Im Gegensatz zu den renalen Transportmechanismen von OTA ist die gastrointestinale Absorption dieses Mykotoxins weitaus weniger untersucht worden. Die bisherigen Untersuchungen deuten darauf hin, dass OTA aus der Nahrung über einfache passive Diffusion der nicht-dissoziiert vorliegenden Form aufgenommen wird. Weitere Informationen zur Absorption von OTA aus dem Verdauungstrakt in vivo, insbesondere zur Beteiligung von Transportsystemen, wie sie in der Niere beobachtet wurden, liegen nicht vor. In der vorliegenden Arbeit sollte daher mittels einer in situ-Perfusionsmethode an Ratten die Aufnahme von OTA aus dem Darmlumen ins Blut untersucht werden. Zunächst konnte, wie es auch schon in früheren Arbeiten beobachtet worden war, gezeigt werden, dass im proximalen Jejunum im Vergleich zum mittleren und distalen Abschnitt des Jejunums eine höhere Aufnahme von OTA stattfand. Des Weiteren trat eine deutliche Abhängigkeit vom luminalen pH-Wert in der OTA-Absorption auf, wobei signifikant mehr OTA aufgenommen wurde, je niedriger der luminale pH-Wert war. Ein saturabler Transportmechanismus konnte in dem untersuchten Konzentrationsbereich nicht beobachtet werden. Weiterhin traten keine signikanten Unterschiede bei einem Zusatz von Glucose im Vergleich zur Kontrollgruppe auf, was den parazellulären Weg für die Absorption von OTA als unwahrscheinlich erscheinen lässt. Auch Substrate verschiedener Transportsysteme (Glycylsarcosin, Aspartam, Phenyalalanin, Leucin und Taurocholat) zeigten keinen statistisch signifikanten Einfluss auf die OTA-Absorption. Die Bindung von OTA an Proteine verhinderte die intestinale OTA-Absorption deutlich. Aufgrund der eigenen Befunde und der Daten aus der Literatur scheint die intestinale OTA-Absorption hauptsächlich transzellulär über einfache Diffusion der nicht-dissoziierten Form zu erfolgen. Es bestehen somit deutlich Unterschiede zur renalen Absorption von OTA.

Im Gegensatz zu den renalen Transportmechanismen von OTA ist die gastrointestinale Absorption dieses Mykotoxins weitaus weniger untersucht worden. Die bisherigen Untersuchungen deuten darauf hin, dass OTA aus der Nahrung über einfache passive Diffusion der nicht-dissoziiert vorliegenden Form aufgenommen wird. Weitere Informationen zur Absorption von OTA aus dem Verdauungstrakt in vivo, insbesondere zur Beteiligung von Transportsystemen, wie sie in der Niere beobachtet wurden, liegen nicht vor. In der vorliegenden Arbeit sollte daher mittels einer in situ-Perfusionsmethode an Ratten die Aufnahme von OTA aus dem Darmlumen ins Blut untersucht werden. Zunächst konnte, wie es auch schon in früheren Arbeiten beobachtet worden war, gezeigt werden, dass im proximalen Jejunum im Vergleich zum mittleren und distalen Abschnitt des Jejunums eine höhere Aufnahme von OTA stattfand. Des Weiteren trat eine deutliche Abhängigkeit vom luminalen pH-Wert in der OTA-Absorption auf, wobei signifikant mehr OTA aufgenommen wurde, je niedriger der luminale pH-Wert war. Ein saturabler Transportmechanismus konnte in dem untersuchten Konzentrationsbereich nicht beobachtet werden. Weiterhin traten keine signikanten Unterschiede bei einem Zusatz von Glucose im Vergleich zur Kontrollgruppe auf, was den parazellulären Weg für die Absorption von OTA als unwahrscheinlich erscheinen lässt. Auch Substrate verschiedener Transportsysteme (Glycylsarcosin, Aspartam, Phenyalalanin, Leucin und Taurocholat) zeigten keinen statistisch signifikanten Einfluss auf die OTA-Absorption. Die Bindung von OTA an Proteine verhinderte die intestinale OTA-Absorption deutlich. Aufgrund der eigenen Befunde und der Daten aus der Literatur scheint die intestinale OTA-Absorption hauptsächlich transzellulär über einfache Diffusion der nicht-dissoziierten Form zu erfolgen. Es bestehen somit deutlich Unterschiede zur renalen Absorption von OTA.

