Strukturaufklärung und funktionelle Charakterisierung von signalaktiven Maillard-Reaktionsprodukten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurde die Reaktion von Makrophagen und Endothelzellen auf die Stimulation durch Maillard-Produkte untersucht. Dabei konnte bisher gezeigt werden, dass, im Unterschied zu proteingebundenen AGEs, Maillard-Mischungen aus Aminosäuren und Zuckern weniger die Ausschüttung von proinflammatorischen Cytokinen bewirken, sondern dass als wichtige zelluläre Reaktionen die nukleare Translokation von NF-KB und Apoptose bzw. Nekrose beobachtet werden. Unter Anwendung einer aktivitätsgeleiteten Fraktionierung konnte Wasserstoffperoxid, das im Laufe der Maillard- Reaktion entsteht, als die aktive Komponente in den Mischungen identifiziert werden. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass weniger -wie erwartet- spezifische Wechselwirkungen von einzelnen Maillard-Produkten mit zellulären Targets von physiologischer Bedeutung sind, sondern dass die Produktion reaktiver oxidativer Spezies während der Maillard-Reaktion bzw. durch Maillard-Produkte einen wichtigen, bisher wenig beachteten Mechanismus darstellen, durch den AGEs aus der Nahrung lokal im Darm oder systemisch wirken können. Es konnte weiterhin für Kaffee exemplarisch gezeigt werden, dass die in den Maillard-Modellmischungen beobachteten Effekte auch in Lebensmitteln von Bedeutung sind. Dabei ist es möglich, dass sowohl H2O2, das direkt über den Kaffee aufgenommen wird, lokal oder systemisch wirkt, oder dass auch Maillard-Produkte über den Kaffee aufgenommen werden, die dann in vivo lokal H2O2 produzieren. Dass diese Mechanismen trotz effektiver Entgiftungssysteme im Körper eine Rolle spielen können, zeigt eine frühere Studie, in der beobachtet wurde, dass nach Kaffeegenuss signifikant mehr H2O2 renal ausgeschieden wird [Hiramoto K et al. 2002 Biol Pharm Bull 25: 1467 - 1471]. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Bildung von H2O2 durch Maillard-Produkte einen wichtigen Mechanismus ihrer zellulären Aktivität darstellen kann. Dabei sind vor allem zwei Fragestellungen offen geblieben, die Gegenstand von Folgeuntersuchungen sein sollen: (i) welche Komponenten oder Strukturen in den Maillard-Mischungen, bzw. im Kaffee sind für die Bildung von H2O2 verantwortlich und (ii) können die beobachteten Reaktionen auch in einem physiologischen Umfeld eine Rolle spielen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Muscat S, Pelka J, Hegele J, Weigle B, Münch G, Pischetsrieder M. (2007) Coffee and Maillard products activate NF-kappaB in macrophages via H2O2 production. Mol Nutr Food Res 5: 525-535.
