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.