@article{OthmanNaseemAwadetal.2016,
  author    = {Othman, Eman M. and Naseem, Muhammed and Awad, Eman and Dandekar, Thomas and Stopper, Helga},
  title     = {The Plant Hormone Cytokinin Confers Protection against Oxidative Stress in Mammalian Cells},
  series = {PLoS One},
  volume    = {11},
  journal   = {PLoS One},
  number    = {12},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0168386},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147983},
  pages     = {e0168386},
  year      = {2016},
  abstract  = {Modulating key dynamics of plant growth and development, the effects of the plant hormone cytokinin on animal cells gained much attention recently. Most previous studies on cytokinin effects on mammalian cells have been conducted with elevated cytokinin concentration (in the μM range). However, to examine physiologically relevant dose effects of cytokinins on animal cells, we systematically analyzed the impact of kinetin in cultured cells at low and high concentrations (1nM-10μM) and examined cytotoxic and genotoxic conditions. We furthermore measured the intrinsic antioxidant activity of kinetin in a cell-free system using the Ferric Reducing Antioxidant Power assay and in cells using the dihydroethidium staining method. Monitoring viability, we looked at kinetin effects in mammalian cells such as HL60 cells, HaCaT human keratinocyte cells, NRK rat epithelial kidney cells and human peripheral lymphocytes. Kinetin manifests no antioxidant activity in the cell free system and high doses of kinetin (500 nM and higher) reduce cell viability and mediate DNA damage in vitro. In contrast, low doses (concentrations up to 100 nM) of kinetin confer protection in cells against oxidative stress. Moreover, our results show that pretreatment of the cells with kinetin significantly reduces 4-nitroquinoline 1-oxide mediated reactive oxygen species production. Also, pretreatment with kinetin retains cellular GSH levels when they are also treated with the GSH-depleting agent patulin. Our results explicitly show that low kinetin doses reduce apoptosis and protect cells from oxidative stress mediated cell death. Future studies on the interaction between cytokinins and human cellular pathway targets will be intriguing.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Loske2000,
  author    = {Loske, Claudia},
  title     = {Metabolische Ver{\"a}nderungen und Zelltod in neuralen Zellen durch "Advanced Glycation Endproducts"},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1707},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Advanced Glycation Endproducts (AGEs) entstehen aus nicht-enzymatisch glykierten Proteinen. In einer Folge von Dehydratations-, Kondensations- und Oxidationsschritten entsteht ein heterogenes Gemisch aus farbigen, fluoreszierenden Verbindungen. AGE-modifizierte Proteine sind unl{\"o}slich und proteaseresistent, bei ihrer Bildung entstehen freie Radikale und andere reaktive Intermediate. Von der AGE-Bildung betroffen sind vor allem langlebige Proteine mit geringem Umsatz wie Kollagen und Kristallin aber auch pathologische Proteinablagerungen, z.B. in der Alzheimer´schen Demenz (AD). Die Akkumulation von AGEs spielt in der Pathogenese von Komplikationen des Diabetes und der H{\"a}modialyse eine Rolle, f{\"u}r die AD wird eine Beteiligung von AGEs am Krankheitsverlauf diskutiert. Die Alzheimer´sche Demenz ist gekennzeichnet durch den histologischen Nachweis seniler Plaques und neurofibrill{\"a}rer B{\"u}ndel in Hirngewebe der Patienten. Auf Ebene des Stoffwechsels kommt es zu einer Verringerung des zerebralen Glukoseumsatzes, es finden sich Marker sowohl f{\"u}r eine Akutphasenreaktion als auch f{\"u}r oxidativen Stress. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die AGE-Bildung in vitro die Aggregation von ßA4, dem Hauptbestandteil der senilen Plaques in der AD, beschleunigt. Der geschwindigkeits-bestimmende Schritt ist dabei die Glykierung des ßA4-Monomers. Durch Zugabe von {\"U}bergangsmetall-ionen kann die Vernetzung weiter beschleunigt werden. Dies deutet darauf hin, dass AGEs zur Plaquebildung in der AD beitragen, redox-aktive Eisenionen sind in der AD mit den Plaques assoziiert. Mit Hilfe von Metallchelatoren, Antioxidantien oder mit Substanzen, welche die zur Vernetzung notwendigen Aminogruppen abblocken, l{\"a}sst sich die Aggregation von ßA4 verlangsamen oder verhindern. AGEs wirken zytotoxisch auf BHK 21 Fibroblasten und humane SH-SY5Y Neuroblastoma Zellen. Die Toxizit{\"a}t unterschiedlicher Modell-AGEs ist abh{\"a}ngig von verschiedenen Faktoren, u.a. von dem zur Herstellung verwendeten Protein und vom Zucker. Die LD50 der Modell-AGEs korreliert mit dem AGE-Gehalt und der Radikalproduktion der Pr{\"a}parationen in vitro. Die AGE-Toxizit{\"a}t ist haupts{\"a}chlich radikalvermittelt. Oxidativer Stress l{\"a}sst sich in AGE-behandelten Zellen durch die Bildung intrazellul{\"a}rer Lipidperoxidationsprodukte nachweisen. Auf Ebene der Signaltransduktion konnte die Aktivierung des Transkriptions-faktors NfkB als Zeichen der Stressabwehr nachgewiesen werden. Die Gabe von Antioxidantien vor oder gleichzeitig mit den AGEs verringerte den Zelltod. Auch durch das Blockieren des Rezeptors f{\"u}r AGEs (RAGE) mit spezifischen Antik{\"o}rpern konnte die Zahl {\"u}berlebender Zellen gesteigert werden. Durch AGEs ausgel{\"o}ster Stress f{\"u}hrt in Neuroblastoma Zellen bereits in Konzentrationen unterhalb der LD50 zu St{\"o}rungen im Redoxstatus, es kommt zur Depletion von GSH und zu Verschiebungen im Verh{\"a}ltnis GSH/GSSG. Damit einher gehen Ver{\"a}nderungen im Energiestoffwechsel der Zelle, nach anf{\"a}nglich erh{\"o}hter Glukoseaufnahme kommt es im weiteren Verlauf der Inkubation zu einer Verringerung der Aufnahme von Glukose aus dem Medium, gefolgt von einer Zunahme der Laktataussch{\"u}ttung. Ausserdem wurde eine Depletion von ATP um bis zu 50 Prozent nachgewiesen. Antioxidantien k{\"o}nnen die St{\"o}rungen im Metabolismus der Zellen verhindern oder abschw{\"a}chen, die meisten der getesteten Substanzen konnten Redoxstatus und ATP-Gehalt der Zellen zu normalisieren. Obwohl sich in AGE-gestressten Zellkulturen durch Annexin-Fluorescein-Markierung ein geringf{\"u}gig erh{\"o}hter Prozentsatz apoptotischer Zellen nachweisen ließ und AGEs auch die Freisetzung von Cytochrom c ins Zytoplasma induzieren, verl{\"a}uft der durch AGEs ausgel{\"o}ste Zelltod verl{\"a}uft offenbar insgesamt nekrotisch. Sowohl durch Radikalproduktion als auch {\"u}ber rezeptorvermittelte Signalwege verursachen AGEs oxidativen Stress und induzieren Ver{\"a}nderungen im Metabolismus der Zelle. Dies f{\"u}hrt u. a. dazu, dass f{\"u}r die antioxidativen Schutzmechanismen der Zelle nicht mehr gen{\"u}gend Energie zur Verf{\"u}gung steht. AGE-Stress tr{\"a}gt damit in einer selbstverst{\"a}rkenden Reaktionskaskade zur Neurodegeneration bei und kann so an der Pathogenese der AD beteiligt sein. Antioxidantien und auch AGE-Inhibitoren k{\"o}nnten einen interessanten Ansatz zur Entwicklung alternativer Therapien in der AD darstellen.},
  subject      = {Alzheimer-Krankheit},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wong2001,
  author    = {Wong, Amanda},
  title     = {Implications of Advanced Glycation Endproducts in Oxidative Stress and Neurodegenerative Disorders},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2537},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {The reactions of reducing sugars with primary amino groups are the most common nonenzymatic modifications of proteins. Subsequent rearrangements, oxidations, and dehydrations yield a heterogeneous group of mostly colored and fluorescent compounds, termed "Maillard products" or advanced glycation end products (AGEs). AGE formation has been observed on long-lived proteins such as collagen, eye lens crystalline, and in pathological protein deposits in Alzheimer's (AD) and Parkinson's disease (PD) and dialysis-related amyloidosis. AGE-modified proteins are also involved in the complications of diabetes. AGEs accumulate in the the ß-amyloid plaques and neurofibrillary tangles (NFT) associated with AD and in the Lewy bodies characteristic of PD. Increasing evidence supports a role for oxidative stress in neurodegenerative disorders such as AD and PD. AGEs have been shown to contribute towards oxidative damage and chronic inflammation, whereby activated microglia secrete cytokines and free radicals, including nitric oxide (NO). Roles proposed for NO in the pathophysiology of the central nervous system are increasingly diverse and range from intercellular signaling, through necrosis of cells and invading pathogens, to the involvement of NO in apoptosis. Using in vitro experiments, it was shown that AGE-modified bovine serum albumin (BSA-AGE) and AGE-modified ß-amyloid, but not their unmodified proteins, induce NO production in N-11 murine microglia cells. This was mediated by the receptor for AGEs (RAGE) and upregulation of the inducible nitric oxide synthase (iNOS). AGE-induced enzyme activation and NO production could be blocked by intracellular-acting antioxidants: Ginkgo biloba special extract EGb 761, the estrogen derivative, 17ß-estradiol, R-(+)-thioctic acid, and a nitrone-based free radical trap, N-tert.-butyl-*-phenylnitrone (PBN). Methylglyoxal (MG) and 3-deoxyglucosone (3-DG), common precursors in the Maillard reaction, were also tested for their ability to induce the production of NO in N-11 microglia. However, no significant changes in nitrite levels were detected in the cell culture medium. The significance of these findings was supported by in vivo immunostaining of AD brains. Single and double immunostaining of cryostat sections of normal aged and AD brains was performed with polyclonal antibodies to AGEs and iNOS and monoclonal antibodies to Aß and PHF-1 (marker for NFT) and reactive microglia. In aged normal individuals as well as early stage AD brains (i.e. no pathological findings in isocortical areas), a few astrocytes showed co-localisation of AGE and iNOS in the upper neuronal layers of the temporal (Area 22) and entorhinal (Area 28, 34) cortices compared with no astrocytes detected in young controls. In late AD brains, there was a much denser accumulation of astrocytes co-localised with AGE and iNOS in the deeper and particularly upper neuronal layers. Also, numerous neurons with diffuse AGE but not iNOS reactivity and some AGE and iNOS-positive microglia were demonstrated, compared with only a few AGE-reactive neurons and no microglia in controls. Finally, astrocytes co-localised with AGE and iNOS as well as AGE and ß-amyloid were found surrounding mature but not diffuse ß-amyloid plaques in the AD brain. Parts of NFT were AGE-immunoreactive. Immunohistochemical staining of cryostat sections of normal aged and PD brains was performed with polyclonal antibodies to AGEs. The sections were counterstained with monoclonal antibodies to neurofilament components and a-synuclein. AGEs and a-synuclein were colocalized in very early Lewy bodies in the substantia nigra of cases with incidental Lewy body disease. These results support an AGE-induced oxidative damage due to the action of free radicals, such as NO, occurring in the AD and PD brains. Furthermore, the involvement of astrocytes and microglia in this pathological process was confirmed immunohistochemically in the AD brain. It is suggested that oxidative stress and AGEs participate in the very early steps of Lewy body formation and resulting cell death in PD. Since the iNOS gene can be regulated by redox-sensitive transcription factors, the use of membrane permeable antioxidants could be a promising strategy for the treatment and prevention of chronic inflammation in neurodegenerative disorders.},
  subject      = {Maillard-Reaktion},
  language  = {en}
}