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Immunomodulatory effects of anthocyanin-rich berry extracts in tumorigenic and non-tumorigenic human colon cells and NF-κB pathway interactions of SN38 in THP-1 monocytes "in vitro"
Judith Gufler
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Doris Marko
DOI
10.25365/thesis.72813
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16844.15087.321157-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Anthocyane werden häufig diskutiert in Bezug auf Krankheitsprävention und Wechselwirkungen mit Topoisomerasegiften, welche in Chemotherapeutika zum Einsatz kommen. Es wurde bereits über zahlreiche immunmodulatorische und entzündungshemmende Wirkungen berichtet, wie die Hemmung verschiedener proinflammatorischer Zytokine und anderer Biomarker. Die Dämpfung der NF-κB-Aktivierung zur Begrenzung einer Entzündungsreaktion wurden als mögliche Strategie zur Verhinderung chronischer Entzündungen und zum Schutz vor entzündungsbedingten Nebenwirkungen von Chemotherapie vorgeschlagen. Diese Masterarbeit, die Teil des vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) geförderten Projekts "Schützende Eigenschaften von Anthocyanen während der Chemotherapie" ist, hat zum Ziel, die immunmodulatorischen Eigenschaften von Anthocyan-reichen Extrakten zu beleuchten. Zunächst wurde eine mögliche Aktivierung des NFκB-Signalwegs durch das Chemotherapeutikum SN38 in THP-1-Monozyten, als möglicher Punkt der Interaktion zwischen Chemotherapeutika und Anthocyanen, untersucht. Anschließend wurden die immunmodulatorischen Wirkungen von vier Anthocyan-reichen Beerenextrakten – Brombeere (BB), Heidelbeere (Bil), Holunderbeere (EB) und schwarze Johannisbeere (BC) - auf kanzerösen (HCT116) und nicht kanzerösen (HCEC-1CT) Kolonzellen untersucht. Die THP-1-Zellen wurden für 20 Stunden mit bis zu 10 µM SN38, mit und ohne den zusätzlichen Stimulus von LPS (10 ng/ml), inkubiert und die NF-κB-Aktivität wurde mit Hilfe eines Luciferase-Reportergen-Assays gemessen. SN38 zeigte keinen Einfluss auf die NF-κB Aktivität, weder allein noch in Kombination mit LPS als NF-κB-Stimulus. In höheren Dosen (>1 µM) wurde Zytotoxizität mittels CellTiter-Blue® Zytotoxizitäts Assay nachgewiesen, wobei bei diesen Dosen auch die NFκB-Aktivität zurückging. Nach kurzzeitiger Inkubation (5 h) von HCT116- und HCEC-1CT-Zellen mit Beerenextrakten in Dosen von 1, 10 oder 100 µg/ml, kombiniert mit einem Entzündungsreiz für 3 h (25 ng/ml IL-1β) wurden ausgewählte immunmodulatorische Marker, IL-1β, IL-2, I L-6, IL-8, IL-18, IL-33, TNFα, iNOS, COX-2, CD70 und PD-L1, auf Transkriptionsebene mit dem Invitrogen™ QuantiGene™ Plex Assay Kit mit Luminex® xMAP-Technologie und qRT-PCR gemessen. Die HCT116-Zellen exprimierten keine messbaren Mengen von IL-2, IL-6, IL-33, CD70 und iNOS, und die übrigen Zielgene wurden durch die Behandlung mit Beerenextrakten nicht beeinflusst abgesehen von einer schwachen Tendenz zu verstärkter COX-2 Expression. Die HCEC-1CT-Zellen exprimierten zusätzlich CD70 und IL-6, aber IL-18 konnte in dieser Zelllinie nicht bestimmt werden. Die Expression von IL-1β, IL-8 und PD-L1 wurde durch die Behandlung mit Beerenextrakten nicht beeinflusst. TNFα wurde durch 10 µg/ml BB hochreguliert und durch 1 µg/ml Bil herunterreguliert. CD70 wurde durch 1 µg/ml Bil und 100 µg/ml EB herunterreguliert und COX-2 wurde tendenziell hochreguliert, aber die Ergebnisse unterschieden sich zwischen den Testsystemen. Sowohl pro- als auch antiinflammatorische Tendenzen wurden in beiden Zelllinien observiert. Insgesamt zeigen die erzielten Ergebnisse keine entzündungshemmende Wirkung der untersuchten Anthocyan-reichen Beerenextrakte in Dickdarmzellen und sprechen gegen NF-κB als möglichen Interaktionspunkt von SN38 und Anthocyanen, da SN38 dessen Aktivierung nicht zu beeinflussen scheint.