Bluthochdruck ist ein globales Gesundheitsproblem, das Milliarden von Menschen weltweit betrifft und schwerwiegende physische, finanzielle und auch produktivitätsbezogene Auswirkungen hat (Forum and Health, 2011; WHO, 2013; Williams et al., 2018). Die Aufnahme bioaktiver Peptide mit blutdrucksenkender Wirkung wie das Isoleucin-Tryptophan (IW) ist als mögliche Präventionsstrategie für die Hypertonie in Diskussion. Das Dipetid IW hemmt das Angiotensin-Converting-Enzym (ACE) und zeigt im Tierversuch eine blutdrucksenkende Wirkung (Martin et al., 2008b; Kaiser et al., 2016). Die Absorption dieses Dipeptids ist jedoch noch nicht aufgeklärt. Daher sollte in der vorliegenden Arbeit die Absorption und Stabilität bioaktiver Peptide am Beispiel des Dipeptids IW untersucht werden. Die folgenden 3 Zielsetzungen sollten dabei helfen die Aufnahme von IW in vivo aufzuklären. 1) Untersuchung der intestinalen Absorption von IW ex-vivo mittels Darmperfusion (EIPM). 2) Bewertung der intestinalen Stabilität von IW mittels Darm/Peptid-Co-Inkubation und anschließenden Studien zur Identifikation IW-abbauender Enzyme. 3) Untersuchung auf mögliche weiter gastrointestinale Absorptionsrouten von IW beim Menschen. Im ersten Schritt wurde die ex-vivo Darmperfusions-Methode (EIPM) etabliert, so dass eine physiologische Abschätzung der Absorption von IW durch den Mausdarm möglich wird. Mit dieser Methode wurden die absorptiven Funktionen des Darms ex-vivo zunächst mit den Kontrollsubstanzen, Koffein und Erythrozyten geprüft, bevor die Absorption der Dipeptide IW und WL untersucht wurden. Die Ergebnisse aus den Dipeptid Studien zeigten, dass IW und WL nicht intakt aus dem Mausdarm absorbiert wurden, allerdings die in der Sequenz der Dipeptide enthaltene Aminosäure Tryptophan konnte nachgewiesen werden. Dies lässt darauf schließen, dass die Dipeptide durch die Darmenzyme mit anschließender Freisetzung von Tryptophan rasch abgebaut wurden. Die Berechnung der Massenbilanz zeigten für IW und WL ein signifikantes Massendefizit (18 % für IW und 15 % für WL). Die Darm/Peptid-Co-Inkubationsstudien zeigten ebenfalls eine rasche Abnahme (innerhalb von 5 Minuten) der IW- und WL-Konzentrationen und gleichzeitig eine Zunahme der Tryptophankonzentration. Damit konnte bestätigt werden, dass IW und WL im Darm rasch abgebaut wird. Auch in den Co-Inkubationsstudien gab es wie bei den EIPM-Ergebnissen ein signifikantes Massendefizit (19 % für IW und 21 % für WL). Für die Identifizierung der IW abbauenden Enyzme wurden die Darm-Peptid-Co-Inkubation zusätzlich neben IW mit verschiedenen allgemeinen und spezifischen Inhibitoren durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass Membrandipeptidase, Aminopeptidase W und Aminopeptidase N die Enzyme sind, die hauptsächlich IW im Darm abbauen. Die gleichzeitige Hemmung dieser Enzyme verhinderte signifikant die Hydrolyse von IW im Darm. So wurden 64,1 % des eingesetzten IW nach 5 min quantifiziert. Für Aminopeptidase N und die Membrandipeptidase sind kommerziell erhältliche Antikörper vorhanden, so dass die beiden mittels Western Blot und Immunchemie als Bürstenrandenzyme im Darmepithel nachgewiesen wurden. In einer weiteren Versuchsreihe wurde untersucht, ob die oben genannten Enzyme auch für den Abbau von IW im Plasma verantwortlich sind. Die Ergebnisse zeigten, dass