Effect of processed and red meat on endogenous nitrosation and DNA damage

Haem in red meat (RM) stimulates the endogenous production of mutagenic nitroso compounds (NOC). Processed (nitrite-preserved red) meat additionally contains high concentrations of preformed NOC. In two studies, of a fresh RM versus a vegetarian (VEG) diet (six males and six females) and of a nitrite-preserved red meat (PM) versus a VEG diet (5 males and 11 females), we investigated whether processing of meat might increase colorectal cancer risk by stimulating nitrosation and DNA damage. Meat diets contained 420 g (males) or 366 g (females) meat/per day. Faecal homogenates from day 10 onwards were analysed for haem and NOC and asso- ciated supernatants for genotoxicity. Means are adjusted for differ- ences in male to female ratios between studies. Faecal NOC concentrations on VEG diets were low (2.6 and 3.5 mmol/g) but significantly higher on meat diets (PM 175 ± 19 nmol/g versus RM 185 ± 22 nmol/g; P 5 0.75). The RM diet resulted in a larger pro- portion of nitrosyl iron (RM 78% versus PM 54%; P < 0.0001) and less nitrosothiols (RM 12% versus PM 19%; P < 0.01) and other NOC (RM 10% versus PM 27%; P < 0.0001). There was no statis- tically significant difference in DNA breaks induced by faecal water (FW) following PM and RM diets (P 5 0.80). However, PM re- sulted in higher levels of oxidized pyrimidines (P < 0.05). Surpris- ingly, VEG diets resulted in significantly more FW-induced DNA strand breaks than the meat diets (P < 0.05), which needs to be clarified in further studies. Meats cured with nitrite have the same effect as fresh RM on endogenous nitrosation but show increased FW-induced oxidative DNA damage.

Effect of flavonoids on 2 `-deoxyguanosine and DNA oxidation caused by singlet molecular oxygen

Antioxidant potential is generally investigated by assaying the ability of a compound to protect biological systems from free radicals. However, non-radical reactive oxygen species can also be harmful. Singlet molecular oxygen ((1)O(2)) is generated by energy transfer to molecular oxygen. The resulting (1)O(2) is able to oxidize the nucleoside 2`-deoxyguanosine (dGuo), which leads to the formation of 8-oxo-7,8-dihydro-2`-deoxyguanosine (8-oxodGuo) and spiroiminodihydantoin 2`-deoxyribonucleoside diastereomers (dSp) in an aqueous solution. The main objective of the present study was to verify whether the presence of flavonoids (flavone, apigenin, quercetin, morin and catechin) at different concentrations could protect dGuo from (1)O(2) damage. Of the tested flavonoids, flavone possessed antioxidant activity, as determined by a decrease in the formation of both products. Apigenin, morin, quercetin and catechin all increased the formation of 8-oxodGuo at a concentration of 100 mu M. The quantification of plasmid strand breaks after treatment with formamidopyrimidine-DNA glycosylase showed that flavone protected and quercetin and catechin enhanced DNA oxidation. Our results show that compounds, such as flavonoids, may affect the product distribution of (1)O(2)-mediated oxidation of dGuo, and, in particular, high concentrations of flavonoids with hydroxyl groups in their structure lead to an increase in the formation of the mutagenic lesion 8-oxodGuo. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Increased SOD1 association with chromatin, DNA damage, p53 activation, and apoptosis in a cellular model of SOD1-linked ALS

Mutations in the gene encoding cytosolic Cu,Zn-superoxide dismutase (SOD1) have been linked to familial amyotrophic lateral sclerosis (FALS). However the molecular mechanisms of motor neuron death are multifactorial and remain unclear. Here we examined DNA damage;p53 activity and apoptosis in SH-SY5Y human neuroblastoma cells transfected to achieve low-level expression of either wild-type or mutant Gly(93) --> Ala (G93A) SOD1, typical of FALS. DNA damage was investigated by evaluating the levels of 8-oxo-7,8-dihydro-2`-deoxyguanosine (8-oxodGuo) and DNA strand breaks. Significantly higher levels of DNA damage, increased p53 activity, and a greater percentage of apoptotic cells were observed in SH-SY5Y cells transfected with G93A SOD1 when compared to cells overexpressing wild-type SOD1 and untransfected cells. Western blot, FACS, and confocal microscopy analysis demonstrated that G93A SOD1 is present in the nucleus in association with DNA. Nuclear G93A SOD1 has identical superoxide dismutase activity but displays increased peroxidase activity when compared to wild-type SOD1. These results indicate that the G93A mutant SOD1 association with DNA might induce DNA damage and trigger the apoptotic response by activating p53. This toxic activity of mutant SOD1 in the nucleus may play an important role in the complex mechanisms associated with motor neuron death observed in ALS pathogenesis. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of some antioxidants on oxidative DNA damage induced by autoxidation of microquantities of sulfite in the presence of Ni(II)/Gly-Gly-L-His

