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In vitro characterization of anti-inflammatory effects of non-pungent capsaicin analogs on the skin
Elena Zoe Bogensperger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Barbara Lieder
DOI
10.25365/thesis.79050
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10702.66560.619914-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Masterarbeit untersucht Homovanillinsäureester, strukturelle Analoga von Capsaicin, im Hinblick auf ihre entzündungshemmenden und barrierefördernden Effekte in humanen epidermalen Keratinozyten. Der Fokus liegt auf den strukturellen Unterschieden innerhalb der aliphatischen Seitenkette dieser Verbindungen, die CLDN1- und CXCL8-Genexpression sowie die Sekretion von IL-8 beeinflussen. Eine zentrale Hypothese der Arbeit ist, dass bestimmte strukturelle Merkmale die biologische Aktivität der Verbindungen maßgeblich bestimmen. Die Untersuchungen wurden mittels HaCaT-Zelllinie durchgeführt, einem in-vitro-Modell für humane Keratinozyten, das zwischen proliferativen und differenzierten Zuständen wechseln kann, abhängig von der Calcium-Konzentration (Colombo et al., 2017). Es wurden insgesamt 16 Analoga getestet. Zur funktionellen Charakterisierung wurden zusätzlich bekannte TRPV1-Modulatoren (Capsaicin, Capsiat (Ilie et al., 2019) und Capsazepin (Gonzalez-Reyes et al., 2013)) eingesetzt. Nach Behandlung der Zellen mit den Verbindungen wurde eine Entzündungsreaktion durch TNF-a ausgelöst. Anschließend erfolgte die Quantifizierung der Genexpression von CLDN1 (Tight-Junction-Protein) (Deng et al., 2019) und CXCL8 (Gen des proinflammatorischen Zytokins IL-8) (Reinke & Sorg, 2012; Gendrisch et al., 2021) mittels RT-qPCR sowie die Messung der IL-8-Sekretion mittels ELISA. Des Weiteren wurde eine Struktur-Wirkungs-Beziehungsanalyse (SAR) durchgeführt. Diese diente zur Identifikation von Merkmalen, die mit der biologischen Aktivität zusammenhängen. Einige der getesteten Homovanillinsäureester führten zu einer erhöhten CLDN1-Expression und reduzierten IL-8-Werten. Besonders auffällig war eine Verbindung mit einer sechs Kohlenstoffatome langen aliphatischen Seitenkette und einer Doppelbindung am gamma-Kohlenstoffatom, die eine klare Wirkung auf Barrierefunktion und Entzündungsmarker in humanen Keratinozyten zeigte. Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial strukturell optimierter Homovanillinsäureester als Ausgangspunkt für neue dermatologische Therapien bei entzündlichen Hauterkrankungen wie Psoriasis oder atopischer Dermatitis (Cao et al., 2020). Die gezielte Analyse struktureller Einflüsse könnte zu neuen Behandlungen führen, die Entzündung reduzieren und die Hautbarriere stärken mit geringeren Nebenwirkungen als herkömmliche Wirkstoffe.
Abstract
(Englisch)
This master’s thesis investigates the anti-inflammatory and barrier-enhancing effects of homovanillic acid esters on human epidermal keratinocytes, with a particular focus on the aliphatic side chain of these structures. Homovanillic acid esters are structurally related to capsaicin (the active component in chili peppers) and its non-pungent analogue capsiate, but differ in chain length, branching, and the presence of double bonds in the aliphatic side chain. To evaluate their ability to modulate CLDN1 and CXCL8 gene expression, as well as the release of IL-8 a total of sixteen analogs were tested. The HaCaT cell line was used as a model for non-neuronal skin cells due to its capacity to transition between proliferative and differentiated states depending on calcium concentration (Colombo et al., 2017). Cells were treated with selected TRPV1 agonists and antagonists, including capsaicin (Chen et al., 2019), capsiate (Ilie et al., 2019), and capsazepine (Gonzalez-Reyes et al., 2013), followed by inflammatory stimulation using TNF-a. Gene expression of key markers such as CLDN1 (Deng et al., 2019) and CXCL8 (Reinke & Sorg, 2012; Gendrisch et al., 2021) was assessed via RT-qPCR, while IL-8 secretion was quantified using ELISA. These results were further explored through a structure–activity relationship (SAR) analysis to identify structural features associated with biological activity. Initial findings indicated that several homovanillic acid esters reduced IL-8 release and enhanced CLDN1 gene expression. In particular, one compound, characterized by a six-carbon side chain and a double bond at the gamma-position, stood out by significantly increasing CLDN1 expression and decreasing IL-8 release. This research underscores the therapeutic potential of different non-pungent capsaicin analogs in keratinocytes for conditions characterized by inflammation and impaired barrier function, such as psoriasis and atopic dermatitis (C. Cao et al., 2020). Identifying the structural modifications necessary leading to anti-inflammatory properties and enhanced barrier function with minimal side effects could pave the way for innovative treatments for skin-related inflammatory disorders
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Capsaicin Homovanillinsäureester CLDN1 IL-8 HaCaT TNF-alpha Capsiate Capsazepine
Schlagwörter
(Englisch)
homovanillic acid esters
Autor*innen
Elena Zoe Bogensperger
Haupttitel (Englisch)
In vitro characterization of anti-inflammatory effects of non-pungent capsaicin analogs on the skin
Paralleltitel (Deutsch)
In‑vitro‑Charakterisierung der entzündungshemmenden Wirkung schärfefreier Capsaicin‑Analoga auf der Haut
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
III, 77, XV Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Barbara Lieder
Klassifikation
35 Chemie > 35.70 Biochemie. Allgemeines
AC Nummer
AC17617112
Utheses ID
77173
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |