TY  - THES
A1  - Jonas, René
T1  - Toxizität und Gentoxizität von Phytohormonen und deren Metaboliten
T1  - Toxicity and genotoxicity of phytohormones and their metabolites
N2  - Phytohormone, insbesondere solche mit östrogenem Potential werden heute vermehrt in der postklimakterischen Hormonersatztherapie als natürliche Alternative zu Designeröstrogenen eingesetzt, da sie vermutlich ein besseres Wirkungs-Nebenwirkungsprofil besitzten. Mengenmäßig am bedeutensten sind die Phytoöstrogene aus den Stoffgruppen der Isoflavone, Cumestane und Indol-3-carbinole. Weit über 100 Pflanzen produzieren Phytohormone. Die bekanntesten sind die Sojabohne, Weintrauben, Leinsamen, Haferflocken, Spargel, Traubensilberkerze und roter Klee. Phytohormone können täglich in großer Menge aufgenommen werden (1mg pro kg Körpergewicht), wobei durchaus Plasmaspiegel von über 1µM erreicht werden. Gerade deshalb darf nicht davon ausgegangen werden, daß natürliche Produkte per se gut für die Gesundheit wären. Phytohormone und insbesondere deren Metaboliten, die während der intestinalen Passage entstehen, wurden vielfach nicht den gleichen Prüfbedingungen unterzogen wie sie für andere in Lebensmitteln vorkommenden Substanzen, wie z.B. Konservierungs-, Farb- oder Aromastoffen, heute selbstverständlich ist. Diese Arbeit soll deshalb anhand von in-vitro Tests an Mauslymphomzellen L5178Y für eine Auswahl an Phytohormonen und deren Metaboliten mögliche toxische oder gentoxische Effekte detektieren und die bestehende Datenlage ergänzen. Aus der Gruppe der Isoflavone wurden die Daidzeinmetaboloiten Equol und O-desmethylangolensin und die Glyceteinmetaboliten 3,4,7- und 4,6,7-Trihyroxyisoflavon untersucht. Aus der Gruppe der Flavone wurde Fisetin und aus der Gruppe der Stilbene Resveratrol untersucht. Weiterhin wurden Daten zu den Anthocyanen Delphinidin-, Pelargonidin- und Cyanidin-Chlorid erhoben. Toxische Effekte wurden anhand von Proliferatiosexperimenten, durch die Bestimmung der Zellvitalität (Ethidiumbromid-Flouresceinmethode) und durch die Analyse der Teilungsaktivität nach Behandlung mit Cytocalasin B und anschließender Bestimmung des Anteils mehrkerniger Zellen detektiert. Zur Bestimmung von gentoxischen Effekte wurde auf den Mikrokerntest zurückgegriffen. Ergänzend sollte eine Immunfloureszenzfärbung der Kinetochorproteine in Mikrokernen Aufschluß über aneugene oder klastogene Wirksamkeit der untersuchten Substanzen geben. Die in dieser Arbeit gewonnenen Daten weisen darauf hin, daß erste adverse Effekte der Phytohormone oder deren Metaboliten im Bereich der erreichbaren Plasmakonzentration liegen, so daß eine übertriebene Aufnahme hochdosierter Phytohormonen derzeit als kritisch erachtet und weiterer Forschungsbedarf festgestellt werden muß.
N2  - Phytohormones, particulary those which have oestrogen potential, are nowadays increasingly used in the postclimacteric hormone replacement therapy, as a natural alternative to artificially synthesized oestrogens, since they are thought to have a better effect/side effect profile.Most important in terms of quantity are the phytoestroges which are part of either the isoflavone- coumestane- or indol 3 carbinol-substance group. For more than 100 plants produce phytohormones, the most well-known of which are the soy bean, the grape, linseeds, oat flakes, asparagus and red clover. Phytohormones can be taken up in large quantities each day (1 mg per kg body weight), whereby plasma levels of more than 1 µM can be reached. That is exactely why one can not proceed on the assumption that natural products are per se healthy. In many cases, when phytohormones and especially their metabolites, which are synthesized during the intestinal passage process, are tested, the test conditions, which are used today for the testing of other substances which are contained in food (e.g. preservatives, artificial colourings or flavouring substances), are not applied. This work is intended to detect possible toxic or genotoxic effects of phytohormones and their metabolites on the basis of tests with mouse lymphoma cells. From the isoflavone-group, the daidzein metabolites equol and o-desmethylangolensine, and the glycetein metabolites 3,4,7- and 4,6,7-trihydroxyisoflavone have therefore been examined, as well as fisetin and resveratrol from the substance-group of flavones and stilbenes respectively. This work also provides new data on anthocyanes delphinidin-, pelargonidin- and cyanidin-chloride. Toxic effects were detected o the basis of experimental registration of the proliferation process, by determining the cell vitality (ethidium bromide – flouresceine – method) and by analysis of the separation-activity after the application of cytochalsine B, directely followed by the determination of the proportion of cells with more than one nucleus. The detemination of genotoxic effects was done using the micronucleus-test. Additionally, an immune flourescense couloring of the kinetochore proteins in micronuclei should explain the aneugene or clastogene effectiveness of the substances examined. The data established through this study indicates that primary adverse effects of phytohormones or their metabolites can be detected within reachable plasma concentrations, so that an excessive take-up of phytohormones has to be classified as critical and it also shows, that there is need for further research in this field.
