Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Ludwig-Maximilians-Universität München

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1 Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Fakultät für Chemie und Pharmazie der Ludwig-Maximilians-Universität München Untersuchungen zur Wirkung von Pflanzenextrakten und Pflanzeninhaltsstoffen auf das kardiovaskuläre System durch Kontraktionskraftmessung an isolierten Aortenringen und Papillarmuskeln von Barbara Müller aus Erlangen 1997

2 INHALTSVERZEICHNIS Seite A. EINLEITUNG 1 B. STAND DER PHYTOCHEMISCHEN, PHARMAKOLOGISCHEN UND KLINISCHEN FORSCHUNG BEI ETABLIERTEN PHYTOPRAPARATEN UND ARZNEIDROGEN DER VOLKSMEDIZIN 2 1. IN DER THERAPIE ETABLIERTE PHYTOPHARMAKA 2 2. ARZNEIDROGEN DER VOLKSMEDIZIN 5 C. DIE GEFÄBWAND ALS PHARMAKOLOGISCHER ANGRIFFSPUNKT 9 1. PHYSIOLOGIE DER GEFÄßMUSKULATUR Molekularer Mechanismus der Kontraktion glatter Muskelzellen Gleitfilamenttheorie und Struktur des Myosins Regulation der Kontraktion glatter Muskelzellen Mechanismen der Erregungsübertragung Einstrom von Calcium durch Calcium-Kanäle der Zellmembran Spannungsgesteuerte Calcium-Kanäle Ligandengesteuerte Calcium-Kanäle Freisetzung von Calcium aus intrazellulären Speichern Die phasische und tonische Komponente der Agonist-induzierten Kontraktion DasEndothel Endothel-abhängige Relaxation und Stickstoffmonoxid Entdeckung der.endothelium-derived-relaxing-factors" (EDRF) Synthese und Wirkungsmechanismus des NO Physiologische Bedeutung des NO Weitere Endothelium-Derived-Relaxing-Factors Endothel-abhängige Kontraktion und Endothelin Entdeckung des Endothelins Synthese und Wirkungsmechanismus des Endothelin Physiologische Bedeutung des Endothelins PATHOPHYSIOLOGISCHE VERÄNDERUNGEN DER GEFÄßE ZIELSETZUNG DER VORGESEHENEN UNTERSUCHUNGEN 21 D. IN-VITRO MODELLE ZUR DARSTELLUNG DER WIRKUNGSWEISE VON SUBSTANZEN AUF DAS KARDIOVASKULÄRE SYSTEM KONTRAKTIONSKRAFTMESSUNGEN AN ISOLIERTEN AORTENRINGEN Meßprinzip Versuchsapparatur 23

3 1.3 Methoden Zugabe der Testsubstanzen KCI-induzierte Kontraktionen Noradrenalin-induzierte Kontraktionen Endothelin-1 -induzierte Kontraktionen Endothelabhängige Relaxationen Zusammenfassung PAPILLARMUSKELKONTRAKTIONEN Bestimmung der Kontraktionskraft isolierter Papillarmuskeln des Meerschweinchenherzens Versuchsapparatur Methoden Frequenz-Krafl-Beziehung und Kontraktionen bei 1 Hz Kontraktionen bei 0,2 Hz unter Einfluß von Noradrenalin Kontraktionen bei 0,1 Hz unter Einfluß von Noradrenalin und Ryanodin 36 E. UNTERSUCHUNG DER WIRKUNG VON PFLANZENEXTRAKTEN UND -INHALTSSTOFFEN AUF GEFÄßE UND HERZ BISHER BESCHRIEBENE ARZNEIDROGEN UND NATURSTOFFE MIT GEFÄßRELAXIERENDER WIRKUNG ' 38 i 2. VASKULÄRE UND KARDIALE WIRKSAMKEIT ISOLIERTER VERBINDUNGEN AUS ALUUM SATIVUM (L.) Inhaltsstoffe und Anwendung Inhaltstoffe in Zubereitungen aus Allium sativum Bisherige Untersuchungen zur gefäßprotektiven Wirkung von Zubereitungen und Inhaltsstoffen aus Allium sativum Cholesterin- und lipidsenkende Wirkung Antithrombotische Wirkung Einfluß auf die Blutgerinnung und die Fibrinolyse Blutdrucksenkende und vasodilatierende Wirkung Einfluß auf Reinfarkt und Mortalitätsrate Testergebnisse mit Ajoen Einfluß von Ajoen auf die Kontraktion von Ratten-Aortenringen KCI-induzierte Kontraktionen Noradrenalin-induzierte Kontraktionen Endothelin-1-induzierte Kontraktionen Beurteilung der Wirkung von Ajoen auf die Gefäße Einfluß von Ajoen auf die Kontraktionen isolierter Papillarmuskeln Kontraktionen bei 1 Hz Kontraktionen bei 0,1 Hz unter Ryanodin und Noradrenalin Diskussion und Beurteilung der Wirkung von Ajoen auf die Kontraktionen des Papillarmuskels Testergebnisse mit Allicin Einfluß von Allicin auf die Kontraktion von Ratten-Aortenringen KCI-induzierte Kontraktion Noradrenalin-induzierte Kontraktion Endothelin-1-induzierte Kontraktionen Diskussion der Wirkung von Allicin auf die Gefäße Einfluß von Allicin auf die Kontraktionen isolierter Papillarmuskeln 65

