Thesis (doctoral)--Tübingen, 1981.

Tübingen, Univ., Diss., 2004.

Oxidativ modifizierte Phospholipide haben PAF-ähnliche Struktur und zeigen in vitro PAF-ähnliche Wirkung. Dabei handelt es sich hauptsächlich um fragmentierte Phosphatidylcholine, die eine lange Fettsäure- oder Alkylkette in sn-1 Stellung und einen kurzen Acylrest (C4-C9) mit oxidiertem C-Atom in sn-2 Stellung haben und als PAF-ähnliche Lipide bezeichnet werden. In der vorliegenden Arbeit wurden durch eine neue HPLC-Fluoreszenzmethode ein Vertreter dieser in vivo existierender PAF-ähnlichen Lipide im Plasma quantifiziert. Dieses fragmentierte Phosphatidylcholin (FPC) besitzt einen Palmitoylrest in sn-1 Position, sowie eine C3 oder C4 Kette in sn-2 Position und erfüllt damit die strukturelle Voraussetzungen für biologische Aktivität. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass FPC in biologisch aktiven Fraktionen enthalten war, deren biologische Aktivität jedoch nicht von PAF bewirkt wurde, sondern von PAF-ähnlichen Lipiden. Dies unterstützt die Vermutung, dass FPC biologische Aktivität zeigt. Im Plasma wird FPC von Lipoproteinen transportiert. Oxidativer Stress in biologischen Systemen, ausgelöst durch Tabakrauch, Organischämie/ Reperfusion, Vitamin E-Mangel oder Inkubation von Zellen mit H2O2, führte zu einer Erhöhung der FPC-Konzentration. Damit wurde gezeigt, dass die PAF-ähnlichen Lipide in vivo durch Radikal-induzierte Lipidperoxidation gebildet werden können. Trotz eines Konzentrationsanstiegs von FPC nach oxidativem Stress, kam es bei einer systemischen Inflammation, die von Radikal-bildenen Prozessen begleitet ist, jedoch nicht zu einer Anreicherung von FPC-ähnlichen Lipidperoxidationsprodukten. Ursache für die fehlende Anreicherung von oxidativ modifizierten Lipiden bei einer systemischen Inflammation könnte ihr rascher Abbau durch Phospholipasen, oder der Abbau von Vorstufen, bzw. die Substratrminderung, sein. / Oxidative modified phospholipids have PAF like structure and show in vitro PAF like activity. They consist of fragmented phosphatidylcholine with a long fatty acid or alkyl chain in sn-1 position and a short acylrest (C4-C9) with a oxidized C-atom in sn-2 position. According to their structure they are called PAF like lipids. In this paper one representative of these in vivo existing PAF like lipids are quantified in plasma by means of a new fluorescence HPLC method. These fragmented phosphatidylcholines consits of a palmitoylrest in sn-1 position and a C3 or C4 chain in sn-2 position and therefore they fullfill the strutural conditions to have biological activity. We further showed, that the biological active fractions contain FPC. The biological activity is not caused by PAF but by PAF like lipids. This fact supports the hypothesis that FPC are biological active. FPC is carried by lipoproteins in plasma. Oxidative stress caused by cigarette smoke, ischemia/ reperfusion, Vitamin E deficiency or incubation of cells with H2O2 leads to an increase of the concentration of FPC. Thereby it could be shown that PAF like lipids can be formed in vivo by means of radical induced lipidperoxidation. Many radical producing processes are involved in systemic inflammation. Despite of an increase of FPC's concentration after oxidative stress, there was no accumulation of FPC like lipidperoxidation products during systemic inflammation. One reason for the missing accumulation of oxidative modified lipids during systemic inflammation can be the fast degradation by phospholipases or the reduction of substrat.

