Bedeutung und Bioaktivität der mikrobiellen trans-Resveratrol-Metaboliten Dihydroresveratrol und Lunularin

• Antragstellerinnen: Dr. Melanie Huch; Professorin Dr. Sabine E. Kulling, Ph.D.; Dr. Kathrin Pallauf, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften ; Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274521263

Das Stilben trans-Resveratrol (t-RES) soll die positiven gesundheitlichen Wirkungen einer caloric restriction (CR) imitieren, von der vermutet wird, dass sie Folgeschäden von Fettleibigkeit, Diabetes Typ 2, Bluthochdruck, chronischen Entzündungen und weiteren altersbedingten metabolischen Erkrankungen verhindern oder sogar rückgängig machen kann. Oral aufgenommenes t-RES wird gut im Dünndarm absorbiert, unterliegt aber einem ausgeprägten mikrobiellen sowie Phase-II-Metabolismus. In eigenen Vorarbeiten wurden neben Dihydroresveratrol (DH-RES), zwei neue mikrobielle t RES-Metaboliten erstmalig in vitro und in vivo nachgewiesen: 3,4´-Dihydroxy-trans-Stilben und Lunularin, wobei starke interindividuelle Unterschiede im Metabolitenprofil festgestellt wurden (Lunularin-Produzenten vs. Nicht-Lunularin-Produzenten). Bakterielle Lunularinbildner sind bisher nicht bekannt. Zudem wurden die bisherigen Arbeiten mit einer begrenzten Anzahl an Probanden durchgeführt (humane Interventionsstudie n = 12) und die Bioaktivität der mikrobiellen Metaboliten ist bislang kaum untersucht. Eigene Vorarbeiten mit HCT116 Zellen weisen darauf hin, dass sich DH-RES und Lunularin in ihren biologischen Wirkungen von t-RES unterscheiden. Die interindividuelle mikrobielle Metabolisierung von t RES könnte daher die widersprüchlichen Literaturdaten bzgl. der biologischen Wirkungen von t-RES (zumindest teilweise) erklären. Ziele des Projektes sind daher 1.) Bestimmung des Anteils an Lunularin-Produzenten in einer humanen Interventionsstudie mit größerer Probandenzahl (n = 100; LC-DAD-MS-Analyse von 48-h-Urinproben); 2.) Identifizierung von Lunularin-bildenden Bakterienspezies (Untersuchung der Fäzesmikrobiota von 48 Probanden aus der Interventionsstudie mittels 16S rRNA high-throuhput sequencing, DGGE und qRT-PCR). Zudem sollen Lunularin-produzierende Bakterien aus Fäzesproben isoliert und identifiziert werden; 3.) Vergleich der biologischen Wirkungen von t-RES, DH-RES und Lunularin in einem Mausmodell (intraperitoneale Gabe sowie Fütterung, 10 Gruppen á 10 Tiere). Folgende Parameter, welche mit CR assoziiert sind, werden in vivo untersucht: Energieverbrauch durch indirekte Kalorimetrie, Körperzusammensetzung mittels magnet NMR minispec; im Plasma: Insulin-like growth-factor und Insulin mittels ELISA; im Gewebe: Cholesterin und Triacylglyceride mittels Photometrie, Expression der Nrf2 Targetgene GPx, HO-1, GST und NQO1 mittels Western blotting und qRT-PCR, AMPK-Aktivität mittels Western blotting und Sirt1-Aktivität mittels Fluorimetrie sowie Autophagie-Marker mittels Western blotting anti-LC3. Zudem werden Metabolomanalysen (Plasma) mittels LC-MS- und GCxGC-MS durchgeführt. Das geplante Projekt trägt somit wesentlich dazu bei, die Bedeutung von Lunularin und DH-RES als mikrobielle t-RES-Metaboliten im Menschen und den Einfluss der Metabolisierung von t-RES durch die Darmmikrobiota auf die CR-mimetischen Wirkungen des Stilbens aufzuklären bzw. neu zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen