In vitro effects of food constituents on the aryl hydrocarbon receptor-CYP1A1 signaling pathway.

Mgr. Alžběta SROVNALOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

A number of foreign substances that have possible harmful effects on human health, come from food intake. Compounds involved in the diet are either natural or synthetic origin, having the ability to activate the xenoreceptors, resulting in the induction of drug- and xenobiotic-metabolizing enzymes. Induction of various enzymes results in alteration of the drug metabolism (food-drug interactions), the distortion of the intermediary metabolism and activation of pro-carcinogens to carcinogens. This work is focused on the study food constituents' influence on the activity of arylhydrocarbon receptor (AhR) and subsequent cytochrome P-450 1A1 induction. Constituents of soft drinks, artificial sweeteners, anthocyanins and anthocyanidins were studied. The theoretical background summarizes findings about food-drug interactions, AhR receptor, and cytochrome P-450 1A and also describes the studied compounds. In the methodological section, the techniques of RT-PCR, immunodetection and gene reporter assay were used for determination of expression CYP1A1 mRNA, protein, and activation of AhR. The ligand binding assay and enzyme activity measurement were also done. Primary cultures of human hepatocytes, cancer cell lines HepG2 (liver) and LS174T (intestinal) were used as in vitro models. Our findings points to food constituents, that have not been studied till now, and their influence on the activity of the AhR receptor, leading to induction of CYP1A1 enzyme involved in drug metabolism as well as in the process of chemically induced carcinogenesis.

Abstract:

Řada cizorodých látek, se kterými člověk přijde do kontaktu, je přijímána potravou a může mít neblahé účinky na lidské zdraví. Sloučeniny obsažené ve stravě jsou buď přírodního, nebo syntetického charakteru se schopností aktivovat tzv. xenoreceptory, což vede k indukci enzymů metabolizujících cizorodé látky a léčiva. V důsledku indukce jednotlivých enzymů dochází ke změně v metabolismu léčiv (tzv. lékovým interakcím), k narušení intermediárního metabolismu a aktivaci prokarcinogenů na karcinogeny. Předkládaná práce je zaměřena na studium vlivu látek obsažených v potravě na aktivitu arylhydrokarbonového receptoru (AhR) a následnou indukci cytochromu P-450 1A1. Ve studii byly testovány obsahové složky nealkoholických nápojů, umělá sladidla, antokyaniny a antokyanidiny. Teoretická část práce shrnuje poznatky o lékových interakcích, AhR receptoru, cytochromech P-450 1A a popisuje studované sloučeniny. V praktické části byly využity techniky RT-PCR, imunodetekce a reporter gene assay pro stanovení exprese CYP1A1 mRNA, proteinů a aktivaci AhR. Byly také použity metody ligand binding assay a měření enzymové aktivity. Jako in vitro modely byly použity primární kultury lidských hepatocytů a nádorových buněčných linií HepG2 (jaterní) a LS174T (střevní). Nově získané poznatky objasňují vliv dosud nestudovaných složek potravy na aktivitu AhR receptoru, vedoucí k indukci enzymu CYP1A1, který se kromě metabolizace léčiv podílí také na procesu chemicky indukované karcinogeneze.

Keywords

AhR receptor, cytochrom P-450 1A1, lékové interakce, složky potravy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 4. 2014

Accessible from:: 1. 4. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2014
• Supervisor: prof. RNDr. Zdeněk Dvořák, DrSc.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Molecular nad Cell Biology