KW  - Phytohormone
KW  - Östrogen
KW  - Toxizität
KW  - Gentoxizität
KW  - Mikrokerne
KW  - phytohormones
KW  - estrogen
KW  - toxicity
KW  - genotoxicity
KW  - micronuclei
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-11063
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rached, Eva Katharina
T1  - Neue Ansätze zur Entwicklung von Alternativmethoden zur Prüfung auf chronische Nierentoxizität
N2  - Die Niere ist eines der wichtigsten Zielorgane für Toxizität, allerdings stellt die frühzeitige Erkennung einer Nierenschädigung und/oder kanzerogenen Wirkung infolge einer wiederholten Exposition gegenüber toxischen Verbindungen ein großes Problem dar, da traditionelle Marker für Nierenfunktionsstörungen wenig empfindlich sind. Daher ist es notwendig, verbesserte Testmethoden (Alternativmethoden) zur Prüfung auf chronische Nierentoxizität zu entwickeln. Ziel dieser Arbeit war es daher, mögliche Alternativmethoden zur Prüfung auf Nephrotoxizität nach wiederholter Exposition zu untersuchen. Zum einen wurden dazu in einem in vivo-Modell für chronische Nierentoxizität neue Biomarker für Stress und Gewebeschädigung untersucht, deren erhöhte Genexpression in mehreren Modellen für akute Schädigung des Nierengewebes gezeigt wurde, einschließlich kidney injury molecule-1 (KIM-1), Lipocalin-2 (LCN2), Clusterin (CLU), Osteopontin (OPN), tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1), Vimentin (VIM) und Hämoxygenase-1 (HO-1). Diese Marker wurden nachfolgend auch in einem zellkulturbasierten in vitro-Modell untersucht. Ein weiterer Teil der Arbeit befasste sich mit Veränderungen der Zellteilung als möglicher Marker für die Früherkennung kanzerogener Effekte. Das in vivo-Modell bestand in einer Studie in männlichen F344/N-Ratten, die 14, 28 oder 90 Tage oral mit 0, 21, 70 oder 210 µg/kg Körpergewicht (KG) Ochratoxin A (OTA) behandelt wurden. OTA ist ein Mykotoxin, das in Ratten bei wiederholter Gabe eine Nierenschädigung und Nierenkrebs verursacht. Die Analyse der mRNA-Expression der neuen Biomarker in Nierengewebe zeigte bei Tieren, die mit 70 oder 210 µg/kg KG behandelt wurden, eine frühzeitige, zeit- und dosisabhängige Induktion von KIM-1, LCN2, TIMP-1, OPN und CLU, die mit histopathologischen Veränderungen in Form von Zelldegeneration und Regeneration einherging und das Fortschreiten der Schädigung gut widerspiegelte. Auch die mRNA-Expression von HO 1 und VIM wurde durch OTA moduliert, allerdings war eine Erhöhung nicht zu allen Zeitpunkten zu messen bzw. trat nicht so früh auf wie bei den anderen Markern. Effekte auf traditionelle Marker für Nephrotoxizität (Serum-Kreatinin, N-Acetyl-β-D-glucosaminidase und γ-Glutamyltransferase im Urin) wurden im Vergleich zu den neuen Markern zu einem späteren Zeitpunkt und zumeist nur in der Hochdosisgruppe festgestellt. Zusätzlich zu den Effekten auf die Genexpression konnte in den Zielzellen von OTA im proximalen Tubulusepithel eine erhöhte Proteinexpression von KIM-1, CLU, OPN und VIM gezeigt werden; nur für KIM-1 wurde allerdings auch im Urin eine erhöhte Konzentration nachgewiesen, die mit den Effekten auf die mRNA- und Proteinkonzentration im Gewebe korrelierte. Damit stellt KIM-1 in dieser Studie hinsichtlich Empfindlichkeit und Messbarkeit den empfindlichsten Biomarker für Nephrotoxizität dar. Die Untersuchung der Zellteilung nach wiederholter Gabe von OTA zeigte einen dramatischen, zeit- und dosisabhängigen Anstieg der Proliferation von proximalen Tubulusepithelzellen in Nieren von Tieren, die mit 70 oder 210 µg/kg KG behandelt wurden. Dagegen wurden nach wiederholter Exposition gegenüber 21 µg/kg KG über 90 Tage keine OTA-abhängigen Effekte auf die renale Zellproliferation festgestellt. Somit korrelieren die Veränderungen der Zellteilung in der Niere in der 90-Tages-Studie sehr gut mit dem Ergebnis der 2-Jahres-Kanzerogenitätsstudie mit OTA, in der Nierentumoren nur nach Behandlung mit 70 oder 210 µg/kg KG auftraten. Ausgehend von den verschiedenen Endpunkten für Toxizität, die in der Studie untersucht wurden, liegt der no-observed-adverse-effect-level (NOAEL) bei 21 µg/kg KG OTA. Dies entspricht dem NOAEL der 2-Jahres-Kanzerogenitätsstudie. In einem weiteren Teil der Arbeit wurden die neuen in vivo-Biomarker für Nephrotoxizität in NRK 52E-Zellen als in vitro-Modell ausgetestet. Allerdings konnte eine erhöhte mRNA-Expression von KIM-1, einem sensitiven Marker in vivo, nach 24 oder 48 Stunden Behandlung mit verschiedenen nephrotoxischen Modellverbindungen (OTA, Kaliumbromat (KBrO3), Cisplatin oder Cadmiumchlorid (CdCl2)) in den Zellen nicht nachgewiesen werden. Die mRNA-Expression anderer Marker (VIM, CLU, TIMP-1, LCN2, OPN) war dagegen in unbehandelten Zellen bereits so hoch, dass die Behandlung mit Nephrotoxinen zu keiner weiteren Induktion führte. Allein die Gen- und Proteinexpression von HO-1 wurde durch CdCl2, KBrO3 und OTA induziert und könnte daher einen potentiellen Marker für screening-Studien in vitro darstellen. Insgesamt war der Nachweis zytotoxischer Wirkungen jedoch der empfindlichste Endpunkt in der Zellkultur. Die Ergebnisse stützen somit die Verwendung der neuen in vivo-Biomarker als gewebespezifische Marker für Nephrotoxizität in vitro nicht.