Ni(II)GGH (GGH, glycylglycyl-L-histidine) reacts rapidly with S(IV), in air-saturated solution, to produce Ni(III)GGH. A mechanism is proposed where Ni(III) oxidizes SO(3)(2-) to SO(3)(center dot-), which reacts with dissolved oxygen to produce SO(5)(center dot-), initiating radical chain reactions. DNA strand breaks and 8-oxo-7,8-dihydro-20-deoxyguanosine (8-oxodGuo) formation were observed in air-saturated solutions containing micromolar concentrations of nickel(II) and S(IV). The efficacies of melatonin, (-)-epigallocatechin-gallate (from green tea), resveratrol, tannic, and ascorbic acids in terms of their inhibitory activities of DNA strand breaks and 8-oxodGuo formation were evaluated.

Significance of large nuclear vacuoles in human spermatozoa: implications for ICSI

The aim of this study was to determine the extent of DNA fragmentation and the presence of denatured single-stranded or normal double-stranded DNA in spermatozoa with large nuclear vacuoles (LNV) selected by high magnification. Fresh semen samples from 30 patients were prepared by discontinuous isolate concentration gradient. Spermatozoa with normal nucleus (NN) and LNV were selected at x8400 magnification and placed on different slides. DNA fragmentation was determined by TUNEL assay. Denatured and double-stranded DNA was identified by the acridine orange fluorescence method. DNA fragmentation in spermatozoa with LNV (29.1%) was significantly higher (P < 0.001) than in spermatozoa with NN (15.9%). Therefore, cleavage of genomic DNA in low molecular weight DNA fragments (mono- and oligonucleosomes), and single-strand breaks (nicks) in high molecular weight DNA occur more frequently in spermatozoa with LNV. Similarly, the percentage of denatured-stranded DNA in spermatozoa with LNV (67.9%) was significantly higher (P < 0.0001) than in spermatozoa with NN (33.1%). The high level of denatured DNA in spermatozoa with LNV suggests precocious decondensation and disaggregation of sperm chromatin fibres. The results show an association between LNV and DNA damage in spermatozoa, and support the routine morphological selection and injection of motile spermatozoa at high magnification for ICSI.

Absence of DNA damage in multiple organs (blood, liver, kidney, thyroid gland and urinary bladder) after acute fluoride exposure in rats

Fluoride has been widely used in dentistry as a caries prophylactic agent. However, there has been some speculation that excess fluoride could cause an impact on genome integrity. In the current study, the potential DNA damage associated with exposure to fluoride was assessed in cells of blood, liver, kidney, thyroid gland and urinary bladder by the single cell gel (comet) assay. Male Wistar rats aging 75 days were distributed into seven groups: Groups 1 (control), 2, 3, 4, 5, 6 and 7 received 0 (deionized water), 10, 20, 40, 60, 80 and 100 mgF/Kg body weight from sodium fluoride (NaF), respectively, by gastrogavage. These groups were killed at 2 h after the administration of the fluoride doses. The level of DNA strand breaks did not increase in all organs evaluated and at all doses of NaF tested, as depicted by the mean tail moment. Taken together, our results suggest that oral exposure to NaF did not result in systemic genotoxic effect in multiple organs related to fluoride toxicity. Since DNA damage is an important step in events leading to carcinogenesis, this study represents a relevant contribution to the correct evaluation of the potential health risk associated with chemical exposure.

What's the signification of nuclear vacuoles in human sperm?

