Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
FED
ERA
L IN
STIT
UTE
FO
R R
ISK
ASS
ESSM
ENT
Können Pflanzeninhaltsstoffe den biochemischen
Schutz des menschlichen Darmes gegenüber
Lebensmittelkontaminanten verstärken?
Alfonso Lampen, Stefanie Hessel
ABCCOOHH2N
BCRP: Breast cancer resistance protein
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 2
Resorption, Resorption, biotransformationbiotransformation and and eliminationelimination of of B[B[aa]P]P fromfromenterocytesenterocytes
Resorption
Oxidation
Conjugation
ABC-Transporter
Xenobiotica
Transformation product
Conjugate
?
apical membrane
CYP‘s
transferases
1A1,1B1
PAPSGSHUDPGlcUA
blood
Export to lumen
ABC-Transporter:p-GlycoproteinMRP2 (MultidrugResistance Protein)BCRP
H2N ABC BCRP COOH
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 3
Expression von BCRP
Tissue Functionstomach, duodenum, colon reduction of resorption of xenobiotica, drugs
hepato-biliar excretion, renal excretionliver, kidney
brain protection against xenobiotica?
placenta protection of fetus
mammary gland ???
BCRP
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 4
Metabolisierung des LebensmittelkontaminantenBenzo[a]pyren; eine Modellsubstanz mit hohem karzinogenen Potential
Benzo(a)pyren
CYPs
Phase II-Enzyme
OH
O-R
1. Lipophiler Fremdstoff:freie Diffusion durch
Membranen
2. Hydroxylierung von B[a]P:Bildung potentieller Substrate für Phase II Enzyme; Bioaktivierung zu mutagenen Derivaten
3. Hydrophiler Phase II-Metabolit:aktiver Transport aus der Zelle notwendig
Phase I: CYPs
Phase II: SULT
ABC
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 5
Transepithelial efflux of B[a]P-1-sulfate and B[a]P-3-sulfate in human intestinal Caco-2 cells
0
25
50
75
100
125
150
0 2 4 6 8 10 12
unbeh.; apikal
unbeh.; basal
[pmol/cm²]
time [h]
[pmol/cm²]
time [h]
0
10
20
30
40
50
0 2 4 6 8 10 12
unbeh.; apikal
unbeh.; basal
B[a]P-1-SulfatB[a]P-3-Sulfat
Transwell™Caco-2cells
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 6
BCRP is responsible for the transepithelial transport of B[a]P-sulfates in Caco-2 cells
- Inhibitor + Inhibitor
substrate: B[a]P-3-OH
Inhibition of the efflux of BAP-3-sulfate inCaco-2 cells by Ko 143
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 3 6 9time [h]
[pm
ol/ c
m²]
control, apical
control, basal
Ko 143 (5µM), apical
Ko 143 (5µM), basal
NN
NH
OCH3O
O
O
O
Ko 143
H
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 7
AhAh--Rezeptor Aktivierung durch Rezeptor Aktivierung durch B[a]PB[a]P ffüührt zu einer Induktion hrt zu einer Induktion von CYP1A1/1B1von CYP1A1/1B1Kernrezeptor: Kernrezeptor: ArylhydrocarbonArylhydrocarbon--RezeptorRezeptor AhRAhR
Zellkern
Fremdstoff (z.B. PAK)
Ah-Rezeptor
ARNT
ARNT
EnzymeCYP1B1
mRNA
DNA (DRE)
Gentranskription
EnzymeCYP1A1
AhR/ARNT/Fremd-stoff-Komplex
BCRP?
(DRE = Dioxin response element, Promoter)
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 8
The role of AhR: expression of BCRP-protein in MCF-7 cells
WT AhR200
B[k]F - + - +
BCRP
K
WT AhR200
BCRP
PCB 77, 1 µM
TBHQ, 50 µM
Quercetin, 25 µM
DBM, 50 µM
AhR200 : AhR-deficient(Yeh et al., 1999): smallbasal expression of BCRP
DBM = DibenzoylmethanTBHQ= tert-Butyl-hydrochinon
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 9
Induction of BCRP by AhR-agonists in Caco-2 cells
BaP
BkF
TCDD
HNN
HBCRP
1
2,44
1,75
2,172,30
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Kontrolle
(0,1%
DMSO)
TCDD 50 nM
DIM 25 µ
M
BAP 10 µM
BkF 5
µM
BC
RP-
Prot
einl
evel
(x-fa
che
Erhö
hung
)
K TCDD DIM BAP B[k]F
DIM = 3,3`-Diindolylmethan
O
O
Cl
Cl
Cl
Cl
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 10
Induction of BCRP expression by phytochemicals in Caco-2 cells
1
2,462,34
1,841,69 1,67 1,74
2,19
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Kontrolle
(0,1%
DMSO)
TCDD 50 nM
Querceti
n 25 µM
Curcumin 25
µMSem
pervirin
25 µM
Juglon 10
µM
DMB 25 µM
DBM 50 µM
Behandlung (3 Tage)
BC
RP-
Prot
einl
evel
(x-fa
che
Erhö
hung
)
M K TCDD 4 5 6 7 8 9
75 kDa
OHOH
OHO
OH O
OH
Quercetin
Curcumin
O
HO
H3CO OCH3
OH
O
O O
Dibenzoylmethan
O
O
OH
Juglon
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 11
37
3436
51
42
4949
42 43
0
10
20
30
40
50
60
2 4 6
Time [h]
Api
cally
tran
spor
ted
BP3
S [%
of t
otal
am
ount
]control, apicalDBM (50 µM), apicalQuercetin (25 µM), apical
* *
* *
**
Effect of DBM and Quercetin on the transport of B[a]P-sulfatein Caco-2 cells
DBM = Dibenzoylmethan(aus Süßholzpflanze)
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 12
Conclusions
-
blood (basal)
enterocyte (Caco-2)
benzo[a]pyrene
Phase 2Phase 1
benzo[a]pyrene metabolite
B[a]P-1-sulfate; B[a]P-3-sulfate B[a]P-3-glucuronide
ABC BCRPABC
ABC: ABC-transportproteins
Phase 1 und 2: enzymes of phase 1 and 2
ABC
phytochemicals
phytochemicals
There is a functional interplay between metabolism of CYP1A1/CYP1B1 substrates (PAHs), Phase II and the transport of metabolites by BCRP
The ABC-transporter BCRP is responsible for the transport of B[a]P-sulfates und B[a]P-glucuronides
AhR Agonists induce the gene- and protein expression of the responsible CYPs and BCRP.
Regulation of BCRP-transporter is most likely AhR dependent.
Phytochemicals that are AhR-agonist do have an impact on gene/protein expression of BCRP and on its functonal transport of potential toxic phase II metabolites.
Phytochemicals may influence bioavailability of potential toxic compounds and protect the bodyagainst toxic metabolites.
Prof. Dr. Dr. A. Lampen, Stefanie Hessel, 08.11.2007, Können Pflanzeninhaltsstoffe d. biochem. Schutz d. menschl. Dünndarms gegenüber Lebensmittelkontaminanten verstärken?“
Page 13
Dr. Bettina EbertDr. Lutz StumkatYan Li (Ch), Ph.DRoland Büsen,Ph.DMelissa Mock (AUS) Ph.DFachgruppe 56 des BfR
PD Dr. Albrecht SeidelBiochemisches Institut für Umweltkarzinogene, Prof. G. Grimmer-Foundation, Großhansdorf
Prof. A. Schinkel, University ofAmsterdam, Netherlands
Prof. H.R. GlattDIFE, Rehbrücke, Potsdam
Prof. Dr. Dr. Alfonso LampenDepartment of Food SafetyFederal Institute for Risk Assessment (BfR), [email protected]
Thank youfor your attention
Acknowledgment