@phdthesis{Donath2008,
  author    = {Donath, Claudia},
  title     = {Sulfotransferase-vermittelte Genotoxizit{\"a}t von benzylischen Metaboliten alkylierter polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-29717},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {Alkylierte polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe werden in vielen Matrizes wie Fahrzeugabgasen und Tabakrauch und auch als Kontaminanten in Nahrungsmitteln neben rein aromatischen Kongeneren gefunden. Alkylierte PAK k{\"o}nnen {\"u}ber die Alkylseitenkette {\"u}ber benzylische Hydroxylierung und nachfolgende Sulfonierung katalysiert {\"u}ber Sulfotransferasen (SULT) zu reaktiven Schwefels{\"a}ureestern umgesetzt werden. Die SULT-vermittelte Bioaktivierung zu einem genotoxischen Schwefels{\"a}ureester wurde f{\"u}r den benzylischen Alkohol 1-Hydroxymethylpyren des Hepatokanzerogens 1-Methylpyren in fr{\"u}heren Arbeiten gezeigt. In der vorliegenden Arbeit wurde {\"u}berpr{\"u}ft, ob die benzylischen Alkohole weiterer alkylierter PAK {\"u}ber Sulfonierung zu genotoxischen Schwefels{\"a}ureestern umgesetzt werden. Hierzu wurde eine Gruppe von 17 Modellsubstanzen ausgew{\"a}hlt, um die Ableitung von Struktur-Aktivit{\"a}ts-Beziehungen zu erm{\"o}glichen. Das genotoxische Potenzial authentischer benzylischer Schwefels{\"a}ureester der Modellsubstanzen wurde zun{\"a}chst in vitro {\"u}ber DNA-Adduktbildung im zellfreien System und Mutagenit{\"a}t im Salmonella-R{\"u}ckmutationstest untersucht. Die Sulfate zeigten große Reaktivit{\"a}tsunterschiede in Abh{\"a}ngigkeit von der Struktur des aromatischen Systems und der Position der Alkylseitenkette, wobei die Endpunkte DNA-Adduktbildung und Mutagenit{\"a}t gut korrelierten. Des Weiteren wurde der Salmonella-Mutagenit{\"a}tstest mit den benzylischen Alkoholen der untersuchten alkylierten PAK und gentechnisch ver{\"a}nderten S. typhimurium-St{\"a}mmen, die SULT-Formen des Menschen heterolog exprimieren, durchgef{\"u}hrt. Bis auf die Alkohole 2- und 4-HMP zeigten alle untersuchten benzylischen Alkohole deutliche mutagene Effekte in einem oder mehreren humane SULT exprimierenden St{\"a}mmen. Die durchgef{\"u}hrten in vitro-Versuche zeigten das Potenzial der benzylischen Metabolite alkylierter PAK f{\"u}r genotoxische Wirkungen. Nachfolgend musste gekl{\"a}rt werden, welche Relevanz die beobachteten Effekte f{\"u}r die komplexere in vivo-Situation haben. Nach Verabreichung verschiedener benzylischer Schwefels{\"a}ureester und Alkohole an m{\"a}nnliche Ratten konnten DNA-Addukte in den untersuchten Organen detektiert werden, was im Fall der Schwefels{\"a}ureester deren systemische Bioverf{\"u}gbarkeit und im Fall der benzylischen Alkohole deren Umsatz durch SULT der m{\"a}nnlichen Ratte zeigte. Da im Gegensatz zum Menschen die SULT-Expression in der Ratte auf die Leber fokussiert ist, musste ein Großteil des Umsatzes zu genotoxischen Sulfaten in der Leber stattgefunden haben. DNA-Addukte wurden jedoch auch in extrahepatischen Organen gefunden, was {\"u}ber einen hepatischen Export der gebildeten reaktiven Sulfate und deren Transport {\"u}ber den Blutkreislauf zu diesen Geweben erkl{\"a}rt werden kann. F{\"u}r die weiterf{\"u}hrenden in vivo-Studien wurden die benzylischen Alkohole 1-HMP und 1-HM-8-MP ausgew{\"a}hlt, die trotz großer struktureller {\"A}hnlichkeit toxikodynamische Unterschiede zeigten. Zur Untersuchung der Bedeutung des SULT-vermittelten Toxifizierungsweges als auch konkurrierender detoxifizierender