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Effekte von Inhaltsstoffen traditioneller chinesischer Lebensmittel, Kaffeeinhaltsstoffen und -kontaminanten auf die DNA-Integrität und auf die Nrf2/ARE(EpRE)-vermittelte oxidative Stressantwort

  • Während der Maillard-Reaktion entsteht eine Vielzahl an Verbindungen, die neben antioxidativen oder antikanzerogenen Effekten auch adverse Eigenschaften aufweisen können. Das Ziel dieser Arbeit war daher zum einen die Charakterisierung der zellulären Effekte von Lebensmittelextrakten aus den traditionellen chinesischen Lebensmitteln Peking Ente (PE) und Jinhua Schinken (JS). In den Extrakten JS und PE konnten u. a. die Lebensmittelkontaminante Acrylamid (AA) identifiziert werden. Das B-Vitamin Niacin führte in Lebensmittelsystemen bereits zu einer Reduktion des AA-Gehalts unter Entstehung eines Acrylamid-Niacin-Addukts (ANA). Da die Reaktionspartner AA und Niacin natürlicherweise während der Kaffeeröstung entstehen, wurde die Hypothese formuliert, dass auch ANA während der Kaffeeröstung gebildet werden könnte. Dies konnte mittels LC/MS-Analyse bestätigt werden. Somit liegt eine Aufnahme von ANA über Kaffee im Rahmen des Möglichen und eine Niacin-Supplementierung könnte sich als effektive Möglichkeit erweisen, um den AA-Gehalt bei der Zubereitung von Lebensmitteln zu senken. Bevor jedoch diese Methode in Betracht gezogen werden kann, ist ein Nachweis der gesundheitlichen Unbedenklichkeit von ANA insbesondere im Vergleich zu AA notwendig. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit zu N-Methylpyridinium (NMP), einem möglichen Nrf2-Aktivator, wurde angenommen, dass ANA ebenfalls den Nrf2/ARE-Signalweg aktivieren könnte. Der Schwerpunkt der Untersuchungen in HT29 Zellen wurde dabei auf Zytotoxizität, pro- und antioxidative Eigenschaften, Gentoxizität und Beeinflussung des Nrf2-Signalwegs gelegt. JS zeigte in den verwendeten Testsystemen kaum zelluläre Wirkungen, mit Ausnahme der schwachen DNA-schädigenden Wirkung und des stärkeren Effekts auf die UGT1A1-Transkription, die jedoch keine Schutzwirkung gegenüber eines Menadion-induzierten oxidativen Stresses gezeigt hatte. PE induzierte (oxidative) DNASchäden und ROS, in dessen Folge vermutlich die Erhöhung des redoxsensitiven Gens UGT1A1 sowie die Hemmung der Zellproliferation zu erklären ist. Eine Beeinflussung des Nrf2-Signalwegs sowie eine antioxidative Wirkung konnte nach Inkubation mit ANA nicht beobachtet werden. Jedoch führte die Bindung von AA an das B-Vitamin Niacin zu einem Addukt mit verminderten DNA-schädigenden und zytotoxischen Eigenschaften im Vergleich zu AA.
  • Due to the Maillard reaction many compounds are generated, that may possess antioxidative or anticarcinogenic activities as well as toxicity. The aim of this study was the characterization of cellular activities of food extracts from traditional Chinese foods such as Peking duck (PE) and Jinhua ham (JS). In these food extracts the food contaminant acrylamide (AA) has been identified. However, the B-vitamin niacin represents a possibility to reduce AA levels in food by vitamin-binding forming an acrylamide-niacin-adduct (ANA). Niacin as well as AA were generated during roasting of coffee, so the formation of ANA in coffee beans during the heating process could be suggest. The generation of ANA during coffee roasting has been approved by LC/MS-analysis. Therefore, intake of ANA is possible and a supplementation with niacin could prove an effective possibility to reduce the AAcontent in food during preparation. Before considering this possibility, studies are necessary to demonstrate the safety of ANA especially in comparison to AA. Due to the structural similarity to N-methylpyridinium (NMP), a well known Nrf2 activator, ANA was expected to activate the Nrf2-signaling pathway, too. Investigations were performed in HT29 cells with a special emphasis on cytotoxicity, anti- and prooxidative effects, genotoxicity and the impact on Nrf2/ARE signaling pathway. In the used test systems, JS hardly showed cellular effects, with the exception of a slight DNA-damaging potential and a stronger effect on the UGT1A1-gene expression, which did not lead to a protection against a menadione-induced oxidative stress. PE increased the level of intracellular ROS as well as the number of (oxidative) DNA-strand breaks. Subsequently a significant increase of the transcription level of UGT1A1 and a strong inhibition of the cell proliferation were observed. Nor a modulation of the Nrf2/ARE signaling pathway neither an antioxidative effect could be determined after a treatment with ANA. However, the binding of AA to the B-vitamin niacin led to an adduct devoid of cytotoxic and DNA-damaging properties, suggesting a potential way to decrease the in vitro genotoxicity of AA.

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Metadaten
Author:Melina Haben
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-44750
Advisor:Melanie Esselen
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2016/10/26
Date of first Publication:2016/10/26
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2016/09/02
Date of the Publication (Server):2016/10/28
Tag:Gentoxizität; Kaffeeinhaltsstoffe; Nrf2/ARE-Signalweg; Oxidativer Stress; Traditionelle Chinesische Lebensmittel
Number of page:XXVI, 146
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 30.07.2015