Analytische Untersuchungen zu Polysacchariden aus Viscum album L. PDF
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Analytische Untersuchungen zu Polysacchariden aus Viscum album L. Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel vorgelegt von Bernadette Margot Herbst Kiel 2008 Referent: Prof. Dr. W. Blaschek Korreferent: Prof. Dr. E. Maser Tag der mündlichen Prüfung: 4.11.2008 Zum Druck genehmigt: Kiel, 4.11.2008 Prof. Dr. Lutz Kipp (Dekan) Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG................................................................- 1 - 1.1 Die Mistel....................................................................................................- 1 - 1.1.1 Taxonomie und Botanik.....................................................................................................- 1 - 1.1.2 Historische Einordnung und Verwendung.........................................................................- 4 - 1.1.3 Inhaltsstoffe und ihre Wirkungen.......................................................................................- 6 - 1.1.3.1 Polysaccharide...................................................................................................................- 7 - 1.1.3.2 Lektine................................................................................................................................- 8 - 1.1.3.3 Viscotoxine.........................................................................................................................- 9 - 1.1.4 Mistelextrakte und deren Anwendung in der adjuvanten Krebstherapie.........................- 10 - 1.2 Arabinogalactan-Proteine.......................................................................- 11 - 1.3 Zielsetzung der Arbeit.............................................................................- 14 - 2 EXPERIMENTELLER TEIL...........................................................................- 15 - 2.1 Methoden zur Extraktion und Isolierung ...............................................- 15 - 2.1.1 Extraktherstellung aus Mistelkraut...................................................................................- 15 - 2.1.1.1 Herstellung eines Kaltextrakts.........................................................................................- 15 - 2.1.1.2 Herstellung eines Heißextrakts........................................................................................- 16 - 2.1.2 Extraktherstellung aus Mistelbeeren................................................................................- 16 - 2.1.3 Synthese des β-glucosyl-Yariv-Reagenzes.....................................................................- 18 - 2.1.4 Fällung der AGPs mit dem β-glucosyl-Yariv-Reagenz....................................................- 19 - 2.1.5 Arabinan-Isolierung aus dem Überstand der Yariv-Fällung.............................................- 20 - 2.1.5.1 Fraktionierte Arabinan-Isolierung.....................................................................................- 20 - 2.1.5.2 Unfraktionierte Arabinan-Isolierung.................................................................................- 21 - 2.2 Methoden der Chemie und Chromatographie.......................................- 22 - 2.2.1 Geldiffusionstest...............................................................................................................- 22 - 2.2.2 Keimzahlbestimmung.......................................................................................................- 22 - 2.2.3 Antioxidative Testungen...................................................................................................- 23 - 2.2.3.1 Lipophile Substanzen.......................................................................................................- 23 - 2.2.3.2 Hydrophile Substanzen (Rechner, 2004).........................................................................- 24 - 2.2.4 Acetylierung.....................................................................................................................- 25 - 2.2.4.1 Bestimmung des Responsefaktors für die Acetylierung..................................................- 26 - 2.2.5 Uronsäure-Bestimmung nach Blumenkrantz und Asboe-Hansen (1973)........................- 27 - I Inhaltsverzeichnis 2.2.6 Uronsäure-Reduktion nach Taylor und Conrad (1972)....................................................- 28 - 2.2.7 Konduktometrische Uronsäure-Bestimmung...................................................................- 28 - 2.2.8 Partialhydrolyse nach Gleeson und Clarke (1979)..........................................................- 29 - 2.2.9 Methylierungsanalyse nach Harris et al. (1984)..............................................................- 30 - 2.2.10 Aminosäureanalytik..........................................................................................................- 33 - 2.2.10.1 Kraut-AGP........................................................................................................................- 33 - 2.2.10.2 Beeren-AGP.....................................................................................................................- 34 - 2.2.11 Aufarbeitung von Mistellektin zu Vergleichszwecken......................................................- 34 - 2.2.12 Gelpermeationschromatographie (GPC).........................................................................- 35 - 2.2.12.1 Sephacryl S-400 Säule....................................................................................................- 35 - 2.2.12.2 PL-GPC-50 plus...............................................................................................................- 37 - 2.3 Methoden der Immunologie....................................................................- 39 - 2.3.1 ELISA...............................................................................................................................