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Bioactivity profiling of physiological resveratrol metabolites
Katharina Schüller
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Chemie, IK: Bioaktivitätscharakterisierung und Metabolismus)
Betreuer*in
Veronika Somoza
DOI
10.25365/thesis.43650
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-15478.74098.418553-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Resveratrol wird nach oraler Aufnahme in den menschlichen Körper fast vollständig metabolisiert. Diese Dissertation untersuchte die Bioaktivität der gebildeten Metabolite Resveratrol-3-sulfat, Resveratrol-disulfate, Resveratrol-3-glukuronid und Resveratrol-4’-glukuronid. Zellkultursysteme für Transporter-abhängige Aufnahme, Krebszellwachstum und Topoisomerase II Hemmung, Arteriosklerose, Immunabwehr und Entzündung wurden etabliert. Resveratrol-3-sulfat wurde nur über den Transporter OATP1B3 aufgenommen und Resveratrol-3,4`-disulfat über OATP1B1 und OATP1B3 (12.4 - 400 µM). Glukuronide zeigten keinen OATP-abhängigen Transport. Zusätzliche Zytotoxizitätstests in der Brustkrebs-Zelllinie ZR-75-1 mit dem Disulfat (10 - 400 µM) zeigten eine Reduktion der lebenden Zellen auf ca. 60%, während vergleichbare Konzentrationen von Resveratrol die lebenden Zellen auf unter 20% reduzierten. In Darmkrebszellen zeigten das 3-Sulfat, Disulfat und das 3-Glukuronid eine Topoisomerase II-Hemmung zwischen 100 und 200 µM, während an 4‘-Position konjugierte Derivate keinen Effekt hatten. Die geringe Zytotoxizität des 3-Sulfates in den Darmkrebszellen CaCo2 und HT29 spiegelte sich auch in dessen, verglichen mit Resveratrol, viermal geringerer Aufnahme in die Zellen wieder. In einem zellbasierten Versuch zu Immunmodulation und Entzündung in aktivierten Makrophagen konnten speziell die sulfatierten Konjugate eine Verminderung von Chemokinen und Zytokinen (IL-8, MIP-1β, MCP-1, IL-6, TNF-α) bei 1 µM und eine Hochregulierung von Sirt1 mRNA durch glukuronierte Substanzen bei 1 µM zeigen.
Metabolite zeigten im Gegensatz zu Resveratrol (≥30 µM) keine Bioaktivität im Bezug auf enotheliale Stickstoffmonoxid Synthase, Stickstoffmonoxid (NO) Freisetzung oder intrazellulären reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Nach oraler Aufnahme einer hohen (5 g) und einer niedrigen (50 mg) Dosis Resveratrol konnte kein Einfluss auf die antioxidative Kapazität und ROS in humanem Plasma festgestellt werden, aber die Enzymaktivität von SOD und CAT in Erythrozyten wurde nach Aufnahme der höheren Dosis verringert, im Vergleich zur niedrigeren Dosis.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass physiologisch gebildete Metabolite bioaktiv sind und zu den positiven Effekten von Resveratrol auf die Gesundheit beitragen könnten.
Abstract
(Englisch)
Resveratrol is extensively metabolized in the human body after oral ingestion. This thesis aimed at the bioactivity profiling of the most abundant physiological sulfated and glucuronated metabolites Resveratrol-3-sulfate, Resveratrol-disulfates, Resveratrol-3-glucuronide and Resveratrol-4’-glucuronide. For this purpose, in vitro cell culture models were established for uptake, cancer cell growth and topoisomerase II inhibition, atherosclerosis, immunity and inflammation.
Uptake experiments (12.4 - 400 µM) showed that Resveratrol-3-sulfate was exclusively transported by OATP1B3 and Resveratrol-3,4’-disulfate was transported into cells by OATP1B1 and OATP1B3. Glucuronides showed no OATP-dependent transport. Additional cytotoxicity tests in the breast cancer cell line ZR-75-1 showed only a maximum reduction of viable cells to about 60% after incubation with the disulfate (10 - 400 µM) whereas comparable concentrations of Resveratrol decreased viable cells to less than 20%.
In colon cancer cells, Resveratrol, Resveratrol-3-sulfate, Resveratrol-disulfates and Resveratrol-3-glucuronide showed inhibition of Topoisomerase II at concentrations between 100 and 200 µM, whereas the 4’ conjugated compounds did not. The minor cytotoxic effect of Resveratrol-3-sulfate in colon cancer cell lines CaCo2 and HT29 was in accordance with its four times lower uptake into cells as compared to Resveratrol.
In cell based assays of immune-modulation and inflammation in activated macrophages, especially sulfated conjugates (Resveratrol-3-sulfate, Resveratrol-disulfates) showed alleviating effects on chemokine and cytokine release at 1 µM (IL-8, MIP-1β, MCP-1, IL-6, TNF-α) and glucuronated compounds up-regulated Sirt1 mRNA at 1 µM.
Resveratrol metabolites showed no bioactivity regarding endothelial nitric oxide synthase, NO release or intracellular ROS, whereas the parent compound did (≥ 30 µM).
After oral intake of high (5 g) and low (50 mg) single dose Resveratrol, no effect on plasma antioxidant capacity and plasma ROS could be determined in humans, but enzyme activity of detoxifying SOD and CAT in erythrocytes was blunted after the higher dose as compared to the lower dose.
In conclusion, physiologically formed metabolites exert bioactivity and could contribute to the health effects of the parent compound in vivo.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Resveratrol human metabolism resveratro-sulfate resveratrol-glucuronide inflammation immune system radicals cancer
Schlagwörter
(Deutsch)
Resveratrol human Metabolismus Resveratrol-sulfat Resveratrol-Glukuronid Entzündung Immunsystem Radikale Krebs
Autor*innen
Katharina Schüller
Haupttitel (Englisch)
Bioactivity profiling of physiological resveratrol metabolites
Paralleltitel (Deutsch)
Bioaktivitätscharakterisierung physiologischer Resveratrol-Metabolite
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
118 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Jan Frank ,
Liselotte Krenn
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
35 Chemie > 35.70 Biochemie: Allgemeines
AC Nummer
AC13454181
Utheses ID
38640
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |