Masterarbeit

In vitro Toxizität von Arsenit in menschlichen Blasenzellen: Effekte von Knoblauch und Lauch

Sinikka Hinrichsen (03/2010-12/2010)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Sasan Rabieh

Arsen ist ein weit verbreiteter, toxischer Schadstoff in Wasser, Luft und Boden. Es ist bekannt, dass Arsen unter anderem Blasen- und Leberkrebs verursachen kann. Dreiwertige Arsenspezies besitzen generell eine höhere Toxizität als fünfwertige Arsenspezies. Weltweit sind ungefähr 100 Millionen Menschen von Arsenbelastung in der Umwelt betroffen. Deswegen ist es überaus wichtig, zu untersuchen, was der Toxizität von Arsen entgegenwirken könnte. In einer früheren Studie konnte gezeigt werde, dass die Arsentoxizität für menschliche Hautzellen durch die gleichzeitige Zugabe von wässrigem Knoblauchextrakt (AGE) verringert wurde. Der positive Effekt von Knoblauch kann auf seine antioxidative und antiklastogene Wirkung und auf seine Fähigkeit, dreiwertige Arsenspezies zu weniger toxischen fünfwertigen Arsenspezies zu oxidieren, zurückgeführt werden. Neben verschiedenen aktiven Schwefelbestandteilen ist Selen ein essentieller Mikronährstoff in Knoblauch, dem auch eine antikanzerogene Wirkung zugeschrieben wird. In der vorliegenden Studie wurden menschliche Blasenzellen (UROtsa) und Leberkrebszellen (HepG2) für 24 Stunden Arsenit und Arsenat alleine und zusammen mit AGE, Knoblauchpulverextrakt (GPE), wässrigem Lauchextrakt (ALE), einzelnen Schwefelbestandteilen (Alliin, Allylsulfid (AS), Allyldisulfid (ADS), Dimethyldisulfid (DMDS)), Selenit und Selenat ausgesetzt. Die Lebensfähigkeit der Zellen (CV) wurde mit dem spektrophotometrischen MTT-Test quantifiziert.

Beide Knoblauchextrakte und der Lauchextrakt konnten die Toxizität von Arsenit für UROtsa Zellen nicht reduzieren, GPE zeigte sogar eine zytotoxische Wirkung. AS, ADS und DMDS zeigten aufgrund von Ethanol als Lösungsmittel eine zytotoxische Wirkung. Zunächst konnte für Alliin eine leichte Zunahme der CVs verzeichnet werden, allerdings konnte dieser Effekt nicht reproduziert werden. Zugabe von Selenit erhöhte die CVs bei verschiedenen Arsenitkonzentrationen (25, 50, 75 μM), wobei der beste Effekt (Reduktion der Zytotoxizität bis zu 35 %) bei einer Selenitkonzentration von 5 μM erreicht werden konnte. Die Zytotoxizität von Arsenat (250, 500, 750 μM) konnte bis zu 40 % reduziert werden durch die Zugabe von 10 μM Selenit. AGE hatte keinen Einfluss auf die Toxizität von Arsenit in HepG2 Zellen. Im Gegensatz zu den Experimenten mit UROtsa Zellen zeigte GPE für HepG2 Zellen keine zytotoxische Wirkung und ALE zeigte einen konzentrationsabhängigen negativen Effekt auf die CVs von HepG2 Zellen. Selenit in den Konzentrationen 25 und 50 μM verstärkte die Toxizität von Arsen, was durch die toxische Wirkung von Selenit in diesen Konzentrationen erklärt werden kann. In beiden Zelllinien hatte Selenat keinen Einfluss auf die Arsentoxizität.

Es ist fraglich, ob die beiden verwendeten Zelllinien dieser Studie mit den Hautzellen der früheren Studie verglichen werden können, denn Zelllinien können sich stark unterscheiden bezüglich ihrer Reaktion auf Arsen und Knoblauch oder Lauch. Darüber hinaus können die unterschiedlichen Extraktionsmethoden in den beiden Studien dazu geführt haben, dass die chemische Zusammensetzung und die Konzentration von Schwefel- und Selenbestandteilen im Knoblauch unterschiedlich beeinflusst wurden.

Es ist notwendig, dass weitere Experimente mit verschiedenen Zelllinien und verschiedenen Knoblauchsorten durchgeführt werden, um zu einem besseren Verständnis zu gelangen, inwiefern Knoblauch und besonderes einzelne Schwefelbestandteile im Knoblauch die Zytotoxizität von Arsen beeinflussen. Selenit war die Verbindung, die die Arsentoxizität am effektivsten reduzieren konnte. Deswegen scheinen Untersuchungen zu den Interaktionen zwischen Selen und Arsen ein vielversprechendes Feld zukünftiger Forschung über Arsentoxizität zu sein.