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Das seit 1957 als essentiell klassifizierte Spurenelement Selen vermittelt seine Funktion hauptsächlich durch seinen Einbau in Selenoproteine in Form der 21. proteinogenen Aminosäure Selenocystein. Insgesamt wurden 25 humane Gene für Selenoproteine identifiziert, deren genaue Funktion häufig noch nicht bekannt ist. Selen ist das einzige Mitglied aus der Gruppe der Mikronährstoffe, für das nach wie vor eine antikanzerogene Funktion vor allem in Bezug auf Darmkrebs postuliert wird. Die Grundlage dafür liefert eine Interventionsstudie, bei der 1.312 Probanden für 4,5 Jahre mit 200 μg Selen/Tag supplementiert wurden. Dies resultierte in einer Senkung der Gesamtkrebsmortalität um 50 %. Die Fragen einer optimalen Selenzufuhr, die nicht nur den Bedarf deckt, sondern auch die Entfaltung der antikanzerogenen Wirkung von Selen gewährleistet und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind noch ungeklärt. Zudem liegt die Selenzufuhr bei einem Großteil der europäischen Bevölkerung unter den Empfehlungen. Deshalb wurden in der vorliegenden Arbeit vier Wochen alte Mäuse für sechs Wochen marginal defizient (0,086 mg/kg Futter) bzw. selenadäquat (0,15 mg/kg Futter) gefüttert. Dieser geringe Unterschied im Selengehalt resultierte in einer Senkung des Plasmaselenspiegels der selenarmen Tiere auf 13 % und der GPx-Aktivität in der Leber auf 35 %. Zunächst wurde der Einfluss von Selen auf die globale Genexpression im murinen Colon mittels Microarray untersucht. Von den im Colon exprimierten Selenoproteinen reagierte die mRNA von SelW, SelH, GPx1 und SelM im Selenmangel besonders deutlich mit Expressionsverlust. Da diese Selenoproteine nicht nur im Colon, sondern auch in Leukozyten reguliert waren, sind sie auch als humane Biomarker für die in dieser Studie gewählte Schwankung des Selengehalts geeignet. Des Weiteren wurde auf Basis der Microarraydaten eine Signalweganalyse durchgeführt, die der Identifizierung krebsrelevanter Signalwege diente, um mögliche molekularbiologische Erklärungsansätze für die Rolle von Selen im Krebsgeschehen zu finden. Es zeigte sich, dass die mRNA von Schlüsselgenen des Wnt-Signalwegs wie β-Catenin, Gsk3β, Dvl2, Tle2, Lef1 und c-Myc auf Schwankungen des Selengehalts reagiert. Vor allem die Induktion von c-Myc, einem Zielgen des Wnt-Signalwegs, deutet darauf hin, dass dieser im Selenmangel tatsächlich aktiver ist als bei selenadäquater Versorgung. Ein weiterer möglicher Erklärungsansatz für die postulierte präventive Funktion von Selen gegenüber Darmkrebs ist die gastrointestinale Glutathionperoxidase (GPx2), die physiologisch in den proliferierenden Zellen des Kryptengrunds exprimiert wird. Die Regulation dieses Enzyms durch den Wnt-Signalweg, der ebenfalls in proliferierenden Zellen aktiv ist, konnte mittels Reportergenanalyse und endogen auf mRNA- und Proteinebene in Zellkultur gezeigt werden. Die Aktivierung verkürzter Promotorkonstrukte und die Mutation eines potentiellen Bindeelements identifizierten den für die Bindung von TCF und β-Catenin verantwortlichen Bereich. Als Zielgen des Wnt-Signalwegs scheint GPx2 zu den an Proliferationsprozessen beteiligten Genen zu gehören, was unter physiologischen Bedingungen die Aufrechterhaltung des intestinalen Epithels gewährleistet. Bei der Entstehung intestinaler Tumore, die in der Initiationsphase zu über 90 % mit einer konstitutiven Aktivierung des Wnt-Signalwegs einhergeht, wirkt GPx2 möglicherweise prokanzerogen. Die genaue Funktion von GPx2 während der Kanzerogenese bleibt weiter zu untersuchen.
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 können über die Alkylseitenkette über benzylische Hydroxylierung und nachfolgende Sulfonierung katalysiert über Sulfotransferasen (SULT) zu reaktiven Schwefelsäureestern umgesetzt werden. Die SULT-vermittelte Bioaktivierung zu einem genotoxischen Schwefelsäureester wurde für den benzylischen Alkohol 1-Hydroxymethylpyren des Hepatokanzerogens 1-Methylpyren in früheren Arbeiten gezeigt. In der vorliegenden Arbeit wurde überprüft, ob die benzylischen Alkohole weiterer alkylierter PAK über Sulfonierung zu genotoxischen Schwefelsäureestern umgesetzt werden. Hierzu wurde eine Gruppe von 17 Modellsubstanzen ausgewählt, um die Ableitung von Struktur-Aktivitäts-Beziehungen zu ermöglichen. Das genotoxische Potenzial authentischer benzylischer Schwefelsäureester der Modellsubstanzen wurde zunächst in vitro über DNA-Adduktbildung im zellfreien System und Mutagenität im Salmonella-Rückmutationstest untersucht. Die Sulfate zeigten große Reaktivitätsunterschiede in Abhängigkeit von der Struktur des aromatischen Systems und der Position der Alkylseitenkette, wobei die Endpunkte DNA-Adduktbildung und Mutagenität gut korrelierten. Des Weiteren wurde der Salmonella-Mutagenitätstest mit den benzylischen Alkoholen der untersuchten alkylierten PAK und gentechnisch veränderten S. typhimurium-Stämmen, die SULT-Formen des Menschen heterolog exprimieren, durchgeführt. Bis auf die Alkohole 2- und 4-HMP zeigten alle untersuchten benzylischen Alkohole deutliche mutagene Effekte in einem oder mehreren humane SULT exprimierenden Stämmen. Die durchgeführten in vitro-Versuche zeigten das Potenzial der benzylischen Metabolite alkylierter PAK für genotoxische Wirkungen. Nachfolgend musste geklärt werden, welche Relevanz die beobachteten Effekte für die komplexere in vivo-Situation haben. Nach Verabreichung verschiedener benzylischer Schwefelsäureester und Alkohole an männliche Ratten konnten DNA-Addukte in den untersuchten Organen detektiert werden, was im Fall der Schwefelsäureester deren systemische Bioverfügbarkeit und im Fall der benzylischen Alkohole deren Umsatz durch SULT der männlichen 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 über einen hepatischen Export der gebildeten reaktiven Sulfate und deren Transport über den Blutkreislauf zu diesen Geweben erklärt werden kann. Für die weiterführenden in vivo-Studien wurden die benzylischen Alkohole 1-HMP und 1-HM-8-MP ausgewählt, die trotz großer struktureller Ähnlichkeit toxikodynamische Unterschiede zeigten. Zur Untersuchung der Bedeutung des SULT-vermittelten Toxifizierungsweges als auch konkurrierender detoxifizierender oxidativer Stoffwechselprozesse, wurden für 1-HMP und 1-HM-8-MP in vivo-Inhibitionsstudien mit SULT-Inhibitoren und für 1-HM-8-MP auch mit ADH/ALDH-Inhibitoren durchgeführt. Eine Vorbehandlung mit dem SULT-Hemmstoff Pentachlorphenol führte 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 über Sulfonierung bioaktiviert werden. Eine Vorbehandlung mit dem ADH-Inhibitor 4-Methylpyrazol und dem ADH-Substrat Ethanol führte zu erhöhten 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 mögliche Ursache hierfür wurde eine Transporter-vermittelte renale Sekretion reaktiver Sulfate postuliert, die über Vorbehandlung mit Probenecid vor Verabreichung von 1-HMP und 1-HM-8-MP überprüft wurde. Der Haupteffekt der Probenecid-Behandlung wurde jedoch nicht in der Niere, sondern in der Leber beobachtet, die stark erhöhte Adduktniveaus zeigte. Eine mögliche Erklärung hierfür ist die Hemmung des Exportes in der Leber gebildeter reaktiver Sulfate über Inhibition hepatischer organischer Anionentransporter.
