Untersuchung des Einflusses der Valproinsäure in therapeutischen Konzentrationen und der Struktur-Wirkungs-Beziehungen der strukturell veränderten Valproinsäure-Derivate auf die Replikation des humanen Zytomegalievirus

Valproinsäure (VPA) gehört zu den am häufigsten verordneten Antiepileptika und Mood Stabilisern. Der Histondeacetylase (HDAC)-Inhibitor VPA wurde mit der Stimulierung der Replikation von einigen Viren in Zusammenhang gebracht. Hierzu gehören HCMV, HIV, HHV-6, HHV-8, Masernviren und Polioviren Typ 1. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von therapeutischen VPA-Konzentrationen und strukturell veränderten VPA-Derivaten auf die HCMV-Replikation in humanen Vorhautfibroblasten untersucht. Die Bestimmung der HCMV IEA Expression in Vorhautfibroblasten zeigte, dass eine 24 Stunden lange Vorbehandlung der Zellen mit VPA in Konzentrationen bis 1 mM, welche auch im Blutplasma der mit VPA behandelten Patienten erreicht wird, die HCMV-Infektionsrate erhöht. Es wurden vergleichbare Ergebnisse für das Patienten-Isolat HCMV Hi91 und die Laborstämme AD169 und Towne erhalten. Strukturell modifizierte VPA-Derivate zeigten einen unterschiedlichen Einfluss auf die HCMV-Replikation. Kettenverzweigung in 3-Position (3-Propylhexansäure und 3-Propylheptansäure) oder Verzweigung in der Seitenkette (2-Ethyl-4-Methylpentansäure) zeigten keinen Einfluss auf die HCMV-Replikation. Verlängerung der gesättigten aliphatischen Kette (2-Propylhexansäure) und Einfügen einer Dreifachbindung in Position 4 (2-Pentyl-Pent-4-insäure und 2-Hexyl-Pent-4-insäure) führten zu einer erhöhten HCMV IEA- und LA-Expression. Die Verbindungen mit einer Dreifachbindung in Position 4 zeigten die stärkste Stimulation. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Stimulation der HCMV-Replikation durch die VPA-Derivate sehr stark strukturabhängig ist. Histonacetylierung wurde als Marker für eine HDAC-Hemmung untersucht. VPA-Derivate, die die HCMV-Replikation nicht stimulierten, zeigten keinen Einfluss auf die Acetylierung des Histons H4. VPA und VPA-Derivate, die die Virusreplikation stimulierten, führten zur Akkumulation des acetylierten Histons H4. Die stärkste Akkumulation wurde, analog der HCMV-Replikation, unter dem Einfluss der Verbindungen mit einer Dreifachbindung in Position 4 beobachtet. Die Ergebnisse zeigen eine Korrelation der Akkumulation des acetylierten Histons H4 als Zeichen einer HDAC-Hemmung und der Expression der HCMV IEA und LA. Dies deutet darauf hin, dass die VPA-induziere HDAC-Hemmung zu der erhöhten HCMV-Antigen-Expression beiträgt.VPA belongs to the most widely prescribed antiepileptic drugs and mood stabilisers. The substance has already been shown to be associated with the stimulation of replication of different viruses including HCMV, HIV, HHV-6, HHV-8, measles virus and polioviruses type 1. In the present work, influence of therapeutic concentrations of VPA was investigated on HCMV replication in human foreskin fibroblasts in vitro, the effect of modified VPA derivatives and the influence of VPA and its derivatives on histon acetylation. Pretreatment of human foreskin fibroblasts with VPA for 24 h in concentrations up to 1 mM, wich are within the range of plasma levels of VPA-treated patients, increased the HCMV IEA- and LA expression. Similar results where obtained with HCMV strain Hi91, a patient's isolate, and HCMV laboratory strains Towne and AD169. Structur-activity relationships for VPA-induced increased HCMV antigen expression where defined using structurally modified VPA derivatives. Derivatives with a branched chain in (2-position (3-Propyl-hexanoic acid and 3-propyl-heptanoic acid) or with a branched side chain (2-Ethyl-4-methyl-pentanoic acid) did not affect HCMV replication. Elongation of saturated chain (2-propyl-hexanoic acid) and introduction of a triple bond in 4-position (2-Pentyl-4-petinoic acid and 2-Hexyl-4-pentinoic acid) increased HCMV IEA und LA expression. Compounds with a triple bond in 4-position showed the highest stimulation. This data demonstrate that the stimulation of HCMV replication by VPA derivatives follows distinct structure-activity relationships. Acetylation of histone H4 was measured as a marker for HDAC inhibition. VPA deerivatives, which did not affect HCMV replication, did not show influence on acetylation of acetylated histone H4. Only VPA derivatives, which stimulated virus replication, led to accumulation of histone H4. This data indicate a strict correlation between accumulation of acetylated histon H4 and the expression of HCMV IEA and LA. Compounds with triple bond in 4-position exerted the strongest influence on histone acetylation es well as on HCMV antigen expression. Therefore, VPA-induced HDAC inhibition is likely to contribute to VPA-induced increase HCMV antigen expression