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Die Rolle reaktiver Sauerstoffspezies bei der Vasodilatation induziert durch Teepolyphenole (2019)

Art

Hochschulschrift

Autor

Lehmann, Stephanie (WE 3)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag Berlin, 2019 — v, 98 Seiten

ISBN: 978-3-96729-013-4

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/25970

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Abstract / Zusammenfassung

Grünem und schwarzem Tee werden zahlreiche gesundheitsfördernde Wirkungen auf das Herz-Kreislauf-System zugeschrieben. Insbesondere wird der Schutz vor Arteriosklerose, Bluthochdruck und die positive Wirkung auf die Gefäßfunktion diskutiert. Darüber hinaus wurden auch antioxidative Effekte der Teepolyphenole beschrieben. In vitro wurden aber auch prooxidative Effekte von Teepolyphenolen beobachtet. Diese können selbst oxidiert werden und dadurch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) wie Wasserstoffperoxid (H2O2) und Hyperoxidanionen (O2.-) bilden. Einige Arbeitsgruppen gehen von einer Autooxidation mit Bildung von Dimeren/Chinonen der Teepolyphenole aus, was bislang nur in vitro gezeigt werden konnte. In diesem Zusammenhang ist bislang nur teilweise verstanden, wie die beschriebenen vasodilatorischen Effekte der Polyphenole vermittelt werden. Es ist unklar, ob rezeptorvermittelte Signalwege involviert sind oder ob Autooxidation mit Bildung von ROS eine Rolle spielt. Bisher ist bekannt, dass Epigallocatechin-3-gallat (EGCG) in den Endothelzellen über Proteinkinasen die endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS) durch Phosphorylierungen aktiviert und dadurch zu steigender Stickstoffmonoxid (NO.)- Produktion und nachfolgender Vasodilatation führt. Als involvierte Proteinkinasen konnten die Phosphatidylinositol-3-OH-Kinase (PI3-Kinase), cAMP-abhängige Proteinkinase (PKA) und Proteinkinase B (AKT) identifiziert werden. Es wird diskutiert, ob die NO-vermittelte Relaxation der Gefäße eine redoxempfindliche Reaktion ist, die die Anwesenheit von H2O2 und O2.- benötigt. Diese könnten als frühes Signal die PI3-Kinase/AKT-abhängige eNOS-Phosphorylierung auslösen. In der vorliegenden Arbeit sollte eine mögliche Autooxidation unter Bildung von ROS als übergeordneten Auslöser des PI3/AKT-Kinase-Signalweges untersucht werden. Studienergebnisse zur Autooxidation von EGCG wurden in der vorliegenden Arbeit auf grünen und schwarzen Tee, sowie Theaflavin-3,3´-digallat (TF3) als Bestandteil des schwarzen Tees, erweitert und somit auf verschiedene Teepolyphenole übertragen. Die Untersuchungen erfolgten in mehreren Schritten, um die Ergebnisse mit verschiedenen Methoden zu verifizieren. Basis aller Untersuchungen bildete das Aortenringmodell aus der Ratte, welches als ex vivo Versuchsmodell die in vivo Situation im Blutgefäß nachstellt. Um die Beteiligung der ROS H2O2 und O2.- an der Vasodilatation durch Teepolyphenole zu untersuchen, wurde zu Beginn eines jeden Experimentes als Einmalgabe Superoxiddismutase (SOD, 500 U/ml), Katalase (200 U/ml) oder Mangan(III)tetrakis(1-methyl-)porphyrin (MnTMPyP, 10 μM) dem Organbad zugegeben. Mitgeführt wurden Kontrollringe, die nur mit Wasser behandelt wurden. Zur Messung der Vasodilatation erfolgte alle 30 Minuten die Gabe von EGCG (0,1 - 10 μM), TF3 (0,02 - 2 μM), sowie grünem oder schwarzem Tee (5 -50 μl, was bei 50 μl ca. 5 μM EGCG bzw. 0,06 μM TF3 entsprach) in die Organbäder. Die Teepolyphenol-induzierte Vasodilatation wurde bei allen Interventionen durch Katalase vollständig verhindert, bei schwarzem Tee durch SOD hingegen signifikant verstärkt. Eine nicht signifikante Verstärkung der Vasodilatation durch SOD war auch bei EGCG, TF3 und grünem Tee zu beobachten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass H2O2 maßgeblich die Vasodilatation auslöst. Die Stabilitätsmessungen von EGCG und TF3 gaben Aufschluss über eine mögliche Autooxidation der Teepolyphenole. EGCG (1 und 10 μM) und TF3 (0,5 und 2 μM) wurden als Einmalgabe dem Organbad zugegeben und nach 1, 15 und 30 Minuten Proben entnommen. Die Messungen von EGCG und TF3 mittels Ultrahochdruckflüssigkeitschromatographie zeigten einen raschen Konzentrationsabfall im zeitlichen Verlauf und unterstützen damit die These der Autooxidation. Dies kann auch für die Teepolyphenole im grünen und schwarzen Tee vermutet werden. Katalase und SOD hatten einen stabilisierenden Effekt auf EGCG und TF3, so dass beide Polyphenole zum Teil in höheren Konzentrationen nachweisbar waren als ohne Antioxidantien. Des Weiteren wurde mit dem Amplex Red Wasserstoffperoxid Test die durch EGCG und TF3, sowie grünen und schwarzen Tee generierte Menge an H2O2 gemessen. EGCG (1 und 10 μM), TF3 (0,5 und 2 μM), sowie grüner und schwarzer Tee (50 μl) wurden als Einmalgabe dem Organbad zugegeben und nach 1, 15 und 30 Minuten Proben entnommen. Bei grünem und schwarzem Tee sowie EGCG und TF3 war nach kurzer Zeit H2O2 nachweisbar, dessen Entstehung nach Vorbehandlung mit Katalase und SOD stark vermindert wurde. Es gibt darüber hinaus auch die Möglichkeit der Beteiligung weiterer ROS an der Vasodilatation. Aus den vorhandenen Ergebnissen kann auf einen extrazellulären Zerfall/Autooxidation der Teepolyphenole unter H2O2-Bildung geschlossen werden. Das extrazellulär gebildete H2O2 kann in die Zellen diffundieren und intrazellulär den PI3/AKT-Signalweg mit nachfolgender Phosphorylierung der eNOS und Vasodilatation auslösen. Die hier vorliegende Arbeit stützt damit die Vermutung, dass Teepolyphenole auch prooxidativ wirken können und trägt zum Verständnis der Mechanismen der Vasodilatation durch Teepolyphenole bei. Aufgrund der widersprüchlichen Ergebnisse bezüglich prooxidativer und antioxidativer Effekte von Teepolyphenolen bedarf es jedoch weiterführender Untersuchungen. Zudem muss der Frage nachgegangen werden, ob andere Inhaltsstoffe oder Metaboliten im grünen und schwarzen Tee die Vasodilatation vermitteln.