Über die pharmakologische Wirksamkeit von 3-O-Methyladrenalin und 3-O-Methylnoradrenalin und ihre Beeinflussung durch Cocain

Naunyn-Sehmiedeberg's Arch. exp. Path. u. Pharmak. 239, 1--13 (1960)

Aus dem Pharmakologischen Institut der Universität Frankfurt a. M. (Direktor: Professor Dr. P. HOLTZ)

Über die pharmakologische Wirksamkeit von 3-O-Methyladrenalin und 3-O-Methylnoradrenalin

und ihre Beeinflussung durch Coeain Von

P. ]~OLTZ*~ W. OSSWALD** und K. STOGK

Mit 7 Textabbildungen

(Eingegangen am 2. Februar 1960)

Auf Grund neuerer Erkenntnisse besteht der erste Schritt beim Abbau der Brenzeateehinamine in einer Methylierung der in Meta- stellung befindlichen Hydroxylgruppe (ARMsTRoNG U. a. ; AX~LROD U. a. 1958). An die 3-0-Methylierung des Benzolringes kann sieh die oxydative Desaminierung der Seitenkette anschließen, so daß sich unter den Aus- scheidungsprodukten im Harn neben den 3-Methoxyaminen - - 3-O-NIe- thyladrenalin (Metanephrin) und 3-O-Methylnoradrenalin (Nor-metanephrin) - - der 3-O-methylierte Aldehyd (3-Methoxy-4-hydroxyphenylglykolaldehyd) und die entsprechende Säure (3-NIethoxy-4- hydroxy-mandelsäure) finden. Die 3-0-Methylierung wird durch eine Methyltransferase bewerkstelligt, wobei S-Adenosylmethionin l~Iethyl- donator ist (AXELROD 1957); die oxydative Desaminierung durch die Monoaminoxydase.

H O B C H ( O H ) • CH2

HO\~~// NH~.

Noradrenalin

3-O-methylierung ~ C H 3 0 " ~ C H ( 0 H ) ? H 2

HO~ NH2

3-Methoxy-noradrenalin (Nor-metanephrin)

Oxydative Oeam-o~u~~ 0~O.~0~/O~,.~~O ~ o , ~ . l o . , o o o ~ ~ o ~ i-IO~

3-Methoxy-4-hydroxyphenylglykolaldehyd 3-NIethoxy-4-hydroxymandelsäure

Es interessierte die Frage, ob schon die 3-O-Methylierung des Ringes oder ob erst die oxydative Desaminierung der Seitenkette zu einer

* Herrn Professor Dr. PAUL WELS zum 70. Geburtstag gewidmet, in Ver- ehrung und dankbarer Erinnerung an Greifswalder Assistentenjahre.

** Pharmakologisches Laboratorium der Medizinischen Fakultät Porto (Portu- gal), Stipendiat des ,Instimto de Alta Cultura".

Naunyn-Schmiedeberg'» Arch, exp. Path. Pharmak., Bd. 239 1

1 ). HOLTZ, W. OSSWALD und K. STOCK:

pharmakologischen Inaktivierung führt. Wir haben deshalb die 3-O-Me- thylderivate des Adrenalins und Noradrcnalins an einigen pharmakologischen Testobjckten auf ihre Wirksamkeit untersucht und diese mit derjenigen der ,genuinen" Amine verglichen 1.

1. Blutdruck und Nickhaut

In dem in den Abb. la und b dargestellten Versuchsbeispiel sind 10 #g L-Adrenalin (A) mit 5/~g L-Noradrenalin (N) am Blutdruck der Katze ungefähr gleichwirksam; an der Nickhaut ist, wie bekannt, Adrenalin viel wirksamer. Um gleichstarke Blutdruckwirkungen wie mit 10 /~g Adrenalin zu erhalten, muß die methylierte Verbindung -- 3-O-Methyladrenalin (Metanephrin) -- 100mal höher dosiert werden: 1 mg DL-Metanephrin (M) sind so wirksam wie 10 #g L-Adrenalin; die durch die hohe Dosis Metanephrin verursachte Nickhautkontraktion hält viel länger an als die durch 10/~g Adrenalin verursachte. In anderen Versuchen war Metanephrin 200--300mal schwächer blutdruckwirksam als Adrenalin.

Nor-metanephrin (NM) ist schwächer wirksam als Metanephrin. Bemerkenswert ist wiederum die -- hier besonders große -- Diskrepanz zwischen Blutdruck- und Nickhautwirkung. Das wird besonders deutlich, wenn man ~quipressorische Dosen injiziert: 3 mg DL-Normeta- nephrin und 5/~g L-Noradrenalin, d .h . Normetanephrin in 600fach höherer Dosicrung als Noradrenalin (Abb. ib).

