@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}
}