TY  - THES
A1  - Nhan, Pham Phuoc
T1  - Accumulation and biological activity of oxidized lipids in Anabaena PCC 7120
T1  - Akkumulation und biologische Aktivität von oxidierten Fettsäuren in Anabaena PCC 7120
N2  - Oxylipine sind wichtige biologisch aktive Verbindungen, die entscheidende Rollen in der Abwehr, dem Wachstum, der Entwicklung und der Reproduktion von Pflanzen und Tieren spielen. Oxylipine können entweder über enzymatische Wege oder eine Radikal-katalysierte Reaktion gebildet werden. Enzymatische und nicht-enzymatische Oxidationsprodukte der Arachidonsäure (C20:4) in Tieren sind Prostaglandine und Isoprostane. In Pflanzen werden ausgehend von der -Linolensäure (C18:3) über einen enzymatischen Weg OPDA und Jasmonsäure und durch Radikal-katalysierte Reaktion Phytoprostane gebildet. Die Membranen von Cyanobakterien enthalten, ähnlich denen von Pflanzen, einen großen Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, ca. 25% der gesamten Fettsäuren. Biosynthese und Funktionen der Oxylipine wurden an zwei Modell-Cyanobakterien, Anabaena PCC 7120 und Synechocystis PCC 6803 untersucht: 1. Das fadenförmige Cyanobakterium Anabaena PCC 7120 kann Phytoprostane Typ I und II sowie Hydroxyfettsäuren ähnlich wie Pflanzen produzieren aber die enzymatische Ausstattung zur Bildung von Jasmonaten (12-oxo-Phytodiensäure und Jasmonsäure) und Prostaglandinen ist nicht vorhanden. Die erhaltenen Daten stellen den ersten Nachweis für das Vorkommen von Phytoprostanen in Cyanobakterien bzw. bei Prokaryonten dar. 2. Durch GC-MS Analyse wurden E1- and F1-Phytoprostane in Anabaena PCC 7120 in freier und veresterter Form detektiert. Die Spiegel sind vergleichbar mit denen in Pflanzen und lagen im Bereich von ng/g TG. PPF1 ließen sich nicht in einwöchigen Kulturen nachweisen, die Spiegel in sechswöchigen Kulturen lagen bei 142 ng/l. Die Spiegel von PPE1 waren hingegen in ein- und sechswöchigen Kulturen ähnlich und lagen bei ca. 20 ng/g TG. Die Mengen an freien PPE1 in den Zellen waren mit 80.5  23.6 etwa viermal höher als die von PPF1 mit 24.1  10.9 ng/g TG. Allerdings gab es keine signifikanten Unterschiede in den Spiegeln an gesamten PPF1 und PPE1 in den Zellen, sie lagen im Bereich von 150 bis zu ca. 200 ng/g TG. 3. Die Akkumulation von Phytoprostanen in Anabaena ist induzierbar. Nach der Kombination von oxidativem Stress (200 µM H2O2 oder 10 µM CuSO4) und hoher Lichtintensität (330 µE.m-2.s-1) für 8 h stiegen die Spiegel an gesamten PPE1 und PPF1 um den Faktor 2 bis 4 an. Interessanterweise führte im Gegensatz zu höheren Pflanzen die Applikation von oxidativem Stress oder hoher Lichtintensität alleine nicht zur Induktion der Phytoprostanakkumulation in diesen Cyanobakterien. 4. Eine Vorbehandlung von Anabaena Zellen mit exogenen Phytoprostanen führte zu einer erhöhten Toleranz gegenüber oxidativem Stress. Alle Phytoprostane außer PPE1 zeigten einen Schutzeffekt. Eine Mischung von PPA1 Typ I und II ergab den höchsten Schutzeffekt. Eine Vorinkubation von Anabena Zellen mit 100 µM PPA1–type I/II für 16 h schützte 84.2% beziehungsweise 77.5% der Zellen vor einer anschießenden lethalen Applikation von 1 mM H2O2 beziehungsweise 50 µM CuSO4 für 5 h. Ohne eine Oxylipin-Vorinkubation starben etwa 98% der Zellen. Überraschenderweise ergab auch die Vorbehandlung mit anderen, enzymatisch gebildeten Oxylipinen aus Tieren und Pflanzen einen Schutzeffekt, der allerdings nur 10 bis 30% betrug. Dagegen schützte eine Phytoprostan-Vorbehandlung nicht Pseudomonas syringae und Escherichia coli gegen toxische Mengen von Wasserstoffperoxid. Allerdings fehlen in den Membranen dieser Bakterien mehrfach ungesättigte Fettsäuren und deshalb endogen oxydierte Lipide. 5. Eine exogene Applikation von 100 µM PPF1 oder 1,5 mM H2O2 führte in Anabaena nicht zu einer Induktion der Expression des isiA Gens. Oxylipin-Behandlungen zeigten auch keine Wirkung auf Shinorin- und Tocopherol-Spiegel in Anabaena. Die Applikation von 100 µM PPF1 für 6 h führte aber zu Änderungen im Proteinmuster in Anabaena. Der größte Teil der differentiellen Proteine wurde durch PPF1 herunterreguliert. Bei vielen dieser Proteine handelt es sich um photosynthetische Proteine. Da ein oxidativer Stress nur in der Kombination mit hoher Lichtintensität die Lipidperoxidation erhöht, könnte die negative Regulation der Photosynthese nach Erkennung von oxydierten Lipiden (Phytoprostanen) eine Überlebens-Strategie sein um Schäden durch peroxidierte Lipide zu vermeiden. 6. Tote Pflanzen könnten eine hauptsächliche Quelle der exogenen Phytoprostane in der natürlichen Umgebung von Anabaena sein. Trockenes Heu gibt PPE1 und PPF1 (11 µg/g TG) an die wässerige Umgebung ab. Anabaena ist ein typisches Cyanobakterium in Reisfeldern. Nach der Ernte bleiben meist die nicht genutzten Teile der Reispflanzen auf dem Feld. Diese könnten Phytoprostane abgeben, die wiederum einen Einfluß auf die Cyanobakterien im Reis-Ökosystem haben könnten. 7. Eine neue Kategorie von Oxylipinen, die Phytoprostane Typ III und IV, wurden in vitro identifiziert und quantifiziert. Die beiden Haupt-Phytoprostane, PPE1 und PPF1 (Typ III und IV), können durch die Autoxidation der -Linolensäure oder des Borretschsamenöls (enthält 25% der -Linolensäure) gewonnen werden. Nach 12 Tagen Autoxidation und anschließender Hydrolyse wurden aus 1 g Borretschsamenöl 112,71 ± 1,93 µg PPF1 und 3,80 ± 0,14 mg PPE1 isoliert. PPB1 und PPA1 (Typ III und IV) wurden durch Isomerisierung und Dehydratisierung von PPE1 hergestellt. Die Ausbeute von PPB1 lag bei 1,71 ± 0,04 mg/g Öl (Typ III) und 2,09 ± 0,12 mg/g Öl (Typ IV), die von PPA1 lag bei 8,38 ± 0,35 µg/g und 10,18 ± 0,30 µg/g Öl. 8. Es wurde eine schnelle HPLC-MS/MS Methode für die Analytik der Phytoprostane und Phytohormone entwickelt. Diese Methode wurde für die Quantifizierung von freien und veresterten E1- and F1-Phytoprostane Typ III und IV in Synechocystis PCC 6803 angewendet. Die Phytoprostane Typ III und IV sind in vivo in freier und veresterter Form vorhanden. Die Spiegel der gesamten PPE1 Typ III und IV in Synechocystis sind mindestens doppelt so hoch wie die von PPF1. Im Gegensatz zu Anabaena, waren PPE1 und PPF1 in ein- und sechswöchigen Kulturen von Synechocystis detektierbar. Die Spiegel an freien PPF1 im Medium (231,8 ± 36,2 ng/l) und in den Zellen (164,9 ± 15,2 ng/g TG) waren niedriger als die von PPE1 (1003,3 ± 365,2 ng/l und 2331,0 ± 87,7 ng/g TG).
N2  - Oxylipins are important biological active compounds that play essential roles in defense, growth, development, and reproduction of plants and animals. Oxylipins are formed either by enzymatic pathways or radical catalyzed reaction from polyunsaturated fatty acids. Products of oxidation of arachidonic acid (C20:4) in animals by enzymatic and non-enzymatic pathways are prostaglandins and isoprostanes, respectively. In plants, radical catalyzed reaction of -linolenic acid (C18:3) forms phytoprostanes and enzymatic oxidation of this fatty acid produces OPDA and jasmonic acid. Like plants, cyanobacterial membranes contain a high ratio of polyunsaturated fatty acid, about 25% of total fatty acids. Oxylipin biosynthesis and function was studied in two model cyanobacteria, Anabaena PCC 7120 and Synechocystis PCC 6803, for the first time: 1. The filamentous cyanobaterium Anabaena PCC 7120 can naturally produce phytoprostanes type I and II as well as hydroxy fatty acids like in plants but lacks the enzymatic capacity to form jasmonates (12-oxo-phytodienoic acid and jasmonic acid) and prostaglandins. Data obtained provide the first evidence for the occurence of phytoprostanes in cyanobacteria as well as in the baterial kingdom. 2. By GC-MS analysis, the E1- and F1-phytoprostanes in Anabaena PCC 7120 were detected both in free and esterified form. Their levels are comparable with those in plants, in the range of ng/g DW. In one week old cultures, there was no evidence of PPF1 in the medium but its level accumulated up to 142 ng/l in six weeks old cultures. In contrast, PPE1 was stable over time, about 20 ng/g DW. Free cellular PPE1 was found about 4 times higher than that of PPF1, 80.5  23.6 and 24.1  10.9 ng/g DW, respectively. However, there was no significant difference in the total cellular levels of PPF1 and PPE1, ranging from 150 to about 200 ng/g DW. 3. Phytoprostanes are inducible in Anabaena. In the combination of oxidative stress (200 µM H2O2 or 10 µM CuSO4) with high light intensity (330 µE.m-2.s-1) for 8 h, levels of total cellular PPE1 and PPF1 were increased about 2 to 4 times. Interestingly, unlike in higher plants, application of oxidative stress or high light intensity alone showed no phytoprostaneous induction in this cyanobacterium. 4. When Anabaena cells were treated with phytoprostanes, Anabaena cells became remarkably resistant against subsequently applied – otherwise lethal – oxidative stress. All phytoprostanes displayed a high protective effect except for PPE1. The highest protection level was contributed by a mixture of PPA1 type I and II. After preincubation of Anabena cells with 100 µM PPA1–type I/II for 16 h followed by application of 1 mM H2O2 or 50 µM CuSO4 for 5 h, A1-phytoprostane pre-treatment protected 84.2% and 77.5% of the cells from cell death, respectively. Without oxylipins pre-treatment, about 98% of the cells were dead. Surprisingly, preincubation of Anabaena with other oxylipins derived from enzymatic pathway in plants and animals showed also an effect, however, the protection effect was low and ranged from 10 to 30%. In contrast, phytoprostanes did not protect Pseudomonas syringae and Escherichia coli from the toxicity of hydrogen peroxide. However, these bacteria do not synthesize polyunsaturated fatty acids and are therefore devoid of and not exposed to endogenously formed oxidized lipids. 5. Exogenous application of 100 µM PPF1 or 1.5 mM H2O2 for 90 min did not activate the expression of isiA in Anabaena. Oxylipins also displayed no effect on shinorine and tocopherol levels in Anabaena. However, application of 100 µM PPF1 for 6 h altered the protein expression in Anabaena. Most PPF1-modulated proteins are down-regulated and related to photosynthesis. Since oxidative stress only in combination with high light intensity increased lipid peroxidation, down-regulation of photosynthesis after recognition of oxidised lipids (phytoprostanes) may be a survival strategy of Anabaena to avoid damage by peroxidized lipids. 6. Dead plants may be the main source of (exogenous) phytoprostanes in the natural environment of Anabaena. Dry hay releases PPE1 and PPF1 (11 µg/g DW) into an aqueous environment. Anabaena is the typical cyanobacterium in paddy rice fields. After harvesting, most of uneconomical parts of rice plants are abundant on the field, which may release phytoprostanes that in turn might have an impact on cyanobacteria in the rice ecosystems. However, field research is needed to clarify this suspection. 7. A new class of oxylipins, phytoprostanes type III and IV, was identified and quantified in vitro. The two main phytoprostanes, PPE1 and PPF1 (type III and IV), can be obtained by autoxidation of -linolenic acid or Borage oil (containing 25% esterified -linolenic acid). After 12 days of autoxidation and subsequent hydrolysis, 1 g of Borage oil yielded 112.71 ± 1.93 µg of PPF1 and 3.80 ± 0.14 mg of PPE1. PPB1 and PPA1 (type III and IV) were prepared by isomerization and dehydration of PPE1 (type III and IV). The overall yield of PPB1 was 1.71 ± 0.04 mg/g oil (type III) and 2.09 ± 0.12 mg/g oil (type IV). Those of PPA1 were 8.38 ± 0.35 µg/g and 10.18 ± 0.30 µg/oil, respectively. 8. A rapid HPLC-MS/MS method for phytoprostane and phytohormone analysis has been developed. This method was applied to quantify free and esterified E1- and F1-phytoprostanes type III and IV in Synechocystis PCC 6803. The in vivo phytoprostanes type III and IV are present both in free and esterified form. The total cellular level of PPE1 type III and IV in Synechocystis is at least 2 times higher than that of PPF1. Unlike Anabaena, PPE1 and PPF1 were detectable in the medium of one week old Synechocystis cultures. Free levels of PPF1 in the medium (231.8 ± 36.2 ng/l) and in the cells (164.9 ± 15.2 ng/g DW) are lower than those of PPE1 (1003.3 ± 365.2 ng/l and 2331.0 ± 87.7 ng/g DW).
KW  - Oxidativer Stress
KW  - oxidative stress
KW  - phytoprostane
KW  - oxidized lipids
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24347
ER  - 
TY  - THES
A1  - Link, Samuel
T1  - Aldosteron-vermittelte oxidative Nierenschädigung – Einfluss der antioxidativen Abwehr
T1  - Aldosterone-dependent oxidative kidney damage – influence of the antioxidative defense
N2  - Patienten mit erhöhten Aldosteronspiegeln zeigen eine gesteigerte Inzidenz für Malignome, insbesondere von Nierenzellkarzinomen. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Aldosteron-vermittelte oxidative Nierenschädigung näher zu analysieren sowie die auf Zellebene gezeigte Beeinflussung der antioxidativen Schutzmechanismen im lebenden Organismus nachzuweisen und mögliche therapeutische Ansatzpunkte zu identifizieren. Dazu wurde ein Interventions-versuch über 28 Tage durchgeführt. Neben einer Aldosterongabe wurden folgende Interventionen verwendet: Spironolacton zur Blockade des Mineralkortikoid-Rezeptors (MR), Apocynin als Hemmstoff der NADPH-Oxidasen (Nox), L-NAME zur Blockade der NO-Synthasen (NOS), PDTC, einen Hemmstoff des Transkriptionsfaktors NF-kB sowie Sulforaphan, ein natürlicher Nrf2-Induktor. Eine weitere Gruppe erhielt Sulforaphan ohne additive Aldosterongabe. Die Nierenschäden wurden mittels histopathologischer Schädigungsscores und der Anzahl an DNA-Doppelstrangbrüche analysiert. Die Beeinflussung der antioxidativen Abwehr wurde durch die Aktivierung des Transkriptionsfaktors Nrf2 und durch die Quantifizierung antioxidativer Enzyme bestimmt.
Im Nierengewebe führte Aldosteron zu einer Zunahme von oxidativem Stress. Histologisch zeigte sich ein Anstieg von glomerulären Schäden. Auch kam es zu einer deutlichen Zunahme von Doppelstrangbrüchen der DNA. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass Aldosteron auch in vivo zu einer Zunahme der Nrf2-Aktivität führte, wobei sich dies auf Proteinebene nicht in einer (dauerhaften) Synthesesteigerung von antioxidativen Enzymen wiederspiegelte und keinen ausreichenden Schutz des Nierengewebes bot. Für die Interventionsgruppen konnte keine signifikante Auswirkung auf das Vorliegen von oxidativem Stress gezeigt werden. Dies könnte an der Versuchsdauer bzw. an der gewählten Nachweismethode gelegen haben. Nichtsdestotrotz zeigte die Blockade der Nox durch Apocynin bzw. der NOS durch L-NAME eine effektive Reduktion der histologischen und genomischen Schäden. Die L-NAME-Gruppe wies dabei die höchsten Blutdruckwerte auf, diese waren auch zur Aldosterongruppe signifikant gesteigert. Die beobachteten Effekte waren folglich nicht durch den in der Aldosterongruppe erfolgten Blutdruckanstieg, sondern vielmehr durch den Anstieg von oxidativem Stress zu erklären. Ebenfalls blieb die Nrf2-Aktivität bei der Gabe von Apocynin und L-NAME weitgehend auf Kontrollniveau, was dafürspricht, dass der in der Aldosterongruppe messbare Nrf2-Anstieg am ehesten als Reaktion auf chronisch erhöhten oxidativen Stress erfolgte, welcher durch die Interventionen ausblieb. Die Blockade von NF-κB mittels PDTC führte zu vergleichbaren Effekten wie Apocynin und L-NAME. Das deutet darauf hin, dass Aldosteron über die Aktivierung von NF-κB die vermehrte Synthese von pro-oxidativen Enzymen wie Nox und NOS anregt. Die Gabe von Spironolacton hatte den stärksten protektiven Effekt, sowohl auf histologische Veränderungen als auch auf das Entstehen von DNA-Doppelstrangbrüchen, wobei die Nrf2-Aktivität in dieser Gruppe ebenfalls auf Kontrollniveau blieb. Die Aldosteroneffekte wurden folglich über den MR vermittelt. Eine additive Nrf2-Induktion mittels Sulforaphan konnte auch keinen (dauerhaften) Effekt auf die Synthese antioxidativer Enzyme zeigen. Dennoch zeigte diese Gruppe einen ähnlich effektiven Schutz vor den oxidativen Nierenschäden wie die Gabe von Spironolacton. Vieles spricht dafür, dass die Wirkung von Sulforaphan dabei über seine Wirkung als direktes Antioxidans bzw. Radikalfänger und nicht über den Nrf2-Weg zu erklären ist.
Aldosteron führt in der Niere über oxidativen Stress zu glomerulärer Fibrose und DNA-Schäden. Das könnte eine Erklärung für die gesteigerte Inzidenz von Nierenzellkarzinomen in Patienten mit erhöhten Aldosteronspiegeln darstellen. Unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass Aldosteron über eine Signalkaskade über den MR zu einer Aktivierung von Nox und NOS führt. Der Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB scheint dabei durch die Synthese pro-oxidativer Enzyme eine Art Verstärker-Effekt zuzukommen. Als Reaktion auf den durch Aldosteron gesteigerten oxidativen Stress kommt es zu einer Aktivierung des antioxidativen Transkriptionsfaktors Nrf2, jedoch ohne dass dies zu einem ausreichenden Schutz des Nierengewebes führt. Mögliche therapeutische Ansatzpunkte für einen Schutz vor den durch Aldosteron vermittelten oxidativen Nierenschäden scheinen eher innerhalb der Aldosteronsignalkaskade, insbesondere in der Blockade des MR, als in der antioxidativen Abwehr zu liegen.
