erfolgte mittels Fragmentkupplung der zuvor stereoselektiv dargestellten Aziridin-Bausteine und der durch Standard-Peptidkupplungsreagenzien erhaltenen Aminos{\"a}ure/Peptidbausteine. Die N-Acylierung wurde mittels des Kupplungsreagenzes PPA optimiert. Schließlich wurden die Verbindungen an den Cystein-Proteasen Cathepsin L, Cathepsin B, Cathepsin K, Cathepsin S, LmCPB2.8, LmajcatB, Rhodesain, Cruzain und Falcipain-2 auf ihre inhibitorische Aktivit{\"a}t getestet. Weiterhin wurden die Verbindungen im Rahmen der interdisziplin{\"a}ren Zusammenarbeit innerhalb des Sonderforschungsbereichs 630 auf ihre antiparasit{\"a}re Aktivit{\"a}t an Leishmanien, Trypanosomen und Plasmodien sowie auf ihre Cytotoxizit{\"a}t an der Makrophagenzelllinie J774.1 getestet. Vertreter dieser Serie erwiesen sich, ebenso wie CS09, als selektive Inhibitoren parasit{\"a}rer, Cathepsin-L-{\"a}hnlicher Proteasen (LmCPB2.8, Rhodesain, Cruzain) und der Cathepsin-B-{\"a}hnlichen Protease (LmajcatB). Sehr gute Hemmung der Cathepsin-L-{\"a}hnlichen Protease LmCPB2.8 riefen Stereo- und Konstitutionsisomere von CS09 hervor, als auch Derivate, bei denen der Leucinrest gegen andere lipophile Reste mit {\"a}hnlichem oder gr{\"o}ßerem sterischen Anspruch substituiert ist. Die beste Inhibition des Cathepsin-B-{\"a}hnlichen Enzyms erfolgte durch Konstitutionsisomere von CS09 und durch Aziridinylpeptide, deren Prolinrest gegen einen Ornithin- oder einen Argininrest ersetzt wurde. Besonders hervor sticht CS25 (Boc-(S)-Ile-(R)-Pro-(R,R)-Azi(OBn)2), sich auszeichnend durch selektive Inhibition der LmajcatB (neben Cathepsin S) bei sehr guter leishmanizider Aktivit{\"a}t. Auch zeigen einige Vertreter selektive Hemmung von Rhodesain und/oder Cruzain. Mithilfe eines synthetisierten Aziridinylpeptids, welches bromierte Benzylesterreste tr{\"a}gt und sehr gute Hemmeigenschaften an parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen aufweist (CS38), sollte die Kristallisation mit Rhodesain erfolgen, um die erste R{\"o}ntgenstruktur eines Enzym-Aziridin-Inhibitor-Komplexes zu erhalten. Dieses Ziel konnte jedoch nicht realisiert werden. Aufgrund fehlender R{\"o}ntgenstrukturen von Enzym-Inhibitor-Komplexen ist die Bindung der synthetisierten Inhibitoren noch immer spekulativ. Dockingstudien an Cruzain schlagen verschiedene Bindemodi vor, bei denen zwei von drei lipophilen Resten die hydrophoben S2- und S1´-Bindungstaschen adressieren. Die Mehrzahl der Aziridin-basierten Verbindungen konnte als leishmanizide und/oder trypanozide Verbindungen identifiziert werden. Mithilfe eines Biotin-markierten Derivats von RV122C (CS39) konnte durch active-site labeling nachgewiesen werden, dass Cystein-Proteasen von L.-major-Promastigoten die Targets des Inhibitors sind. Active-site-labeling und Untersuchungen durch Fluoreszenzaktivit{\"a}tsassays mit L.-major-Promastigotenlysaten machten deutlich, dass bei Einsatz von RV122C und RV212C Cathepsin-B-{\"a}hnliche Proteasen beeinflusst werden. CS09 wies einen anderen Wirkmechanismus - {\"a}hnlich dem von E-64 - auf, wie Fluoreszenzaktivit{\"a}tsassays zeigten. Hinsichtlich der Aufkl{\"a}rung dieser zellul{\"a}ren Effekte und zur Identifizierung weiterer m{\"o}glicher Targets wurde ein Fluoreszenzfarbstoff-markierter Aziridin-Inhibitor (CS40) dargestellt. CS40 wies hervorragende Hemmeigenschaften an den isolierten