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Einfluss ausgewählter Isoflavone und eines stilbenreichen Extraktes auf Topoisomerasen und die DNA-Integrität

Simone Bächler

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Betreuer*in

Doris Marko

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DOI

10.25365/thesis.29643

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29505.51006.703966-3

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Zahl kommerziell erhältlicher Nahrungsergänzungsmittel, die hohe Mengen an Isoflavonen oder Stilbenen enthalten, nimmt stetig zu. Allerdings ist bislang wenig über potentiell nachteilige Effekte dieser Präparate bekannt. Im Fokus dieser Arbeit standen daher Untersuchungen zum Einfluss einzelner Isoflavone sowie eines stilbenreichen Extraktes auf Topoisomerasen und die DNA-Integrität. Genistein führte sowohl in humanen Fibrosarkomzellen (HT1080) als auch im Darmgewebe männlicher Ratten zu einer Stabilisierung des kovalenten Topoisomerase II-DNA-Intermediates und wirkt damit als Topoisomerase-Gift. Nach subkutaner Applikation waren dabei stärkere Effekte zu beobachten als nach oraler Aufnahme des Isoflavons. Sowohl im Kolon als auch im Plasma der Tiere konnten Genistein-Konzentrationen im niedrigen mikromolaren Bereich nachgewiesen werden, die auch in Säuglingen erreicht werden können, wenn diese mit Soja-basierter Anfangsnahrung ernährt werden. Die im oxidativen Stoffwechsel gebildeten Daidzein-Metabolite, 6-Hydroxydaidzein und 8-Hydroxydaidzein, bewirkten sowohl im zellfreien System als auch in Zellkultur eine katalytische Hemmung der Topoisomerase II-Aktivität, die vermutlich zu ihren antiproliferativen und DNA-strangbrechenden Eigenschaften in humanen Kolonkarzinomzellen (HT29) beiträgt. Im Gegensatz dazu zeigte die Muttersubstanz keinen Einfluss auf Topoisomerasen, die DNA-Integrität, oder das Zellwachstum. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, bei der toxikologischen Bewertung von Daidzein dessen Metabolite zu berücksichtigen. Zudem wurde gezeigt, dass der stilbenreiche Weinrebensprösslingextrakt Vineatrol®30 im zellfreien System eine potente Unterdrückung der katalytischen Topoisomerase II-Aktivität bewirken kann und DNA-schädigendes Potential in humanen, epidermoiden Vulvakarzinomzellen (A431) besitzt. Die Resveratrol-Tetramere r2-Viniferin und Hopeaphenol sowie das Resveratrol-Dimer ε-Viniferin konnten als bioaktive Komponenten von Vineatrol®30 bestimmt werden. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Isoflavone wie auch der Weinrebensprösslingextrakt zeigten eine Hemmung der Topoisomerase II-Aktivität, die, zumindest teilweise, zur beobachteten DNA-schädigenden Wirkung dieser Substanzen beiträgt. Mögliche nachteilige Effekte für den Menschen sind daher nicht auszuschließen, jedoch sind weitere Untersuchungen zur Bioverfügbarkeit und den tatsächlich erreichten Gewebs- und Plasmakonzentrationen im Menschen erforderlich, um eine Aussage über die physiologische Relevanz der Ergebnisse und ein potentielles Gesundheitsrisiko treffen zu können.

Abstract

(Englisch)

The number of dietary supplements containing high amounts of isoflavones or stilbenes is increasing due to their potential chemopreventive effects. Yet, little is known about possible adverse effects of such substances. Therefore, the present work investigated the influence of certain isoflavones and a grapevine-shoot extract rich in stilbenes on topoisomerases and DNA-integrity. The isoflavone genistein was found to stabilize covalent topoisomerase II-DNA-intermediates, thus acting as topoisomerase II poison both in fibrosarcoma cells (HT1080) and in the gut of male rats. Here, subcutaneous application of genistein proved to be more potent than oral administration. Genistein concentrations measured in plasma and colon were in the low micromolar range, which is comparable with reported levels in infants receiving soy-based infant formula. In addition, two oxidative metabolites of daidzein, 6-hydroxydaidzein and 8-hydroxydaidzein, potently inhibited the catalytic activity of topoisomerase II. Further, such oxidative metabolites exhibited antiproliferative and genotoxic properties in human colon carcinoma cells (HT29) which might be topoisomerase II-mediated. Daidzein did not affect topoisomerases, DNA integrity or cell growth. Accordingly, oxidative metabolism may substantially alter the biologic activity of daidzein, highlighting the importance of including the metabolites into risk assessment of the parent compound. The grapevine-shoot extract vineatrol®30 suppressed the catalytic activity of topoisomerase II in a cell-free system and showed DNA-damaging potential in human epidermoid cancer cells (A431). Here, the resveratrol-dimer ε-viniferin as well as the tetramers r2-viniferin and hopeaphenol were identified as bioactive constituents of vineatrol®30. Thus, the tested isoflavones and vineatrol®30 were identified as potential inhibitors of topoisomerase II leading to DNA-damaging effects. As genotoxicity holds a key position in the evaluation of possible hazards to human health, these results provide valuable information for the risk assessment of these compounds. However, further studies are necessary, especially regarding the bioavailability and tissue concentrations to estimate the physiological relevance of such findings.

Autor*innen

Simone Bächler

Haupttitel (Deutsch)

Einfluss ausgewählter Isoflavone und eines stilbenreichen Extraktes auf Topoisomerasen und die DNA-Integrität

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

VI, 187 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*innen

Margit Cichna-Markl ,

Leane Lehmann

Klassifikation

35 Chemie > 35.70 Biochemie: Allgemeines

AC Nummer

AC11708716

Utheses ID

26431

Studienkennzahl

UA | 091 | 419 | |

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Schlagwörter