Aryl hydrocarbon receptor activity of plant extracts

Abstract

Der Arylhydrocarbon Rezeptor (AhR) ist ein wichtiger Regulator von physiologischen Prozessen, darunter die Zellzykluskontrolle und Reproduktion. Ein tieferes Verständnis von Substanzen, die den AhR aktivieren und Identifikation noch unbekannter AhR Aktivatoren, die umweltverschmutzende Chemikalien aber auch natürliche Pflanzen- und Lebensmittelinhaltsstoffe sein können, könnten die Ausgangssubstanzen für die Behandlung von Krebs, Wechseljahrsbeschwerden und hormonell-abhängiger Erkrankungen sein. Es wurden Extrakte essbarer Pflanzen, Lebensmittelinhaltsstoffe, sowie ausgewählte Pestizide, die potentiell in Lebensmitteln vorkommen können, untersucht. Rotklee ist ein potenter Aktivator des humanen AhR. Der Wirkung konnten chemische Strukturen zugewiesen werden, nämlich den potenten AhR Liganden Formononetin und Biochanin A. Auch aus Sauerkraut konnte eine neue Verbindung, Indolylfuran (1-(2-furanyl)2-(3-indolyl)ethanon), isoliert werden, die ein starker AhR Ligand ist. Sauerkrautextrakt und Indolylfuran zeigten in vivo antiöstrogene Wirkung. In dieser Studie konnten auch grundlegende Wechselwirkungen zwischen dem AhR und dem Östrogenrezeptor (ER) aufgeklärt werden. Eine AhR-Aktivierung kann auch durch unsachgemäße Anwendung von Pestiziden erfolgen. Nicht-persistene Pestizide, die in der Obstkultivierung und dem Weinbau verwendet werden, wurden untersucht, ob sie über nukleäre Rezeptoren, wie AhR, ER und dem Androgenrezeptor (AR), das hormonelle Gleichgewicht beeinflussen können. Einige Pestizide zeigten in vitro diese Wirkung, aber bei einer Anwendung entsprechend den gesetzlichen Richtlinien, werden nicht jene Konzentrationen erreicht, die so einen Effekt auslösen können. Da aber die Exposition von Landarbeitern und der Landbevölkerung durchaus höher ist, kann eine Beeinflussung des Hormonhaushaltes nicht ausgeschlossen werden. Zusammenfassend kann man sagen, dass Lebensmittel das Potential haben den AhR und die von ihm regulierten Stoffwechselwege zu beeinflussen.The aryl hydrocarbon receptor (AhR) is an important regulator of several physiological processes including cell cycle regulation and reproduction. A dysregulated AhR signalling can lead to severe diseases due to homeostatic imbalance. Deeper insights of the impact of the AhR pathway, but also the knowledge of possible AhR activators that can be found in the environment as pollutants but also in plants and normal diet, facilitate the use of the AhR as drug target in cancer therapy, menopausal complaints and hormone-dependent diseases. In this study, edible plants, food ingredients but also possible food contaminations such as pesticides were tested for their ability to transactivate the AhR. Red clover and sauerkraut were identified as potent activators of the human AhR. This was further elucidated by the identification of red clover compounds formononetin and biochanin A and the novel sauerkraut ingredient 1-(2-furanyl)2-(3-indolyl)ethanone, common name indolylfuran, as potent AhR agonists. Sauerkraut and indolylfuran showed in vivo anti-estrogenic effects. This study showed also basic interactions of the AhR with the estrogen receptor (ER). Activation of the AhR can also be caused by food contaminants such as pesticide residues. Non-persistent pesticides, commonly used in fruit and wine cultivation, were tested for their ability to transactivate receptor pathways affecting hormonal balance such as the AhR, the ER and androgen receptor (AR). Several pesticides were identified that activate AhR, ER and AR. Application within legally permitted doses does not reach concentrations that can disturb hormonal balance of fruit and wine consumers. Nevertheless, this assumption bases only on in vitro data. The exposure of rural population and farm workers is higher, so that an impact on hormonal pathways cannot be excluded. It can be concluded that diet has indeed the potential to affect the AhR pathway and to hereby modulate AhR regulated physiological functions.vorgelegt von Svjetlana MedjakovicAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2010OeBB(VLID)193062