Toxikologische Relevanz des Vorkommens von Desmethyl-Varianten der Mikrocystine und des Nodularins in Gewässern und Nahrungsergänzungsmitteln

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Im Rahmen des beantragten Projektes sollen Zusammenhänge zwischen chemischer Struktur und toxikologischer Relevanz der hepatotoxischen Mikrocystine und des Nodularins sowie ihrer desmethylierten Strukturvarianten aufgeklärt werden. Die Basis hierfür sind toxikologische Testungen der reinen Substanzen nach Ihrer Gewinnung durch präparative HPLC aus Kulturen von Microcystis aeruginosa und Nodularia spumigena. Gegenwärtig erfolgt die Überwachung von Gewässern auf die rechtlich relevanten Mikrocystine MC-LR, MC-RR und MC-YR mit einer HPLC/UVMethode gemäß der Norm ISO 20179, jedoch werden hierbei Mikrocystine (MCs) und die entsprechenden Desmethyl-Mikrocystine (dmMCs) aber auch Nodularin (NOD) und Desmethyl-Nodularin (dmNOD) chromatographisch nicht voneinander getrennt und somit gemeinsam im UV-Detektor angezeigt. In der ersten Antragsphase gelang die Isolierung einer Reihe von Desmethylund Desmethyl-desmethyl-Varianten von MCs und NOD, in einigen Fällen konnte auch die Lokalisation der Desmethylierung aufgeklärt werden. Ferner wurde ihre Cytotoxizität in Rattenhepatozyten in Primärkultur quantitativ erfasst und mit der Hemmwirkung auf Proteinphosphatase (PP) 1 und 2 verglichen. Es zeigte sich, dass einige deutlich cytotoxische MCs durch einfache Desmethylierung nicht an Toxizität verlieren, in mehreren Fällen sogar deutlich zunehmen. Dagegen hatte die doppelte Desmethylierung an ASPosition 3 (D-erythro-ß-Methylasparaginsäure) und 7 (Methyldehydroalanin) einen Verlust der cytotoxischen Wirkung zur Folge. Die Cytotoxizität in Rattenhepatozyten korrelierte für alle Varianten trotz vermutlicher Speziesunterschiede gut mit der Hemmwirkung auf die PPI (aus Kaninchen) und PP2 (aus Rinderniere). Mit Hilfe von Proteinphosphorylierungs-Arrays wurden erste Hinweise auf mögliche Zusammenhänge zwischen PP-Hemmung und veränderten Signalketten/Tumorpromotion in der Leber erhalten.