Techn. University, Diss., 2005--München.

Der Ernährung wird eine wichtige Rolle bei der Entstehung von entzündlichen und bösartigen Erkrankungen des Darmtraktes zugesprochen. So ist bekannt, dass fettreiche Ernährung mit hohem Fleischverzehr das Auftreten derartiger Krankheiten begünstigt. Auf der anderen Seite weiß man, dass sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe wie Polyphenole und Flavonoide sowohl in vitro als auch im Tierversuch chemopräventive Effekte zeigen. Besondere Bedeutung scheint den Anthocyanen zuzukommen. Dabei ist bislang ungeklärt, wie hoch der Anteil an Anthocyanen nach dem Verzehr von z. B. Früchten ist, der in den Dickdarm gelangt. Es war ein Ziel der vorliegenden Arbeit, diese Fragestellung an Hand eines einschlägigen Beispiels, d.h. der Anthocyane aus Heidelbeeren (Vaccinum mytillus L.), zu beantworten. Wir führten hierzu eine Interventionsstudie mit Ileostomie-Probanden durch. Nach polyphenolfreier Ernährung über 24 Stunden verzehrten fünf Probanden je 300 g Wildheidelbeeren. Der Ileostoma-Ausfluss wurde danach in zeitlichen Abständen gesammelt, sofort tiefgefroren und nach extraktiver Probenaufarbeitung mittels HPLC-DAD und HPLC-ESIpos-MS/MS untersucht. Quantitative Bestimmungen erfolgten via HPLC-DAD, wobei die jeweilige Kalibrierung mit eigens aus Heidelbeeren isolierten authentischen Anthocyanreferenzen durchgeführt wurde. Durchschnittlich sind 46 % der aufgenommen Anthocyanmenge im Ileostoma-Ausfluss wieder gefunden worden. Der ausgeschiedene Anteil war abhängig von der Struktur des Aglycons und des jeweiligen Zuckerrestes. Malvidin-3-O-arabinosid (Mv-3-O-ara) (42) wurde zu 85.1% der aufgenommenen Menge im Dünndarmausfluss detektiert, Cyanidin-3-O-glucosid (Cy-3-O-glc) (6) hingegen nur zu 28.3%. Das Maximum der Ausscheidung lag zwischen zwei und vier Stunden. Insgesamt war erkennbar, dass Glucoside am stärksten metabolisiert oder aufgenommen wurden. Stabiler waren die Galactoside; Arabinoside [ausgenommen Delphinidin-3-O-arabinosid (12)] zeigten die größte Stabilität. Diese Tendenz wurde in Modellversuchen, bei denen verschiedene Anthocyane mit polyphenolfreiem Dünndarmausfluss inkubiert wurden, bestätigt. Stabilitätsuntersuchungen der freien Aglycone ergaben Abhängigkeiten vom Substitutionsmuster der Anthocyanidine am B-Ring; methoxylierte Strukturen erwiesen sich weitaus stabiler als hydroxylierte. Zusammenfassend ist erstmals festzustellen, dass ein beachtlicher Teil der applizierten Anthocyane unter physiologischen Umständen in den Dickdarm gelangt und dort zur Prävention von Darmerkrankungen beitragen könnte. Da aber auf Grund der gewonnenen Ergebnisse auch ein beachtlicher Teil der Anthocyane nicht wieder gefunden wurde und aus der Literatur bekannt ist, dass sich nur sehr geringe Mengen im Urin nachweisen lassen, stellt sich die Frage über den Verbleib dieser Anthocyananteile. Eine Strategie, dieses Problem experimentell anzugehen, beruht in der Anwendung markierter Substrate, z. B. 14C-markierter Anthocyanidine. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden demzufolge [4-14C]-Pelargonidinchlorid (35) und [4-14C]-Delphinidin-chlorid (36) (auf Grundlage entsprechender nicht markierter Versuche) synthetisiert. Beide Synthesen gingen von 1,3,5-Trihydroxybenzol (37) aus. In einer Vilsmeyer-Reaktion wurde mittels [Formyl-14C]-dimethylformamid markierter 2,4,6-Trihydroxy-benzaldehyd (38) gewonnen. Nach Benzoylierung erhielt man den für die weiteren Schritte benötigten, radioaktiv markierten Baustein 2-Benzoyl-4,6-dihydroxybenzalde-hyd (39). [4-14C]-Pelargonidinchlorid (35) erhielt man durch Kondensation von [Formyl-14C]-2-benzoyl-4,6-dihydroxybenzaldehyd (39) mit ω,4-Diacetoxyacetophenon (17), welches ausgehend von Methoxybenzol (22) in einer dreistufigen Synthese gewonnen wurde. [4-14C]-Delphinidinchlorid (36) wurde durch Kondensation von 2-Benzoyl-4,6-dihydroxybenzaldehyd (39) mit ω,3,4,5-Tetraacetoxyacetophenon (20) erhalten. Die Synthese des Intermediates (20) erfolgte ausgehend von 3,4,5-Trihydroxybenzoesäure (30) via 3,4,5-Triacetoxybenzoesäure (31), deren Acylchlorid (32), anschließender Umsetzung zum Diazoketon (33) und Gewinnung von ω,3,4,5-Tetraacetoxyacetophenon (20), aus dem [4-14C]-Delphinidinchlorid in zwei Schritten zugänglich war. Mit der damit erstmals gewährleisteten