Die 3-O-Methylierung der beiden Brenzcatechinamine bedeutet dem- nach, wenn man die blutdrucksteigernde Wirkung der Racemate zugrunde legt, im Falle des Adrenalins einen 100--300fachen, im Falle des Nor-adrenalins einen 600fachen Wirksamkcitsverlust.

Cocain, das die Wirkung des Noradrenalins sowohl am Blutdruck als auch an der Nickhaut verstärkt, verstärkt die Wirkung des 3-O-Me- thyl-noradrenalins nicht (Abb. 2a und b). Auch 3-O-Mcthyladrenalin wurde in seiner Wirkung durch Cocain nicht beeinflußt. -- Sympathi- colytica (Regitin), die eine Umkehr der pressorischen Adrenalinwirkung in eine depressorische verursachen, schwächen die blutdrucksteigernde Wirkung der methylierten Derivate nur ab; die Nickhautwirkung ist aufgehoben (Abb.2c).

Aus der Abb. 3 ist zu ersehen, daß auch am Kaninchen die blutdrucksteigernde Wirkung des 3-O-methylierten Noradrenalins (NM) durch eine Cocaindosis, die Noradrenalin (N) deutlich verstärkt, unbeeinflußt bleibt.

1 Herrn Dr. STEIN, Faxbwerke Hoeehst, sind wir für die Herstellung der methylierten Derivate sehr zu Dank verpflichtet. -- Nur die Raeemate standen zur Ver- fügung, so daß die im Text angegebenen Dosierungen wahrscheinlich halbiert werden müssen, wenn man ihre Wirksamkeit mit derjenigen des nicht methylierten L-Adrenalins und L-Noradrenalins vergleichen will.

3-O-Methyladrenalin und 3-O-Methylnoradren~lin

Im Versuch der Abb. 4 sind 5 tig Noradrenalin (N), wie meistens, an der Nickhaut wirkungslos. Die gleiche Dosis hat nach dem Abklingen der durch 3 mg Nor-metanephrin (NM) verursachten starken und lang-

Abb. 1 a u. b. Blutdruck- und Æickhautwirkung ander Katze. :Katze 2, 8 kg. Chloralosenarkose. 0,1 g/kg i.p. (in Propylenglykol gelöst). A •-Adrenalin; M I)z-3-O-Methyladrenalin; Æ L-SToradrenalin; h r M

])~-3-O-Methylnoradrenalin. Zeitschreibung: 1 min

b c a

ù /

/ i • i

N NM l N NM A M

Abb. 2 a--c . Cocain. Gleiches V e r s u e h s t i e r wie in Abb. 1. Zwischen a und b waren 5 mg/kg Cocain- h y d r o c h l o r i d i .m. inj iz ier t w o r d e n ; z w i s c h e n b u n d c 2,75 mg/kg Regi t in I i .v. Bezeictmungen wie in

Abb. 1. Zei tschre ibung: 1 min

2-(~-p-Tolyl- ~-m-oxyphenyl-aminomethyl) - imidazol in

dauernden Nickhautkontralction eine deuthche Wirkung, die sich wieder- holt auslösen l~ßt. Die blutdrucksteigernde Wirkung des Noradrenalins ist nach der großen Dosis Normetanephrin nicht verstärkt (siehe auch BÆCQ).

t ). H O L T Z , W . OSSWALD u n d K . S T O C K :

2. Isolierter Vorho/ des Meerschweinchenherzens

Am Herzvorhofpräparat sind die methylierten Derivate im Ver- gleich mit den genuinen Aminen noch schwächer wirksam als am Blut- druck. Die positiv ino- und chronotrope Wirkung von 0,5--1,0 #g

Abb. 3 a u. b. Blutdruckwirkung am Kaninchen vor und nach Cocain. Kaninchen 2,8 kg. Ure thannarkose . I .v . In jek t ionen (V.jugularis) von N ]~-2~oradrenalin; N M DL-3-0-:Methylnoradrenalin. - - Zwischen

a und b wurden 5 m g / k g Cocain-HC1 i .m. inj iz ier t

Abb. 4. Nach 3-O-Methylnoradrenalin ist auch Noradrenalin an der Nickhaul wirksam. Katze 3,2 kg. Pernoc tonnarkose ( 70 m g / k g i .m.). A L-Adrenalin; N L-Noradrenal in; N M DL- 3- O-Methylnoradrenal in

Adrenalin und Noradrenalin ist stärker als diejenige von 2 mg der 3-O-Methylverbindungen (Abb.5A). - - Nach einer Cocaindosis, welche die Adrenalin- und Noradrenalinwirkung deutlich verstärkt, ist jedoch die Wirkung der methylierten Derivate abgeschwächt bzw. aufgehoben (Abb.5B).

3-O-Methyladrenalin und 3-O-Methylnoradrenalin 5

3. Isolierter Kaninchendarm und -uterus

A m Darm ist 3-O-Methyladrenal in e twa 150- -250mal schwächer

wi rksam als Adrenal in (Abb. 6a). Ein ähnliches Verhäl tnis der Wirk-

samkei t bes teh t zwischen 3-O-Methyl-noradrenal in und l~loradrenalin. Durch das Sympa th ico ly t i eum Opilon 1 ( A c e t o x y t h y m o x y ä t h y l d i m e t h y l -

aminhydroehlor id) wurden die inhibi tor ischen Wi rkungen auch der

methy l ie r ten Verb indungen aufgehoben.

Abb. 5 a u. b. Isolierter Vorhof des Meerschw«inchenherzens. (~ethodik siehe HOLTZ u. WESTI~R~NN; GREEFF, BEI~FEY u. BOKEI~~N~.) Das Präparat ist in 50 ml Tyrode suspendiert, a vor Coeain; in b wurden jedes mal 3 min vor der Injektion von iV (i~oradrenalin), M (3-O-~4ethpladrenalin) und ArM

(3-O-~4ethylnoradrenalin) je 50 #g Cocain-HC1 ins Tyrodebad gegeben

Abb. 6. a Isoliertes Kaninehenileum in 20 ml Tyrode. b Isolierter Kantnchenuterus In 20 ml Tyrode. Bezeichnungen wie in den voranstehenden Abbildungen

A m Kaninehenuterus (Abb. 6b), an dem in dem darges te l l ten Ver-

suchsbeispiel Adrenal in (3 #g) ungefähr 7ma l wirksamer ist als l~Ior- adrenal in (20 #g), ist auch 3-O-Methyl-adrenal in (300 #g) wirksamer als 3-O-Methyl -noradrenal in (2 mg). Die Methyl ie rung bedeu te t auch an

diesem Tes tob jek t eine mehrhunde r t f ache Abschwäehung der Wirk-

samkei t .

* Herrn Dr. CREDI~IER, Diwag, Chemische Fabriken A.G., Berlin-Waidmanns- lust, danken wir für die Überlassung von Versuchsmengen.

P. HOLTZ, W. OSSWALD und K. STOCK:

4. Blutzuclcer

An 2 kg schweren Kan inchen wurde Adrenal in mi t 3-O-Meßhyl- adrenal in verglichen. Nach 100 /~g/kg Adrenal in subcu tan wurde der Blutzucker - - nach HAGEDORN-JENsEST bes t immt -- um mehr als 100°/0 erhöht. 5 mg/kg 3-O-Methyladrenal in waren ohne Wirkung.

~.LC z ¢ 0 - -

B2o

ZOO - -

780

780--

7¢0

7~0

700

80

60

80

5. A b b a u durch die M o n o a m i n o x y d a s e

Methodiß. Als Enzympräparate wurden benutzt: Homogenate aus Leber, Niere und Gehirn verschiedener Tierarten (1 : 3 oder 1 : 5 m/15 Phosphatpuffer, PH 7,4) oder Mitochondriensuspensionen. Diese wurden nach den Angaben von SCHNEIDER hergestellt:

Die Organe werden 1 : 5 in eiska]ter Saceharoselösung (0.25 mol) 5 min im Glas- homogenisator homogenisiert, das Homogenat 10 min mit 600 X g zentrifugiert, das

rn oiß/60 ra'in 7J0 z NH3

T~ zoz4e A g« ~,e N e,z 7,8 N zz,# 3,8 NH 77,0 s,«

- /

j~

/

X__.

0 70 20 30 «0 50 min gg

,4 M

Abb.~7.~ Oxydative Desaminierung aequimolarer Mengen vonlTyramin (Ty), Noradrenalin (N), ~orme2anephrin (NM), Adrenalin (A) und Metanephrin (M) durch Leber-

Mitoehondrien. (Einzelheiten siehe unterMethodik)

Sediment in einer kleinen Menge Saceharoselösung resu- spendiert und in gleicher Weise wie der Überstand noch- mals 10 min bei 600×g zentrifugiert. Die vereinigten Über- stände werden dann 30 min bei 18000/~g zentrifugiert. Das Sediment, das die Mitochon- drien und Mikrosomcn enthält, wird wiederum in Saceharose- lösung suspendiert und, wie der Überstand, noch einmal 30 min bei 18 000 × g zentrifugiert. Die Sedimente werden jetzt in m/15 Phosphatpuffer, pH 7,4, aufge- nommen und, wenn nicht sofort benutzt, bis zum Gebrauch bei

