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Titel:Interindividuelle Unterschiede in der Aktivität und Expression der Nitrosaminketon reduzierenden Enzyme 11beta-Hydroxysteroid-Dehydrogenase Typ 1 und Carbonylreduktase in der menschlichen Lunge
Autor:Finckh, Clemens
Weitere Beteiligte: Maser, Edmund (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2004
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0282
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2004-02829
DOI: https://doi.org/10.17192/z2004.0282
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Interindividual differences in the activity and expression of the nitrosaminoketone reducing enzymes 11beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 and carbonyl reductase in human lung

Dokument

Schlagwörter:
Enzymaktivität, Carbonylreduktion, Enzyminhibitor, ELISA, Bronchialkarzinom, 11bet, 4-Methylnitrosamino-1-(3-pyridyl)-1-butanone, Rauchen, 11, NNK, Tabakkonsum, Carbonyl reductase, Nitrosamine, Carbonylreduktase, 11beta-Hydroxysteroid dehydrogenase type 1, PCR, Enzym, 11beta-Hydroxysteroid-Dehydrogenase Typ 1, Reduktasen, Lung cancer, Lungenkrebs, 4-Methylnitrosamino-1-(3-pyridyl)-1-butanon, NNK

Zusammenfassung:
Das im Tabak und Tabakrauch enthaltene Nitrosamin 4-(Methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanon (NNK) hat sich als besonders potentes Karzinogen bei der Entstehung des Lungenkrebses erwiesen. Wird es durch Cytochrom P 450-Enzyme aktiviert, kommt es nach der Entstehung elektrophiler Metabolite zu einer Alkylierung der DNA. Damit ist das kanzerogene Potential geschaffen. Es existiert auch ein inaktivierender Metabolismus, der zunehmend Beachtung findet, seit der mikrosomalen 11beta-Hydroxysteroid-Dehydrogenase Typ 1 (11beta-HSD 1) (EC 1.1.1.146) und der cytosolischen Carbonylreduktase (EC 1.1.1.184) eine NNK reduzierende Wirkung nachgewiesen werden konnte. Beide Enzyme katalysieren die Bildung von 4-(Methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanol (NNAL), das glukuronidiert und damit leichter ausgeschieden werden kann. Sie gehören zu den wichtigsten Enzymen des entgiftenden NNK-Stoffwechsels und sind Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Ziel der Arbeit war es, interindividuelle Unterschiede in der Aktivität und Expression der 11beta-HSD 1 und der Carbonylreduktase im Lungengewebe verschiedener Menschen nachzuweisen, um Hinweise auf individuelle Prädispositionen für das Bronchialkarzinom zu erhalten. Als Untersuchungsmaterial diente das Lungengewebe von 17 Patienten, die an der Lunge operiert wurden, meist wegen maligner Erkrankungen. Die Bestimmung der beiden NNK reduzierenden Enzyme erfolgte mittels vier verschiedener Methoden: chromatographische Messung des Reduktionsproduktes NNAL nach Gewebeinkubation mit NNK (Enzymaktivität), PCR (reduktase-spezifische mRNA-Mengen), ELISA (absolute 11beta-HSD 1-Proteinmengen in den Mikrosomen) und Sensitivitätmessung der Enzyme auf spezifische Inhibitoren (vgl. Aktivitätsmessung). In allen vier Meßparametern liegen individuelle Unterschiede von Patient zu Patient vor. Zudem finden sich bei den Patienten im Vergleich der jeweiligen Parameter kaum nennenswerte Korrelationen untereinander. Die Ergebnisse könnten den Hintergrund interindividuell unterschiedlicher Kapazitäten zur NNK-Entgiftung zeigen und so mit Unterschieden im individuellen Risiko, an einem tabakrauchinduzierten Bronchialkarzinom zu erkranken, zusammenhängen. Dabei können beispielsweise endogene und exogene Faktoren, Enzympolymorphismen oder weitere, noch unbekannte NNK reduzierende Enzyme eine Rolle spielen.

Summary:
The tobacco specific nitrosamine 4-methylnitrosamino-1-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK), which is found in tobacco products and tobaco smoke, plays obviously an important role in the lung cancer induction in smokers. NNK requires metabolic activation by cytochrome P450 mediated alpha-hydroxylation to exhibit its carcinogenic properties by elektrophile metabolites and DNA alkylation. On the other hand, NNK is inactivated by carbonyl reduction to its alcohol-equivalent 4-methylnitrosamino-1-(3-pyridyl)-1-butanol (NNAL) followed by glucuronidation and final excretion into urine or bile. Microsomal 11beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (11beta-HSD 1) (EC 1.1.1.146) and cytosolic carbonyl reductase (CR) (EC 1.1.1.184) have been shown to be mainly responsible for NNAL formation in liver and lung. They are subject of this study to show possible differences in the individual susceptibility of tobacco-smoke related lung cancer. Comparative investigations of human lung tissue samples from 17 patients were performed with respect to the expression and activity of 11beta-HSD 1 and carbonyl reductase. Varying levels in 11beta-HSD 1 and carbonyl reductase expression could be found in these patients, as revealed by RT-PCR (mRNA amounts) and ELISA (11beta-HSD 1 protein amounts in microsomes). Furthermore, the tissue samples showed a different activity and inhibitor profile for both enzymes (measured by chromatography of NNAL after tissue incubation with NNK). The different parameters for the patients are lacking correlations among each other. The variations in the expression and activity of NNK carbonyl reducing enzymes may constitute a determinant in the interindividually different NNK detoxification capacity and thus may be linked to the differences observed in the individual susceptibility of tobacco-smoke related lung cancer. Endogenous and exogenous factors, enzyme polymorphisms and for example so far unkown NNK reducing enzymes can play a role.


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