Zusammenfassung
Entsprechend der Aufgabenstellung standen toxikologische und elektrophoretische Betrachtungen metallhaltiger Verbindungen mit medizinisch/pharmazeutischem Interesse im Mittelpunkt dieser Arbeit. Dabei wurde im ersten Abschnitt Titanocen, eine metallorganische Verbindung mit großem kanzerostatischem Potential, untersucht. In präklinischen Studien wurde eine Antitumoraktivität von Titanocen gegenüber soliden tierexperimentellen Tumoren sowie heterotransplantierten menschlichen Karzinomen des Magen-Darm-Trakts, der Mamma und der Lunge nachgewiesen. Die Untersuchungen zur akuten Organtoxizität fanden an Mäusen statt. Bei einmaliger intraperitonealer Gabe von Titanocen wurde eine dosisabhängige Hepatotoxizität beobachtet. Sie manifestierte sich in einem Anstieg der Lebertransaminasenkonzentration im Serum und Zellnekrosen im Leberparenchym. Gleichzeitig kam es aufgrund der antiproliferativen Eigenschaften des Titanocens zu einer Schädigung der Schleimhäute des Gastrointestinaltraktes.
Eine Nephrentoxizität wurde nur bei der intravenösen Applikation von Titanocen erhalten. Unter diesen Bedingungen wurde ein lang anhaltender Anstieg der BUN- und der Kreatininwerte beobachtet. Die funktionellen Schädigungen spiegelten sich auch in einer erhöhten Protein- und Zuckerausscheidung sowie in im Urin auftretenden Leukozyten und Erythrozyten wider. Dagegen besitzt Titanocen eine für ein Zytostatikum erstaunlich geringe Hämatotoxizität, die auf eine geringe Knochenmarkschädigung schließen läßt.
Bei den an Ratten durchgeführten Untersuchungen zur subakuten Toxizität wurde erneut eine Hepato- und Nephrentoxizität festgestellt. Dagegen trat keine Myelo- toxizität auf.
Nach der Applikation wird Titanocen vorwiegend in der Leber und dem Darm angereichert. Die Ausscheidung der titanhaltigen Metaboliten erfolgt überwiegend über die Galle.
Der Wirkungsmechanismus des Titanocens konnte bisher noch nicht eindeutig aufgeklärt werden. Durchgeführte Studien deuten jedoch auf eine Wechselwirkung des Titanocens oder seiner Abbauprodukte mit der DNA hin.
Mit Hilfe der CE wurde das Abbauverhalten von Titanocen in der Infusionslösung (25 mM Äpfelsäure pH 2,7 – 3) ausführlich untersucht. Die Zersetzung des Titanocens wurde über einen Zeitraum von ca. 16 Stunden beobachtet. Dabei konnten unter den gewählten Trennbedingungen drei unterschiedliche Abbauprodukte des Titanocens erhalten werden. Das primäre Abbauprodukt wurde bereits unmittelbar nach dem Lösen der Probe beobachtet. Anhand der Untersuchung der Chloridionenkonzentration in der Probe wurde festgestellt, daß die Abspaltung der Chloridionen bereits abgeschlossen sein muß, bevor die erste Trennung gestartet werden konnte. Daraus wurde geschlußfolgert, daß das primäre Abbauprodukt dem Titanocen nach der Abspaltung der beiden Chloridionen entspricht.
Das zweite Abbauprodukt wurde ca. 45 min nach dem Mischen der Probe erhalten.
Der Konzentrationsverlauf entspricht dem eines Zwischenproduktes einer Folgereaktion. Das Konzentrationsmaximum dieser Verbindung wurde nach ca. 5 Stunden beobachtet. Durch die Anwendung des elementselektiven PIXE-Detektors wurde festgestellt, daß der Anteil von Titan an der Gesamtmasse dieser Verbindung gegenüber dem primären Abbauprodukt deutlich größer ist. Daraus wurde geschlußfolgert, daß diese Verbindung durch Kondensation von Titanocenmolekülen entstanden ist.
Das erste Signal für das dritte Abbauprodukt wurde nach ca. 2,5 Stunden beobachtet. Dabei handelt es sich um eine ungeladene, titanfreie Verbindung. Der eindeutige Nachweis, daß diese Verbindung Cyclopentadien ist, konnte jedoch nicht erbracht werden.
Der Einfluß verschiedener Parameter auf die Stabilität von Titanocen in der Infusionslösung wurde eingehend untersucht. Es konnte ermittelt werden, daß eine Stabilisierung des Titanocens durch eine Verringerung der Äpfelsäurekonzentration, niedrigere pH-Werte und den Zusatz von Chloridionen erreicht werden kann. Bei einer praktischen Umsetzung dieser Ergebnisse muß jedoch beachtet werden, daß aus niedrigeren pH-Werten eine stärkere Zerstörung des Gewebes an der Infusionsstelle resultiert.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden die Metallothioneine behandelt. Diese metallhaltigen Proteine spielen im menschlichen Organismus eine entscheidende Rolle bei der Entgiftung, dem Transport und der Speicherung von Metallen, wie z.B.
Kadmium, Zink und Kupfer.
Die Trennung der Metallothioneine der Hasenleber wurde in Puffern, deren pH-Werte sowohl über als auch unter dem isoelektrischen Punkt der Proteine (pH 3,9 – 4,6) lagen, durchgeführt. Dabei wurde eine deutliche Veränderung der UV-Absorption der Verbindungen festgestellt, die aus der Veränderung der Tertiärstruktur der Metallothioneine nach der Abspaltung der Metalle im sauren pH-Bereich resultiert.
Daneben konnte durch die Erhöhung des pH-Wertes des Puffers eine Verbesserung der Auflösung der Iso- und Subisoformen erreicht werden.
Die Anwendung des PIXE-Detektors zur Trennung der Metallothioneine der Hasenleber erlaubte erstmals, eine sichere Zuordnung der Metalle Kadmium, Zink und Kupfer zu den Iso- und Subisoformen zu treffen. Dabei wurde eine charakteristische Bindung der Metalle an die beiden Isoformen (MT-1, MT-2) der Metallothioneine gefunden. Die Elemente Kupfer und Zink werden sowohl an MT-1 als auch an MT-2 gebunden. Dagegen konnte Kadmium ausschließlich bei MT-1 und seinen Subisoformen detektiert werden. Damit wurde bestätigt, daß MT-1 im Organismus speziell zur Aufnahme und Entgiftung von Schwermetallen dient.
Dagegen nehmen MT-2 Einfluß auf das Zellwachstum, indem es die Transkription verschiedener Verbindungen induziert.
