Anti-inflammatorische Effekte von Allyl-Isothiocyanat - mechanistische Untersuchungen zur Interaktion von microRNA-155 und Nrf2 in murinen Monozyten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Anika Eva Wagner
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233525292

Eine hohe Aufnahme von Kohlgemüse ist, zum Teil, negativ mit der Entstehung verschiedener Krebserkrankungen assoziiert. Dies wird vor allem auf die darin enthaltenen Glucosinolate bzw. deren Hydrolyseprodukte (u.a. Isothiocyanate) zurückgeführt. Neben chemoprotektiven werden Isothiocyanaten auch anti-inflammatorische Effekte zugeschrieben. Es ist bekannt, dass verschiedene Isothiocyanate den redox-sensitiven Transkriptionsfaktor Nuclear Factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2)induzieren. Dieser ist unter basalen Bedingungen im Cytoplasma an sein Inhibitor-Protein Keap1 gebunden. Durch Einwirkung elektrophiler Verbindungen wie beispielsweise Sulforaphan, einem Isothiocyanat aus Broccoli, wird Nrf2 aus dem Nrf2-Keap-1 Komplex freigesetzt. Nrf2 transloziert in den Zellkern, wo es an das antioxidative responsive Element (ARE) der DNA bindet und die Zielgenexpression von u.a. Phase II- und antioxidativen Enzymen initiiert. Diese erste bis zu 4 Stunden andauernde Nrf2 Antwort wird als sogenannte 'early response' bezeichnet. Nach etwa 4-8 Stunden folgt eine späte Nrf2 Antwort, die sogenannte 'late response'. Dabei kommt es durch verschiedene Kinasen zur Phosphorylierung des Nrf2 im Kern, was im Export des Transkriptionsfaktors in das Cytosol und der anschließenden Degradation im Proteasom resultiert. Es gibt zunehmend Hinweise, dass sekundäre Pflanzenstoffe ihre Wirkungen möglicherweise auch über epigenetische Targets wie z.B. microRNAs vermitteln. Neuere Studien deuten darauf hin, dass microRNAs als epigenetische Regulatoren per se selbst auch einer epigenetischen Regulation unterliegen können. Eigene Untersuchungen an RAW264.7 Makrophagen zeigen, dass eine Behandlung mit Allyl-Isothiocyanat (AITC) zu einer dosisabhängigen Hemmung der durch Lipopolysaccharid induzierten pro-inflammatorischen microRNA-155 führte. In weiteren Studien beobachteten wir zudem, dass Sulforaphan anti-entzündlich wirken kann. Im Vergleich zu unbehandelten Kontrolltieren führte eine Sulforaphan-Vorbehandlung von C57BL/6 Mäusen, die Natriumdextransulfat zur Induktion einer akuten Colitis über das Trinkwasser erhielten, zu einer deutlich schwächer ausgeprägten Entzündungsreaktion im Colon der Tiere. Ziel des hier beantragten Forschungsvorhabens ist es, den molekularen Mechanismus der anti-inflammatorischen Wirkungen von AITC im Detail aufzuklären. An der murinen Monozytenzelllinie RAW264.7 soll untersucht werden, ob eine Hemmung der microRNA-155, ein Einfluss auf die frühe oder späte Nrf2-Antwort, eine direkte Protein-Protein-Interaktion zwischen den beiden Transkriptionsfakoren Nrf2 und NFkB oder möglicherweise auch eine epigenetische Regulation der microRNA-155 für die beobachteten anti-inflammatorischen Wirkungen des AITC verantwortlich sind. Dabei kommen verschiedene zell- und molekuarbiologische Methoden wie u.a. real-time PCR, Western blotting, Ko-Immunpräzipitationen, Methylierungsanalysen, siRNA- bzw. microRNA-Inhibition sowie in silico Analysen zum Einsatz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen