1. Einleitung:
Die Arachidonsäure - systematischer Name: 5,8,11,14-Eikosatetraensäure - ist eine Polyenfettsäure mit 4 isolierten cis-Doppelbindungen. Durch die Doppelbindungen ist die Arachidonsäure empfindlich für enzymatische und nichtenzymatische Peroxidationen.
Ihre physiologische Bedeutung ergibt sich aus der Tatsache, daß sie eine essentielle Fettsäure ist.
Ebenfalls physiologisch wichtig sind ihre Stoffwechselprodukte (Metabolite). Die Arachidonsäure ist die Ausgangssubstanz der Eikosanoide.
Zu diesen zählen:
- die Prostaglandine,
- die Thromboxane,
- die Leukotriene,
- die Hydroperoxieikosatetraensäuren und
- die Hydroxieikosatetraensäuren
Die Eikosanoide werden in zwei Gruppen eingeteilt, nämlich in cyclische und nichtcyclische. Cyclische Eikosanoide sind:
- die Prostaglandine und
- die Thromboxane.
Cyclische oxigenierte Arachidonsäuremetabolite sind Produkte einer Enzymsynthese. Das oxidierende Enzym ist die Cyclooxigenase.
Nichtcyclische Eikosanoide sind:
- die Leukotriene,
- die Hydroperoxieicosaetraensäuren und
- die Hydroxieikosatetraensäuren.
Auch die nichtcyclischen oxigenierten Arachidonsäuremetabolite sind Produkte einer Enzymsynthese, nämlich durch das Enzym Lipoxigenase.
Die Wirkungen cyclischer oxigenierter Arachidonsäuremetaboliten sind bereits seit 1913 erforscht worden. 1935 wurde der Begriff "Prostaglandin" durch Von Euler geprägt. Während in der ersten Zeit nur ein geringes Interesse an dieser Substanzklasse bestand, nahm die Aufklärung ihrer chemischen Struktur und die Entwicklung neuer sensitiver Bestimmungsmethoden, sowie die Untersuchung ihrer physiologischen Wirkung mit Beginn der sechziger Jahre einen raschen Fortgang. (1 (S.2),7).
Die Erforschung nichtcyclischer oxigenierter Arachidonsäuremetabolite ist jüngeren Datums. Die Bildung der nichtcy- clischen oxigenierten Arachidonsäuremetabolite wurde durch Hamberg und Samuelsson erstmals 1974 beschrieben (2). Seit ihrer Entdeckung wird auch ihre pysiologisch-chemische Wirkung untersucht. Zunächst hat man mit isotopenmarkierter Arachidonsäure deren Stoffwechsel verfolgt und die einzelnen Stoffwechselprodukte (Metabolite) bestimmt. Auf diese Art und Weise sind inzwischen etwa 30 Metabolite des Lipoxigenaseweges isoliert und ihre Struktur aufgeklärt worden. Eine Übersicht zeigt das erste Bild im Anhang.
Die Charakterisierung der Arachidonsäuremetaboliten erfolgte bisher mittels Radioaktivitätsdetektoren, was den Einsatz radioaktiv-markierter Arachidonsäure erforderte und in-vivo-Versuche, insbesondere beim Menschen ausschloß.
Zur Zeit wird die gegenseitige Beeinflussung der Prostaglandine mit den nicht-cyclischen Oxigenierungsprodukten mehrfach ungesättigter Fettsäuren intensiv untersucht (1 (S. 5)). Von besonderem Interesse ist für diese Arbeit die enzymatische Umsetzung der Arachidonsäure zu nichtcyclischen Eikosanoiden, speziell zur 12-Hydroxieikosatetraensäure,15-Hydroperoxieikosatetraensäure und 15-Hydroxieikosatetraensäure.
Erste Ergebnisse liegen bereits vor.
Die 15-Hydroperoxieikosatetraensäure wurde z.B. als erster Inhibitor der Prostacyclinsynthese (Prostacyclin = Prostaglandinderivat I2 ) erkannt (18). Hydroperoxifettsäuren sollen die Prostacyclin-Synthetase hemmen (18).
15-Hydroxieikosatetraensäure hemmt die 5- und 12-Lipoxigenase. Ähnliche Inhibitoreigenschaften sind für 5- und 12-Hydroxieikosatetraensäure nachgewiesen worden. Bei der Untersuchung der Strukturcharakteristika für die Hemmung der 5-Lipoxigenase hat man festgestellt, daß 15-Hydroperoxieikosatetraensäure viermal so effektiv die 5-Lipoxigenase hemmt wie die 15-Hydroxieikosatetraensäure.(9)
Für weitere Untersuchungen des Stoffwechsels und der physiologischen Wirkungen von 12-Hydroxieikosatetraensäure, 15-Hydroperoxi-eikosatetraensäure und 15-Hydroxieikosatetraensäure ist es wünschenswert, diese Stoffe isoliert in Mikrogramm-Mengen in nicht-radioaktiver Form zur Verfügung zu haben. Außerdem ist es wichtig, diese nicht-radioaktiven Substanzen hinreichend sicher und in einfacher Weise nachzuweisen.
Die Aufgabenstellung, über deren Lösung vorliegend berichtet wird, umfaßt die Biosynthese und Isolierung der genannten Substanzen, wobei das Verfahren zu optimieren ist.
Ziel dieser Arbeit ist die Gewinnung dieser Wirkstoffe in Mikrogrammengen in nichtmarkierter Form, die dann für weitere in-vivo-Versuche zur Verfügung stehen können. Die Charakterisierung und Reinigung erfolgt mit der HPLC. Zugleich sollte ein Verfahren entwickelt werden, daß grundsätzlich geeignet ist, auch aus biologischen Systemen isolierte Substanzen nachzuweisen.