Dokument: Untersuchungen zur photoprotektiven Wirkung von Carotinoiden in Modellsystemen und dermalen Fibroblasten

Titel:	Untersuchungen zur photoprotektiven Wirkung von Carotinoiden in Modellsystemen und dermalen Fibroblasten
Weiterer Titel:	Investigations of photoprotective effects of carotenoids in model systems and dermal fibroblasts
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=13473
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20091207-093932-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wagener, Tanja [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,18 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 25.11.2009 / geändert 25.11.2009
Beitragende:	Prof. Dr. Stahl, Wilhelm [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Weinkauf, Rainer [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Sonnenbrand, vorzeitige Hautalterung, sowie ein erhöhtes Risiko für Hauttumore sind die Folge übermäßiger Sonnenexposition. Molekulare Ursache sind u.a. photooxidative Prozesse bei denen die Bildung von reaktiven Sauerstoffverbindungen (ROS) eine bedeutende Rolle spielt. Zu diesen reaktiven Intermediaten zählen freie Radikale wie das Hyperoxid Anion, Peroxyl-Radikale und das Hydroxyl Radikal, aber auch nichtradikalische Verbindungen wie Singulett Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid. Oxidativer Stress bezeichnet eine Störung der Balance zwischen Oxidantien und Antioxidantien zugunsten der Oxidantien, die zu Veränderungen im Redoxsignalweg und zu Schäden an Molekülen wie DNA, Lipiden und Proteinen führt. Antioxidative Mikronährstoffe wie Vitamine und Carotinoide werden zur endogenen Photoprotektion im Menschen eingesetzt. DHIR und IR sind natürliche Carotinoide die u.a. im Brevibacterium linens vorkommen und phenolische bzw. aromatische Strukturelemente aufweisen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die photoprotektiven Eigenschaften der Carotinoide DHIR, IR und dem strukturähnlichen Lutein in Modellsystemen und dermalen Fibroblasten untersucht. Keine der Substanzen wirkte ohne UV Einwirkung toxisch auf die Zellen. Unter Bestrahlung mit Licht im UVB- (0,5 und 1,5 J/cm²) und UVA Bereich (10 und 20 J/cm²) zeigte sich ebenfalls keine Toxizität der Carotinoide. Die Wirkung von DHIR, IR und Lutein auf die UV induzierte Lipidperoxidation wurde in einem Liposomenmodell untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass DHIR im Vergleich zu IR und Lutein vor der UV induzierten Lipidperoxidation schützt. Die protektive Wirkung von DHIR auf die Lipidperoxidation konnte zudem in dermalen Fibroblasten nachgewiesen werden. Die Schutzeffekte korrelieren mit der antioxidativen Wirkung von DHIR, gemessen als verminderte Bildung von ROS in den Zellen. DHIR verhindert die UV induzierte Metall Ionen Freisetzung aus einem Modellpeptid mit Zinkfinger-Motiv und in dermalen Fibroblasten. Der Effekt wird auf einen Schutz der Thiolliganden vor Oxidation zurückgeführt. Elektronenmikroskopische Aufnahmen von dermalen Fibroblasten zeigten, dass DHIR in der Zellmembran akkumuliert und durch Endozytose in das Zellinnere auf¬ge¬nommen wird. Die Untersuchungen im Modellsystem und in Zellen bestätigen, dass DHIR aufgrund seiner außergewöhnlichen Struktur besondere antioxidative Eigenschaften aufweist. Aufgrund des konjungierten Doppelbindungssystems und der phenolischen Strukturelemente wirkt die Verbindung als bifunktionaler Radikalfänger und absorbiert Licht im UV Bereich. Des Weiteren wurde im Rahmen der Arbeit die Zersetzung von S-Nitrosothiolen am Beispiel des S Nitrosocysteins unter UV-Bestrahlung untersucht. S-Nitrosothiole werden in vivo durch die Reaktion von Stickstoffmonoxid mit Thiolgruppen gebildet. S-Nitrosothiole sind Intermediate in Stickstoffmonooxid-Signalwegen und dienen als endogene NO Speicher. Bei der der Zersetzung von S-Nitrosocystein kommt es zur intra- oder intermolekularen Übertragung der NO Gruppe auf eine Aminogruppe. Durch diese S- zu N Transnitrosierung werden reaktive elektrophile Intermediate gebildet, die Proteine schädigen können. Der Reaktionsweg wurde durch Nachweis der Zerfallsprodukte Thiiran-2-carbonsäure und Acrylsäure. Die Halbwertszeit von S-Nitrosocystein nimmt unter UV Bestrahlung ab. Solar irradiation causes sunburn, skin aging and is associated with an increasing risk for skin cancer. Reactive oxygen species (ROS) play an important role and are generated in these photooxidative processes. ROS are free radicals like hyperoxid-anion, peroxyl-radical and hydroxyl-radical or non-radical molecules such as singlet-oxygen or hydrogenperoxide. Oxidative stress characterizes an imbalance between oxidants and antioxidants in favor of the oxidants, leading to a disruption of redox signaling and damages proteins, lipids and DNA. To protect human skin from photooxidation endogenous, antioxidative micronutrients like vitamins and carotenoids are used. DHIR and IR are natural carotenoids present in Brevibacterium linens with phenolic and aromatic structural elements. Photoprotective properties of DHIR, IR and lutein were investigated in model systems and in human dermal fibroblasts. The carotenoids showed no toxicity in cells without irradiation. Upon irradiation with UVB (0,5 and 1,5 J/cm²) and UVA light (10 and 20 J/cm²) also no toxic effects were observed. The photoprotective activity of DHIR, IR and lutein against UV induced lipidperoxidation was investigated in a liposomal system. In comparison to lutein and IR, DHIR protected liposoms and cells against UV induced lipidperoxidation. The protecting effect of DHIR was correlated with a decreased formation of ROS in cells. In addition, DHIR inhibited UV induced zink release in a synthetic proteincomplex (model system) and dermal fibroblasts. The effect is ascribed to a protection of thiol ligands against oxidation. Electron microscope images illustrated that DHIR was present in the cell membrane and was absorbed by endocytotic vesicles. The studies demonstrated that DHIR exhibited specific antioxidant properties due to its exceptional molecular structure. It acts as bifunctional radical scavenger and UV absorber due to the conjugated double bond system and the phenolic elements in the structure. Further the decomposition of S-nitrosothiols was investigated. In vivo reactions of nitric oxide with thiol groups yield to S-nitrosothiols. It is supposed that S nitrosothiols are important intermediates in nitric oxide signaling and serve as an endogenous nitric oxide pool. Several S-nitrosothiols have been detected in human blood and tissue. One of those thiols is S nitrosocysteine. During decomposition of S nitrosocysteine the NO group may be transferred intra- or intermolecularily to the amino group. Such an S- to N-transnitrosation results in the formation of reactive intermediates. Thiirane-2-carboxylic acid and acrylic acid are decomposition products of S nitrosocysteine which could only result from the S- to N-transnitrosation reaction. The half life of S-nitrosocysteine is decreased under irradiation with UV light.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	07.12.2009
Dateien geändert am:	25.11.2009
Promotionsantrag am:	01.10.2009
Datum der Promotion:	04.11.2009