Abstract
(Englisch)
Anthocyanins are subject of frequent discussion regarding their potential protection against chronic and degenerative diseases and their interactions with topoisomerase poisons used in chemotherapeutics such as SN38. Multiple immunomodulatory and anti-inflammatory effects have previously been reported, with anthocyanins seemingly down-regulating the expression of various pro-inflammatory cytokines and other biomarkers. Dampening NF-κB activation and thereby limiting the inflammatory response has been suggested as a potential strategy to prevent chronic inflammation and protect against side effects of chemotherapy caused by inflammation. This thesis, as part of the project “protective properties of anthocyanins during chemotherapy” funded by the Austrian Science Fund (FWF), aimed to shed light on immunomodulatory properties of anthocyanin-rich berry extracts. Firstly, possible activation of the NF-κB pathway by the chemotherapeutic SN38 was investigated in THP-1 monocytes, as a potential point of interaction between chemotherapeutics and anthocyanins. Secondly, immunomodulatory effects of four anthocyanin-rich berry extracts; blackberry (BB), bilberry (Bil), elderberry (EB) and black currant (BC), were evaluated on cancerous (HCT116) and non-cancerous (HCEC-1CT) colon cells. The THP-1 cells were incubated with up to 10 µM SN38 with and without the additional stimulus of LPS (10 ng/ml) for 20 h and the NF-κB activity was measured with the help of a luciferase detection reagent. SN38 did not exhibit any influence on NF-κB activity, whether by itself nor in combination with LPS as a NF-κB stimulus. In higher doses (>1 µM) expected cytotoxicity of SN38 was detected with the CellTiter-Blue® Cell Viability Assay, at which doses also the NF-κB activity was reduced. After short-term incubation (5 h) of HCT116 and HCEC-1CT cells with berry extracts, in doses of 1, 10 or 100 µg/ml, combined with an inflammatory stimulus for 3 h (25 ng/ml IL-1β), selected immunomodulatory markers, IL-1β, IL-2, IL-6, IL-8, IL-18, IL-33, TNFα, iNOS, COX-2, CD70 and PD-L1, were measured on a transcription level using the Invitrogen™ QuantiGene™ Plex Assay Kit with Luminex® xMAP technology and qRT-PCR. The HCT116 cells did not express measurable levels of IL-2, IL-6, IL-33, CD70 and iNOS. Of the remaining targets, only COX-2 was upregulated significantly after treatment with 10 µg/ml EB. No other effects were observed. The HCEC-1CT cells additionally expressed CD70 and IL-6, but IL-18 could not be evaluated in this cell line. The expression of IL-1β, IL-8 and PD-L1 was not affected by the treatment with berry extracts. TNFα was upregulated by 10 µg/ml BB and downregulated by 1 µg/ml Bil. CD70 showed downregulation with 1 µg/ml Bil and 100 µg/ml EB and COX-2 showed tendencies for upregulation but the results differed between the test systems. Both pro- and anti-inflammatory tendencies were observed in both cell lines. On the whole, the obtained results show no anti-inflammatory effect of the investigated anthocyanin-rich berry extracts in colon cells and argue against NF-κB as a potential interaction point of SN38 and anthocyanins since SN38 does not seem to influence its activation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Anthocyane Immunmodulation SN38
Schlagwörter
(Englisch)
anthocyanins immunomodultion SN38
Autor*innen
Judith Gufler
Haupttitel (Englisch)
Immunomodulatory effects of anthocyanin-rich berry extracts in tumorigenic and non-tumorigenic human colon cells and NF-κB pathway interactions of SN38 in THP-1 monocytes "in vitro"
Paralleltitel (Deutsch)
Immunmodulatorische Wirkungen von Anthocyan-reichen Beerenextrakten auf tumorigene und nicht-tumorigene menschliche Colonzellen und NF-κB-Signalweg-Interaktionen von SN38 in THP-1-Monozyten in vitro
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
II, XIV, 142 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Doris Marko
AC Nummer
AC16711550
Utheses ID
65428
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |