TY  - THES
A1  - El-Saadany, Mohamed Abdel Meged Marawan
T1  - Protective effect of dietary antioxidants and plant extracts on acute inflammation and hepatotoxicity in vitro
T1  - Protektiver Effekt von Pflanzenextrakten und ernährungsrelevanten Antioxidantien auf akute Entzündung und Hepatotoxizität in vitro
N2  - Dietary antioxidants are believed to play an important role in the prevention and treatment of a variety of diseases associated with oxidative stress. Although there is a wide range of dietary antioxidants, the bulk of the research to date has been focused on the nutrient antioxidants vitamin C, E, and carotenoids. Certain relatively uncommon antioxidants such as lipoic acid (LA), and phenolic compounds such as (-)-epicatechin (EC), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epicatechin gallate (ECG), and (-)-epigallocatechin gallate (EGCG), have not been extensively investigated although they may exert greater antioxidant potency than that of carotenoids and vitamins. Extracts from selected plants and plant byproducts may represent rich sources for one or more of such antioxidants and therefore exhibit higher effects than a single antioxidant due to the synergistic effects produced between such antioxidants. However, in the last decade a number of epidemiological, animal and in vitro studies have suggested a protective and therapeutic potency of these antioxidants in a broad range of diseases such as cancer, diabetes, atherosclerosis, cataract and acute and chronic neurological disorders. Inflammation, the response of the host toward any infection or injury, plays a central role in the development of many chronic diseases. Several evidences demonstrated the rise of different types of cancer from sites of inflammation. This suggests that active oxygen species and some cytokines generated in the inflamed tissues can cause injury to DNA and ultimately lead to carcinogenesis. Diethylnitrosamine (DEN) is one of the most important environmental carcinogens, present in a variety of foods, alcoholic beverages, tobacco smoke and it can be synthesized endogenously. In addition to the liver it can induce carcinogenesis in other organs like kidney, trachea, lung, esophagus, fore stomach, and nasal cavity. Several epidemiological and laboratory studies indicate that nitroso compounds including DEN may induce hyperplasia and chronic inflammation which is closely associated with the development of hepatocellular carcinoma. Despite increasing evidence on the potential of antioxidants in modulating the etiology of chronic diseases, little is known about their role in inflammation and acute phase response (APR). Therefore the aim of the present work was to study the protective effect of water and solvent extracts of eight plant and plant byproducts including green tea, artichoke, spinach, broccoli, onion and eggplant, orange and potato peels as well as eight antioxidants agents including EC, EGC, ECG, EGCG, ascorbic acid (AA), acetylcysteine (NAC), α-LA, and alpha-tocopherol (α-TOC) toward acute inflammation induced by interleukin-6 (IL-6) and hepatotoxicity induced by DEN in vitro. The negative acute phase proteins (APP), transthyretin (TTR) and retinol-binding protein (RBP) were used as inflammatory biomarkers analyzed by ELISA, whereas neutral red assay was used for evaluating the cytotoxicity. All experiments were performed in vitro using human hepatocarcinoma cell line (HepG2). Additionally the antioxidant activity was measured by TEAC and FRAP assays, phenolic content was measured by Folin–Ciocalteu and characterized by HPLC. Moreover, the microheterogeneity of TTR was detected using immunoprecipitation assay combined with SELDI-TOF MS. Results of present study showed that HepG2 cells provide a simple, sensitive in vitro system for studying the regulation of the negative APP, TTR and RBP under free and inflammatory condition. IL-6, a potent proinflammatory cytokine, in a concentration of 25 ng/ml was able to reduce TTR and RBP