Johanna Müller

Transport kationischer Arzneistoffe an den Epithelien von Darm und Plazenta

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 10.03.2005

Abstract
Die Kenntnis spezifischer Transportprozesse an Zellmembranen kann Aufschluss über die Verteilung von Nährstoffen und Pharmaka im menschlichen Körper geben. Darüber hinaus ermöglichen spezifische Transportprozesse zielgerichtete organspezifische Pharmakotherapie sowie Aussagen zu potenziellen Neben- und Wechselwirkungen einer pharmakologisch aktiven Substanz.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Transport kationischer Arzneistoffe an den Epithelien von Darm und Plazenta charakterisiert. Als in-vitro Modelle dieser Epithelgewebe kamen die Kolonkarzinomzell-Linie Caco-2 und die Chorionkarzinomzell-Linien BeWo, JEG-3 und JAR zur Anwendung. Die Beteiligung von humanen organischen Kationentransportern (hOCT) am Transport der Substanzen wurde untersucht.
Eine Reihe von Arzneistoffen hemmen die apikale Aufnahme des hOCT-Modellsubstrates [3H]MPP+ in Caco-2-Zellen sowie den [3H]MPP+-Flux, die kationischen Arzneistoffe Diphenhydramin und Etilefrin wurden apikal sättigbar aufgenommen. Erstmalig konnte hOCT3 als das apikal exprimierte MPP+-Aufnahmesystem in Caco-2-Zellen identifiziert werden.
In den Plazentazell-Linien BeWo- und JEG-3-Zellen wurde ein spezifisches, membranpotenzialabhängiges Aufnahmesystem für das permanente Kation Cholin funktionell charakterisiert. Eine hOCT-vermittelte Cholinaufnahme konnte ausgeschlossen werden. Ein Großteil der Arzneistoffe interagierte mit dem apikalen [3H]Cholinaufnahmesystem in BeWo- und JEG-3-Zellen. In JEG-3-Zellen wurde [3H]Clonidin vermutlich ohne Beteiligung der hOCT und des Cholintransportsystems sättigbar und stark pH-abhängig, aber Na+-unabhängig aufgenommen. Chinin, Chinidin, Clonidin, Diphenhydramin und Guanabenz interagierten mit dem Clonidintransportsystem.

The knowledge of specific transport systems in cell membranes is helpful in understanding distribution processes of drugs and nutritions in the human body. In addition, specific transport systems allow drug targeting and the estimation of possible side effects of drugs.
The present study was performed to investigate the transport of cationic drugs at cells representing the epithelia of the small intestine (Caco-2 cells) and the placenta (BeWo, JEG-3 and JAR cells). Furthermore, the participation of human organic cation transporters (hOCT) in the transport of the drugs was investigated.
Several drugs inhibited apical uptake of the hOCT substrate [3H]MPP+ in Caco-2 cells and [3H]MPP+-flux across Caco-2 cell monolayers, the cationic drugs diphenhydramine and etilefrine were apically taken up in a saturable manner. For the first time, hOCT3 could be identified as the apical expressed MPP+ uptake system in Caco-2 cells.
In the placental cell lines BeWo and JEG-3 a specific membrane potential dependent uptake system for the organic cation choline was characterized. hOCT were not involved in choline transport. The major part of the drugs interacted with the apical [3H]choline uptake system in BeWo and JEG-3 cells. [3H]Clonidine was taken up in JEG-3 cells in a saturable manner strongly pH-dependent, but Na+-independent. The uptake occured independently from the choline transport system and the hOCT. Quinine, quinidine, clonidine, diphenhydramine and guanabenz interacetd with the clonidine transport system.

Keywords:
kationische Arzneistoffe, Arzneistoffaufnahme, humane organische Kationentransporter (hOCT), Membrantransport, Plazenta, Intestinum, Caco-2, JEG-3, BeWo, JAR

cationic drugs, drug delivery, human organic cation transporters (hOCT), membrane transport, intestine, placenta, Caco-2, JEG-3, BeWo, JAR

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungsverzeichnis (1, I-IV)
1 Einleitung und Zielstellung (1-2)
2 Theoretischer Teil (3-15)
3 Material und Methoden (16-29)
4 Ergebnisse (30-79)
5 Diskussion (80-97)
6 Zusammenfassung (98-100)
Literaturverzeichnis (101-114)
Originalarbeiten