Bereitstellung 14C-markierter Anthocyanidine ist der Weg für zukünftige Tierversuche zur Ermittlung der Verteilung von Anthocyanidinen im Körper geebnet. / Nutrition is supposed to play an essential role in the pathogenesis of inflammatory and malignant diseases of the gastrointestinal tract. It is well known that fat-rich nutrition favors the occurrence of such diseases. On the other hand, it is known that secondary plant components such as polyphenols and flavonoids show both in vitro and in vivo chemopreventive effects. Anthocyans seem to be of particular importance. It is still unknown how many anthocyans reach the colon after consumption, e.g., of fruits. One of the aims of this work was to answer this question by means of a relevant example, i.e. anthocyans from blueberry fruit (Vaccinum mytillus L.). For this purpose, we performed an intervention study with ileostomy patients. After a polyphenol free diet over a period of 24 hours five test subjects were each given 300 g of wild blueberries. The ileostomy discharge was collected in different intervals, immediately frozen and analyzed after extractive sample processing by means of HPLC-DAD analysis. The samples were quantified via HPLC-DAD, whereby the respective calibration was accomplished with authentic anthocyan references isolated from blueberries. In average 46% of the anthocyans were retrieved in the ileostomy discharge. The excreted amount depended on the structure of the aglycons and the respective sugar residue. In the ileostomy discharge 85.1 % of malvidin-3-O-arabinoside (Mv-3-O-ara) (42) was detected but only 28.3% cyanidin-3-O-glucoside (Cy-3-O-glc) (6). The maximum of the excretion was between two and four hours. Altogether it was to be observed that glucosides were metabolized or absorbed most of all. The galactosides were more stable. Arabinosides [excluding delphinidin-3-O-arabinoside (12)] showed the greatest stability. This tendency was confirmed in model reaction systems for which isolated anthocyans were incubated with polyphenol free ileostomy discharge. The stability of the available aglycones depended on the substitution pattern of the B-ring of the anthocyanidins. Methoxylated anthocyanins showed a by far greater stability than hydroxylated. Summarizing, it is shown for the first time that a considerable part of the consumed anthocyans reach the colon under physiological circumstances and could aid in the prevention of diseases of the colon. As however, due to the obtained results a considerable part of the anthocyans was not retrieved and it is known from literature that only very small quantities were found in urine, the question remains about the fate of the rest of the anthocyanidins. A strategy to approach this problem experimentally is based in the application of marked substrates, e.g. 14C-labelled anthocyanidins. In the range of the work at hand [4-14C]-pelargonidin chloride (35) and [4-14C]-delphinidin chloride (36) were synthesized on the basis of the corresponding non-marked synthesis. Both syntheses begin on the basis of 1,3,5-trihydroxybenzole (37). With a Vilsmeyer reaction with [formyl-14C]-dimethylformamide labelled 2,4,6-trihydroxybenzaldehyd (38) was prepared. After benzoylation, the for the next steps needed radioactive labelled [formyl-14C]-2-benzoyl-4,6-dihydroxybenzaldehyd (39) was obtained. [4-14C]-Pelargonidinchlorid (35) was received by condensation of ω,4-Diacetoxy-acetophenone (17) synthesized from methoxybenzol in a three step synthesis (22) with [formyl-14C]-2-benzoyl 4,6-dihydroxybenzaldehyd (39). The yield of (35) was 0.2 mg with a specific activity of 33.6 µCi/mg. [4-14C]-Delphinidin chloride (35) (0.33 mg with a specific activity of 30.4 µCi/mg) was obtained by condensation of 3,4,5-tetraacetoxyacetophenone (20) with [formyl-14C]-2-benzoyl 4,6-dihydroxybenzaldehyde (39). The synthesis of the intermediate (20) from which (35) was prepared in two steps starting from 3,4,5-trihydroxybenzoic acid via 3,4,5-triacetoxybenzoic acid (31), its acid chloride (32) with subsequent reaction to the diazoketone (33) and yielding of ω,3,4,5-triacetoxy acetophenone (20). In synthesizing 14C-labelled anthocyanidins for the first time the way for future animal experiments for the determination of the distribution of anthocyanidins in the body was opened.

