Transport von Clonidin, Phenylethylamin, Codein und Valproinsäure an Darm- und Hirnzellen

Abstract

Für die Wirksamkeit peroral applizierter Pharmaka im zentralen Nervensystem ist die intestinale Arzneistoffresorption ebenso essentiell wie die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke. Physiologische Transportsysteme dieser Epithelien erlangen zunehmend pharmazeutische Relevanz. In der vorliegenden Arbeit wurde der Transport der kationischen Arzneistoffe Clonidin und Codein, des biogenen Amins β-Phenylethylamin (PEA) sowie der anionischen Valproinsäure an Darm- und Hirnzellen charakterisiert. Als in vitro-Modelle dienten die humane Kolonkarzinomzelllinie Caco-2, die humane Neuroblastomzelllinie SH-SY5Y und die Endothelzelllinie RBE4 aus Hirnkapillaren der Ratte. Die Aufnahme der kationischen Substanzen Clonidin, Codein und PEA erfolgt jeweils Na+-unabhängig, jedoch stark pH-abhängig. Neuronale SH-SY5Y-Zellen akkumulieren Clonidin mittels eines sättigbaren Prozesses, die Michaelis-Konstante (Kt) betrug 0,7 mM. Diverse basische Substanzen wie Codein, Chinin und PEA reduzieren die neuronale Clonidinaufnahme. Den PEA-Transport in Caco-2-Zellen vermittelt ebenfalls ein saturierbarer Mechanismus (Kt 2,6 mM). Die Aufnahme wird durch einen auswärts gerichteten H+-Gradienten stark stimuliert. Biogene Amine wie Harmalin und diverse kationische Arzneistoffe sind potente Inhibitoren der intestinalen PEA-Aufnahme. Codein wird an Caco-2-Zellen und RBE4-Zellen mittels eines sättigbaren, durch einenH+-Gradienten stimulierten Mechanismus transportiert. An RBE4-Zellen ist die scheinbare Affinität des Codeins deutlich höher (Kt 0,4 mM) als an Caco-2-Zellen (Kt 6,7 mM). Die temperaturabhängige Aufnahme führt zur starken intrazellulären Anreicherung des Codeins. An beiden Zelllinien reduzieren synthetische Opioide wie Methadon und nicht-opioide Arzneistoffe wie Propranolol, Pyrilamin, Clonidin und Diphenhydramin die Codeinaufnahme. Der Effekt der einzelnen Inhibitoren ist an den RBE4-Zellen jedoch deutlich stärker. MPP+, TEA, Carnitin und Cholin hatten keinen Einfluss auf die Aufnahmeprozesse; eine Beteiligung der bekannten Transporter für organische Kationen ist daher auszuschließen. Wahrscheinlich wird der Transport von Clonidin, β-Phenylethylamin und Codein an Darm- und Hirnzellen durch ein H+-abhängiges (Antiport-)System sowie einfache Diffusion entsprechend der pH-Partitionstheorie vermittelt. Der Transport der anionischen Valproinsäure in Caco-2- und RBE4-Zellen ist unabhängig von Na+- oder Cl--Gradienten, wird jedoch durch einen einwärts gerichteten H+-Gradienten stark stimuliert. Mit Kt -Werten von 0,6 mM (Caco-2) und 0,8 mM (RBE4) sind die Affinitäten der Valproinsäure an beiden Transportsystemen ähnlich. Deutliche Unterschiede liegen in der Spezifität: An RBE4-Zellen sind Lactat, Pyruvat und γ-Hydroxybutyrat potente Inhibitoren der Valproinsäureaufnahme, jedoch nicht an Caco-2-Zellen. Diverse Monocarboxylate wie kurzkettige Fettsäuren und Salicylat reduzieren die Aufnahme in beiden Zelllinien. An intestinalen Epithelzellen ist vermutlich ein spezifisches H+-abhängiges (Symport)-System für den Valproinsäuretransport verantwortlich, das nicht mit dem Monocarboxylat-Transporter 1 (MCT1) identisch ist. Die Aufnahme der Valproinsäure in die Endothelzellen der Blut-Hirn-Schranke wird sehr wahrscheinlich durch MCT1 vermittelt.