Einfluss von Anthocyanen und ihren Metaboliten (Metabotypen) auf das Metastasierungspotenzial kanzerogener Zelllinien unterschiedlichen Phänotyps - Bedeutung der intestinalen Fermentation und Metabolisierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Migrationsprozesse spielen bei Tumorerkrankungen eine große Rolle. An dieser sind vor allem Zelladhäsionsmoleküle (CAM) auf der Oberfläche von Tumorzellen und auf der Oberfläche von Endothelzellen, die durch die Sekretion Tumorzell-spezifischer Mediatoren induziert werden, beteiligt. Unklar ist derzeit, ob Anthocyane (ACN) einen Einfluss auf diese Prozesse ausüben. Vor dem Hintergrund, dass ACN stark modifiziert werden, stellte sich die Frage, ob native ACN oder aber Metabolite, die während der Fermentation durch die Mikrobiota oder im Rahmen der systemischen Metabolisierung entstehen, für mögliche Effekte verantwortlich sind. Um diese Wissenslücke zu schließen, wurde in dem vorliegenden Projekt aus dem Plasma von gesunden Probanden ACN und ihre Metabolite (iPAM) isoliert und diese hinsichtlich ihrer Wirkungen auf verschiedenen Tumorzelllinien des Pankreas (PANC-1- und AsPC-1-Zellen) und des Kolons (Caco-2- und HT-29-Zellen) untersucht. Hierfür wurde in der ersten Phase des Projektes gesunden Probanden in einer Interventionsstudie ein ACN-reicher und –armer Saft appliziert und vor sowie nach der Saftaufnahme die iPAM (iPAMPlacebo bzw. iPAMVerum) aus dem Blut isoliert. Diese wurden anschließend in den in-vitro-Zellstudien eingesetzt und entsprachen somit nicht nur physiologischen Konzentrationen, sondern bildeten auch das Spektrum der aus der Fermentation stammenden Metabolite ab. Bei der Analyse des Metaboloms und der Analyse des Mikrobioms konnten mikrobielle Metabolite aber auch native ACN im Plasma, Urin und Fäzes identifiziert werden, welche mit der ACN-Aufnahme verbunden waren, jedoch konnte kein Einfluss der ACN auf die α- und ß-Diversität der mikrobiellen Gemeinschaft beobachtet werden. Trotzdem wurden in einer Clusteranalyse sowohl positive wie auch negative Assoziationen zwischen Metabolite, die mit dem ACN-Stoffwechsel verbunden sind und spezifischen Gattungen der mikrobiellen Gemeinschaft, gefunden. In der zweiten Phase des Projektes wurden die iPAM mit den Tumorzellen inkubiert und untersucht, ob Prozesse wie die Zellmigration und die Expression der Zelladhäsionsmoleküle beeinflusst werden können. Die Ergebnisse zeigten, dass die Tumorzellen nicht nur unterschiedlich stark Integrine und Selektine exprimieren, sondern auch Tumorzell-spezifische Mediatoren sekretieren, welche die CAM auf Endothelzellen unterschiedlich beeinflussen. Nach Inkubation der Zellen mit den iPAMVerum zeigte sich, das die Expression von vor allem Integrinen wie CD29, ICAM-1 und einigen CD49-Isotypen sowohl auf Tumorzellen wie auch auf stimulierten Endothelzellen gehemmt wurde. Ebenso wurde die Migration von PANC-1- und HT-29-Zellen im endothelialen in-vitro- Migrations-Modell durch die iPAMVerum signifikant inhibiert, nicht aber die von AsPC-1- und Caco-2-Zellen. Die Hemmung der PANC-1- und HT-29-Zellmigration erfolgte in einer NF- B- wie auch FAK-abhängigen Weise. Allerdings zeigt sich in den Ergebnissen auch, dass die Effekte mit großen interindividuellen Unterschieden verbunden waren. Die iPAMVerum nur weniger Probanden (sog. Responder) waren für die Hemmung der Zellmigration, wie auch für die Hemmung der Signalwege verantwortlich. Zudem konnte bei diesen sog. Respondern auch ein Einfluss auf die mit Chemotherapeutika gehemmte Migration von HT-29-Zellen gezeigt werden, nicht aber durch die sog. NON-Responder. Zusammenfassend konnten wir anhand der erzielten Ergebnisse zeigen, dass aus dem Blut gewonnene ACN und ihre Metabolite die Tumorzellmigration und Expression von CAM beeinflussen können. Diese Effekte sind jedoch in hohem Maße von den Tumorzelllinien einerseits und dem Muster der ACN und Metabolite, die sich im Blut nach intestinaler Fermentation und Metabolisierung befinden, andererseits abhängig. Somit liefert dieses Projekt wichtige Erkenntnisse über die Beeinflussung der Migration von Tumorzellen durch nutritiv aufgenommene Verbindungen, wie sie physiologisch auch im Organismus vorkommen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Influence of Plasma-Isolated Anthocyanins and Their Metabolites on Cancer Cell Migration (HT-29 and Caco-2) In Vitro: Results of the ATTACH Study. Antioxidants, 11(7), 1341.
Behrendt, Inken; Röder, Isabella; Will, Frank; Mostafa, Hamza; Gonzalez-Dominguez, Raúl; Meroño, Tomás; Andres-Lacueva, Cristina; Fasshauer, Mathias; Rudloff, Silvia & Kuntz, Sabine
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Plasma anthocyanins and their metabolites reduce in vitro migration of pancreatic cancer cells, PANC-1, in a FAK- and NF-kB dependent manner: Results from the ATTACH-study a randomized, controlled, crossover trial in healthy subjects. Biomedicine & Pharmacotherapy, 158, 114076.
Mostafa, Hamza; Behrendt, Inken; Meroño, Tomás; González-Domínguez, Raúl; Fasshauer, Mathias; Rudloff, Silvia; Andres-Lacueva, Cristina & Kuntz, Sabine
