Anti-inflammatorische Glykoside aus Pflanzen: Identifizierung zellulärer Zielstrukturen und Untersuchung von Struktur–Funktionsbeziehungen
Biochemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Saponine sind eine große Gruppe von glykosylierten Steroiden oder Triterpenoiden. Tausende von Strukturen sind bekannt, insbesondere von Saponinen aus Heilpflanzen. Es ist eine unbestrittene Erkenntnis, dass bestimmte Saponine ein stark entzündungshemmendes Potenzial haben; die meisten Studien verwendeten jedoch Saponinmischungen aus allenfalls partiell gereinigten Fraktionen und lieferten keine mechanistischen Erkenntnisse. Das Projekt zielte daher darauf ab, die Struktur-Funktions-Beziehungen von Saponinen hinsichtlich ihrer entzündungshemmenden Wirkung zu erforschen. Für das Projekt wurden vier Hauptziele definiert: (1) Auswahl entzündungshemmender Saponine, die für die Untersuchungen geeignet sind, (2) Identifizierung primärer zellulärer Targets, um deren Interaktion mit Saponinen zu verstehen, (3) Bestimmung der strukturellen Merkmale von Saponinen, die für ihre entzündungshemmende Wirkung erforderlich sind, und (4) Identifizierung und Strukturaufklärung neuer Saponine mit ähnlichem Verhalten, um die molekularen Mechanismen zu verallgemeinern. Die drei wichtigsten von uns getesteten Substanzen sind ein Triterpenoid-Saponin aus Panax ginseng C. A. MEY (Rk1), ein steroidales Saponin aus Liriope muscari L. H. BAILEY, über das bisher nur sehr wenig bekannt ist (DT-13), und zum Vergleich ein in der Klinik verwendetes, entzündungshemmendes Medikament, das Glukokortikoid Dexamethason. Als In-vitro-Entzündungsmodell wurden LPS-stimulierte RAW264.7-Mausmakrophagen verwendet. DT-13 hemmte pro-inflammatorische Zytokine effizienter als Rk1 und Dexamethason und reduzierte die Genexpression von TNFα und COX-2 um 85 % bzw. 99 %. Es hemmte auch die Freisetzung von IL-6 aus den Zellen um 89 %. Wie Rk1 und Dexamethason hemmte DT-13 die nukleäre Lokalisierung von p-NFκB. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass DT- 13 als entzündungshemmendes Mittel über den NFκB-Signalweg wirkt. Die Bestätigung, dass DT-13 den NFκB-Signalweg beeinflusst, führte zur Untersuchung anderer Gene, die durch NFκB-Aktivierung reguliert werden. Interessanterweise wurde beobachtet, dass DT-13 die Expression der NLRP3- und IL-1β-Gene um 73 % bzw. 92 % reduzierte. Es hemmte auch signifikant die NLRP3-Inflammasom-induzierte Caspase-1-Aktivierung und IL-1β-Freisetzung. Die Bildung des Membranangriffskomplexes wurde ebenfalls gehemmt. Dies lässt den Schluss zu, dass er auch an der Abschwächung der NLRP3-Inflammasombildung beteiligt ist. DT-13 und Rk1 wurden als Liganden für die PPARγ-Aktivierung unter Verwendung eines HEK-Transfektionsmodellsystems untersucht. Sowohl DT-13 als auch Rk1 induzierten signifikant die Expression von Luziferase konjugierten PPARγ-Elementen und damit die Aktivierung von PPARγ. Dies wurde auch durch eine In-silico-Studie bestätigt, die die Bindungsstelle für DT-13 in der PPARγ-Ligandenbindungstasche aufzeigt. Alle Ergebnisse lassen auf die entzündungs- und inflammasomenhemmende Eigenschaft von DT-13 über die Ligandenaktivierung von PPARγ in Mausmakrophagen schließen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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DT-13 attenuates inflammation by inhibiting NLRP3-inflammasome related genes in RAW264.7 macrophages. Biochemical and Biophysical Research Communications, 708, 149763.
Raina, Shikha; Hübner, Emely; Samuel, Esther; Nagel, Gregor & Fuchs, Hendrik
