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Wirkung von Glucuronolacton

Pankert, Patrick :
Wirkung von Glucuronolacton.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2004)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Wirkung von Glucuronolacton
Language: German
Abstract:

Lebensmittel, die nicht nur der Ernährung und dem Genuss dienen, sondern darüber hinaus eine für den Körper oder Geist positive oder schützende Funktion haben sollen, erfreuen sich einer immer größeren Beliebtheit. Die Wirkung der „aktiven“ Inhaltsstoffe dieses sogenannten functional food auf den Körper sind teilweise nur unzureichend erforscht und so werden ihnen gelegentlich Eigenschaften zugeschrieben, die bisher noch nicht wissenschaftlich bestätigt wurden. Zu diesen „aktiven“ Inhaltsstoffen gehören auch Koffein, Taurin und Glucuronolacton. Diese drei Substanzen werden Energy Drinks zugesetzt, die für sich in Anspruch nehmen, Körper und Geist zu „beflügeln“. Koffein wirkt sich als Adenosinrezeptor-Antagonist im Gehirn positiv auf den „Wach“-Zustand des Körpers aus. Taurin wird eine Rolle bei der Regulation des Ca2+-Haushaltes und als Antioxidant zugeschrieben. Für Glucuronolacton wird, über die Glucuronsäure, ebenfalls eine antioxidative und entgiftungsfördernde Wirkung angenommen. Das sehr komplexe Gehirn muss neben dem Wach-Schlafzustand eine Vielzahl anderer kognitiver Funktionen erfüllen und steuern. Zu seinem Schutz und zur Vermeidung von Funktionsstörungen, ist der Stoffaustausch zwischen dem Gehirn und dem restlichen Körper durch die Blut-Hirn-Schranke (BHS) stark kontrolliert und reguliert. Stoffe, die im Gehirn wirken sollen, müssen zunächst in der Lage sein das Hirnkapillarendothel und damit die BHS zu passieren. Daher können durch diese Substanzen ausgelöste funktionelle Veränderungen in der Barriere auch indirekt Funktionen des ganzen Gehirns betreffen. Aufgrund der dem Glucuronolacton zugeschrieben entgiftungsfördernden Wirkung, wurde seine Wirkung auf Hepatozyten, die als Leberzellen das Hauptentgiftungsorgan des Körpers repräsentieren, untersucht. Dies geschah auf Proteinebene mittels zweidimensionaler Polyacrylamidgelelektrophorese (2D-PAGE). Differentielle Proteinspots wurden aus den Gelen isoliert und mit Hilfe von MALDI-TOF-Analysen und anschließenden Datenbankrecherchen identifiziert. Auf diese Weise konnten 23 unterschiedliche Proteinspots charakterisiert werden, von denen sechs Proteine an Entgiftungsprozessen beteiligt waren. Die Funktionen der Hepatozyten bei der Entgiftung des Körpers werden im Gehirn zum Teil von den Endothelzellen der Blut-Hirn-Schranke wahrgenommen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde deshalb untersucht, ob Glucuronolacton auch zu einer Modifikation in der Proteinexpression der Endothelzellen führt. Zusätzlich wurde die Wirkung der beiden anderen „aktiven“ Inhaltstoffe der Energy Drinks, Koffein und Taurin, auf die Expression der Endothelzellproteine charakterisiert. Hierzu wurden Zellkulturen von Kapillarendothel (BMEC), das zuvor aus Schweinhirnen isoliert wurde, verwendet. Die Endothelzellen wurden mit je einer der drei Substanzen Koffein, Taurin oder Glucuronolacton inkubiert. Anschließend wurden 2D-Gele angefertigt und die Proteinmuster jeweils mit der Kontrolle verglichen. Durchschnittlich konnten auf diese Weise pro Substanz je 35 unterschiedliche Proteinspots detektiert werden. Neben Experimenten zu Veränderungen der Proteinexpression wurden auch Transportstudien in einem in vitro Modell der BHS durchgeführt. Der Kern des BHS-Modells bestand aus einer Cokultur von BMEC und Astrocyten. Koffein kann als lipophiles Molekül die BHS nahezu ungehindert passieren. Für Taurin ist ein Transporter an der BHS beschrieben (Kang et al., 2002), der in dieser Arbeit durch PCR auch in frisch isolierten BMEC nachgewiesen werden konnte. In den Transportstudien und der anschließenden Analyse der Proben mittels HPLC-Chromatographie konnte erstmals gezeigt werden, dass Glucuronolacton in vitro die BHS passieren kann. Die Transportrate des Glucuronolactons lag im BHS-Modell in derselben Größenordnung wie die der Glucose. Erste experimentelle Daten deuten darauf hin, dass das Glucuronolacton möglicherweise dasselbe Transportsystem benutzt wie die Glucose. Dies konnte aber nicht endgültig geklärt werden.