N2  - The kidney is a main target organ of toxicity, but early detection of kidney damage and/or carcinogenic effects following the repeated exposure to toxic substances presents a major problem, since traditional markers of renal malfunction suffer from lack of sensitivity. Therefore, nephrotoxic effects are often detected only in long-term experiments in animals. Ethical reasons as well as the immense time and costs required for these animal studies have prompted the search for alternative methods by which animal numbers and duration of studies can be reduced. A further, albeit challenging, attempt is to replace experiments in animals by studies in vitro. The aim of this work was to test possible alternative methods for the detection of nephrotoxicity after repeated exposure. One the one hand, the expression of new biomarkers of stress and tissue damage was studied in an in vivo-model of chronic nephrotoxicity; enhanced gene expression of these biomarkers, including kidney injury molecule-1 (KIM-1), lipocalin-2 (LCN2), clusterin (CLU), osteopontin (OPN), tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1), vimentin (VIM), and heme oxygenase-1 (HO-1), had been demonstrated before in several models of acute kidney damage. In addition to the experiments in vivo, the markers were also studied in a cell culture-based in vitro-model to assess their use as sensitive endpoints of toxicity in vitro. A further part of this work included the determination of cell proliferation as potential early marker of toxin-induced carcinogenic effects. As an in vivo-model, a toxicity study in male F344/N rats was performed. Rats were treated 14, 28 or 90 days with 0, 21, 70 or 210 µg/kg body weight (bw) ochratoxin A (OTA) by oral administration. OTA is a mycotoxin that is known to cause kidney damage and renal tumors in rats after repeated exposure. Analysis of mRNA expression of the new biomarkers showed early, time- and dose-dependent induction of KIM-1, LCN2, TIMP-1, OPN and CLU in kidney tissue of animals treated with 70 or 210 µg/kg bw. The induction of these biomarkers accompanied histopathological changes like cell degeneration and regeneration and mirrored well the progression of tissue damage. mRNA expression of HO-1 and VIM was also modulated by OTA, but overexpression was not evident at all time points or occurred later than for the other markers. Compared with the new biomarkers, effects on traditional markers of nephrotoxicity (serum creatinine, urinary N-acetyl-β-D-glucosaminidase and γ-glutamyltransferase) were restricted to later time points and the high dose group. In addition to the effects on gene expression, enhanced protein expression of KIM-1, CLU, OPN and VIM was observed in target cells of OTA in the proximal tubule epithelium; however, only for KIM-1, increased protein levels were also measured in urine, which correlated with the effects on the gene and protein expression in kidney tissue. Therefore, KIM-1 appeared to be the most sensitive biomarker of nephrotoxicity in this study. The study of the renal cell division after repeated administration of OTA demonstrated a dramatic, time- and dose-dependent increase in the proliferation of proximal tubule epithelial cells in kidneys of rats exposed to 70 or 210 µg/kg bw. In contrast, no OTA-dependent effects on renal cell proliferation were observed after repeated administration of 21 µg/kg bw. Thus, changes of renal cell proliferation in this 90-day-study correlate well with the results of the 2-year-carcinogenicity study with OTA, where renal tumors were only detected at 70 or 210 µg/kg bw. Based upon the different endpoints of toxicity determined in this study, the no-observed-adverse-effect-level (NOAEL) is 21 µg/kg KG OTA. This is consistent with the result of the 2-year-carcinogenicity study. In another part of this work, the new in vivo biomarkers of nephrotoxicity were studied in NRK-52E cells as in vitro-model. However, mRNA expression of KIM-1, one of the best biomarkers in vivo, was not detected in the cells after treatment for 24 or 48 hours with several nephrotoxic model substances (OTA, potassium bromate (KBrO3), cisplatin or cadmium chloride (CdCl2)). In contrast, high basal mRNA expression of other markers (VIM, CLU, TIMP-1, LCN2, OPN) was evident even in untreated cells and treatment with nephrotoxins did not further enhance marker gene expression. Only in the case of HO-1, both gene and protein expression were induced by CdCl2, KBrO3 and OTA, and could therefore represent potential markers in screening studies in vitro. In summary, measurement of cytotoxicity was still the most sensitive endpoint of toxicity in vitro. Thus, results from this study do not support the use of the new in vivo-biomarkers as tissue-specific markers of nephrotoxicity in vitro.
