Dokument: Einfluss von Quercetin und Kaempferol auf die Benzo[a]pyren-vermittelten Effekte via AhR- und Nrf2-Signaltransduktionswege in Humanen und Ratten intestinalen Zelllinien

Titel:	Einfluss von Quercetin und Kaempferol auf die Benzo[a]pyren-vermittelten Effekte via AhR- und Nrf2-Signaltransduktionswege in Humanen und Ratten intestinalen Zelllinien
Weiterer Titel:	Influence of quercetin and kaempferol on benzo[a]pyrene-mediated effects via AhR- and Nrf2-pathways in human and rat intestinal cell lines
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=13608
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20100106-100909-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Niestroy, Jeanette [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,37 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 23.12.2009 / geändert 23.12.2009
Beitragende:	PD Roos, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Proksch, Peter [Gutachter]
Stichwörter:	flavonoids, AhR-pathway, Nrf2-pathway, benzo[a]pyrene
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	B[a]P, ein polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoff, ist ein in der Umwelt weit verbreitetes Karzinogen. Es fungiert als Ligand des AhR und induziert dadurch z.B. die CYP1A1 Genexpression. Diese Induktion ist der Ausgangspunkt für die chemisch induzierte Karzinogenese. Die in pflanzlicher Nahrung vorkommenden Flavonoide wie Quercetin und Kaempferol hingegen können diese transkriptionelle und die resultierende enzymatische Aktivität modulieren. Da eine effiziente und schnelle Elimination von toxischen Substanzen von der Verknüpfung des Phase I und II Stoffwechsels abhängt, stellt sie eine Art Schlüsselmechanismus hinsichtlich des Ausmaßes adverser Effekte dar. Daher kann sie als Ansatzpunkt für Präventivmaßnahmen gegen degenerative Erkrankungen oder die Krebsentstehung genutzt werden. Wir haben auf Transkript-, Protein- und Enzymaktivitätsebene die Modulationsfähigkeit von Flavonoiden auf die B[a]P induzierte Expression von Komponenten und Zielgenen des AhR- und Nrf2-Signaltransduktionsweges in verschiedenen Darmzelllinien untersucht: HuTu-80 und IEC-6 aus dem Duodenum von Menschen bzw. Ratte sowie CaCo-2 aus dem menschlichem Kolon. Die Aktivierung des Phase I Metabolismus über den AhR-Siganltransduktionsweg ist in den Kolonzellen (CaCo-2) wesentlich höher als in den beiden Duodenumzelllinie (HuTu-80 und IEC-6). Sowohl B[a]P als auch Quercetin induzierten die CYP1A1 Gen- und Proteinexpression sowie auch dessen Enzymaktivität. Kaempferol alleine hingegen nahm keinen Einfluss auf die Expression von Komponenten der AhR- und Nrf2-Signaltransduktionswege. Beide Flavonoide vermindern die B[a]P induzierte EROD-Aktivität. Dies zeigt, dass sekundärer Pflanzenstoffe die Kinetik zur Bildung von toxischen Metaboliten und der Karzinogen-Aktivierung modulieren können. Gleichzeitig war die Transkription von ARNT durch die Kombination aus B[a]P und Flavonoid noch stärker reduziert, welche vermutlich aus der CYP bedingte ROS Produktion resultierte. Diese Rückkopplung kann somit zusätzlich zu einer verminderten Bildung reaktiver Metabolite führen. Im Gegensatz zu den CaCo-2 Zellen, zeigten die Duodenumzelllinien eine stärkere Aktivierung des über den Nrf2-Siganltransduktionsweg induzierten Phase II Metabolismus, dem in diesen Zellen offenbar eine wichtigere Rolle zukommt. Trotz der starken Induktion der CYP1B1 und CYP1A1 Genexpression waren nur geringe Mengen von CYP1A1- Protein und zudem keine EROD-Aktivität in den IEC-6 Zellen zu detektieren. Beide Flavonoide zeigten in den IEC6-Zellen keinen Effekt auf die CYP-Induktion durch B[a]P. Das Fehlen von CYP1 Proteinen hat vermutlich eine reduzierte Produktion toxischer Metaboliten zur Folge. Andererseits wurde die Nrf2 und GCS Genexpression durch B[a]P erhöht und in Kombination mit Quercetin oder Kaempferol noch weiter verstärkt. Darüber hinaus deutet der hohe Expressionslevel der am Nrf2-Siganltransduktionsweges beteiligten Komponenten auf eine schnellere Elimination von Xenobiotika hin. Die HuTu-80 Zellen weisen generell einen geringen Genexpressionslevel der untersuchten Komponenten auf, der es uns nicht möglich macht klare Schlussfolgerungen über die Wirkungen von B[a]P, Quercetin und Kaempferol in humanen Duodenalzellen zu ziehen. Benzo[a]pyrene (B[a]P), a polycyclic aromatic hydrocarbon, is considered a widespread pollutant and carcinogen. It acts as a ligand of the AhR and induces the gene expression of CYP1A1. This induction of CYP1A1 is an initial step in chemical-induced carcinogenesis. Flavonoids like quercetin and kaempferol which are present in human diet and absorbed in the small intestine can modulate this transcriptional and enzymatic activation. Since an efficient and rapid elimination of toxic substances depends on the coupling of phase I and II enzymes, the balance of their activities determines the extent of adverse effects with degenerative diseases and cancer as endpoints, for example. We studied, at the transcriptional, protein and enzymatic activity level, the modulatory effect of flavonoids on the B[a]P-induced expression of components and target genes of the AhR- and Nrf2-pathway in human and rat duodenum (HuTu-80 and IEC-6, respectively) and human colon (CaCo-2) derived cell lines. Noticeably, the phase I metabolism induced via the AhR-pathway seemed to play an important role in CaCo-2 cell line compared to HuTu-80 or IEC-6 cells. B[a]P and quercetin induced the CYP1A1 gene expression and protein levels as well its enzymatic activity. However, kaempferol did not affect any member of AhR- and Nrf2- pathways by itself. Interestingly, both flavonoids inhibited the B[a]P-induced CYP activity. This points out that the phytochemicals were able to modulate the kinetics of reactive metabolite formation and of carcinogen activation. Simultaneously, the ARNT transcription was even stronger reduced by B[a]P plus each flavonoid which is probably due to CYP-mediated ROS production. This feedback mechanism would also result diminished formation of reactive metabolites. In contrast to the CaCo-2 cells, the phase II metabolism via Nrf2-pathway seemed to play an important role in rat and human duodenal cell lines. In spite of the high B[a]P-mediated induction of CYP1B1 and CYP1A1 gene expression, slight protein expression and no EROD activity were detected in IEC-6 cells. Also in combination with each flavonoid, the CYP gene and protein expression was unaffected. It is concluded that the absence of CYP1 protein results in limited capability to generate toxic/reactive metabolites. On the other hand, the Nrf2 and GCS gene expression was increased by B[a]P and enhanced in combination with quercetin or kaempferol in IEC-6 cells. Furthermore, the high expression level of the Nrf2-pathway compounds suggested a fast elimination of xenobiotics via induced phase II activities. However, HuTu-80 cells generally exhibited very low gene expression of the studied receptor pathway components and enzymes. This fact prohibited us to draw any clear conclusions about the effects of B[a]P, quercetin and kaempferol in human duodenal cells.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	06.01.2010
Dateien geändert am:	23.12.2009
Promotionsantrag am:	11.11.2009
Datum der Promotion:	10.12.2009