- 39 - 2.3.1.1 Kompetitiver ELISA..........................................................................................................- 39 - 2.3.1.2 Indirekter ELISA...............................................................................................................- 41 - 2.3.2 Entfernung von Endotoxinen............................................................................................- 43 - 2.3.3 Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test.....................................................................................- 43 - 2.3.4 Lipopeptid-Entfernung......................................................................................................- 44 - 2.3.5 Testung der AGPs auf Kontamination mit Mistellektinen.................................................- 44 - 2.3.6 Entfernung von Lektinen in den AGP-Präparationen durch Pronase-Behandlung.........- 45 - 2.3.7 Aktivitätstestung an Toll-Like-Rezeptoren.......................................................................- 45 - 2.3.8 Immunfluoreszenz-Markierung........................................................................................- 46 - 3 ERGEBNISSE...............................................................................................- 50 - 3.1 Isolierung und Analytik...........................................................................- 50 - 3.1.1 Isolierungsgang und Extrakt-Ausbeuten..........................................................................- 50 - 3.1.1.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 50 - 3.1.1.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 51 - 3.1.2 Geldiffusionstest...............................................................................................................- 51 - 3.1.2.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 51 - 3.1.2.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 53 - 3.1.2.3 Vergleich Mistelbeeren und Mistelkraut...........................................................................- 53 - 3.1.3 Keimzahlbestimmung.......................................................................................................- 54 - 3.1.4 Antioxidative Testungen...................................................................................................- 55 - 3.1.4.1 Lipophile Substanzen.......................................................................................................- 55 - 3.1.4.2 Hydrophile Substanzen....................................................................................................- 56 - 3.1.5 Neutralzucker-Zusammensetzung der einzelnen Extrakt-Fraktionen..............................- 57 - II Inhaltsverzeichnis 3.1.5.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 57 - 3.1.5.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 62 - 3.1.6 Neutralzucker-Zusammensetzung der AGPs..................................................................- 64 - 3.1.6.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 64 - 3.1.6.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 67 - 3.1.7 Neutralzucker-Zusammensetzung der Überstände der Yariv-Fällungen........................- 70 - 3.1.7.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 70 - 3.1.7.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 73 - 3.1.8 Neutralzucker-Zusammensetzung der Arabinane...........................................................- 75 - 3.1.8.1 Fraktionierte Arabinan-Isolierung aus Mistelkraut...........................................................- 75 - 3.1.8.2 Unfraktionierte Arabinan-Isolierung.................................................................................- 77 - 3.1.8.2.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 77 - 3.1.8.2.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 79 - 3.1.9 Uronsäure-Bestimmung nach Blumenkrantz und Asboe-Hansen (1973)........................- 83 - 3.1.10 Uronsäure-Reduktion nach Taylor und Conrad (1972)....................................................- 84 - 3.1.10.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 85 - 3.1.10.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 86 - 3.1.11 Konduktometrische Uronsäure-Bestimmung...................................................................- 86 - 3.1.12 Partialhydrolyse................................................................................................................- 88 - 3.1.12.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 88 - 3.1.12.2 Mistelbeeren.....................................................................................................................- 90 - 3.1.13 Bestimmung der Bindungstypen......................................................................................- 93 - 3.1.13.1 Mistelkraut........................................................................................................................- 95 - 3.1.13.1.1 AGP und Derivate............................................................................................................- 95 - 3.1.13.1.2 Arabinan………………………………………………………………………………………..- 101 - 3.1.13.2 Mistelbeeren...................................................................................................................- 104 - 3.1.14 Aminosäureanalytik........................................................................................................- 114 - 3.1.14.1 Kraut-AGP......................................................................................................................- 114 - 3.1.14.2 Beeren-AGP...................................................................................................................- 115 - 3.1.15 Gelpermeationschromatographie...................................................................................- 116 - 3.1.15.1 Sephacryl S-400 Säule..................................................................................................