Dokument: Biological properties of micronutrients: antioxidant capacity and structure-activity relationships
| Titel: | Biological properties of micronutrients: antioxidant capacity and structure-activity relationships | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2713 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20040123-000713-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Betancor-Fernández, Alejandro José [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dr. h.c. Sies, Helmut [Gutachter] Prof. Dr. Proksch, Peter [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Antioxidant, Mikronährstoffe, Vitamin E, Polyphenole, Carotinoide, alpha-CEHC, Atherosclerose, Rauchen, TEAC, ORACantioxidant, micronutrient, vitamin E, polyphenols, carotenoids, alpha-CEHC, atherosclerosis, smoking, TEAC, ORAC | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | In der vorliegenden Arbeit wurden antioxidative Eigenschaften wichtiger Mikronährstoffe (Vitamin E, Vitamin E Derivate, Carotinoide und Polyphenole) untersucht. Die Versuche fanden auf drei Ebenen statt: 1. In einer Serie zellfreier Systeme. U.a. wurde der Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC)- Wert für alle Verbindungen und für rationale Phytopharmaka aus Curcumawurzelstock, Teufelskrallenwurzel, Artischokenblättern und Knoblauch, sowie für ein Lachsölpräparat ermittelt. 2. Unter pro-atherogenen Bedingungen auf Zellebene. Dafür wurden primäre Mausaortaendothelzellen (MAEC) mit oxidiertem LDL inkubiert. Die Auswirkung einer Vorbehandlung mit ausgewählten Mikronährstoffen bzw. 2,5,7,8-Tetramethyl-2(2´-carboxyethyl)-6-hydroxychroman (alpha-CEHC, einem alpha-Tocopherol Metabolit) wurde auf Indikatoren der Zellviabilität, des Redoxstatus, der oxLDL- Aufnahme und der Apoptose hin untersucht. 3. In einer Interventionsstudie am Menschen. Rauchen führt zur Induktion von Fremdstoffwechselenzymen (z. B. Cytochrom P450- abhängigen Monoxygenasen) und erhöht den oxidativen Stress. Beide Faktoren können somit den Blutspiegel bestimmter Antioxidanten ändern und deren Stoffwechsel beeinflussen. 29 Rauchern und Nichtrauchern wurde eine p. o. Dosis von Vitamin E verabreicht. Bei beiden Gruppen wurden über 72 h hinweg der Serumspiegel des alpha- und gamma-Tocopherol sowie die Serumkonzentrationen von deren Abbauprodukten alpha- und gamma-CEHC beobachtet. Zu 1: In den sogenannten Total Antioxidant Capacity Tests waren nahezu alle Mikronährstoffe sowie das Vitamin E- Metabolit aktiv. Die Ergebnisse des Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) Versuchs, welcher auf einer Reduktion des ABTS Radikals basiert, konnten durch die strukturellen Eigenschaften aller untersuchten Verbindungen erläutert werden; wichtige Faktoren bei Carotinoiden waren molekulare Symmetrie, Verteilung der Doppelbindungen sowie Substitutionen der terminalen Ringe mit Hydroxylgruppen; die Länge der Seitenkette zeigte keinen Einfluss auf die antioxidative Aktivität von alpha-Tocopherol, seinem Strukturanalogon Trolox oder alpha-CEHC. Der Curcumaextrakt war reich an lipophilen und hydrophilen Antioxidanten. Die antioxidativen Kapazitäten der Artischoken- und Teufellskrallenextrakte waren beträchtlich geringer und korrelierten in signifikanter Weise mit deren Polyphenolinhalt. Der Knoblauchextrakt und das Lachsöl waren nahezu inaktiv. Zu 2: Alpha-Tocopherol und die Catechine schwächten die durch oxLDL verursachte Zellschädigung über 24 h hinweg ab. Einige beteiligte Mechanismen waren: Das Abfangen von ROS, die Erhaltung des Glutathions- und Thiolpools der Zelle und die Caspase-3- Hemmung bzw. Represion. Zu 3: Bei Rauchern war zu jedem Zeitpunkt der gamma-CEHC Spiegel signifikant und der alpha-CEHC Spiegel nicht signifikant höher als bei Nichtrauchern. Dieser Effekt war von der Supplementierung mit alpha-Tocopherol unabhängig. Da gamma-Tocopherol bekanntlich zügiger als alpha-Tocopherol metabolisiert wird, wird hierbei vorgeschlagen, dass die Biotransformation bei Rauchern durch eine Induktion Vitamin E- abbauender Enzyme unterstützt wird.The antioxidant properties of selected micronutrients (vitamin E, vitamin E derivatives, carotenoids, and polyphenolic compounds) were assessed. Studies were performed at three different experimental levels: (1) In cell-free model systems. The Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) was measured for all compounds and for pharmaceutical preparations with a broad range of therapeutic indications (derived from turmeric rhizome, devil´s claw root, artichoke leaf, garlic, and salmon oil); for selected compounds both the Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC) and the half-maximal inhibitory concentration IC(50) against peroxynitrite-mediated nitration of tyrosine were determined. (2) At cellular level, under pro-atherogenic conditions. Primary mouse aorta endothelial cells were incubated with oxidatively-modified low density lipoproteins (oxLDL) in different time frames. The effects of pre-treating cells with selected dietary micronutrients or 2,5,7,8-tetramethyl-2(2´-carboxyethyl)-6-hydroxychroman (alpha-CEHC) on indicators of cell viability, redox state, amount of oxLDL uptake, and apoptosis were investigated. (3) In a human intervention trial. In smokers, oxidative stress is increased and xenobiotic-detoxicating enzymes, e. g. cytochrome P450-dependent monoxygenases, are induced. Both factors may modify the levels of certain antioxidants in blood and affect their metabolism. 29 smoking and nonsmoking volunteers received a single oral dose of vitamin E. Both the serum levels of alpha- and gamma-tocopherol and their major metabolites (alpha- and gamma-CEHC) were monitored for 72 h and both groups were compared. RESULTS. To (1): Most of the test micronutrients and alpha-CEHC exhibited antioxidant activities in the TEAC and ORAC assays. The differences in activity observed in the TEAC assay were assigned to particular structural features of each compound: in flavonoids, the number of neighbouring hydroxyl groups on ring B was most important; in carotenoids, molecular symmetry, the position of double bonds and absence/presence of hydroxyl groups in the terminal rings were the most decisive factors; the length of the side chain had no influence on the antioxidant activity of alpha-tocopherol, its structural analogue Trolox, and alpha-CEHC. The turmeric extract was rich in lipophilic and hydrophilic antioxidants. The antioxidant capacity of artichoke and devil´s claw extracts was considerably lower and was significantly correlated with the polyphenol content. Garlic and salmon oil preparations were almost inactive in the TEAC assay. To (2): alpha-Tocopherol and catechin compounds counteracted oxLDL-induced cell damage to some extent over a period of 24 h. Involved mechanisms comprised ROS scavenging, maintenance of glutathione and the total thiol redox status, and inhibition/repression of caspase-3. To (3): In smokers, overall levels of the gamma-tocopherol metabolite gamma-CEHC were significantly higher and those of alpha-CEHC non-significantly higher than in nonsmokers, even though this effect appeared to be independent of alpha-tocopherol supplementation. Since gamma-tocopherol is preferentially metabolized compared to alpha-tocopherol, it may be speculated that biotransformation is enhanced in smokers due to induction of vitamin E degrading enzymes, e. g. cytochrome P450-dependent monoxygenases. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 23.01.2004 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 11.12.2003 | |||||||
| Datum der Promotion: | 11.12.2003 |
