Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rheinhuprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and ()-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and ()-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and ()-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rheinhuprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and ()-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and ()-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and ()-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rhein-huprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and (-)-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and (-)-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and (-)-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rhein-huprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and (-)-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and (-)-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and (-)-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rhein-huprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and (-)-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and (-)-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and (-)-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Rhein induces apoptosis of human gastric cancer SGC-7901 cells via an intrinsic mitochondrial pathway

Rhein is a primary anthraquinone found in the roots of a traditional Chinese herb, rhubarb, and has been shown to have some anticancer effects. The aim of the present study was to investigate the effect of rhein on the apoptosis of the human gastric cancer line SGC-7901 and to identify the mechanism involved. SGC-7901 cells were cultured and treated with rhein (0, 50, 100, 150, and 200 µM) for 24, 48, or 72 h. Relative cell viability assessed by the MTT assay after treatment was 100, 99, 85, 79, 63% for 24 h; 100, 98, 80, 51, 37% for 48 h, and 100, 97, 60, 36, 15% for 72 h, respectively. Cell apoptosis was detected with TUNEL staining and quantified with flow cytometry using annexin FITC-PI staining at 48 h after 100, 200 and 300 µm rhein. The percentage of apoptotic cells was 7.3, 21.9, 43.5%, respectively. We also measured the mRNA levels of caspase-3 and -9 using real-time PCR. Treatment with 100 µM rhein for 48 h significantly increased mRNA expression of caspase-3 and -9. The levels of apoptosis-related proteins including Bcl-2, Bax, Bcl-xL, and pro-caspase-3 were evaluated in rhein-treated cells. Rhein increased the Bax:Bcl-2 ratio but decreased the protein levels of Bcl-xL and pro-caspase-3. Moreover, rhein significantly increased the expression of cytochrome c and apoptotic protease activating factor 1, two critical components involved in mitochondrial pathway-mediated apoptosis. We conclude that rhein inhibits SGC-7901 proliferation by inducing apoptosis and this antitumor effect of rhein is mediated in part by an intrinsic mitochondrial pathway.

Anti-proliferative effect of rhein, an anthraquinone isolated from Cassia species, on Caco-2 human adenocarcinoma cells

Objective: In recent years the use of anthraquinone laxatives, in particular senna, has been associated with damage to the intestinal epithelial layer and an increased risk of developing colorectal cancer. In the present study we evaluated the cytotoxicity of rhein, the active metabolite of senna, on human colon adenocarcinoma cells (Caco-2) and its effect on cell proliferation. Methods: Cytotoxicity studies were performed using MTT, NR and TEER assays whereas 3H-thymidine incorporation and western blot analysis were used to evaluate the effect of rhein on cell proliferation. Moreover, for genoprotection studies Comet assay and oxidative biomarkers measurement (malondialdehyde and reactive oxygen species) were used. Results: Rhein (0.1-10μg/ml) had no significant cytotoxic effect on proliferating and differentiated Caco-2 cells. Rhein (0.1 and 1 μg/ml) significantly reduced cell proliferation as well as MAP kinase activation; by contrast, at the high concentration (10μg/ml) rhein significantly increased cell proliferation and ERK phosphorylation. Moreover, rhein (0.1-10μg/ml) (i) did not adversely affect the integrity of tight junctions and hence epithelial barrier function, (ii) did not induce DNA damage rather it was able to reduce H2O2-induced DNA damage and (iii) significantly inhibited the increase in malondialdehyde and ROS levels induced by H2O2/Fe2+. Conclusions: Rhein, was devoid of cytotoxic and genotoxic effects in colon adenocarcinoma cells. Moreover, at concentrations present in the colon after a human therapeutic dosage of senna, rhein inhibited cell proliferation via a mechanism which seems to involve directly the MAP kinase pathway. Finally, rhein prevents the DNA damage probably via an anti-oxidant mechanism.