N2  - Patients with hyperaldosteronism show an increased risk for kidney cancer. It is known that aldosterone leads to oxidative stress and DNA damage through NADPH-Oxidase (Nox) and NO-Synthase (NOS) which could be a possible starting point for mutagenesis. We investigated aldosterone-dependent oxidative damage in rat kidney and the influence of the anti-oxidative pathway regulated by nuclear factor-erythroid-2-related factor 2 (Nrf2). In rats with hyperaldosteronism the following interventions were used: Inhibition of the mineralocorticoid receptor (MR) with spironolactone, blockade of Nox with apocynin, inhibition of NOS by L-NAME, blocking of the proinflammatory transcription factor NF-κB with PTDC and activating of the Nrf2 pathway with sulphoraphane. Mediated by the MR aldosterone led to glomerulosclerosis and vascular remodeling in the kidney. The changes in the glomeruli seemed only partially induced by oxidative stress and were prevented by sulforaphane. Spironolacton, apocynin, L-NAME and PTDC were able to prevent aldosterone-induced vascular remodeling, suggesting that oxidative stress mediated by the MR and influenced by NF-κB seems to play a major role in vascular remodeling. In kidney tissue aldosterone led to an increase in oxidative stress and a clear rise of Nrf2 activation. Protein levels of GCLC, TRX, HO-1 and SOD showed no persistent effects to the changes in Nrf2 activation. Despite the activation of Nrf2 aldosterone led to a clear rise of DNA double-strand breaks in cortex and medulla. The different interventions were all able to reduce the aldosterone-induced DNA damage significantly, with the spironolactone group showing the lowest counts of DNA double-strand breaks. Even though the L-NAME-group showed the highest blood pressure levels it also had reduced DNA damage, proving that the observed effects were independent of increased blood pressure. Sulforaphane led to the strongest Nrf2-activation but was not able to enhance the Nrf2 levels significantly higher than aldosterone. Nonetheless sulforaphane clearly prevented aldosterone-induced DNA-damage, suggesting that sulforaphane acted at least partially as a direct radical scavenger.
KW  - Aldosteron
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Antioxidans
KW  - Spironolacton
KW  - Hypernephrom
KW  - Sulforaphane
KW  - Sulforaphan
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-186037
ER  - 
TY  - THES
A1  - Arnaudov, Theresa Irina
T1  - Anthocyane - Modulation oxidativen Stresses in vivo und in vitro
T1  - Anthocyane - modulation of oxidative stress in vivo and in vitro
N2  - Die menschliche Nahrung enthält antioxidative Stoffe, die den Menschen möglicherweise vor oxidativem Stress und seinen Konsequenzen schützen können. Im Fokus der vorliegenden Arbeit standen Anthocyane, die als vielversprechende antioxidative Pflanzenstoffe in unterschiedlichen Obst- und Gemüsesorten zu finden sind. 	
Im ersten Teil der Arbeit wurden in einem HT-29-Zellkulturmodell die zwei wichtigsten Vertreter der Anthocyanidine, Delphinidin und Cyanidin, untersucht. Es galt zu prüfen, ob beide Pflanzenstoffe in geringen Konzentrationen in humanen Zellen antioxidativ wirken und oxidativen Genomschaden verhindern können. Im Comet-Assay reduzierten sowohl Delphinidin (ab 3,2 µM) als auch Cyanidin (ab 1 µM) signifikant die durch 100 µM Wasserstoffperoxid induzierten DNA-Schäden in den HT-29-Zellen. Im Comet-Assays mit FPG-Enzym wurde deutlich, dass eine Präinkubation mit Cyanidin wirksam die Oxidation der DNA-Basen verringert. Die Auswirkungen auf den Glutathionspiegel wurden mit Hilfe des Glutathion-Recycling-Assays nach Tietze untersucht. Die Präinkubation mit Cyanidin führte hierbei zu keinen signifikanten Veränderungen. Um die Auswirkungen der Anthocyanidine auf die intrazelluläre ROS-Produktion zu beobachten, wurde der fluoreszierenden Farbstoffs DHE verwendet. Sowohl Delphinidin (10 und 15 µM) als auch Cyanidin (10 und 20 µM) senkten signifikant die durch 25 µM Antimycin A angeregte ROS-Produktion.	
Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein anthocyanreicher roter Fruchtsaft in einer 10-wöchigen Interventionsstudie am Menschen getestet. Hieran nahmen  sowohl 19 Fibromyalgiepatienten als auch 10 gesunde Probanden teil. Es sollte die Hypothese geprüft werden, dass die konzentrierte und andauernde Einnahme des Saftes messbar oxidative Stressparameter im Blut verändert. Außerdem sollten mögliche Unterschiede im oxidativen Stresslevel zwischen Patienten und gesunden Probanden aufgedeckt werden.  Nach jeder Studienphase erfolgte eine Befragung nach klinischen Symptomen und die Abgabe einer Urin- und Blutprobe in der Schmerzambulanz der Uniklinik Würzburg (2 Wochen Einwaschphase, 4 Wochen Fruchtsaftphase mit je 750 ml Saft täglich, 4 Wochen Auswaschphase). Das ROS-Level wurde mit 2 Methoden in den mononukleären Blutzellen untersucht: In der photometrischen NBT-Messung konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen oder Zeitpunkten beobachtet werden. Bei der durchflusszytometrischen Messung mit Hilfe des fluoreszierenden DCF-Farbstoffes lag das ROS-Level der Patientengruppe vor Fruchtsafteinnahme signifikant höher als das der Kontrollgruppe. Zur Messung der antioxidativen Kapazität wurde die Eisen-Reduktionsfähigkeit (FRAP) im Plasma untersucht. In der Patientengruppe zeigte sich eine Steigerung der antioxidativen Kapazität nach Einnahme des Fruchtsaftes. Die Unterschiede zwischen den beiden Gruppen waren gering. Sowohl das Gesamtglutathion als auch die oxidierte und reduzierte Form wurden in den Erythrozyten der Probanden mit dem Glutathion-Recycling-Assay gemessen. Nach der Fruchtsafteinnahme stieg die Konzentration des Gesamtglutathions in der Patientengruppe an. 
Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Delphinidin und Cyanidin auch in geringen Konzentrationen (1µM - 20µM) einen antioxidativer Effekt in HT-29-Zellen haben und vor oxidativem DNA-Schaden schützen können. Die Ergebnisse der Interventionsstudie unterschieden sich teilweise in den einzelnen Endpunkten. Es war nicht möglich, den Fibromyalgiepatienten ein höheres oxidatives Stresslevel nachzuweisen. Ein Grund für die geringeren Effekte des Fruchtsaftes könnte in der eher geringen Bioverfügbarkeit der Anthocyane liegen. Außerdem könnte die Heterogenität der Fibromyalgieerkrankung genauso wie andere endogene oder exogene Faktoren wie etwa Alter oder Medikamenteneinnahme die teilweise großen interindividuellen Schwankungen der Messergebnisse hinsichtlich der oxidativen Stressparameter bedingen. Klinisch profitierten einige der Fibromyalgiepatienten von der Fruchtsafteinnahme insbesondere hinsichtlich der Reizdarmsymptomatik. Dieses Volksleiden könnte ein interessanter Ansatzpunkt für Folgeuntersuchungen mit einem anthocyanreichen Produkt sein.
N2  - Human diet contains antioxidative components which might be protective against oxidative stress and its consequences. This study concentrates on anthocyanins which are promising antioxidative phytochemicals and can be found in numerous fruits and vegetables.
The first part of this study focused on the two major anthocyanidins, delphinidin and cyanidin, and their effects in vitro (HT-29 cell line). The aim was to investigate whether low concentrations of these anthocyanidins were able to reduce oxidative stress and oxidative DNA damage in this human cell model. The effects on DNA damage and repair were monitored by the comet assay. Delphinidin (3, 2 µM) as well as cyanidin (1 µM) reduced significantly DNA damage induced by 100 µM H2O2. The comet assay extended by the FPG enzyme clarified that cyanidin was able to reduce the number of oxidized DNA bases. The amounts of total and oxidized glutathione measured by the glutathione recycling assay were not significantly influenced by cyanidin. The intracellular ROS concentration was measured by using the fluorescent ROS-indicator DHE. Delphinidin (10 and 15 µM) as well as cyanidin (10 and 20 µM) reduced significantly ROS productions induced by 25 µM antimycin a.
The second part of this thesis was a human intervention study which investigated the effect of an anthocyanin rich fruit juice on patients suffering from fibromyalgia and on a healthy control group. The hypothesis was that the daily intake of 750 ml juice for 4 weeks would change the oxidative stress parameters measured in the blood of the probands. Furthermore, the oxidative stress-level of the fibromyalgia patients should be compared to that of the healthy probands. 19 patients and 10 controls were recruited and were cared for by the pain ambulance of the university hospital of Würzburg. A clinical questionnaire and blood and urine samples were collected after each phase of the study (2 weeks pre-wash phase, 4 weeks fruit juice phase, 4 weeks wash-out phase). The level of ROS was measured by 2 different methods in the fresh mononuclear blood cells. There were no significant differences between groups or time-points in ROS concentration detected in the photometric NBT-Assay. However, the flow cytometric DCF-Assay showed a higher ROS level in patients than in controls before the fruit juice phase. The antioxidative capacity were measured by investigating the Ferric Reducing Abilitiy of Plasma (FRAP). The antioxidative capacity of the patients increased after fruit juice intake. There were no significant differences between both groups. The amount of total, reduced and oxidized glutathione in erythrocytes was detected by the glutathione recycling assay. After fruit juice intake the amount of total glutathione increased in the patient group. The GSH/GSSG quotient, a marker of oxidative stress, were slightly but insignificantly improved in both groups after fruit juice intake. 
