UNIVERSITÄTSBIBLIOTHEK

Bestimmung von Acrylamid bzw. Glycidamid-DNA-Addukten in Humanblut und tierischen Geweben

  • Acrylamid ist eine Lebensmittelkontaminante, welche durch die sogenannte Maillard-Reaktion im Lebensmittel gebildet wird. Acrylamid entsteht insbesondere bei der Zubereitung kohlenhydratreicher hocherhitzer Lebensmittel, wie z.B. Pommes frites, Chips, Cerealien und ähnlichen Produkten. Die mittlere tägliche Exposition, durch den Verzehr von Lebensmittel liegt bei ca. 0,4–1,9 µg/kg Körpergewicht und Tag. Darüber hinaus entsteht Acrylamid in Folge von Pyrolyseprozessen, weshalb Tabakrauchen einen weiteren Expositionsweg darstellt. Die Menge des dabei entstehenden Acrylamids im Hauptstrom von Zigarettenrauch liegt bei 1,1–2,3 µg/Zigarette. In Studien erwies sich die Substanz als reproduktions- und gentoxisch, sowie kanzerogen beim Nager und zudem als neurotoxisch sowohl im Nager als auch beim Menschen. Bereits 1994 wurde Acrylamid von der International Agency for Research on Cancer (IARC) als wahrscheinlich krebserzeugend für den Menschen (Gruppe 2A) eingestuft. Im Zuge des Fremdstoffmetabolismus wird Acrylamid in der Leber zu Glycidamid umgesetzt. Katalysiert wird die Reaktion durch das Enzym CYP2E1 ist. Als reaktives Epoxid kann Glycidamid an die DNA binden, wodurch das in vorliegender Arbeit behandelte N7-(2-Carbamoyl-2-Hydroxyethyl)-guanin (N7-GA-Gua), gebildet wird. Dieses DNA-Addukt bildet das Hauptaddukt der Reaktion aus GA und DNA-Bausteinen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine hochsensitive UHPLC-ESIpos-MS/MS-Methode zu entwickeln, um damit anschließend eine mögliche Hintergrundbelastung mit Acrylamid anhand des N7-GA-Gua-Addukts sowohl im Tier als auch im Menschen nachzuweisen und damit eine bessere Datenlage über die Substanz zu erhalten. Zu Beginn dieser Arbeit wurden Synthesen der für die chromatographische Analytik benötigten Verbindungen durchgeführt. Hierbei konnten erstmals Glycidamid Kristalle erhalten und untersucht werden. In nachfolgenden in-vitro-Experimenten wurden die Zytotoxizität von Acrylamid und dessen Metaboliten mittels Resazurin-Reduktionstest, sowie die Bildung von N7-GA-Gua in primären Rattenhepatozyten (pRH) nach Inkubation mit Acrylamid, untersucht. Im Resazurin Test erwies sich Acrylamid in Konzentrationen bis zu 2500 µM als nicht zytotoxisch und konnte daher zur Inkubation der Zellen mit Konzentrationen bis zu 2000 µM Acrylamid eingesetzt werden. Im anschließend durchgeführten Inkubationsversuch, bei dem die Zellen mit 2–2000 µM Acrylamid über 1, 16 oder 24 h inkubiert wurden, konnten in allen Testkonzentrationen N7-GA-Gua-Addukte bestimmt werden. Dank der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten sensitiven analytischen Methode, konnten N7-GA-Gua-Addukte auch in den Organen (Lunge, Niere und teilweise Leber) vom Nager (C57BL/6jRj- und BKS(D) Leprdb/JOrLR Maus und Wistar-Ratte) bestimmt werden. Geschlechts- oder organabhängige Effekte konnten nicht festgestellt werden. Einzig die Anzahl an N7-GA-Gua lag in den C57BL/6jRj-Mäusen signifikant über denen der Wistar-Ratten. In der durchgeführten Humanstudie konnten im Blut von 48 der 60 Probanden Addukte nachgewiesen werden. Signifikante Einflüsse der Lebensführung, des Alters und der Ernährung der Probanden auf den Hintergrund-Adduktgehalte wurden nicht festgestellt; es ergab sich lediglich eine schwache Korrelation zwischen der Anzahl an N7-GA-Gua und dem Gewicht bzw. dem BMI der Studienteilnehmer. Insgesamt liefert die vorliegende Arbeit wichtige Erkenntnisse über die Gehalte an N7-GA-Gua in vitro in primären Rattenhepatozyten, als auch in vivo in Organen von Ratte und Maus, sowie im Blut des Menschen. Die Ergebnisse tragen zur Verbesserung der Datenlage über Acrylamid bei. Insbesondere die Ergebnisse der durchgeführten Humanstudie liefern Einblicke in die Hintergrundbelastung an N7 GA-Gua im Querschnitt der Bevölkerung und können daher auch für die Risikobetrachtung von Acrylamid sowie zur Ableitung weiterer Forschungsarbeiten und Studien von Interesse sein.  
Metadaten
Author:Melanie Nicole Hemgesberg
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-61241
Advisor:Dieter Schrenk
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2020/10/26
Year of Publication:2020
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2020/10/06
Date of the Publication (Server):2020/10/29
Tag:Acrylamid; Addukte; DNA; Glycidamid; Humanblut
Number of page:XXVI, 270
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)