Isolation, structure elucidation and characterization of biological active (pro)anthocyanins in vegetables in respect to further `in vitro` and `in vivo` studies
Final Report Abstract
Aufnahme von Flavonoiden und dem Risiko der Entstehung diverser chronischer Erkrankungen. Unter den Flavonoiden zählen die Anthocyane und Proanthocyanidine zu den wichtigsten phenolischen Inhaltsstoffen unserer Nahrung. Überraschenderweise ist aber gerade bei diesen Verbindungsklassen hinsichtlich der biologischen Aktivität nur wenig bekannt. Die Aufgabenstellung innerhalb des FLAVONET Verbundes umfasste 3 Teilbereiche; (i) Isolierung acylierter Anthocyane aus Gemüse, strukturelle Charakterisierung und Bestimmung der antioxidativen Kapazität; (ii) Isolierung und semisynthetische Darstellung von Procyanidinen; (iii) Bereitstellung von Testsubstanzen (Anthocyane, Isoflavone, Procyanidine) im Grammmaßstab für die Kooperationspartner. Der erste Teil der Untersuchungen befasste sich mit der Isolierung von acylierten Anthocyanen aus Gemüse (Schwarze Karotte, violette Kartoffeln, Süßkartoffeln, Rotkohl, Maiz Morado, Radicchio und Rotkohl). Mittels Gegenstromverteilungschromatographie (High-speed Countercurrent Chromatography, HSCCC) gelang die präparative Isolierung zahlreicher Anthocyanderivate, die nachfolgend über HPLC-DAD, LC-ESI-MS", ESI-MSn und NMR-Spektroskopie charakterisiert wurden. Weiterhin wurde die antioxidative Aktivität der isolierten Verbindungen mit Hilfe des TEAC-Assays und der DPPH-Methode bestimmt. Die isolierten Verbindungen erwiesen sich hierbei als potente Radikalfänger. Aus schwarzem Karottensaft konnten neue Anthocyanstrukturen erstmals isoliert werden. Bei diesen sogenannten "Pyranoanthocyanen" handelt es sich formal um Reaktionsprodukte der im schwarzen Karottensaft originär vorkommenden Anthocyane mit verschiedenen Hydroxyzimtsäuren (Kaffeesäure, Cumarsäure und Ferulasäure). Erste Untersuchungen zur Bioaktivität der isolierten Verbindungen wurden bereits durch Kooperationspartner (AG Marko) durchgeführt. Im zweiten Teil der Untersuchungen wurde eine innovative Strategie zur Darstellung und Isolierung von isomeren Procyanidinen erarbeitet. Die von uns erstmals angewandte Methode ermöglicht die Bereitstellung von Procyanidinen im präparativen Maßstab und stellt damit einen bedeutenden Fortschritt bei der Erforschung der biologischen Aktivität der Procyanidine dar, da diese Verbindungen bislang - von wenigen Ausnahmen abgesehen - kommerziell nicht erhältlich waren. Die Procyanidine B1, B2, B3, B4 sowie das aus Traubenkernextrakten isolierte trimere C1 und das tetramere Cinnamtannin A2 konnten im präparativen Maßstab erhalten und den kooperierenden Arbeitskreisen für in-vitro Studien zur Verfügung gestellt werden. Im dritten Arbeitsbereich wurden zahlreiche Testsubstanzen mittels HSCCC und präparativer HPLC isoliert und den Arbeitsgruppen Blaut (Metabolisierung durch Darmbakterien), Marko (zelluläre Aktivität), Pool-Zobel (Expression von Phase Il-Enzymen) sowie weiteren Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt. Von Cyanidin-3-glucosid sowie von Daidzein und seinem Zuckerkonjugat Daidzin wurden jeweils Grammmengen für humane Interventionsstudien an der BFEL (Karlsruhe) zur Verfügung gestellt (AG Kulling). Es konnte erstmals die Bioverfügbarkeit von reinem Cyanidin-3-glucosid bestimmt werden (< 2 %). Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden auch erste Hinweise auf eine mögliche Resorption der intakten Anthocyane aus dem Magen erhalten. Mit einer Magensäure-resistenten Verkapselung soll dieser Befund überprüft werden. Hervorzuheben sind auch die flankierenden Untersuchungen zur Darmkrebsprävention durch Anthocyane (AG Gescher, UK), die für Cyanidin-3-glucosid im ApcMIN Maus Modell dosisabhängig einen signifikanten Rückgang von Adenomen zeigte.
Publications
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