KW  - Niere
KW  - Toxizität
KW  - Biomarker
KW  - Carcinogenese
KW  - Niere
KW  - Toxizität
KW  - Biomarker
KW  - Carcinogenese
KW  - nephrotoxicity
KW  - biomarker
KW  - carcinogenesis
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-47812
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schuster, Paul Xaver
T1  - Biotransformation of trans-1,1,1,3-tetrafluoropropene, 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 1,2,3,3,3-pentafluoropropene
T1  - Biotransformation von trans-1,1,1,3-Tetrafluorpropen, 2,3,3,3-Tetrafluorpropen und 1,2,3,3,3-Pentafluorpropen
N2  - trans-1,1,1,3-Tetrafluoropropene (HFO-1234ze) and 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) are non-ozone-depleting fluorocarbon replacements with low global warming potentials and short atmospheric lifetimes. They are developed as foam blowing agent and refrigerant, respectively. Investigations on biotransformation in different test species and in vitro systems are required to assess possible health risks of human exposure and needed for commercial development. The biotransformation of HFO-1234ze and HFO-1234yf was therefore investigated after inhalation exposure. Male Sprague-Dawley rats were exposed to air containing 2 000; 10,000; or 50,000 ppm (n=5/concentration) HFO-1234ze or HFO-1234yf. Male B6C3F1 mice were only exposed to 50,000 ppm HFO-1234ze or HFO-1234yf. Due to lethality observed in a developmental study with rabbits after exposure to high concentrations of HFO-1234yf, the metabolic fate of the compound was tested by whole body inhalation exposure of female New Zealand White rabbits to air containing 2 000; 10,000; or 50,000 ppm (n=3/concentration) HFO-1234yf. All inhalation exposures were conducted for 6 h in a dynamic exposure chamber. After the end of the exposures, animals were individually housed in metabolic cages and urines were collected at 6 or 12 h intervals for 48 h (rats and mice) or 60 h (rabbits). For metabolite identification, urine samples were analyzed by 1H-coupled and 1H-decoupled 19F-NMR and by LC/MS-MS or GC/MS. Metabolites were identified by 19F-NMR chemical shifts, signal multiplicity, 1H-19F coupling constants and by comparison with synthetic reference compounds. Biotransformation of HFO-1234ze in rats exposed to 50,000 ppm yielded S-(3,3,3-trifluoro-trans-propenyl)mercaptolactic acid as the predominant metabolite which accounted for 66% of all integrated 19F-NMR signals in urines. No 19F-NMR signals were found in spectra of rat urine samples collected after inhalation exposure to 2 000 or 10,000 ppm HFO-1234ze likely due to insufficient sensitivity. S-(3,3,3-Trifluoro-trans-propenyl)-L-cysteine, N-acetyl-S-(3,3,3-trifluoro-trans-propenyl)-L-cysteine, 3,3,3-trifluoropropionic acid and 3,3,3-trifluorolactic acid were also present as metabolites in urine samples of rats and mice at the 50,000 ppm level. A presumed amino acid conjugate of 3,3,3-trifluoropropionic acid was the major metabolite of HFO-1234ze in urine samples of mice exposed to 50,000 ppm and related to 18% of total integrated 19F-NMR signals. Quantitation of three metabolites in urines of rats and mice was performed, using LC/MS-MS or GC/MS. The quantified amounts of the metabolites excreted with urine in both mice and rats, suggest only a low extent (<<1% of dose received) of biotransformation of HFO-1234ze and 95% of all metabolites were excreted within 18 h after the end of the exposures (t1/2 approx. 6 h). Due to its low boiling point of &#8722;22 °C, most of the inhaled HFO-1234ze is expected to be readily exhaled. Moreover, steric and electronic factors may decrease the reactivity of the parent compound with soft nucleophiles such as glutathione. The obtained results suggest that HFO-1234ze is subjected to an addition-elimination reaction with glutathione and to a cytochrome P450-mediated epoxidation at low rates. The extent of a direct addition reaction of HFO-1234ze with glutathione is negligible, compared to that of the observed addition-elimination reaction. The results of in vivo testing of HFO-1234ze could not be supported by in vitro investigations, since HFO-1234ze was not metabolized in incubations with either liver microsomes or subcellular fractions from rat and human. Regarding the structures delineated in the biotransformation scheme of HFO-1234ze, 1,1,1,3-tetrafluoroepoxypropane and 3,3,3-trifluoropropionic acid are toxic intermediates which, however, are not supposed to display toxicity in the species after exposure to HFO-1234ze, due to the low extent of formation and an efficient detoxification of the epoxide by hydrolysis and glutathione conjugation. The findings of biotransformation of HFO-1234ze in rats and mice correlate with the absence of adverse effects in the toxicity testings and indicate their innocuousness to a human exposure. Biotransformation of HFO-1234yf yielded N-acetyl-S-(3,3,3-trifluoro-2-hydroxypropanyl)-L-cysteine as predominat metabolite which accounted for approx. 44, 90 and 32% (50,000 ppm) of total 19F-NMR signal intensities in urine samples from rabbits, rats and mice, respectively. S-(3,3,3-Trifluoro-2-hydroxypropanyl)mercaptolactic acid and the sulfoxides of mercapturic acid and mercaptolactic acid S-conjugate were identified as minor metabolites of HFO-1234yf in urine samples from rabbits, rats and mice, whereas trifluoroacetic acid, 3,3,3-trifluorolactic acid and 3,3,3-trifluoro-1-hydroxyacetone were present as minor metabolites only in urine samples from rats and mice. The absence of these metabolites in rabbit urine samples...