Die Rolle von Glucosetransportern der GLUT-Familie für die Glucosehomöostase und als Glucosesensor
(2007)
Ein hoher Verzehr von Obst und Gemüse scheint das Risiko der Inzidenz verschiedener Erkrankungen zu reduzieren. Es wird vermutet, dass eine Gruppe sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe, die Flavonoide, hierfür verantwortlich sind. Mögliche Effekte auf die intestinale Barrierefunktion dieser Substanzklasse sind jedoch weitgehend ungeklärt. Parazelluläre Eigenschaften epithelialer Zellen werden hauptsächlich durch die Zell-Zell-Kontakte der Tight Junction (TJ) insbesondere durch die Proteine Occludin und die Claudine definiert. Ziel dieser Arbeit war es, die Effekte des am häufigsten vorkommenden Flavonoids Quercetin auf die Barrierefunktion der Kolonkarzinom-Zelllinie Caco-2 zu untersuchen. Hierbei zeigte sich, dass Quercetin konzentrationsabhängig (50-200 µM) den transepithelialen Widerstand erhöhte. Die Wirkung von 200 µM Quercetin war bereits nach 4 h Inkubation erkennbar und erreichte nach 48 h maximale Werte. Der Wirkverlust, welcher nach 72 h Inkubation eintrat, konnte durch eine tägliche Gabe des Flavonoids verhindert werden. Weiterhin zeigte sich, dass der Quercetin-induzierte Widerstandsanstieg durch mukosale oder serosale Zugabe gleichermaßen auslösbar war. Western Blot-Analysen der TJ-Proteine Occludin, Claudin-1, -3, -4 und -7 ergaben, dass der durch Quercetin-induzierte Widerstandsanstieg insbesondere mit einer Zunahme der Expression des abdichtenden TJ-Proteins Claudin-4 einherging. Quercetin erhöhte ebenfalls die mRNA-Expression von Claudin-4 (quantitative RT-PCR) und bewirkte eine Aktivierung des Claudin-4-Promotors (Luciferase-Reportergen-Analysen). Mittels Immunfluoreszenz-Färbungen und Laserscanning-Mikroskopie konnte ein vermehrter Einbau von Claudin-4 in die TJ nachgewiesen werden. Funktionelle Untersuchungen mittels radioaktiven Fluxmessungen zeigten, dass das Flavonoid die parazelluläre Permeabilität für Natrium und Chlorid reduzierte, aber die Durchlässigkeit von Mannitol als parazellulärer Marker unverändert blieb. Wir konnten hiermit erstmals nachweisen, dass Quercetin die Expression des abdichtenden TJ-Proteins Claudin-4 in den TJ-Komplex verstärkte, wodurch die Ionen-Durchlässigkeit für Natrium und Chlorid vermindert wurde. Das führte zu einer Abdichtung der intestinalen Barriere. Dieser direkte Effekte von Quercetin könnte eine neue Möglichkeit für die Behandlung oder Prävention von Diarrhöe-bedingten intestinalen Barrieredefekten darstellen.
Das Metabolische Syndrom stellt eine Kombination verschiedener metabolischer Anomalien in einem Individuum dar. Starkes Übergewicht gilt als maßgebende Größe in der Genese des Syndroms, welches mit einem enormen Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen einhergeht. Um die stark steigende Prävalenz des Metabolischen Syndroms einzudämmen, sind dringend Konzepte für die Behandlung, vor allem jedoch für die Prävention von Übergewicht erforderlich. Einen wichtigen Beitrag leisten diesbezüglich Ballaststoffe in der Ernährung. Sie tragen auf unterschiedlichen Wegen zur Gewichtskontrolle bei und beeinflussen zudem verschiedene mit dem Metabolischen Syndrom assoziierte Blutparameter. Ebenso werden protektive Effekte von Polyphenolen, welche zur Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe zählen, beschrieben. Diese wirken u. a. auf den Glukose- sowie den Insulinhaushalt und greifen darüber hinaus in die Regulation der Fettverbrennung sowie des Energieverbrauches ein. Die Kombination beider Substanzgruppen verspricht bedeutendes gesundheitsförderndes Potential; dieses wurde gegenwärtig jedoch kaum untersucht. Carobballaststoff ist ein polyphenolreicher und vorwiegend unlöslicher Extrakt der Frucht des Johannisbrotbaumes (Ceratonia siliqua L). Bislang publizierte Studien zur physiologischen Wirksamkeit dieses Ballaststoffpräparates weisen sowohl beim Tier als auch beim Menschen bemerkenswerte hypocholesterinämische Eigenschaften nach. Inwiefern sich der Verzehr des Carobballaststoffes ebenso auf die Entwicklung von Übergewicht sowie anderen Messgrößen des Metabolischen Syndroms auswirkt, ist allerdings nicht bekannt. Die Zielstellung der Promotionsarbeit bestand darin, die postprandialen Wirkungen des Carobballaststoffverzehrs mit Hilfe einer Humanstudie aufzuzeigen. In die randomisierten, einfach verblindeten Untersuchungen im cross-over-Design wurden 20 gesunde Erwachsene im Alter zwischen 22 und 62 Jahren eingeschlossen. Unter Verwendung variierender Begleitmahlzeiten wurden die postprandialen Effekte verschiedener Mengen des Carobballaststoffes untersucht. Hierbei standen die Veränderungen der Plasmakonzentrationen von Glukose, Triglyceriden (TG), totalem und acyliertem Ghrelin sowie der Serumkonzentrationen von Insulin und nicht-veresterten Fettsäuren (NEFA) im Mittelpunkt der Betrachtungen. Der Verzehr des Carobballaststoffes in Kombination mit 200 ml Wasser und 50 g Glukose erhöhte die postprandialen Glukose- und Insulinkonzentrationen gegenüber der Glukoselösung ohne Ballaststoffzusatz. In Kombination mit 400 ml einer Flüssigmahlzeit verzehrt, senkte Carobballaststoff die postprandialen TG-, NEFA- und Ghrelin- (acyliert) Antworten. Die Untersuchung des respiratorischen Quotienten nach Zusatz von Carobballaststoff zur Flüssigmahlzeit mittels indirekter Respirationskalorimetrie bekräftigte die bereits bekannten Effekte auf den Lipidmetabolismus und wies zudem eine Steigerung der Fettverwertung unter Verminderung der Glukoseoxidation nach. Wurde Carobballaststoff schließlich in Lebensmittel eingebracht, sanken nach dem Verzehr dieser Lebensmittel erneut die postprandialen Konzentrationen an TG und NEFA. Gleichzeitig erhöhten sich die Glukose-, Insulin- sowie Ghrelin- (acyliert) Antworten. Carobballaststoff löst in Abhängigkeit von der jeweils verzehrten Begleitmatrix unterschiedliche Effekte aus. Das Präparat weist beachtliche Wirkungen auf die Blutlipide sowie den Energieverbrauch auf, hat indes ungünstige Wirkungen auf die Blutglukose, sofern er in Kombination mit einer veränderten Nährstoffmatrix aufgenommen wird. Carobballaststoff besitzt starkes gesundheitsförderndes Potential; jedoch sind weitere Studien notwendig, um seine Wirkungen sowie deren Voraussetzungen besser zu verstehen. Ferner sollten Untersuchungen über einen längeren Zeitraum vorgenommen werden, um die langfristige Relevanz der gewonnenen Ergebnisse darzulegen. Danach stellt die Anreicherung spezieller Lebensmittel mit Carobballaststoff einen geeigneten Weg dar, um von den viel versprechenden protektiven Wirkungen des Präparates zu profitieren.
The central melanin-concentrating hormone (MCH) system has been intensively studied for its involvement in the regulation of feeding behaviour and body weight regulation. The importance of the neuropeptide MCH in the control of energy balance has been underlined by MCH knock out and Melanin-concentrating hormone receptor subtype 1 (MCHR-1) knock-out animals. The anorectic and anti-obesity effects of selective MCHR-1 antagonists have confirmed the notion that pharmacological blockade of MCHR-1 is a potential therapeutic approach for obesity. First aim of this work is to study the neurochemical “equipment” of MCHR-1 immunoreactive neurons by double-labelling immunohistochemistry within the rat hypothalamus. Of special interest is the neuroanatomical identification of other hypothalamic neuropeptides that are co-distributed with MCHR-1. A second part of this study deals with the examination of neuronal activation patterns after pharmacological or physiological, feeding-related stimuli and was introduced to further understand central regulatory mechanisms of the MCH system. In the first part of work, I wanted to neurochemically characterize MCHR-1 immunoreactive neurons in the rat hypothalamus for colocalisation with neuropeptides of interest. Therefore I performed an immunohistochemical colocalisation study using a specific antibody against MCHR-1 in combination with antibodies against hypothalamic neuropeptides. I showed that MCHR-1 immunoreactivity (IR) was co-localised with orexin A in the lateral hypothalamus, and with adrenocorticotropic hormone and neuropeptide Y in the arcuate nucleus. Additionally, MCHR-1 IR was co-localised with the neuropeptides vasopressin and oxytocin in magnocellular neurons of the supraoptic and paraventricular hypothalamic nucleus and corticotrophin releasing hormone in the parvocellular division of the paraventricular hypothalamic nucleus. Moreover, for the first time MCHR-1 immunoreactivity was found in both the adenohypophyseal and neurohypophyseal part of the rat pituitary. These results provide the neurochemical basis for previously described potential physiological actions of MCH at its target receptor. In particular, the MCHR-1 may be involved not only in food intake regulation, but also in other physiological actions such as fluid regulation, reproduction and stress response, possibly through here examined neuropeptides. Central activation patterns induced by pharmacological or physiological stimulation can be mapped using c-Fos immunohistochemistry. In the first experimental design, central administration (icv) of MCH in the rat brain resulted in acute and significant increase of food and water intake, but this animal treatment did not induce a specific c-Fos induction pattern in hypothalamic nuclei. In contrast, sub-chronic application of MCHR-1 antagonist promoted a significant decrease in food- and water intake during an eight day treatment period. A qualitative analysis of c-Fos immunohistochemistry of sections derived from MCHR-1 antagonist treated animals showed a specific neuronal activation in the paraventricular nucleus, the supraoptic nucleus and the dorsomedial hypothalamus. These results could be substantiated by quantitative evaluation of an automated, software-supported analysis of the c-Fos signal. Additionally, I examined the activation pattern of rats in a restricted feeding schedule (RFS) to identify pathways involved in hunger and satiety. Animals were trained for 9 days to feed during a three hour period. On the last day, food restricted animals was also allowed to feed for the three hours, while food deprived (FD) animals did not receive food. Mapping of neuronal activation showed a clear difference between stareved (FD) and satiated (FR) rats. FD animals showed significant induction of c-Fos in forebrain regions, several hypothalamic nuclei, amygdaloid thalamus and FR animals in the supraoptic nucleus and the paraventricular nucleus of the hypothalamus, and the nucleus of the solitary tract. In the lateral hypothalamus of FD rats, c-Fos IR showed strong colocalisation for Orexin A, but no co-staining for MCH immunoreactivity. However, a large number of c-Fos IR neurons within activated regions of FD and FR animals was co-localised with MCHR-1 within selected regions. To conclude, the experimental set-up of scheduled feeding can be used to induce a specific hunger or satiety activation pattern within the rat brain. My results show a differential activation by hunger signals of MCH neurons and furthermore, demonstrates that MCHR-1 expressing neurons may be essential parts of downstream processing of physiological feeding/hunger stimuli. In the final part of my work, the relevance of here presented studies is discussed with respect to possible introduction of MCHR-1 antagonists as drug candidates for the treatment of obesity.
Alkylierte polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (alk-PAK) kommen zusammen mit rein aromatischen polyzyklischen Kohlenwasserstoffen u.a. im Zigarettenrauch, Dieselabgasen sowie einigen Lebensmitteln (z.B. Freilandgemüse, planzliche Öle und Fette) vor. Benzylische Hydroxylierung und nachfolgende Sulfokonjugation ist ein wichtiger Bioaktivierungsweg für einige alk-PAK. Oxidation der benzylischen Alkohole durch Alkoholdehydrogenasen (ADH) und Aldehyddehydrogenasen (ALDH) zur Carbonsäure könnte einen wichtigen Detoxifizierungsweg in Konkurrenz zur Aktivierung durch Sulfotransferasen (SULT) darstellen, was für 1-Hydroxymethylpyren in der Ratte bereits gezeigt wurde (Ma, L., Kuhlow, A. & Glatt, H. (2002). Polycyclic Aromat Compnds 22, 933-946). Durch Hemmung der ADH und/oder ALDH ist eine verstärkte Aktivierung zu erwarten, wie in der besagten Studie ebenfalls nachgewiesen wurde. Insbesondere Ethanol kommt in diesem Zusammenhang eine Rolle als möglicher Risikofaktor für alk-PAK induzierte Kanzerogenese zu. Menschen konsumieren häufig große Mengen Ethanol und oft besteht eine Koexposition mit alk-PAK (z.B. durch Rauchen). Ähnliches gilt für 5-(Hydroxymethyl)-2-furfural (HMF), einem Pyrolyseprodukt reduzierender Zucker, dem gegenüber Menschen in recht hohen Mengen exponiert sind. Auch bei HMF steht der ADH- und ALDH-vermittelte oxidative Metabolismus in Konkurrenz zu einer Aktivierung durch Sulfokonjugation. Um die Bedeutung humaner ADH und ALDH im Metabolismus von alk-PAK und von HMF aufzuklären, wurden alle bekannten humanen ADH sowie die humanen ALDH2 und 3A1 (aus theoretischen Überlegungen heraus die vielversprechendsten Formen) für kinetische Analysen in Bakterien exprimiert. Als Enzymquelle dienten zytosolische Präparationen und durch Anionenaustauschchromatographie partiell gereinigte Enzyme. In der vorliegenden Arbeit wurde nachgewiesen, dass primäre benzylische Alkohole von Methyl- und Dimethylpyrenen gute Substrate humaner ADH sind. Sekundäre benzylische Alkohole und benzylische Alkohole von alk-PAK mit größerem Kohlenwasserstoffgrundgerüst erwiesen sich dagegen als schlechte Substrate. Vier Formen (ADH1C, 2, 3 und 4) wurden näher analysiert. Dazu wurden sie partiell gereinigt, primär um die störende endogene Bakterien-ADH zu eliminieren. Alle untersuchten ADH waren in der Lage Pyrenylmethanole zu oxidieren. Insbesondere ADH2 katalysierte die Oxidation der Pyrenylmethanole effizient, aber auch für ADH1C und 4 waren die Pyrenylmethanole gute Substrate. ADH3 oxidierte die Pyrenylmethanole mit geringer katalytischer Effizienz. Die Reduktion der entsprechenden Pyrenaldehyde durch ADH1C, 2 und 4 wurde mit noch höherer Effizienz katalysiert als die Oxidation der Pyrenylmethanole, was die Bedeutung von ALDH für die effiziente Detoxifizierung dieser Verbindungen unterstreicht. In einer an diese Arbeit angelehnten Diplomarbeit (Rost, K. (2007). Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät) wurde auch tatsächlich gezeigt, dass humane ALDH2 aber auch ALDH3A1 in der Lage sind, die Pyrenaldehyde zu Pyrenylcarbonsäuren zu oxidieren. Die bestimmten kinetischen Parameter legen nahe, dass insbesondere ALDH2 von Bedeutung für die Detoxifizierung von Methyl- und Dimethylpyrenen ist. Schon allein auf Grund der an der Detoxifizierung beteiligten Enzyme ist Ethanolaufnahme bei Koexposition mit Pyrenderivaten als Risiokofaktor anzusehen. Es ist wahrscheinlich, dass Ethanol und, nach dessen Oxidation, Acetaldehyd als konkurrierende Substrate die ADH- und ALDH-katalysierte Oxidation von Pyrenylmethanolen bzw. Pyrenaldehyden inhibieren und somit zu einer verstärkten SULT-vermittelten Aktivierung der Pyrenylmethanole führen. In der Tat wurde eine effiziente Inhibition der ADH2-katalysierten Oxidation von 1-Hydroxymethylpyren und von 1-(Hydroxymethyl)-8-methylpyren durch physiologisch relevante Ethanolkonzentrationen nachgewiesen. Drei humane ADH (4, 2 und 3), die HMF effizient zum 2,5-Diformylfuran oxidieren können, wurden identifiziert. Durch ALDH-katalysierte Weiteroxidation dieser Substanz entsteht schließlich 2,5-Furandicarbonsäure, die nach HMF-Exposition auch tatsächlich im menschlichen Urin gefunden wurde (Jellum, E., Børresen, H. C. & Eldjarn, L. (1973). Clin Chim Acta 47, 191-201). Weiter wurde gezeigt, dass ALDH3A1, aber auch ALDH2 HMF effizient zur 5-(Hydroxymethyl)-2-furancarbonsäure (HMFA) oxidieren können, ein weiterer nachgewiesener HMF Metabolit in vivo. Dass die ADH-katalysierte Oxidation von HMFA und nachfolgende ALDH-katalysierte Oxidation zur Bildung von 2,5-Furandicarbonsäure einen nennenswerten Anteil beträgt, kann aufgrund der kinetischen Daten für HMFA als Substrat humaner ADH ausgeschlossen werden. Die beobachteten Enzymaktivitäten lassen den Schluss zu, dass Ethanolaufnahme zu einer Reduktion des oxidativen HMF Metabolismus führt und somit eine Aktivierung von HMF durch Sulfokonjugation begünstigt.