4 Kontraktionen bei 1 Hz Kontraktionen bei 0,1 Hz unter Ryanodin und Noradrenalin Diskussion der Wirkung von Allicin auf die Kontraktionen des Papillarmuskels Vergleich der Testergebnisse von Ajoen und Allicin Beurteilung der therapeutischen Relevanz von Zubereitungen aus Allium sativum VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN PROCYANIDINHALTIGER PFLANZENEXTRAKTE UND -FRAKTIONEN Beschreibung der untersuchten Drogen Crataegus laevigata Anonogyna Droge und Inhaltsstoffe Bisherige Untersuchungen zur kardiovaskulären Wirkung von Crataegus-Extrakten und -inhaltsstoffen Cecropia hololeuca Polypodium feei Qualea multiflora Untersuchungen procyanidinhaltiger Extrakte im Meerschweinchen- Aortenring-Modell KCI-vorkontrahierte Präparate Noradrenalin-vorkontrahierte Präparate ' Diskussion der Wirkung procyanidinhaltjger Extrakte auf Noradrenalin- und KCI-vorkontrahierte Aortenringe Wirkung des Phosphodiesterase-Hemmers IBMX (3-lsobutyl-1-methylxanthin) auf KCI- und Noradrenalin-vorkontrahierte Aortenringe Physiologische Grundlagen KCI-vorkontrahierte Präparate Noradrenalin-vorkontrahierte Präparate Vergleich der IBMX-Effekte mit der Wirkung der procyanidinhaltigen Extrakte auf die KCI- und Noradrenalin-vorkontrahierten Aortenringe Vergleich der Wirkung von Crataegus- und Cecropia-Extrakten auf die KCI- und Noradrenalin-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Einfluß auf die KCI-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Einfluß auf die Noradrenalin-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Diskussion der Wirkung von Crataegus- und Cecropia-Extrakten auf die KCI- und Noradrenalln-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Einfluß von Crataegus- und Cecropia-Präparationen auf die Kontraktionskraft des Herzens Crataegi folium cum Höre Procyanidin-Fraktion aus Crataegi folium cum Höre Cecropiae hololeucea folium Cecropiae hololeucae cortex Diskussion der Wirkung von Crataegus- und Cecropia-Extrakten auf die Papillarmuskel-Kontraktionen bei 1 Hz Versuche zur Charakterisierung einer PDE-hemmenden Wirkung der procyanidinhaltigen Drogenextrakte Physiologische Grundlagen Methode und Kontrollversuche mit IBMX Methodik Kontrollversuche Wirkung der Crataegus- und Cecropia- Extrakte auf die Papillarmuskel- Kontraktionen bei 0,2 Hz unter Noradrenalin Crataegi folium cum flore Procyanidin-Fraktion aus Crataegi folium cum Höre 104