Habitatwahl und Artenzusammensetzung von Arthropodenpopulationen im urbanen Bereich am Beispiel des Rhein-Main-Ballungsraumes unter besonderer Berücksichtigung der Saltatoria

SummaryThe present thesis deals with the choosing of habitats and species structures of invertebrate populations in urban areas. The main emphasis is focused on the group of saltatoria. Samplings by stationary traps and also by net-catching were carried out from 1993 to 1997. The survey extended over the whole city area of Mainz, Germany, as well as several spots in the area of Frankfurt upon Main. Shifting calcerous sands received special consideration. For a better distinction of the surveying area, three different zones were established, 'Relicts of natural landscape', 'Traditional worked rural landscape' and 'Urban environment'. Partly significant differences in species and individual abundance between the zones showed the influence of the different cultivation on the fauna. To investigate population size and -structure as well as migration and habitat preference - especially in urban areas - capture-recapture experiments were performed on the two species Oedipoda caerulescens L. and Sphingonotus caerulans L. in 1998. Large secondary habitats, such as train stations, are getting more and more important for the survival of the highly endangered S. caerulans. Another centre of attention was the structure of invertebrate populations on class level. The results of the investigation show, that the importance of urban environment for the conservation of species and also nature has been highly underestimated so far.ZusammenfassungDie vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Habitatwahl und Artenzusammensetzung von Arthropodenpopulationen im besiedelten Bereich. Der Schwerpunkt lag auf der Gruppe der Saltatoria. Über mehrere Jahre (1993-1996) wurden Fänge mit stationären Fallen sowie Kescherfänge durchgeführt. Das Untersuchungsgebiet umfaßte in erster Linie das Stadtgebiet von Mainz, darüber hinaus wurden einzelne Standorte in Frankfurt/M. und Umgebung untersucht. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf Kalkflugsanddünen, besonders Restflächen im besiedelten Bereich. Sekundäre Sandstandorte oder vergleichbare anthropogen entstandene Böden wurden ebenfalls beprobt Das Stadtgebiet wurde aufgrund besserer Unterscheidung in drei Zonen aufgeteilt, die 'Naturlandschaftsrelikte', die 'Zone der Alten Kulturlandschaft' und die 'Urbane Landschaft'. Größtenteils signifikante Unterschiede in der Arten- und Individuenanzahl zwischen den Zonen zeigen den bedeutenden Einfluß der unterschiedlichen Bearbeitung und Kultivierung auf die Fauna. An den beiden Spezies Oedipoda caerulescens L. und Sphingonotus caerulans L. wurden Fang-Wiederfangexperimente zur Abschätzung der Populationsgröße, -struktur, Habitatwahl sowie Migration durchgeführt. Besonders für die stark gefährdete S. caerulans stellte sich die enorme Bedeutung von großflächigen Sekundärhabitaten im besiedelten Bereich, wie sie Bahnhöfe darstellen, heraus. Der zweite Schwerpunkt lag auf der Struktur von Invertebratenpopulationen im besiedelten Bereich. Sie wurden auf Ordnungsniveau erfaßt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, daß die Bedeutung des besiedelten Bereiches für den Arten- und Biotopschutz bisher weit unterschätzt wurde.

Gewitter und Gewitterschäden im südlichen hessischen Berg- und Beckenland und im Rhein-Main-Tiefland 1881 bis 1980

Basierend auf schriftlichen Quellen, hauptsächlich von 1881-1980 (ohne 1941-50), werden die raum-zeitlichen Eigenschaften von Gewittern mit Schäden im südlichen hessischen Berg- und Beckenland und im Rhein-Main-Tiefland (= UG) herausgestellt. Nach Auswertung des Materials in einer Datenbank erfolgt die Intensitätskategorisierung der Schadensvorgänge für gewitterbedingte Starkregen erstmals anhand der Ähnlichkeitsmerkmale von Folgeerscheinungen, für Blitzschlag erstmals nach Schadensaspekten sowie für Hagelschlag und Sturm mittels existierender und modifizierter Klassifizierungen. Diese Kategorisierungen können für alle Beschreibungen von Gewitterschadensereignissen in schriftlichen Quellen angewandt werden. Die einzelnen Phänomene zeigen deutlich voneinander abweichende Eigenschaften. So treten z.B. Starkregenschäden verstärkt im Frühsommer auf, Sturmschäden überwiegend erst im Hoch- und Spätsommer. Generell lassen sich zwei Jahresmaxima in der Gewitterschadenstätigkeit nachweisen (erste Junidekade, zweite Julihälfte). Schwergewitter mit Sturm (auch Hagel) aus SW-W verursachen überwiegend Schäden im südlichen und westlichen UG, aus W-N meist im nördlichen und östlichen UG. Gewitter mit Starkregenschäden dominieren im östlichen UG. Nach der hier vorgestellten Methode der Schadensschwerpunkte können für Schwergewitter aus dem westlichen Sektor (SW-W, W-N) Schwerpunktzugbahnen im UG gedeutet werden. Es wird die Möglichkeit aufgezeigt, die Schadensdatenauswertung auf historische Szenarien zu übertragen. Für Interpretation und Rekonstruktion dieser für die Belange der Historischen Klimatologie wichtigen Vorgänge wird Datenmaterial aus dem zurückreichenden Zeitraum bis 1700 verwendet.