Der Embryonale Stammzelltest (EST) ist ein validierter In-vitro-Embryotoxizitätstest, der zur Untersuchung embryotoxischer Wirkungen von Chemikalien eingesetzt werden kann. Während des zehntägigen Differenzierungsassays differenzieren sich die pluripotenten murinen embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) der Linie D3 in vitro in spontan kontrahierende Herzmuskelzellen. Dabei rekapitulieren sie Prozesse der frühen Embryogenese in vivo. Ein Zytotoxizitätsassay mit D3-Zellen und ausdifferenzierten, adulten 3T3-Maus-Fibroblasten dient der Ermittlung allgemeiner zytotoxischer Effekte und unterschiedlicher Sensitivitäten beider Zelllinien. Somit basiert der EST auf den beiden wichtigsten Mechanismen pränataler Toxizität, der Störung der Differenzierung und der Zytotoxizität. Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe des EST das embryotoxische Potential der vier Chemikalien Trichostatin A (TSA), Methylazoxymethanolacetat (MAMac), Natriumdodecylsulfat (SDS) und Benzoesäure (BA) abzuschätzen. Dazu wurde mikroskopisch ermittelt, bei welcher Testsubstanzkonzentration in 50 % der während der In-vitro-Differenzierung gebildeten Embryonalkörperchen die Kardiomyozytendifferenzierung inhibiert wird (ID50). Außerdem wurde die halbmaximale Hemmkonzentration des Zellwachstums auf die beiden Zelllinien bestimmt (IC50D3 bzw. IC503T3). Als Erweiterung dieses konventionellen EST wurden mittels quantitativer Real Time-PCR an den Tagen 5, 7 und 10 der Differenzierung zusätzlich Genexpressionsanalysen etablierter herzmuskelspezifischer Markergene (Mesoderm Posterior 1, Tag 5; Myosin light chain 1, Tag 7 und 10) durchgeführt. Deren Expression korreliert in den ES-Zellen mit der embryonalen Herzdifferenzierung in vivo und kann zur Ermittlung der von der Prüfsubstanz hervorgerufenen halbmaximalen Hemmung der Genexpression in den Kardiomyozyten (IC50 Exp) herangezogen werden. Um letztlich embryotoxische Effekte in vivo auf Grundlage der ermittelten In-vitro-Daten abschätzen zu können, wurden die ermittelten Parameter mittels eines für den EST empirisch abgeleiteten mathematischen Prädiktionsmodells (PM) zur Klassifizierung der Testsubstanzen als nicht, schwach oder stark embryotoxisch herangezogen. Für jede der Substanzen waren die ermittelten Halbhemmkonzentrationen in den überwiegenden Fällen vergleichbar und führten unter Verwendung des PMs im konventionellen und im molekularen EST zu deren identischer Klassifizierung. TSA wurde als „stark embryotoxisch“ klassifiziert und beeinflusste insbesondere das Differenzierungspotential der ES-Zellen. Das als „schwach embryotoxisch“ klassifizierte SDS wirkte auf die D3-Zellen stärker differenzierungsinhibierend als zytotoxisch, hemmte jedoch das Wachstum der 3T3-Zellen bereits in deutlich niedrigeren Konzentrationen. MAMac und BA wurden als „nicht embryotoxisch“ klassifiziert. Bei ihnen stand die zytotoxische Wirkung deutlich im Vordergrund. Diese Prädiktionen stimmten mit In-vivo-Befunden überein, was von der Stabilität und der Brauchbarkeit der im konventionellen und molekularen EST ermittelten Parameter zeugte. Einzige Ausnahme war das als Entwicklungsneurotoxin in vivo bekannte MAMac. Da der EST auf mesodermaler Differenzierung basiert, können spezifische Effekte auf neuronale Entwicklungsprozesse offenbar nicht vollständig erfasst werden. Substanzkonzentrationen, die sich als differenzierungsinhibierend auf die morphologische Kardiomyozytendifferenzierung erwiesen haben, führten auch zu einer messbaren Repression der herzmuskelspezifischen Genexpression. Dabei erwies sich die IC50 Exp als ebenso sensitiv wie die konventionellen Parameter und als nutzbringende Ergänzung zu diesen, da sie bereits nach 5 bzw. 7 Tagen der In-vitro-Differenzierung eine mit dem mikroskopischen Parameter übereinstimmende Einschätzung des embryotoxischen Potentials der Chemikalien in vivo ermöglichte. Genexpressionsanalysen weiterer differenzierungsspezifischer Gene können zusätzlich zur Aufklärung zu Grunde liegender Mechanismen der Embryotoxizität von Testsubstanzen dienen. Somit kann der EST durch die Vorteile der Stammzelltechnologie und der Genexpressionsanalyse als neues prädiktives Screening-Instrument zur frühzeitigen Detektion embryotoxischer Substanzeffekte in der pharmazeutischen und chemischen Industrie genutzt werden.
A tight hormonal control of energy homeostasis is of pivotal relevance for animals. Recent evidence suggests an involvement of the nuclear receptor NR1i3 (CAR). Fasting induces CAR by largely unknown mechanisms and CAR-deficient mice are defective in fasting adaptation. In rat hepatocytes CAR was induced by WY14643, a PPARalpha-agonist. A DR1 motif in the CAR promoter was necessary and sufficient for this control. The PPARalpha-dependent increase in CAR potentiated the phenobarbital-induced transcription of the prototypical CAR-dependent gene CYP2B1. Since free fatty acids are natural ligands for PPARalpha, a fasting-induced increase in free fatty acids might induce CAR. In accordance with this hypothesis, CAR induction by fasting was abrogated in PPARalpha-deficient mice.
Übergewicht, Diabetes oder Fettstoffwechselstörungen sind mit erniedrigten Adiponectinspiegeln assoziiert. Eine Modulation des Adiponectins kann durch genetische und metabolische Gegebenheiten erfolgen. Das Ziel dieser Arbeit war die Analyse von Faktoren, welche die Adiponectinspiegel beeinflussen können, sowie eine Charakterisierung der Oligomerverteilung unter verschiedenen metabolischen Bedingungen. In der MeSyBePo-Kohorte waren die zirkulierenden Adiponectinspiegel mit den Promotorpolymorphismen ADIPOQ -11377 C/G und ADIPOQ -11391 G/A im Adiponectingen assoziiert. Im Hinblick auf die metabolischen Faktoren korrelierte Adiponectin eng mit Parametern des Glukose- und Fettstoffwechsels sowie dem Übergewicht. Innerhalb von hyperinsulinämischen euglykämischen Clamps führte eine akute Hyperinsulinämie zu einer Abnahme der Adiponectinspiegel. Adiponectin zirkuliert im Serum als hochmolekulare (HMW), mittelmolekulare (MMW) und niedrigmolekulare (LMW) Spezies. Mit zunehmendem Körpergewicht konnte eine Verlagerung von HMW-Spezies hin zu den LMW-Spezies beobachtet werden. Durch eine moderate Gewichtsabnahme erhöhten sich die Anteile an HMW- und MMW-Adiponectin wieder. Während sich in Abhängigkeit vom Glukosemetabolismus keine Unterschiede in den Gesamtspiegeln ergaben, wurden bei Personen mit normaler Glukosetoleranz signifikant höhere Anteile an MMW-Adiponectin detektiert als bei Personen mit einem gestörten Glukosestoffwechsel. Insgesamt scheinen die HMW- und MMW-Spezies gegensätzlich zur LMW-Spezies reguliert zu werden. Die Arbeit unterstreicht die wichtige Rolle des Adiponectins im Glukose- und Fettstoffwechsel sowie bei einer Adipositas in vivo. Dabei waren Änderungen der Adiponectinspiegel bei Vorliegen von Insulinresistenz und Adipositas stets mit einer Umverteilung der Oligomerfraktionen verbunden. Vor allem die HMW- und MMW-Spezies des Adiponectins scheinen von entscheidender Bedeutung zu sein.
Vitamin E ist der Überbegriff für 4 Tocopherole (α, β, γ und δ) sowie 4 Tocotrienole (α, β, γ und δ), die als gemeinsames Merkmal ein Chromanolringsystem sowie eine gesättigte (Tocopherole) bzw. ungesättigte (Tocotrienole) Seitenkette aufweisen. Neben ihrer antioxidativen Wirkung (Schutz von Membranen vor Lipidperoxidaton) konnten für einige Vitamin E - Formen auch eine Reihe von hochspezifischen, nicht-antioxidativen Wirkungen in vitro nachgewiesen werden. Meist bleibt jedoch unklar, ob ein solcher Effekt auch in vivo, also im Tiermodel oder direkt im Menschen, gefunden werden kann. In erster Linie müsste hierbei geklärt werden, ob die jeweilige Vitamin E - Form auch bioverfügbar, also in für eine Wirkung ausreichender Konzentration im Organismus vorhanden ist, oder aber vorher eliminiert und ausgeschieden wird. In dieser Doktorarbeit wurden deshalb wichtige Grundlagen zum Abbau der Tocopherole und Tocotrienole erarbeitet. • In HepG2-Zellen konnte der Abbau der Tocotrienole mit Hilfe flüssig- sowie gaschromatographischer Analysemethoden vollständig aufgeklärt werden. Wie sich hierbei ergab, verläuft der Abbau weitgehend in Analogie zum Abbau der Tocopherole über eine durch Cytochrom P450 katalysierte initiale ω-Hydroxylierung mit 5 nachfolgenden β-Oxidationsschritten. • In vitro konnten in HepG2 – Zellen die Abbauraten der verschiedenen Vitamin E - Formen bestimmt werden. Dies nahmen in folgender Reihenfolge zu: α-Tocopherol < γ-Tocopherol < α-Tocotrienol < γ-Tocotrienol. • Wie sich mit Hilfe eines mit Cytochrom P450 hochangereicherten Homogenats aus Rattenlebern ergab, stellt die initiale ω-Hydroxylierung einen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt des Abbaus dar: α-Tocopherol wurde weit langsamer hydroxyliert als alle anderen Vitamin E – Formen. • Der unterschiedliche Abbau von α-Tocopherol und γ-Tocotrienol konnte auch im Mäuseversuch in vivo bestätigt werden. Nach Fütterung von Mäusen mit α-Tocopherol wurden nur geringe Mengen von α-Tocopherolmetaboliten im Urin der Mäuse gefunden, während nach Applikation von γ-Tocotrienol hohe Konzentrationen der γ-Tocotrienolmetabolite nachgewiesen wurden. In Plasma und Leber wiederum wurden (dem Futtergehalt entsprechende) hohe α-Tocopherolkonzentrationen entdeckt, während γ-Tocotrienol selbst nach hoher Gabe nicht oder nur in Spuren nachweisbar war. In HepG2 – Zellen konnte gezeigt werden, dass γ-Tocotrienol eine cytotoxische Wirkung auf die Hepatocarcinoma-Zelllinie HepG2 entfalten kann, indem durch die Aktivierung der proteolytischen Caspase 3 die Induktion des programmierten Zelltodes (Apoptose) ausgelöst wird. Abschliessend lässt sich festhalten, dass der Körper lediglich das natürliche α-Tocopherol vor dem Abbau bewahrt, die anderen Vitamin E – Formen jedoch als Fremdstoffe behandelt und rapide ausscheidet. Als doppelter Schutz vor Verlust des “wertvollen” α-Tocopherol dienen hierbei das α-Tocopherol Transfer Protein sowie die in dieser Arbeit gefundenen Unterschiede im ersten Schritt des Abbaus, der Cytochrom P450 - katalysierten ω-Hydroxylierung. Beides erklärt die bevorzugte Retention von α-Tocopherol im Organsimus und seine hohe Bioaktivität. Will man deshalb in vitro Ergebnisse anderer Vitamin E – Formen auf die in vivo Situation übertragen, muss man die geringe Bioverfügbarkeit dieser Substanzen berücksichtigen.