The aim of this study was to determine the extent of DNA fragmentation and the presence of single/denatured or double stranded of DNA in sperm with large nuclear vacuoles (LNV) selected by high-magnification. A total of 30 patients had fresh semen samples prepared by discontinuous concentration gradient. Sperm with normal nucleus (NN) and LNV were selected at 8400x magnification and placed in different slides. DNA fragmentation was determined by TUNEL assay. Denatured and double stranded DNA was identified by acridine orange fluorescence method. The percentage of DNA fragmentation in LNV sperm (29%) was significantly higher (P<0.001) than NN sperm (15.8%). Therefore, cleavage of genomic DNA in low molecular weight DNA fragments (mono and oligonucleosomes), and single strand breaks (nicks) in high molecular weight DNA occur more frequently in LNV. Identically, the percentage denatured stranded DNA in sperm with LNV (67.9%) was significantly higher (P <0.0001) than NN sperm (33%). The high level of denatured DNA in sperm with LNV suggests precocious decondensation and disaggregation of sperm chromatin fibers. Our results support an association between LNV sperm and DNA damage, and the routine selection and injection of morphological motile sperm at high magnification for ICSI. The adverse effect (DNA fragmentation or denaturation) leads to concern particularly about the possibility of iatrogenic transmission of genetic abnormalities. Copyright - SBRA - Sociedade Brasileira de Reprodução Assistida.

Investigação da condução elétrica em fitas duplas de dna imobilizadas em eletrodos de ouro por medidas eletroquímicas

Pós-graduação em Química - IQ

Impaired protamination and sperm DNA damage in a Nellore bull with high percentages of morphological sperm defects in comparison to normospermic bulls

The routine semen evaluation assessing sperm concentration, motility and morphology, does not identify subtle defects in sperm chromatin architecture. Bulls appear to have stable chromatin, with low levels of DNA fragmentation. However, the nature of fragmentation and its impact on fertility remain unclear and there are no detailed reports characterizing the DNA organization and damage in this species. The intensive genetic selection, the use of artificial insemination and in vitro embryo production associated to the cryopreservation process can contribute to the chromatin damage and highlights the importance of sperm DNA integrity for the success of these technologies. Frozen-thawed semen samples from three ejaculates from a Nellore bull showed high levels of morphological sperm abnormalities (55.8±5.1%), and were selected for complementary tests. Damage of acrosomal (76.9±8.9%) and plasma membranes (75.7±9.3%) as well as sperm DNA strand breaks (13.8±9.5%) and protamination deficiency (3.7±0.6%) were significantly higher compared to the values measured in the semen of five Nellore bulls with normospermia (24.3±3.3%; 24.5±6.1%; 0.6±0.5%; 0.4±0.6% for acrosome, plasma membrane, DNA breaks and protamine deficiency, respectively) (P<0.05). Motility and percentage of spermatozoa with low mitochondrial potential showed no differences between groups. This study shows how routine semen analyses (in this case morphology) may point to the length and complexity of sperm cell damage emphasizing the importance of sperm function testing.

Mechanismus der Apoptose, Gentoxizität und DNA-Reparatur in Herpesvirus-Thymidinkinase-exprimierenden Säugerzellen nach Behandlung mit Antiherpes-Virustatika vom Typ der Nukleosidanaloga

Um Cytotoxizität und Gentoxizität nukleosidischer Antiherpes-Virustatika zu untersuchen, wurden stabile CHO-Klone etabliert, die Thymidinkinase (TK) des Herpes simplex-Virus Typ 1 (HSV-TK) oder des Varicella zoster-Virus (VZV-TK) exprimieren. In HSV-TK-exprimierenden Zellen wurde das Purinanalogon Ganciclovir (GCV) effizient in die genomische DNA eingebaut, worauf in den nächsten Replikationsrunden DNA-Strangbrüche und Aberrationen entstehen und Apoptose ausgelöst wird. GCV-induzierte Apoptose wird hauptsächlich über den mitochondrialen Weg vermittelt, wobei das anti-apoptotische Protein Bcl-2 im Mittelpunkt steht. Nach GCV-Behandlung konnte eine Caspase-9-vermittelte post-translationale Spaltung von Bcl-2 nachgewiesen werden. Das 23 kDa-großes Bcl-2-Fragment wirkt im Gegensatz zum intakten Bcl-2-Protein pro-apoptotisch und verstärkt die Cytochrom C-Freisetzung und damit die Aktivierung der Caspase-9, die Bcl-2 spaltet, was zu einem positiven 'Amplifikationsloop' des mitochondrialen apoptotischen Weges führt. In weiteren Experimenten wurde gezeigt, daß in die DNA inkorporiertes GCV durch Basenexzisionsreparatur repariert wird, wobei die DNA-Polymerase ß eine entscheidende Rolle spielt. Diese Reparatur führte zu einer signifikanten Reduktion der Apoptose und Klastogenität und damit zur Resistenzsteigerung gegenüber GCV. In VZV-TK-exprimierenden Zellen wurde gezeigt, daß Brivudin (BVDU), gleichermaßen Apoptose und Nekrose induzierte. Für die BVDU-induzierte Cytotoxizität konnte die Hemmung der Thymidylatsynthetase als Ursache identifiziert werden. Im Gegensatz zur GCV-induzierten Apoptose war für die BVDU-induzierte Apoptose der Rezeptor (Fas/CD95/APO-1)-vermittelte Weg von vorrangiger Bedeutung.

