Untersuchungen der strukturellen und funktionellen Interaktionen zwischen trans-Resveratrol und der Albuminhülle eines künstlichen Sauerstoffträgers auf Perfluordecalinbasis

Die vorliegende Arbeit widmete sich der Untersuchung einer potenziellen strukturellen und funktionellen Interaktion zwischen der Albuminhülle der albumin derived artificial oxygen carrier (A-AOC) und des Stilbens trans-Resveratrol (tRES). Trans-Resveratrol stellt ein facettenreiches Molekül mit zahlreichen Effekten dar. Jedoch zeichnet sich tRES auch durch eine hohe Hydrophobizität aus, was in einer geringen Löslichkeit in einem wässrigen Milieu resultiert und dadurch vor allem die in vivo einsetzbaren Konzentrationen stark einschränkt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte demonstriert werden, dass die tRES-Löslichkeit durch die in einem A-AOC-Ansatz vorliegende Proteinkonzentration drastisch gesteigert werden konnte. Zusätzlich konnte im Falle des A-AOC-tRES-Komplexes (RESLOC) ein erhöhtes Zeta-Potential festgestellt werden, was ein zusätzliches Indiz für eine Assoziation des tRES an der Albuminhülle der A-AOC darstellte. Zudem offenbarte sich  in Anwesenheit von tRES bei rheologischen Analysen im niedrigen Scherratenbereich eine signifikant reduzierte Viskosität der A-AOC-Emulsion, was ein Zusammenspiel zwischen dem erhöhten Zeta-Potential der RESLOC und der ermittelten Viskosität andeutete.
Neben einer erhöhten Löslichkeit und damit homogeneren Verteilung im wässrigen Milieu, nahm die Interaktion mit den A-AOC auch Einfluss auf funktionelle Aspekte des tRES. Eine der prominentesten Eigenschaften des tRES stellt seine antioxidative Aktivität dar. Mithilfe drei verschiedener Assays konnte demonstriert werden, dass die antioxidative Kapazität des tRES, wenn es assoziiert mit der Albuminhülle vorlag, drastisch gesteigert werden konnte. Zusätzlich konnte beobachtet werden, dass tRES imstande ist, eine Radikalkettenreaktion am Albumin zu unterbinden und so eine protektive Wirkung auf die Albuminhülle zu entfalten.
In allen Assays zeigten die RESLOC eine höhere antioxidative Kapazität als das BSA-tRES-System. Strukturelle Untersuchungen der Albuminhülle offenbarten eine starke Denaturierung des Proteins, die mit einer Entfaltung der hydrophoben Bindetaschen und einer Zunahme der Sulfhydrylgruppen einherging. Die strukturellen Veränderungen der hydrophoben Bindetaschen führten zu einer geringeren Maskierung der antioxidativen Kapazität des tRES durch die Proteininteraktion. Gleichzeitig nahm das antioxidative Potential des Albumins an der A-AOC-Hülle durch die gestiegene Zahl der Sulfhydrylgruppen und durch Denaturierung exponierter hydrophoben Domänen zu.
Im Zuge dieser Arbeit konnte eine in vitro-Simulation eines I/R-Szenarios erfolgreich etabliert werden. Das Modell sollte als Plattform für präliminäre Versuche dienen, die erste Eindrücke über die protektive Wirkung der A-AOC und RESLOC während einer Organkonservierung liefern sollte. Durch den Einsatz oxygenierter A-AOC konnte eine signifikante Reduktion der I/R-Schäden hinsichtlich Cytotoxizität und der Apoptoserate erreicht werden.

The present work was devoted to the investigation of a potential structural and functional interaction between the albumin envelope of albumin derived artificial oxygen carrier (A-AOC) and the stilbene trans-resveratrol (tRES). Trans-resveratrol represents a multifaceted molecule with numerous effects. However, tRES is also characterized by a high hydrophobicity, which results in a low solubility in an aqueous environment, thus severely limiting the concentrations that can be used in vivo. In this work, it was demonstrated that tRES solubility could be dramatically increased by the protein concentration present in an A-AOC synthesis. In addition, for the A-AOC-tRES complex (RESLOC), an increased zeta potential was detected, which provided additional evidence for an association of tRES at the albumin shell of A-AOC. Moreover, in the presence of tRES, rheological analyses in the low shear rate range revealed a significantly reduced viscosity of the A-AOC emulsion, suggesting an interplay between the increased zeta potential of RESLOC and the determined viscosity.
In addition to increased solubility and thus more homogeneous distribution in the aqueous environment, the interaction with the A-AOCs also affected functional aspects of the tRES. One of the most prominent properties of tRES is its antioxidant activity. By utilizing several assays a significant increase of the antioxidant capacity of tRES could be demonstrated, when present associated with the albumin shell. In addition, tRES was able to counteract radical chain reactions of albumin, thus exerting a protective effect on the albumin shell. In all assays, RESLOC showed higher antioxidant capacity than the BSA-tRES complex. Structural studies of the albumin shell revealed a denaturation of the protein, accompanied by unfolding of the hydrophobic binding pockets and an increase in sulfhydryl groups. The structural changes in the hydrophobic binding pockets resulted in a reduced masking effect of the antioxidant capacity of tRES. At the same time, the antioxidant potential of albumin at the A-AOC shell increased due to the increased number of sulfhydryl groups and exposed hydrophobic domains.
In the course of this work, an in vitro simulation of an I/R scenario was successfully established. The model should serve as a platform for preliminary experiments that would provide first impressions of the protective effects of A-AOC and RESLOC during organ preservation.

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