Bakteriochlorophyll-Derivate mit Relevanz für die photodynamische Tumortherapie

Die photodynamische Krebstherapie (PDT) hat sich in den letzten
Jahren zu einer etablierten Routinebehandlung im klinischen Alltag
entwickelt. Die wichtigste Komponente der PDT ist der dabei
verwendete Photosensibilisator, dessen physiko-chemische
Eigenschaften den Erfolg der Therapie maßgeblich bestimmen. Die
detaillierte Kenntnis der in einem natürlichen System auftretenden
Wechselwirkungen und Reaktionen zwischen dem Photosensibilisator
und biologischen Molekülen ist daher ein wichtiger Schritt in
Richtung einer effektiveren und sichereren Anwendung der PDT.
Ausgehend von der Entwicklung neuartiger, BChl-basierter
PDT-Sensibilisatoren wurden die folgenden Untersuchungen
durchgeführt. Es wurden zwei Methoden zur Fraktionierung von
humanem Blutplasma etabliert, mittels derer umfangreiche Studien
zur Pigmentverteilung von Tetrapyrrolen auf die wichtigsten
Blutplasma-Fraktionen durchgeführt werden konnten. Die
Pigmentverteilung konnte mit einer Reihe von chemischen
Eigenschaften dieser Pigmente korreliert werden. Die hier
vorliegende Studie mit insgesamt 22 untersuchten Pigmenten ist die
erste systematische Arbeit zu diesem Thema, das für die PDT von
zentraler Bedeutung ist. Die Stabilität und Art der Pigmentbindung
an die Lipoproteine, sowie diesbezügliche Veränderungen über die
Zeit wurden näher charakterisiert. Ebenso konnte die Aggregation
und Deaggregation von Pigmenten in Blutplasma, in
Detergens-Umgebung, und in FSM verfolgt werden. Die Photostabilität
von Tetrapyrrolen in Lipoproteinen, in Detergentien, und in
wässrigen Lösungen wurde bestimmt, besonders in Abhängigkeit von
der vorherrschenden Sauerstoff-Konzentration. Der bei Belichtung
feststellbare Sauerstoff-Verbrauch konnte mittels einer
Clark-Elektrode quantifiziert werden. Durch Verwendung von
ROS-Quenchern konnte gezeigt werden, dass in Lipoproteinen und in
organischen Lösungsmitteln überwiegend Photoreaktionen des Typs II,
d. h. unter Beteiligung von Singulett-Sauerstoff stattfinden. Dies
konnte in den Lipoproteinen durch HPTLC-Analysen der
Oxidationsprodukte des endogenen Cholesterins der Lipoproteine
verifiziert werden, in organischen Lösungsmitteln durch Zugabe von
Cholesterin. Es konnten photoinduzierte Veränderungen der
Oberflächenladung von Lipoproteinen, sowie photoinduzierte
Quervernetzungen und Fragmentierungen des Apolipoproteins A-I
nachgewiesen werden. Die photoinduzierten Hydro- und Endoperoxide
wurden durch zwei fluoreszenzspektroskopische Testverfahren
quantifiziert. Durch HPLC-Analysen belichteter Lipoproteine konnten
sowohl Oxidationsprodukten der ROS-generierenden Tetrapyrrole
selbst, als auch der endogenen Carotinoide der Lipoproteine
identifiziert werden. Vergleichende Studien in organischen
Lösungsmitteln zeigten eine zum Teil unerklärliche Abhängigkeit der
Photostabilität der Tetrapyrrole von der Art des verwendeten
Lösungsmittels. Es konnte erstmals ein Photoprodukt isoliert und
spektroskopisch charakterisiert werden, bei dem es photoinduziert
zu einer kovalenten Bindung eines Lösungsmittelmoleküls (Aceton) an
ein Tetrapyrrolmolekül (BChl a) kam.