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Effects of Caesalpinia sappan components in human arthritic chondrocytes and synoviocytes
Athena Agin
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Diplomstudium Pharmazie
Betreuer*in
Helmut Viernstein
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29302.16499.271360-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Caesalpinia sappan ist eine Heilpflanze der Volksmedizin Südostasiens, wo sie ein fester Bestandteil der traditionellen chinesischen Medizin ist. Die Extrakte des Kernholzes sind bekannt für ihre entzündungshemmende, schmerzlindernde und Blutzirkulation- verbessernde Wirkung.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde versucht, die Wirkung der pflanzlichen Komponenten auf humane Chondrozyten und Synoviozyten zu erforschen. Dafür wurden Genexpressionsraten von IL1B, MMP13 und HMOX1, sowie auch Proteinexpressionsraten von HMOX-1 analysiert.
Innerhalb des Arbeitsprozesses wurden die fünf Hauptkomponenten von Caesalpinia sappan mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie extrahiert. Die resultierenden Komponenten waren: Episappanol, Protosappanin C, Brazilin, Protosappanin B und Sappanol. Des weitern wurden nicht-radioaktive Zell-Proliferation und -Toxizität Tests durchgeführt um nicht-toxische Konzentrationen für alle fünf pflanzlichen Komponenten zu ermitteln. Die Zellen wurden mit IL-1β stimuliert und mit nicht- toxischen Konzentrationen der Komponenten behandelt. Resultierende Genexpressionsraten wurden mittels quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion quantifiziert.
Brazilin zeigte einen starken Einfluss auf mRNA Level, während die restlichen Komponenten keinen Effekt aufwiesen. Es konnte festgestellt werden, dass Brazilin in arthritischen Chondrozyten eine IL-1β-induzierte Erhöhung von IL1B und MMP13 hemmt. Übereinstimmend dazu konnte Brazilin die mRNA Level von HMOX1 und auch Protein Level von HMOX-1 erhöhen, wobei die Proteinexpressionsraten mittels Western blot ermittelt wurden. Interessanterweise haben arthritische Synoviozyten keinerlei Reaktionen auf eine Behandlung mit Brazilin gezeigt, mit Ausnahme der Zellen eines einzelnen Patienten. Nur für diesen Patienten war eine Brazilin Wirkung erkennbar, wobei es zu einer signifikanten Inhibierung von IL-1β-induzierter Überexpression von IL1B und MMP13 kam. In Übereinstimmung dazu hat Brazilin ebenfalls signifikant HMOX1 Genexpressionslevel erhöht. Diese Resultate könnten möglicherweise mit einem veränderten Entzündungsstatus dieses Patienten in Zusammenhang stehen.
Die Wirkung von Brazilin auf Genexpressionslevel war auch in rheumatoid arthritischen Synoviozyten ersichtlich. Der IL-1β-induzierte Anstieg von IL1B und MMP13 wurde gehemmt und Brazilin hat HMOX1 mRNA Level signifikant angehoben. In nicht arthritischen Chondrozyten konnte Brazilin die HMOX1 Genexpressionsraten ebenfalls signifikant anheben, jeweils in Ab- und Anwesenheit von IL-1β. In nicht arthritischen Chondrozyten zeigte Brazilin dagegen keinen Effekt auf IL1B mRNA Level und führte nur zu einer leichten Senkung von MMP13 Genexpressionsraten.
Zusammengefasst zeigen die Resultate dieser Diplomarbeit, dass die Wirkungen von Caesalpinia sappan Extrakten in gelenksassoziierierten humanen Zellen auf die Aktivität des Brazilin zurückzuführen sind. Außerdem zeigte sich, dass die Wirkung von Brazilin mit einer Anhebung von HMOX1 Genexpressionsraten korreliert.
Abstract
(Englisch)
Caesalpinia sappan is a demotic medical plant in southeast Asia, where it is an inherent part of the traditional Chinese medicine. The extracts of the heartwood are known to be anti-inflammatory, analgesic and blood circulation improving.
In this thesis, I aimed to determine the impact of the plant components on human chondrocytes and synoviocytes. In this working process, I extracted the main five components of Caesalpinia sappan using preparative high performance liquid chromatography. The resulting components were: episappanol, protosappanin C, brazilin, protosappanin B and sappanol. In order to work with non-toxic concentrations of each component, non-radioactive cell proliferation and cytotoxicity assays were performed. The cells were treated with each component in presence or absence of IL-1β and gene expression levels of IL1B, MMP13 and HMOX1 as well as protein levels of HMOX-1 were analyzed using real time quantitative polymerase chain reaction and Western blotting, respectively.
We found that brazilin had a strong influence on gene expression levels, whereas the other components showed no effect. Of note, brazilin strongly suppressed an IL-1β- mediated increase of IL1B and MMP13 in osteoarthritic chondrocytes. This is in agreement with the induction of gene and protein levels of HMOX-1 by brazilin treatment. Interestingly, osteoarthritic synoviocytes showed no response to brazilin treatment except of one patient-derived cell population. For this cell population, it was observed that brazilin significantly inhibited IL-1β-mediated up-regulation of IL1B and MMP13. In agreement, brazilin also led to a significant increase of HMOX1 gene expression levels in this cell population. These results might be related to the different systemic inflammation status of this patient.
The impact of brazilin on gene expression levels was also determined in rheumatoid arthritic synoviocytes. The IL-1β-mediated increase of IL1B and MMP13 mRNA levels was suppressed whereas HMOX1 mRNA levels were significantly up-regulated by brazilin. In non-osteoarthritic chondrocytes, brazilin significantly raised HMOX1 gene expression rates in presence or absence of IL-1β. However, brazilin did not induce any effect on IL1B mRNA levels and just a slight suppression of IL-1β-mediated MMP13 up- regulation in non-osteoarthritic chondrocytes.
In summary, this thesis provides first evidence that the beneficial effects of Caesalpinia sappan extracts in the context of the arthritic disease can be attributed to the activity of brazilin. The results further indicate that the anti-inflammatory as well as the anti- matrix-degenerative impact of brazilin correlates with an increase of HMOX1 mRNA levels induced by brazilin.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Caesalpinia sappan herbal-medical therapy of OA and RA osteoarthritis chondrocytes synoviocytes
Schlagwörter
(Deutsch)
Caesalpinia sappan Arthrose Synoviozyten Chondrozyten pflanzliche Therapie der Arthrose
Autor*innen
Athena Agin
Haupttitel (Deutsch)
Effects of Caesalpinia sappan components in human arthritic chondrocytes and synoviocytes
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
93 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Helmut Viernstein
Klassifikation
42 Biologie > 42.99 Biologie: Sonstiges
AC Nummer
AC12382273
Utheses ID
33820
Studienkennzahl
UA | 449 | | |