MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt C
Krebsrisikofaktoren und Krebsprävention
[8] Bertram, B., Bollow, U., Rajaee-Behbahani, N., *Bürkle, A.,
Schmezer, P.: Induction of poly(ADP-ribosyl)ation and DNA damage
in human peripheral lymphocytes after treatment with (-)epigallocatechin-gallate.
Mutation Research 534 (2003) 77-84.
[9] *Tang, W., *Hemm, I., Bertram, B.: Recent Development of
antitumor agents from Chinese Herbal Medicines. Part I. Low molecular
compounds. Planta Medica 69 (2003) 97-108.
[10] *Tang, W., *Hemm, I., Bertram, B.: Recent Development of
antitumor agents from Chinese Herbal Medicines. Part II. High
molecular compounds. Planta Medica 69 (2003) 193-201.
[11] Bertram, B., Bartsch, H.: DNA-Schäden durch oxidativen
Streß - Auslöser genomischer Instabilität. Forum DKG S1 (2003)
27-28.
[12] Popanda, P., Ebbeler, R., Twardella, D., Helmbold, I.,
Gotzes, F., Schmezer, P., Thielmann, H.W., *von Fournier, D.,
*Haase, W., *Sautter-Bihl, M.L., *Wenz, F., Bartsch, H., Chang-
Claude, J.: Radiation-induced DNA damage and repair in lymphocytes
from breast cancer patients and their correlation with
acute skin reactions to radiotherapy. International Journal of Radiation
Oncology Biology Physics 55 (2003) 1216-1225.
[13] Bartsch, H., Risch, A., Werle-Schneider, G., Schmezer, P.:
Molekulare Frühwarnsysteme. Spektrum der Wissenschaften,
Spezial Krebsmedizin II 3 (2003) 46-50.
Neue Biomarker in der Krebsätiologie- und
Präventionsforschung (C010-4)
J. Nair
Erhöhter oxidativer Stress und Lipidperoxidation (LPO)
gelten als auslösende Faktoren von Krebs und anderen
chronisch degenerativen Erkrankungen. LPO wird eine Rolle
bei der Tumorpromotion und -progression zugeschrieben
und erst kürzlich konnte gezeigt werden, dass Etheno(ε)-
DNA-Addukte aus LPO-Produkten gebildet werden. Die Bildung
von exozyklischen DNA-Addukten ist eine der frühesten
Stufen von messbaren genetischen Schäden der Zelle
(Abb. 3). Werden diese nicht repariert, so führen sie nach
Zellteilung zu Mutationen, die sich anhäufen und zu genomischer
Instabilität und Krebswachstum führen können.
Die Entwicklung und Validierung von Analysemethoden für
DNA-Addukte soll deshalb zum Verständnis der Bildung von
exogenen und endogenen DNA-reaktiven Metaboliten beitragen.
Weiterhin können diese Adduktmarker bereits in
Biomonitoring- und Chemopräventionsstudien angewandt
werden.
1. Untersuchungen zu endogen gebildeten DNA-
Addukten
Bisher wurde die Bildung von DNA-Addukten untersucht,
die über Lipidperoxidation (LPO) aus 4-Hydroxynonenal
(HNE) entstehen. HNE wird auch durch Lipoxygenasen aus
Linolsäure gebildet. Malondialdehyd (MDA) wird außer durch
LPO auch enzymatisch durch die Thromboxan-Synthase
generiert oder nicht enzymatisch durch Zerfall von Prostagladin
H , das durch Cyclooxygenasen entsteht. Um das
2
MDA-Desoxyguanosin-DNA-Addukt (M dG) zu bestimmen
1
(Struktur und Bildung siehe Abb. 3), wurde eine neue
nachweisempfindliche Methode entwickelt und validiert.
1.1 Etheno-DNA-Addukte
1,N 6-Ethenodesoxyadenosin (εdA) und N 3 ,4-Ethenodesoxycytidin
(εdC) werden durch Immunaffinitäts-32P- Postmarkierung analysiert (Nair et al. Carcinogenesis, 1995).