secretion by approximately 50-60% after 24h of incubation. With exception of broccoli and water extract of onion which showed pro-inflammatory effects in this study, all other plant extracts, at specific concentrations, were able to elevate TTR secretion in normal condition and even under treatment of IL-6 where the effect was quite lower. Green tea followed by artichoke and potato peel exhibited the highest elevation in TTR concentration which reached 1.1 and 2.5 folds of control in presence and absences of IL-6 respectively. In general Plant extracts were ordered according their anti-inflammatory potency as following: in water extracts; green tea > artichoke > potato peel > orange peel > spinach > eggplant peel, where in solvent extracts; green tea > artichoke > potato peel > spinach > eggplant peel > onion > orange peel. The antiinflammatory effect of water extracts of green tea, artichoke and orange peel were significantly higher than their corresponding solvent extracts whereas water extracts of eggplant-, potato peels and spinach showed lower effect than their solvent extracts. On the other hand α-LA followed by EGCG and ECG exhibited the highest elevation in TTR concentration compared to other antioxidants. The relation between the anti-inflammatory potential and antioxidants activity and phenolic content for the investigated substances was generally weak. This may suggest the involvement of other mechanisms than antioxidants properties for the observed effect. TTR secreted by HepG2 cells has a molecular structure quite similar to the purified standard and serum TTR in which all the three main variants are contained including native, S-cystinylated and Sglutathionylated TTR. Interestingly, a variant with molecular mass of 13453.8 + 8.3 Da has been detected only in TTR secreted by HepG2. Among all investigated antioxidants and plant extracts, six substances were able to elevate the native preferable TTR variant. The potency of these substances can be ordered as following α-LA > NAC > onion > AA > EGCG > green tea. A weak correlation between elevation on TTR and shifting to the native form was observed. Similar weak correlation has also been observed between antioxidants activity and elevation in native TTR. Although DEN was able to induce cell death in a concentration dependent manner, it requires considerably higher concentrations for its effects especially after 24h. This may be attributed to a lack in cytochrome P450 enzymes produced by HepG2. At selected concentrations some antioxidants and plant extracts significantly attenuate DEN cytotoxicity as following: spinach > α-LA > artichoke > orange peel > eggplant peel > α-TOC > onion > AA. Contrary all other substances especially green tea, broccoli, potato peel, and ECG stimulate DEN toxicity. In conclusion, this study demonstrated that selected antioxidants and plant extracts may attenuate the inflammatory process, not only by their antioxidants potency but also by other mechanisms which remain unclear. They may also play a vital role on stabilizing the tetramic structure of TTR and thereby prevent amyloidosis diseases. Lipoic acid represents in this study unique function against inflammation and hepatotoxicity. Despite the protective effect demonstrated by investigated substances, attention should also be given to the pro-oxidant and potential cytotoxic effects produced at higher concentrations.
N2  - Substanzen und Lebensmittelinhaltstoffe mit antioxidativer Wirkung spielen eine entscheidende Rolle in Prävention und Behandlung zahlreicher Erkrankungen, die mit oxidativen Stress assoziiert sind. Dabei stehen v. a. die Lebensmittelinhaltsstoffen Vitamin C (Ascorbinsäure, AA), Vitamin E und die Carotinoide im Zentrum der Forschung. Da einige bislang relativ ungebräuchliche Antioxidantien wie Liponsäure (LA) und phenolische Substanzen wie (-)-Epicatechin (EC), (-)-Epigallocatechin(EGC), (-)-Epicatechingallat (ECG), und (-)-Epigallocatechingallat (EGCG) ein größeres antioxidatives Potential als Carotinoide und die Vitamine C und E aufweisen, geraten diese in zunehmendem Maße in den Fokus der Forschung und wecken auch immer mehr das Interesse gesundheitsbewusster Verbraucher. Einige ausgewählte Pflanzenextrakte und Extrake pflanzlicher Nebenprodukte stellen ergiebige Quellen der oben erwähnten Substanzen dar und zeichnen sich daher durch eine höhere Wirksamkeit aus, die teilweise auch auf synergetische Effekte zwischen diesen Antioxidantien zurückzuführen ist. Eine Vielzahl epidemiologischer Studien sowie zahlreiche Tier- und in-vitro-Experimente deuten daher darauf hin, daß die oben erwähnten Antioxidantien bei einer Vielzahl von Erkrankugen, wie Krebs, Diabetes, Arteriosklerose, Katarakt, akute bzw. chronische neurologische Störungen, ein schützendes und therapeutisches Potential entfalten. Entzündungen, als Antwort eines Individuums auf Infektion oder Verletzungen, spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung vieler chronischer Erkrankungen. So konnten mehrere Studien den Zusammenhang zwischen der Entstehung verschiedener Krebsarten und zugrundeliegender Infektionen belegen. Dies deutet darauf hin, dass reaktive Sauerstoffspezies und einige Zytokinen, die im entzündeten Geweben generiert werden und DNA-Schäden verursachen können, letztendlich auch eine Karzinogenese auslösen können. Diethylnitrosamin (DEN) ist eines der bekanntesten Umweltkarzinogene, daß neben Hepatokarzinomen auch Krebs in Nieren, Trachea, Lunge, Speiseröhre, Magen und Nasenhöhle hervorrufen kann und in vielen Lebensmitteln, alkoholischen Getränke sowie Tabakrauch enthalten ist und darüber hinaus endogen synthetisiert wird. Dabei geht man auf Grundlage mehrere epidemiologischer und Forschungsstudien davon aus, dass durch Nitroso-Verbindungen, u.a. auch DEN, induzierte Hyperplasien und chronische Entzündungen die Entwicklung hepatozellulärer Karzinome begünstigt. Trotz zunehmender Beweise bezüglich des Potentials von Antioxidantien die Ätiologie chronischer Erkrankungen zu modulieren, ist bislang nur sehr wenig über ihre Rolle im Entzündungsprozess und der Akutphasereaktion (APR) bekannt. Deshalb war das Ziel der vorliegenden Arbeit die schützende Wirkung von Extrakten verschiedener Pflanzen und Pflanzennebenprodukten sowie isolierten Antikoxidantien bei akuten Entzündungssituationen zu testen. Dazu wurden wässrige und Lösungsmittelextratke aus acht Pflanzen bzw. deren Nebenprodukten (Grüntee, Artischocke, Spinat, Brokkoli, Zwiebel, Aubergine-, Orangen- und Kartoffelschalen) hergestellt und ihre Wirkung sowie die acht weiterer reiner Antioxidantien (EC, EGC, ECG, EGCG, Ascorbinsäure (AA), Acetylcystein (NAC), LA, und Tocopherol (TOC) in in-vitro-Modellen der akuten Entzündung, induziert durch interleukin-6 (IL-6), bzw. der Hepatoxizität, induziert durch DEN, getestet.. Transthyretin (TTR) und Retinol-Bindungsprotein (RBP), zwei negative Akutphasenproteine (APP) wurden als Entzündungsbiomarker (Analyse per ELISA) und Neutral-Red-Assay als ein Maß für die Cytotoxizität herangezogen. Alle Experimente wurden in-vitro in einer immortalisierten humanen Hepatokarzinom-Zelllinie (HepG2) durchgeführt. Die antioxidativen Kapazität wurde mittels TEAC und FRAP-Methoden evaluiert und der Gesamtphenolgehalt durch die Folin–Ciocalteu-Methode erfasst, wobei die qualitative Charakterisierung über die HPLC erfolgte. Die Mikroheterogenität des TTR wurde durch Immunopräzipitation in Kombination mit SELDI-TOF-MS Technik analysiert. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass HepG2-Zellen ein einfaches und empfindliches in-vitro System zur Regulierung von negativen Akutphasenproteinen, TTR und RBP, unter physiologischen und infllammatorischen Bedingungen darstellen. IL-6, ein potentes Pro-Entzündungszytokine, war bei einer 24stündigen Inkubation mit einer Konzentration von 25 ng/ ml in der Lage die Sekretion von TTR und RBP um ca. 50-60% zu reduzieren. Mit Ausnahme von Broccoli und Wasser Extrakt der Zwiebel, die zeigten, proinflammatorischen Effekt Wirkungen in dieser Studie, die alle anderen Pflanzenextrakten, in bestimmten Konzentrationen, waren in der Lage zu erheben TTR Sekretion im normalen, aber auch bei der Behandlung von IL-6 bei denen die Wirkung war niedriger. Grüntee, gefolgt von Artischocken und Kartoffelschälen zeigte die höchste Erhebung in der TTRKonzentration, die erreicht, 1,1 und 2,5 Falten der Kontrolle in Behandlung und ohne Behandlung von IL-6 bzw. Die wässrigen Pflanzenextrakte lassen sich in der folgenden Reihenfolge des anti-Entzündungspotentials einordnen: Grüntee > Artischocke > Kartoffelschalen > Orangenschalen > Spinat > Aubergineschalen, wogegen bei Lösungsmittelextrakte folgende Reihenfolge ermittelt wurde: Grüntee > Artischocke > Kartoffelnschalen > Spinat > Aubergineschalen > Zwiebel > Orangenschalen. Die schützende Wirkung der wässrigen Extrakte von Grüntee, Artischocke und Orangenschalen war signifikant höher als die der entsprechenden Lösungsmittelextrakte. Wohingegen wässrige Extrakte aus Aubergineschalen, Kartoffelschalen, Spinat und Zwiebel weniger effektiv waren. Auf der anderen Seite, LA gefolgt von EGCG und ECG zeigte die höchste Erhebung in der TTRKonzentration im Vergleich zu anderen Antioxidantien. Somit konnte ein schwacher aber Zusammenhang zwischen antinflammatorischem Potential, antioxidativer Aktivität und Phenolgehalt nachgewiesen werden. Daher ist anzunehmen, dass den beobachteten Effekten anderen Mechanismen zu Grunde liegen. Das durch HepG2-Zellen sezernierte TTR erwies eine molekulare Struktur ähnlich der des verwendeten Standards bzw. des TTR aus humanem Serum auf. Es enthielt alle drei Hauptvarianten, einschließlich der nativen, S-cystinylierten und S-glutathionylierten TTR-Formen. Darüber hinaus wurde nur im in-vitro sezerniertem TTR (TTR aus HepG2-Zellen) eine Variante mit einer molekularen Masse von 13453.8 + 8.3 Da nachgewiesen. Von den untersuchten Substanzen wiesen nur sechs Verbindungen die Fähigkeit auf den Anteil der günstigen nativen TTR-Form zu erhöhen aus. Dabei konnte folgende Wirksamkeitsreihenfolge zugeordnet werden : LA > NAC > Zwiebel > AA > EGCG > Grüntee. Eine schwache Korrelation zwischen der Erhöhung der TTRKonzentration und der Verschiebung zu der nativen Form hin wurde festgestellt. Ein ähnlicher Zusammenhang zwischen der antioxidativen Aktivität und dieser Erhöhung wurde auch beobachtet. Obwohl DEN in der Lage war konzentrationsabhängig den Zelltod zu induzieren, war eine wesentlich höhere Konzentration notwendig, um die volle Wirksamkeit während 24stündiger Inkubation zu gewährleisten. Dies mag auf die mangelnde Ausstattung mit Cytochrom-P450-Enzymen, die in den HepG2 Zellen produziert werden, zurück zu führen sein. Ausgewählte Konzentrationen einiger eingesetzter Substanzen führten zu einer signifikanten Schwächung der DEN-induzierten Zytotoxizität mit folgender Wirksamkeit: Spinat > LA > Artischocke > Orangen- > Aubergineschalen > TOC > Zwiebel > AA. Im Gegensatz dazu, stimulierten alle anderen Substanzen, insbesondere Grüntee, Brokkoli, Kartoffelschalen und ECG, die DEN –induzierten Toxizität. Diese Arbeit zeigt somit, dass ausgewählte Antioxidantien und Pflanzenextrakten in der Lage sind, den antinflammatorischen Prozess sowohl durch ihre antioxidative Wirkung als auch durch bislang nicht aufgeklärten Mechanismen grundlegend zu beeinflussen. Sie könnten daher eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung von Proteinstrukturen übernehmen (gezeigt am Beispiel vom TTR) und in diesem Zusammenhang möglicherweise auch zur Prävention von Krankheiten wie Amyloidosen beitragen. Liponsäure überzeugte in dieser Arbeit durch seine einzigartigen Funktion gegenüber Entzündungssituationen und Hepatoxizität. Wie oft beobachtet und durch diese Studie bestätigt, weisen die verwendeten Subsatzen neben der schützenden anti- auch pro-oxidativen Wirkungen auf, wodurch die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zur Erfassung der Zytotoxizität beim Einsatz höherer Konzentration verdeutlicht wird.