Die Mehrzahl der Patienten mit einem duktalen Pankreaskarzinom weist bei Diagnosestellung ein fortgeschrittenes Tumorstadium auf. Da die Chemo- und die Strahlentherapie nur geringe Ansprechraten bei gleichzeitig starken Nebenwirkungen zeigen, ist die Entwicklung neuer nebenwirkungsarmer Therapiekonzepte erforderlich. Zur Evaluierung neuer medikamentöser Behandlungskonzepte etablierten wir das Tumordell eines N-Nitrosobis-2-oxopropylamin (BOP)-induzierten duktalen Pankreaskarzinoms des Syrischen Hamsters, welches morphologisch und biologisch dem humanen Pankreaskarzinom sehr ähnlich ist. Um fortgeschrittene Tumorstadien zu simulieren hoben wir die in diesem Tiermodell auftretende Lebermetastasierungsrate von 30-35% auf 90% durch eine diätetische Modifikation an, indem der Rohfettanteil von 3,5% im Hamsterstandardfutter auf 21,4% erhöht wurde. Die führenden Komponenten waren dabei Linolsäure und Linolensäure. Da die gesteigerte Lebermetastasierung durch die Anhebung des Rohfettanteils bedingt war und eine Steigerung des oxidativen Stresses durch Nitrosamine, wie BOP, bekannt ist, untersuchten wir ferner den Einfluß auf die intra- und extrametastatische Lipidperoxidation. Unter der Therapie mit dem Somatostatin-Analogon Octreotid und dem Östrogenantagonisten Tamoxifen zeigte sich, daß Tamoxifen keinen Einfluß auf das Wachstum und die Lebermetastasierung hat. Hingegen verringerte Octreotid in Einzel- und Kombinationstherapie gleichermaßen das Lebermetastasenwachstum. Darüberhinaus führte Octreotid bei gleichzeitiger Hochfetternährung zu einer Erniedrigung der extrametastatischen und einer Erhöhung der intrametastatischen hepatischen Lipidperoxidation. Über diese beiden Mechanismen führt Octreotid möglicherweise zu einer Inhibition des Wachstums der Lebermetastasen. Hierbei scheint es sich nicht um einen rezeptorvermittelten Effekt handeln, da in metastasenfreien Leberanteilen keine Somatostatinrezeptoren nachweisbar waren. Demgegenüber könnte es sich bei der Octreotid-bedingten intrametastatischen Steigerung der Lipidperoxidation um einen direkten, rezeptorvermittelten Effekt handeln, da intrametastatisch Somatostatinrezeptoren nachgewiesen wurden. Unter der Therapie mit Vitamin A und E wurde die Lebermetastasierung beim Pankreaskarzinom erniedrigt. Biochemisch war unter der Behandlung mit den Vitaminen A, C und E die Aktivität der antioxidativen Schutzenzyme GSHPX und SOD erhöht, sowie die hepatisch Lipidperoxidation (TBARS) intra- und extrametastatisch erniedrigt. Ferner untersuchten wir den Einfluß der hochselektiven Cyclooxigenase-II- (Celebrex) und der 5-Lipoxygenase-Inhibition (Zyflo) des Eicosanoidstoffwechsels auf das Tumorwachstum des Pankreaskarzinoms. Während die Einzeltherapie mit Celebrex oder Zyflo keinen Einfluß auf die Inzidenz, Anzahl oder Größe von Lebermetastasen hatte, wurden alle 3 Parameter durch die Kombinationstherapie erniedrigt. Darüberhinaus war die hepatische Aktivität der Lipidperoxidations-Schutzenzyme intrametastatisch unter der Kombinationstherapie nicht erhöht. Dies führte zu einer Steigerung der intrametastatischen Lipidperoxidation, die wahrscheinlich für Membranschäden von Metastasenzellen mitverantwortlich ist, und über einen Verlust von Zellintegrität zum Zelltod führt. / At the time of diagnosis the majority of patients with ductal pancreatic cancer suffers from advanced tumor stages. Since present adjuvant therapies show strong side-effects and only decrease tumour growth in very few patients, the development of new therapeutic concepts seems urgent. In order to evaluate new therapeutic strategies we established a tumour model of N-nitrosobis-2-oxopropylamin (BOP) induced ductal pancreatic cancer in Syrian Hamster, which is equal to human cancer in morphological and biological aspects. Accordingly we increased the incidence of liver metastasis from 30-35% to 90% by diatetic modification elevating raw fat content from 3,5% zu 21,4% with important components linolenic and linol acid. Furthermore we evaluated the impact of increased raw fat content and oxidative stress, caused by nitrosamines, on intra- and extrametastatic lipidperoxidation. Evaluating the effect of the somatostatin analogue Octreotide and the estrogen antagonist Tamoxifen we observed that Tamoxifen did neither influence tumour growth nor liver metastasis while Octreotide decreased liver metastasis in single and combined therapy. Moreover Octreotide significantly decreased extrametastatic lipidperoxidation and increased intrametastatic lipidperoxidation. Probably inhibition of growth of liver metastasis was caused by these mechanisms. This effect seems not to be mediated by somatostatin receptors since we did not detect any receptors in non-metastatic hepatic tissue. However, intrametastatic increase of lipidperoxidation might directly be receptor-mediated, since we proved somatostatin receptors in liver metastasis. Therapy with Vitamine A and E decreased liver metastasis in pancreatic cancer. Biochemically activity of lipidperoxidation protective enzymes GSHPX and SOD was increased by Vitamine A, C and E while hepatic lipidperoxidation was decreased intra- and extrametastically. Furthermore we analysed the impact of selective cyclooxigenase-II- (Celebrex) and 5-lipoxygenase-inhibition (Zyflo) of eicosanoid metabolism on tumor growth in. While single therapy with Celebrex or Zyflo did not influence incidence, number or size of liver metastasis, these parameters were decreased by combined therapy. Moreover hepatic activity of lipidperoxidation protective enzymes was not increased intrametastatically by combined therapy. Thus intrametastatic lipidperoxidation increased and probably caused damage of membranes and apoptosis of metastatic cells.

Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2001. / Dateiformat: tar.gz, Dateien im PDF-Format

Beim neonatalen Atemnotsyndrom ist die Beatmung der Frühgeborenen mit hohen Sauerstoffpartialdrücken eine oft lebensrettende Therapie. Durch diese therapeutische Hyperoxie entstehen allerdings vermehrt reaktive Sauerstoffspezies, die an der Pathogenese verschiedener Lungenerkrankungen beteiligt sind. Ziel dieser Arbeit ist es, Modelle für oxidativen Stress in der Lunge zu entwickeln und die Mechanismen der oxidativen Schädigung näher zu charakterisieren. Folgende Modelle werden untersucht: 1. Untersuchung von isolierten Typ-II-Zellen aus Hyperoxie-exponierten bzw. Kontroll-Ratten (in vivo) und 2. Kultivierung isolierter Typ-II-Zellen in Gegenwart von H2O2 (in vitro). Wir zeigen in dieser Arbeit, das erst die Kultivierung von Typ-II-Zellen unter Basalbedingungen zu einem starken Anstieg der Expression von Hitzeschockproteinen (HSP) führt, wohingegen frisch isolierte Zellen keine HSP exprimieren. In Übereinstimmung mit der neueren Literatur schließen wir daraus, dass allein die basalen Zellkulturbedingungen für die Zellen ein Stressfaktor darstellen können. Unter 44-stündiger Hyperoxie steigt die Konzentration der PAF-ähnlichen Oxidationsprodukte von Phospholipiden (PAF-RC) lediglich im Blutplasma an, bleibt dagegen in der Lungenlavage unverändert. PAF-RC wirken über den Rezeptor des Thrombozyten-aktivierenden Faktors (PAF) proinflammatorisch und werden durch die PAF- Acetylhydrolase (PAF-AH) abgebaut. Unter Hyperoxie ist die PAF-AH-Aktivität im Blutplasma unverändert, in der Lavage jedoch auf ein Drittel vermindert. Wir nehmen daher an, dass die hyperoxische Lungenschädigung weder durch eine verminderte PAF-AH- Aktivität noch durch die direkte Peroxidation von Surfactantlipiden in den Alveolen vermittelt wird. Wahrscheinlich wird die pulmonale Sauerstofftoxizität durch die Lipidperoxidation im Blutgefäßsystem oder –plasma verursacht. Unter H2O2-Stress werden in den Typ-II-Zellen zum einen ungesättigte Surfactantlipide oxidiert, zum anderen wird die Aufnahme von Palmitinsäure in die Zelle und die Synthese von Phosphatidylcholin