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Apoptosis induction by Ochratoxin A, LPS, TNF-alpha, H2O2, and uv light in cultured primary rat hepatocytes, in immortalized rat liver cells and in human hepatoma cells and the prevention by Silibinin

Essid, Ebtisam


Originalveröffentlichung: (2013) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (6.415 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-97305
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2013/9730/

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Universität Justus-Liebig-UniversitĂ€t Gießen
Institut: Institut fĂŒr Pharmakologie und Toxikologie
Fachgebiet: VeterinÀrmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6045-9
Sprache: Englisch
Tag der mĂŒndlichen PrĂŒfung: 15.05.2013
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 02.07.2013
Kurzfassung auf Englisch: In this thesis, I showed that liver cell apoptosis by the mycotoxin ochratoxin A
in vitro is not mediated by cytokine TNF-alpha nor by direct binding to the
receptor TNFR1, but by oxygen radical formation that causes lipid peroxidation
and was, thus, different from in vivo conditions in the intact rat liver. TNF-alpha produces apoptosis in liver cells via the extrinsic apoptosis pathway by using
TNFR1 and causes oxidative damage. However, OTA seems to cause apoptosis
not by activating the extrinsic pathway, but, rather the intrinsic pathway. The
herbal flavanolignan silibinin counteracted the cytotoxicity and induction of
apoptosis by OTA, TNF-alpha, H2O2, and UVC on primary rat hepatocytes cultures
and thus was a potent cytoprotective and anti-apoptotic agent. This
distinguishes silibinin as a prophylactic hepatoprotective remedy.
Kurzfassung auf Deutsch: PrimĂ€re Hepatozyten aus Ratten wurden nach zwei verschiedenen Methoden isoliert: der klassischen enzymatischen Methode nach kĂŒnstlicher Verdauung durch Kollagenase-Perfusion und einer neuen EDTA-Perfusionsmethode. Die EDTA-Perfusionsmethode ergab Hepatozyten, die in Zellkulturen bis zu 96 h stabil ohne DNA-Fragmentierung kultiviert wurden, wĂ€hrend die Kollagenase prĂ€parierten Hepatozyten Apoptoseereignisse bereits von Beginn ihres Kultivierung auch in Abwesenheit von OTA zeigten. Experimentell wurde Apoptose durch 20 ng/ml Tumor-Nekrose-Faktor-alpha (TNF-alpha) nur in Gegenwart von 200 ng/ml des transkriptionellen Inhibitors Actinomycin D (ActD) ausgelöst. Diese Apoptosewirkung wurde vollstĂ€ndig in Gegenwart von 25 ”g/ml löslichem TNF-alpha-Rezeptor 1 (sTNFR1) verhindert. Der transkriptionelle Inhibitor Actinomycin D (ActD) verursachte alleine keine Apoptose. Die durch ActD/TNF-alpha ausgelöste Apoptose wurde dagegen nicht in Gegenwart von 25-375 ”g/ml löslichem TNF-alpha Rezeptor 2 (sTNFR2) im Überstand von Zellkulturen verhindert. Dies zeigt, dass die TNF-alpha-erzeugte Apoptose in kultivierten Hepatocyten nur durch TNFR1 vermittelt wird. Apoptose trat auch nach Anwendung von 12,5 mĂŒM Ochratoxin A (OTA) sowhol in kultivierten Hepatozyten als auch in HepG2-Zellen auf. Allerdings wurde diese weder von sTNFR1 bis 500 ”g/ml noch von sTNFR2 bis zu 375 ”g/ml verhindert. Dies zeigt, dass TNFR1 und 2 an der OTA vermittelten Apoptose in kultivierten Hepatozyten nicht beteiligt sind. Eine Inkubation von kultivierten Hepatozyten und HepG2 Zellen mit dem klassischen TNF-alpha Induktor Lipopolysaccharid (LPS) (von 0,1 bis 12,5 ”g/ml) hatte keine cytotoxische oder apoptotische Wirkung unter diesen Bedingungen.
Das antioxidative Flavanolignan Silibinin in Dosen von 130 bis 260 mĂŒM verhinderte an den Zellkulturen eine Chromatin-Kondensation, Caspase-3-Aktivierung und apoptotische DNA-Fragmentierung, die durch OTA sowie durch 10 mM Wasserstoffperoxid (H2O2), durch ultraviolettes (UVC) Licht (50 mJ/cm2) und durch ActD/TNF-alpha induziert wurden. Um eine Schutzwirkung durch Silibinin zu erreichen, wurde das Medikament zu den Hepatozyten fĂŒr 2 h im voraus gegeben. Als Verursacher der OTA stimulierten Apoptose wird keine TNF-alpha vermittelte Apoptose, sondern eine durch Lipidperoxidation ausgelöste Apoptose angenommen. Unter OTA trat an den kultivierten menschlichen Lebertumorzellen HepG2 sowie an immortalisierten Rattenleber HPCT-Tumorzellen eine Sauerstoffradikal- und Malondialdehyd (MDA)-Bildung auf. Dieser Indikator fĂŒr die Lipidperoxidation trat auch durch H2O2 und ActD/TNF-alpha Inkubation auf. SĂ€mtliche oxidativen Reaktionen, nĂ€mlich ROS (reactive oxygen species) und MDA wurden durch Silibinin Vorbehandlung unterdrĂŒckt. Wir folgern, dass die anti-apoptotische AktivitĂ€t von Silibinin gegen OTA, H2O2 und ActD/TNF-alpha durch die antioxidativen Wirkungen des Flavanolignans verursacht wird.
Neben der Apoptose-Schutzwirkung vermittelte Silibinin auch einen Schutz vor ZytotoxizitĂ€t. Dieser wurde gegenĂŒber allen pro-apoptotischen Stoffen durch den MTT-Test-und Live/Dead Kit offenbart. Wenn einzeln angewandt, zeigte ActD und TNF-alpha keine zytotoxische Wirkung nach 24 h, die aber in Kombination auftrat. Die verwendeten Konzentrationen von OTA, H2O2 und die Dosis von UVC verursachte einen deutlichen RĂŒckgang der ZellvitalitĂ€t innerhalb von 36 h, der von Silibinin verhindert wurde. Zusammengenommen lĂ€ĂŸt sich feststellen, dass die durch OTA vermittelte Apoptose in kultivierten primĂ€ren Rattenhepatozyten entgegen frĂŒherer Annahmen nicht durch TNF-alpha/ TNFR1, sondern durch Sauerstoffradikale und Lipidperoxidation verursacht wird. Silibinin ist eine sehr wirksame anti-apoptotisch wirkende Verbindung, die auch vor einer ZytotoxizitĂ€t durch OTA und die anderen untersuchten Stoffe schĂŒtzt.
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