TY  - THES
T1  - Einfluss kurzkettiger Fettsäuren und mikrobieller Fermentationsprodukte neuartiger Oligosaccharide auf Cytotoxizität, Proliferation und Apoptose von humanen Coloncarcinom-Zelllinien
A1  - Roser,Silvia
Y1  - 2006/02/22
N2  - Dickdarmkrebs ist in Deutschland bei Männern und Frauen die zweithäufigste Krebserkrankung. Die Rolle von Ballaststoffen bei der Prävention von
Dickdarmkrebs bleibt umstritten: Vielversprechenden in vitro- und Tierexperimenten stehen widersprüchliche epidemiologische Studien gegenüber. Funktionelle Kohlenhydrate als Bestandteile präbiotischer Lebensmittel sollen die Colon-Mikroflora zu Gunsten von Bakterienstämmen verändern, die kurzkettige Fettsäuren (SCFA) bilden und deren Konzentrationen im Colon, auch im distalen Teil, wo die meisten Coloncarcinome entstehen, erhöhen. SCFA, vor allem Butyrat, gelten als präventiv wirksame Substanzen gegen Dickdarmkrebs. Für die vorliegende Arbeit wurden drei verschiedene, von der Firma Südzucker neu entwickelte, funktionelle Oligosaccharide (OS, hergestellt aus Isomaltulose und resistenter Stärke) mit Humanfaeces gesunder Probanden in vitro fermentiert. Die daraus gewonnenen Fermentationsüberstände (FÜ) wurden im Zellkultursystem an Coloncarcinom-Zelllinien unterschiedlicher Differenzierungsgrade (HT29, HT29 Clon 19A, T84) getestet. Untersucht wurden cytotoxische Effekte, proliferationshemmende Wir-kung, Apoptoseinduktion, Einfluss auf den Zellzyklus und elektrophysiologische Para-meter. Zur Anwendung kamen spektralphotometrische und durchflusscytometrische Methoden sowie Messungen in vertikalen Diffusionskammern (Ussing-Kammern). Bei allen Versuchen wurden parallel SCFA-Gemische, deren SCFA-Konzentrationen analog den FÜ waren, untersucht, außerdem ein FÜ ?Kontrolle?, der ohne OS-Fermentation hergestellt wurde. In mehreren voneinander unabhängigen Fermentationen konnten reproduzierbare Ergebnisse hinsichtlich der SCFA-Gehalte der FÜ erzielt werden. Das Verhältnis der drei Haupt-Fettsäuren Acetat, Propionat und Butyrat in den FÜ nach OS-Fermentation entsprach weitgehend den in vivo-Verhältnissen. Die untersuchten FÜ und SCFA-Gemische wirkten in der Konzentration von 50 % bei allen Zelllinien cytotoxisch. Ebenso war eine dosisabhängige Proliferationshemmung und in der Konzentration von 50 % die Induktion von Apoptose zu verzeichnen. Durch die parallele Untersuchung analoger SCFA-Gemische in PBS konnte gezeigt werden, dass cytotoxische und proliferationshemmende Effekte der FÜ im Wesentlichen auf ihren SCFA-Gehalt zurückzuführen sind. Für die Apptoseinduktion konnte dies nicht bestätigt werden: Die SCFA-Gemische induzierten überwiegend mehr Apoptose als die entsprechenden FÜ. Ebenso waren die Wirkungen von FÜ und SCFA-Gemischen auf den Zellzyklus unterschiedlich: Die SCFA-Gemische konnten die DNA-Synthese-Phase zum Teil deutlich stärker hemmen als die FÜ; die FÜ führten hauptsächlich zu einem G2-Arrest. Bei den elektrophysiologischen Untersuchungen in Ussing-Kammern zeigten weder FÜ noch SCFA-Gemische Effekte auf transepithelialen Widerstand oder Kurzschlusstrom. Die Fermentationsmuster der verwendeten FÜ und die SCFA-Konzentrationen der ent-sprechenden Gemische unterschieden sich nicht stark genug voneinander, um in den verwendeten Testsystemen signifikant
unterschiedliche Ergebnisse zu erzielen. Auch die verwendeten Zelllinien zeigten ein inkonsistentes Verhalten nach Inkubation mit FÜ bzw. SCFA-Gemischen, so dass keine Beziehung zwischen Differenzierungsgrad und Wirkung der Testsubstanzen hergestellt werden konnte. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass aus der in vitro-Fermentation von OS mit Humanfae-ces reproduzierbare SCFA-Muster resultieren, die den in vivo-Verhältnissen gleichen. Gleichzeitig wurde ein Methodenspektrum für das Screening von FÜ bzw. SCFA-Gemischen bei unterschiedlich differenzierten Coloncarcinom-Zelllinien entwickelt, das die Zellen in allen Wachstumsphasen (exponentiell, subkonfluent, konfluent, ausdifferenziertes Monolayer) erfasst. Die Wirkungen der FÜ waren allerdings nur zum Teil auf die darin enthaltenen SCFA zurückzuführen. Welche anderen FÜ-Inhaltsstoffe, vor allem hinsichtlich ihrer apoptosehemmenden und Zellzyklus-beeinflussenden Wirkungen, eine Rolle spielen, konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht geklärt werden. Ebenso erlaubt die vorliegende Arbeit keine Rückschlüsse darauf, welche der für die Fermentati-on verwendeten OS eine besonders positive Wirkung auf Faktoren haben, die die Coloncarcinogenese hemmen können (z.B. Induktion von Apoptose). Für zukünftige Studien sollten FÜ mit größeren Unterschieden in ihrer SCFA-Zusammensetzung verwen-det werden. Außerdem sollten dieselben OS, die für die in vitro-Fermentationen verwendet werden, in Tierstudien oder in humanen Interventionsstudien hinsichtlich ihrer Fermentierbarkeit untersucht werden.
KW  - Oligosaccharide
KW  - Fermentation
CY  - Hohenheim
PB  - Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
AD  - Garbenstr. 15, 70593 Stuttgart
UR  - http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2006/125
ER  -