Dokument: Vergleichende Untersuchungen von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen: Zelluläre Effekte von Hydroxyzimtsäuren, Flavonoiden und Isothiocyanaten

Titel:	Vergleichende Untersuchungen von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen: Zelluläre Effekte von Hydroxyzimtsäuren, Flavonoiden und Isothiocyanaten
Weiterer Titel:	Comparative investigations of secondary plant compounds: Cellular effects of hydroxycinnamic acids, flavonoids and isothiocyanates
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=23554
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130123-130834-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Ackermann, Daniela [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,48 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 21.01.2013 / geändert 21.01.2013
Beitragende:	Prof. Dr. Wätjen, Wim [Gutachter] Prof. Dr. Proksch, Peter [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass eine obst- und gemüsereiche Ernährung mit einer verringerten Rate bestimmter Krebsarten assoziiert ist. In dieser Arbeit wurden daher in Kolonkarzinom- und Hepatomzellen zelluläre Effekte verschiedener Klassen sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe (Hydroxyzimtsäurederivate, Flavonoide und Isothiocyanate) untersucht. Im zellfreien System zeigten ausgesuchte Verbindungen aus der Klasse der Hydroxyzimtsäurederivate ein ausgeprägtes antioxidatives Potential. Diese antioxidativen Eigenschaften konnten jedoch im zellulären System nicht bestätigt werden (DCF-Assay). Die Bestimmung der intrazellulären Gehalte von Hydroxyzimtsäurederivaten in Hct116 Zellen ergab nur sehr niedrige Werte, was eine Erklärung für das Fehlen der antioxidativen Effekte im zellulären System wäre. Im Gegensatz hierzu werden Flavonoide im Allgemeinen besser aufgenommen und auch metabolisiert. Methylierte Derivate der Flavonoide Quercetin und Myricetin wurden verwendet, um den Einfluss der Methylierung auf das antioxidative Potential, die Toxizität und die zelluläre Aufnahme zu untersuchen. Eine Methylierung der Hydroxylgruppe im B-Ring reduzierte die antioxidative Kapazität der untersuchten Flavonoid-Derivate. Antioxidative Effekte der Myricetin-Derivate konnten auch im Modellorganismus C. elegans gezeigt werden, jedoch war hier keine Reduktion der Wirkung durch die Methylierung festzustellen. Der Einfluss der Methylierung auf die Toxizität war ebenfalls nicht eindeutig: Zwar waren sowohl die methylierten Quercetin-Derivate als auch die Myricetin-Derivate toxischer als die Ausgangssubstanzen, die jeweilige Toxizität der Derivate variierte jedoch zwischen Hepatom- und Kolonkarzinomzellen. Eine erste Abschätzung der intrazellulären Konzentration sowie der subzellulären Lokalisation der Flavonoide wurde durch Komplexierung mit dem Fluoreszenz-verstärker NSRA nachgewiesen, weiterführende Untersuchungen wurden mittels HPLC durchgeführt. Die intrazellulären Gehalte der Myricetin-Derivate stiegen mit zunehmender Methylierung im B-Ring an, in Bezug auf die Metabolisierung wurde hingegen eher bei Myricetin und Laricitrin die Bildung von Metaboliten festgestellt. Untersuchungen bei 4°C legten z.B. für Myricetin-Trimethylether eine Beteiligung aktiver Transportprozesse an der zellulären Aufnahme nahe. Es konnte gezeigt werden, dass Myricetin-Trimethylether ein Substrat des ABC Transporters P-gp darstellt, wohingegen Laricitrin und Myricetin Substrate von MRP2 sind. Als weitere Gruppe der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe wurden Isothiocyanate untersucht. Im Gegensatz zu den vorher dargestellten Substanzklassen bewirkten die Substanzen im DCF Assay eine Erhöhung der intrazellulären ROS Konzentration. Die prooxidativen Effekte der Substanzen konnten durch eine zusätzliche Inkubation mit N Acetylcystein reduziert werden. Die Isothiocyanate zeigten die am stärksten ausgeprägte Toxizität aller untersuchten Substanzen mit EC50 Werten im unteren mikromolaren Bereich. In Untersuchungen