In summary the results of this thesis demonstrated that low concentrations of delphinidin or cyanidin (1 µM – 20 µM) have antioxidative effects on HT-29 cells and protect them from oxidative DNA damage. The different endpoints of the fruit juice study showed inconsistent results. There was no clear evidence for a higher oxidative stress level in fibromyalgia patient compared to the control group. One reason for the partially small effects of the red fruit juice could be the low bioavailability of the anthocyanins. The heterogeneity of the fibromyalgia disease as well as other endogenous and exogenous influences such as age or medication may have caused the partially large interindividual differences. However, some of patients gained clinical benefits from drinking the red fruit juice especially regarding the irritable bowel syndrome. It could be interesting to focus on this his common disease in further studies.
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Anthocyane
KW  - Fibromyalgie
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152593
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jonas, René
T1  - Arsen-induzierte Zyto- und Gentoxizität sowie deren Modulation
T1  - Arsenite-induced cyto- and genotoxicity and their modulation
N2  - Arsen ist dafür bekannt, dass es mutagen und kanzerogen wirkt und ein gentoxisches Potential besitzt. Die Mechanismen, durch die diese Effekte ausgeübt werden, sind noch nicht vollständig aufgeklärt. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass Parameter, die mit der Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), z.B. Superoxiddismutaseaktivität und Hämoxygenase-Genexpression, und Veränderungen des epigenetischen Musters der DNA, z.B. Depletion von S-Adenosylmethionin, in Zusammenhang stehen, durch Arsen beeinflusst werden. In dieser Studie wurde versucht, das gentoxische Potential von Arsen mit Hilfe des Comet Assay, eines Standard-Gentoxizitätstests, zu charakterisieren sowie zu prüfen, ob dieser Test eine geeignete Messmethode für die gentoxische Wirkung von Arsen darstellt. Dies wurde unter Heranziehung verschiedener additiver Messgrößen wie der Vitalität und der Proliferation sowie der parallelen Quantifizierung der Mitose-, C-Mitose-, Mikrokern- und Apoptosefrequenzen der verwendeten murinen L5178Y-Zellen durchgeführt. Des Weiteren wurde der den Arsen-bedingten DNA-Schäden zugrundeliegende Mechanismus genauer beleuchtet. Unter Zuhilfenahme verschiedener Modulatoren wurden durch Arsen induzierter oxidativer Stress und durch Arsen induzierte Veränderung der epigenetischen DNA-Struktur untersucht. Ferner wurde geprüft, inwieweit die Inhibition von oxidativem Stress und Hypomethylierung der DNA zur Verringerung von potenziellen Folgen wie der Entstehung unnatürlicher Mitosemorphologien und chromosomaler Aberrationen beitragen können, die wiederum eventuell in der Entstehung von Karzinomen resultieren können. Für die Modulation der Freisetzung von ROS wurden als prooxidative Substanz 4-Nitrochinolin-1-Oxid und als Antioxidantien Benfotiamin (Vitamin-B1-Prodrug), N-Acetylcystein (NAC) und α-Tocopherol (Vitamin E) ausgewählt. Das Methylierungs¬muster der DNA sollte durch das hypomethylierende Agens 5-Azacytidin und durch die potenziell hypermethylierenden Verbindungen S-Adenosylmethionin (SAM) und Folat beeinflusst werden. Die Untersuchungen bezüglich des gentoxischen Potentials von Arsen und die Eignung des Comet Assay für dessen Quantifizierung ergaben, dass unter Miteinbeziehung der erwähnten additiven Parameter und der Quantifizierung nach Behandlung mit unterschiedlichen Arsen-Konzentrationen nach unterschiedlich langen Behandlungszeiten die im Comet Assay erzielten Werte als korrekt und zuverlässig angesehen werden können. Des Weiteren zeigten die Untersuchungen der Freisetzung von ROS und der Veränderung des DNA-Methylierungsmusters mit Hilfe von Modulatoren, dass beide Mechanismen an den Arsen-induzierten Effekten beteiligt sind. Nicht nur konnte mit Hilfe der Modulatoren jeweils die Inhibition der Freisetzung von ROS und der DNA-Hypomethylierung erreicht werden, es konnte zudem gezeigt werden, dass die Substanzen auch die Reduktion der erhöhten Anzahl unnatürlicher Mitosemorphologien und chromosomaler Aberrationen bewirkten. Dieser Zusammenhang konnte in dieser Studie zum ersten Mal aufgezeigt werden und könnte im Hinblick auf die potenzielle Erniedrigung der Krebsinzidenzen durch Supplementierung der Bevölkerung in Gebieten mit Arsen-belastetem Trinkwasser mit den genannten Modulatoren von Bedeutung sein.
N2  - Arsenite is known to be mutagenic as well as carcinogenic and is further known to have a genotoxic potency. However, the mechanisms by which these effects are exerted is not yet fully understood. It could be shown, that parameters which are linked to the release of reactive oxygen species e. g. increase activity of superoxide dismutase or increased expression of heme oxygenase or which are linked to changes in the epigenetic pattern of the DNA, like for example depletion of S-adenosylmethionine, are affected by arsenite. In the course of this study, we attempted to characterize the genotoxic potential of sodium arsenite with the aid of the comet assay, a standard genotoxicity test, and to examine, whether this test is a suitable method for the quantification of arsenite-induced genotoxicity. Additionally, parameters like the frequencies of mitoses, C-mitoses, micronuclei and apoptoses were evaluated in murine L5178Y-cells. Furthermore, the mechanism underlying the arsenite-induced DNA-damage was investigated. With the aid of several modulators, arsenite-induced oxidative stress and arsenite-induced epigenetic modifications were examined. In addition we analyzed, to which extent the inhibition of oxidative stress and DNA-hypomethylation can contribute to a decrease in pathologic mitosis morphologies and chromosomal aberrations, which in turn could possibly result in cancer development. For the modulation of the release of reactive oxygen species, the pro-oxidative substance 4-nitroquinoline-1-oxide and the antioxidative substances benfotiamine, N-acetylcysteine and α-tocopherol were chosen. The epigenetic pattern of the DNA was meant to be affected by the hypomethylating agent 5-azacytidine and the hypermethylating agents S-adenosylmethionine and folic acid. The experiments concerning the genotoxicity of arsenite and the suitability of the comet assay to quantify this genotoxic capacity revealed, that if the parameters mentioned above and different concentrations of arsenite and different incubation times were taken into consideration, the results gained with the aid of the comet assay can be considered as correct and reliable. Furthermore, the investigation of the release of reactive oxygen species and modifications of the DNA methylation patters with the aid of modulators showed, that both mechanisms are involved in the effects induced by sodium arsenite. The modulators were able to inhibit the release of reactive oxygen species and hypomethylation of the DNA respectively. In addition a decrease in the frequencies of pathologic mitosis morphologies and chromosomal aberrations could be shown. This connection could be shown for the first time in the course of this study and could be of relevance with regard to a possible decrease of the incidence of cancer by supplementation of populations with the introduced modulators in areas with drinking water contaminated with arsenite.
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Methylierung
KW  - DNS-Reparatur
KW  - DNS-Schädigung
KW  - DNS-Strangbruch
KW  - DNS-Doppelstrangbruch
KW  - DNS
KW  - Arsen
KW  - oxidative stress
KW  - methylation
KW  - dna damage
KW  - arsenite
KW  - dna strand break
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-28772
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cirkel, Nanett Christin
T1  - Beeinflussung des oxidativen Stress-Status in einem Rattenmodell: Effekt von Selenmangel auf Niere und Leber
T1  - Influenceability of Oxidative Stress for a Rat Model: Effect of Selenium Deficiency on Kidney and Liver
N2  - Das Spurenelement Selen und Vitamin E reduzieren reaktive Sauerstoff Spezies (ROS). Bei Mangel dieser wichtigen Stoffe erhöht sich die Konzentration an ROS und der oxidative Stress steigt. Unter erhöhten ROS entstehen vermehrt DNA-Schäden und Lipidperoxidationen. 
Das ROS Wasserstoffperoxid wird zu Wasser über das Enzym Gluthationperxoidase reduziert. Dessen Aktivität steigert Selen um den Faktor 100-1.000. Das Aktivitätsmaximum des Enzyms liegt bei einer täglichen Selenaufnahme von 60-80 Mikrogramm/Tag. Dadurch wird die Menge an ROS reduziert und der oxidative Stress in der Zelle nimmt ab. Vitamin E fungiert als Radikalfänger. Sein Derivat alpha- Tocopherol besitzt die höchste antioxidative Wirkung und kann Lipidperoxidationen unterbrechen. 
Die vorliegende Arbeit untersucht Auswirkungen von oxidativem Stress, den ein Mangel von Selen und Vitamin E in der Nahrung bei 6 Monate und 12 Monate alten Tieren auf Leber und Niere verursacht. Der Nachweis von oxidativem Stress erfolgte über sogenannte Hitzeschockproteine HSP70 und Hämoxygenase 1. 
 HSP 70 wird auch unter physiologischen Bedingungen exprimiert. Es wirkt als Chaperon und ist u.a. für die korrekte Faltung und Stabilisierung von Proteinen zuständig. Die Versuche zeigten, dass im Alter in der Niere die HSP70 Konzentration ansteigt und die Zelle unter vermehrtem oxidativen Stress leidet. Entsprechende Literaturergebnisse wurden bestätigt.  
 Die Hämoxygenase 1 (HO-1) ist ein Schlüsselenzym, das vermehrt bei oxidativem Stress gebildet wird. Hoch reaktionsfreudige und freie Blutbestandteile katalysiert die Hämoxygenase. Einen Abfall der HO- 1 Konzentration zeigten Untersuchungen von Leber und Niere bei Selen, - Vitamin E Mangel und höherem Lebensalter. Gründe für die verminderte Expression sind noch wenig erforscht.   