N2  - trans-1,1,1,3-Tetrafluorpropen (HFO-1234ze) und 2,3,3,3-Tetrafluorpropen (HFO-1234yf) sind FKW-Ersatzstoffe, die eine kurze atmosphärische Lebensdauer besitzen und weder die Ozonschicht beeinträchtigen noch wesentlich zur globalen Erwärmung beitragen. Sie werden derzeit als Treibmittel für Schäume beziehungsweise als Kühlmittel entwickelt. Untersuchungen der Biotransformation in verschiedenen Tierspezies und in in vitro Systemen tragen zur Risikobewertung einer Humanexposition bei und werden für die kommerzielle Entwicklung benötigt. In dieser Arbeit wurde die Biotransformation von HFO-1234ze und HFO-1234yf nach inhalativer Exposition untersucht. Männliche Sprague-Dawley Ratten wurden Luftkonzentrationen von 2.000, 10.000 und 50.000 ppm (n=5/Konzentration) ausgesetzt. Männliche B6C3F1 Mäuse wurden dagegen nur einer Konzentration von 50.000 ppm ausgesetzt. Aufgrund von Todesfällen in einer Entwicklungstoxizitätsstudie mit Kaninchen wurde in dieser Arbeit auch die Biotransformation von HFO-1234yf in weiblichen Kaninchen mit Konzentrationen von 2.000, 10.000 und 50.000 ppm untersucht. Alle Inhalationen dauerten 6 Stunden und fanden in einem dynamisch durchströmten Expositionssystem statt. Nach Ende der Inhalationen wurden die Versuchstiere individuell in Stoffwechselkäfigen untergebracht und ihre Urine in 6 bzw. 12 h Intervallen gesammelt (insgesamt 48 h bei Ratten und Mäusen bzw. 60 h bei Kaninchen). Zur Identifizierung der Metabolite von HFO-1234ze und HFO-1234yf in den Urinen wurden 1H-ge- und entkoppelte 19F-NMR-Spektren aufgezeichnet und massenspektrometrische Untersuchungen mittels LC/MS-MS oder GC/MS durchgeführt. Die Metaboliten wurden anhand ihrer 19F-NMR-Charakteristika (Chemische Verschiebung, Signalmultiplizität und 1H-19F Kopplungskonstante) und durch Vergleich mit ihren synthetischen Referenzverbindungen identifiziert. In Ratten, die einer Konzentration von 50.000 ppm HFO-1234ze ausgesetzt worden waren, konnte S-(3,3,3-Trifluor-trans-propenyl)merkaptolaktat als Hauptmetabolit nachgewiesen werden. Er machte 66% aller integrierten 19F-NMR-Signale aus. In 19F-NMR-Spektren von Rattenurinen der 2.000 und 10.000 ppm Expositionen konnten dagegen keine Signale detektiert werden, wahrscheinlich wegen unzureichender Empfindlichkeit der 19F-NMR-Messungen. Als Nebenprodukte von HFO-1234ze in Ratten- und Mäuseurinen wurden S-(3,3,3-Trifluor-trans-propenyl)-L-cystein, N-Acetyl-S-(3,3,3-trifluor-trans-propenyl)-L-cystein, 3,3,3-Trifluorpropion-säure und 3,3,3-Trifluorlaktat nachgewiesen. In Mäuseurinen war der Hauptmetabolit von HFO-1234ze ein vermutetes Aminosäurekonjugat von 3,3,3-Trifluorpropion-säure, auf das 18% aller integrierten 19F-NMR Signalintensitäten entfielen. In den Urinen von Ratten und Mäusen wurden 3 Metabolite mittels LC/MS-MS oder GC/MS quantifiziert. Die ermittelten Mengen weisen auf eine sehr niedrige Biotransformationsrate von HFO-1234ze hin (<<1% der verabreichten Dosis). 95% aller Metabolite wurden innerhalb von 18 h nach Ende der Inhalationen ausgeschieden (t1/2 ca. 6 h). Aufgrund des niedrigen Siedepunkts von &#8722;22°C wird ein Großteil des aufgenommen Gases möglicherweise rasch wieder exhaliert, und sterische sowie elektronische Faktoren könnten die Reaktivität der Ausgangsverbindung mit schwachen Nukleophilen wie Glutathion senken. Die vorliegenden Ergebnisse legen nahe, dass HFO-1234ze in geringem Ausmaß durch Additions-Eliminations Reaktion mit Glutathion und einer CYP450-vermittelten Epoxidierung biotransformiert wird. Das Ausmaß einer direkten Additions Reaktion von HFO-1234ze mit Glutathion ist verglichen mit der vorherrschenden Additions-Eliminations Reaktion vernachlässigbar. Da kein Umsatz von HFO-1234ze in Inkubationen mit Rettenlebermikrosomen oder subzellulären Fraktionen von Human- und Rattenleber stattfand, konnten die in vivo Ergebnisse dieser Arbeit nicht mit in vitro Untersuchungen verglichen werden. Im Biotransformationsschema von HFO-1234ze sind 1,1,1,3-Tetrafluorepoxypropan und 3,3,3-Trifluorpropionsäure toxische Intermediate, die jedoch aufgrund der geringen gebildeten Mengen und einer effektiven Entgiftung des Epoxids durch Glutathionkonjugation keine toxischen Effekte in den verwendeten Tierspezies auslösten. Die Ergebnisse der Untersuchung der Biotransformation von HFO-1234ze in Ratten und Mäusen korrelieren mit der Abwesenheit nachteiliger Effekte in den Toxizitätsstudien und lassen eine Humanexposition gegenüber HFO-1234ze als unbedenklich erscheinen. Bei der Biotransformation von HFO-1234yf entstand N-Acetyl-S-(3,3,3-trifluor-2-hydroxypropanyl)-L-cystein...
