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Untersuchung der Effekte einer oralen Aufnahme unterschiedlicher Dosen von Xanthohumol auf die durch einzelsträngige RNA-Fragmente des SARS-CoV-2 Genoms vermittelte Immunantwort
Sanna Wirzenius
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ernährungswissenschaften
Betreuer*in
Ina Bergheim
DOI
10.25365/thesis.77048
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28290.51566.655833-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
SARS-CoV-2 hat durch seine rasante Verbreitung eine weltweite Pandemie ausgelöst und das Gesundheitssystem vor große Herausforderungen gestellt. Eine Infektion wird meist symptomorientiert behandelt, wobei es kaum Behandlungsmethoden gibt. Es ist bekannt, dass eine überschießende Immunreaktion begleitet von Zytokinstürmen zur Schwere der Erkrankung beiträgt. Eine Dämpfung der Freisetzung proinflammatorischer Zytokine stellt ein mögliches Behandlungsziel bei einer Infektion mit SARS-CoV-2 dar. Bisherige Studien konnten feststellen, dass das in Hopfen enthaltene prenylierte Chalkon Xanthohumol (XN) eine antiinflammatorische Wirkung hat. Welche immunmodulatorischen Effekte XN in ernährungsphysiologisch relevanten Mengen auf den Menschen hat, sowie welche Rolle es bei viralen Infektionen spielt, wurde bislang nur wenig untersucht. Des Weiteren sind die molekularen Wirkmechanismen noch weitgehend ungeklärt. Um die Wirkung von XN auf den menschlichen Organismus weiter zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit im Rahmen einer Humanstudie gesunden Proband*innen ein Studiengetränk, das 0,125 mg, 0,375 mg und 0,75 mg XN in Form eines XN-haltigen Hopfenextrakts (75 % XN) enthielt und Placebo verabreicht. Anschließend wurden aus dem Vollblut Monozyten isoliert und diese ex vivo mit 2,5 μg einzelsträngigen RNA-Fragmenten von SARS-CoV-2 (SCV2) stimuliert. Zur weiteren Untersuchung der molekularen Mechanismen wurden Monozyten zusätzlich mit 10 μM c-Jun N-terminale Kinase (JNK) Inhibitor sowie 500 ng/ml soluble Cluster of Differentiation 14 (sCD14) präinkubiert. Im Anschluss wurde der Zellüberstand 6-48 h nach Zugabe von SCV2 abgenommen und mittels ELISA die Zytokinkonzentration von Tumornekrosefaktor α (TNF-α), Interleukin-1ß (IL-1ß) und Interleukin-6 (IL-6) bestimmt. Die 6-stündige ex vivo Stimulation von Monozyten mit SCV2 führte 1 h nach Aufnahme einer Dosis von 0,125 mg und 0,375 mg XN über einen XN-haltigen Extrakt zu einer Dämpfung der Freisetzung von IL-6 und IL-1ß im Vergleich zu Placebo. Bei einer Dosis von 0,375 mg konnte dieser Effekt auch nach 3 h bei TNF-α und IL-1ß beobachtet werden. Die Aufnahme einer Dosis von 0,75 mg hatte keine dämpfende Wirkung auf die Zytokinfreisetzung. Weiters zeigten die Untersuchungen in isolierten Monozyten eine Hemmung der Freisetzung von allen drei Zytokinen nach der in vitro Präinkubation mit einem JNK-Inhibitor. Bei der in vitro Präinkubation mit sCD14 konnte nur bei TNF-α eine signifikante Verminderung der Freisetzung gemessen werden. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Aufnahme von ernährungsphysiologisch relevanten Dosen von XN möglicherweise zur Dämpfung der virusinduzierten Freisetzung proinflammatorischer Zytokine bei gesunden Proband*innen führen könnten. Außerdem konnte eine Interaktion von SARS-CoV-2 mit den JNK- und CD14-abhängigen Signalwegen nachgewiesen werden. Weitere Untersuchungen sollten mit einem größeren Studienkollektiv und über längere Zeitrahmen durchgeführt werden, um die immunmodulatorischen Effekte und molekularen Mechanismen von XN bei SARS-CoV-2 Infektionen genauer zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
SARS-CoV-2 caused a worldwide pandemic due to its rapid spread and has caused major challenges for healthcare systems. To date, there are only very few treatment methods for infections. It is well known that an exaggerated immune response accompanied by cytokine storms contributes to the severity of the disease. Therefore, a possible treatment target would be the dampening of the release of proinflammatory cytokines during an infection with SARS-CoV-2. Studies have shown that Xanthohumol (XN), a prenylated chalkone that can be found in hop, has anti-inflammatory properties. However, it is not well investigated what kind of immunomodulatory effects nutritionally relevant doses of XN have on the human organism and what role they play in viral infections. Furthermore, the molecular mechanisms remain largely unresolved. To further examine the effects of XN on the human organism, a human study was conducted where study participants were asked to consume a study drink with 0,125 mg, 0,375 mg and 0,75 mg XN derived through a XN-rich hop extract (75%) or placebo. Then monocytes were isolated from the whole blood and stimulated ex vivo with single-stranded RNA fragments of SARS-CoV-2. In addition, to further investigate the molecular mechanisms, monocytes were additionally preincubated with a c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor and soluble Cluster of Differentiation 14 (sCD14). The cell supernatant was obtained 6-48 h after the addition of SCV2 and the cytokine concentration of tumor necrosis factor α (TNF-α), interleukin-1ß (IL-1ß) and interleukin-6 (IL-6) was measured by ELISA. The intake of the study drink with the lower doses of 0,125 mg and 0,375 mg XN from a XN-rich extract was related with a lower release of IL-6 and IL-1ß 1 h after intake compared to placebo. For the dose of 0,375 mg, a similar effect was found after 3 h for TNF-α and IL-1ß. The intake of the dose of 0,75 mg did not show a dampening effect on the cytokine concentration. Furthermore, the results showed an inhibition of the release of all three cytokines in isolated monocytes after the in vitro preincubation with a JNK-inhibitor. After the in vitro preincubation with sCD14 only the release of TNF-α was significantly reduced. Taken together, these results showed that nutritionally relevant doses of XN could possibly have a dampening effect on the virus induced release of proinflammatory cytokines in healthy study participants. Moreover, an interaction between SARS-CoV-2 and the JNK- and CD14-dependent pathways was observed. Further research should be carried out with a larger study group and over longer periods of time to better understand the immunomodulatory effects and molecular mechanisms of XN in SARS-CoV-2 infections.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Xanthohumol Virus Immunreaktion Hopfeninhaltsstoff
Schlagwörter
(Englisch)
Xanthohumol Virus Immune response Hop ingredient
Autor*innen
Sanna Wirzenius
Haupttitel (Deutsch)
Untersuchung der Effekte einer oralen Aufnahme unterschiedlicher Dosen von Xanthohumol auf die durch einzelsträngige RNA-Fragmente des SARS-CoV-2 Genoms vermittelte Immunantwort
Paralleltitel (Englisch)
Investigation of the effects of the oral intake of different doses of Xanthohumol on the immune response mediated by single-stranded RNA fragments of the SARS-CoV-2 genome
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
VII, 60 Seiten : Illustrationen
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Ina Bergheim
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein. Allgemeines
AC Nummer
AC17366515
Utheses ID
73382
Studienkennzahl
UA | 066 | 838 | |