diese identifizierten Enzyme den Abbau von IW im Plasma nicht verhinderten, was zeigt, dass dort andere Enzymgruppen beteiligt sind. Weiter wurden Veränderungen der intestinalen ACE-Aktivität und des intestinalen ACE-Proteinspiegels nach der Inkubation mit IW untersucht. Es zeigten sich durch die Inkubation mit IW eine Verringerung der ACE-Aktivität, die allerdings auf Grund der hohen Standardabweichung keine Signifikanz erreichte. Der ACE-Proteinspiegel zeigte durch die Inkubation mit IW keine signifikanten Veränderungen. Im Hinblick auf die Humanstudien wurde die IW Stabilität in Speichelproben von 4 Freiwilligen untersucht. Während bei einer Probe keinerlei Abbau von IW über 10 min gesehen wurde, zeigten die anderen 3 dagegen einen deutlichen Abbau von IW. Nach 10 min Inkubation waren im Mittel noch 81,7 % IW intakt nach 30 min nur noch 68,6 %. Parallel zum IW – Abbau nahm die Tryptophan-Konzentration zu. Mit der erhaltenen Massenbilanz von 108,2 % konnte eindeutig ein Abbau von IW bestätig werden. Um die mögliche Absorption von IW über den gesamten Magen-Darm-Trakts beim Menschen zu beurteilen, wurde IW über verschiedene Wege verabreicht: sublingual, in Trinkwasser gelöst, als magensaftresistente Kapseln und als nicht magensaftresistente Kapseln. Die Ergebnisse der Absorptionsstudien mit 5 bis 6 Probanden zeigten einen Anstieg von IW im Plasma im Vergleich zu den basalen Werten bei den folgenden Interventionen: als magensaftresistente Kapseln (Mittelwert; +/-304 %, Median; +/-156 %), sublingual (Mittelwert; +/-303 %, Median; +/-204 %), in Trinkwasser gelöst (Mittelwert; +/-266 %, Median; +/-287 %) und schließlich als Kapseln ohne Magensaftresistenz (Mittelwert; +/-163 %, Median; +/-152 %). Alle Messparameter unterlagen hohen interindividuellen Schwankungen. Die Fläche unter den Kurven für den IW-Anstieg wurde in folgender Reihenfolge kalkuliert: IW magensaftresistente Kapseln > sublinguale IW > IW in Trinkwasser gelöst > IW Kapseln ohne Magensaftresistenz. Dies gilt sowohl für den Vergleich des Mittelwerts als auch für den des Median. Eine entsprechende Hemmung der Plasma-ACE-Aktivität wurde auch bei den Teilnehmern nach der IW-Einnahme beobachtet. IW, das über dem sublingualen Weg verabreicht wurde, bewirkte die stärkste Hemmung der Plasma-ACE-Aktivität (Mittelwert; +/-19,1 %, Median; +/-17. 9 %), gefolgt von in Trinkwasser gelösten IW (Mittelwert;+/-16,8 %, Median; +/-18,6 %), dann IW-magensaftresistente Kapseln (Mittelwert; +/-13,6 %, Median; +/-15,1 %) und schließlich IW- Kapseln ohne Magensaftresistenz (Mittelwert; -9,3 %, Median; -9,2 %). Zusammenfassend haben die Ergebnisse der vorliegenden Studie gezeigt, dass IW im Darm rasch abgebaut wird, was für seine Bioverfügbarkeit eine Rolle spielt. Als die wichtigsten Enzyme, die IW im Darm abbauen, wurden die Membrandipeptidase, Aminopeptidase N und Aminopeptidase W identifiziert, diese sind allerdings nicht für den IW-Abbau im Plasma verantwortlich. Schließlich zeigten die Ergebnisse der Humanstudien, dass IW vor allem sublingual und intestinal, in geringerem Masse auch über den Magen absorbiert wurde. Parallel zu der Absorption wurde das Plasma-ACE gehemmt. Diese Studien liefern damit wichtige Grundlagen für die Absorption bioaktiver Peptide, welche für die Überlegungen der Applikationsart dieser Peptide hilfreich sind.