5 Cecropiae hololeucae folium Cecropiae hololeucae cortex Diskussion der Wirkung der Crataegus- und Cecropia-Extrakte auf die Papillarmuskel-Kontraktionen bei 0,2 Hz unter Noradrenalin Zusammenfassung der Ergebnisse mit procyanidinhaltigen Drogenextrakten SCREENING ISOLIERTER UND SEMISYNTHETISCH MODIFIZIERTER TRITERPENE AUF ENDOTHELIN-1 -ANTAGONISTISCHE WIRKUNG Untersuchung von Tiiterpenen und Extrakten aus Myrica cerifera Aus Myrica cerifera isolierte ET-1-Rezeptor-Antagonisten Kontrollversuche mit Verbindung ET-1-induzierte Kontraktionen Noradrenalin-induzierte Kontraktionen Zusammenfassung der Ergebnisse mit Vb Untersuchung der DCM-Fraktion des Myrica cerifera Methanolextraktes Einfluß auf die ET-1 -Konzentrations-Wirkungs-Kurve Einfluß auf die Noradrenalin-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Zusammenfassung der Ergebnisse mit der DCM-Fraktion des Myrica cerifera-methanolextraktes Untersuchung von isolierten Verbindungen aus Maprounea africana Struktur der Testsubstanzen aus Maprounea africana Testergebnisse mit Verbindung Einfluß auf die ET-1-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Einfluß auf die Noradrenalin-Koqzentrations-Wirkungs-Kurve Diskussion der Testergebnisse mit Verbindung Testergebnisse mit Vereindung Einfluß auf die ET-1-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Endothelin-Rezeptor-Bindungsstudien Diskussion der Testergebnisse mit Verbindung Zusammenfassung der Ergebnisse mit Maprounea-Triterpenen Untersuchung isolierter Triterpene aus Centella aslatica Droge und Inhaltsstoffe Therapeutische Anwendung Untersuchung der Triterpene aus Centella asiatica auf ET-1-antagonistische und Calcium-Kanal-blockierende Wirkung Einfluß auf die ET-1-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Einfluß auf die Papillarmuskel-Kontraktionen bei 0,1 Hz unter Ryanodin und Noradrenalin Diskussion der Testergebnisse mit Centella-Triterpenen Untersuchung semisynthetisch modifizierter Asiatsäure-Derivate auf Endothelin-1 -antagonistische Wirkung Struktur und Synthese der Verbindungen Einfluß der strukturmodifizierten Asiatsäure-Verbindungen auf die ET-1 -Konzentrations-Wirkungs-Kurve Lösungsmittelkontrollen Mit Zimtsäure veresterte Asiatsäure-Derivate Diskussion der Wirkung der mit Zimtsäure veresterten Asiatsäure-Derivate auf die ET-1-Konzentrations-Wirkungs-Kurve Mit Kaffeesäure veresterte Asiatsäure-Derivate Diskussion der Wirkung der mit Kaffeesäure veresterten Asiatsäure-Derivate auf die ET-1 -Konzentrations-Wirkungs-Kurve Weitere Untersuchungen zur Charakterisierung einer ET-1 - antagonistischen Wirkung der modifizierten Asiatsäure-Derivate Endothelin-Rezeptor-Bindungsstudien Einfluß der mit Zimtsäure veresterten Asiatsäure-Derivate auf die Noradrenalin-Konzentrations-Wirkungs-Kurve 138

6 Diskussion der Testergebnisse der mit Zimtsäure veresterten Asiatsäure-Derivate aus Bindungsstudien und Versuchen mit Noradrenalin-induzierten Kontraktionen Zusammenfassung der Ergebnisse mit semisynthetisch modifizierten Asiatsäure-Derivaten 141 F. QUANTITATIVE BESTIMMUNG DER TRITERPENE IN EXTRAKTEN UND PHYTOPRAPARATEN AUS CENTELLA ASIATICA (L.) URBAN CHROMATOGRAPHISCHES SYSTEM METHODE GEHALTSBESTIMMUNG DER TRITEPENE IN CENTELLA- DROGENPROBEN UND -ZUBEREITUNGEN Probenmaterial Qualitative Analyse Quantitative Analyse DISKUSSION 150 G.ZUSAMMENFASSUNG ' 152 H. EXPERIMENTELLER TEIL 156 I. PHARMAKOLOGISCHES ARBEITEN ALLGEMEINE ARBEITSMETHODEN Badlösungen Substanzvorbereitung Verwendete Substanzen Referenzsubstanzen Testsubstanzen Herkunft der Substanzen, Drogen und Reagenzien Statistische Prüfung der Ergebnisse Standardfehler Signifikanz Berechnung des ECso-Werts SPEZIELLE ARBEITSMETHODEN Kontraktionskraftmessung an isolierten Aortenringen Geräte Versuchsdurchführung Präparation, Vorspannung und Einlaufzeit der Aortenringe Funktionsprüfung mit KCI Prüfung auf Anwesenheit des Endothels Prüfung der Wirkung von Testsubstanzen auf KCI-, Noradrenalin- und ET-1-induzierte Kontraktionen 164

7 2.1.3 Kalibrierung Auswertung Kontraktionskraftmessung an isolierten Papillarmuskeln Geräte Versuchsduchführung Kalibrierung Auswertung Endothelin-Rezeptor-Bindungs-Studien 169 II. CHEMISCHES ARBEITEN PHYSIKALISCH-CHEMISCHE UNTERSUCHUNGEN Massenspektrometrie H-Kemresonanz-Spektroskopie "C-Kemresonanz-Spektroskopie PHYSIKALISCHE DATEN 170 III. PHYTOCHEMISCHES ARBEITEN HERKUNFT Drogenmuster < Phytopräparate ' Vergleichssubstanzen Chemikalien PROBENVORBEREITUNG Eichlösungen Drogenmuster Phytopräparate QUANTITATIVE BESTIMMUNG Eichgeraden Wiederfindung Gehaltsbestimmung in Drogenmustern und Phytopräparaten HPLC-PARAMETER Geräte Trennsystem 177 I. LITERATURVERZEICHNIS 178