KW  - HepG2
KW  - diätetische Antioxidantien
KW  - Phenole
KW  - akute Entzündung
KW  - Hepatotoxizität
KW  - HepG2
KW  - dietary antioxidants
KW  - phenols
KW  - acute inflammation
KW  - hepatotoxicity
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-31585
ER  - 
TY  - THES
A1  - Machowetz, Anja
T1  - Untersuchung kardioprotektiver Wirkungen des Olivenöles und seiner phenolischen Komponenten in einer Gruppe gesunder deutscher Männer
T1  - Cardioprotective effects of olive oil and its phenolic compounds in healthy German men
N2  - "Untersuchung kardioprotektiver Wirkungen des Olivenöles und seiner phenolischen Komponenten in einer Gruppe gesunder deutscher Männer"  EINLEITUNG: Epidemiologische Daten belegen, dass die mediterrane Ernährung mit einer niedrigen Inzidenz an mit oxidativen Stress assoziierten kardiovaskulären Erkrankungen einhergeht. Dabei wird vor allem dem Olivenöl, als Hauptfettlieferant in der mediterranen Ernährung, eine kardioprotektive Wirkung zugesprochen. Olivenöl zeichnet sich neben dem hohen Gehalt an einfach ungesättigten Fettsäuren (MUFA) durch ein reichhaltiges Spektrum an phenolischen Verbindungen aus, deren antioxidative Wirkung bereits zahlreichen in in vitro Studien beschrieben wurde. Demnach könnte der Verzehr von phenolreichem Olivenöl auch in vivo vor oxidativen Schädigungen schützen und somit das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen senken. ZIELSTELLUNG: Untersuchung der kardioprotektiven Wirkung von Olivenöl und seiner phenolischen Komponenten in einer Gruppe gesunder deutscher Männer. METHODE: Dazu wurde eine randomisierte cross-over doppelt-verblindete Interventionsstudie an 70 gesunden Männern zwischen 20 - 60 Jahren im Raum Berlin-Brandenburg durchgeführt. In jeweils drei dreiwöchigen Interventionsphasen konsumierten die Probanden täglich 25 ml natives (phenolreich), gemischtes (mittlerer Phenolgehalt) und raffiniertes (annähernd phenolfrei) Olivenöl, was sich ausschließlich im Gehalt an phenolischen Verbindungen unterschied. Das Olivenöl sollte dabei die gewöhnlich verzehrten Fette ersetzen. Die Interventionsphasen waren durch zweiwöchige Wash out-Phasen unterbrochen. Die Erhebung der Blutlipide, Biomarker der Lipidperoxidation und endogene Antioxidantien erfolgte zu Studienbeginn sowie zu Beginn und Ende jeder Verzehrsperiode.ERGEBNISSE: Bei den Blutlipiden sowie den Biomarkern der Lipidperoxidation und den endogenen Antioxidantien konnte keine signifikante Veränderung in Abhängigkeit vom Phenolgehalt der applizierten Olivenöle nachgewiesen werden. Einzig die Glutathion-Reduktase-Aktivität stieg mit zunehmendem Gehalt an phenolischen Verbindungen (pTrend = 0,041). Unabhängig von der Konzentration der Phenole im Olivenöl wurde bei den Probanden durch den Olivenölverzehr eine Senkung von Gesamtcholesterol (p = 0,007) und Triglyzeride (p = 0,013) im Serum erzielt. Diese Wirkung geht einher mit einem gestiegenen MUFA-Anteil in der Ernährung aufgrund des Olivenölkonsums (p < 0,001). SCHLUSSFOLGERUNG: Die Hypothese, dass die Phenole im Olivenöl aufgrund ihrer in in vitro und Tierstudien beschriebenen antioxidativen Wirkung dem Olivenöl neben dem einzigartigen Fettsäureprofil eine zusätzliche kardioprotektive Wirkung bescheren, konnte in der vorliegenden Studie nicht gezeigt werden. Dennoch konnte durch den Olivenölverzehr und der damit einhergehenden Erhöhung des MUFA-Anteils in der Ernährung eine vorteilhafte Beeinflussung der Blutlipide erzielt werden. Obgleich Olivenöl nicht das vorwiegend verzehrte Fett in Deutschland darstellt, zeigten die befragten Probanden eine hohe Akzeptanz. Folglich könnte die Integration von Olivenöl in die habituelle Ernährung einen Beitrag zur Senkung des kardiovaskulären Erkrankungsrisikos leisten.
