Einfluss der Weichmachermetaboliten Monoethylhexyl-Phthalat (MEHP) und 4-Heptanon auf die Transkriptionsfaktoren PPAR alpha und PPAR gamma in humanen Leber- und Endothelzellen

Der Kunststoff PVC ist bei Raumtemperatur hart und spröde. Durch den Zusatz von Weichmachern wird er weich und flexibel, was seinen Einsatz in vielen Bereichen, unter anderem im Medizinproduktebereich, ermöglicht. Die am häufigsten verwendeten Weichmacher sind die Phthalate mit ihrem wichtigsten Ver...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Friederichs, Britta
Beteiligte: Wahl, Hans Günther (Dr. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2008
Medizin
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Der Kunststoff PVC ist bei Raumtemperatur hart und spröde. Durch den Zusatz von Weichmachern wird er weich und flexibel, was seinen Einsatz in vielen Bereichen, unter anderem im Medizinproduktebereich, ermöglicht. Die am häufigsten verwendeten Weichmacher sind die Phthalate mit ihrem wichtigsten Vertreter, dem DEHP. Da DEHP nicht chemisch an die PVC-Moleküle gebunden ist, kann es aus dem Kunststoff herausgelöst werden. In Tierversuchsstudien wurden mehrfach toxische Wirkungen des DEHP nachgewiesen. Im Mittelpunkt des Interesses stand zunächst seine Karzinogenität, die bei Nagetieren beobachtet wurde. Dieser Effekt zeigte sich beim Menschen nicht. Von größerer Bedeutung für den Menschen scheint die Reproduktionstoxizität zu sein. Toxische Wirkungen sind nicht nur für DEHP selbst, sondern auch für seine Metaboliten beschrieben. Metaboliten, die bei Menschen in höheren Konzentrationen gefunden wurden, sind unter anderen MEHP und 4-Heptanon. Es wurde gezeigt, dass verschiedene Effekte von DEHP und seinen Metaboliten über PPARs vermittelt werden. Hierbei handelt es sich um Transkriptionsfaktoren, die durch eine Reihe von Peroxisomenproliferatoren aktiviert werden. Sie kommen in drei Isoformen PPAR , PPAR / und PPAR vor. Während in ersten Untersuchungen die Rolle von MEHP als Ligand der PPARs untersucht wurde, ist bisher unklar, ob auch 4-Heptanon als Metabolit ähnliche Veränderungen bewirken kann. In der vorliegenden Arbeit wurde daher neben MEHP auch der Einfluss von 4-Heptanon auf die Expression der verschiedenen PPAR-Isoformen untersucht. Für die Versuche wurden humane Leber- und Endothelzellkulturen verwendet. Die Stimulationen erfolgten mit MEHP bzw. 4-Heptanon in unterschiedlichen Konzentrationen. Nach 24 Stunden erfolgten die Zelllyse und RNA-Extraktion. Nach reverser Transkription wurden die cDNA-Konzentrationen der zu untersuchenden Gene mittels quantitativer Real-Time-PCR bestimmt. Zur Quantifizierung erfolgte die Normalisierung der zu vergleichenden Proben über das Housekeeping-Gen GAPDH. Unter der Annahme, dass die Expression der GAPDH durch die experimentellen Bedingungen nicht verändert wird, wurden in allen Proben die gleichen GAPDH-Konzentrationen hergestellt. Diese Methode der Normalisierung hat gegenüber der Normalisierung über photometrische RNA-Konzentrationsbestimmung den Vorteil, dass Ungenauig-keiten bei der RNA-Konzentrationsbestimmung und unterschiedliche Effizienz der reversen Transkription zu keiner Verfälschung der Ergebnisse führen können. MEHP ist eine schlecht wasserlösliche Substanz. Aus diesem Grund wurde es für die Stimulation der Leberzellen in DMSO gelöst. Durch den Vergleich von Zellen ohne jeglichen Zusatz mit DMSO-behandelten Zellen fiel eine deutliche Verringerung der Expression der zu untersuchenden Gene auf. Aufgrund dieser Beobachtung wurden Zellen, die mit DMSO behandelt wurden, als Kontroll-gruppe eingesetzt. Bei der Stimulation der Endothelzellen wurde MEHP nicht in DMSO gelöst, um mögliche Verfälschung der Ergebnisse zu vermeiden. Wie schon in früheren Studien beschrieben, induzierte MEHP einen Expressionsanstieg aller untersuchten PPAR-Isoformen sowohl in humanen Leberzellen als auch in humanen Endothelzellen. Die höchste eingesetzte MEHP-Konzentration, 1000 µmol/l, führte allerdings bei den Endothelzellen zum Zelltod. Bei den Leberzellen führte diese Konzentration zu keinem weiteren Expressionsanstieg mehr, was ebenfalls Ausdruck einer Zellschädigung sein könnte. Die Stimulation der Leberzellen mit 4-Heptanon erbrachte, im Gegensatz zu einer früheren Studie [151], in der es zu einem Expressionsanstieg von PPAR 2 kam, keine eindeutigen Ergebnisse. Während die Expression von PPAR und PPAR 2 nicht signifikant beeinflusst wurde, zeigte sich ein leichter Expressionsanstieg von PPAR . Die höchste eingesetzte 4-Heptanon-Konzentration betrug bei den Leberzell-Versuchen 2000 µg/l. Aufgrund der nicht eindeutigen Ergebnisse wurde bei den Endothelzell-Versuchen eine 4-Heptanon-Konzentration von 10 mg/l als höchste Konzentration eingesetzt. Hier bewirkte auch 4-Heptanon eine Expressions-steigerung aller untersuchten PPAR-Isoformen. Die in dieser Arbeit beobachteten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die DEHP-Metaboliten MEHP und 4-Heptanon durchaus eine Regulation der PPARs bewirken. Da PPARs als Transkriptionsfaktoren vielfältige Prozesse im menschlichen Körper regulieren, ist es wahrscheinlich, dass DEHP und seine Metaboliten eine Rolle bei der Entstehung von Krankheiten spielen. Das genaue Gesundheitsrisiko kann allerdings erst abgeschätzt werden, wenn weitere Kenntnisse über die Wirkmechanismen gewonnen werden.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2008.0374