Dokument: Der Einfluss von Pflanzeninhaltsstoffen auf das Endothel und die Adipozytendifferenzierung
| Titel: | Der Einfluss von Pflanzeninhaltsstoffen auf das Endothel und die Adipozytendifferenzierung | |||||||
| Weiterer Titel: | The influence of plant-derived compounds on the endothelium and adipocyte differentiation | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=73285 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20260528-154053-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Cox, Fiona Frederike [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Haendeler, Judith [Gutachter] [im Online-Personal- und -Vorlesungsverzeichnis LSF anzeigen] Prof. Dr. Grandoch, Maria [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die häufigste Todesursache weltweit und eng mit endothelialer Dysfunktion, oxidativem Stress und zellulärer Seneszenz verknüpft. Der Transkriptionsfaktor Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) steuert die Expression zahlreicher antioxidativer und zellprotektiver Enzyme und trägt wesentlich zur Aufrechterhaltung der endothelialen Redoxhomöostase bei. Perivaskuläres Fettgewebe wirkt über vasoaktive und inflammatorische Mediatoren zusätzlich auf die Gefäßfunktion ein. Pflanzliche Inhaltsstoffe wie Curcumin und Koffein rücken zunehmend in den Fokus, da klinische, experimentelle und epidemiologische Studien auf kardioprotektive Effekte hindeuten, deren molekulare Mechanismen jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt sind.
In dieser Arbeit wurden die Effekte von Curcumin und Koffein auf die Nrf2‑Aktivierung in Endothelzellen, auf die vorzeitige, Stress‑induzierte Endothelzellseneszenz sowie auf die Adipogenese untersucht. Hierzu wurde ein Nrf2‑spezifisches Luziferase-Reportersystem mit intakten und mutierten, multimerisierten Nrf2-Bindungsstellen konstruiert und in primären humanen Endothelzellen funktionell validiert. Anschließend wurden Kurzzeitexperimente mit Curcumin und Koffein zur Analyse der Nrf2‑Aktivität und Mangan‑Superoxid-Dismutase (MnSOD)‑Expression durchgeführt, gefolgt von Langzeitmodellen einer vorzeitigen, Stress‑induzierten Seneszenz durch wiederholte Wasserstoffperoxid‑Exposition oder niedrig-Dosis Endotoxämie. Ergänzend wurde in einer Pilotstudie in einem 3T3‑L1‑Zellmodell der Einfluss beider Substanzen auf die Adipogenese und die Expression adipogener und thermogener Marker geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass Curcumin in Kurzzeitexperimenten in Endothelzellen eine ausgeprägte Nrf2‑abhängige Aktivierung mit deutlicher Steigerung der Reportergenaktivität und einer Hochregulation der MnSOD‑Proteinmenge auslöst, während Koffein keinen Einfluss auf diese Parameter hat. In den Seneszenzmodellen führten oxidativer Stress und niedrig-Dosis Endotoxämie zu einem Anstieg von p21 und einer Abnahme der endothelialen NO-Synthase. Curcumin zeigte hierbei nur auf Einzelzellebene protektive Effekte, wohingegen Koffein die p21‑Zunahme abschwächte und den Verlust von eNOS verringerte. Im Adipozytenmodell wurden eine erfolgreiche Differenzierung und eine Modulation adipogener und thermogener Marker beobachtet. Einzelne Curcumin‑ und Koffeinkonzentrationen beeinflussten ausgewählte Marker in differenzierten und undifferenzierten Zellen, diese Effekte sind jedoch nur vorläufige Beobachtungen und müssen in zukünftigen Studien bestätigt werden. Insgesamt deutet die Arbeit darauf hin, dass Curcumin kurzzeitig vor allem über eine Aktivierung des Nrf2‑Signalwegs und die Induktion antioxidativer Enzyme wirkt, während Koffein in beiden Modellen der vorzeitigen, Stress-induzierten Endothelzellseneszenz protektive Eigenschaften entfaltet. Beide Substanzen beeinflussen zudem adipogene und thermogene Marker im Adipozytenmodell und verknüpfen damit vaskuläre und metabolische Aspekte. Es sind jedoch weiterführende Studien notwendig, um ihr Potenzial in der Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen zu bewerten.Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide and are closely linked to endothelial dysfunction, oxidative stress, and cellular senescence. The transcription factor nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) controls the expression of numerous antioxidant and cell-protective enzymes and contributes significantly to maintaining endothelial redox homeostasis. Perivascular adipose tissue additionally affects vascular function via vasoactive and inflammatory mediators. Plant-derived natural compounds such as curcumin and caffeine are increasingly coming into focus, as clinical, experimental, and epidemiological studies suggest cardioprotective effects, although the molecular mechanisms involved are not yet fully understood. This dissertation examined the effects of curcumin and caffeine on Nrf2 activation in endothelial cells, on premature, stress-induced endothelial cell senescence, and on adipogenesis. For this purpose, an Nrf2-specific luciferase reporter system with intact and mutated, multimerized Nrf2 binding sites was constructed and functionally validated in primary human endothelial cells. Short-term experiments with curcumin and caffeine were then conducted to analyze Nrf2 activity and manganese superoxide dismutase (MnSOD) expression, followed by long-term models of premature, stress-induced senescence through repeated hydrogen peroxide exposure or low-dose endotoxemia. In addition, a pilot study in a 3T3-L1 cell model examined the influence of both compounds on adipogenesis and the expression of adipogenic and thermogenic markers. The results show that short-term curcumin exposure induces significant Nrf2-dependent activation in endothelial cells, with a marked increase in reporter gene activity and upregulation of MnSOD protein levels, whereas caffeine has no effect on these parameters. In the senescence models, oxidative stress and low-dose endotoxemia led to an increase in p21 and a decrease in endothelial NO synthase. Curcumin showed protective effects only at the single-cell level, whereas caffeine attenuated the increase in p21 and reduced the loss of eNOS. In the adipocyte model, successful differentiation and modulation of adipogenic and thermogenic markers were observed. Individual curcumin and caffeine concentrations influenced selected markers in differentiated and undifferentiated cells, but these effects are only preliminary observations and need to be confirmed in future studies. Overall, the dissertation shows that curcumin mainly works short-term by activating the Nrf2 pathway and inducing antioxidant enzymes, while caffeine has protective properties in both models of premature, stress-induced endothelial cell senescence. Both compounds also affect adipogenic and thermogenic markers in the adipocyte model, linking vascular and metabolic aspects. However, further studies are needed to evaluate their potential in the prevention of cardiovascular diseases. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Zentralinstitut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.05.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.05.2026 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 30.12.2025 | |||||||
| Datum der Promotion: | 30.04.2026 |