KW  - Biotransformation
KW  - fluorocarbons
KW  - trans-1
KW  - 1
KW  - 1
KW  - 3
KW  - tetrafluoropropene
KW  - 2
KW  - 3
KW  - 3
KW  - 3-tetrafluoropropene
KW  - 1
KW  - 2
KW  - 3
KW  - 3
KW  - 3-pentafluoropropene
KW  - metabolites
KW  - Merkaptursäure
KW  - Merkaptolaktat
KW  - Glutathion S-Konjugat
KW  - Toxizität
KW  - Inhalation
KW  - mercapturic acid
KW  - mercaptolactic acid
KW  - glutathion S-conjugate
KW  - toxicity
KW  - inhalation
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-43716
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ramm, Susanne
T1  - Mechanismen idiosynkratischer Lebertoxizität - Einfluss von Arzneistoff-unabhängigen Stressfaktoren auf die Bildung reaktiver Metaboliten und zellulären Stress
T1  - Mechanisms of idiosyncratic hepatotoxicity - Impact of drug independent stress factors on reative metabolite formation and cellular stress
N2  - Idiosynkratische Leberschädigung durch Arzneimittel (z.B. Diclofenac) stellt trotz ihres seltenen Auftretens eine erhebliche Komplikation in der Arzneimittelentwicklung und -therapie dar. Die zu idiosynkratischen Reaktionen führenden, komplexen chemischen und biologischen Abläufe sind noch weitgehend unklar. Inzwischen wird jedoch vermutet, dass die Toxizität eines Arzneimittels durch Arzneistoff-unabhängige Risikofaktoren, wie Krankheiten, Entzündungsreaktionen, Co-Medikation oder Alkohol, erhöht werden kann. Mögliche Mechanismen könnten hierbei eine vermehrte Bildung reaktiver Metaboliten bzw. eine veränderte zelluläre Stress- und Immunantwort sein. Um tiefere Einblicke in die Bedeutung möglicher Arzneistoff-unabhängiger Risikofaktoren zu erhalten, wurde in der vorliegenden Arbeit der Einfluss drei verschiedener Stressfaktoren auf die Toxizität von Diclofenac (Dcl) untersucht. Bei diesen Stressfaktoren handelte es sich um Lipopolysaccharid (LPS) und Poly I:C (PIC) zur Simulation einer bakteriellen bzw. viralen Entzündung sowie um Buthionin-Sulfoximin (BSO) zur Depletion zellulären Glutathions. Zusätzlich wurde getestet, ob eine durch Stressfaktoren ausgelöste Erhöhung der Toxizität von Dcl in Ratten mit Veränderungen in der Biotransformation bzw. mit einer Hochregulation co-stimulatorischer Faktoren (z.B. Zytokine oder Alarmsignale) einhergeht. Die Kombination einer einwöchigen therapeutisch dosierten Dcl-Behandlung mit einer einmaligen LPS-Dosis erzeugte in den Tieren eine ausgeprägte Hepatotoxizität, die mit erhöhten Aktivitäten der Aminotransferasen im Serum einherging. Diese adversen Effekte konnten jedoch nicht durch LPS oder Dcl alleine, bzw. in Kombination mit PIC oder BSO erzeugt werden. Es besteht die Annahme, dass die Bioaktivierung von Diclofenac zu 5-OH-Dcl oder Dcl-Acylglucuronid (AG) sowie die folgende Bildung kovalenter Proteinaddukte zur Entwicklung von Lebertoxizität beiträgt. Mittels LC-MS/MS-Messungen konnten wir jedoch nachweisen, dass die Gabe von LPS + Dcl keine erhöhte Bildung reaktiver Metaboliten oder Dcl-AG-abhängiger Proteinaddukte auslöst. Im Einklang damit wurden Enzyme, die für die Bio-aktivierung von Dcl zu reaktiven Metaboliten verantwortlich sind (z.B. Cyp2C11, Cyp2C7 und UGT2B1), sowie die MRP-Effluxtransporter der Leber durch die Co-Behandlung mit LPS in ihrer Genexpression gehemmt. Zusätzliche qRT-PCR-Analysen Nrf2-abhängiger Gene, als Sensor für elektrophilen oder oxidativen Stress, zeigten keine Hochregulation zytoprotektiver Faktoren und unterstützen die Schlussfolgerung, dass Arzneistoff-unabhängige Stress-faktoren keine erhöhte Bildung toxischer Dcl-Metaboliten auslösen. Schließlich ergaben unsere Analysen, dass eine Aktivierung co-stimulatorischer NFκB- und MAPK-Signalwege mit Hochregulation co-stimulatorischer Faktoren (z.B. IL-1β, TNF-α, CINC-1, iNOS) und Akkumulation neutrophiler Granulozyten in der Leber sowohl durch Behandlung mit LPS + Dcl als auch mit PIC + Dcl induziert wurde. Nur die Kombination von LPS und Diclofenac bewirkte jedoch darüber hinaus eine massive Freisetzung pro-inflammatorischer Zytokine, Chemokine sowie toxizitätsfördernder Alarmsignale (z.B. IL-1β, TNF-α, CINC-1, HMGB1, LTB4) ins Plasma. Zusätzlich waren schützende negative Feed-back-Mechanismen, wie die Hitzeschockreaktion, in den mit LPS und Dcl behandelten Tieren gehemmt. Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass eine metabolische Aktivierung von Dcl bzw. eine Akkumulation reaktiver Dcl-Metaboliten an der Entwicklung idiosynkratischer Leberschädigung nicht ausschlaggebend beteiligt ist. Im Gegensatz zu PIC oder BSO führte in den verabreichten Dosen nur die Gabe von LPS als Stressfaktor zu einer Aktivierung co-stimulatorischer Signalwege sowie zu einer Hemmung protektiver Systeme, wodurch die leberschädigende Wirkung von Dcl potenziert wurde.
N2  - Idiosyncratic drug reactions (IDRs) are rare but major complications of drug therapy and development. A basic understanding of the chemical and biological events leading to IDRs is still lacking. However, it appears that drug-independent risk factors may be critical determinants in the response to an otherwise non-toxic drug. It has been speculated that stress factors like an underlying disease, inflammation, co-medication or alcohol may increase reactive metabolite formation and/or alter cellular stress and immune response. Thus, we were interested to determine the impact of various drug-independent stress factors on the toxicity of diclofenac (Dcl), a model drug associated with rare but significant cases of serious hepatotoxicity. We tested the hypothesis that co-treatment with various drug-independent risk factors may enhance Dcl toxicity. These included lipopolysaccharide (LPS) and poly I:C (PIC) simulating bacterial and viral inflammation, respectively, and buthionine sulfoximine (BSO) as a model for cellular glutathione depletion. Additionally, we were interested to understand if stress factor-induced modulation of Dcl toxicity involves alterations in drug metabolism and/or up-regulation of co-stimulatory molecules thought to constitute “danger signals”. Co-treatment of rats repeatedly given therapeutic doses of Dcl for 7 days with a single dose of LPS resulted in severe liver toxicity accompanied by elevated serum aminotransferase activity. Neither LPS nor diclofenac alone or in combination with PIC or BSO had such an effect. It is thought that bioactivation to reactive 5-OH-Dcl or Dcl acyl glucuronides (AG) with subsequent protein adduct formation contribute to Dcl induced liver injury. However, LC-MS/MS analyses did not reveal increased formation of reactive metabolites or Dcl-AG-dependent protein adducts in animals treated with LPS + Dcl. Consistent with this, co-treatment with LPS induced down-regulation of enzymes responsible for Dcl bioactivation to reactive metabolites (e.g. Cyp2C11, Cyp2C7 and UGT2B1), as well as liver MRP efflux transporters. Furthermore, qRT-PCR analyses of Nrf2-dependent genes, as a sensor of electrophilic or oxidative stress, showed no up-regulation of cytoprotective factors, supporting the conclusion that drug-independent stress factors do not enhance formation of toxic Dcl metabolites. Hepatic gene expression analyses revealed activation of NFκB and MAPK pathways with up-regulation of co-stimulatory molecules (IL-1β, TNF-α, CINC-1, iNOS) and accumulation of neutrophil granulocytes in liver tissue by LPS + Dcl as well as by PIC + Dcl. However, only LPS + Dcl lead to extensive release of pro-inflammatory cytokines, chemokines and cytotoxic danger signals (IL-1β, TNF-α, CINC-1, HMGB1, LTB4) into plasma. Furthermore, down-regulation of protective factors (SOD2, HSPs, PGE2) suggested an impairment of negative feedback mechanisms in animals treated with LPS + Dcl. In summary our results show no major role of metabolic Dcl bioactivation or accumulation of reactive Dcl metabolites in the pathogenesis of idiosyncratic hepatotoxicity. In contrast to PIC or BSO only administration of LPS as stress factor lead to activation of co-stimulatory pathways as well as impairment of protective systems, resulting in potentiation of liver toxicity of therapeutic Dcl doses.
