Effects of polyphenols/flavonoids on the metabolic sensitivity of the cell: cellular mechanisms and relevance in vitro and in vivo
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Epigallocatechingallat (EGCG) ist das Hauptflavonoid der Polyphenolfraktion in grünem Tee. EGCG werden gesundheitsfördernde Eigenschaften, beispielsweise antioxidative, antikanzerogene und antidiabetische zugeschrieben. Ziel des Projektes war es die Bioverfügbarkeit und den Metabolismus von EGCG in lean und obese Zucker-Ratten zu untersuchen. Darüber hinaus wurde die Wirkung von EGCG auf Parameter des Glucose/Glykogen-Metabolismus sowie auf die für die Kanzerogenese relevanten Prozesse die durch Wachstumsfaktoren induzierbare Signaltransduktionen sowie DNA-Schädigung, Bildung von präneoplastischer Aberranter Krypt Foci (ACF) im Dickdarm untersucht. Die Bioverfügbarkeit, der Metabolismus und die Wirkung von EGCG auf den Glucose/Glykogen-Metabolismus in lean und obese Zucker-Ratten wurde in einer Studie über einen Zeitraum von 3 Wochen untersucht. Lean und obese Zucker-Ratten erhielten täglich 100 mg EGCG/kg Körpergewicht (KG) oral mit der Trinklösung. Im Vergleich zu den Werten vor der Intervention (Tag 0 (T0)) stiegen die Konzentrationen von EGCG und dessen Metabolite (3-Hydroxy-Phenylpropionsäure, Protocatechusäure) an T10 und T18 in Urin und Fäces statistisch signifikant an. Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen T10 und T18 beobachtet. Die Wiederfindung von EGCG und dessen Metaboliten in Urin bzw. Fäces lag bei 0,6% bzw. 1,3%. 99% des aufgenommenen EGCG wurde in Urin und 55% in Fäces als EGCG-Metabolite detektiert. Nach der dreiwöchigen Intervention mit EGCG stieg die Plasmakonzentration von EGCG aber hauptsächlich die Konzentration von dessen Metaboliten statistisch signifikant an, blieben jedoch im nanomolaren Bereich. In Leber, Herz und Muskel konnte weder EGCG noch dessen Metabolite nachgewiesen werden. Dies deutet auf eine geringe Bioverfügbarkeit von EGCG und eine ausgeprägte Metabolisierung hin. Darüber hinaus beeinflusste die EGCG-Intervention positiv die Glucose- [(mg/dl): 152 ± 37 vs. 115 ± 10] und Insulinkonzentrationen [(mg/dl): 39 ± 27 vs 21 ± 14] in der obese Interventionsgruppe im Vergleich zur obese Kontrollgruppe, nicht aber in der lean Gruppe. Ziel der zweiten durchgeführten Tierstudie über zehn Wochen war es die antikanzerogenen Wirkung/Mechanismen von EGCG unter den promovierenden Bedingungen einer Adipositas in einem durch das Prokarzinogen 1,2-Dimethylhydrazin (DMH)-induziertem Kolonkarzinom-Tiermodell zu untersuchen. Ähnlich wie in der ersten Studie führte die Aufnahme von 100 mg EGCG/kg KG und Tag zu einem statistisch signifikanten Anstieg der Konzentration von EGCG und dessen Metaboliten. Die Aufnahme von EGCG beeinflusste positiv die Glucose- und Insulinkonzentrationen in obese Zucker-Ratten. Die untersuchten Schlüsselenzyme des Glucose/Glykogen- Stoffwechsels und die Aktivierung von PI3K/Akt-Signalweg (Glykogensynthasekinase-3 (GSK- 3) und Proteinkinase B (Akt)) wurden durch die Intervention mit EGCG in Zucker-Ratten nicht beeinflusst. Darüber hinaus führte die EGCG-Intervention zu einer geringeren Futteraufnahme und daraus resultierend zu einem geringen Körpergewicht in den beiden Interventionsgruppen. Trotz diesen positiven Einflüssen auf Adipositas und Glucose/Insulin Metabolismus in obese Ratten, zeigte die EGCG-Intervention keine Wirkung auf die DNA- Schäden und Aberranter Krypt Foci-Bildung im Kolonepithel in der verstärkten Kolonkarzinogenese der obese Zucker-Ratten. Die ausbleibende Wirkung von ECGC auf die gemessenen Parameter könnte durch die geringe Bioverfügbarkeit und den stark ausgeprägtem Metabolismus von EGCG erklärt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Bioverfügbarkeit von (-)-Epigallocatechin-3-gallat in Zucker-Ratten. Lebensmittelchemikertag, Berlin, September 2009
B. A. Stracke, K. Briviba, C.E. Rüfer
- Epigallocatechingallat – Bioverfügbarkeit und Wirkungen auf den Glucosemetabolismus in Zucker-Ratten. 47. Wissenschaftlicher Kongress der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e.V., Jena, März 2010
B. A. Stracke, C.E. Rüfer, A. Bub, S. W. Barth, K. Briviba
