Authors:	Fußer, Markus
Title:	Einfluss von Resveratrol auf oxidative DNA-Schäden und Mutagenese in vivo
Online publication date:	8-Apr-2010
Year of first publication:	2010
Language:	german
Abstract:	Oxidative DNA-Basenmodifikationen, wie 7,8-Dihydro-8-oxoguanin (8-oxoG), werden endogen in allen Zellen gebildet. Die beobachtbaren Spiegel ergeben sich aus dem Gleichgewicht zwischen der Bildung durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS), sowie der gleichzeitigen Reparatur der DNA-Schäden. Durch ihr hohes mutagenes Potential, tragen oxidative DNA-Basenmodifikationen zur spontanen Mutationsrate bei. Der Ausfall wichtiger DNA-Reparaturmechanismen führt in Ogg1(-/-)Csb(-/-)-Knockout-Mäusen zu einem Anstieg von 8 oxoG und der spontanen Mutationsrate.rnIn dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob die basalen Spiegel an oxidativen Basenmodifikationen und die spontanen Mutationsraten in vivo durch die orale Gabe von Resveratrol moduliert werden können. Resveratrol ist ein Pflanzeninhaltsstoff (u.a. aus Rotwein) mit einer Vielzahl von Wirkungen, der bereits in zahlreichen Studien ein chemopräventives Potential gezeigt hat und antioxidativ wirkt.rnAn verschiedenen Mausgenotypen wurden zum einen eine Kurzzeit-Behandlung (7 Tage mit 100 mg/kg per Gavage) und zum anderen eine Langzeit-Behandlung (3-9 Monate mit 0,04% ad libitum) mit Resveratrol durchgeführt. Die oxidativen DNA Schäden wurden in primären Maushepatozyten mit Hilfe einer modifizierten Alkalischen Elution, mit der bakteriellen Formamidopyrimidin-DNA Glykosylase als Sonde, bestimmt. Zur Analyse der Mutationsrate wurde der BigBlue® Mutationsassay mit anschließender Sequenzierung der Mutationen verwendet.rnDie Ergebnisse zeigen, dass die Kurzzeit- und die Langzeit-Behandlung mit Resveratrol die basalen Spiegel oxidativer DNA-Basenmodifikationen senken. Die Reduktion ist jeweils wesentlich ausgeprägter in den reparaturdefizienten Ogg1(-/-)Csb(-/-)-Mäusen zu erkennen. Auch die spontane Mutationsrate wird durch eine mehrmonatige Behandlung mit Resveratrol um ungefähr 20-30% reduziert.rnAnschließende mechanistische Untersuchungen zeigten, dass dieser Schutz wahrscheinlich auf einer Induktion der antioxidativen Schutzmechanismen begründet ist. So wurde gefunden, dass primäre Hepatozyten aus mit Resveratrol behandelten Mäusen wesentlich besser gegen exogen herbeigeführten oxidativen Stress geschützt sind, als Hepatozyten von unbehandelten Tieren. Ein weiterer Hinweis ist die Hochregulation der mRNA-Spiegel von verschiedenen antioxidativen Schutzenzymen, wie Superoxiddismutase 1 / 2, Hämoxygenase 1, Glutathionperoxidase 1, nach der Gabe von Resveratrol in Mäuselebern. Außerdem sind die oxidativen Markermutationen (GC->TA-Transversionen) stärker von der Reduktion der spontanen Mutationsrate betroffen, als andere Mutationen (z.B. GC->AT-Transitionen).rnDie Ergebnisse zeigen erstmalig, dass spontane Mutationen in vivo durch Fremdstoffe in der Nahrung reduziert werden können. Im Falle von Resveratrol wird diese Reduktion wahrscheinlich durch eine Stimulation der antioxidativen Schutzmechanismen ausgelöst.rn Oxidative DNA base modifications such as 7,8-dihydro-8-oxoguanine (8-oxoG) are generated endogenously in apparently all living cells. This steady-state level of oxidative DNA damage is influenced by the generation through reactive oxygen species and repair of these lesions. The defect in the most important repair pathways for 8-oxoG in Ogg1-/-Csb-/- mice results in elevated basal levels of 8-oxoG and increased frequencies of spontaneous mutations.rnThe aim of this work was to investigate whether the basal levels of oxidative DNA damage and the spontaneous mutation frequencies could be modulated in vivo through the application of resveratrol. Resveratrol is a plant ingredient (e.g. in red wine) and has pleiotropic effects, of which its chemopreventive potential is one of the most prominent.rnSeveral mouse genotypes were treated either for a short-term (7 days, 100 mg/kg per gavage) or for a long-term (3-9 months, 0,04% ad libitum) period with resveratrol. Oxidative DNA base modifications in primary hepatocytes were determined by a modified alkaline elution assay with the bacterial formamidopyrimidine-DNA glycosylase as a probe. The spontaneous mutation rate was analysed with the BigBlue® in vivo mutagenesis assay and subsequent sequencing of the mutations.rnThe results indicate that both the short-term and the long-term application of resveratrol can reduce the endogenous levels of oxidative base modifications in vivo. This reduction is more pronounced in the repair deficient Ogg1-/-Csb-/- mice. Consistently the spontaneous mutation frequencies in the livers of these mice are also reduced by dietary supplementation with resveratrol.rnSubsequent mechanistic analysis indicates that this protection is probably caused by an induction of the antioxidant defense system. First, primary hepatocytes of resveratrol-treated mice were more resistant against exogenous oxidative Stress than hepatocytes from untreated animals. A second indication is the up-regulation of mRNA-levels several antioxidative enzymes (e.g. superoxide dismutase, heme oxygenase 1, glutathione peroxidase) in livers of resveratrol-treated mice. Furthermore the levels of “oxidative” mutations (GC->TA transversions) are more reduced than other mutation types (e.g. GC->AT transitions).rnThe results demonstrate that spontaneous oxidative mutation rates in vivo can be reduced by dietary constituents. In the case of resveratrol this protection is probably caused by an induction of the antioxidant defense system.rn
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2244
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-22297
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	181 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen