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Impact of pungent aroma compounds on mechanisms regulating satiety and energy metabolism
Barbara Rohm
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Veronika Somoza
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30248.30068.912666-3
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Übergewicht und Adipositas sind die Folge eines langfristigen Ungleichgewichts zwischen Energieaufnahme- und Energieverbauch. Die Aufnahme des mengenmäßig bedeutsamsten Scharfstoffs aus Chili, Capsaicin, wird mit der Erhaltung eines gesunden Körpergewichts assoziiert. Der erste Teil der vorliegenden Arbeit zeigt die Etablierung verschiedener Screening-Systeme zur Untersuchung von Mechanismen der Sättigungsregulation. Der zweite Teile dieser Arbeit beschreibt den Einfluss von Aromastoffen, die strukturell verwandt mit Capsaicin sind, aber nicht so scharf schmecken, auf Mechanismen der Sättigung, der Nährstoffaufnahme und der Adipogenese. Die Schärfe einer Substanz wird durch ihre Bindungsaffinität an den TRPV1-Rezptor bestimmt, dessen Aktivierung zu einem intrazellulären Ca2+-Einstrom führt. Es konnte gezeigt werden, dass Nonivamid, ein strukturelles Analog zu Capsaicin und ein bekannter TRPV1-Agonist, die Ausschüttung der Sättigungs-vermittelnden Neurotransmitter Serotonin und Dopamin in neuronalen SH-SY5Y Zellen stimulierte. Im Gegensatz zu Capsaicin basierte dieser Effekt jedoch nicht maßgeblich auf einer Aktivierung des TRPV1-Rezptors. Ein weitere, strukturell ähnliche Substanz und potentieller TRPV1-Agonist ist trans-Pellitorin, das ebenfalls Ca2+- abhängig die Serotonin und Dopamin-Ausschüttung von SH-SY5Y Zellen stimulierte, jedoch weniger potent als Capsaicin oder Nonivamid wirkte. Eine anschließende humane Intervention bestätigte den sättigenden Effekt von Nonivamid. So reduzierte die Gabe Nonivamid in einem oralen Glukosetoleranztest die Energieaufnahme von einem standardisierten Frühstück und erhöhte die Plasma-Serotoninkonzentration in leicht übergewichtigen Männern. Zudem wurde eine Verminderung der Fettsäureaufnahme in intestinalen Caco-2-Zellen durch Capsaicin, Nonivamid und trans-Pellitorin gezeigt. Obwohl die Stärke der Inhibierung mit der TRPV1-Bindungsaffinität zunahm, war der Effekt nicht an eine Aktivierung des TRPV1-Rezeptors geknüpft. Darüber hinaus zeigten Studien mit 3T3-L1 Preadipozyten, dass Nonivamid, in einem vergleichbaren Ausmaß wie Capsaicin, TRPV1- abhängig die Adipogenese hemmt. Dieser Effekt ging mit einer Erhöhung der miRNA let-7d- 5p und einer Verringerung der PPARgamma-Expression einher. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass auch die Aufnahme von weniger scharf schmeckenden Verbindungen, wie Nonivamid, zur Erhaltung eines gesunden Körpergewichtes beitragen könnten, in dem sie in verschiedenen Zielgeweben in Mechanismen der Regulation des Energiestoffwechsels und der Sättigungsregulation eingreifen.
Abstract
(Englisch)
Overweight and obesity are the result of a long-term imbalance between energy intake and consumption. The major pungent principle of red pepper, capsaicin, has been shown to promote body weight maintenance in humans. The first part of the present work was focused on the establishment of screening models to investigate mechanisms regulating satiety and energy metabolism. The second part of the thesis summarizes research regarding the effects of aroma compounds, which are structural related to capsaicin, but are not as pungent, on mechanisms regulating satiety, uptake of glucose and fat and adipogenesis. The pungency of a compound is determined by its potency to activate the transient receptor potential cation channel 1 (TRPV1), whose activation increases intracellular Ca2+ influx. The capsaicin analog nonivamide, also being a TRPV1 agonist, was shown to stimulate the release of the satietymediating neurotransmitters dopamine and serotonin from human neural SH-SY5Y cells. However, in contrast to capsaicin, the nonivamide-evoked neurotransmitter release did not solely depend on TRPV1 receptor activation. Another structurally related compound, also discussed as to act through binding to TRPV1, is trans-pellitorine, which was shown to stimulate dopamine and serotonin release from human neural SH-SY5Y cells through intracellular Ca2+-mobilization as well, although not as potent as nonivamide or capsaicin. The satiety-mediating effect of the potent serotonin-stimulating nonivamide was validated in a short-term human intervention study. Administration of 0.15 mg nonivamide in an oral glucose tolerance test reduced energy intake from a standardized breakfast and increased serotonin plasma levels in moderately overweight male subjects. In addition, capsaicin, nonivamide and trans-pellitorine were shown to inhibit free fatty acid uptake in intestinal Caco-2 cells. Although the compounds’ potency to reduce the uptake of fatty acids increased with TRPV1 binding affinity, it was shown that the effect did not depend on TRPV1 receptor activation. Moreover, studies using 3T3-L1 preadipocytes revealed that nonivamide inhibits adipogenesis to a similar extent as capsaicin, via binding to TRPV1. This effect was accompanied by an up-regulation of the miRNA let-7d-5p and a down-regulation of PPARgamma protein, explaining the anti-adipogenic activity of nonivamide on a mechanistic level. In conclusion, the here presented work demonstrates that also less pungent compounds like nonivamide are promising compounds that may help to maintain a healthy body weight by targeting different tissues and mechanisms regulating energy metabolism and satiety.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
aroma compound satiety energy metabolism
Schlagwörter
(Deutsch)
Aromastoffe Sättigung Energiestoffwechsel
Autor*innen
Barbara Rohm
Haupttitel (Englisch)
Impact of pungent aroma compounds on mechanisms regulating satiety and energy metabolism
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss von scharfen Aromastoffen auf Mechanismen der Sättigungsregulation und des Energiestoffwechsels
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
163 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Karl-Heinz Engel ,
Jürgen König
Klassifikationen
35 Chemie > 35.79 Biochemie: Sonstiges ,
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC11719519
Utheses ID
29512
Studienkennzahl
UA | 791 | 419 | |
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