- - 18 ° C eingefroren. Die Versuchsansätze ent-

hielten 1,5--2,0ml der Mito- chondriensuspension, sowie m/100 Semicarbacid und m/500 NaCN. -- Der O2-Ver- brauch wurde in der Warburg- Apparatur bestimmt: O~-Atmo- sphäre, 37 ° C, Schüttelge- schwindigkeit 100pro Minute.--

NHa-Bestimmung nach Co~wAr. -- Substrate: 20/~mol Tyramin, DL-Adrenalin, DL-Noradrenalin, DL-3-O-Methyladrenalin, ])L-3-O-Methylnoradrenalin,

Das prinzipiell gleiche Ergebnis aller Versuche ist in der Abb. 7 an einem Beispiel dargestellt , in dem eine aus Meerschweinchenleber gewonnene Mitoehondriensuspension als Monoaminoxydasepräpara t benu tz t wurde. Es handel t sich um Mittelwerte aus Doppelbes t immungen, die n icht mehr als 5o/0 vone inander abwichen. T y r a m i n wird deutl ich schneller, in diesem Versuch doppelt so schnell oxydat iv desaminier t


wie Adrenalin und Noradrenalin; die 3-O-methylierten Brenzeatechin- amine (Metanephrin, Nor-metanephrin) etwas langsamer als die nicht methylierten. Os-Verbrauch und NH~-Produktion stimmen gut überein, derart, daß einem Atom aufgenommenem Sauerstoff ungefähr ein Molekül abgespaltenes Ammoniak entspricht (Abb.7).

Es ist bekannt, daß nach Hemmung der Monoaminoxydase in vivo, z .B . durch Iproniacid (Isopropyl-isonicotinylhydrazid, Marsilid), zwar die Blutdruck- und Niekhautwirkung des Tyramins, nicht aber diejenige des Adrenalins und Noradrenalins vers tärkt ist (GRIES~MER U. a.). Auch die Wirkung des Dopamins an der Niekhaut wird durch Vor- behandlung der Versuchstiere mit Iproniaeid nicht beeinflußt (BALz]~R u. HOLTZ). Wir haben untersucht, wie eine Hemmung der Monoamin- oxydase sich auf die Wirkung des 3-O-Methylnoradrenalins auswirkt, die zwar in vitro, in gleicher Weise wie Adrenalin und Noradrenalin, langsamer oxydat iv desaminiert werden als Tyramin (siehe Abb.7), für die aber, im Gegensatz zu den genuinen Aminen, die oxydative Des- aminierung der Seitenkette der einzige Weg des Abbaus ist, da eine Inaktivierung durch 3-O-Methylierung bei ihnen nicht mehr in Frage kommt .

Als Hemmstoff der lYlonoaminoxydase verwendeten wir Nialamid 1 (1-[2- (benzylcarbamyl)aethyl]-2-isonicotinylhydrazin),

CO--NH--NH--CH2-- CH2--CO--NH--Ctt2

N Nialamid

das sich uns für experimentelle Zwecke unter anderem dadurch bewährte, daß es wirksamer ist als Iproniacid (Marsilid), vor allem aber dadurch, daß ihm die mehrere Stunden anhaltende sympathicolytisehe Wirkung des Iproniacids fehlt, so daß man schon wenige Minuten nach der i.v. Injektion die reine Auswirkung der l%rment- hemmung beobachten kann, und nicht, wie nach der Injektion von Iproniacid, 1--2 Std lang das Abklingen der sympathieolytischen Wirkung abwarten muß.

Es zeigte sich, daß die Wirkung der 3-O-methylierten Derivate an Blutdruck und l~ickhaut nach Nialamid nicht verstärkt, höchstens etwas verlängert war, während Tyramin jetzt deutlich stärker wirkte.

Diskussion 1. Die 3-O-Methylierung schwächt die pharmakologische Wirk-

samkeit des Adrenalins und I~oradrenalins um das Mehrhundertfache ab; sie bedeutet deshalb praktisch, d .h . im Hinblick auf die physio- logisch in Frage kommenden Mengen der Brenzcatechinamine, eine

1 Für die Überlassung von Versuchsmengen danken wir Herrn Dr. BAUE~, in Fa. Pfizer GmbH., Karlsruhe.

8 P. HOLTZ, W. OSSWALD und K. STocx:

Inaktivierung. Damit t r i t t die Methylierung der in Metastellung befindlichen Hydroxylgruppe des Ringes der oxydativen Desaminierung der Seitenkette als fermentativer Inaktivierungsmechanismus an die Seite.