Die vermehrte Anreicherung von Superoxidanionradikalen wurde in den Geweben von Leber und Niere über Dihydroethidium (DHE) Färbung nachgewiesen.  Die Hypothese wurde bestätigt, dass bei Selen, -Vitamin E Mangelnahrung und höherem Alter vermehrter oxidativer Stress entsteht.
Selenmangel begünstigt die Entstehung verschiedener Krankheiten, z.B. Krebs, koronale Herzerkrankung und vor allem  die Keshan-Krankheit, die den Herzmuskel befällt.  Selen nimmt positiven Einfluss auf  Körperfunktionen:  Fertilität, embryonalen Entwicklung und Entwicklung eines Neugeborenen. Einige Fragen bleiben ungeklärt: Welche physiologischen Entwicklungsprozesse fördert Selen? Nimmt Selen eine wichtige Funktion bei der Befruchtung der Eizelle ein? Wie beeinflusst  Selen die Entwicklung des Gehirns?
Dem Spurenelement Selen kommen offensichtlich neben seiner Bedeutung zur Minderung des oxidativen Stresses noch weitere wichtige Funktionen zu, die bisher wenig untersucht wurden.
N2  - The trace element Selenium and vitamin E reduce reactive oxygen species (ROS). Under increased ROS concentration occur augmented DNA damage and lipid peroxidation. Selenium and vitamin E deficiency in nutrition of rats of 6 and 12 months causes oxidative stress in kidney and liver. Oxidative stress has been proved by heat shock protein HSP70 and Heme Oxygenase-1 (HO-1). By higher age HSP70 concentration in kidney rises and the cells suffer from increased oxidative stress. Selenium and vitamin E deficiency as well as higher age cause a decrease in concentration of HO-1 in liver and kidney, which is increasingly synthesized by oxidative stress.
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Selenmangel
KW  - Vitamin E Mangel
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-163631
ER  - 
TY  - THES
A1  - Thoma, Ingeborg
T1  - Cyclopentenon-Phytoprostane als Induktoren von pflanzlichen Abwehrreaktionen
T1  - Cyclopentenone phytoprostanes as inducers of plant defense reactions
N2  - Lipidperoxidation kann entweder durch Lipoxygenasen oder reaktive Sauerstoffspezies ausgelöst werden. Enzymatische Oxidation von alpha-Linolensäure kann zur Biosynthese von zyklischen Oxylipinen vom Typ der Jasmonate führen, wohingegen durch freie Radikal-katalysierte Oxidation von alpha-Linolensäure mehrerere Klassen zyklischer Oxylipine, den Phytoprostanen entstehen können. Eine dieser Phytoprostanklassen, Phytoprostane E1 (PPE1), kommen ubiquitär in Pflanzen vor. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass PPE1 in planta in neuartige Cyclopentenon-Phytoprostane, die PPA1 und PPB1 umgewandelt werden. Eine gesteigerte Bildung von PPE1, PPA1 und PPB1 wurde sowohl nach Peroxid-Behandlung von Tabak-Zellkulturen als auch nach Behandlung von Tomatenpflanzen mit dem nekrotrophen Pilz Botrytis cinerea beobachtet. Darüberhinaus besitzen PPA1 und PPB1 biologische Wirkung. Sie stimulierten beispielsweise die Bildung von Phytoalexinen in mehreren Zellkulturen. Diese Daten implizieren, dass die Bildung von Phytoprostanen eine Folge von oxidativem Stress in Pflanzen ist und dass Phytoprostane pflanzliche Abwehrmechanismen induzieren können.
N2  - Lipid peroxidation may be initiated by lipoxygenases or by reactive oxygen species. Enzymatic axidation of alpha-linolenic acid can result in the biosynthesis of cyclic oxylipins of the jasmoate type while free-radical-catalyzed oxidation of alpha-linolenate may yield several classes of cyclic oxylipins termed phytoprostanes in vivo. One of these classes, the E1-phytoprostanes (PPE1) occur ubiquitously in plants. In this work it is shown that PPE1 are converted to novel cyclopentenone A1- and B1-phytoprostanes in planta. Enhanced formation of PPE1, PPA1 and PPB1 is observed after peroxide stress in tobacco cell cultures as well as after infection of tomato plants with a necrotrophic fungus botrytis cinerea. Furthermore PPA and PPB1 display powerfull biological activity, i.e. they stimulate biosynthesis of phytoalexins in several cell cultures. Data collected so far infer that enhanced phytoprostane formation is a general consequence of oxidative stress in plants. Futhermore phytoprostanes are potent inducers of plant defens mechanisms.
KW  - Pflanzen
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Abwehrreaktion
KW  - Phytoprostane
KW  - Abwehr
KW  - Fettsäuren
KW  - Jasmonsäure
KW  - ROS
KW  - phytoprostanes
KW  - plant defense
KW  - fatty acid
KW  - jasmonic acid
KW  - ROS
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6857
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TY  - THES
A1  - Hahlbrock, Theresa
T1  - Das onkologische Supportivprodukt Avemar: Untersuchungen zum antiproliferativen und antimetabolischen Effekt an humanen gastrointestinalen Tumorzellen
T1  - Studies on the antiproliferative and antimetabolic effect of the dietary supplement Avemar on human gastrointestinal tumor cells
N2  - Unter dem Namen Avemar sind fermentierte Weizenkeimlinge als onkologisches Supportivprodukt erhältlich. Der hohe Anteil an 2,6-Dimethoxy-1,4-benzochinonen (DMBQ) in Avemar soll für das \(in\) \(vitro\) und \(in\) \(vivo\) belegte antikanzerogene Potential verantwortlich sein. DMBQ wirken über Semichinonradikale bzw. durch Ausbildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und Induktion von oxidativem Stress zytotoxisch. Da Tumorzellen empfindlicher auf oxidativen Stress reagieren als gesunde Zellen, kann dies die selektive zytotoxische Wirkung von Avemar erklären. 

Die Beteiligung von DMBQ am antiproliferativen Effekt von Avemar und die Wirkung von Avemar auf den Stoffwechsel maligner Zellen sind derzeit nicht eindeutig geklärt. Die antiproliferativen Eigenschaften von Avemar und DMBQ als Reinsubstanz wurden miteinander verglichen. Hierzu wurden DMBQ in einer zu Avemar mit 0,04% Benzochinonen äquimolaren Konzentration von 24 μmol/L eingesetzt.

Die Ergebnisse der Arbeit lassen den Schluss zu, dass der starke zytotoxische Effekt von Avemar bei BxPc-3 Zellen auf einen DMBQ-induzierten oxidativen Stress zurückzuführen ist. Im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle wurde für BxPc-3 Zellen bei der Inkubation mit DMBQ eine 20-fache bzw. mit Avemar eine 40-fache Zunahme des ROS-Indikators 2',7'-Dichlorofluorescein gemessen. Im Westernblot ließ sich bei BxPc-3 Zellen das Enzym DT-Diaphorase, welches die Zellen vor Benzochinon-induziertem oxidativem Stress schützt, nicht nachweisen. In Zellen der anderen beiden Zelllinien konnte das Enzym nachgewiesen werden. Das mangelnde Schutzsystem gegenüber DMBQ-induziertem oxidativen Stress könnte demzufolge den DMBQ vermittelten zytotoxischen Effekt von Avemar in BxPc-3 Zellen erklären. Zusätzlich zum zytotoxischen Effekt wies Avemar zwei weitere antiproliferative Effekte auf: Zytostase bei 23132/87 Zellen und Wachstumsverzögerung bei HRT-18 Zellen. Beide antiproliferativen Effekte waren auf die Beeinflussung des Zellmetabolismus zurückzuführen. Avemar verringerte den zellulären Glukoseverbrauch von HRT-18 Zellen um 69% und von 23132/87 Zellen um 99%. In 23132/87 Zellen korrelierte der verringerte Glukoseverbrauch mit einer Abnahme von ATP um 70% und einem Zellzyklusarrest in der G\(_2\)/M Phase. Der durch die Inkubation von HRT-18 Zellen mit Avemar ausgelöste verringerte Glukoseverbrauch beeinflusste hingegen weder den ATP-Gehalt noch den Zellzyklus, induzierte aber Autophagie. Dies ließ sich zeigen durch morphologische Veränderungen wie die Bildung von intrazellulären Vakuolen und durch den Nachweis des Autophagiemarkers LC3-II. Die Wertigkeit dieses Phänomens für die zytotoxischen Eigenschaften von Avemar ist in weiteren Untersuchungen zu klären.

Die antiproliferativen Eigenschaften von Avemar führen zu Veränderungen im Zellmetabolismus von gastrointestinalen Tumorzellen. Ausschlaggebend dafür, welcher der drei antiproliferativen Effekte von Avemar (zytotoxisch, zytostatisch oder wachstumsverzögernd) dominiert, sind vermutlich zelleigene Schutzsysteme und metabolische Charakteristika der Zellen. Avemar weist ein breites Spektrum antiproliferativer Effekte auf, deren Einfluss auf Zellfunktion und Zellstoffwechsel im Detail noch weiter untersucht werden sollte.
N2  - The commercial product Avemar is an oncologic supportive drug that consists of fermented wheat germ extracts. The high content of 2,6-dimethoxy-1,4-benzoquinone (DMBQ) in Avemar is thought to be responsible for the anticancer effects, which were observed both \(in\) \(vitro\) and \(in\) \(vivo\) experiments. The cytotoxic effect of DMBQ is caused by semiquinone radicals which induce oxidative stress in cells. Because tumor cells are more sensitive to oxidative stress than benign cells, the presence of semiquinone radicals might explain the selective cytotoxic effect of Avemar. However, the role of DMBQ in the antiproliferative mechanism of Avemar and the effect of Avemar on the metabolism of malignant cells have not yet been clarified. In this work, the antiproliferative features of Avemar were compared to those of DMBQ as a pure substance. DMBQ was investigated in a concentration of 24 μmol/L, which is equimolar to Avemar with a concentration of 0.04% of DMBQ.

