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In dieser Studie wurde eine Charakterisierung von Eisenpräparaten entwickelt, die als parenterale und orale Präparate zur Behandlung schwerer Anämie auf Basis von Fe-Kohlenhydrat-Nanopartikeln und Bioverfügbarkeitsstudien in biologischen Proben verwendet werden. Eine vollständige Charakterisierung eines kommerziellen Präparats für die parenterale Behandlung von Anämie (Venofer®) wurde durchgeführt. Solubilisationsstudien des Arzneimittels wurden in Serum und Blut durchgeführt, um die Bioverfügbarkeit von Eisen zu untersuchen. Es wurden Speziationsexperimente von Serumproteinen durchgeführt (UV-vis, ICP-MS), die detailliertere Informationen über das Arzneimittel und sein Verhalten im Körper liefern. Tartrat-modifizierte Eisenoxid-Nanopartikel (FeNPs) und isotopisch angereicherte 57Fe wurden synthetisiert. Nanopartikel wurden weiter in Bezug auf Partikelgröße und -form charakterisiert. Da diese Nanopartikel möglicherweise für die orale Supplementierung bei der Die Labilität dieser FeNPs wurde in saurem Medium bewertet, und das gesamte Fe wurde in nanopartikulärer und löslicher Fraktion quantifiziert. Zur Bestimmung des Nanostrukturverhaltens in zellulären Medien wurde eine Speziationsstrategie für Nanopartikel und ionische Eisenspezies basierend auf einer reversed phase high performance liquid chromatography, gekoppelt an ICP-MS, durchgeführt und erstmals auf Caco-2-Zellen angewendet Proben. Darüber hinaus wurde ein Quantifizierungsansatz durch Anwendung einer Isotopenverdünnungsanalyse mit 57Fe. Die Zytotoxizität wurde untersucht: kolorimetrische Assays wurden in verschiedenen Zelllinien durchgeführt, und die oxidative Schädigung wurde durch Messung der ROS-Produktion bestimmt. Schließlich wurden In-vivo-Modelle zur Bestimmung der Eisenresorption im Dünndarm nach Perfusionsexperimenten an Ratten verwendet. Das Schicksal der FeNPs wurde auch untersucht, indem andere Gewebe wie Leber, Niere, Milz oder Blut nach der intestinalen Aufnahme analysiert wurden. In this study, a characterization of iron supplements used as parenteral and oral preparations for the treatment of severe anaemia based on Fe-carbohydrate nanoparticles and bioavailability studies in biological samples have been developed. A complete characterization of a commercial preparation for the parenteral treatment of anaemia (Venofer®), has been carried out. Solubilisation studies of the drug have been conducted in serum and blood to evaluate iron bioavailability. Moreover, speciation experiments of serum proteins were conducted using UV-vis and ICP-MS detection, providing more in-depth information about the drug and its behaviour in the body. Tartrate-modified coated-iron oxide nanoparticles (FeNPs) and isotopically enriched 57FeNPs have been synthesized. Nanoparticles were further characterized in terms of particle size and shape. As these nanoparticles are potentially suitable for the oral supplementation in anaemia’s treatment, the lability of these FeNPs in acidic medium was evaluated, and total Fe was quantified in nanoparticulate and soluble fraction. For the determination of nanostructure behaviour in cellular media, a speciation strategy for nanoparticles and ionic species of iron based on a reversed-phase high-performance liquid chromatography coupled to ICP-MS was carried out and applied for the first time to Caco-2 cell samples. Moreover, a quantification approach was also tackled by applying an online post-column isotope dilution analysis with 57Fe as isotopically enriched standard. Cytotoxicity from these tartrate-modified iron oxide nanoparticles was evaluated: colorimetric assays have been conducted in different cell lines and oxidative damage was assessed by measuring ROS production. Finally, in vivo models were used to determine iron absorption in the small intestine after perfusion experiments in rats. The fate of the FeNPs was also studied by analysing other tissues as liver, kidney, spleen, or blood after the intestinal uptake.

Die Bedeutung genetischer Polymorphismen im Enzym Cytochrom P450 2C9 für Pharmakokinetik und Wirkungen von Diclofenac und Ibuprofen Es wird angenommen, dass Cytochrom-P450 2C9 die 4’-Hydroxylierung des Nichtsteroidalen Antiphlogistikums Diclofenac und die Hydroxylierung von S-Ibuprofen beim Menschen katalysiert. Es existieren zwei Varianten von Cyp2C9. Deren Auswirkungen auf die Diclofenac- bzw. Ibuprofen-Pharmakokinetik und die Hemmung von Cox-1 und -2 wurde an 21 gesunden Probanden, die sämtliche Kombination der genetischen Varianten *2 und *3 aufwiesen, untersucht. Es zeigten sich keinerlei Hinweise auf eine Einschränkung des Metabolismus von Diclofenac bei heterozygoten und homozygoten Trägern der Cyp2C9-Allele *2 und *3. Darüber hinaus lagen auch die Serumkonzentrationen des Metaboliten 4’-OH-Diclofenac bei Trägern der Allele Cyp2C9 *2 und *3 nicht niedriger. Obwohl verschiedene in vitro-Untersuchungen Cyp2C9 als metabolisierendes Enzym identifizierten, ist die Pharmakokinetik von Diclofenac ist beim Menschen entweder überhaupt nicht oder nur in geringem Ausmaß von Cyp2C9-Aminosäurenpolymorphismen abhängig. Möglicherweise sind die Auswirkungen der Cyp2C9-Aminosäurenvarianten substratabhängig, oder es ist in vivo ein anderes Enzym als Cyp2C9 verantwortlich für die Bildung von 4’-OH-Diclofenac. Im Unterschied dazu hing die Pharmakokinetik von razemischem und von S-Ibuprofen vom Cyp2C9 *3-Polymorphismus ab. Die Bildung von Tx B2 (Cox-1) hing signifikant von Cyp2C9 *3-Polymorphismus ab, derselbe Trend ließ sich auch für Pg E2 (Cox-2) beobachten. Die eingeschränkte Clearance von S-Ibuprofen, die mit einer erhöhten pharmakodynamischen Aktivität einhergeht, legt nahe, dass Träger des Allels Cyp2C9*3 ein höheres Risiko tragen, nach Einnahme einer oralen Standarddosis unerwünschte Nebenwirkungen zu erleiden. Consequences of genetic polymorphisms in Cytochrome P450 2C9 for pharmacokinetics and effects of Diclofenac and Ibuprofen. Cytochrome-P450 2C9 is considered to catalyse the 4’-hydroxylation of the nonsteroidal analgesic drug diclofenac and the hydroxylation of S-ibuprofen in humans. There are two variants of Cyp2C9. Their impact on diclofenac/ ibuprofen pharmacokinetics and on the inhibition of cyclooxygenases 1 and 2 was studied in 21 healthy volunteers with all combinations of the Cyp2C9 variants *2 and *3. Blood concentrations of diclofenac/ racemic ibuprofen (and of S-ibuprofen and R-ibuprofen) were measured by HPLC. Thromboxane B2 and prostaglandin E2 were measured with use of an enzyme immunoassay. There was no evidence of impaired metabolism of diclofenac in heterozygous and homozygous carriers of the Cyp2C9 alleles *2 and *3 compared to the wildtype. Furthermore, plasma concentrations of the metabolite 4’-OH-diclofenac were not lower in carriers of Cyp2C9*2 and *3. Marked diclofenac mediated inhibition of Cox-1- and Cox-2 activity was detected in all individuals without any Cyp2C9 genotype dependent differences. Even though several in vitro studies identified Cyp2C9 as the metabolising enzyme, Diclofenac pharmacokinetics in humans is either not or only to a minor extend dependent on the Cyp2C9 amino acid polymorphisms. It may be that the Cyp2C9 amino acid variants have differential effects depending on the substrates. Alternatively, an enzyme other than Cyp2C9 may be responsible for 4’-OH-Diclofenac formation in vivo.In contrast, the pharmacokinetics of racemic and of S-ibuprofen depended on the Cyp2C9 *3-polymorphism. The Cyp2C9 variant *2 exhibited no significant effect. Formation of Tx B2 (cox-1) depended significantly on the Cyp2C9 polymorphism, the same trend was observed for Pg E2 (cox-2). The reduced S-ibuprofen total clearance accompanied by increased pharmacodynamic activity indicates an increased risk for carriers of Cyp2C9*3 to suffer from adverse effects after intake of a standard oral dose.