The consumption of arabinoxylan, a soluble fibre fraction, has been shown to improve glycemic control in type 2 diabetic subjects. Soluble dietary fibre may modulate gastrointestinal or adipose tissue hormones regulating food intake. The present study investigated the effects of arabinoxylan consumption on serum glucose, insulin, lipids, leptin, adiponectin and resistin in subjects with impaired glucose tolerance. In a randomized, single-blind, controlled, crossover intervention trial, 11 adults consumed white bread rolls as either placebo or supplemented with 15g arabinoxylan for 6 weeks with a 6-week washout period. Fasting serum glucose, insulin, triglycerides, unesterified fatty acids, apolipoprotein A1 and B, adiponectin, resistin and leptin were assessed before and after intervention. Fasting serum glucose, serum triglycerides and apolipoprotein A-1 were significantly lower during arabinoxylan consumption compared to placebo (p = 0.029, p = 0.047; p = 0.029, respectively). No effects of arabinoxylan were observed for insulin, adiponectin, leptin and resistin as well as for apolipoprotein B, and unesterified fatty acids. In conclusion, the consumption of AX in subjects with impaired glucose tolerance improved fasting serum glucose, and triglycerides. However, this beneficial effect was not accompanied by changes in fasting adipokine concentrations.
Plant phenolic compounds are known to interact with proteins producing changes in the food (e.g., biological value (BV), color, taste). Therefore, the in vivo relevance, especially, of covalent phenolprotein reactions on protein quality was studied in a rat bioassay. The rats were fed protein derivatives at a 10% protein level. Soy proteins were derivatized with chlorogenic acid and quercetin (derivatization levels: 0.056 and 0.28 mmol phenolic compound/gram protein). Analysis of nitrogen in diets, urine, and fecal samples as well as the distribution of amino acids were determined. Depending on the degree of derivatization, the rats fed with soy protein derivatives showed an increased excretion of fecal and urinary nitrogen. As a result, true nitrogen digestibility, BV, and net protein utilization were adversely affected. Protein digestibility corrected amino acid score was decreased for lysine, tryptophan, and sulfur containing amino acids.
The noncovalent binding of selected phenolic compounds (chlorogenic-, ferutic-, gallic acid, quercetin, rutin, and isoquercetin) to proteins (HSA, BSA, soy glycinin, and lysozyme) was studied by an indirect method applying the quenching of intrinsic tryptophan fluorescence. From the data obtained, the binding constants were calculated by nonlinear regression (one site binding; y = Bx/k + x). It has been reported that tannins inhibit human salivary amylase and that these complexes may reduce the development of cariogenic plaques. Further, amylase contains two tryptophan residues in its active site. Therefore, in a second part of the study involving 31 human subjects, evidence was sought for noncovalent interactions between the phenols of green tea and saliva proteins as measured by the fluorescence intensity. Amylase activity was determined before and after the addition of green tea to saliva of 31 subjects. Forty percent of the subjects showed an increase in amylase activity contrary to studies reporting only a decrease in activity. The interactions of tannin with amylase result in a decrease of its activity. It still remains to be elucidated why amylase does not react uniformly under conditions of applying green tea to saliva. Further, in terms of using phenols as caries inhibitors this finding should be of importance.
Great apes are the closest living relatives of humans. Physiological similarities between great apes and humans provide clues to identify which biological features in humans are primitive or derived from great apes. Vitamin A (VA) and carotenoid metabolism have been only partially studied in great apes, and comparisons between great apes and humans are not available. We aimed to investigate VA and carotenoid intake and plasma concentrations in great apes living in captivity, and to compare them to healthy humans. Dietary intakes of humans (n = 20) and, among the great apes, chimpanzees (n = 15) and orangutans (n = 5) were calculated. Plasma retinol (ROH), retinol-binding protein (RBP), retinyl esters, and major carotenoids were analyzed. The great ape diet was higher in VA than in humans, due to high intake of provitamin A carotenoids. Plasma ROH concentrations in great apes were similar to those in humans, but retinyl esters were higher in great apes than in humans. Differences in plasma carotenoid concentrations were observed between great apes and humans. Lutein was the main carotenoid in great apes, while P-carotene was the main carotenoid for humans. RBP concentrations did not differ between great apes and humans. The molar ratio of ROH to RBP was close to 1.0 in both great apes and humans. In conclusion, great apes show homeostatic ROH regulation, with high but physiological retinyl esters circulating in plasma. Furthermore, great apes show great selectivity in their plasmatic carotenoid concentration, which is not explained by dietary intake.
The addition of lysozyme amounting to 1000 mg/l wine does neither effect its total phenol content (Folin-Ciocalteu-Method), nor wine colour (measured by extinction at 512 nm) nor its antioxidative capacity (TEAC-Assay). No covalent binding of wine phenols to the enzyme was observed during lysozyme addition, although non-covalent interactions are possible. Lysozyme activity is not influenced by the presence of malvidin-3-glucoside and resveratrol in model experiments, whereas pH and ethanol content produce a corresponding alteration in lysozyme activity. With regard to red wine, a significant effect was noted in the presence of wine components.
Cationic and perfluorinated polymeric pseudostationary phases for electrokinetic chromatography
(2006)
Separation selectivity in electrokinetic chromatography (EKC) is directly affected by the chemistry and solvent characteristics of the pseudostationary phase (PSP). The chemical selectivity of micellar PSPs has been previously demonstrated to vary significantly between anionic and cationic surfactants as well as between hydrocarbon and fluorocarbon surfactants. Polymeric PSPs have also been demonstrated to provide unique selectivity. In the current study, four cationic polymeric pseudo-stationary phases, two of which have perfluorinated pendant groups, are introduced and characterized as PSPs in EKC. Their performance and selectivity is compared to conventional micellar PSPs with similar structure. The solvation characteristics and selectivity of the four polymers most closely resemble those observed for cationic micelles. The polymers are all more cohesive and more polar than their hydrocarbon micellar counterparts. The fluorocarbon PSPs did show preferential interaction with fluorocarbon solutes, were somewhat more cohesive, and were stronger hydrogen bond donors. However, the presence of fluorocarbon moieties did not have as dramatic an effect on selectivity as was observed and published previously for fluorocarbon micelles. This may result from the selectivity being dominated by the presence of the cationic head groups or from the fluorocarbon character of the pendant groups being moderated by the presence of hydrocarbon functionality on the polymer back-bones.
Metabolism of the dietary lignan secoisolariciresinol diglucoside by human intestinal bacteria
(2006)
Two-thirds of the organic matrix in urinary stones consists of proteins. Their relationship to calculogenesis remains controversial with regard to their effect as inhibitors or promoters during stone formation. The purpose of the present study was to determine the differences in peptide and protein pattern between the urine of stone formers (n = 23) and control dogs (n = 12), as well as between organic matrix of different urinary stones (struvite n = 11, calcium oxalate n = 8, uric acid n = 4) using surface-enhanced laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. Specific differences in protein and peptide profiles were found in the organic matrix of different mineral compositions. Characteristic differences were also found in urinary peptide and protein pattern especially in molecular masses below 20 kDa between affected and healthy dogs. Based on the obtained molecular masses they were in some cases tentatively identified as proteins that are known to be involved in stone formation in humans. The study shows that in dogs, specific-urinary peptides and proteins might be associated with urolithiasis. It indicates the importance to further characterize those proteins for possible diagnostic purposes in prognosis and therapy
The active metabolite of vitaminA, retinoic acid (RA), plays an important role in the female reproductive system. The synthesis of RA is tightly regulated by the activity of retinaldehyde dehydrogenases (Raldh). Among these, Raldh1 and Raldh2 exhibit specific temporal and spatial expression patterns in the mouse uterus, both during the oestrous cycle and early pregnancy. In the present study, we have assessed whether oestradiol and progesterone directly influence the uterine expression of Raldh1 and Raldh2 in ovariectomised mice. We investigated the effect of gestagen (promegestone 0.3 mg kg(-1) bodyweight), oestrogen (oestradiol 3 mu g kg(-1) bodyweight) and their combination on the uterine expression of Raldh2. Expression was analysed using in situ hybridisation and quantified using real-time detection reverse transcription-polymerase chain reaction. The results show that the expression of Raldh2 is rapidly (within 1-4 h) induced in stromal cells by oestrogen, but not by gestagen, treatment, whereas combined oestrogen + gestagen treatment leads to a more prolonged (48 h) response. In contrast, oestrogen, but not progesterone, treatment downregulates (within 4 - 24 h) Raldh1 expression in the uterine glandular epithelium. We conclude that the uterine RA concentrations are regulated by oestrogens via an effect on the expression of the Raldh synthesising enzymes. Such a regulation is consistent with the natural fluctuations of Raldh expression during the oestrous cycle, early pregnancy and blastocyst implantation
Equol has, as have other isoflavonoids, recently gained considerable interest due to its possible health effects. However, detailed studies on the metabolism of equol are scarce. Therefore, we investigated the phase I metabolism of equol using liver microsomes from Aroclor-treated male Wistar rats as well as from a male human. The identification of the metabolites formed was elucidated using high performance liquid chromatography ( HPLC) with diode array detection, HPLC/atmospheric pressure ionization electrospray mass spectrometry, and gas chromatography-mass spectrometry, as well as reference compounds. ( +/-)-Equol was converted to 11 metabolites by the liver microsomes from Aroclorpretreated rats comprising three aromatic monohydroxylated and four aliphatic monohydroxylated as well as four dihydroxylated products. The main metabolite was identified as 3'-hydroxy-equol. Using human liver microsomes, equol was converted to six metabolites with 3'-hydroxy- and 6-hydroxy-equol as main products. Furthermore, the aliphatic hydroxylated metabolite 4-hydroxyequol, which was recently detected in human urine after soy consumption, was formed. On the basis of these findings, it is suggested that phase I metabolism of equol is part of a complex biotransformation of the soy isoflavone daidzein in humans in vivo
The aim of this study was to investigate differences in concentrations of vitamin A, transthyretin (TTR) and retinol-binding protein (RBP) between plasma and cerebrospinal fluid (CSF) in dogs. RBP was detected using ELISA, and both RBP and TTR by Western blot analysis after separation on SDS-PAGE. Vitamin A was determined by high performance liquid chromatography. RBP and TTR as well as vitamin A were detected in all samples but at substantially lower concentrations in CSF compared to plasma. RBP in dog plasma showed a similar molecular mass to that of humans, whereas canine TTR had a lower molecular mass. Comparison between plasma and CSF showed that both RBP and TTR were of lower molecular mass in CSF. In CSF, RBP and retinol were present at 10-100-fold lower concentrations compared to plasma. Retinyl esters were present only in minute amounts in 5/17 samples. In conclusion, the CSF of dogs compared to humans is significantly different in terms of both quality and quantity of transport proteins for vitamin A.
