SJf_Wettbewerbs_Broschüre_2007 - Die Goldene Sonne am Calanda

Chemie / Biochemie / Medizin
Estelle Hansen
Neue Kantonsschule Aarau
Würdigung
Estelle Hansen hat sich mit viel Engagement
und Fleiss an dieses sehr komplexe
und anspruchsvolle Thema herangewagt.
Wissenschaftlich korrekt konnte sie anhand
des von ihr gewählten Beispiels zeigen,
dass die Lipohilie nur bedingt und
auf keinen Fall isoliert als Entscheidungsgrösse
für die Vorhersage der Hirngängigkeit
herangezogen werden darf. Es
gelang ihr auch, die praktischen Resultate
unter Berücksichtigung aktueller
Forschungsresultate in einem breiteren
Kontext zu bewerten und zu diskutieren.
Prädikat
gut
Sonderanerkennung
Metrohm Stiftung Herisau
Experte
Dr. Mathias Gempeler
Pentapharm Ltd, Basel
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Vergleich der Lipophilie von Domperidon und Koffein in Bezug auf die Hirngängigkeit.
Die Blut-Hirn-Schranke bildet eine Barriere zwischen dem Zentralen Nervensystem und dem
Blutkreislauf. Sie reguliert den Übertritt von Substanzen aus dem Blut ins Gehirn und schützt es
durch ihren besonderen Aufbau (Tight Junction, Perizyten, Astrozyten, Basalmembran). Allgemein
gilt, je lipophiler ein Stoff ist, umso eher kann er die Blut-Hirn-Schranke durchdringen.
Um der Frage nachzugehen, ob die Lipophilie als Stoffeigenschaft ausreicht, um die Hirngängigkeit
von Arzneistoffkandidaten vorauszusagen, wurden die beiden Arzneistoffe Domperidon und
Koffein miteinander verglichen. Durch die eigene Bestimmung der Lipophilie mit Hilfe des
Octanol-Puffer-Verteilungskoeffizienten wurden die Literaturwerte im Skript des Biopharmaziepraktikums
der ETHZ überprüft. Obwohl Domperidon also tatsächlich lipophiler als Koffein ist,
durchdringt es die Blut-Hirn-Schranke überraschenderweise nicht wie erwartet. Domperidon
wird in der Membran der Endothelzellen der Blutkapillaren durch das Transportprotein P-Glykoprotein
abgefangen, welches in der Lage ist, mehrere hundert strukturell völlig verschiedene
Substanzen zu erkennen.
Die Lipophilie als Stoffeigenschaft reicht also nicht aus, um die Hirngängigkeit von Arzneistoffkandidaten
vorauszusagen. Der Grund liegt darin, dass der Octanol-Puffer-Verteilungskoeffizient
nur ein einfaches System aus zwei Phasen, einer wässrigen und einer lipophilen, darstellt und
daher dem komplexen Aufbau eines Organismus nicht gleichkommt. Er eignet sich nur dafür,
den passiven Transport durch Biomembranen vorauszusagen.
Um eine gute Voraussage bezüglich der Hirngängigkeit von Arzneistoffkandidaten zu erhalten,
müssen also andere experimentelle Methoden zu Hilfe gezogen werden. Bei entsprechenden
Versuchsanordnungen werden heute oft Zellkulturen verwendet. Der Vorteil von Zellkulturen liegt
auf der Hand, es sind lebende Zellen, die einem tierischen oder menschlichen Gewebe entnommen
wurden und daher, die Wahl einer geeigneten Zelllinie vorausgesetzt, auch Membranproteine
wie das P-Glykoprotein enthalten. Aus demselben Grund eignen sie sich auch für die Voraussage
der Hirngängigkeit unter Einbezug des aktiven Transports. Zudem können durch Zellkulturen
Tierversuche minimiert werden.