Neue Pyrimido[5,4-c]cinnoline mit gerinnungsphysiologischer Aktivität

Abstract

Herz-Kreislauf-Erkrankungen gehören seit langem zu den häufigsten Todesursachen in den westlichen Industrienationen. Auslöser für lebensbedrohliche Ereignisse wie Herzinfarkt oder Schlaganfall sind häufig Thromben, so dass die Hemmung der Thrombusbildung als geeigneter Ansatz für die Prophylaxe und Therapie dieser Erkrankungen erscheint. Eine wichtige Rolle bei der Thrombozytenaggregation spielen die lösliche Guanylatcyclase (sGC) und die Phosphodiesterase (PDE) 5, die über eine Erhöhung der Konzentration an cyclischem Guanosinmonophosphat (cGMP) zu einer verminderten Aggregationsfähigkeit der Blutplättchen führen. Ziel der Arbeit war es, in Anlehnung an Strukturmerkmale des sGC-Aktivatoren YC-1 und des PDE5-Hemmers Sildenafil Verbindungen mit antiaggregatorischer bzw. antithrombotischer Aktivität zu synthetisieren. So wurden Pyrimido[5,4-c]cinnoline mit unterschiedlichem Substitutionsmuster in 2-, 4- und 9-Position dargestellt und auf ihre gerinnungsphysiologischen Eigenschaften gestestet. Die von einer Anilinkomponente ausgehende Darstellung der Verbindungen erfolgte über eine sechsstufige Synthese, die zwei Cyclisierungsreaktionen beinhaltet. Der letzte Syntheseschritt besteht in der nucleophilen Substitutionsreaktion des Pyrimido[5,4-c]cinnolin-Grundkörpers mit einer zumeist primären Aminkomponente. Identität und Reinheit der so erhaltenen Zielverbindungen wurden 1HNMR-, IR-analytisch und massenspektrometrisch gesichert. Als pharmakologisches in vitro-Testsystem diente der Born-Test, bei dem die Hemmung der kollageninduzierten Thrombozytenaggregation in Plättchenreichem Plasma (PRP) bestimmt wird. Aufgrund der durchweg schlechten Löslichkeit der Verbindungen wurde die Inkubationszeit in PRP von 4 auf 20 min verlängert, was zu deutlichen Wirkungssteigerungen führte. Die in vivo-Wirkung der Verbindungen wurde an Mesenterialarteriolen und -venolen männlicher Wistar- Ratten mit Hilfe des Laser-Thrombose-Modells bestimmt. Einige der Substanzen zeigten in vitro deutliche antiaggregatorische Aktivität. Eine ausgeprägte Hemmung der Thrombozytenaggregation konnte jedoch nur für Substanzen mit basischem Zentrum in der Seitenkette festgestellt werden. Als günstig für die gerinnungshemmende Wirkung erwiesen sich eine Propan-1,3-diamin- Partialstruktur in 4-Position sowie eine lipophile aromatische Substitution in 2-Stellung des Pyrimido[5,4-c]cinnolins. Die beste in vitro-Wirkung konnte für die Verbindungen 13c, 13h und 13i mit einer halbmaximalen Hemmkonzentration von jeweils 3 μmol/L nach 20minütiger Inkubationszeit bestimmt werden. Ähnlich gute Wirkung zeigten die Verbindungen 12a-d, 13b, c und 14c, d mit IC50-Werten unter 10 μmol/L. Die vermutete Wirkung über Aktivierung der sGC bzw. Hemmung der PDE5 war in entsprechenden Radioimmunassays jedoch nicht nachweisbar. Bei der Verwendung spezifischerer Aggregationsauslöser als Kollagen (PAF, Adrenalin, ADP) konnten im Born-Test für die Verbindungen 12b, 13c und 13i z. T. IC50-Werte zwischen 150 und 800 nmol/L gemessen werden, was einer bis zu 50-fachen Steigerung gegenüber dem Kollagen-Wert entspricht. Dies deutet darauf hin, dass die Wirkung der Substanzen partiell oder sogar vollständig über thrombozytäre PAF-, alpha- und Purinrezeptoren zustande kommt. Die beste antithrombotische in vivo-Wirkung wurde bei den Verbindungen 13c, 15f und 17d beobachtet. Diese Substanzen bewirkten in einer Dosierung von 60 mg/kg Körpergewicht. eine 10%ige Thrombusbildungshemmung in den Mesenterialarteriolen der Versuchstiere.

In Western industrial nations, cardiovascular disorders still are one of the major causes of death. As cardiovascular events, such as ischemic heart attack or stroke, are often initiated by blood-clots, inhibition of thrombus formation seems an appropriate way to prevent and treat these disorders. Certain cyclic guanosine-monophosphate- (cGMP)-elevating enzymes, soluble guanylyl cyclase (sGC) and phosphodiesterase (PDE) 5, play an important role in platelet aggregation. Increase of cGMP levels in thrombocytes leads to a decrease in platelet aggregating activity. The target of this thesis was to synthesize new compounds with antiaggregating or antithrombotic properties, using the sGC-activator YC-1 and the PDE5-inhibitor sildenafil as a structural pattern. 2-, 4-, 9-substituted pyrimido[5,4-c]cinnoline compounds were synthesized and their antithrombotic and antaggregating properties were tested. Starting with an aniline compound, the substances were prepared in a six step synthesis including two cyclisation reactions. In the last reaction step, the pyrimido[5,4-c]cinnoline scaffold was substituted by a primary or a secondary amine, leading to the compounds 6 - 20\. Identity and purity of the structures were proved using 1HNMR, IR, and mass spectrometry technology. For in vitro testing, the Born-Test was used, by which the inhibition of collagen- induced platelet aggregation in platelet-rich plasma (PRP) is determined. Due to solubility problems, the incubation time in PRP was prolonged from 4 to 20 min, leading to a significant increase in antiplatelet activity. In vivo effects were examined in a laser-thrombosis model using male Wistar rats. Several compounds showed significant in vitro activity. A distinct inhibition of platelet aggregation could only be found related to a basic centre in the side chain. Propane-1,3-diamine structures in 4-position particularly enhanced antiaggregating properties, and a lipophilic aromatic substitution in 2-position also appears to be important for an antiaggregating effect. The compounds 13c, 13h and 13i were found to have the strongest antiaggregating in vitro effects, each of them exhibiting an IC50-value = 3 μmol/L after prolonged incubation time. The compounds 12a-d, 13b, c and 14c, d also showed strong inhibiting effects on platelet aggregation in vitro (IC50-values below 10 μmol/L). The results of radioimmune-assays showed that the antiplatelet activity is not mediated by increased sGC- or decreased PDE5-activity. When more specific inducers of platelet aggregation (PAF, epinephrine, ADP) were used in the Born-Test instead of collagen, some of the IC50-data reached values between 150 and 800 nmol/L for 12b, 13c, and 13i. This means an increase up to 50-fold regarding the collagen-induced aggregation, thus indicating that the antiaggregating effects are mediated partially, or completely, by PAF-, alpha- and purinergic receptors located on the thrombocytic surface. The most effective compounds in vivo were 13c, 15f und 17d. Dosage of 60 mg/kg lead to 10% inhibition of thrombus formation in mesenterial arterioles of the test animals.