gehemmt. Der entscheidende Schritt ist dabei vermutlich die oxidative Hemmung eines Schlüsselenzyms der Phospholipidsynthese, der Glycerol-3- Phosphat-Acyltransferase (G3PAT). Die Konzentration der zellulären Antioxidantien Vitamin E und Glutathion ist scheinbar zu gering, um die G3PAT und die zellulären Lipide vor der v.a. initial sehr hohen H2O2-Belastung zu schützen. / Ventilation of preterm babies with infant respiratory distress syndrome (IRDS) using high oxygen pressures is often a life-saving therapy. A severe side effect of this therapeutic hyperoxia though, is the formation of reactive oxygen species that are involved in the pathogenesis of different lung diseases. This thesis is designed to develop models for oxidative stress in the lung and to further characterise the mechanisms of oxidative damage. The following models have been examined: 1. Examination of isolated type II cells from hyperoxia-exposed and control rats (in vivo). 2. Cultivation of isolated type II cells in the presence of H2O2 (in vitro). In this thesis we show that only by cultivating type II cells under basal conditions the expression of heat shock proteins (HSP) is strongly activated, whereas freshly isolated cells do not express HSP. We conclude in accordance with the newer literature, that the basal cell culture conditions alone can represent a stress factor for the cells. Under 44 hours of hyperoxia the concentration of the PAF-like oxidation products of phospholipids (PAF-RC) rises only in blood plasma, but not in the lung lavage. PAF- RC act proinflammatory via the platelet-activating factor (PAF) receptor and are degraded by the PAF-Acetylhydrolase (PAF-AH). Hyperoxia does not affect the PAF- AH-activity in blood plasma, but decreases it to one third in the lavage. According to these findings we assume that neither the decreased PAF-AH activity nor the direct peroxidation of surfactant lipids in the alveoli cause hyperoxic lung injury. More likely the pulmonary surfactant toxicity is caused by the lipid peroxidation in the blood vessel system or blood plasma. Under H2O2 stress unsaturated surfactant lipids in the type II cells are oxidated on the one hand, on the other hand the palmitic acid uptake in the cells as well as the phosphatidylcholine synthesis is inhibited. The oxidative inhibition of glycerol-3- phosphate-acyltransferase (GPAT), the key enzyme of phospholipid synthesis, is supposed to be the crucial step. It seems that the concentration of the antioxidants vitamin E and glutathione is not sufficient enough to protect the GPAT and the cellular lipids from the especially initially high concentrations of H2O2.

For peanuts, roasted at 170 °C, the formation of selected glycerol-bound oxidized fatty acids (GOFAs), namely 9-oxononanoic acid (9-ONA), azelaic acid (AZA) and octanoic acid, was observed by GC-MS (EI). The content of octanoic acid as well as AZA increased with continuous roasting time (from 59 mg/kg peanut oil to 101 mg/kg peanut oil and from not detectable to 8 mg/kg peanut oil, respectively), whereas the content of 9-ONA initially decreased from 25 mg/kg peanut oil to 8 mg/kg peanut oil (20 min) and increased again up to 37 mg/kg peanut oil following roasting for 40 min. Due to its aldehyde function, 9-ONA could contribute to amino acid side chain modifications as a result of lipation, which could directly influence the functional properties of peanut proteins. Both 9-ONA and octanoic acid are potential markers of thermal processes. Furthermore, in model experiments using methyl linoleate and methyl oleate, up to 18 oxidized fatty acids could be identified as methyl esters, 9-ONA as well as octanoic acid as major components and a faster formation of GOFAs under roasting conditions (170 °C, 20 min). In addition, 9-ONA contributes to the formation of AZA and octanoic acid in both free and bound form as a result of oxidative subsequent reactions in presence of iron (III).