Ali Al-Arifi

Cluster-Neoglykolipide: moderne Liganden für das aktive Targeting von Liposomen an humanen Makrophagen

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 26.09.2003

Abstract
Hochmannosylierte Glykolipide (Cluster-Neoglykolipide) und deren Analoga wird in den letzten Jahren großes Interesse entgegengebracht. Sie zeichnen sich gegenüber den monoglykosylierten Lipiden durch ihre außergewöhnliche hohe Zell-Rezeptor-Affinität sowie Selektivität aus, woraus verschiedene Anwendungsmöglichkeiten dieser Stoffklasse im biologischen oder pharmazeutisch-technologischen Bereich resultieren könnten. Insbesondere gelten Cluster-Neoglykolipide mit bestimmter Spacer-Länge zwischen den Zuckerdeterminanten und dem Lipidanker als moderne Erkennungs-Liganden zum spezifischen Targeting traditioneller Liposomen an humanen Makrophagen und zum Grundverständniss physikochemischer und biophysikalischer Eigenschaften natürlich vorkommender Glykolipide in Biomembranen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die im Institut für pharmazeutische Chemie synthetisierten einkettigen Glykolipide in Phospholipid/Cholesterol-Gemische inseriert und auf ihr biologisches Verhalten untersucht. Als Methode der Affinitätsmessung der mannosylierten Liposomen zum Makrophagen-Mannoserezeptor (MR) wurde ein Kompetitions-Assay mit den bekannten MR-Liganden Gewebeplasminogenaktivator (t-PA) und das 1-saure Glykoprotein C-Fraktion (1-AGPc) verwendet. Während frisch isolierte Blutmonozyten negativ für MR sind, tragen die in einer 5-7 tägigen in vitro-Kultur differenzierten Zellen diesen Rezeptor. Auch frisch isolierte Perikardmakrophagen tragen den Mannoserezeptor und wurden für die Untersuchungen verwendet.
In Anlehnung an die natürlichen Strukturen wurde in einem 2. Komplex dieser Arbeit mit Hilfe neu synthetisierter Galactolipide unterschiedlicher Spacerlänge gezielt der Einfluß einzelner Strukturmerkmale der Kopfgruppengröße von Nicht-Bilayer-Lipiden (hexagonalbildende Strukturen, HII), wie Phosphatidylethanolamin (PE), Phosphatidylserin (PS) und Phosphatidsäure (PA) auf die Bindungsaffinität der Galactoliposomen zum komplementären Lektin, RCA120 , untersucht. Als Grundmatrix diente dabei das Phosphatidylcholin (PC).

In the last few years great interest has been paid to highly mannosylated lipids (cluster neoglycolipids) and their analogs because of their unusual high affinity and selectivity toward the cell surface receptors resulting possible biological and pharmaceutic-technological applications. Especially, Cluster neoglycolipid compounds with certain spacerlength represent modern recognition ligands for the specific Targeting of liposomes to humane macrophages and for understanding of the physicochemical and biophysical properties of naturally occurring glycolipids in biomembranes. The Analysis of these model compounds offers the possibility to focus the investigation on special structural features and get structural simpler compounds having identical characteristics like the natural ones.
This work includes the biological analysis of incorporated neoglycolipids in phospholipid/cholesterol mixtures, which synthesized in our laboratory. The measurement of the affinity towards the Macrophage-Mannose-Receptor against the affinity of Tissue-Plasminogene-Activator (t-PA) and 1-acid glycoprotein C-fraction (1-AGPc) was made by Flow-Cytometry. While blood monocytes don’t show a receptor-activity the 5-7 days in-vitro-cultures differentiate to MR carrying cells. Fresh isolated pericard-macrophages were also used for this analysis.
Focusing on the naturally occurring structures neosynthezised galactolipids were inserted into phosphatidyl-choline-liposomes (galacto-liposomes). Here the influence of the size and shape of the headgroups of hexagonal-building-structures (phosphatidyl-ethanol-amine (PE), phosphatidyl-serin (PS), phosphatidic-acide (PA)) on the affinity of galacto-liposomes to the lectine (RCA120) was investigated.

Keywords:
Glykoliposomen, Mannoserezeptor, Cluster, Makrophagen

glycoliposomes, mannose receptor, cluster, macrophages

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Kurzreferat, Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung (1-2)
2 Theoretischer Teil (3-32)
3 Material und Methoden (33-53)
4 Ergebnisse und Diskussion (54-75)
5 Zusammenfassung (76-78)
6 Literatur (79-100)
Anhang (101-106)