Am Blutdruck und an der Nickhaut ist das 3-O-methylierte Adrenalin wirksamer als das 3-O-methylierte NoradrenMin: 1 mg 3-O-MethyladrenMin entspricht in der Wirksamkeit 3 mg 3-O-Methytnoradrenalin (siehe Abb. 1). W~hrend jedoch aequipressorisehe Dosen von Adrenalin und 3-O-Methyladrenalin auch an der Nick- haut gleiehwirksam sind, abgesehen davon, daß die Nickhautwirkung von 1000 #g des 3-O-methylierten Adrenalins viel l~nger anhalt als diejenige von nur 10/~g Adre- nalin (Abb. 1 a), ist das 3-O-methylierte Noradrenalin an der Niekhaut unvergleich- lich wirksamer als die aequipressorische an der Nickhaut praktisch unwirksame NoradrenMindosis (Abb. 1 b). Die ,Reeeptoren" der Nicbhaut scheinen eine relativ größere ,Affinit~t" zu 3-O-Methylnoradrenalin zu besitzen als die Receptoren der Ge]äße.

Da auch die physiologische Inaktivierung der Brenzcatechinamine, in vivo, wesentlich durch 3-O-Methylierung erfolgt -- die methylierten Derivate sind regelmäßige Bestandteile des Harns - - , müßte die Hem- mung oder Blockierung der fermentativen Methylierung zu einer Poten- zierung der pharmakologisehen Wirkung führen, ~hnlich wie nach Hem- mung der oxydat iven Desaminierung die Wirkung solcher Amine verst~trkt ist, deren physiologische Inaktivierung wesentlich durch die Monoaminoxydase erfolgt. Für die Brenzcatechinamine, deren Wirkung durch Hemmung der Monoaminoxydase nicht vers tarkt wird, f~tllt die auch bei ihnen an sich mögliche oxydative Desaminierung für ihre pharma]cologische Ina]ctivierung in vivo nicht ins Gewicht; für diese ist offensichtlich die 3-O-Methylierung wichtiger. Das könnte daran liegen, daß sie leichter angreif bare Substrate der Methyltransferase als der Monoaminoxydase sind. Hierfür sprechen Untersuchungen von AXELROD U. a. (1959), in denen schon 2 min nach der intravenösen Injektion von Adrenalin bei Katzen sich in verschiedenen Organen, z .B. Herz und Leber, ein höherer Prozentsatz des injizierten Adrenalins in Form von 3-O-Methyladrenalin als in Form des unveränderten Amins fand.

2. Die 3-O-methylierten Brenzeatechinamine wurden durch die Monoaminoxydase nicht schneller abgebaut als die nicht methylierten, genuinen Amine (siehe Abb.7). Daraus ergibt sich die Folgerung, da~ die 3-O-Methylierung nicht etwa ein nur vorbereitender Schritt auf dem Wege der Inaktivierung ist, der die Amine zu leichter angreif baren Substraten der Monoaminoxydase machen soll, sondern die wichtigste, zur pharmakologischen Inaktivierung führende Reaktion selbst, an die sich dann die mehr biochemisch als l~harmalcologisch interessierende oxydative Desaminierung der Seitenkette anschließt. Diese dürfte sich hauptsächlich in der Leber abspielen.

Cocain, das die Wirkungen der , indirekt" , durch Freisetzung von Noradrenalin wirkenden Amine abschwächt, potenziert die Wirkungen

3-O-Methyladrenalin und 3-O-Methylnoradreanalin 9

der ,,direkt" an den Receptoren des Erfolgsorgans angreifenden Brenz- catechinamine.

Die Hemmung der 3-O-Methylierung durch Cocain würde erklären, weshalb die Wirkungen des Adrenalins, Noradrenalins und Dopamins nach Cocain verstärkt sind. Sie würde auch verständlich machen, daß Corbasil (Dihydroxy-phenylpropanolamin), das gar kein Substrat der Monoaminoxydase ist, in seiner Wirkung durch Cocain verstärkt wird, da auch Corbasfl als Brenzcatechinaminderivat ein Substrat der ~[ethyl- transferase ist und deshalb durch eine Ausschaltung der Ferment- wirkung in seiner pharmakologischen Wirkung verstärkt werden muß. Schließlich würde auch verständlich, weshalb die Wirkungen des Meta- nephrins und Æormetanephrins an Nickhaut und Blutdruck durch Cocain nicht beeinflußt werden (siehe Abb.2). Diese Brenzcatechin- derivate sind ja schon durch 3-O-Methylierung inaktiviert und keine Substrate der Methyltransferase mehr.

Die Wirkung der 3-Methoxyderivate (3-O-Methyladrenalin, 3-O-Nor- methyladrenalin) am isolierten Herzvorho/war nach Cocain au/gehoben. Hier verhielten sich die methylierten Brenzcatechinamine wie Tyramin und andere , indirekt" wirkende Amine.