Einfluss von Stickstoffmonoxid, Hydroxylradikalen und Peroxynitrit auf DNA-Schäden, DNA-Reparatur und Mutationen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht über welche Mechanismen und unter welchen Bedingungen Stickstoffmonoxid (NO) und verwandte reaktive Spezies wie Peroxynitrit und Hydroxylradikale zur Krebsentstehung beitragen können. NO führte an zellfreier DNA kaum zu oxidativen DNA-Schäden. Peroxynitrit, generiert aus 3-Morpholinosydnonimin (SIN-1), induzierte neben Einzel-strangbrüchen und AP-Läsionen vor allem oxidierte Purinmodifikationen (50 % 8-Hydroxyguanin (8-oxoG)). Hydroxylradikale, freigesetzt aus 4-Hydroxypyridinthion, induzierten neben Einzelstrangbrüchen und AP-Läsionen oxidierte Pyrimidinmodifikationen in der DNA. Nach Transformation und Replikation der geschädigten DNA in E. coli DT-2 wurden überwiegend GC nach AT Transitionen (Hydroxylradikalschädigung), wahrscheinlich verursacht durch das in der DNA induzierte 5-Hydroxycytidin, bzw. GC nach TA Transversionen (Peroxynitrit), verursacht durch das induzierte 8-oxoG, detektiert. In Zellkulturexperimenten führte endogenes NO, freigesetzt von B6-INOS-Zellen (8µM) nicht zu einem Anstieg der Gleichgewichtsspiegel oxidativer DNA-Schäden, hatte keinen Einfluss auf deren Induzierbarkeit und Reparatur, die Zellpro-liferation und den Glutathionspiegel, schützte jedoch vor der Induktion von Einzelstrangbrüchen und Mikrokernen durch Wasserstoffperoxid. Exogenes NO, freigesetzt durch den Zerfall von Dipropylentriamin-NONOat, hemmte in Konzentrationen ab 0,5 mM spezifisch die Reparatur oxidativer DNA-Schäden, nicht jedoch die von Pyrimidindimeren, AP-Läsionen und Einzelstrangbrüchen,und führte in Konzentrationen > 1 mM zu einer Induktion von DNA-Schäden in den B6-Mausfibroblasten. Dabei ähnelte das induzierte Schadensprofil sehr dem von SIN-1.

Untersuchungen zur Beeinflussung der Reparatur oxidativer DNA-Schäden durch Poly(ADP-Ribose)-Polymerase, AP-Endonuklease 1 und das Xeroderma pigmentosum A Protein

Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung der Bedeutung der Poly(ADP-Ribose)-Polymerase 1 (PARP 1), der AP Endonuklease 1 (Ape 1) und des Xeroderma pigmentosum A (XPA) Proteins für die DNA-Reparatur in Säugerzellen.Zunächst wurde der Einfluss der PARP 1-Aktivität auf die Reparatur verschiedener DNA-Modifikationen untersucht. Die Ergebnisse zeigen erstmalig, dass eine Hemmung der PARP-Aktivität nicht nur eine deutliche Verlangsamung der Reparatur von Einzelstrangbrüchen, sondern auch von oxidativen Purinmodifikationen und Pyrimidindimeren zur Folge hat. Interessanterweise erfolgte diese Verlangsamung der DNA-Reparatur nicht in Csb-defizienten Zellen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Aktivierung der PARP 1 und das Csb-Protein zusammen an einem neuartigen Mechanismus beteiligt sind, der die globale Reparatur verschiedener DNA-Modifikationen beschleunigt.Weiterhin wurde die Bedeutung der Nukleotidexcisionsreparatur als back-up Reparatur von 8 Hydroxyguanin untersucht. Dazu wurden normale und XPA-defiziente Fibroblasten des Menschen mit einem hOgg1-anitsense Konstrukt transfiziert und dann in diesen Zellen die Reparaturkinetiken oxidativer Basenmodifikationen bestimmt. Dadurch konnte eine Beteiligung des XPA-Proteins an diesem Reparaturweg ausgeschlossen werden.Außerdem wurden die Auswirkungen einer AP Endonuklease-1-Überexpression in XRCC1-defizienten Zellen auf die Reparatur von Einzelstrangbrüchen untersucht. Die Reparatur der induzierten Einzelstrangbrüche war in XRCC1-defizienten Zellen erwartungsgemäß deutlich langsamer als in XRCC1-profizienten Zellen. Die Überexpression der AP Endonuklease 1 in XRCC1-defizienten Zellen führte zu einer teilweisen Beschleunigung der Einzelstrangbruchreparatur.