The activity of microbial transglutaminase (MTG) and the corresponding secondary structure, measured by circular dichroism (CID), was analyzed before and after treatment at different temperatures (40 and 80 degrees C) and pressures (0.1, 200, 400, 600 MPa). Irreversible enzyme inactivation was achieved after 2 min at 80 degrees C and 0.1 MPa. Enzyme inactivation at 0.1, 200, 400, and 600 MPa and 40 degrees C followed first-order kinetics. The enzyme showed residual activity of 50% after 12 min at 600 MPa and 40 degrees C. Mobility of aromatic side chains of the enzyme molecule was observed in all temperature- and/or pressure-treated samples; however, high-pressure treatment at 600 MPa induced a loss of tertiary structure and a significant decrease in the alpha-helix content. The relative content of beta- strand substructures was significantly increased after 30 min at 600 MPa and 40 degrees C or 2 min at 0.1 MPa and 80 degrees C. We conclude that the active center of MTG, which is located in an expanded 8-strand domain, is resistant to high hydrostatic pressure and pressure-induced inactivation is caused by destruction of cc-helix elements with a corresponding influence on the enzyme stability in solution
Background/Aim: Skinfold-based equations are widely used to evaluate body fat (BF), but over-/underestimation is often reported. We evaluate the capacity of improved skinfold-based equations to estimate BF changes during weight reduction and compare them against well-established equations. Methods: Overweight adults (n = 44) participated in a 4- month weight reduction intervention. Dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) and anthropometric measurements were taken at baseline and after intervention. The BF% was calculated using Garcia, Peterson, and Durnin and Womersley (DW) equations. Results: Baseline and postintervention BF% measured by DXA correlated highest with BF% predicted according to Garcia (r = 0.934 and r = 0.948, respectively), followed by Peterson (r = 0.941 and r = 0.932, respectively) and DW (r = 0.557 and r = 0.402, respectively); only a slight systematic error in overestimating the BF% was observed in estimates according to Garcia (r = 0.147 and r = 0.104, respectively; p < 0.001), while increasing errors occurred using the Peterson (r = 0.624 and r = 0.712, respectively; p < 0.001) and DW (r = 0.767 and r = 0.769, respectively; p < 0.001) equations. Moderate correlations between BF changes (kg) measured by DXA and predicted by DW (r = 0.7211), Peterson (r = 0.697), and Garcia (r = 0.645) were observed. Conclusion: Improved skin-fold equations cannot accurately measure changes in BF after weight reduction
Odour and taste sensitivity is associated with body weight and extent of misreporting of body weight
(2006)
Background: Sensory factors are important determinants of appetite and food choices but little is known about the relationship between body weight and sensory capabilities. Objective: To investigate the relationship between measured body weights, misreporting of body weight and sensory capabilities. Design: In a cross-sectional sensory study, body weight was assessed by measured and self-reported body weight in healthy men ( n = 130) and women ( n = 181). Sensory capabilities were assessed as odour detection and identification, and detection for salty, sweet, sour and bitter taste. Results: Odour detection, odour identification and taste perception scores were lower in subjects with a BMI >= 28 kg/m(2) than in subjects with a BMI < 28 kg/m(2) in the age group < 65 years whereas in subjects >= 65 years scores were higher in subjects with a BMI >= 28 kg/m(2) than in subjects with a BMI < 28 kg/m(2) ( BMI*age group: P = 0.015, 0.053 and 0.015, respectively). Independent of age, scores were highest in under reporters of body weight ( P = 0.008, 0.001 and 0.017). Differences in taste perception could be attributed to sour ( P 0.015) and bitter ( P = 0.026) perception, but not to salty or sweet perception. Conclusion: Relationship between sensory capabilities and body mass is age dependent. Compared to overweight subjects, the sensory capabilities of normal weight individuals appear to be higher ( < 65 years) and lower ( >= 65 years). At any age, however, subjects who under reported their body weight show higher sensory capabilities
A comparative study on the nutritional status of primiparous and multiparous women in the first trimester of pregnancy was conducted in the northeastern province of Thailand, Khon Kaen, to investigate differences in protein- energy-mal nutrition, iron deficiency anaemia, vitamin A deficiency and carotenoid status between both parity groups. 94 subjects were recruited at first attendance of antenatal clinic. Data about weight, height, haemoglobin and haematocrit were obtained from hospital records. Anthropometric measurements of mid-upper arm circumference and triceps skinfold were done on a sub sample. Retinol, carotenoids and alpha-tocopherol were analysed using a reversed-phase high- performance liquid chromatography method. Ferritin, transthyretin and retinol-binding protein were determined by enzyme- linked immunosorbent assay. Primiparous women showed lower body mass index, mid-upper arm circumference, corrected arm muscle area (P <0.001) as well as lower retinol, cholesterol and triceps skinfold (P <0.05). After adjusting for age and socio-economical status the significant difference persisted for all parameters but triceps skinfold. No significant differences of alpha-tocopherol, serum proteins, carotenoids and iron indices could be observed, even though a tendency to higher values for ferritin, haemoglobin and haematocrit was shown in multiparous women. Prevalence of protein-energy- malnutrition (body mass index <18.5 kg/m(2)) in the primiparous group was significantly higher compared to the multiparous group (P<0.05). Prevalence of protein-energy-malnutrition, iron deficiency anaemia and vitamin A deficiency were 15.1%, 6.3% and 3.3%, respectively, in the total study population. No differences between parity groups could be observed for prevalence of iron deficiency anaemia and vitamin A deficiency
Ontogeny of leptin signalling in the rat hypothalamus: Evidence for selective leptin insensitivity
(2006)
Das proinflammatorische Zytokin Interleukin-1 (IL-1) spielt eine zentrale Rolle bei Entzündungen und Infektionen. Die zellulären Antworten von IL-1 werden über den IL-1-Rezeptor Typ I (IL-1RI) vermittelt. Adapterproteine und die IL-1RI-assoziierte Kinase IRAK werden nach Ligandenbindung an den Rezeptor rekrutiert. Nach ihrer Phosphorylierung dissoziiert die IRAK vom IL-1RI-Komplex und aktiviert weitere Kinasen, was letztendlich zur Aktivierung von NF-κB und zur Induktion der Transkription von Genen führt. Für eine adäquate Immunantwort ist ein intrazellulärer reduzierter Status von Proteinthiolen essentiell. Vorausgegangene Untersuchungen an der murinen Thymomzelllinie EL-4 zeigten, dass die IL-1-Signalkaskade durch thiolmodifizierende Substanzen wie Menadion (MD) oder Phenylarsinoxid (PAO) gehemmt wird. Eine IL-1-abhängige Aktivierung von IL-1RI-assoziierte Kinasen oder NF-κB fand nicht mehr statt. Ziele dieser Arbeit waren: (i) mögliche Proteine, die für den Angriff von thiolmodifizierenden Agenzien ein Ziel sein könnten, zu identifizieren und (ii) den Einfluss nahrungsrelevanter und redoxaktiver Substanzen auf frühe Ereignisse der IL-1-Signaltransduktion wie der Bildung des IL-1RI-Komplexes zu untersuchen. Als Zellmodell wurden EL-4-Zellen mit stabil überexprimierter IRAK (EL-4<sup>IRAK) verwendet. Um die Bildung des IL-1RI-Komplexes, anschließende Phosphorylierungsereignisse und somit Kinase-Aktivitäten nachzuweisen, wurden Co-Präzipitations-Experimente und in vitro Kinase Tests durchgeführt. Die Markierung von Proteinthiolen erfolgte mit dem thiolspezifischen Reagenz Iodoacetyl-[<sup>125I]-Iodotyrosin ([<sup>125I]-IAIT). Die Vorbehandlung von EL-4<sup>IRAK-Zellen mit MD oder PAO führte zu einer Hemmung der Rekrutierung der IRAK an den IL-1RI und der anschließenden Phosphorylierungen. Zur Identifikation weiterer IL-1RI-assoziierter Proteine wurden IL-1RI-Immunpräzipitate zweidimensional aufgetrennt, Colloidal-Coomassie gefärbte Proteinspots ausgeschnitten und anschließend massenspektrometrisch mittels ESI-Q-TOF analysiert. Bei der Analyse wurden Proteine des Cytoskeletts wie z. B. Actin identifiziert. In Analogie zu den synthetischen Substanzen MD und PAO wurden nahrungsrelevante und redoxaktive Substanzen wie Curcumin (Gelbwurz) und Sulforaphan (Broccoli) eingesetzt, um zu untersuchen, ob sie bereits früh die IL-1-Signaltransduktion beeinflussen. Bislang sind antiinflammatorische Effekte dieser beiden Nahrungsinhaltsstoffe nur auf der Ebene der Zytokin-vermittelten Aktivierung von NF-κB beschrieben. Sowohl Curcumin als auch Sulforaphan blockierten konzentrationsabhängig die Assoziation der IRAK an den IL-1RI in EL-4<sup>IRAK-Zellen, wobei beide Substanzen unterschiedlich wirkten. Curcumin beeinflusste die IRAK-Aktivierung durch direkte Modifikation von Thiolen der IRAK ohne die Bindung von IL-1 mit dem IL-1RI zu beeinträchtigen. Sulforaphan hingegen induzierte auf mRNA- und Proteinebene die Expression von Tollip, welches durch PCR bzw. Western Blot nachgewiesen wurde. Tollip, ein negativer Regulator in TLR/IL-1RI-Signalkaskaden, könnte somit nach Induktion die IRAK-Aktivierung unterdrücken. Die Sulforaphan-abhängige Induktion der Tollip-Expression erfolgte jedoch nicht über Nrf2 und "antioxidant response element" (ARE)-regulierte Transkription, obwohl Sulforaphan ein bekannter Nrf2-Aktivator ist. Diese Ergebnisse veranschaulichen, dass die IRAK ein redoxsensitives Protein ist und für die Bildung des IL-1RI-Komplexes reduzierte Proteinthiole eine Voraussetzung sind. Der Angriffspunkt für die antiinflammatorische Wirkung der beiden Nahrungsbestandteile Curcumin und Sulforaphan ist die Bildung des IL-1RI-Komplexes als ein frühes Ereignis in der IL-1-Signalkaskade. Die Hemmung dieses Prozesses würde die in der Literatur beobachteten Inhibitionen der abwärts liegenden Signale wie die Aktivierung von NF-κB und die Induktion proinflammatorischer Proteine erklären.
Die Zahl der Kolonkarzinome in den westlichen Industrieländern steigt in den letzten Jahren stetig an. Zu den Verbindungen, die mit der Zubereitung der Nahrung entstehen, mit ihr aufgenommen werden und die Kolonkanzerogenese möglicherweise begünstigen, gehört das heterozyklische aromatische PhIP, das bei der Erhitzung proteinreicher Nahrungsmittel entsteht. Neben zahlreichen Fütterungsversuchen an Nagern existieren auch Zellkulturmodelle zur Untersuchung der molekularen Mechanismen der PhIP-induzierten Kolonkanzerogenese. Die chemische Transformation von Zellen sollte durch wiederholte Exposition gegenüber dem hydroxylierten Metaboliten des Kanzerogens (N2-OH-PhIP) erzielt werden. Es wurden IEC-18-Zellen der Ratte und HCEC-Zellen des Menschen zur Untersuchung verwendet. Die Behandlung der IEC-18-Zellen führt nach 25 Behandlungszyklen mit Konzentrationen von 5 bis 20 µM nicht zur Transformation der Zellen. Die Anwesenheit von N2-OH-PhIP führt zu einer zehnfach erhöhten Induktion der GST-Aktivität, insbesondere der Untereinheiten GST-A1, -A3, -Pi und -T2, die für die effiziente Detoxifizierung des N-Acetoxy-Metaboliten vom N2-OH-PhIP verantwortlich sind. Bereits nach drei Behandlungen mit 1,5 µM N2-OH-PhIP konnte eine maligne Transformation der HCEC-Zellen erzielt werden. Die Zellen zeigten die charakteristischen Zeichen der Transformation: veränderte Wachstumseigenschaften wie klonales dreidimensionales Zellwachstum („pilling up“), Hemmung der Zell-Zell-Kontaktinhibierung, verkürzte Populationsverdopplungszeiten und tumorigene und metastasierende Eigenschaften. Außerdem exprimierten die N2-OH-PhIP-exponierten humanen Kolonzellen mit steigender Anzahl der Behandlungen größere Mengen des trunkierten APC-Proteins. Die bekannten PhIP-spezifischen Mutationen im APC-Gen resultieren in der Expression eines trunkierten Proteinproduktes und werden als frühe Ereignisse in der Kolonkanzerogenese betrachtet. Die zusammenfassende Betrachtung aller Ergebnisse zeigt, dass die IEC-18-Zelllinie zur chemischen Transformation durch N2-OH-PhIP ungeeignet ist. Dagegen wurde erstmalig eine vollständige chemische Transformation von Humandickdarmepithelzellen in vitro durch Exposition der humanen Kolonepithelzelllinie HCEC gegenüber dem Kolonkarzinogen N2-OH-PhIP erzielt.
"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.
Nahrungsinhaltsstoffe sind im Organismus an Steuerungsprozessen und Stoffwechselvorgängen beteiligt, wobei die Mechanismen ihrer Wirkung noch nicht völlig aufgeklärt sind. Wie Vitamin E zeigen auch sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe in Zellsystemen sowie in vivo eine Reihe biologischer Wirkungen, deren Erklärung jedoch häufig auf ihre antioxidative Eigenschaft reduziert wird. Ziel der Dissertation war es, den Einfluss von Vitamin E und anderen Pflanzeninhaltsstoffen (in Form von Pflanzenextrakten oder isolierten sekundären Pflanzeninhaltsstoffen, z.B. Polyphenole), die bisher alle hauptsächlich als Antioxidanz klassifiziert wurden, auf die transkriptionelle Regulation von Phase I- und Phase II-Enzymen zu untersuchen. Dazu wurde die Aktivierung des PXR (pregnane X receptor) und des Nrf2 (NF-E2-related factor-2) als zentrale Transkriptionsfaktoren der Phase I- bzw. Phase II-Enzyme getestet. Der Einfluss von verschiedenen Vitamin E-Formen und antioxidativen Pflanzeninhaltsstoffen in Form von Reinsubstanzen (Curcumin, EGCG, Medox, Quercetin, Resveratrol und Sulforaphan) oder Pflanzenextrakten (aus Blaubeeren, Gewürznelken, Himbeeren, Nelkenpfeffer, Thymian oder Walnüssen) auf die Aktivierung von PXR und Nrf2 sowie des Promotors eines jeweiligen Zielgens (CYP3A4 bzw. GI-GPx) wurde in vitro mit Reportergenplasmiden untersucht. Es zeigte sich, dass sowohl Vitamin E-Formen als auch verschiedene sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe PXR und/oder Nrf2 sowie die Promotoren der jeweiligen Zielgene CYP3A4 bzw. GI-GPx aktivieren. In einem Tierexperiment konnte diese genregulatorische Wirkung von Vitamin E auf die in vivo-Situation übertragen werden. In Lebern von Mäusen, deren Futter unterschiedliche Mengen von Vitamin E enthielt (Mangel-, Normal- und Überflussdiät), wurde eine direkte Korrelation zwischen der alpha-Tocopherol-Konzentration und der Cyp3a11 mRNA-Expression nachgewiesen (Cyp3a11 ist das murine Homolog zum humanen CYP3A4). Entgegen der in vitro-Situation hatte gamma-Tocotrienol in vivo einen nur kaum nachweisbaren Effekt auf die Expression der Cyp3a11 mRNA, induzierte aber die Expression der alpha-TTP mRNA. Es konnte gezeigt werden, dass Vitamin E und sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe Phase I- und Phase II-Enzyme transkriptionell regulieren können. Die Wirkungen des Vitamin E können sich allerdings nur entfalten, wenn die Vitamin E-Formen ausreichend vom Körper aufgenommen werden. Gegenstand der Dissertation waren daher auch Untersuchungen zur Bioverfügbarkeit (zelluläre Akkumulation und Metabolismus) verschiedener Vitamin E-Formen. Es konnte gezeigt werden, dass Unterschiede in der chemischen Struktur der Vitamin E-Formen deren zelluläre Akkumulation und Metabolisierung beeinflussen. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Dissertation lassen sich protektive Wirkungen von antioxidativen Nahrungsinhaltsstoffen auch unabhängig von ihren antioxidativen Eigenschaften über die Induktion zelleigener Schutzsysteme, einschließlich der Phase I- und Phase II-Enzyme, erklären. Die Induktion der zelleigenen Abwehr lässt sich auch als adaptive Antwort (sog. "adaptive response") des Organismus gegenüber zellschädigenden Ereignissen betrachten.
