@phdthesis{Behnisch2017,
  author    = {Steven Behnisch},
  title     = {Untersuchungen zu bekannten und neuartigen Inhibitoren der Glutathionperoxidase: Charakterisierung der Enzyminhibition durch Mercaptobernsteins{\"a}ure, Tiopronin und Pentathiepine sowie deren zellbiologischen Eigenschaften in Tumorzellen},
  journal    = {Studies on known and novel inhibitors of the glutathione peroxidase: characterization of enzyme inhibition by mercaptosuccinic acid, tiopronin and pentathiepins and their biological effects in cancer cells},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002892-4},
  year      = {2017},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit sollen bekannte und neuartige Inhibitoren der Glutathionperoxidasen sowohl in ihrer Eigenschaft als Inhibitor, als auch deren Effekte in Tumorzellen n{\"a}her charakterisiert werden. Dabei standen zu Beginn die Mercaptobernsteins{\"a}ure sowie Tiopronin besonders im Fokus. Es konnte gezeigt werden, dass beide Substanzen effektiv bovine Glutathionperoxidase inhibieren, wobei die Effektivit{\"a}t sowohl in IC50-Werten als auch in Inhibitionskonstanten (Ki) ausgedr{\"u}ckt werden konnten. Durch Adaption des GPx-Assays auf humane GPx-Aktivit{\"a}t konnte ebenfalls gezeigt werden, dass Mercaptobernsteins{\"a}ure in der Lage ist, humane GPx-Aktivit{\"a}t zu reduzieren, allerdings nicht Tiopronin. Kombinationen von Mercaptobernsteins{\"a}ure mit Wasserstoffperoxid auf Tumorzellen zeigten erh{\"o}hte Akkumulationen reaktiver Sauerstoffspezies in Relation zu Zellen, die nur mit Wasserstoffperoxid inkubiert wurden. Die Glutathionperoxidase k{\"o}nnte in zellul{\"a}ren Systemen durch Mercaptobernsteins{\"a}ure gehemmt sein. Entsprechende Kombinationen mit Tiopronin zeigten den gegenteiligen Effekt, Tiopronin scheint als Antioxidans zu fungieren. Auch Kombinationen von Tiopronin mit Cisplatin, Doxorubicin und Methotrexat zeigten teilweise Wirkungsverluste der Zytostatika. Weiterf{\"u}hrend wurde im Rahmen der Arbeit eine neue Klasse von Inhibitoren der Glutathionperoxidase identifiziert, die Pentathiepine. Durch unterschiedliche heteroaromatische Grundk{\"o}rper sowie verschiedenen Substituenten konnten interessante Struktur-Wirkungsbeziehungen detektiert werden. Bei der Charakterisierung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber der Glutathionperoxidase stellte sich heraus, dass es sich offenbar um irreversible- sowie kompetitive Inhibitoren handelt. Die inhibitorischen Eigenschaften sind dabei in Bezug auf inhibitorische Potenz sowie Selektivit{\"a}t aller bisher bekannten Inhibitoren {\"u}berlegen. Pentathiepine zeigen aber auch auf zellul{\"a}rer Ebene interessante Eigenschaften, da sie in einer Vielzahl verschiedener Tumorzellen viabilit{\"a}ts- bzw. proliferationsinhibierende Eigenschaften besitzen, mit IC50-Konzentrationen im unteren mikromolar-Bereich. Korrelationsanalysen zeigten, dass offenbar die Proliferationsinhibition der Pentathiepine mit der inhibitorischen Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber der Glutathionperoxidase einhergeht. Weiterf{\"u}hrend konnte gezeigt werden, dass Pentathiepine massiv reaktive Sauerstoffspezies in den Zellen induzieren und Apoptose ausl{\"o}sen. Die Apoptose-Einleitung wurde durch Annexin-V/Propidiumiodid-Markierung, Detektion von PARP-Spaltprodukten sowie durch die Bestimmung der Mitochondrien-Funktionalit{\"a}t durch Visualisierung des mitochondrialen Membranpotentials best{\"a}tigt. Zusammenfassend scheint eine Apoptoseausl{\"o}sung {\"u}ber den intrinsischen Signalweg vorzuliegen. Durch die Zelllinie HAP-1 sowie deren Glutathionperoxidase-1 ausgeknockten Variante konnten Zytostatika identifiziert werden, auf die knockout-Zellen besonders sensitiv reagieren. Zu diesen geh{\"o}ren Cisplatin-Analoga, Lomustin und Temozolomid. In Kombinationsuntersuchungen mit diesen Zytostatika konnte gezeigt werden, dass f{\"u}r die Kombination von Cisplatin mit Pentathiepinen kein positiver Effekt resultiert. Die Zytotoxizit{\"a}t von Cisplatin wurde dabei in verschiedenen Tumorzellen durch die gleichzeitige Inkubation mit Pentathiepinen abgeschw{\"a}cht. Kombinationen von Lomustin bzw. Temozolomid mit Pentathiepinen und Mercaptobernsteins{\"a}ure f{\"u}hrten zu signifikanten Wirkverst{\"a}rkungen in den untersuchten Zelllinien. Zusammenfassend l{\"a}sst sich verfassen, dass die neuen Glutathionperoxidase-Inhibitoren ein n{\"u}tzliches Werkzeug zur Aufkl{\"a}rung biologischer Prozesse in Tumorzellen in Bezug auf den Umgang mit oxidativem Stress darstellen k{\"o}nnen. Gezeigt wurde, dass die kombinatorische Gabe von Inhibitoren der Glutathionperoxidase mit verschiedenen Tumortherapeutika durch eine verst{\"a}rkte Toxizit{\"a}t aussichtsreich erscheint und in Hinblick auf die h{\"a}ufig sehr schlechten Prognosen verschiedener Tumorerkrankungen, die Tumortherapie durch Zusatz von Pentathiepinen verbessert werden k{\"o}nnte.},
  language  = {de}
}