KW  - Leber
KW  - Diclofenac
KW  - Arzneimittel
KW  - Toxizität
KW  - idiosynkratische Arzneistofftoxizität
KW  - LPS
KW  - Liver
KW  - Diclofenac
KW  - idiosyncratic drug toxicity
KW  - LPS
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74342
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kircher, Malte Tim
T1  - Neuronale Genotoxizität von Angiotensin II
T1  - Neuronal Genotoxicity of Angiotensin II
N2  - In recent decades, the acceptance has steadily increased that oxidative stress plays an important role in the development of chronic diseases, malignant neoplasia and the acceleration of the aging process. As one of the most common chronic diseases, hypertension is often associated with a misregulated renin-angiotensin-aldosterone system that causes chronic oxidative stress. Hypertension is a risk factor for neurological diseases such as vascular dementia (VaD) and many neurological disorders, including VaD, have an ROS-associated or inflammatory component in their etiology.
Our group has already demonstrated AT-II-induced genotoxicity in kidney and myocardial cells and tissues. The aim of this dissertation was to investigate a possible association between AT-II and neurodegeneration that is triggered by neuronal genotoxicity of AT-II.
First, we showed in two neuronal cell lines that AT-II causes dose-dependent genome damage. Subsequent experiments could attribute this toxicity to NOX-produced superoxide generated after AT-II binding to the AT1R. In addition, AT-II-induced depletion of the most important intracellular antioxidant - glutathione - was demonstrated.
In vivo, we were able to show that AT1aR knockout mice after AT-II treatment showed significantly more genome damage in the subfornic organ (SFO) than wild-type mice. The SFO is one of the few structures in the brain with an interrupted blood-brain barrier, which makes it accessible and particularly sensitive to circulating AT-II. In the recent literature, these genome damages were also observed in kidney and heart tissues and prove an additional genotoxicity of AT-II independent of AT1aR and consequently independent of blood pressure.
In summary, this work shows that increased AT-II levels in neuronal cells cause genome damage due to NOX-produced superoxide. It is hoped that these results will one day help to decipher the complete development of VaD.
N2  - In den letzten Jahrzehnten ist die Akzeptanz stetig größer geworden, dass oxidativer Stress eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von chronischen Erkrankungen, malignen Neoplasien sowie der Beschleunigung des Alterungsprozesses spielt. Als eine der häufigsten chronischen Erkrankungen ist Hypertonie oft mit einem fehlregulierten Renin-Angiotensin-Aldosteron-System assoziiert, welches chronisch oxidativen Stress verursacht. Bluthochdruck ist ein Risikofaktor für neurologische Erkrankungen wie der vaskulären Demenz (VaD) und viele neurologischen Störungen, einschließlich der VaD, haben eine ROS-assoziierte beziehungsweise inflammatorische Komponente in ihrer Entstehung. 
Unsere Arbeitsgruppe konnte bereits eine AT-II-induzierte Genotoxizität in Nieren- und Myokardzellen bzw. -Gewebe nachweisen. Ziel dieser Dissertation war es, einen möglichen Zusammenhang zwischen AT-II und Neurodegeneration zu untersuchen, welche durch eine neuronale Genotoxizität von AT-II ausgelöst wird.
Zunächst zeigten wir in zwei neuronalen Zelllinien, dass AT-II eine Dosis-abhängige Genomschädigung verursacht. Nachfolgende Experimente konnten diese Toxizität auf NOX-produziertes Superoxid zurückführen, das nach Bindung von AT-II an den AT1R generiert wird. Zudem konnte ein AT-II-induzierter Verbrauch des wichtigsten intrazellulären Antioxidans – Glutathion - nachgewiesen werden.
In vivo konnten wir zeigen, dass AT1aR-Knockout-Mäuse nach AT-II-Behandlung signifikant mehr Genomschäden im Subfornikalorgan (SFO) aufwiesen als Wildtypmäuse. Das SFO hat als eine der wenigen Strukturen im Gehirn eine unterbrochene Blut-Hirn-Schranke, was es für zirkulierendes AT-II zugänglich und besonders empfindlich macht. Diese Genomschäden wurden in der neueren Literatur auch in Nieren- und Herzgewebe beschrieben und belegen eine zusätzliche, AT1aR- und damit Blutdruck-unabhängige Genotoxizität von AT-II.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass erhöhte AT-II-Konzentrationen in Nervenzellen Genomschäden durch NOX-produziertes Superoxid verursachen. Die Hoffnung ist, dass diese Ergebnisse dabei helfen, eines Tages die vollständige Entstehung der VaD zu entschlüsseln.
KW  - Angiotensin II
KW  - Toxizität
KW  - Neuronale
KW  - toxicity
KW  - angiotensin II
KW  - neuronal
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-214273
ER  -