In den letzten Jahren erfuhr Thalidomid auf Grund seiner antiinflammatorischen, immunmodulatorischen und antiangiogenetischen Eigenschaften eine "Renaissance". Bei ophthalmologischen Erkrankungen, die durch Gefäßproliferation gekennzeichnet sind, wie bei der diabetischen Retinopathie und der altersbedingten Makuladegeneration (33) oder bei immunpathologische Erkrankungen wie die Uveitis (44) liegen Berichte zu günstigen Effekten vor. Aufgrund der erheblichen Nebenwirkungen bei der systemischen Verabreichung wurde der Versuch einer topischen Applikation angestrebt. Dieser Applikationsweg ist limitiert durch die schlechte Wasserlöslichkeit und hydrolytische Instabilität bei der Formulierung von wässrigen Augentropfen. Zur Erhöhung der intraokularen Bioverfügbarkeit von Thalidomid wurden Cyclodextrine, speziell HP-ß-CD, als Vehikel zur Verbesserung der physiko-chemischen Eigenschaften verwendet. Die experimentelle Arbeit wurde an 21 pigmentierten Kaninchen durchgeführt, die mit Thalidomid-HP-ß-CD haltigen Augentropfen oder mit einer Thalidomidsuspension behandelt wurden. Nach einer Einwirkungszeit von 30, 60, oder 240 Minuten wurden die Augen enukleiert, präpariert und eingefroren. Anschließend wurde mittels HPLC die jeweilige Thalidomid-Konzentration ermittelt. Unsere Arbeit hat signifikante (p Background: Thalidomide, which has been rediscovered as an angiogenic, immunmodulatory and anti-inflammatory agent might be a treatment option for several eye diseases. The systemic application causes severe side effects. The water-insolubility and hydrolytic instability of thalidomide limits its ocular bioavailability during local application. Hydroxypropyl-ß-cyclodextrin (HP-ß-CD) is a cyclodextrin derivative, which has the ability to form inclusion complexes with lipophilic drugs increasing their stability and solubility. Methods: 21 pigmented male rabbits were treated with 5x50 mul 0,04 % thalidomide/12,5% HP-ß-CD (THA-CD) or 0,04 % thalidomide suspension (THA-SP). 30, 60 or 240 minutes post instillation the animals were sacrificed and the eyes were enucleated. The thalidomide concentrations where determined using HPLC. Results: A significant (p

Die Verwendung von Cyclodextrinen (CDen) als Hilfsstoffe zur topischen Anwendung in der Ophthalmologie hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Hierbei steht die Verbesserung der Wasserlöslichkeit schwerlöslicher Arzneistoffe, die Modifizierung der Bioverfügbarkeit sowie die Verminderung okularer Reizungen im Vordergrund. Diese Arbeit untersuchte die corneale In-vitro-Permeation von Betarezeptorenblockern (partiell mit Pilocarpin kombiniert) im Zusammenhang mit alpha-CD und den hydroxypropylierten (HP) alpha-, beta- bzw. gamma-CD-Derivaten. Der Zusatz von CDen führte teilweise zu einer signifikanten Veränderung der Permeationsparameter, verglichen mit denjenigen der CDfreien Lösungen. Weiterhin wurden das schwerlösliche Prodrug Mycophenolatmofetil (MMF) und die aktive Wirksubstanz Mycophenolsäure (MPA) mit HP-beta-CD in Lösung gebracht und anschließend die Wirkstoffverteilung im Kaninchenauge in vivo bestimmt. Im Vergleich zu einer MMF-Suspension waren die MPA-Spiegel in Cornea und Kammerwasser nach 60 min