oxidativer Stoffwechselprozesse, wurden f{\"u}r 1-HMP und 1-HM-8-MP in vivo-Inhibitionsstudien mit SULT-Inhibitoren und f{\"u}r 1-HM-8-MP auch mit ADH/ALDH-Inhibitoren durchgef{\"u}hrt. Eine Vorbehandlung mit dem SULT-Hemmstoff Pentachlorphenol f{\"u}hrte zu einer Reduktion der DNA-Adduktniveaus in Organen 1-HMP- und 1-HM-8-MP-behandelter Tiere. Die Verabreichung von Quercetin hatte keine Auswirkung auf die DNA-Adduktniveaus. Die Hemmung der DNA-Adduktbildung bei Verabreichung von Pentachlorphenol verdeutlichte jedoch, dass benzylische Alkohole alkylierter PAK in vivo {\"u}ber Sulfonierung bioaktiviert werden. Eine Vorbehandlung mit dem ADH-Inhibitor 4-Methylpyrazol und dem ADH-Substrat Ethanol f{\"u}hrte zu erh{\"o}hten DNA-Adduktniveaus in Organen 1-HM-8-MP-behandelter Tiere. Den gleichen Effekt, jedoch in geringerem Ausmaß, hatte auch die Vorbehandlung mit dem ALDH-Inhibitor Disulfiram. Dies deutet darauf hin, dass oxidative Modifikationen an der Seitenkette des 1-HM-8-MP einen Detoxifizierungsmechanismus darstellen. Nach Verabreichung benzylischer Metabolite alkylierter PAK wurden oftmals hohe Adduktniveaus in der Niere detektiert. Als m{\"o}gliche Ursache hierf{\"u}r wurde eine Transporter-vermittelte renale Sekretion reaktiver Sulfate postuliert, die {\"u}ber Vorbehandlung mit Probenecid vor Verabreichung von 1-HMP und 1-HM-8-MP {\"u}berpr{\"u}ft wurde. Der Haupteffekt der Probenecid-Behandlung wurde jedoch nicht in der Niere, sondern in der Leber beobachtet, die stark erh{\"o}hte Adduktniveaus zeigte. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung hierf{\"u}r ist die Hemmung des Exportes in der Leber gebildeter reaktiver Sulfate {\"u}ber Inhibition hepatischer organischer Anionentransporter.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wend2009,
  author    = {Wend, Korinna},
  title     = {Konstruktion und toxikologische Nutzung von transgenen M{\"a}usen mit den allelischen Varianten von humanen SULT1A-Genen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-42052},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Eine besondere Rolle im Fremdstoffmetabolismus hat die SULT1A1 beim Menschen aufgrund der hohen Expression und breiten Gewebeverteilung. W{\"a}hrend die humane SULT1A1 in sehr vielen Geweben exprimiert wird, wurde die murine SULT1A1 vor allem in der Leber, Lunge und Colon gefunden. Neben der Gewebeverteilung spielt auch der Polymorphismus im humanen SULT1A1-Gen eine bedeutende Rolle. Der h{\"a}ufigste Polymorphismus in diesem Gen f{\"u}hrt zu einer Aminos{\"a}uresubstitution von Arginin zu Histidin an Position 213. Die Genvariante mit Histidin (auch als SULT1A1*2 bezeichnet) codiert f{\"u}r ein Protein mit einer geringen Enzymaktivit{\"a}t und einer reduzierten Enzymmenge in Thrombocyten. {\"U}ber den Einfluss dieser allelischen Varianten in anderen Geweben ist bislang wenig bekannt. In vorausgegangenen epidemiologischen Studien wurden m{\"o}gliche Korrelationen zwischen den Genvarianten und der Krebsentstehung in verschiedenen Geweben untersucht. Diese Daten liefern jedoch widerspr{\"u}chliche Ergebnisse zum Krebsrisiko. Aufgrund der strittigen epidemiologischen Daten sollten Tiermodelle generiert werden, um die h{\"a}ufigsten SULT1A1-Allele hinsichtlich der Empfindlichkeit gegen{\"u}ber Nahrungs- und Umweltkanzerogenen zu untersuchen. Zur Erzeugung transgener (tg) Mauslinien wurde mittels Mikroinjektion der codierenden Genbereich und große flankierende Humansequenzen stromaufw{\"a}rts und stromabw{\"a}rts in das