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Gallenpigmente und ihr antioxidatives Potential
die Bedeutung von Bilirubin und seinen Metaboliten für enzymatische Schutzmechanismen des menschlichen Organismus
Katharina Theiler
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Karl-Heinz Wagner
DOI
10.25365/thesis.7889
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30239.22730.810259-3
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Gallenpigmente sind Produkte des Häm-Katabolismus, die einige positive Effekte sowohl auf den gesunden, als auch den kranken Organismus ausüben. Die Bildung wird durch diverse Faktoren bestimmt, wie etwa Stresszustand oder freies Eisen. Die Häm-Oxigenase stellt dabei das limitierende Enzym dar, durch dessen Aktivität es zur Bildung von Biliverdin kommt, das durch die Biliverdin-Reduktase weiter zu Bilirubin reduziert wird.
Bilirubin wird zum Großteil ausgeschieden, übernimmt jedoch bei Bedarf vielfältige Funktionen, die besonders dem Schutz vor Schädigung bedingt durch oxidativen Stress dienen. So wirkt es zum Beispiel der Entstehung von Atherosklerose entgegen, indem es die endotheliale Dysfunktion hemmt bzw. den oxidativen Stresszustand im Gehirn bei neurodegenerativen Erkrankungen reduziert. Ein möglicher Therapieansatz zur Steigerung des Bilirubins besteht in einer gezielten Induktion der Häm-Oxigenase, sodass spezifischen Krankheitsbildern entgegengewirkt werden kann. Ein Beispiel hierfür wäre die Adinopectionsteigerung, die über eine Häm-Oxigenase-1-Induktion zur vermehrten Bildung von Bilirubin und damit zur Senkung des Blutdrucks führt. Hinzu kommt, dass der Plasmaspiegel potentiell als Diagnosemarker für kardiovaskuläre Erkrankungen oder möglicherweise auch für Morbus Alzheimer dienen kann.
Problematisch an der Erforschung des Bilirubins als Therapieansatz ist der enge Grad zwischen positivem Nutzen und starker lipophiler Toxizität, die zu schweren Schädigungen, besonders in Gehirn und Leber, führt. Des Weiteren, handelt es sich bei kardiovaskulären und neurodegenerativen Erkrankungen um sehr komplexe Krankheitsbilder, sodass mehrere Ursachen, sowie synergistische Wirkungen verschiedener antioxidativer Mechanismen beachtet werden müssen.
Auch der Nachweis bzw. die Analyse von Gallenpigmenten stellt wissenschaftlich eine gewisse Herausforderung dar, da Biliverdin/Bilirubin sehr empfindlich für Licht und Sauerstoff sind, sowie in unterschiedlichen pH-Bereichen verschiedene Reaktionen zeigt. Hinzu kommt, dass die physiologische Konzentration relativ niedrig ist und somit sehr genaue Analysemethoden voraussetzt. Neuere Methoden, die sich bei der Bestimmung von niedereren Konzentrationen etabliert haben sind unter anderem die HPLC oder verschiedene Plasmapherese-Varianten.
Zusammenfassend kann den Gallenpigmenten Biliverdin und Bilirubin antioxidatives Potential zugesprochen werden, das besonders bei Erkrankungen, wie der Atherosklerose, Krebs und auch eventuell bei verschiedenen neurodegenerativen Störungen positiv auf den Organismus wirkt. Jedoch sind noch Studien zur gezielten Anwendung (durch Enzyminduktion oder Verabreichung) ausständig, die sich aufgrund der hohen Toxizität des Bilirubins als Herausforderung darstellen.
Abstract
(Englisch)
Bile pigments are products of heme-catabolism that show several positive effects on healthy as well as ill organisms. Its formation is influenced by various factors, such as oxidative stress or free iron. The limiting-factor in this context is defined by the heme-oxygenase an enzyme that converts hemoglobin into biliverdin which is then metabolized into bilirubin by biliverdin-reductase.
Although bilirubin is mainly excreted in large parts, it can be a potent antioxidant. As an example bilirubin counteracts atherosclerosis by inhibiting endothelial dysfunction or by reducing oxidative stress in brain tissue at neurodegenerative diseases. So a possible approach in therapy of such diseases might be an increase of bilirubin production through targeted induction of heme-oxygenase. For instance, it is known that an increase in adinopectin leads to a decrease of blood pressure due to the heme-oxygenase-1-induction that causes an increased formation of bilirubin. Furthermore, the plasma level of bilirubin might be used for diagnostic purposes for cardiovascular diseases as well as for some neurologic disorders, such as Morbus Alzheimer in future.
But research on bilirubin as therapeutical approach shows one major problem – there is just a narrow window between its positive effects and its lipophilic toxicity that leads to heavy impairments, especially in brain and liver. Another difficulty in this context is the complexity in the formation of cardiovascular as well as neurodegenerative diseases, which requires consideration of diverse mechanisms and synergistic effects of antioxidative processes.
Detection and analysis of bile pigments also show some limitations as these molecules are very sensitive to light and oxygen. Besides that, different reactions take place depending on the local pH-value. On top of that physiologic concentrations usually are rather low, so that very precise analysis techniques are required, as for instance HPLC or some plasma-pheretic approaches.
Summarizing all of these facts, the bile pigments biliverdin and bilirubin show antioxidative potential that is especially effective to prevent cardiovascular diseases, cancer and possibly some neurodegenerative disorders. But still, the direct prove and the therapeutical implementation (via enzyme-induction or application) is necessary which will be a scientific challenge due to the strong toxicity of bilirubin.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
bile pigments bilirubin biliverdine /antioxidativ atherosclerosis
Schlagwörter
(Deutsch)
Gallenpigmente Bilirubin Biliverdin antioxidativ Atherosklerose
Autor*innen
Katharina Theiler
Haupttitel (Deutsch)
Gallenpigmente und ihr antioxidatives Potential
Hauptuntertitel (Deutsch)
die Bedeutung von Bilirubin und seinen Metaboliten für enzymatische Schutzmechanismen des menschlichen Organismus
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
78 S.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Karl-Heinz Wagner
AC Nummer
AC07985573
Utheses ID
7116
Studienkennzahl
UA | 474 | | |