])as Adrenalin und Noradrenalin der chromaffinen Zellen des Nebennierenmarks sowohl als der Nervenzellen ist in intraeeUulären Elementen gespeichert, die sich durch eine elektronenmikroskopiseh darstellbare Membran vom Cytoplasma ab- grenzen. In Suspensionen der durch Ultrazentrffugieren der Homogenate aus Neben- nierenmark und sympathischen Nerven isolierten adrenalin- und noradrenalin- haltigen Granula kommt es unter der Einwirkung von Tyramin zu einer Frei- setzung der Brenzcateehinamine (Sc~ff~A:sl~). Cocain war auf diesen Vorgang ohne Einfluß. -- I)ie Diskrepanz zwischen der Unwirksamkeit des Cocains in ritte und der Hemmung der Tyraminwirkung durch Cocain in vivo findet vielleicht, wie schon an anderer Stelle ausgeführt worden ist (HOLTZ 1959), eine Erklärung daxin, daß Cocain auf Grund seiner membranstabflisierenden und -dichtenden Wirkung (siehe z. B. FLECKENSTEIN) die ZeUmembran, nicht die Membran der intracellulär gelegenen granuläxen Hormonspeicher für Tyramin undurchlässig macht.

Cocain hebt aber auch die Wirkung des 3-O-methylierten Adrenalins und ~oradrenalins am Herzvorhof auf, obwohl die Wirkung dieser methylierten Brenzcatechinamine keine , indirekte" ist, sondern ihren Angriffspunkt direkt an den ,Receptoren" des Erfolgsorgans hat und deshalb an den Gefäßen (Blutdruck) und an der Nickhaut durch Cocain nicht aufgehoben wurde, sondern unveränder~ blieb. Die Erklärung könnte sein, daß Cocain bei höherer Dosiernng auf Grund seiner ,mem- brandichtenden" Wirkung, in gleicher Weise wie Tyramin, auch die methylierten Brenzcateehinamine nicht in ausreichender Menge an den Ort ihrer Wirkung gelangen läßt: im einen Fall an die granuli~ren Noradrenalinspeicher, im anderen an die Receptoren der reagierenden Strukturen.

l0 P. HOLTZ, W. OSSWALD und K. STOCK:

Hiergegen läßt sich natürlich einwenden, daß das 3-O-methylierte Adrenalin und l~oradrenalin trotz Cocain an die Receptoren der Nickhaut und der Gefäße in ausreichendem Maße herangelangt, da die Nickhaut- und Blutdruck- wirkung nach Cocain unverändert ist. In einem Fall (Nickhaut, Gefaße) handelt es sich um normal durchblutete Organe, zu deren ,Reeeptoren" das Pharmakon auf dem Blutwege gebracht wird, im anderen Fall (Herzvorhofpräparat) um ein isoliertes, nicht durehblutetes Organ, zu dessen ,Receptoren" es sich selbst den Weg durch Diffusion ,von außen" bahnen muß. Wenn man ferner berücksichtigt, daß z. B. das 3-O-methylierte Adrenalin an Iqickhaut und Blutdruck nur 100 bis 300mal schwächer wirksam ist als Adrenalin (10/~g Adrenalin/1 mg Metanephrin, Abb. lA), daß aber am isolierten Vorhof selbst die Wirkung der 4000fach höheren Dosis Metanephrin (2 mg) nicht an die Wirkung des Adrenalins (0,5 ~g) heranreicht (siehe Abb.5), so ist verständlich, daß nach einer durch Cocain verursachten Per- meabilitätsmindernng wohl noch ein halbes Gamma Adrenalin, von zwei Tausend Gamma 3-O-Methyladrenalin aber nur noch ein so kleiner Bruchteil an die Re- ceptoren gelangt, daß er für die Auslösung einer wahrnehmbaren Wirkung nicht mehr genügt.

3. I n einer kürz l ich erschienenen Mit te i lung von UD]~NFRIE~D U. a. f indet sieh die Bemerkung , daß Cocain bei Mäusen ohne Einfluß au f die Ha lbwer t sze i t des Noradrena l ins sei, wenn man dieses in t raper i tonea l in j iz ie r t und nach einer be s t immten Zeit in e inem aus dem Ganzt ie r her- ges te l l ten E x t r a k t miß t . Wi r möchten meinen, daß dieses negat ive Er- gebnis schon wegen der n icht verg le ichbaren Bedingungen (Dosierung 1,5 mg! pro Maus un te r Regi t inschutz , in t raper i tonea le In jek t ion , Leberpassage und d a m i t Bete i l igung anderer Abbaumechan i smen) kein Gegena rgumen t gegen die Hypo these ist, Cocain potenziere die an spezifischen Recep to ren sympa th i sch inncrv ier te r Organe angreifende W i r k u n g der Brenzca tech inamine deshalb, weil es das hier lokal is ier te F e r m e n t der Inak t iv i e rung , die 3-O-Methyl t ransferase , blockiere. So schre iben denn auch die Au to ren selbst , daß , m e h r e r e Verb indungen gefunden worden sind, welche die Bi ldung von Norme taneph r in redu- zieren, ohne die chemische Ha lbwer t szc i t des Norepinephr ins p ropor t iona l zu ve r l änge rn" .