Die Sojabohne : Inhalsstoffe und deren Lebensmittelchemische und ernährungsphysiologische Bedeutung
(2006)
The soy bean contains besides comparatively large amounts of nutritionally and physiologically valuable proteins and lipids, also a series of other minor components termed as secondary plant metabolites. In this respect most of the research focus has been directed to the group of isoflavones. Epidemiological studies as well as model and animal experiments document that the consumption of soy products/-components is accompanied by many postive physiological effects, which are discussed shortly in this paper
Antioxidant activity of isoflavones and their major metabolites using different in vitro assays
(2006)
Isoflavone phytoestrogens found mainly in soybeans and clover are widely studied phytochemicals. Genistein and daidzein, the major isoflavones found in soy, have received the most attention. However, they undergo extensive metabolism in the intestine and the liver, which might affect their biological properties, e.g. their antioxidant capacities. Furthermore, the biological activities of other naturally occurring isoflavones, for instance, glycitein from soy or biochanin A from red clover, have not yet been studied in detail. The aim of this study was to investigate the antioxidant activities of six naturally occurring isoflavones and their corresponding oxidative and bacterial metabolites. The oxygen radical absorbance capacity assay as well as the in vitro oxidation of low density lipoproteins with the conjugated diene and the thiobarbituric acid reacting substances formation as end points were used. The oxidative metabolites of genistein and daidzein as well as equol exhibited the highest antioxidant activities in all three assays. With few exceptions, they were more effective than the positive controls quercetin and ascorbic acid. Formononetin, the 4'-O-methyl ether of daidzein, showed the lowest antioxidant property. Because the antioxidant efficacy of isoflavones as effective antioxidants is evident at concentrations well within the range found in the plasma of subjects consuming soy products, this biological activity could be of physiological relevance
Background Anthocyanins, which are found in high concentrations in fruit and vegetable, may play a beneficial role in retarding or reversing the course of chronic degenerative diseases. However, little is known about the biotransformation and the metabolism of anthocyanins so far. Aim of the study The aim of the study was to investigate possible transformation pathways of anthocyanins by human faecal microflora and by rat liver microsomes as a source of cytochrome P450 enzymes as well as of glucuronyltransferases. Methods Pure anthocyanins, an aqueous extract of red radish as well as the assumed degradation products were incubated with human faecal suspension. The incubation mixtures were purified by solid-phase extraction and analysed by HPLC/DAD/MS and GC/MS. Quantification was done by the external standard method. Furthermore the biotransformation of anthocyanins by incubation with rat liver microsomes in the presence of the cofactor NADPH (as a model for the phase I oxidation) and in the presence of activated glucuronic acid (as a model for the phase II glucuronidation) was investigated. Results Glycosylated and acylated anthocyanins were rapidly degraded by the intestinal microflora after anaerobic incubation with a human faecal suspension. The major stable products of anthocyanin degradation are the corresponding phenolic acids derived from the B-ring of the anthocyanin skeleton. Anthocyanins were not metabolised by cytochrome P450 enzymes, neither hydroxylated nor demethylated. However they were glucuronidated by rat liver microsomes to several products. Conclusions The gut microflora seem to play an important role in the biotransformation of anthocyanins. A rapid degradation could be one major reason for the poor bioavailability of anthocyanins in pharmacokinetic studies described so far in the literature. The formation of phenolic acids as the major stable degradation products gives an important hint to the fate of anthocyanins in vivo
BACKGROUND: Proteins and peptides in human follicular fluid originate from plasma or are produced by follicular structures. Compositional changes reflect oocyte maturation and can be used as diagnostic markers. The aim of the study was to determine protein and peptide profiles in paired serum and follicular fluid samples from women undergoing IVF. METHODS: Surface-enhanced laser desorption and ionization-time of flight-mass spectrometry (SELDI-TOF-MS) was used to obtain characteristic protein pattern. RESULTS: One hundred and eighty-six individual MS signals were obtained from a combination of enrichment on strong anion exchanger (110), weak cation exchanger (52) and normal phase surfaces (24). On the basis of molecular masses, isoelectric points and immunoreactivety, four signals were identified as haptoglobin (alpha(1)- and alpha(2)-chain), haptoglobin 1 and transthyretin (TTR). Immunological and MS characteristics of the TTR : retinol-binding protein (RBP) transport complex revealed no microheterogeneity differences between serum and follicular fluid. Discriminatory patterns arising from decision-tree-based classification and regression analysis distinguished between serum and follicular fluid with a sensitivity and specificity of 100%. CONCLUSIONS: Quantitative and qualitative differences indicate selective transport processes rather than mere filtration across the blood-follicle barrier. Identified proteins as well as characteristic peptide and/or protein signatures might emerge as potential candidates for diagnostic markers of follicle and/or oocyte maturation and thus oocyte quality.
A randomized, placebo-controlled, double-blind clinical study was performed to investigate the dose-dependent response of serum cholesterol after consuming an ultra-heat-treated milk containing a soy protein preparation. Eighty hypercholesterolemic subjects were assigned to one of four study groups receiving 12.5 or 25 g soy protein (active treatment) or casein (placebo) daily over a period of 4 weeks. The trial substances were provided as ready-made, ultra-heated milk preparations. Before and after the treatment, serum concentrations of total, low-density lipoprotein, and high-density lipoprotein cholesterol were determined. Unexpectedly, at the end of the study, low-density lipoprotein cholesterol concentrations were significantly increased compared with baseline in all study groups. The magnitude of this increase (17 - 19%) was similar in all active and placebo study groups. Soy protein supplements previously shown to be effective in reducing serum cholesterol had in this study no such lipid-lowering effect after ultra heat treatment.
Aims/hypothesis Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a risk factor of type 2 diabetes. Screening for impaired glucose metabolism (IGM) with an OGTT has been recommended, but this is relatively time-consuming and inconvenient. Thus, a strategy that could minimise the need for an OGTT would be beneficial. Materials and methods Consecutive PCOS patients (n=118) with fasting glucose < 6.1 mmol/l were included in the study. Parameters derived from medical history, clinical examination and fasting blood samples were assessed by decision tree modelling for their ability to discriminate women with IGM (2-h OGTT value >= 7.8 mmol/l) from those with NGT. Results According to the OGTT results, 93 PCOS women had NGT and 25 had IGM. The best decision tree consisted of HOMA-IR, the proinsulin:insulin ratio, proinsulin, 17-OH progesterone and the ratio of luteinising hormone:follicle-stimulating hormone. This tree identified 69 women with NGT. The remaining 49 women included all women with IGM (100% sensitivity, 74% specificity to detect IGM). Pruning this tree to three levels still identified 53 women with NGT (100% sensitivity, 57% specificity to detect IGM). Restricting the data matrix used for tree modelling to medical history and clinical parameters produced a tree using BMI, waist circumference and WHR. Pruning this tree to two levels separated 27 women with NGT (100% sensitivity, 29% specificity to detect IGM). The validity of both trees was tested by a leave-10%-out cross-validation. Conclusions/interpretation Decision trees are useful tools for separating PCOS women with NGT from those with IGM. They can be used for stratifying the metabolic screening of PCOS women, whereby the number of OGTTs can be markedly reduced.
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heterocyclic aromatic amines (HCAs) ingested with food have repeatedly been suggested to be involved in the malignant transformation of colon epithelial cells. In order to test this hypothesis, HCEC cells (SV40 large T antigen-immortalized human colon epithelial cells) were incubated with a racemic mixture of benzo[c]phenanthrene dihydrodiol epoxides (B[c]PhDE), extremely potent carcinogenic PAH metabolites in vivo, or with 2-hydroxyamino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (N-OH-PhIP), the N-hydroxylated metabolite of the most abundant HCA in cooked meat. First, it was shown that HCEC cells express sulfotransferase 1A1, which is needed to metabolize N-OH-PhIP to the corresponding N-sulfonyloxy derivative, the direct precursor molecule of genotoxic nitrenium ions. Thereafter, exponentially growing HCEC cells were exposed five times to 0.1 mu g (0.37 nmol) B[c]PhDE/ml for 30 min or 0.72 mu g (3 mnol) N-OH-PhTP/ml for 24 h. Chemically treated HCEC cells showed an enhanced saturation density and grew faster than the corresponding solvent-treated cell cultures. After five treatment cycles, HCECB[c]PhDE as well as HCECN-OH-PhIP cells lost cell-cell contact inhibition and started piling up and forming foci in the culture flasks. Furthermore, HCECB[c]phDE and HCECN-OH-PhIP cells were injected i.m. into SCID mice. Within 6 weeks after injection, eight animals out of eight injected with HCECB[c]phDE or HCECN-OH-PhIP cells developed tumors at the site of injection, thus demonstrating the high tumorigenic potential of the HCECB[c]PhDE and HCECN-OH-PhIP cell cultures. Taken together, we show for the first time that the abovementioned active PAH metabolites as well as N-OH-PhIP are indeed able to malignantly transform human colon epithelial cells in vitro.