title: Einfluss von Nε-Carboxymethyllysin auf die Genregulation von SH-SY5Y Zellen
Creators: name: Holik, Ann-Katrin
Publisher: name: :none
Year: 2013

description: Die starke Hitzebehandlung von Lebensmitteln führt zur Maillard Reaktion, bei der reduzierende Zucker mit Stickstoffkomponenten, beispielsweise der ε-Aminogruppe der Aminosäure Lysin, reagieren. Da stark thermisch behandelte Lebensmittel ein typischer Bestandteil der westlichen Ernährungsweise sind, werden möglicherweise große Mengen an Maillard-Reaktionsprodukten aufgenommen. Nε-Carboxymethyllysin (CML) ist ein gut charakterisiertes und stabiles Produkt der Maillard-Reaktion, das häufig als Indikator für den Maillard-Reaktionsproduktgehalt in Lebensmitteln dient. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss von chemisch synthetisiertem CML auf die Genregulation von SH-SY5Y-Zellen untersucht. Um einen Einblick auf genomweite Effekte von CML zu erhalten, wurden DNA-Microarrays eingesetzt. Durch Pathway-Analyse von Daten, die durch die Inkubation mit 50 µM bzw. 500 µM CML für 3 h erhalten wurden, wurde ein Effekt von CML auf die Serotonin-Rezeptor Expression ermittelt. Die Ergebnisse des Microarrays wurden durch Versuche mittels qRT-PCR verifiziert. Dieser Versuch zeigte für HTR1A, HTR2A und HTR1B eine hinauf-regulierende Wirkung von 500 µM CML nach Inkubation für 0,25 und 3 h. Zusätzlich zu den Effekten auf genetischer Ebene, wurde ein Effekt auf funktioneller Ebene gezeigt. Die Inkubation von SH-SY5Y-Zellen mit 500 µM CML führte zur signifikanten Steigerung der Serotonin-Ausschüttung. Die intrazelluläre Calcium-Mobilisierung, welche einen wichtigen Parameter in der Neurotransmitter-Ausschüttung darstellt, wurde von CML in Konzentrationen von 0,05 – 500 µM gesteigert. Da zwischen Calcium und RAGE ein Zusammenhang gezeigt wurde, wurde der Einfluss von CML auf den Rezeptor für AGEs (RAGE) untersucht. Ein zeitabhängiges qRT-PCR Experiment zeigte dabei, dass RAGE nach Inkubation mit 500 µM CML für 0,25 h hinauf-reguliert wird. Diese wurde durch Co-Inkubation mit dem Calcium-Blocker unterdrückt. Ähnlich wurde die hinauf-Regulation von HTR1A, HTR2A und HTR1B blockiert. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit erstmals ein Effekt von CML auf das Serotonin-System auf genetischer und funktioneller Ebene gezeigt werden. Weiters beeinflusst CML die RAGE-Expression. Da Neomycin die hinauf Regulation der Serotonin-Rezeptoren und RAGE blockiert, deutet dies auf einen möglichen Zusammenhang zwischen CML-induzierter, Calcium-vermittelter Serotonin-Ausschüttung und RAGE hin.
description: The high thermal treatment of food results in the Maillard reaction in which reducing sugars react with available amino-groups, for instance the ε-amino group of lysine. As highly thermally treated foods are a common component in a typical Western diet, considerable amounts of Maillard reaction products may be ingested. Nε-carboxymethyllysine (CML), which is a well investigated and stable product of the Maillard reaction, is often used as an indicator of the Maillard reaction product content in foods. Within the scope of this work, the impact of chemically synthesized CML on the gene regulation of human SH-SY5Y cells was investigated. In order to elucidate genome-wide effects of CML a customized DNA microarray was used. Pathway analysis of data generated after incubation with 50 µM or 500 µM CML for 3 h indicated an effect of CML on the serotonin receptor expression. This result was validated by qRT-PCR which revealed an up-regulation of HTR1A, HTR1B and HTR2A at 0,25 h and 3 h. In addition to effects on a genetic level, CML induced an effect on a functional level as well. Incubation of SH-SY5Y cells with 500 µM CML led to a significant increase in serotonin release. Furthermore, 0.05 – 500 µM CML increased the mobilization of intracellular calcium. Intracellular calcium is an important factor in neurotransmitter release and has been linked to the activation of the receptor for advanced glycation endproducts (RAGE) in human neutrophils. In order to investigate a possible link between CML-induced calcium mobilization and RAGE, the expression of the receptor was analyzed in a time-course qRT-PCR experiment. The qRT-PCR indicated an up-regulation of RAGE after incubation with 500 µM CML for 0,25 h. This up-regulation was blocked when co-incubated with the calcium blocker neomycin. In addition to blocking the up-regulation of RAGE, the up-regulation of HTR1A, HTR2A and HTR1B was diminished as well. In conclusion, this work showed an effect of CML on the serotonin system in SH-SY5Y cells on a genetic and a functional for the first time in addition to effects on RAGE expression. Neomycin blocked the up-regulation of serotonin receptors and RAGE, pointing to a possible link between CML-induced calcium-mediated serotonin release and RAGE.