Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Shan Wang

The effect of resveratrol and resveratrol imine analogues on human tumor cell lines

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-108692

title (ger.)

Die Wirkung von Resveratrol und Resveratrol-Imin-Analoga auf humane Tumorzelllinien

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/wangs_ss16.pdf

abstract (deutsch)

In der Ernährung vorkommende Polyhenole wie Resveratrol, welche allgemein in Früchten und Gemüse vorhanden sind, weisen in vitro antikanzerogene Eigenschaften. Resveratol wurde als krebshemmende Substanz beschrieben, da sie das Wachstum einer Reihe von Tumorzelllinien hemmt. Trotzdem ist seine krebspräventive Wirkung in vivo sehr beschränkt, vorwiegend auf Grund seiner geringen Bioverfügbarkeit. Deshalb hat die Suche nach Resveratrol-Analoga mit einer potenziell stärkeren gesundheitsfördernden Wirkung als Resveratrol das wissenschaftliche Interesse geweckt. In jüngster Zeit synthetisierte Resveratrol-Imin-Analoga (IRAs) sollen eine stärkere antioxidative Wirkung im Vergleich zu Resveratrol aufweisen; ihre antikanzerogene Aktivität ist bis heute aber kaum untersucht worden. Aus diesemGrund wurden die biologischen Wirkungen von fünf IRAs in verschiedenen Humantumorzelllinien untersucht.

In einem ersten Schritt wurde die antiproliferative Wirkung von fünf IRAs in HCT-116p53wt-Zellen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass nur die Substanz 5 eine stärkere Wirkung als Resveratrol aufwies, während die anderen Substanzen gar keine oder nur eine geringfügige Zytotoxizität zeigten. Somit wurde nur die Substanz 5 bezüglich einer  hemmenden Wirkung auf das Wachstum von Tumorzelllinien, der Regulation der Expression von COX-2 und dessen metabolischen Stabilität weiter untersucht.

In Übereinstimmung mit vorangegangenen Untersuchungen führte Resveratrol zu einer Hemmung des Wachstums verschiedener Humantumorzelllinien, die jedoch vom Zelltyp abhängig war. Diesbezüglich zeigte auch die Substanz 5 ein ähnliches Verhalten. Durchflusszytometrische Untersuchungen bestätigten, dass beide Substanzen zu Veränderungen im Zellzyklus führten, was darauf hinweist, dass die hemmende Wirkung von Resveratrol und Substanz 5 in Verbindung mit der Dysregulation des Zellzyklus steht. Eine Western-Blot-Analyse bestätigte die Herunterregulation der COX-2-Proteinexpression nach Behandlung mit Resveratrol in HCA-7 Zellen. Im Gegensatz dazu, induzierte die Substanz 5 die Expression dieses Proteins. Weiterhin zeigt eine LC-MS-Analyse, dass sowohl Resveratrol als auch die Substanz 5 die PGE2-Produktion unterdrücken können. Letztendlich wurde mittels eines Glucuronidierungs-Assays die metabolische Stabilität der Substanz 5 in vitro untersucht. Dabei wurde nachgewiesen, dass dieses IRA in einem geringeren Umfang als Resveratrol durch Rattenleber-Mikrosome glucuronidiert wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wirkung der Substanz 5 und Resveratrol auf menschliche Tumorzelllinien ähnlich ist, dass aber die Bioverfügbarkeit der Substanz 5 höher ist, da sie in geringerem Maße konjugiert wird.

abstract (englisch)

Dietary polyphenols such as resveratrol, which are commonly present in fruits and vegetables, have been shown to possess cancer chemopreventive effects in vitro. Resveratrol has been described as a cancer chemopreventive agent due to its growth inhibiting activity in several different tumor cell lines. However, its chemopreventive effect in vivo is a matter of debate, predominantly because of its low bioavailability. Therefore, resveratrol analogues with potentially stronger health-promoting effects have attracted the interest of the scientific community. Newly synthesized resveratrol imine analogues (IRAs) have been reported as inducing stronger antioxidative effects than resveratrol itself, but information regarding their potential anticarcinogenic activities is still very limited. Therefore, the biological properties of five IRAs on different human tumor cell lines were investigated.

The antiproliferative activity of five IRAs was first evaluated in HCT-116p53wt cells. The results show that only compound 5 exerted a stronger antiproliferative effect than resveratrol, whereas the other compounds were either not or only slightly cytotoxic. Thus, only compound 5 was chosen as a candidate for studies to determine its ability to inhibit the growth of various cancer cell lines, to modulate COX-2 protein expression and to analyze its metabolic stability.

In agreement with previous studies, resveratrol led to a growth inhibition in cancer cell lines, however, the effect was cell type-dependent. In this respect, compound 5 showed a similar behavior. Flow cytometric analyses revealed that both compounds induce alterations in the cell cycle, thus indicating that the growth inhibitory effect of resveratrol and compound 5 is associated with a cell cycle dysregulation. Western blot analyses confirmed the down-regulation of COX-2 protein expression after resveratrol treatment in the HCA-7 cell line. In contrast, compound 5 induced the expression of that protein. Further analyses by LC-MS revealed that resveratrol as well as compound 5 both inhibited PGE2 production. Finally, the metabolic stability of compound 5 was investigated by an in vitro glucuronidation assay, which revealed that this IRA is less conjugated than resveratrol by rat liver microsomes.

In conclusion, the effects of compound 5 on human tumor cells is similar to that of resveratrol, but the bioavailability of compound 5 is higher, mainly owing to the fact that it is conjugated to a lesser extent than resveratrol itself.

keywords

Resveratrol imine analogues, antiproliferative activity, cell cycle arrest, Resveratrol-Imin-Analoga, antiproliferative Wirkung, Zellzyklusarrest

kb

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