Both Avemar and DMBQ exhibited an increase of reactive oxygen species in BxPc-3 cells, which resulted in a cytotoxic effect within 24 hours after starting treatment. Compared to untreated cells, intracellular DCF fluorescence as a measure of reactive oxygen species increased by 20 times for DMBQ and 40 times for Avemar in BxPc-3 cells. Western Blot analysis revealed that the enzyme DT-diaphorase, which protects cells against benzoquinone-induced oxidative stress, was not present in BxPc-3 cells. In contrast, the enzyme could be detected in cells of the other two cell lines. The lack of DT-diaphorase in BxPc-3 cells indicates insufficient protection against DMBQ-induced oxidative stress which could consequently result in a DMBQ-mediated cytotoxic effect when exposed to Avemar. Besides the cytotoxic effect, Avemar showed two additional antiproliferative features: cytostasis in 23132/87 cells and growth delay in HRT-18 cells. Both antiproliferative effects of Avemar were caused by the influence of the substance on the cell metabolism. Avemar impaired the cellular consumption of glucose by 69% in HRT-18 cells and by 99% in 23132/87 cells. The impaired consumption of glucose in 23132/87 cells correlated with a decrease of ATP by 70% and an arrest in the G\(_2\)/M phase during the cell cycle of 23132/87. In contrast, when treated with Avemar, the impaired consumption of glucose in HRT-18 cells did not affect the ATP concentration and did not alter the cell cycle. Instead, Avemar leads to autophagy, as indicated by the formation of intracellular vacuoles. The presence of autophagy in HRT-18 cells was confirmed by the detection of the autophagy marker LC3-II. The relevance of this phenomenon for the cytotoxic properties of Avemar is to be clarified in further studies.

Three different mechanisms of action of Avemar were identified: cytotoxic, cytostasis, and growth delay. The relevant effect on each cell type is presumably determined by the available protection mechanism and metabolic character of the cells. Avemar shows a broad spectrum of antiproliferative features whose exact influence on the functions and metabolism of the cell remains to be investigated in more detail in future studies.
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Chinonderivate
KW  - Alternative Medizin
KW  - Gastrointestinaler Tumor
KW  - Weizenkeim
KW  - 2,6-Dimethoxybenzochinon
KW  - Avemar
KW  - Fermentierte Weizenkeimlinge
KW  - Autophagie
KW  - 2,6-Dimethoxybenzoquinone
KW  - fermented wheat germ
KW  - autophagy
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-145787
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TY  - THES
A1  - Stüber, Thomas
T1  - Differenzierung Nikotin induzierter Zellschäden in Epithelien des oberen und unteren Aerodigestivtraktes
T1  - Assessment of nicotine induced cell damages in epithelia of the human aerodigestive tract
N2  - Rauchen stellt in den Industrienationen das bedeutendste vermeidbare Gesundheitsrisiko dar. Die Rolle des suchtauslösenden Alkaloids Nikotin in der Tabak assoziierten Kanzerogenese wird kontrovers diskutiert. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung genotoxischer Effekte von Nikotin in Zellen des oberen und unteren Aerodigestivtrakt sowie deren intrazellulärer Mechanismen. Dazu wurden Zellen aus humaner Nasenschleimhaut und humaner Bronchialschleimhaut enzymatisch isoliert sowie bronchiales Zelllinienepithel kultiviert und mit Nikotin unterschiedlicher Dosierungen für eine Stunde inkubiert. Zur Untersuchung beteiligter Signalkaskaden wurden Koinkubationen von Nikotin und dem nicht-kompetitiven nikotinergen Acetylcholinrezeptorblocker Mecamylamin und dem Antioxidans N-Acetylcystein durchgeführt. Die Erfassung Nikotin induzierter DNASchäden erfolgte mit Hilfe des Comet Assays. Zur Untersuchungen von Zellzyklusalterationen sowie Apoptoseinhibition durch Nikotin kam die Durchflusszytometrie zum Einsatz. Die Ergebnisse der Einzelzellgelelektrophorese zeigten eine dosisabhängige DNASchädigung im einstündigen Inkubationsversuch durch Nikotin. Diese Schäden waren gewebeabhängig ab einer Konzentration von 100μM in Zelllinienepithel (n=5) und 1mM in Nasenschleimhautzellen (n=8) signifikant. In humanem Bronchialzellepithel konnte bei dem Stichprobenumfang von n=4 keine signifikante DNA-Schädigung durch die getesteten Nikotindosierungen nachgewiesen werden. Durch eine Koinkubation mit dem Antioxidans N-Acetylcystein sowie dem nicht kompetitiven nACh Rezeptorblocker Mecamylamin konnte eine im Comet Assay nachweisbare Nikotin induzierte DNA-Schädigung verhindert werden. Durchflusszytometrische Untersuchungen zur Klärung einer möglichen Modulation der Apoptose durch Nikotin an bronchialem Zelllinienepithel zeigten keine signifikante Induktion oder Inhibition. Eine Beeinflussung des Zellzyklus durch Nikotin konnte in der Durchflusszytometrie nicht erfasst werden. Zusammenfassend induziert Nikotin DNA-Schäden in Epithelien des Atemtraktes. An diesem Effekt sind oxidative sowie nAch-Rezeptor abhängige Stoffwechselschritte beteiligt. Vor dem Hintergrund einer potentiellen Beteiligung von Nikotin an der Tumorinitiation und -progression muss eine Nikotinersatztherapie besonders kritisch abgewogen werden.
N2  - Tobacco smoking is the single most preventable cause of the death in the world. The role of tobacco´s main alcaloide nicotine in smoking related cancer is still unclear. Aim of this study was to investigate the genotoxicity of nicotine in epithelia of the human aerodigestive tract and the intracellular pathways which lead to DNA-damage. The genotoxicity was assessed by the comet assay. To assess cell cycle alterations and inhibition of apoptosis flow cytometry was performed. Cells of human nasal epithelia and cells of human bronchial epithelia were encymatically isolated and afterwards incubated with nicotine in different dosages for one hour. For investigation of the cellular pathways of DNA-damage cells were co-incubated with Nicotine and either N-Acetylcysteine, a known antioxidative substance, or Mecamylamine, a nAch-receptor blocking agent. Results showed a dosage dependend DNA-damage in nasal epithelia after one-hour-treatment with nicotine. Flow cytometry showed no alterations in cell cycle and no influence on apoptosis in nicotine treated cells. Coincubation of nicotine and N-Acetylcysteine or Mecamylamine reduced the nicotine induced DNA-damage significantly. Nicotine induces DNA damage in epithelia of the human aerodigestive tract. This damage is caused by oxidative effects and nAch-receptor dependend pathways.
