Identifizierung der Struktur-abhängigen Toxizität von hepatotoxischen Pyrrolizidinalkaloiden

• Antragsteller: Professor Dr. Alfonso Lampen
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315853093

Die Gruppe der ungesättigten Pyrrolizidinalkaloide (PA) zählt zu den giftigsten bekannten Substanzen. Die PA umfassen mehr als 400 Alkaloide, die unter anderem im Gemeinen Greiskraut (Senecio vulgaris L.) vorkommen. PA wurden unter anderem in Honig und Tee in signifikanten Mengen nachgewiesen. Aus Vergiftungsfällen durch den Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln ist bekannt, dass PA bei Mensch und Tier lebensbedrohliche Leberschäden verursachen können. Im Tierversuch wirken diese Alkaloide krebserregend und in verschiedenen in vitro- und in vivo-Tests genotoxisch. Die toxische Wirkung der PA entsteht durch die enzymatischen Umwandlungen durch die hauptsächlich in der Leber exprimierten Enzyme, ist jedoch auch abhängig von ihrer oralen Bioverfügbarkeit. Die Bioverfügbarkeit der PA ist bisher wenig untersucht und die molekularen Wirkmechanismen, die die Toxizität verursachen, noch nicht vollständig aufgeklärt. Basierend auf unseren Voruntersuchungen zur Bioverfügbarkeit und zu den molekularen Wirkmechanismen der PA, die deutliche Hinweise auf eine Struktur-Aktivitätsbeziehung der strukturell verschiedenen, untersuchten PA Heliotrin, Echimidin, Senecionin und Senkirkin zeigten, soll im Rahmen dieses Antrags eine Eingruppierung der PA in verschiedene Toxizitätsgruppen realisiert werden. Dazu soll die Bioverfügbarkeit in einem in vitro-Modell der humanen Darmbarriere mit einem großen Satz an PA (22) untersucht werden. Hier soll als Endpunkt der ABCB1-abhängige Transport in Richtung Darmlumen untersucht werden. Diese Entgiftungsreaktion soll als erste Charakteristik für die Struktur-abhängige Wirkung der PA dienen. Im Weiteren sollen die molekularen Mechanismen der PA in der Leber untersucht werden. Dazu soll in vivo in Echtzeit mit Hilfe der Zweiphotonenmikroskopie die Induktion der Lebertoxizität untersucht werden. Dazu sollen zuerst wildtyp-Mäuse und im späteren Projektverlauf Abcb1-knockout-Mäuse bezüglich der Induktion der Lebertoxizität anhand Leber-spezifischer Marker in Abhängigkeit der PA-Struktur (Senecionin und Echimidin als Vertreter) analysiert werden. Die beobachteten pathologischen Effekte in der Mausleber sollen mit dem bereits vorliegenden Microarraydatensatz korreliert werden. Basierend darauf sollen mittels Real-time PCR und Reportergenassays spezifische Genexpressionen und Signalwege analysiert und auf eine struktur-abhängige Induktion hin untersucht werden. Diese Untersuchungen sollen unmittelbar dazu beitragen, PA-Struktur-abhängige Informationen zu Aufnahme und toxischen Wirkmechanismen zu erlangen, um folgend die PA in Toxizitätsgruppen einzuteilen. Dies soll dazu beitragen, dass Risiko eine akuten oder chronischen PA-Aufnahme und mögliche toxische Folgen bis hin zu einer möglichen Kanzerogenität für den Menschen besser beurteilen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Stefanie Hessel