Endogene DNA-Schädigung als Ursache genetischer Instabilität

Zusammenfassung Diese Arbeit beschreibt Untersuchungen über die zellulären Mechanismen, die zur Bildung dieser DNA-Schäden führen, sowie über die biologischen Auswirkungen dieser Schäden. Die Untersuchungen zu Uracil in der DNA wurden in ung-knockout-MEFs und Mäusen durchgeführt, die es erlauben, die Konsequenzen eines Ausfalls der wichtigsten Reparaturglykosylase für Uracil zu beleuchten. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Akkumulation von Uracil in den ung-/--Mausfibroblasten im Vergleich zum Wildtyp. In frisch isolierten Leber- und Milzzellen der Mäuse konnte dieser genotypspezifische Unterschied, wenn auch weniger ausgeprägt, ebenso beobachtet werden, nicht jedoch in reifen Spermien. Dieser gewebespezifische Unterschied und die quantitativ stärker ausgeprägte Akkumulation in ung-/--Mausfibroblasten im Vergleich zu den Mäusegeweben gab Anlass zur Vermutung, dass die Proliferation der Zellen für den Haupteintrag an Uracil in die DNA verantwortlich ist. Erstmals konnte in Versuche mit konfluenten (nicht mehr proliferierenden) ung-/--Mausfibroblasten gezeigt werden, dass nicht die spontane hydrolytische Desaminierung von Cytosin, sondern der Fehleinbau von dUMP während der DNA-Replikation die Hauptquelle für Uracil in der DNA von Säugerzellen darstellt. Da der Uracilmetabolismus ein wichtiges Target in der Chemotherapie ist, lag es nahe, das zur Verfügung stehende ung-knockout-Modell der MEFs zur Untersuchung mit Fluorpyrimidinen, die als Zytostatika verwendet werden, einzusetzen. Da bisher die Ursachen der beobachteten Apoptose der Tumorzellen und aller anderen metabolisch hochaktiven Zellen eines behandelten Organismus noch nicht vollständig verstanden ist, wurden diese Zellen mit verschiedenen Fluorpyrimidinen behandelt, die als Thymidylatsynthasehemmer die de novo Synthese von Thymidin unterbinden. Es konnte gezeigt werden, dass ung-/- Mausfibroblasten, im Gegensatz zu ung+/+ Mausfibroblasten, verstärkt Uracil in der DNA akkumulieren. Obwohl die ung+/+ Mausfibroblasten keine erhöhten Uracil-Spiegel in der DNA aufwiesen, zeigten sie bei Inkubation mit einem der beiden Thymidylatsynthasehemmern, 5-Fluoruracil (5-FU), die gleiche Sensitivität in einem nachfolgenden Proliferationsversuch wie die ung-/- Mausfibroblasten. Dies lässt darauf schließen, dass weder Reparatur noch Einbau von Uracil in die DNA für die beobachtete Toxizität dieser Zytostatika notwendig sind. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die Untersuchung des DNA-schädigenden Potenzials endogener ROS, die aus dem Fremdstoffmetabolismus stammen. Dazu wurden V79-Zellen verwendet, die mit dem humanen Enzym Cytochrom 2E1 (CYP2E1) transfiziert wurden (V79 CYP2E1) sowie Zellen, die ebenfalls durch Transfektion das humane Enzym Cytochromreduktase (auch Oxidoreduktase genannt) überexprimieren (V79 hOR). Beide Enzyme sind zusammen an der Hydroxylierung von Fremdstoffen beteiligt, bei der die Reduktion von molekularem Sauerstoff durch Übertragung von zwei Elektronen notwendig ist. Wird anstatt zweier Elektronen in Folge nur eines auf den Sauerstoff übertragen, so führt dieser von der Substratoxygenierung enkoppelte Vorgang zur Bildung von Superoxid. Daher galt es zu klären, ob das so erzeugte Superoxid und daraus gebildete ROS in der Lage sind, die DNA zu schädigen. Es konnte gezeigt werden, dass die Überexpression von CYP2E1 nicht zu einem erhöhten basalen Gleichgewichtsspiegel oxidativer DNA-Schäden führt und die Metabolisierung von Ethanol durch dieses Enzym ebenfalls keine DNA-Modifikationen verursacht. Die Überexpression der Cytochromreduktase hingegen führte gegenüber dem Wildtyp zu einem erhöhten basalen Gleichgewichtsspiegel oxidativer Basenmodifikationen nach Depletion von Glutathion, einem wichtigen zellulären Antioxidans. Im Mikrokerntest, der gentoxische Ereignisse wie Chromosomenbrüche in Zellen aufzeigt, zeigte sich schon ohne Glutathion-Depletion eine doppelt so hohe Mikrokernrate im Vergleich zum Wildtyp. In weiteren Versuchen wurden die V79-hOR-Zellen mit dem chinoiden Redoxcycler Durochinon inkubiert, um zu untersuchen, ob das vermutlich durch die Reduktase vermittelte Redoxcycling über Generierung von ROS in der Lage ist, einen oxidativen DNA-Schaden und Toxizität zu verursachen. Hier zeigte sich, dass die Überexpression der Reduktase Voraussetzung für Toxizität und den beobachteten DNA-Schaden ist. Die Wildtyp-Zellen zeigten weder einen DNA-Schaden noch Zytotoxizität, auch eine zusätzliche Glutathion-Depletion änderte nichts an dem Befund. Die V79-hOR-Zellen hingegen reagierten auf die Inkubation mit Durochinon mit einer konzentrationsabhängigen Zunahme der Einzelstrangbrüche und oxidativen Basenmodifikationen, wobei sich der DNA-Schaden durch vorherige Glutathion-Depletion verdoppeln ließ.

Untersuchungen zum Mechanismus der zellulären und zellfreien DNA-Schädigung durch photosensibilisierende Arzneistoffe

Einige Arzneistoffe verursachen unter dem Einfluss von Sonnenlichtstrahlung folgenschwere Hautveränderungen. In der Arbeit wurden für sechs Photosensibilisatoren erstmals „Fingerabdrücke“ des zellfreien und zellulären photoinduzierten DNA Schadens in Form von Schadensprofilen erstellt. Untersucht wurden das Phenothiazin Chlorpromazin, sowie dessen Derivate 2-Hydroxypromazin, Chlorpromazinsulfoxid und Promazin; die Fluorchinolone Ciprofloxacin und Lomefloxacin; sowie Doxycyclin und Methylenblau unter Bestrahlung mit künstlich erzeugtem Sonnenlicht. Neben Strangbrüchen in der DNA konnten durch den Einsatz von spezifischen DNA-Reparaturendonukleasen als Sonden die Mengen an oxidativen Purinmodifikationen, oxidative Pyrimidinmodifikationen und abasische Stellen bestimmt werden. Durch Verwendung von modulierenden Zusätzen wurde die Beteiligung von reaktiven Sauerstoffspezies überprüft. Besonders bei den Phenothiazinen zeigten sich Besonderheiten hinsichtlich der DNA-Schädigung. Promazin induziert unter Photoaktivierung, vermutlich über einen reduktiven Angriff an der DNA, eine hohe Anzahl sonst selten beobachteter Läsionen, nämlich abasischen Stellen und Dihydropyrimidine. Photoaktiviertes Chlorpromazin konnte in Zellen unerwarteterweise wahrscheinlich über die Reaktion von Photolyseprodukten mit einem endogenen Chromophor sonnenlichtinduzierte oxidative DNA-Modifikationen verhindern. Eine Schädigung zellfreier DNA fand nur statt, wenn der Photosensibilisator im Überschuss gegenüber den DNA-Basenpaaren vorlag, vermutlich weil ansonsten die Photolyse des Chlorpromazins durch Interkalation in die DNA verhindert wurde. Fluorchinolone zeigten eine starke Generierung von DNA-Strangbrüchen in Zellen, welche möglicherweise auf photoinduzierte Reaktionen der Arzneistoffe mit der eukaryotischen Topoisomerase zurückzuführen ist. Die Korrelation der gemessenen DNA-Schäden mit der Mikrokerninduktion führte zu der Annahme, dass besonders abasische Stellen bei der Entstehung von Mikrokernen eine Rolle spielen könnten.

Einfluss von Chromatin-Modulatoren auf Bildung, Reparatur und Mutagenität von DNA-Schäden

Die Entstehung von Mutationen, und somit der erste Schritt der Kanzerogenese, steht in engem Zusammenhang mit der Effektivität der DNA-Reparatur. Werden zur Fehlpaarung neigende (prämutagene) DNA-Schäden, wie z.B. die oxidative Läsion 8-oxoG, zu langsam oder auch fehlerhaft repariert, so führt dies zwangsläufig zu einer Erhöhung der Mutationsrate. Das Zusammenspiel zwischen Schadensentstehung und dessen Reparatur ist somit von großem Interesse. Ein wichtiger Faktor, der dieses Gleichgewicht beeinflussen könnte, ist die Chromatinstruktur, die entscheidend ist für die DNA-Zugänglichkeit.rnrnDie Frage, ob und in welchem Ausmaß der globale Kondensationsgrad des Chromatins die Entstehung und Reparatur von DNA-Schäden und damit die Entstehung von Mutationen beeinflusst, war der Ausgangspunkt für die vorliegende Arbeit. Um die Chromatinstruktur zu modulieren, wurden zum einen Resveratrol, zum anderen die HDAC-Inhibitoren Natriumbutyrat und Trichostatin A eingesetzt. Resveratrol führt, möglicherweise über eine SIRT1-Aktivierung, zu einem kondensierten und schlecht zugänglichen Chromatin. Die HDAC-Inhibitoren hingegen resultieren durch verstärkte Acetylierung von Histonen in einer global dekondensierten, offenen Chromatinstruktur. Mit Hilfe des Photosensibilisators Ro19-8022 in Kombination mit sichtbarem Licht, UV-B-Strahlung und Wasserstoffperoxid wurden in so veränderten Zellen verschiedene Arten von DNA-Schäden induziert, welche jeweils spezifisch sind für unterschiedliche Reparaturwege. Das Ausmaß induzierter Läsionen sowie deren Reparatur wurde mittels Alkalischer Elution und entsprechenden Reparaturendonukleasen bestimmt. rnrnDie Ergebnisse zeigen eine durch Resveratrol unbeeinflusste Schadensinduktion, andererseits jedoch eine deutliche Verlangsamung der Reparatur verschiedener Arten von DNA-Läsionen (oxidative Läsionen, Cyclobutanpyrimidindimere, Einzelstrangbrüche) und somit auch verschiedener Reparaturwege in AS52-Zellen. Die HDAC-Inhibitoren hingegen verursachen ein erhöhtes Ausmaß induzierter Läsionen, jedoch keine Änderung der Reparaturgeschwindigkeit. Die Entstehung spontaner und induzierter Mutationen zeigt sich durch Resveratrol unbeeinflusst, HDAC-Inhibitoren resultieren in signifikant erniedrigten Mutationsraten in AS52-Zellen. Letzterer Effekt ist durch die beobachteten Einflüsse auf Reparatur und Suszeptibilität in den Zellen nicht erklärbar und bedarf einer mechanistischen Aufklärung. Die durch Resveratrol beobachtete Reparatur-Retardierung wurde mechanistisch weiter untersucht. Durch Inhibierung von SIRT1, einer durch Resveratrol aktivierten Deacetylase, konnte dessen Beteiligung an der Reparaturverlangsamung ausgeschlossen werden. Auch eine Beteiligung von oxidativem Stress, dem MAPK-Signalweg (ERK 1/2, p38) oder p53 konnte ausgeschlossen werden. Die Durchführung der Reparaturversuche mit menschlichen HeLa-Zellen zeigten, dass die durch Resveratrol verursachten Effekte quantitativ stark zelltypabhängig sind. Während die Reparatur in HeLa-Zellen deutlich weniger beeinflusst wird, sind dennoch andere Parameter wie Proliferation und Glutathionspiegel eher stärker verändert wie in AS52-Zellen. Der Mechanismus der durch Resveratrol verursachten Reparaturhemmung bedarf somit weiterer Untersuchungen.rn