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The popularity of functional food, which serve not only nutrition and pleasure but should also have a positive or protecting function for body or mind, is still increasing. The effects of the “active” ingredients on the body are only insufficiently investigated and thus properties are ascribed to them which where not scientifically confirmed. Caffeine, taurine and glucuronolactone are part of these “active” ingredients. These three substances are added to energy drinks which claim to boost body and mind. Caffeine functions as an adenosine receptor antagonist in the brain positively on the “awake” state of the body. Taurine is associated with the modulation of cellular calcium levels and antioxidant activities. Glucuronolactone is supposed to have an antioxidative potential (via the glucuronic acid) and to increase detoxification. The complex brain has to fulfill a multitude of functions like the regulation of the sleep-wake state. Maintenance of the fragile extracellular microenvironment in the brain is essential for normal brain function. The blood-brain barrier (bbb) is the structure responsible for this protection against toxious chemicals and variation in blood composition. Transport of substances across the bbb is tightly regulated. Nutritions which should effect the brain must first be able to cross the endothelial cells of the brain capillaries and therewith the bbb. Because of its important role functional changes of the bbb induced by nutrition or other substances can affect the whole brain. On account of the ascribed positive function of glucuruonolactone in detoxification its effect on hepatocytes which represent the main cell type involved in detoxification was examined. This was done at protein level by means of two-dimensional polyacrylamide gel electropheresis (2D-PAGE). Differential protein spots were isolated from the gels and were identified with MALDI-TOF analyses and databank searches. In this way 23 different proteins could be characterized from which six proteins were involved in detoxification processes. The function of hepatocytes in detoxification is perceived in the brain partly by the endothelial cells of the blood-brain-barrier. Therefore, in the second part of this work it was examined whether glucuronolactone also leads to a modification in the protein expression of the endothelial cells. In addition, the effect of the other two “active” ingredients of the energy drinks, caffeine and taurine, on the expression of endothelial proteins was characterized. For this cell cultures of brain microvascular endothelial cells (BMEC) which were isolated from pigs were used. The cell cultures were incubated with one of the three substances caffeine, taurine or glucuronolactone. Afterwards 2D-gels were made and the protein patterns were compared in each case to the control. In this way an average of 35 differential protein spots could be detected. Beside experiments for changes of protein expression transport studies were also carried out in an in vitro model of the bbb. The bbb-model was composed of a coculture of BMEC and astrocytes. Caffeine can cross the bbb almost unhindred as a lipophile molecule. For taurine a transporter is reported in the bbb (Kang et al., 2002) which could also be shown to be expressed in freshly isolated BMEC by PCR using cDNA. In the transport studies followed by sample analysis via HPLC-chromatographie it could be shown for the first time that glucuronolactone can cross the bbb in vitro. The transport rate of glucuronolactone was similar to that of glucose. First experimental data suggest that glucuronolacton may use the same transport system as glucose. Further studies are requierd to prove this thesis.English
Uncontrolled Keywords: Glucuronolacton
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
GlucuronolactonGerman
glucuronolactone, proteome analysisEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: Biology
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:49
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000418
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-4183
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Pfeifer, Prof. Dr. Felicitas
Advisors: Gassen, Prof. Dr. Hans Günter
Refereed: 5 December 2003
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/418
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