εdA in Gewebeschnitten wird immunhistochemisch bestimmt
(Yang et al. Carcinogenesis, 2000). εdA im Harn
wird durch Immunanreicherung / HPLC-Fluoreszenzdetektierung
vermessen (Nair, IARC, 1999).
Bisherige Untersuchungen bestätigten die Nachweisempfindlichkeit
und Spezifität unserer entwickelten Methoden
Abteilung C010
Toxikologie und Krebsrisikofaktoren
Abb. 3: Bildung von exozyklischen (Etheno)-DNA-Addukten aus
4-Hydroxynonenal (HNE) und M 1 dG aus Malondialdehyd (MDA),
die durch oxidativen Stress in der Säugetierzelle aus Linolsäure
und Arachidonsäure gebildet werden und auch beim Menschen
nachgewiesen wurden. Anhäufung solcher promutagenen DNA-
Läsionen führt zu genetischer Instabilität, die den Übergang von
gutartigen in bösartige Zellen vorantreibt [1, 2]. εdA = 1,N 6 -
Ethenodesoxyadenosin, εdC = 1,N 3 ,4-Ethenodesoxycytidin,
M 1 dG = Malondialdehyd-Desoxyguanosin (3-(2-Desoxy-β-D-erythro-pentofuranosyl)-pyrimido[1,2-α]purin-10(3H)-on).
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
zur Messung von Etheno-DNA-Addukten, die durch oxidativen
Stress und LPO entstehen. So konnte eine verstärkte
DNA-Schädigung durch chronisch entzündliche Prozesse
und Aufnahme von ω-6 PUFA-reicher Nahrung mit einer
erhöhten Etheno-Addukt-Bildung assoziiert werden (Bartsch
et al. Carcinogenesis, 1999). Etheno-Addukte waren in
FAP- und Morbus Crohn (CD) Patienten erhöht, während
bei Colitis ulcerosa (UC) Patienten nur εdC im Vergleich zur
normalen Kolon-DNA angereichert war. Die Bildung von Etheno-DNA-Addukten
in FAP-Patienten ist einem erhöhten
Arachidonsäure-Metabolismus zuzuschreiben, dies in Folge
einer Überexprimierung der Phospholipase A2 und Cyclooxygenase-2
im Darmepithel. Im Falle der entzündlichen
Darmerkrankungen CD und UC wird die Adduktbildung auf
erhöhten oxidativen Stress und Lipidperoxidation zurückgeführt,
die als Folge chronisch entzündlicher Prozesse und
einer Überproduktion von NO in den Zielzellen einhergehen.
Die bisher meist benutzte Messmethode für oxidative DNA-
Schäden ist die Bestimmung der oxidierten DNA-Base 8-
Oxo-Desoxyguanosin. Jedoch bestehen wegen der
Artefaktbildung Unsicherheiten über die Verlässlichkeit dieses
Biomarkers. Die Messung stabilerer, sekundärer Marker
für DNA-Schäden, wie den Etheno-DNA-Addukten, erwies
sich als besserer Indikator, um durch erhöhten oxidativen
Stress und Lipidperoxidation bedingte DNA-Schäden zu erfassen,
was durch die nachfolgenden Untersuchungen
weiter bestätigt wurde.
1.2 Experimentelles Atherosklerose-Modell
Das Karzinogen Benzpyren (BP) beschleunigt die Bildung
von atherosklerotischen Plaques, wahrscheinlich durch Induktion
von oxidativem Stress und nachfolgender Lipidperoxidation
(LPO). Da LPO eine wichtige Rolle bei der
Atherosklerose-Auslösung spielt, sind DNA-Veränderungen,
die von Lipidperoxidationsprodukten gebildet werden, wie
z.B. εdA und εdC potentielle Marker um oxidativen Stress in
vivo nachzuweisen. In einer Studie wurde das Benzpyrendiolepoxid
(BPDE)-DNA-Addukt, εdA und εdC durch
32P-Postmarkierung bestimmt und zwar in Apolipoprotein E
Knockout (ApoE-KO) Mäusen, die vorher mit 5 mg/kg (BP)