Universiẗat, Diss.--Freiburg/Br., 1994.

Univ., Diss.--Freiburg/Breisgau, 1997.

S100A4 spielt eine zentrale Rolle für die Metastasierung des Dickdarmkrebses. Die Hemmung der S100A4 Expression stellt damit einen vielversprechenden therapeutischen Ansatz dar. Die vorliegende Arbeit präsentiert Niklosamid und Calcimycin als neue Inhibitoren der S100A4 Transkription. In Kolonkarzinomzellen, die mit einem der beiden Inhibitoren behandelt wurden, wurde die S100A4 Expression konzentrations- und zeitabhängig unterdrückt. Des Weiteren war die Zellmigration und -invasion in Abhängigkeit von S100A4 in behandelten Zellen vermindert. Niklosamid und Calcimycin Behandlung verhinderten die Zellproliferation und die Koloniebildung von Kolonkarzinomzellen. Beide Inhibitoren hemmten den konstitutiv aktiven Wnt Pathway von Kolonkarzinomzellen. Calcimycin Behandlung verminderte die Expression von beta-catenin. Niklosamid hemmte die Bildung des beta-catenin/TCF Komplexes und unterband damit die Expression von Wnt Pathway Genen, wie z.B. S100A4. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein in vivo Tiermodell entwickelt, mit dem die S100A4-induzierte Metastasierung mit Hilfe von nicht-invasivem Biolumineszenz Imaging visualisiert werden konnte. In diesem Model konnte gezeigt werden, dass Niklosamid signifikant die S100A4 Expression im Tumor vermindert und damit die Metastasierung hemmt. Des Weiteren zeigt diese Arbeit, dass S100A4 die Expression des Wnt Pathway Antagonisten DKK-1 in Kolonkarzinomzellen hemmt. DKK-1 selbst konnte als endogener Inhibitor der S100A4 Expression identifiziert werden. Zusammenfassend beschreibt die vorliegende Arbeit einen neuen regulativen Mechanismus im Wnt Pathway, der die S100A4 Expression im Kolonkarzinom fördert. Diese Beobachtung verdeutlicht die Notwendigkeit für wirksame S100A4 Inhibitoren, wie Niklosamid und Calcimycin, die das Potenzial haben, in einer klinischen Anwendung die Metastasierung von Kolonkarzinompatienten mit erhöhter S100A4 Expression zu hemmen und damit deren Überlebenschance wesentlich zu verbessern. / S100A4 promotes metastasis in colon cancer patients thereby reducing their five-year survival chances to less than 10%. Consequently, inhibition of S100A4 expression is a promising strategy for anti-metastatic treatment of colon cancer patients. The present study characterizes the small molecules niclosamide and calcimycin as transcriptional inhibitors of S100A4 which reduced S100A4 expression concentration- and time-dependently. Niclosamide and calcimycin treatment restricted cell migration, invasion and wound healing capabilities in a S100A4-specific manner, and inhibited cell proliferation and colony formation of colon cancer cells. Both small molecule inhibitors interfere with the constitutively active Wnt pathway. Targeting β-catenin expression by calcimycin or interfering with the β-catenin/TCF transcription activating complex by niclosamide resulted in reduced Wnt target gene transcription, among them S100A4. The study further presents a human colon cancer xenograft mouse model for monitoring S100A4-induced metastasis formation via non-invasive bioluminescence imaging. Treatment of xenograft mice with niclosamide resulted in a significant reduction of the S100A4 mRNA level in the tumor accompanied by inhibition of metastasis formation. Moreover, this study presents evidence that S100A4 is an inhibitor of DKK-1 expression. In colon cancer cells DKK-1 and S100A4 expression was negatively correlated. Ectopic S100A4 overexpression inhibited DKK-1 expression. Targeting S100A4 via shRNA recovered the repressed DKK-1 expression and vice versa. In summary, the study describes a novel positive feedback loop in the Wnt pathway regulation formed by S100A4 repressing its antagonist DKK-1. This novel mechanism further strengthens the need for S100A4 inhibitors such as niclosamide or calcimycin. Consequently, such small molecules provide immense potential for the treatment of colon cancer patients who are at high risk for S100A4-induced colon cancer metastasis.