Suchergebnis in den Forschungsaktivitäten der Entscheidungshilfevorhaben
| Titel: | Toxizität von 2-Alkylcyclobutanon |
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| Beschreibung (dt.): | 2-Alkylcyclobutanone sind cyclische Verbindungen, die nach Bestrahlung von Triglyceriden gebildet werden können und in bestrahlten, fetthaltigen Lebensmitteln nachgewiesen wurden. Die 2-Alkylcyclobutanone stehen in Verdacht nach Verzehr toxisch, genotoxisch bzw. karzinogen zu wirken. Literaturquellen belegen, dass der Vertreter 2-Dodecylcyclobutanon (2-DCB) in Colonzellen des Menschen in vitro und der Ratte in vitro und in vivo DNA-Schäden verursachte. Der Dickdarm ist ein Hauptzielorgan für ernährungsbedingte Tumore und genotoxische Effekte sind Indikatoren der sehr frühen Prozesse der Karzinogenese. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, drei strukturanaloge 2-Alkylcyclobutanone, nämlich 2-Dodecylcyclobutanon (aus Palmitinsäure), 2-Teradecylcyclobutanon (aus Stearinsäure) und 2-Tetradecenylcyclobutanon (aus Ölsäure), sowie ein Oxidationsprodukt der Cyclobutanone, das Tetradecyl-Lakton, in humanen Dickdarmzellen molekular-toxikologisch zu charakterisieren und die gesundheitliche Relevanz der Befunde zu bewerten. Folgende Parameter toxischer Wir-kung werden bestimmt: Zytotoxizität, Genotoxizität mittels "Comet-Test", Schäden und Mutationen in tumor-relevanten Tumorsuppressorgenen, Chromosomenaberrationen, Umsetzung durch Phase II Enzymen, sowie Zeit-Konzentrations-Wirkungsbeziehungen in den jeweiligen Testsystemen. |
| Ergebnis (dt.): | Bei Behandlung von fetthaltigen Lebensmitteln mit ionisierenden Strahlen wird eine Gruppe von 2-Alkylcyclobutanonen (2ACB) gebildet, welche bisher noch nicht in unbestrahlten Lebensmitteln nachweisbar waren. Ziel der Arbeiten war es die molekular-toxikologischen Eigenschaften von 2-Dodecyl-, 2-Tetradecyl-, 2-Tetradecenylcyclobutanon (2dDCB, 2tDCB, 2tDeCB) und von 4-Tetradecylbutyrolakton (4tDBL) in verschiedenen humanen Colonzellen zu untersuchen. Die gewählten Zellmodelle (HT29clone19A, HT29/B6, HCT116, LT97, primäre humane Colonzellen) repräsentieren verschiedene frühe und mittlere Stadien der Tumorentstehung.Zur Untersuchung zytotoxischer Effekte der 2ACB wurde der Trypanblau-Ausschlusstest verwendet, genotoxische Wirkungen wurden mittels Comet Test nachgewiesen. Hierbei fanden Zellen mit besonderen Empfindlichkeitseigenschaften (Mukusbildung, HT29/B6; Mismatch-Reparatur-Defizienz, HCT116) Verwendung. Zur Erfassung oxidativer Basenschäden in LT97 Adenomzellen wurden im Comet Test zusätzlich die Reparaturenzyme Endonuclease III (ENDO) und Formamidopyrimidin-DNA-Glycolsylase (Fpg) eingesetzt. Zur Detektion 2dDCB-induzierter Chromosomenschäden wurde die 24-Farben-FISH-Technik angewendet. Zur Klärung potentieller Biotransformationswege wurde der Gehalt an reduziertem Glutathion in den Colonzellen nach Inkubation mit 2dDCB colorimetrisch bestimmt. Während in den differenzierten HT29clone19A Zellen die 2ACB in keiner der eingesetzten Konzentrationen zytotoxisch waren, zeigten sich bereits nach kurzen Einwirkzeiten (90 min) von 2dDCB und 2tDeCB in den primär-ähnlichen LT97 Adenomzellen sowie in den frisch isolierten primären humanen Colonzellen deutliche zellschädigende Wirkungen. Da die 2ACB in HT29clone19A Zellen keine Genotoxizität induzierten, waren die Untersuchungen in Zellen mit Mukusbildung nicht relevant. Demgegenüber wurden in LT97 Adenomzellen und in frisch isolierten humanen Colonzellen nach Inkubation mit 2dDCB deutliche DNA-Schäden in vergleichbarer Höhe induziert. Die DNA-Schäden waren bereits bei Konzentrationen von 250 µM (primären Colonzellen) und 300 µM (LT97 Adenomzellen) signifikant. Für 2tDeCB bestand in diesen Zellen außerdem ein zeitabhängiger Zusammenhang. 2tDCB bewirkte in LT97 Adenomzellen geringere DNA-Schäden. In Mismatch-Reparatur-defizienten HCT116 Zellen induzierte 2dDCB weder zytotoxische noch eindeutige genotoxische Schäden. Der Einsatz der Reparaturenzyme ENDO und Fpg hatte keinen Einfluss auf die Höhe der 2dDCB-induzierten DNA-Schäden. Nicht genotoxische Konzentrationen des 2dDCB führten in LT97 Adenomzellen zu Chromosomenschäden, die zu einem großen Teil in den tumorrelevanten Chromosomen 5, 12 und 17 lokalisiert waren. Während eine Glutathion-Depletion in den HT29clone19A Zellen die Genotoxizität der 2ACB nicht erhöhte, führte die Inkubation der Colonzellen mit 2dDCB (2097 µM) zu einer signifikanten Verminderung des zellulären Gehaltes an reduziertem Glutathion (GSH) in HT29clone19A. In LT97 Adenomzellen und in primären Colonzellen wurden keine bzw. gegenteilige GSH-modulierende Wirkungen gefunden. Die Untersuchungen zeigen, dass die 2ACB toxikologisch relevante Eigenschaften besitzen, welche in den verschiedenen Colonzelltypen unter bestimmten Versuchsbedingungen im in vitro-Modellversuch unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Neben deutlichen zytotoxischen Effekten und der Induktion von DNA-Strangbrüchen konnte für 2dDCB eine Chromosomenschäden-induzierende Wirkung nachgewiesen werden. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass GSH bei der Metabolisierung der 2-Alkylcyclobutanone nur eine untergeordnete Rolle spielt und somit andere Biotransformationswege an der Entgiftung beteiligt sein müssen. Insgesamt besitzen die einzelnen 2ACB molekulartoxikologische Wirkungen, welche im Prozess der Coloncarcinogenese von Relevanz sind und deren weitere Charakterisierung Ziel zukünftiger Forschungsarbeiten sein sollte. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.03.2001 / Ende: 31.10.2004 |
| Ausf. Einrichtung: | Institut für Ernährungswissenschaften Friedrich-Schiller-Universität Jena, Jena |
| Förderprogramme: | Entscheidungshilfebedarf |
| Stichpunkte: | lebensmittelbestrahlung; testverfahren; genotoxizität; toxikologie; verbraucherschutz; gesundheitlicher_verbraucherschutz; , Lebensmitteltoxikologie |