N2  - "Cardioprotective effects of olive oil and its phenolic compounds in healthy German men"  BACKGROUND: Epidemiological data show that the Mediterranean diet is related to a low incidence of oxidative stress associated cardiovascular diseases. In particular, olive oil, which is the most consumed alimentary fat in the Mediterranean diet, is discussed to be cardio protective. Besides its high monounsaturated fatty acid content olive oil contains a remarkable amount of phenolic compounds. Results from in vitro and animal studies suggest that these phenols are powerful antioxidants. Thus, consumption of olive oil phenols also could inhibit oxidative damage in vivo and therefore could reduce the risk of cardiovascular diseases.  OBJECTIVE: To investigate the cardioprotective effect of olive oil and its phenolic compounds in healthy German men.  METHODS: Therefore, a randomised, cross-over, double-blind intervention trial in 70 healthy men aged 20 - 60 years from the Berlin-Brandenburg area was conducted. Subjects were randomised for three periods of three weeks to replace their usually consumed fat by daily 25 ml of virgin (high-phenolic), common (medium-phenolic) and refined (low-phenolic) olive oil, which vary only in their content of phenolic compounds. Each intervention was separated by a two-week wash-out period. Blood lipids, lipid peroxidation biomarker and endogenous antioxidants were assessed at study baseline and the beginning and end of each intervention period.  RESULTS: In the total study population, blood lipids, biomarker of lipid peroxidation and endogenous antioxidants were not affected by the phenolic content of the olive oils administered. Solely, a concentration-dependent increase in glutathion-reductase activity could be observed (pTrend = 0.041). A significant reduction in serum total cholesterol (p = 0.007) and triglycerides (p = 0.013) after of olive oil consumption was assessed, which was independent from the content of phenolic compounds in the olive oil. This effect goes along with an increased monounsaturated fatty acids proportion in the habitual diet of the subjects as a result of the olive oil consumption (p < 0.001).  CONCLUSION: The hypothesis, that phenolic compounds in olive oil due to its antioxidative properties reported in in vitro and animal studies provide additional cardioprotective effects besides those attributed to its unique fatty acids profile could not be supported by this study. However, olive oil consumption exert beneficial effects on blood lipids, which could be ascribed to the increased monounsaturated fatty acid content in the diet. Even though olive oil is not the main source of fat in Germany, the interviewed participants showed a high acceptance. Thus, integration of olive oil into the habitual diet could contribute to a risk reduction in cardiovascular diseases among German men.
KW  - Olivenöl
KW  - Phenole
KW  - Kontrollierte klinische Studie
KW  - Kardiovaskuläre Krankheit
KW  - Oxidativer Stress
KW  - mediterrane Ernährung
KW  - Mediterranean Diet
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-10432
ER  -