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Polyphenole sind sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe und werden mit unserer täglichen Nahrung aufgenommen. Um die Relevanz der einzelnen Polyphenole für die positiven Effekte auf die Gesundheit abschätzen zu können, ist es wichtig ihre intestinale Absorption und ihren Metabolismus zu kennen. Äpfel (Malus domestica Borkh.) enthalten eine Vielzahl an Polyphenolen aus den Gruppen der Hydroxyzimtsäuren, Dihydrochalkone, Flavonole und Flavan-3-ole. Es wurden die intestinale Absorption und der Metabolismus dieser Polyphenole in intestinalen Konzentrationen in der Ussing-Kammer anhand verschiedener Modelle (Monolayer der Kolonkarzinomzellline T84, Schweinedarmmukosa und humane Biopsien) untersucht. Parallel wurde der transepitheliale Widerstand (TER) des verwendeten Monolayers gemessen. Er spiegelt die Integrität der intestinalen Barriere wider, die eine wichtige Rolle bei der Aufnahme von Nährstoffen im Körper und bei der Abwehr von Mikroorganismen und pro-inflammatorischen Faktoren spielt. Bei Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen ist die Integrität der intestinalen Barriere gegenüber gesunden Personen herabgesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob die Polyphenole des Apfels einen Einfluss auf die intestinale Barriere haben. Die Analytik der Mediumüberstände aus der Ussing-Kammer auf der apikalen (Darmlumen-) und basolateralen (Blut-) Seite sowie der Zellsuspensionen auf ihre Polyphenolgehalte erfolgte mittels HPLC-ESI-MS/MS und HPLC-DAD. Die transepitheliale Absorption der Polyphenole in den verschiedenen Modellen war strukturabhängig und auch zwischen den Modellen unterschiedlich. Bei den Hydroxyzimtsäuren und ihren Derivaten wurden weniger polare Verbindungen in höherem Maße auf der basolateralen Seite ermittelt als polare. Die untersuchten Flavan-3-ole wurden in beiden Modellen nicht auf die basolaterale Seite absorbiert. Die ausschließlich im Apfel vorkommenden Phloretinglycoside wurden ebenso wie das untersuchte Quercetinglycosid nicht basolateral identifiziert. Das freie Aglykon Phloretin dagegen war auf der basolateralen Seite nachweisbar. Mit den humanen Biopsien erfolgte die Inkubation nur exemplarisch mit den Hydroxyzimtsäuren, auf die basolaterale Seite gelangten nur Mengen unterhalb der Bestimmungsgrenze. Weiterhin wurde untersucht, auf welchem Mechanismus die transepitheliale Absorption der Polyphenole beruht. Die erzielten Ergebnisse weisen darauf hin, dass es sich bei der Aufnahme von Polyphenolen in der Mukosa um eine passive transzelluläre Diffusion handelt. Die Inkubationen von Ferulasäure mit Konzentrationen von bis zu 1000 µM zeigten, dass sowohl Enzyme der T84-Monolayer als auch der Schweinedarmmukosa in der Lage sind, Glucuronide und Sulfate zu bilden, die aber erst bei Inkubationskonzentrationen ab 100 µM nachweisbar waren. Bei der Inkubation von Phloretin und Quercetin in T84-Monolayern wurden außerdem Spuren von Glucuroniden in den Zellsuspensionen nachgewiesen, bei der Inkubation von Phloretin-2‘-O-glucosid wurde das Aglykon Phloretin detektiert. Weiterhin wurde der Einfluss der Polyphenole auf die intestinale Barriere im T84-Modell untersucht, indem der trans¬epitheliale Widerstand (TER) der Monolayer ermittelt wurde. Die intestinale Barriere wird unter anderem durch die sogenannten „Tight junctions“ (TJs) – Verknüpfungen zwischen den Epithelzellen – ausgebildet. Der TER lässt Rückschlüsse auf den Zustand der TJs zu. Die Messung des TER der T84-Monolayer während der Inkubation mit Polyphenolen zeigte, dass es im Gegensatz zur Kontrolle zu einem Anstieg des TER kam, d.h. es kam zu einer Verstärkung der intestinalen Barriere. Als Modell für die intestinale Barriere bei Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen wurden mit Caprinsäure (C10) vorbehandelte T84-Monolayer gewählt. Auch hier kam es bei den Inkubationen mit Polyphenolen im Vergleich zur Kontrolle zu einer Steigerung des TER. Außerdem wurde der Einfluss der Polyphenole auf das TJ-Protein Occludin mittels Immunofluoreszenz¬mikroskopie belegt. Für vier ausgewählte Polyphenole (Ferulasäure, 5 Kaffeoylchinasäure, Phloretin und Phloretin-2‘-O-glucosid) wurde gezeigt, dass sie einen Einfluss auf die Expression von Occludin haben, das einen integralen Bestandteil der intestinalen Barriere darstellt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neue Erkenntnisse zur intestinalen Absorption und zum Metabolismus von Polyphenolen des Apfels gewonnen. Es wurde gezeigt, dass ein Teil der den Dickdarm erreichenden Apfel¬polyphenole dort absorbiert und metabolisiert werden kann. Weiterhin wurden neue Daten zum Einfluss der Polyphenole auf die intestinale Barriere gewonnen. Die in vitro erzielten Daten weisen darauf hin, dass die Apfelpolyphenole in vivo möglicherweise vor chronisch entzündlichen Darmerkrankungen schützen können. Langfristig wäre eine Nutzung von Lebensmitteln aus Äpfeln oder Apfelpolyphenolen zur Prävention dieser Erkrankungen möglich.
Die Untersuchung der Löslichkeit basischer und saurer Gase in wässrigen Lösungen ist seit mehreren Jahren ein Schwerpunkt von Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der Universität Kaiserslautern. In Weiterführung dieser Arbeiten beschäftigt sich die vorliegende Arbeit einerseits mit Untersuchungen zur Löslichkeit von Kohlendioxid in wässrigen Lösungen von Kaliumchlorid und Kaliumhydroxid und andererseits sowohl mit der Löslichkeit von Schwefeldioxid bzw. Schwefeldioxid und Ammoniak in wässrigen Lösungen als auch mit kalorischen Effekten (Wärmetönungen), die beim Verdünnen solcher Lösungen auftreten. Ziel der Arbeiten war es, die bisher vorliegenden experimentellen Untersuchungen zu ergänzen und die zur Beschreibung der Thermodynamik solcher Systeme in früheren Arbeiten entwickelten Modelle weiter zu verbessern. Dazu wurden umfangreiche experimentelle Arbeiten sowohl zum Phasengleichgewicht als auch zur Enthalpie- änderung beim Verdünnen durchgeführt. Die neuen Ergebnisse wurden zunächst mit Vorhersagen des Modells verglichen und schließlich dazu benutzt, das Modell - insbesondere durch Neuanpassung/Erweiterung der Parameter - zu verbessern. Dies gelang für die kohlendioxidhaltigen Systeme mit einer - aufgrund der Erfahrun- gen aus früheren Arbeiten - erwarteten Qualität. Untersuchungen mit schwefeldioxidhaltigen Systemen wurden bisher nur in vergleichsweise geringem Umfang durchgeführt. Im experimentellen Teil der vor- liegenden Arbeit wurde deshalb einerseits die simultane Löslichkeit von Schwefel- dioxid und Ammoniak in wässrigen Lösungen der einzelnen Salze Natriumsulfat und Ammoniumsulfat und andererseits die Wärmetönung beim Verdünnen wässriger Lösungen von Schwefeldioxid mit reinem Wasser, wässriger Lösungen von Schwefeldioxid und Natriumsulfat bzw. Ammoniumsulfat mit der jeweiligen Salzlösung, wässriger Lösungen von Schwefeldioxid und Ammoniak mit reinem Wasser und wässriger Lösungen von Schwefeldioxid, Ammoniak und Natriumsulfat bzw. Ammoniumsulfat mit den jeweiligen Salzlösungen experimentell bestimmt. Die Untersuchungen zur Gaslöslichkeit erfolgten bei Temperaturen zwischen 40 °C und 130 °C und Drücken bis max. 10 MPa, die kalorimetrischen Untersuchungen bei 40 °C und 80 °C und Drücken bis ca 1 MPa. Die Salzkonzentration lag üblicherweise bei 1.0 mol/kg bis 4 mol/kg Wasser, die Konzentration von Schwefeldioxid bzw. Ammoniak im Bereich bis ca. 6 mol/kg Wasser. Ausgangspunkt der Modellerweiterung war ein auf der Basis experimenteller Untersuchungen einerseits zur Löslichkeit von Schwefeldioxid in reinem Wasser sowie in wässrigen Lösungen der einzelnen Salze Natriumsulfat bzw. Ammonium- sulfat und andererseits von Schwefeldioxid und Ammoniak in reinem Wasser in früheren Arbeiten erstelltes Modell, bei dem die Eigenschaften der flüssigen Phase mit einem ursprünglich von Pitzer vorgeschlagenen Ansatz beschrieben werden. Diese Modellierung berücksichtigt auch chemische Reaktionen wie die Bildung von Bisulfit und Sulfit aus Schwefeldioxid und die von Ammoniumionen aus Ammoniak. Beim Vergleich von Rechenwerten mit den experimentellen Ergebnissen zeigten sich, vor allem bei der Wärmetönung, teilweise beträchtliche Abweichungen. Bei der Überarbeitung des Modells wurden nur Modellparameter, die physikalische Wechsel- wirkungen beschreiben, neu bestimmt. Für diese Überarbeitung wurden keine experimentellen Ergebnisse für die "Vierkomponenten-Systeme" - also Ammoniak, Schwefeldioxid, Wasser mit Sulfatsalz - verwendet. Diese Ergebnisse wurden zum Test der überarbeiteten Modellierung herangezogen. Bei diesen theoretischen Arbeiten bestätigte sich die aus früheren Arbeiten bekannte Erfahrung, dass die zur Parameterbeschreibung verwendeten experimentellen Ergebnisse nahezu im Rahmen der experimentellen Genauigkeit korreliert werden können. Die Vorhersagen des so parametrierten Modells für die gleichzeitige Löslichkeit von Schwefeldioxid und Ammoniak in den sulfathaltigen, wässrigen Lösungen stimmen jedoch nur befriedigend - und damit schlechter als erwartet - mit den experimentellen Ergeb- nissen überein. Noch deutlich größere Abweichungen ergaben sich beim Vergleich von Messwerten und Modellvorhersagen für die Wärmetönung beim Verdünnen. Versuche, diese Abweichungen z. B. durch Neuanpassung der Wechselwirkungs- parameter oder Berücksichtigung weiterer Wechselwirkungsparameter deutlich zu verringern, waren nicht erfolgreich. Es wird deshalb vermutet, dass in den schwefeldioxidhaltigen, wässrigen Lösungen nicht nur die Bildung von Bisulfit und Sulfit, sondern auch diejenige weiterer Spezies (z. B. die in der Literatur kontrovers diskutierte Bildung von Pyrosulfit) berücksichtigt werden muss. Dies soll in weiter- führenden Arbeiten auch mit Einsatz weiterer Messmethoden, z. B. der IR-Spektroskopie, untersucht werden.