KW  - Nicotin
KW  - Comet Assay
KW  - Acetylcystein
KW  - Mutagenität
KW  - Nasenschleimhaut
KW  - Bronchialschleimhaut
KW  - Oxidativer Stress
KW  - nAch-Rezeptor
KW  - Mecamylamin
KW  - Nicotine
KW  - Comet Assay
KW  - genotoxicity
KW  - n-Acetylcysteine
KW  - Mecamylamine
KW  - nAch-receptor
KW  - nasal epithelia
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-55100
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TY  - THES
A1  - Marquardt, Stefan
T1  - DNA-Schädigung durch photochemische Alkoxylradikalquellen
T1  - DNA damage by photochemical alkoxyl-radical sources
N2  - Reaktive Sauerstoffspezies induzieren oxidative DNA-Schäden (Oxidativer Stress) und spielen daher eine entscheidende Rolle bei Mutagenese, Kanzerogenese und Alterung. Durch die zunehmende terrestrische UV-Strahlung, die die Generierung solcher Spezies fördert, ist dieses Thema von besonderer Aktualität. Während die Reaktivität von Hydroxylradikalen gegenüber DNA bereits intensiv erforscht worden ist, sind die photobiologischen Wirkungen von Alkoxylradikalen bisher kaum untersucht. Vor diesem Hintergrund sollten neue photochemische Alkoxylradikalquellen entwickelt und deren Reaktivität gegenüber Nukleinsäuren mit dem bereits etablierten System Perester I verglichen werden. Auf diese Weise sollte ein allgemeines DNA-Schadensprofil von Alkoxylradikalen aufgestellt und deren Wirkungsgrad ermittelt werden. 1. Das wasserlösliche Pyridon IIb ist aus dem entsprechenden Hydroxyderivat IIa durch Alkylierung mit tert-Butylbromid unter SN1-Bedingungen synthetisiert worden (Schema I). Seine photolytische Zersetzung führt zu den Produkten 2-Pyridon IIIa (30 Prozent) und 3-tert-Butoxy-2-pyridon IIIb (27 Prozent). Bei Bestrahlung sowohl in organischen Lösungsmitteln (Benzol) als auch in wässrigem Medium erfolgt Freisetzung von tert-Butoxylradikalen, die EPR-spektroskopisch durch Spinabfang mit DMPO als DMPO-OtBu-Addukt nachgewiesen werden. In wässrigem Medium, unter Ausschluss von molekularem Sauerstoff werden zusätzlich DMPO-Addukte von Methylradikalen (DMPO-Me) detektiert. Mit abnehmender Konzentration an eingesetztem DMPO entsprechen diese den Hauptradikaladdukten. Auch bei Photolyse der bereits etablierten tert-Butoxylradikalquelle Perester I werden unter diesen Bedingungen hauptsächlich Methylradikale abgefangen. Letztere werden aus den tert-Butoxylradikalen durch β-Fragmentierung generiert. In Gegenwart von superhelikaler pBR 322 DNA induzieren die von tert-Butoxypyridon IIb photolytisch freigesetzten Radikale Einzelstrangbrüche. 2'-Desoxyguanosin (dG) wird durch Pyridon IIb bei Bestrahlung unter aeroben Bedingungen vorwiegend zu Guanidin-freisetzenden Produkten (z.B. Oxazolon) oxidiert, während 8-oxodG in nur vernachlässigbaren Mengen gebildet wird. Der Perester I zeigt ein analoges Schadensprofil. Die Reduktion der DNA- und dG-Schädigung durch den Zusatz von Radikalfängern manifestiert, dass die von Pyridon IIb freigesetzten Radikale die Oxidantien sind. Photosensibilisierte oxidative Schädigung durch die Photoprodukte der Radikalquelle werden durch zeitabhängige Studien ausgeschlossen. Diese ergeben, dass nach vollständiger photo-lytischer Zersetzung des Pyridons IIb keine Schadensbildung sowohl an dG als auch an pBR 322 DNA mehr erfolgt. Unter Ausschluss von molekularem Sauerstoff induziert die Photolyse von Pyridon IIb und Perester I die Bildung von 8-MedG (2.3 Prozent für Pyridon IIb, 2.0 Prozent für Perester I) in beachtlichen Ausbeuten. Auch N7-MedG (0.3 Prozent) konnte detektiert werden. Daraus wird auf eine erhebliche Schadensbildung durch Methylradikale geschlossen. Unter Berücksichtigung der jeweiligen Geschwindigkeitskonstanten und der verwendeten dG-Konzentration wird ermittelt, dass weniger als 0.3 Prozent der aus Perester I oder Pyridon IIb freigesetzten tert-Butoxylradikale direkt mit dG reagieren, während mehr als 99 Prozent zu Methylradikale fragmentieren. Fazit 1: Das Pyridon IIb ist eine photochemische Quelle für tert-Butoxylradikale und zeigt das gleiche Schadensprofil gegenüber dG und DNA wie der Perester I. Die tert-Butoxylradikale können jedoch als schädigende Spezies ausgeschlossen werden, da sie viel effizienter zu Methylradikalen fragmentieren als mit dG reagieren. Die aus den Methylradikalen in Gegenwart von Sauerstoff gebildeten Methylperoxyl-radikale und deren Folgeradikale sind für die beobachteten Schäden verantwortlich. 2. Neben dem tert-Butoxypyridon IIb werden auch die Isopropoxylradikalquellen Pyridon IIc und Thiazolthion IV untersucht. Laserblitz-Studien ergeben, dass für beide Systeme die NO-Bindungsspaltung der dominierende erste photochemische Prozess ist [ФN-O = (75 ± 8)Prozent für Pyridon IIc und ФN-O = (65 ± 7)Prozent für Thiazolthion IV]. Im Falle des Thiazolthions IV zeigen sowohl Laserblitz-Experimente als auch Produktstudien auf, dass bei der Photolyse zunächst das Disulfid V gebildet wird, aus dem dann durch CS-Bindungsspaltung die Produkte VI-VIII hervorgehen. Das Isopropoxypyridon IIc liefert in Analogie zu dem tert-Butoxyderivat IIb die Photoprodukte 2-Pyridon IIIa und 3-Isopropoxy-2-pyridon IIIc. Die photolytische NO-Bindungsspaltung wird für beide Photo-Fenton-Reagenzien dadurch weiter bestätigt, dass in Gegenwart von DMPO in Benzol die Bildung von Isopropoxylradikal-Addukten EPR-spektroskopisch nachgewiesen wird. In wässrigem Medium (H2O : MeCN = 60 : 40) wird bei Bestrahlung von Pyridon IIc eine Mischung von Isopropoxyl- (DMPO-OiPr) und 2-Hydroxyprop-2-ylradikalen (DMPO-CMe2OH) mit DMPO abgefangen. Letztere Radikale gehen aus dem Isopropoxylradikal durch H-Shift hervor und werden bei Einsatz geringer Konzentrationen an DMPO EPR-spektroskopisch hauptsächlich detektiert (Schema II). Bei Bestrahlung in reinem Wasser sind diese die einzig abgefangenen Radikalspezies. Im Gegensatz dazu liefert das Thiazolthion IV unter jeglichen Bedingungen ausschließlich die DMPO-Addukte der Isopropoxylradikale. Kontrollexperimente ergeben, dass im Falle des Thiazolthions IV die 2-Hydroxyprop-2-ylradikale schneller von dem Photoprodukt Disulfid V als von DMPO abgefangen werden. Deshalb werden diese Kohlenstoffradikale nicht als DMPO-Addukte bei der Photolyse des Thiazolthions IV im EPR-Spektrum nachgewiesen, sondern ausschließlich die Isopropoxylradikaladdukte DMPO-OiPr. Fazit 2: Sowohl das Pyridon IIc als auch das Thiazolthion IV zerfallen durch photolytischen NO-Bindungsbruch unter Freisetzung von Isopropoxylradikalen, die in wässrigem Medium zu 2-Hydroxyprop-2-ylradikalen umlagern. Im Falle des Thiazolthions IV verhindert das Disulfid V, dass diese Spezies mit DMPO abgefangen werden, im Falle des Pyridons IIc sind sie die dominiernden DMPO-Radikalspezies im EPR-Spektrum. 3. Sowohl das Pyridon IIc (17 Prozent) als auch das Thiazolthion IV (12 Prozent) induzieren unter Bestrahlung in superhelikaler pBR 322 DNA in einem Lösungsmittelgemisch von H2O : MeCN = 60 : 40 nur geringe Mengen an offen-circularer DNA. In reinem Wasser hingegen, zeigt das Pyridon IIc eine viel höhere Reaktiviät zur Strangbruchbildung (32 Prozent offen-circulare DNA). Da in diesem Medium die 2-Hydroxyprop-2-ylradikale als einzige Spezies detektiert worden sind, sollten unter diesen Bedingungen Oxylradikale für die Strangbruchbildung verantwortlich sein, die aus den 2-Hydroxyprop-2-ylradikalen nach Addition von Luftsauerstoff hervorgehen. Die schwache Induktion von Strangbrüchen durch das Thiazolthion IV wird auf die Isopropoxylradikale zurückzuführen sein, da diese die einzigen Intermediate sind, die bei Bestrahlung dieses Photo-Fenton-Reagenzes detektiert werden. Fazit 3: Die von Pyridon IIc generierten 2-Hydroxyprop-2-ylradikale zeigen nach Addition von molekularem Sauerstoff eine höhere Aktivität zur Strangbruchbildung als die von Thiazolthion IV freigesetzten und ausschließlich detektierten Isopropoxylradikale.
N2  - Reactive oxygen species induce oxidative DNA damage (oxidative stress), and consequently, they play a key role in mutagenesis, cancerogenesis and aging. Due to the increasing terrestial UV radiation, which is generating such agressive species, this topic is of particular timeliness. The reactivity of hydroxyl radicals towards DNA has been intensively investigated, whereas relatively little is known on the photobiological effects of alkoxyl radicals. In this respect, the incentive of the present dissertation has been the development of new and effective photochemical alkoxyl-radical sources. Their reactivity towards DNA was to be assessed and compared with that of the perester I, which has previously been established as photochemical alkoxyl-radical source in our group. Such a photobiological model study should provide a general DNA-damaging profile for alkoxyl radicals. 1. The water-soluble pyridone IIb has been prepared from the corresponding hydroxy derivative IIa through alkylation with tert-butyl bromide under SN1 reaction conditions (Scheme I). Its photochemical decompositon affords 2-pyridone IIIa (30 per cent) and 3-tertbutoxy-2-pyridone (IIIb, 27 per cent). Upon irradiation in organic solvents (benzene) and aqueous medium, tert-butoxyl radicals are released which are trapped by DMPO and subsequently characterized as DMPO-OtBu adducts by means of EPR spectroscopy. In aqueous medium and under the exclusion of molecular oxygen, the DMPO adduct of the methyl radical is also detected and represents the dominant DMPO-radical adduct at low DMPO concentrations. The methyl radicals result from the β cleavage of the tert-butoxyl radicals, which is facilitated in aqueous media. The photochemically released radicals of the pyridone IIb induce strand breaks in supercoiled pBR 322 DNA and oxidize dG predominantly to guanidine-releasing products (e. g. oxazolone), whereas 8-oxodG is formed in negligible amounts. The perester I displays an analogous damaging profile. The addition of radical scavengers reduces strand-break formation and dG oxidation in the photolysis of the pyridone IIb, which manifests that the resulting radicals are the oxidizing agents. The oxidative damage by the photoproducts through photosensitization is excluded, since time-dependent photooxidations reveal that strand-break formation and dG oxidation level off once all of the pyridone IIb has been consumed. Under the exclusion of molecular oxygen, the photolysis of the pyridone IIb or the perester I afford appreciable amounts of 8-MedG (2.3 per cent for pyridone IIb, 2.0 per cent for perester I) and also N7-MedG is detected, which substantiates the involvement of methyl radicals. From the known rate constants for the reaction of tert-butoxyl radicals with the guanine base and for the  fragmentation of the tert-butoxyl radical into methyl radical, it may be estimated that not more than 0.3 per cent of the generated tert-butoxyl radicals react with dG(0.10 mM) and, consequently, more than 99 per cent undergo  cleavage to methyl radicals. Conclusion 1: Pyridone IIb represents a photochemical source of tert-butoxyl radicals and displays the same damaging profile towards DNA and dG like perester I. The tert-butoxyl radicals are ruled out as damaging species, since their  fragmentation into methyl radicals overwhelmingly dominates their reaction with dG. The methylperoxyl radicals formed through oxygen trapping by the methyl radicals are responsible for the observed damage. 