Auswirkungen des Klimawandels auf die klein- und großräumige genetische Populationsstruktur von Makrozoobenthos in Rhein, Main und Mosel

In den letzten Jahrzehnten wurde eine deutliche, anhaltende Veränderung des globalen Klimas beobachtet, die in Zukunft zu einer Erhöhung der durchschnittlichen Oberflächentemperatur, erhöhten Niederschlagsmengen und anderen gravierenden Umweltveränderungen führen wird (IPCC 2001). Der Klimawandel wird in Flüssen sowohl mehr Extremereignisse verursachen als auch das Abflussregime bisher schmelzwasserdominierter Flüsse zu grundwassergespeisten hin ändern; dies gilt insbesondere für den Rhein (MIDDELKOOP et al. 2001). Um die möglichen Auswirkungen dieser Veränderungen auf die genetische Populationsstruktur von Makrozoobenthosorganismen vorhersagen zu können, wurden in den grundwassergespeisten Flüssen Main und Mosel sowie im Rhein Entnahmestellen oberhalb und unterhalb von Staustufen beprobt, die durch kontrastierende Strömungsverhältnisse als Modell für die zu erwartenden Änderungen dienten. Als Untersuchungsobjekt wurden Dreissena polymorpha PALLAS 1771 sowie Dikerogammarus villosus SOWINSKI 1894 herangezogen. Sie zeichnen sich durch hohe Abundanzen aus, sind aber unterschiedlich u.a. hinsichtlich ihrer Besiedlungsstrategie und –historie. Bei beiden Spezies sind die phylogeographischen Hintergründe bekannt; daher wurde auch versucht, die Einwanderungsrouten in der Populationsstruktur nachzuweisen (phylogeographisches Szenario). Dies konkurrierte mit der möglichen Anpassung der Spezies an das Abflussregime des jeweiligen Flusses (Adaptations-Szenario). Die Populationen wurden molekulargenetisch mit Hilfe der AFLP-Methode („Amplified-Fragment Length Polymorphism“) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass D. polymorpha deutlich durch die Abflussregimes der Flüsse (Schmelz- oder Grundwasserdominanz) beeinflusst wird. Die Allelfrequenzen in Populationen des Rheins sind von denen der beiden grundwassergespeisten Flüsse Main und Mosel deutlich unterscheidbar (Adaptations-Szenario). Jedoch ist kein Unterschied der genetischen Diversitäten zu beobachten; das ist auf die lange Adaptation an ihre jeweiligen Habitate durch die lange Besiedlungsdauer zurückzuführen. Dies ist auch der Grund, warum die Einwanderungsrouten anhand der Populationsstruktur nicht mehr nachzuweisen waren. Die kontrastierenden Strömungsverhältnisse um die Staustufen hatten ebenfalls keine konsistenten Auswirkungen auf die genetische Diversität der Populationen. Diese Ergebnisse zeigen eine hohe phänotypische Plastizität der Spezies und dadurch eine große Anpassungsfähigkeit an wechselnde Umweltbedingungen, die unter anderem für den großen Erfolg dieser Spezies verantwortlich ist. D. villosus wanderte erst vor Kurzem in das Untersuchungsgebiet ein; die Einwanderungsroute war anhand der genetischen Diversität nachvollziehbar (phylogeographisches Szenario); durch die kurze Besiedlungsdauer war eine Adaptation an die divergenten Abflussregime der Flüsse nicht zu erwarten und wurde auch nicht gefunden. Dagegen war ein deutlicher negativer Einfluss von starker Strömung auf die genetische Diversität nachweisbar. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels auf die Strömungsgeschwindigkeit negative Konsequenzen auf die genetische Diversität von D. villosus haben werden, während D. polymorpha hier keine Auswirkungen erkennen lässt. Die Auswirkungen des veränderten Abflussregimes im Rhein sind für D. villosus mit den vorliegenden Daten aufgrund der kurzen Besiedlungsdauer nicht vorhersagbar; D. polymorpha wird durch die Veränderung des Rheins zu einem grundwassergespeisten Fluss zwar einen Wandel in der genetischen Struktur erfahren, aber auch hier keine Einbußen in der genetischen Diversität erleiden.