Untersuchungen zur Bioaktivität von Erysolin, Brassinin und Indol(3)carbinol in humanen HepG2-Hepatomzellen

Abstract

Indole und Isothiocyanate gehen aus den Glucosinolaten durch enzymatische Aufspaltung hervor. In der Natur kommen sie vor allem in Vertretern der Brassicaceae-Familie vor. Schon seit mehreren Jahren haben ITCs und Indole immer wieder chemopräventives Potential in verschiedenen Studien unter Beweis gestellt.In der vorliegenden Arbeit wurden die zwei Indole Brassinin und Indol(3)carbinol sowie das ITC Erysolin hinsichtlich ihres gentoxischen, antigentoxischen sowie zytotoxischen Potentials in humanen Hepatomzellen (HepG2) mittels Cometassay, Mikronukleustest, WST-1- und Erythrosin- B-Assay untersucht.Dabei zeigte Erysolin in Cometassay und Mikrokerntest in einem Konzentrationsbereich von 1,25 -5 µM antigentoxisches Potential gegenüber B(a)P demonstriert durch eine signifikante Reduktion von Mikrokernfrequenz und DNA-Migration. Bei höheren Konzentrationen kam es in den Vitalitätsuntersuchungen bei kombinierter ITC/B(a)P-Exposition zu einer deutlichen Reduktion der Vitalität, so dass hier Aussagen zu zytotoxischen Effekten oder Apoptoseinduktion in weiteren Studien untersucht werden müssen.Indol(3)carbinol zeigte im HepG2-Modell lediglich in den Mikrokernuntersuchungen ein leicht antigentoxisches Potential. Auffällig war dagegen eine erhöhte DNA-Migration im Vergleich zur Positivkontrolle bei kombinierter I3C/B(a)P-exposition im Cometassay welche mit erhöhter Zytotoxizität in Erythrosin-B und WST-1 Assay korrelierte. Hier sind weitere Untersuchungen insbesondere zur Sicherheit von I3C in der chemopräventiven Pharmakotherapie notwendig, da letztendlich mutagene und tumorpromovierende Eigenschaften von Indol(3)carbinol bereits in anderen Zell- und Tiermodellen nachgewiesen wurden.In der SCGE mit Brassinin konnte keine Dosis-Wirkungsbeziehung nachgewiesen werden, so dass auf einen Mikronukleustest verzichtet wurde. Die Tatsache das Brassinin seine chemopräventive Wirkung unter anderem durch Inhibition des extrahepatischen Enzyms Indolamin2, 3-Dioxygenase entfaltet, ist hier nur eine mögliche Erklärung für den fehlenden Effekt im HepG2-modell des noch weitgehend unerforschten Indols. Es bedarf deshalb noch weiterer Untersuchungen über die genauen Wirkungsmechanismen von Brassinin und seiner möglichen Effekte. Indoles and isothiocyanates arise from the glucosinolates by enzymatic lysis. Their natural sources are members of the Brassica plant family. During the past years, ITCs and Indoles demonstrated their chemopreventive potency in many different studies.In the present study genotoxic, antigenotoxic or cytotoxic effects of two indoles, brassinin and indole(3)carbinol and the ITC erysolin in human hepatomacells (HepG2) were investigated in the cometassay, mikronucleusassay, WST-1- and erythrosine-B-assay.Erysolin demonstrated its antigenotoxic potency versus B(a)P, showing a significant reduction of the DNA-migration and also a reduction of the micronucleus frequency at a concentration from 1, 25 µM up to 5 µM when cells were treated with erysolin and B(a)P. A distinct loss of viability was observed in the investigations of cell viability with combined ITC/B(a)P-treatment at higher concentrations. In this context predictions about cytotoxic effects or the induction of apoptosis have to be observed in further studies.Only in the micronucleustest indole(3)carbinol demonstrated al light antigenotoxic potency in HepG2-modell. Strikingly we investigated here an increased DNA-migration compared with the positivecontrol in the cometassay which was associated with an increased cytotoxicity in the erythrosine-B- and WST-1-assay when cells where treated with I3C and B(a)P. Further investigations have to be made particularly about the safety of I3C in chemopreventive pharmacological therapy, because mutagenic and tumor promoting effects have already been proved in other cell- or animal models.In the SCGE, brassinin did not show any dose-dependent relationship, so we passed the micronucleus test. A mistake in the dilution series was excluded. The fact that brassinin unfolds its chemopreventive effects e.g. by inhibiting the extrahepatic enzyme IDO is only one possibility why no effect of the widely unexplored indole brassinin could be observed in the HepG2-modell. Therefore further studies should be conducted to examine the exact mechanisms of action and possible effects of brassinin more closely.