@phdthesis{Frank2009,
  author    = {Frank, Andreas},
  title     = {Untersuchungen zur Anwendbarkeit und Validit{\"a}t von In-vitro-Methoden bez{\"u}glich der Inhibition von Cytochrom-P450-Enzymen durch Arzneipflanzenextrakte},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36236},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Um Arzneimittelwechselwirkungen von Arzneistoffen sowie neuen Arzneistoffkandidaten zu vermeiden, werden zur Absch{\"a}tzung des Interaktionsrisikos so genannte In-vitro-Interaktionsstudien durchgef{\"u}hrt. Hierf{\"u}r werden vor allem Mikrotiterplatten-basierte Fluoreszenz- und LC/MS-Methoden verwendet. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Anwendbarkeit und Validit{\"a}t dieser In-vitro-Methoden bez{\"u}glich der Inhibition von CYP-Enzymen durch Arzneipflanzenextrakte. Die in dieser Arbeit erhaltenen Daten belegen, dass die verwendeten Fluoreszenz-Assays f{\"u}r Pflanzenextrakte keine validen Ergebnisse liefern und f{\"u}r die Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t von Pflanzenextrakten nur in wenigen F{\"a}llen geeignet sind. Bei einigen untersuchten Pflanzenextrakten wurden sehr starke inhibitorische Aktivit{\"a}ten gefunden, da durch Quenching des Fluoreszenzsignals falsch positive Ergebnisse vorget{\"a}uscht wurden. Ebenso war die Inhibition bei einigen Pflanzenextrakten aufgrund einer starken Eigenfluoreszenz sehr schwach oder konnte {\"u}berhaupt nicht bestimmt werden. Des Weiteren wurden als Referenzmethoden f{\"u}r die Bestimmung der Inhibition von CYP-Enzymen LC/MS-basierte Methoden mit Online-Festphasenextraktion verwendet, die speziell f{\"u}r Pflanzenextrakte entwickelt und validiert wurden. Die Ergebnisse der LC/MS-basierten CYP-Assays wurden durch die Pflanzenmatrix nicht beeinflusst, so dass diese Assays hervorragend als Referenzmethoden f{\"u}r die Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t von Pflanzenextrakten geeignet sind. Bei sehr hohen Extraktkonzentrationen zeigten einige Pflanzenextrakte sehr starke Abweichungen der mittels LC/MS und Fluorimetrie in Mikrotiterplatten erhaltenen inhibitorischen Aktivit{\"a}t. Die Verwendung von niedrigen Extraktkonzentrationen f{\"u}hrte zu einer besseren {\"U}bereinstimmung der erhaltenen Ergebnisse. D.h. vor allem bei hohen Extraktkonzentrationen sind starke Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekte zu erwarten. Dennoch sind auch bei niedrigen Extraktkonzentrationen diese Effekte nicht auszuschließen. In den meisten Ver{\"o}ffentlichungen wurden sehr hohe Testkonzentrationen f{\"u}r die Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t von Pflanzenextrakten verwendet, so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit aufgrund von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten falsch positive bzw. negative Ergebnisse erhalten wurden. Untersuchungen zum Quenching haben gezeigt, dass die meisten Extrakte in den {\"u}blicherweise verwendeten Konzentrationen (ca. 10-1000 µg/ml) die Fluoreszenzintensit{\"a}t der Metabolite sehr stark reduzierten. Die Quenching-Effekte der Pflanzenextrakte beeinflussten das Fluoreszenzsignal aller enzymatisch gebildeten Metabolite (Cumarin-Derivate, Resorufin, Fluorescein), wobei die Quenching-Effekte bei Resorufin und Fluorescein in ihrer St{\"a}rke und H{\"a}ufigkeit geringer ausfielen. Bei CYP2B6, CYP2C9 und CYP2D6 wurden in Verbindung mit Fluoreszenzsubstraten, die eine Cumarinstruktur aufweisen, sehr oft falsch negative oder gar keine Ergebnisse erhalten, weil die Eigenfluoreszenz der Extrakte die Metabolitenfluoreszenz {\"u}berlagerte. Quenching-Effekte traten bei den untersuchten Pflanzenextrakten weitaus h{\"a}ufiger auf als eine Eigenfluoreszenz. Aufgrund dieser Tatsachen k{\"o}nnen die Mikrotiterplatten-basierten Fluoreszenz-Methoden nur eingesetzt werden, wenn vorher gezeigt wurde, dass die Pflanzenextrakte bei allen Testkonzentrationen sowie bei verschiedenen Metabolitenkonzentrationen weder Quenching- noch Eigenfluoreszenz-Effekte zeigen. Ebenso wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass die bisher in Ver{\"o}ffentlichungen durchgef{\"u}hrten Kontrollinkubationen nur bedingt zur Kompensation von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten geeignet sind. Das Auftreten und Ausmaß der Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekte sind abh{\"a}ngig vom Inhibitor (Pflanzenextrakt), der Inhibitorkonzentration, dem Metaboliten und dessen Anregungs- und Emissionswellenl{\"a}nge sowie der Metabolitenkonzentration, die durch die enzymatische Umsetzung des Substrats und der inhibitorischen Aktivit{\"a}t des Inhibitors bestimmt wird. W{\"a}hrend der Inhibitor, die zu testenden Inhibitorkonzentrationen, der Metabolit sowie dessen Anregungs- und Emissionswellenl{\"a}nge eine feste Gr{\"o}ße darstellen, ist die Metabolitenkonzentration je nach inhibitorischer Aktivit{\"a}t des Inhibitors sehr unterschiedlich. D. h. letztendlich h{\"a}ngt das genaue Ausmaß der Eigenfluoreszenz- und Quenching-Effekte von der inhibitorischen Aktivit{\"a}t der Pflanzenextrakte ab. Es konnte gezeigt werden, dass je geringer die Metabolitenkonzentration ist, desto st{\"a}rker wird das Fluoreszenzsignal reduziert (Quenching) bzw. erh{\"o}ht (Eigenfluoreszenz). Eine sinnvolle Kontrollinkubation zur Kompensation von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten kann also gar nicht durchgef{\"u}hrt werden. Bei In-vitro-Untersuchungen zur Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t ist die Metabolitenkonzentration nicht bekannt und somit der Einfluss der Effekte nicht bestimmbar.},
  subject      = {In vitro},
  language  = {de}
}