Enzymen auf, war jedoch f{\"u}r In-vitro-Untersuchungen ungeeignet, da weder leishmanizide noch trypanozide Aktivit{\"a}t vorlagen. Durch antiplasmodiale Wirkung ist CS40 lediglich zu In-vitro-Studien an Plasmodien einsetzbar. F{\"u}r In-vitro-Studien wurde zur Aufkl{\"a}rung des Wirkmechanismus der Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Inhibitoren der literaturbekannte, f{\"u}r Cathepsin-L-{\"a}hnliche Enzyme selektive, Epoxid-basierte Standardinhibitor CLIK-148 als Vergleichssubstanz dargestellt. Zum Beweis der Inaktivit{\"a}t des Diastereomers von CLIK-148 mit (R,R)-konfiguriertem Epoxidring wurde zudem das Derivat CS41 synthetisiert. Die Synthese hierzu erfolgte zun{\"a}chst {\"u}ber die stereoselektive Darstellung der trans-konfigurierten Diethyloxiran-2,3-dicarboxylate, die nach Verseifung der Ethylesterfunktionen mittels Peptidkupplungsreagezien mit den entsprechenden Aminen gekuppelt wurden. Zur Ableitung der Struktur-Wirkungs-Beziehung von Michael-Akzeptor-basierten Verbindungen wurde die Leitstruktur 16a durch Variation der Konfigurationen sowie durch Substitution der Trityl-Schutzgruppe der Glutaminseitenkette durch sterisch weniger anspruchsvolle Schutzgruppen ver{\"a}ndert. Die Synthese erfolgte ausgehend von der Darstellung des entsprechenden Dipeptids mit Methylesterschutzgruppen. Ausgehend davon wurden die Methylesterreste entweder mit DIBAL zum entsprechenden Aldehyd reduziert oder aus Gr{\"u}nden der Praktikabilit{\"a}t zum entsprechenden Alkohol reduziert, um anschließend in einer Swern-Oxidation den Aldehyd zu liefern. Die Aldehyde wurden im finalen Schritt in einer Masamune-Reaktion mit Triethylphosphonoacetat zu den vinylogen Dipeptidestern umgesetzt. Die Stereoisomere CS42 und CS43 mit Tritylresten an der Glutaminseitenkette sind unspezifische, starke Inhibitoren humaner und parasit{\"a}rer Enzyme. In vitro zeigten sie starke Hemmung des Parasiten-Wachstums als auch Cytotoxizit{\"a}t an Makrophagen. Die Verbindungen ohne Tritylrest (CS44, CS45) erwiesen sich weder als Proteaseinhibitoren, noch in vitro als wirksam. Ferner wurden mit den synthetisierten Verbindungen in interdisziplin{\"a}ren Kooperationen weitere biologische Testungen durchgef{\"u}hrt. In Selektivit{\"a}tsstudien an den Aspartat-Proteasen Plasmepsin II und IV erwiesen sich die getesteten trans-konfigurierten Aziridin-basierten Inhibitoren als inaktiv, w{\"a}hrend die Leitstruktur der Michael-Akzeptor-basierten Inhibitoren 16a sowie deren Distereomer CS42 (= 16b) als Inhibitoren von Plasmepsin IV identifiziert werden konnten. Weder in Testungen an Plasmodium berghei infizierten humanen Hepatomzellen in Leberstadien, noch im Blut-Hirn-Schrankenmodell einer Trypanosoma-brucei-gambiense-Infektion sowie im In-vitro-Screening an Trichomonas vaginalis zeigten die jeweils getesteten Verbindungen Aktivit{\"a}t. Allein die Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Cystein-Protease-Inhibitoren wiesen Wirksamkeit bez{\"u}glich des Wachstums von Schistosoma mansoni auf. In einem visuellen Ph{\"a}notyp-Screening inhibierte eine Vielzahl der getesteten Verbidungen das Wachstum der jungen Form (Schistosomula), im zweiten Schritts des In-vitro-Screenings zeigte sich jedoch keine Verbindung aktiv an der adulten Form (Schistosomen) des Parasiten.},
  subject      = {Proteaseinhibitor},
  language  = {de}
}