Mausgenom integriert. Es wurden mehrere Mauslinien hergestellt. Zwei davon, die Mauslinie 31 mit dem SULT1A1*1-Allel und die Mauslinie 28 mit dem SULT1A1*2-Allel, wurden eingehend analysiert. In beiden Linien wurde eine identische Kopienzahl des Transgens ermittelt. Proteinbiochemische Charakterisierungen zeigten eine weitgehend dem Menschen entsprechende Gewebeverteilung und zellul{\"a}re und subzellul{\"a}re Lokalisation der humanen SULT1A1 in der Linie (Li) 28. In Li 31 wurden Unterschiede zu Li 28 sowohl in der Gewebeverteilung als auch in der zellul{\"a}ren Lokalisation des exprimierten humanen Proteins ermittelt. Dabei war die Expression auf Proteinebene in der SULT1A1*2-tg Linie generell st{\"a}rker als in der SULT1A1*1-Linie. Dieses Ergebnis war {\"u}berraschend, denn in humanen Thrombocyten f{\"u}hrt das SULT1A1*1-Allel zu einem h{\"o}heren Gehalt an SULT1A1-Protein als das SULT1A1*2-Allel. Zur Analyse der unterschiedlichen Proteinexpressionen in den tg Mauslinien wurde die cDNA und der 5´-flankierende Bereich des SULT1A1-Gens sequenziert. In beiden tg Linien entsprach die Sequenz der cDNA der Referenzsequenz aus der Gendatenbank (Pubmed). In der 5´-flankierenden Region wurden bekannte Polymorphismen analysiert und unterschiedliche Haplotypen in den tg Linien an den Positionen -624 und -396 ermittelt. Dabei wurde in der Li 31 der Haplotyp detektiert, der in der Literatur mit einer h{\"o}heren SULT1A1-Enzymaktivit{\"a}t beschrieben wird. Der m{\"o}gliche Zusammenhang zwischen Transkriptionsrate und Proteinexpression wurde in RNA-Expressionsanalysen im codierenden und 5´-nicht codierenden Bereich (mit den alternativen Exons 1B und 1A) untersucht. Im codierenden Bereich und im Exon 1B konnte in den untersuchten Organen eine h{\"o}here RNA-Expression in der Li 28 im Vergleich zur Li 31 ermittelt werden. Außer in der Lunge wurde f{\"u}r Exon 1B eine identische RNA-Expression detektiert. RNA, die Exon 1A enthielt, wurde in allen untersuchten Organen der Li 28, aber nur in der Lunge bei der Li 31 gefunden. In beiden tg Linien konnten mit den Exon 1A-Primern jedoch auch gr{\"o}ßere PCR-Produkte ermittelt werden. Dieser Unterschied im Exon 1A und m{\"o}gliche Spleißvarianten k{\"o}nnten damit f{\"u}r die unterschiedliche Proteinexpression des humanen SULT1A1-Proteins in den beiden tg Mauslinien sein. Die in dieser Arbeit generierten und charakterisierten tg Mausmodelle wurden in einer toxikologischen Studie eingesetzt. Es wurde das heterozyklische aromatische Amin 2-Amino-1-methyl-6-phenylimidazo-[4,5-b]pyridin (PhIP) verwendet. PhIP wird beim Erhitzen und Braten von Fleisch und Fisch gebildet und k{\"o}nnte mit der erh{\"o}hten Krebsentstehung im Colon in der westlichen Welt im Zusammenhang stehen. Mittels 32P-Postlabelling sollte der Einfluss der zus{\"a}tzlichen Expression der humanen SULT-Proteine auf die PhIP-DNA-Adduktbildung analysiert werden. Dabei wurden mehr DNA-Addukte in den tg Tieren als in den Wildtyp-M{\"a}usen ermittelt. Die Konzentration der gebildeten DNA-Addukte korrelierte mit der Expressionsst{\"a}rke des humanen SULT1A1-Proteins in den tg M{\"a}usen. An den in dieser Arbeit generierten tg Mauslinien mit den h{\"a}ufigsten allelischen Varianten des SULT1A1-Gens konnten Unterschiede auf RNA- und Protein-Ebene ermittelt werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Expression der humanen SULT1A1 eine Auswirkung sowohl auf die St{\"a}rke als auch das Zielgewebe der DNA-Adduktbildung in vivo hat.},
  language  = {de}
}