für die HP-beta-CD-haltige MMF-Lösung deutlich erhöht. Ferner wurden für die neuen, extrem schwer wasserlöslichen Selektiven Glucocorticoid-rezeptoragonisten (SEGRA) - ZK 216771 und ZK 247756 - innovative Augentropfen-formulierungen entwickelt. So wurde ZK 216771 mit Ethanol und HP-gamma-CD in Lösung gebracht und für ZK 247756 eine HP-gamma-CDhaltige Mikroemulsion entwickelt. In beiden Fällen war ein spezielles Herstellungsverfahren erforderlich. ZK 247756 konnte auf diese Weise nach Keratoplastik bei Ratten erfolgreich angewendet werden (signifikante Verlängerung der Transplantatüberlebenszeit im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrollgruppe bzw. Vehikelgruppe). In the past years, cyclodextrins (CDs) became more and more an important excipient for drug formulations. The main use of CDs in ophthalmic drug delivery is to increase the water solubility of lipophilic drugs, to modify drug bioavailability and to reduce ocular irritation. In the present study, the corneal permeability of different betablockers (in part combined with pilocarpine) in the presence of alpha-CD and hydroxypropylated (HP) alpha-, beta- and gamma-CD was examined. Addition of CDs often led to significant changes in permeation parameters, compared to CD-free solutions. The prodrug mycophenolate mofetil and its active drug mycophenolic acid (MPA) were solubilized by HP-beta-CD. The intraocular availability of these solutions was studied in the rabbit eye in vivo in comparison to a MMF-suspension. Applying MMF/HP-beta-CD-solution, the MPA level in cornea and aqueous humour (after 60 min) turned out to be significant higher than those of the MMF-suspension. In addition, for the extremely low soluble selective glucocorticoidreceptor agonists (SEGRA) - ZK 216771 and ZK 247756 - innovative drug formulations were developed. ZK 216771 was solubilized with ethanol and HP-gamma-CD in buffer. A microemulsion, containing also HP-gamma-CD, served as vehicle for ZK 247756. For both formulations, a special manufacturing process was required. In this way, ZK 247756 could be applied in rabbits after corneal transplantation. Topical application of this formulation was highly effective in prolonging the mean survival time of corneal grafts as compared to untreated controls or animals that received the vehicle only.

Der Einsatz basischer substituierter Benzilsäureester mit einer dualistischen anticholinergen und dopaminergen Wirksamkeit als potentielle Antiparkinsonika wird zur Zeit untersucht und diskutiert. Dabei spielen die Kenntnisse der Biotransformation dieser Verbindungen eine große Rolle für deren Beurteilung. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Metabolisierung von ausgewählten Benzilaten in der Ratte. Dazu wurden vier verschiedene Derivate ausgewählt: (R,S)-N-Methyl-4-piperidyl 3,4-dimethoxybenzilat (1), (R,S)-N-Methyl-3-piperidyl 3,4-dimethoxybenzilat (2), N-Methyl-4-piperidyl 3,3'-dimethoxybenzilat (3), (R,S)-N-Methyl-3-piperidyl 3,3'-dimethoxybenzilat (4). Nach Aufarbeitung von Urin und Kot erfolgte die Charakterisierung der Metabolite mittels DC, HPLC und UV. Die wichtigste Methode zur Identifizierung stellte die MS dar, die auch in Kopplung mit der GC Anwendung