Der Einsatz der Vitamin B 1 Vorstufe Benfotiamin hat sich im Tiermodell durch Verhinderung oder gar Aufhebung typischer diabetischer Folgeschäden wie Ne- phropathie, Retinopathie und Neuropathie ausgezeichnet. Diese Wirkung wird unter anderem der Aktivitätssteigerung des Enzyms Transketolase zugeschrie- ben, welches auch bei Dialysepatienten ohne diabetische Grunderkrankung sup- primiert ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Auswirkungen einer ora- len Benfotiaminsubstitution auf den Stoffwechsel von Langzeithämodialysepati- enten zu untersuchen. Die 15 rekrutierten Patienten mit und ohne Diabetes mel- litus erhielten über einen Zeitraum von 2 Monaten eine Dosis von 300 mg/d Benfotiamin, die in den folgenden 2 Monaten bis maximal 450 mg/d gesteigert wurde. Um einen Eindruck über den Verlauf der Entzündungssituation und des oxidativen Stresses zu gewinnen, wurden im Patientenvollblut AGEs und pro- inflammatorische Zytokine gemessen. Außerdem wurden peripheren Lympho- zyten mit Hilfe des alkaline Comet-Assay und des Mikrokerntestes auf DNA- Schädigungen analysiert. In beiden Patientengruppen lässt die Senkung der Mi- krokernraten den Schluss zu, dass Benfotiamin DNA-Schäden und somit eventu- ell das Krebsrisiko reduziert. Dieses vielversprechende Ergebnis korreliert jedoch nicht mit dem Resultat des Comet-Assay. Da hier der relative DNA-Schaden ten- dentiell ansteigt, sollte es Ziel weiterer Studien sein, diesen Sachverhalt an ei- nem größeren Patientenkollektiv mit Kontrollgruppen zu überprüfen. Eventuell ist letzteres Testsystem wegen seiner hohen Sensitivität in diesem Fall nicht op- timal geeignet. Außerdem sollte gezielt auf die beobachtete schnellere und stär- kere Mikrokernsenkung der diabetischen Patienten eingegangen werden, da die- se in der vorliegenden Studie zahlenmäßig unterrepräsentiert waren. Positiv zu bewerten ist der leichte CRP-Abfall sowie der Anstieg des Gesamtproteins und Albumin im Serum, was auf eine Reduktion der Mikroinflammation und oder eine verbesserte Ernährungssituation hinweist. Andererseits spricht der Anstieg des Neopterin- und Interleukin 6-Spiegels gegen die Veränderung des Inflamma- tionsstatus. Entgegen der Erwartung ließ sich in dieser Studie keine Reduktion der zirkulierenden AGEs und AOPPs im Serum erzielen. Um eine Reduktion des oxidativen Stresses besser beurteilen zu können, sollten in Folgestudien direkte und leicht veränderliche Marker wie der Glutathionspiegel verwendet werden. Zusammenfassend reduzierte Benfotiamin bei Hämodialysepatienten mit und ohne Diabetes mellitus DNA-Schäden in peripheren Lymphozyten bei unver- änderter Inflammationssituation und steigerte die Plasmaproteinkonzentration. Dies wurde eventuell durch Reduktion von oxidativem Stress und oder Beein- flussung seiner Ursachen wie Reduktion von Urämietoxinen erreicht.Weitere kli- nische Studien sind notwendig, um dieses vielversprechende Medikament in der täglichen Praxis einsetzen zu können. Besonders vorteilhaft ist seine gute Verträg- lichkeit auch in hoher Dosierung. Darüber hinaus soll das Präparat auch neuro- patische Schmerzen reduzieren, die sich bei Dialysepatienten häufig manifestie- ren, und wirkt somit multikausal. / It has been shown in animal models, that Benfotiamine, a precursor of the vitamine B1, prevents typical complications of diabets, like nephropathy, retinopathy and neuropathy. This effect is attributed to the increased activity of the enzyme trankelotase. The latter is also suppressed in patients of the hemodialysis program who are not diabetic. The goal of this thesis was to show the effects of an oral administration of benfotiamine on longterm hemodialysis patients. Fifteen patients were treated with 300 mg per day of benfotiamine which was increased in the following two months to 450 mg per day. The patient group consisted of a sub-group of diabetic and non-diabetic individuals. Advanced glycation endproducts (AGEs) and proinflammatory cytocines were measured in patients full-blood to show the impact on the inflammation and the oxidative stress situation. The DNA-damage in peripheral lymphocytes was determined using the alkaline comet-assay and the micronucleus-assay. The rate of micronuclei was diminished in both patient groups which could be attributed to the reduction of DNA-damage by benfotiamine and so eventually to a reduced risk of cancer. However, this result does not agree with the comet-assay experiments. The relative DNA-damage increased in the course of the study and so seems to be unaffected by the benfotiamine therapy. This may be attributed to the high sensitivity of the comet-assay technique. Therefore, further investigations with a bigger patient group in a double-blind study are necessary. Additionally, there should be a greater focus on diabetic patients that showed a faster and increased reduction of micronuclei which were underrepresentated in this study. The slight reduction of CRP and the increased protein and serum-albumine concentration correlates to a better nutritional status. On the other hand, the increasing neopterine and interleukine 6 level do not agree to the changes in the inflammatory situation. Against all expectations there was no reduction of AGEs and AOPPs in patients serum. Following studies should focus on rapidly changing direct markers like the glutathione level. In summary, benfotiamine reduces DNA-damage in peripheral lymphocytes in hemodialysis patients with or without diabetes. The plasma protein concentration was increased but unexpectedly the inflammatory situation was stable. These effects may be due to a reduction of oxidative stress or its causes like diminished ureamic toxines. One of Benfotiamines advantages is its good tolerance, even in increased dosages. Furthermore it seems to diminish neuropathic pain which is frequent in hemodialysis patients. However, more clinical studies are neccessary for a use in daily practice.

