Einfluss von (‐)‐Epigallocatechin‐3‐gallat auf Enzyme der Klassen der Histondeacetylasen und Topoisomerasen in Zellmodellen
Authors: Pöppelmann Tobias , Esselen Melanie , Humpf Hans‐Ulrich 
Published: June 2023

(‐)‐Epigallocatechin‐3‐gaNat (EGCG) gehört zu der Gruppe der Catechine, welche 30‐40 % der festen Bestandteile von grünem Tee ausmachen. Eine Vielzahl von gesundheitsfördernden Eigenschaften sind für EGCG trotz einer geringen Bioverfügbarkeit postuliert. So inhibiert EGCG laut Literatur beispielsweise die Zellteilung in Krebszellen und induziert dessen Apoptose.

Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass EGCG nur eine geringe Stabilität im verwendeten Zellkulturmodell aufweist. Diese Stabilität kann durch den Einsatz von Ascorbinsäure erhöht werden, jedoch geht dies mit einer Zunahme der zytotoxischen Wirkung von EGCG einher. Wichtig für die Untersuchungen ist die Verwendung von Katalase als Zusatz für die Inkubation von EGCG. Zwar wird hierdurch nicht die Stabilität von EGCG erhöht, jedoch fängt Katalase ROS, welche durch EGCG im Zellkulturmedium gebildet werden, ab und sorgt somit dafür, dass die beobachteten Ergebnisse nicht auf gebildetes H2O2, sondern auf die Wirkung von EGCG oder seiner Abbauprodukte und/oder Metaboliten zurückzuführen sind. In der schematischen Darstellung des möglichen EGCG Wirkmechanismus in Abbildung 1 sind diese Eigenschafften unter 1 aufgeführt. Die in dieser Arbeit verwendeten EGCG Konzentrationen mit Katalase Zusatz zeigten keinen Einfluss auf die Zellvitalität der verwendeten HT‐29 Zellen.

Trotz der geringen Stabilität bewirkt EGCG eine Delokalisierung des SUMO‐1 Proteins aus dem Zytosol in den Zellkern. Dies ist in Abbildung 27 unter 2 aufgeführt. Neben der Zunahme an SUMO‐1 Protein im Zellkern nimmt auch die SUMO‐1 HDAC 1 Interaktion zu (siehe Abbildung 1 unter 3). Dies hat Auswirkungen auf die transkriptionale Regulation von verschiedenen HDAC Proteinen, aber auch auf die Transkription der an der Apoptose beteiligten Proteine Bcl‐2 und Caspase‐8. Der Proteinstatus von HDAC 1 und weiteren HDAC nimmt nach Inkubation mit EGCg ab, was neben der transkriptionalen Regulation auch auf einen durch SUMOylierung induzierten, proteosomalen Abbau der in Tumorzellen überexprimierten Histondeacetylasen hindeutet (siehe Abbildung 1 unter 4). Die Auswirkung dieser Effekte auf die mögliche Einleitung der Apoptose in den Zellen wurde in dieser Arbeit untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass EGCG in den hier verwendeten Konzentrationen keinen Effekt auf die Apoptose der untersuchten HT‐29 Zellen hat (siehe Abbildung 1 unter 5).

In der Literatur wird EGCG häufig als Topoisomerase II‐Gift bezeichnet. In dieser Arbeit konnte jedoch gezeigt werden, dass unter der Verwendung von Katalase, die untersuchten EGCG‐Konzentrationen keinen Einfluss auf das Topoisomerase IIa/DNA‐Intermediate haben und keine DNA‐Schäden induzieren. Zudem weist EGCG einen Einfluss auf die Wirkung des Topoisomerase II‐Giftes Etoposid auf. ETO stabilisiert den Topoisomerase II‐DNA‐Komplex und führt somit zu gentoxischen Effekten. Durch Koinkubation von EGCG und ETO wird die Wirkung von ETO in zwei unterschiedlichen Testsystemen bis zu einer EGCG Konzentration von 50 pM signifikant reduziert. Möglicherweise basieren die beobachteten Effekte von EGCG auf ETO‐ Topoisomerase‐Wechselwirkungen ebenfalls auf der Beeinflussung des SUM0‐1 Proteins, welches neben HDAC auch Topoisomerasen postranslational modifizieren kann.

Insgesamt konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass viele Wirkungen, die für EGCG in der Literatur beschrieben werden, wie zytotoxische Effekte, Induktion der Apoptose sowie DNASchädigende Wirkung als Topoisomerase II‐Gift, in den hier getesteten Konzentrationen in HT‐ 29 Zellen, unter der Verwendung von Katalase, nicht beobachtet werden. Es wird postuliert, dass die in der Literatur beschriebenen Effekte daher auf das gebildete H2O2 und nicht auf die direkte Wirkung von EGCG zurückzuführen sind. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass EGCG epigenetische Mechanismen, im speziellen die SUMOylierung, beeinflusst und somit Auswirkungen auf SUMO‐Zielproteine wie Histondeacetylasen und Topoisomerasen II hat.

Im Rahmen dieser Arbeit konnte somit gezeigt werden, dass ein Aspekt des zellulären Wirkmechanismus von EGCG mit epigenetischen Effekten zusammenhängt. Zusätzlich zu den in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen sollten, zur weiteren Ergründung des Wirkmechanismus des Grünteepolyphenols EGCG, anschließende Studien durchgeführt werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass in der Literatur postulierte Wirkungen von EGCG kritisch hinterfragt werden sollten.