I n Versuchen an K a t z e n fand TRENDELENBURG, daß Noradrena l in nach Coca invorbehandlung länger in pharmakolog isch wirksamer F o r m im Blu te nachweisbar is t als sonst. Dabe i war die Re la t ion zwischen W i r k u n g (Blu tdruckhöhe) und Norad rena l inkonzen t r a t ion im Blu t unve rände r t . Der A u t o r zieht deshalb den Schluß, daß die Vers tä rkung der Norad rena l inwi rkung durch Cocain n icht durch eine i rgendwie gear te te Sensibilisierung der Er/olgsorgane, sondern durch eine ver- zöger te Inaktivierung des Wirkstof/s zus tande kommt . Wi r haben dar- zulegen versucht , daß hierfür n icht die Blockiernng der Monoamin- oxydase von Bedeu tung sein kann, wohl aber die Ausscha l tung der an den , R e c e p t o r e n " lokal is ier ten 3-O-Methyl t ransferase . Andererse i t s käme eine durch Cocain ve rursach te H e m m u n g des Abwanderns des Nora- drenal ins in die Gewebsspeicher in F rage (M)~c~ILLA~).


Diesem Ferment käme damit für die Inaktivierung des Sympathieusstoffes Noradrenalin eine ähnliche Bedeutung zu, wie der Aeetyleholinesterase für die Inaktivierung des Parasympathicusstoffes. Wenn in gleicher Weise, wie es für die Aeetyleholinesterase bekannt ist, auch die an den Reeepteren der sympathisch innervierten Organe lokalisierte 3-O-Methyltransferase nach chronischer Dener- vierung verschwände, wäre verständlich, daß auch nach chronischer Denervierung die Wirkungen des Noradrenalins verstärkt sind, und daß man die Cocainwirkung als ,pharmakologische 1)enervierung" gekennzeichnet hat. Nur müflten die Vor- stellungen, die zu dieser Kennzeiehnung geführt haben, daß nämlich Cocain und Denervierung die Ansprechbarkeit der Erfolgsorgane für Noradrenalin, d. h. ihre Erregbarkeit, erhöhe, indem es zu einem Versiegen der physioloßisehen Dauer- sekretion von Überträgerstoff an den Nervenenden und dadurch zu einer Min- derung des Erregungszustandes der Erfolgsorgane komme -- Erregung und Erreg- barkeit stehen in reziprokem Verhältnis zueinander - - , aufgegeben werden. Auch jetzt läge der Auswirkung der Denervierung und der Wirkung des Coeains zwar ein~gleieher, aber von dem bisher angenommenen grundversehiedener Wirkungs- mechanismus zugrunde: Die Aussehaltung des Fermentes, das Noradrenalin durch 3-O-Methylierung inaktiviert. Chronische Denervierung bringt es zum Verschwinden, Cocain blockiert es. Zum Verschwinden werden 14 Tage benötigt, zur Blockierung wenige Minuten.

Offen b le ib t die F r a g e nach dem eigent l ichen Mechanismus, der e iner , A n s s e h a l t u n g " der 3 -O-Methy l t rans fe rasewi rkung durch Cocain zugrunde l iegen könn te : ob es sich u m eine H e m m u n g der A k t i v i t ä t des Fermentes hande l t , oder ob Cocain dem Substrat den Zugang zum F e r m e n t erschwer t und dieses dadu rch vor der I n a k t i v i e r u n g schü tz t 1.

Zusammenfassung 1. Die 3 -0 -methy l i e r t en Der iva t e des Adrena l ins und Norad rena l in s

s ind an versch iedenen pha rmako log i schen T e s t o b j e k t e n - - B l u t d r u c k und N i c k h a u t de r Ka tze , B l u t d r u c k des Kan iehens , K a n i n c h e n d a r m u n d -uterus, H e r z v o r h o f p r ä p a r a t des Meerschweinchens - - m e h r h u n d e r t f a e h schwächer w i rksam als d ie genuinen Amine . A m Vorho fp r~pa ra t des Herzens s ind Adrena l in und Norad rena l in mehr als 4000mal wi rksamer als die m e t h y l i e r t e n Verb indungen . 5 mg /kg 3-0-Methyladrena l in h a b e n an K a n i n c h e n keine hype rg lykämisehe Wi rkung . Die 3-0-Methyl ie rung bedeu te t d e m n a c h pa rk t i s ch eine pharmakologische Inalctivierung.

2. Die m e t h y l i e r t e n Verb indungen werden von der Monoaminoxydase nich t schnel ler a b g e b a u t als die n ich t me thy l i e r t en ; beide werden nu r e twa ha lb so schnell o x y d a t i v desamin ie r t wie z. B. Ty ramin .

Die 3-0-Methyl t ransferase scheint das F e r m e n t de r pharmakologischen Inaktivierung zu sein, die Monoaminoxydase das F e r m e n t des biochemi. schen Abbaus. H e m m u n g der Monoaminoxydase durch N i a l a m i d und

1 Anmerkung bei der Korrektur. Inzwischen durchgeführte Versuche mit einem aus Rattenleber nach AXV, LRO1) und To~aHmx gewonnenen 3-O-Methyltransferase- präparat ergaben, daß Cocain in Konzentrationen bis zu 0,5 • 10 -8 die in vitro Methylierung von Adrenalin und Noradrenalin nicht hemmt.

12 P. HOLTZ, W. OSSWXLD und K. STOCK:

Iproniacid vers tärkt die Wirkungen der Brenzkatechinamine an der Nick- haut nicht, Hemmung der 3-O-Methyltranslerase müßte sie verstärken.

3. Cocain, das die Wirkungen der genuinen Brenzkatechinamine an der Nickhaut und an den Gefäßen (Blutdruck) verstärkt, läßt die Wirkung der 3-O-Methylderivate unverändert. Cocaindosen, die am Herzvorhof- präpara t die Adrenalin- und Noradrenalinwirkung verstärken, heben die positiv ehrono- und inotrope Wirkung der 3-Methoxyverbindungen auf, -- Bhnlich, wie die Wirkung, , indirekt" wirkender Amine, z.B. des Tyramins, deren Wirkung durch die Frcisetzung von Noradrenalin zustande kommt .

Die permeabilitätsmindernde Eigenschaft des Cocains könnte die Ursache dafür sein, daß die zwar direkt an den Receptoren angreifende, aber am isolierten Herzvorhof erst nach Milligrammdosen auftretende Wirkung der 3-O-methylierten Brenzkatechinamine nach größeren Cocain- dosen aufgehoben ist, da auch ihnen jetzt durch Abdichtung der zu permeierenden Membranen der Zugang zum Ort der Wirkung, nämlich zu den ,Receptoren" der reagierenden Strukturen, unmöglich gemacht ist.

Summary 1. The pharmacological actions of the 3-O-methyl analogues of

adrenaline and noradrenaline have been studied on various test objects. On the blood pressure and on the nictitating membrano of the cat they are several hundred times less active than the parent compounds. On the isolated auricle of the guinea-pig the methylated compounds are more than four thousand times less active than adrenaline and noradrenaline. 5 mg/kg 3-O-methyladrenaline have no hyperglycemic effect in the rabbit. Thus, 3-O-methylation means practically a pharmacological inactivation.

2. There was no difference in the rate of oxidative deamination of the methyla ted and the non-methylated compounds: I t amounted to only 50°/0 of tha t of tyramine. The 3-O-methyltrans/erase seems to be the enzyme of pharmacological inactivation, the monoaminooxidase being the enzyme of biochemical breakdown. Inhibition of the monoaminooxidase does not affect the action of the catecholamines on the nietitating membrane. Inhibition of the 3-O-methyltransferase should cause a potentiation.

3. Cocaine, which potentiates the action of the gennine cateehol- amines on the nictitating membrane and on the blood pressure, does not affect the action of the 3-O-methyl analogues in these tests. In the isolated auricle, however, doses of cocaine wich potentiate adrenaline and noradrenaline, abolish the positive chronotropic and inotropic effects of the methylated eompounds like those of tyramine, which aets by releasing noradrenaline. A decrease ofpermeabili ty eaused bythe membrane stabilizing property of cocaine could be responsible for this action.

3-O-Methyladrenalin und 3-0-Methylnoradrenalin 13

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Professor Dr. P. HOLTZ, Pharmakologisches Institut der Universität Frankfurt/Main, Ludwig Rehn-Straße 14

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Über die pharmakologische Wirksamkeit von 3-O-Methyladrenalin und 3-O-Methylnoradrenalin und ihre Beeinflussung durch Cocain