2. In addition to the pyridone IIb, also the photochemical isopropoxyl-radical sources pyridone IIc and thiazolethione IV have been investigated. Transient spectroscopy establishes NO-bond scission (ΦN-O = 75 ± 8 per cent for IIc and 65 ± 7 per cent IV) as the dominating primary photochemical process for both reagents. Product studies and laser-flash experiments reveal that the thiazolethione IV leads primarily to the disulfide V, from which the products VI-VIII are derived through CS-bond breakage. The isopropoxypyridone IIc affords 2-pyridone IIIa and 3-isopropoxy-2-pyridone IIIc as photoproducts, analogous to the photochemistry of the tert-butoxy derivative. Further evidence for the NO-bond cleavage is provided by the fact that upon irradiation of both reagents in benzene in the presence of DMPO, the adducts of the isopropoxyl radicals have been EPR-spectrally detected. Upon photolysis of the pyridone IIc in aqueous media (H2O : MeCN = 60 : 40), a mixture of isopropoxyl and 2-hydroxyprop-2-yl radicals are trapped by DMPO. The latter radicals result from the isopropoxyl radicals through H shift and are predominantly detected when low concentrations of DMPO are used (Scheme II). Moreover, in pure water, exlusively the carbon-centered 2-hydroxyprop-2-ylradicals are trapped by DMPO. In contrast, the thiazolethione IV affords only the adducts of the isopropoxyl radicals, independent of what DMPO concentration is applied. Control experiments reveal that the disulfide V photoproduct of the thiazolethione IV scavenges the carbon-centered radicals in competition with trapping by DMPO. Conclusion 2: Both the pyridone IIc and the thiazolethione IV decompose through NO-bond cleavage under release of isopropoxyl radicals, which rearrange in aqueous media to the carbon-centered 2-hydroxyprop-2-yl radicals. In the case of the thiazolthione IV its disulfide photoproduct V prevents efficient DMPO trapping of the 2-hydroxyprop-2-yl radicals, whereas for the pyridone IIc, the DMPO adducts of the carbon-centered radicals dominate in the EPR spectrum. 3. In supercoiled pBR 322 DNA, pyridone IIc (17 per cent) and thiazolethione IV (12 per cent) induce only moderate amounts of open-circular DNA upon irradiation in a 60 : 40 mixture of H2O-MeCN. In pure water, however, the pyridone IIc photoinduces substantially more DNA cleavage (32 per cent open-circular DNA), which is attributed to the oxyl radicals generated from the 2-hydroxyprop-2-yl radicals by oxygen trapping. The lower strand-break activity of the thiazolethione IV derives presumably from isopropoxyl radicals, because only these are detected in the photolysis of this photo-Fenton reagent. Conclusion 3: The carbon-centered 2-hydroxyprop-2-yl radicals generated from pyridone IIc in aqueous media and in absence of molecular oxygen display a higher DNA photocleaving reactivity than the isopropoxyl radicals derived from the thiazolethione IV.
KW  - DNS-Schädigung
KW  - Alkoxylierung
KW  - Sauerstoffradikal
KW  - DNA
KW  - organische Chemie
KW  - Radikale
KW  - Oxidativer Stress
KW  - DNA
KW  - organic chemistry
KW  - radicals
KW  - oxidative stress
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1182591
ER  - 
TY  - THES
A1  - He, Feng
T1  - Drug Discovery based on Oxidative Stress and HDAC6 for Treatment of Neurodegenerative Diseases
T1  - Arzneimittelforschung basierend auf oxidativem Stress und HDAC6 zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen
N2  - Most antioxidants reported so far only achieved limited success in AD clinical trials. Growing evidences suggest that merely targeting oxidative stress will not be sufficient to fight AD. While multi-target directed ligands could synergistically modulate different steps in the neurodegenerative process, offering a promising potential for treatment of this complex disease. 
Fifteen target compounds have been designed by merging melatonin and ferulic acid into the cap group of a tertiary amide HDAC6 inhibitor. Compound 10b was screened as the best hybrid molecule exhibit potent HDAC6 inhibition and potent antioxidant capacity. Compound 10b also alleviated LPS-induced microglia inflammation and led to a switch from neurotoxic M1 to the neuroprotective M2 microglial phenotype. Moreover, compound 10b show pronounced attenuation of spatial working memory and long-term memory damage in an in vivo AD mouse model. Compound 10b can be a potentially effective drug candidate for treatment of AD and its druggability worth to be further studied.
We have designed ten novel neuroprotectants by hybridizing with several common antioxidants, including ferulic acid, melatonin, lipoic acid, and trolox. The trolox hybrid compound exhibited the most potent neuroprotective effects in multiple neuroprotection assays. Besides, we identified the synergistic effects between trolox and vitamin K derivative, and our trolox hybrid compound showed comparable neuroprotection with the mixture of trolox and vitamin K derivative. 
We have designed and synthesized 24 quinone derivatives based on five kinds of different quinones including ubiquinone, 2,3,5-trimethyl-1,4-benzoquinone, memoquin, thymoquinone, and anthraquinone. Trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives showed more potent neuroprotection than other quinones in oxytosis assay. Therefore, trimethylbenzoquinone and thymoquinone derivatives can be used as lead compounds for further mechanism study and drug discovery for treatment of neurodegenerative disease. 
We designed a series of photoswitchable HDAC inhibitors, which could be effective molecular tools due to the high spatial and temporal resolution. In total 23 target compounds were synthesized and photophysicochemically characterized. Azoquinoline-based compounds possess more thermally stable cis-isomers in buffer solution, which were further tested in enzyme-based HDAC inhibition assay. However, none of those tested compounds show significant differences in activities between trans-isomers and corresponding cis-isomers.
N2  - Die meisten bisher berichteten Antioxidantien erzielten in klinischen-Studien zur Alzheimer-Krankheit nur einen begrenzten Erfolg. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass die bloße Bekämpfung von oxidativem Stress nicht ausreicht, um die Alzheimer-Krankheit zu bekämpfen. Während Multipotente Liganden verschiedene Schritte im neurodegenerativen Prozess synergistisch modulieren könnten und ein vielversprechendes Potenzial für die Behandlung dieser komplexen Krankheit bieten. 
Im ersten Projekt dieser Dissertation wurden 15 Zielverbindungen entworfen, indem Melatonin und Ferulasäure in die Deckel-Gruppe eines tertiären Amid-HDAC6-Inhibitors fusioniert wurden. Verbindung 10b wurde als bestes Hybridmolekül gescreent, das eine potente HDAC6-Hemmung und eine starke antioxidative Kapazität aufweist. Hierbei linderte Verbindung 10b die LPS-induzierte Mikroglia-Entzündung und führte zu einem Wechsel vom neurotoxischen M1- zum neuroprotektiven M2-Mikroglia-Phänotyp. Darüber hinaus zeigt Verbindung 10b eine ausgeprägte Abschwächung des räumlichen Arbeitsgedächtnisses und eine Schädigung des Langzeitgedächtnisses in einem in vivo Alzheimer-Krankheit-Mausmodell. Verbindung 10b kann ein potenzieller Wirkstoffkandidat zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit sein, und eignet sich für weiterführende Studien.
Basierend auf den starken neuroprotektiven Wirkungen von Vitamin-K-Derivaten gegen den Oxytoseweg, haben wir zehn neue Verbindungen entwickelt, indem wir Vitamin K mit mehreren Antioxidantien, darunter Ferulasäure, Melatonin, Liponsäure und Trolox, hybridisieten. Die Trolox-Hybridverbindung zeigte die stärksten neuroprotektiven Wirkungen in mehreren Neuroprotektionsassays. Außerdem haben wir die synergistischen Effekte zwischen Trolox und dem Vitamin-K-Derivat identifiziert, und unsere Trolox-Hybridverbindung zeigte eine vergleichbare Neuroprotektion mit der Mischung aus Trolox und Vitamin-K-Derivat.

Ermutigt durch die starke antioxidative Kapazität und der neuroprotektiven Wirkung von Vitamin-K-Hybriden, haben wir die Struktur-Aktivitäts-Beziehung von Chinon-Derivaten mit der antioxidativen Kapazität und der neuroprotektiven Wirkungen untersucht, um Leitlinien für das weitere Design neuer neuroprotektive Verbindungen bereitzustellen. Wir haben 24 Chinon-Derivate entwickelt und synthetisiert, die auf fünf verschiedenen Chinonen basieren, darunter Ubichinon, 2,3,5-Trimethyl-1,4-Benzochinon, Memoquin, Thymochinon und Anthrachinon. Darüber hinaus zeigten Trimethylbenzochinon- und Thymochinon-Derivate im Oxytose-Assay eine stärkere Neuroprotektion als andere Chinone. Daher können Trimethylbenzochinon- und Thymochinon-Derivate als Leitverbindungen für die weitere Untersuchung des Mechanismus und die Wirkstoffforschung zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen verwendet werden. 
Wir haben hier eine Reihe von photoschaltbaren HDAC-Inhibitoren entwickelt, die aufgrund der hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung effektive molekulare Werkzeuge sein könnten. Insgesamt wurden 23 Zielverbindungen synthetisiert und photophysikochemisch charakterisiert. Die Verbindungen auf Azochinolinbasis besitzen thermisch stabilere cis-Isomere in Pufferlösung, die in einem enzymbasierten HDAC-Inhibitionsassay weiter getestet wurden. Keine dieser getesteten Verbindungen zeigt jedoch signifikante Unterschiede in der Aktivität zwischen trans-Isomeren und den entsprechenden cis-Isomeren.
KW  - Alzheimerkrankheit
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Oxytosis
KW  - Photoswitch
KW  - Histon-Deacetylase
KW  - HDAC
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-253497
ER  -