fand. Durch NMR-spektroskopische Untersuchungen gelang der Nachweis der in p-Stellung erfolgten aromatischen C-Oxigenierung. Im Körper traten eine Reihe von Funktionalisierungsreaktionen auf: Esterspaltung, aromatische C-Oxigenierung, O-Dealkylierung, N-Dealkylierung, Lactamisierung, N-Oxidation, Benzophenonbildung und die Methylierung und Glucuronidierung/Sulfatierung phenolischer Derivate. Alle diese Veränderungen wurden in ihrer Vielfalt das erste Mal bei einzelnen Benzilaten beobachtet. Für die 3,4-Dimethoxyester stellten die C-Oxigenierung und bei 2 zusätzlich die Esterspaltung die Hauptabbauwege dar. Bei den 3,3'-Dimethoxyderivaten traten die O-Dealkylierung und ebenfalls die Esterspaltung in den Vordergrund. Die Entstehung der Lactame bei der Metabolisierung konnte durch Vergleich mit synthetisierter Referenzsubstanz nachgewiesen werden. Bei der Gegenüberstellung des Metabolitenspektrums mit den Ergebnissen der biomimetischen Umsetzungen von 1, 2 und 3 konnte eine Übereinstimmung in der Bildung von Benzilsäure (Esterspaltung), N-Oxid, N-dealkyliertem Ester und Benzophenon gezeigt werden, allerdings konnte dieses chemische in vitro-Testsystem nicht als Modell für C-Oxigenierungsreaktionen, O-Dealkylierung und Lactamisierung dienen., The suitability of basic substituted benzilic esters with partially available dualistic anticholinergic and dopaminergic properties is examined and discussed for the treatment of Parkinson disease recently. The knowledge of the biotransformation is important for the evaluation of these substances. Purpose of the present thesis was the investigation of the metabolism of some selected benzilates in rats. Therefore four different derivatives were chosen: (R,S)-N-Methyl-4-piperidyl 3,4-dimethoxybenzilate (1), (R,S)-N-Methyl-3-piperidyl 3,4-dimethoxybenzilate (2), N-Methyl-4-piperidyl 3,3'-dimethoxybenzilate (3), (R,S)-N-Methyl-3-piperidyl 3,3'-dimethoxybenzilate (4). After purification of urine and faeces, the characterization of the metabolites was determined by TLC, HPLC and UV. MS, also coupled with GC, represented the most important method for identification. The evidence for aromatic oxygenation in p-position was succeeded by NMR-spectroscopy. Several metabolic processes appeared: ester cleavage, aromatic C-oxygenation, O-dealkylation, N-dealkylation, formation of lactam, N-oxidation, oxidation to benzophenone and the methylation and glucuronidation/sulphatation of phenolic derivatives. All these multiple reactions were observed at single benzilates for the first time. C-Oxygenation represented the main decomposition way for the 3,4-dimethoxy esters and, additionally, ester cleavage for 2. O-Dealkylation and ester cleavage were the important reactions of metabolism of the 3,3'-dimethoxy derivatives. The formation of lactams as metabolites could be verified by comparison to synthesized reference substances. In comparison to the metabolic pathways, the results of the biomimetic examinations of 1, 2 and 3 show agreement in the formation of benzilic acids (ester cleavage), N-oxides, N-dealkylated esters and benzophenones. But this chemical method can't be used as modell for C-oxygenation, O-dealkylation and lactamisation.

Die vorliegende Arbeit hatte die Aufgabe, die humane Hepatomzellinie Hep G2 hinsichtlich ihrer Biotransformationskapazität zu charakterisieren, um Aussagen über ihre Eignung als in vitro-Testsystem treffen zu können. Dazu wurden die Aktivitäten und die Induzierbarkeit von unterschiedlichen Cytochrom P450 Isoenzymen (CYP) bestimmt und mit Aktivitäten von isolierten Hepatozyten der Wistarratte verglichen. Als Vertreter der Phase II-Reaktionen wurde die Konjugierung von p-Nitrophenol untersucht. Hep G2-Zellen enthielten detektierbare CYP 1 A1 und 2-Aktivitäten, was mit Hilfe des 7-Ethoxyresorufin- und des 7-Ethoxycoumarin-Assays festgestellt werden konnte. Die Enzymaktivitäten waren durch 3-Methylcholanthren und Phenobarbital induzierbar. Die Umsatzraten waren höher als in Monolayerkulturen von Rattenhepatozyten. Die Umsatzraten der Azoreduktion von 4-(N,N-Dimethylamino)azobenzen waren in Hep G2-Zellen ebenfalls höher als in Hepatozyten der Wistarratte. Hep G2-Zellen zeigten sich hinsichtlich der Demethylierung von Aminophenazon, katalysiert durch CYP 3A1 und 2, und der Konjugierung von p-Nitrophenol den Rattenhepatozyten unterlegen. Die Konjugierung war durch 3-Methylcholanthren und Phenobarbital induzierbar. Des weiteren wurde die Biotransformation von 3 potentiellen Arzneistoffen in Hep G2-Kulturen untersucht. Dabei handelte es sich um AWD 100-041(3-(2-Mercaptoethyl)chinazolin-2, 4(1H,3H)-dion), AR 12463 (5-Piperidino-7-[N-pentyl-N (ß-hydroxyethyl)]amino-s-triazolo(1,5a)-pyrimidin) und dem Lipoxygenaseinhibitor FLM 5011(2-Hydroxy-5-methyllaurophenon -oxim). In allen drei Fällen wurden zwar die gleichen Hauptmetaboliten wie in Rattenhepatozyten gebildet, die Umsatzraten waren aber wesentlich geringer. Um die Toxizität dieser drei Verbindungen und die von Solanum lycopersicon- Mazeraten zu untersuchen, wurde der Proteingehalt und der DNA-Gehalt mit Hilfe von Amidoschwarz bzw. bisBenzimid der Kulturen bestimmt. Membranschäden wurden durch den LDH Cytotoxicity Test von Boehringer Mannheim detektiert. Unter anderem konnte gezeigt werden, daß die Toxizität von FLM 5011 in Hep G2-Zellen auf die Induktion apoptotischer Prozesse zurückzuführen ist, welche durch die sinkende Konzentration von 5(S)-Hydroxyeikosatetraensäure in der Zelle ausgelöst wird. Insgesamt stellen Hep G2-Zellen ein brauchbares in vitro-Modell für Biotransformations- und Zytotoxizitätsuntersuchungen dar., This investigations had the intention to characterise the capacity of biotransformation of the human hepatoblastoma- derived cell line Hep G2 and to draw conclusions about its suitability as in vitro-model. The enzyme activities and inducabilities of cytochrome P450 isoenzymes (CYP) as phase I reactions were measured and compared with the activity of monolayer primary cultures of rat hepatocytes. As a phase II-reaction the conjugation of p-nitrophenol was examined. Hep G2 contained detectable activities of CYP 1A1 and 2 measured by the 7-ethoxyresorufin assay and the 7-ethoxycoumarin assay and which were inducable by 3-methylcholanthrene and phenobarbitone. The turnover was higher than in rat hepatocytes. Also reductive activities, detected by the azoreduction of 4-(N,N-dimethylamino)- azobenzene, had a higher level than rat hepatocytes. Hep G2 cells were inferior compared to rat hepatocytes concerning the demethylation of aminophenazone catalysed by CYP 3A1 and 2 and the conjugation of p-nitrophenol. The latter was highly inducable by phenobarbitone. The biotransformation of the three active substances AWD 100-041 (3-(2-mercaptoethyl) chinazoline-2,4(1H,3H)-dione), AR 12463(5-piperidino-7-[N- pntyl-N (ß-hydroxyethyl)]amino-s-triazolo[1,5a)-pyrimidin) and the lipoxygenase-inhibitor FLM 5011(2-hydroxy-5- methyllaurophenone-oxim) in Hep G2 cell were also examined. In all cases the major metabolites were the same as in rat hepatocytes but the turnover was much lower than in rat hepatocytes. To study the toxicity of these three compounds and of Solanum lycopersicon mazerates the protein and the DNA content of the Hep G2 cultures were measured with amido black and bisbenzimid respectively. Membrane damages were detected by the LDH Cytotoxicity Test of Boehringer Mannheim. It could be proved that the toxicity of FLM 5011 is due to apoptotic activities aroused by the down regulation of 5-(S)hydroxyeicosatetraenoic acid. Hep G2 cells are a useful model for assessing the metabolism and toxicity of xenobiotics.