zum molekularen Mechanismus der Zytotoxizität konnte gezeigt werden, dass hierbei hauptsächlich apoptotische Prozesse (Caspase 3/7 Aktivierung) eine Rolle spielen. Zudem löste Erysolin einen G2/M Arrest in Hct116 Zellen aus, eine 24 h Inkubation mit Sulforaphan, Berteroin und Erucin arretierte H4IIE Zellen in der G2/M Phase. Die Isothiocyanate bewirkten zudem schon in geringen Konzentrationen eine Inhibition der TNFα-stimulierten NFκB-Aktivität. Die hier gezeigte Beeinflussung spezifischer zellulärer Funktionen kann als Erklärungsmöglichkeit der chemopräventiven Eigenschaften von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen herangezogen werden. Epidemiological studies have shown an association between a diet rich in fruits and vegetables and a reduced risk for certain types of cancer. Thus, we investigated cellular effects of selected classes of secondary plant compounds (e.g., hydroxycinnamic acid derivatives, flavonoids and isothiocyanates) in coloncarcinoma and hepatoma cell lines. Hydroxycinnamic acid derivatives showed a strong antioxidant capacity in a cell free system but, however, not in cultured cells (DCF assay). The intracellular amounts of hydroxy-cinnamic acid derivatives in Hct116 cells measured by HPLC were quite low, thus, being a possible explanation for the missing antioxidative capacity in these cells. The absorption of flavonoids was higher compared to the hydroxycinnamic acid derivatives and these compounds were further metabolized by the cells. In order to investigate the influence of the hydroxylation of the B-ring with respect to antioxidative capacity, toxicity and cellular uptake we used methylated quercetin- and myricetin-derivatives. We found that methylation of the B-ring reduced the antioxidative capacity of the derivatives. Antioxidative effects of the methylated myricetin-derivatives could also be shown in the model organism C. elegans, however, no effect of the methylation was observed. The influence of the methylation on toxicity was dependent on the cell line and was higher for the methylated derivatives compared to their non-methylated counterparts. We used the fluorescence enhancer NSRA as well as HPLC based methods to analyze the intracellular amount and the localization of these flavonoids. The intracellular concentration increased with an increasing number of methyl groups in the B-ring. Metabolization of the flavonoids could only be observed for myricetin and laricitrin but not for the higher methylated derivatives syringetin and myricetin-trimethylether. By performing experiments at 4°C we could show that myricetin-trimethylether might be absorbed actively. Furthermore, myricetin-trimethylether could be a substrate of the ABC transporter P-gp, while myricetin and laricitrin were shown to be substrates of the MRP2 transporter. Another class of secondary plant compounds - isothiocyanates - caused an increase in the intracellular amount of ROS. This prooxidant effect could be reversed by combined incubation with N-acetylcysteine. Moreover, the isothiocyanates showed the strongest cytotoxic effect of all compounds analyzed in this work with EC50 values in the low micromolar range. By investigating the molecular mechanism of cell death we could show that apoptosis (e.g. by Caspase 3/7 activation) was the main cause of cell death. Erysolin further induced a cell cycle arrest in the G2/M phase in Hct116 cells, sulforaphan, berteroin and erucin induced the same arrest in H4IIE cells. By using low amounts of isothiocyanates we were able to show a reduction of the TNFα-dependent NFκB activation in H4IIE cells. In conclusion, secondary plant compounds were able to modulate specific cellular functions which might be a possible explanation for their chemopreventive properties.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Toxikologie
Dokument erstellt am:	23.01.2013
Dateien geändert am:	23.01.2013
Promotionsantrag am:	10.12.2012
Datum der Promotion:	18.01.2013