In the course of this study, several endogenous compounds and model substances were used to mimic the conditions in patients suffering from hypertension. As endogenous compounds, angiotensin II and aldosterone were chosen. As model substances, 4-nitroquinoline-1-oxide (NQO), hydrogen peroxide and phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) were selected. Benfotiamine as well as α-tocopherol proved in the course of the experiments to be able to prevent angiotensin II-induced formation of oxidative DNA strand breaks and micronuclei. This could be due to a prior inhibition of the release of reactive oxygen species and is in contrast to results which were achieved using thiamine. Furthermore, experiments in which cells were pre-incubated with benfotiamine followed by incubation with NQO showed that benfotiamine was not able to prevent the induction of oxidative stress. The hypothesis that benfotiamine has, like α-tocopherol, direct antioxidative capacity was fortified by measurements in cell free systems. In brief, a new working mechanism for benfotiamine in addition to the ones already known could be provided. In the second part of the study, angiotensin II was shown to be dose-dependently genotoxic. This effect is mediated via the angiotensin II type 1 receptor (AT1R) which. Further experiments were extended from in vitro settings to the isolated perfused kidney. Here it could be shown that angiotensin II caused vasoconstriction and DNA strand breaks. Co-perfusion of kidneys with angiotensin II and candesartan prevented vasoconstriction and formation of strand breaks. DNA strand break formation due to mechanical stress or hypoxia could be ruled out after additional experiments with the thromboxane mimetic U 46619. Detailed investigation of the DNA damage in vitro revealed that angiotensin II induces single strand breaks, double strand breaks and 8-hydroxydeoxyguanosine (8-oxodG)-adducts as well as abasic sites. Investigations of the effects of aldosterone-treatment in kidney cells showed an increase of oxidative stress, DNA strand breaks and micronuclei which could be prevented by the steroidal mineralocorticoid receptor antagonist eplerenone. Additional experiments with the non-steroidal mineralocorticoid receptor antagonist (S)-BR-4628 revealed that this substance was also able to prevent oxidative stress and genomic damage and proved to be more potent than eplerenone. In vivo, hyperaldosteronism was imitated in rats by aid of the deoxycorticosteroneacetate (DOCA) salt model. After this treatment, levels of DNA strand breaks and chromosomal aberrations in the kidney could be observed. Furthermore, an increase in the release of ROS could be measured. Treatment of these animals with spironolactone , BR-4628 and enalaprile revealed that all antagonists were effective BR-4628 was the most potent drug. Finally, rosuvastatin was investigated. In HL-60 cells phorbol 12-myristate 13-acetate caused oxidative stress. Rosuvastatin was able to prevent the release of ROS and subsequent oxidative DNA damage when co-incubated with PMA. Furthermore, not only an inhibition of PMA-induced oxidative stress but also inhibition of the unspecific release of ROS induced by hydrogen peroxide was observable. Addition of farnesyl pyrophosphate (FPP), geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP), and mevalonate, intermediates of the cholesterol pathway, caused only a marginal increase of oxidative stress in cells treated simultaneously with PMA and rosuvastatin, thus indicating the effect of rosuvastatin to be HMG-CoA-reductase-independent. Investigation of the gene expression of subunits of NAD(P)H oxidase revealed a down-regulation of p67phox following rosuvastatin-treatment. Furthermore, it could be shown that rosuvastatin treatment alone or in combination with PMA increased total glutathione levels probably due to an induction of the gene expression and enzyme activity of γ-glutamylcysteine synthetase (γ-GCS). / Im Zuge dieser Studie wurden sowohl endogene Substanzen als auch Modellsubstanzen eingesetzt, um die pathologischen Verhältnisse in Patienten, die an Bluthochdruck leiden, zu imitieren. Als endogene Substanzen wurden Angiotensin II und Aldosteron ausgewählt. Als Modellsubstanzen wurden 4-Nitrochinolin-1-oxid (NQO), Wasserstoffperoxid und Phorbol-12-myristat-13-gewählt. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit zwei Vitaminen, nämlich Benfotiamin und α-Tocopherol. Sowohl Benfotiamin als auch α-Tocopherol zeigten im Laufe der Experimente, dass sie in der Lage sind, durch Angiotensin II verursachte DNA-Strangbrüche und chromosomale Aberrationen zu verhindern. Dies ist möglicherweise auf eine ebenfalls beobachtbare vorausgegangene Inhibition der Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies zurückzuführen. Zusammenfassend konnte ein neuer Wirkmechanismus für Benfotiamin vorgestellt werden. Im zweiten Teil dieser Studie konnte nachgewiesen werden, dass Angiotensin II eine dosisabhängige Gentoxizität verursacht. Dieser Effekt wird durch den Angiotensin II-Rezeptor Typ 1 vermittelt. Im weiteren Verlauf der Studie wurden die in vitro Experimente auf das Modell der isolierten perfundierten Mäuseniere ausgeweitet. Hier konnte gezeigt werden, dass Angiotensin II Vasokonstriktion und DNA-Strangbrüche verursacht. Co-Perfusion der Nieren mit Angiotensin II und Candesartan verhinderte hingegen die Vasokonstriktion und die Bildung von DNA-Strangbrüchen. Die Verursachung von Strangbrüchen durch mechanischen Stress oder Hypoxie konnte ausgeschlossen werden. Die Untersuchung der ex vivo beobachteten DNA-Schäden in vitro ließ erkennen, dass Angiotensin II Einzelstrangbrüche, Doppelstrangbrüche, die Bildung des DNA-Addukts 8-OxodG und abasische Stellen induziert. Ein Reparatur-Comet Assay, parallel durchgeführt mit der Messung des phosphorylierten Histons 2AX (γ-H2AX) über 24 h, zeigte eine vollständige Reparatur der Einzelstrangbrüche, wohingegen die Zahl der Doppelstrangbrüche in diesem Zeitraum sogar zunahm. Untersuchungen der Effekte, die eine Aldosteron-Behandlung auf Nierenzellen hat, zeigten einen Anstieg des oxidativen Stress, der DNA Strangbrüche und der Mikrokerne. Diese Effekte konnten durch Eplerenon verhindert werden. Weitere Experimente mit dem nicht-steroidalen Mineralocorticoid Rezeptor-Antagonisten (S)-BR-4628 zeigten, dass auch diese Substanz oxidativen Stress und DNA Schäden verhindern konnte, im Gegensatz hierzu hatte das (R)-Isomer, das keine Aktivität am Mineralocorticoid Rezeptor zeigt, keine präventiven Effekte. In vivo wurde der Hyperaldosteronismus mit Hilfe des Deoxycorticosteronacetat- (DOCA) Salzmodells nachgeahmt. Unter dieser Behandlung konnten Level an DNA-Strangbrüchen und chromosomalen Aberrationen beobachtet werden. Des Weiteren konnten in den DOCA-Tieren erhöhte Level an oxidativem Stress gemessen werden. Wurden die Versuchstiere zusätzlich zur DOCA-Behandlung mit Spironolacton, BR-4628 und dem Enalapril behandelt, konnte gezeigt werden, dass BR-4628 potenter war als Spironolacton Enalapril. Zuletzt wurde mit Rosuvastatin eine Substanz untersucht, die die antioxidative Abwehr der Zellen aktivieren kann. In der humanen Leukämie-Zelllinie HL-60 verursachte Phorbol-12-myristat-13-acetat (PMA) oxidativen Stress. Rosuvastatin war in der Lage, die Freisetzung von ROS und daraus resultierende DNA-Strangbrüche bei Co-Inkubation mit PMA zu verhindern. Außerdem konnte gezeigt werden, dass Rosuvastatin nicht nur PMA-induzierten oxidativen Stress, sondern auch die unspezifische Wasserstoffperoxid-induzierte Freisetzung von ROS verhinderte. Die Untersuchung der Genexpression von Untereinheiten der NAD(P)H Oxidase ergab, dass p67phox nach Rosuvastatin-Behandlung herabreguliert wurde. Behandlung mit Rosuvastatin allein oder zusammen mit PMA konnte außerdem die Glutathion-Spiegel erhöhen. Dies ist vermutlich auf die Induktion der Genexpression und der Enzymaktivität der γ-Glutamylcystein-Synthetase (γ-GCS), des Schrittmacherenzyms des Glutathionsystems, zurückzuführen.