- 116 - 3.1.15.2 PL-GPC-50 plus.............................................................................................................- 118 - 3.2 Immunologie ..........................................................................................- 122 - 3.2.1 ELISA.............................................................................................................................- 122 - 3.2.1.1 Kompetitiver ELISA........................................................................................................- 122 - 3.2.1.1.1 Polyklonale Antikörper...................................................................................................- 122 - 3.2.1.1.2 Monoklonaler Antikörper................................................................................................- 124 - 3.2.1.2 Indirekter ELISA.............................................................................................................- 130 - III Inhaltsverzeichnis 3.2.2 Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test...................................................................................- 131 - 3.2.2.1 Mistelkraut......................................................................................................................- 131 - 3.2.2.2 Mistelbeeren...................................................................................................................- 132 - 3.2.3 Testung auf Kontamination mit Mistellektinen...............................................................- 134 - 3.2.4 Entfernung von Lektinen in den AGP-Präparationen durch Pronase-Behandlung.......- 135 - 3.2.4.1 Gelpermeationschromatographie der Kraut-AGP-Präparation nach Pronase-Behandlung.....................................................................................................- 135 - 3.2.4.2 LAL-Test der Kraut-AGP-Präparation nach Pronase-Behandlung................................- 136 - 3.2.5 Geldiffusionstest vor der Testung an Toll-Like-Rezeptoren...........................................- 138 - 3.2.5.1 Kraut-AGP-Präparation vor und nach Pronase-Behandlung.........................................- 138 - 3.2.5.2 Kraut-AGP-Präparation vor und nach Pronase-Behandlung, Endotoxin-Entfernung und Lipopeptid-Entfernung............................................................................................- 139 - 3.2.6 Aktivitätstestung an Toll-Like-Rezeptoren.....................................................................- 140 - 3.2.6.1 TLR 4.............................................................................................................................- 140 - 3.2.6.2 TLR 2.............................................................................................................................- 143 - 3.2.7 Immunfluoreszenz-Markierung......................................................................................- 146 - 4 DISKUSSION DER ERGEBNISSE.............................................................- 153 - 5 ZUSAMMENFASSUNG..............................................................................- 181 - 6 ABSTRACT.................................................................................................- 182 - 7 LITERATURVERZEICHNIS........................................................................- 183 - LEBENSLAUF ERKLÄRUNG IV Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis ABTS 2,2-Azinobis-(3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonsäure) AGP Arabinogalactan-Protein alk. alkalisch Aqua bidest. Aqua bidestillata Aqua dem. Aqua demineralisata Borax Dinatriumtetraborat BSA bovines Serumalbumin CD cluster of differentiation CLSM Konfokales-Laser-Raster-Mikroskop Da Dalton DABCO 1,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan Dimsyl- Dimethylsulfinyl- DMSO Dimethylsulfoxid DPPH N,N-Diphenyl-N`-(2,4,6-trinitrophenyl)-hydrazyl ELISA enzyme linked immunosorbent assay EtOH Ethanol EU Endotoxin-Units (Endotoxin-Einheiten) FID Flammenionisationsdetektor FITC Fluoreszeinisothiocyanat GLC Gas-Liquid Chromatography/Chromatogram GM-CSF Granulozyten/Makrophagen-koloniestimulierender Faktor GPC Gelpermeationschromatographie/-chromatogramm HCl Salzsäure HEK Human-Embryonic-Kidney HPLC Hochleistungsflüssigkeitschromatographie IC50 Konzentration, bei der eine Hemmung von 50% erfolgt IgG Immunglobulin G IL Interleukin IFN-γ Interferon γ KBE koloniebildende Einheiten kDa Kilo-Dalton KSE Kontroll-Standard-Endotoxin LAK Lymphokin-aktivierte Killerzellen LAL Limulus-Amöbozyten-Lysat LPS Lipopolysaccharid MALLS Multi-Angle-Laser-Light-Scattering ML Mistellektin V Abkürzungsverzeichnis MS Massenspektrometrie MW Molekulargewicht MWCO molecular weight cut off (Molekulargewichtsausschlussgrenze) NaCl Natriumchlorid NaN Natriumazid 3 NaNO Natriumnitrit 2 NaNO Natriumnitrat 3 NaOH Natriumhydroxid NK-Zellen natürliche Killerzellen p.a. pro analysi PAGE Polyacrylamidgelelektrophorese PAMP pathogen associated molecular pattern (Pathogen-assoziierte molekulare Muster) PBS Phosphat gepufferte Salzlösung PMAA partiell methyliertes Alditolacetat PTH Phenylthiohydantoin RI Refraktionsindex RP Reversed Phase RT Raumtemperatur SDS Sodiumdodecylsulfat TBS Tris-gepufferte Salzlösung TEAC Trolox-Equivalent-Antioxidative-Capacity TFA Trifluoressigsäure TFF Tangentialflussfiltration TIC Totalionenchromatogramm TLR Toll-Like-Rezeptor TNF-α Tumornekrosefaktor α Tris Tris(hydroxymethyl)-aminomethan US Uronsäure US-Red. Uronsäure-Reduktion VI Abkürzungsverzeichnis Aminosäuren Ala Alanin Arg Arginin Asx Asparagin/-säure Cys Cystein Glx Glutamin-/säure Gly Glycin His Histidin Hpro Hydroxyprolin Ile Isoleucin Leu Leucin Lys Lysin Met Methionin Phe Phenylalanin Pro Prolin Ser Serin Thr Threonin Trp Tryptophan Tyr Tyrosin Val Valin Monosaccharide Ara Arabinose Fuc Fucose Gal Galactose GalA Galacturonsäure Glc Glucose GlcA Glucuronsäure Ino Inositol Man Mannose Rha Rhamnose Xyl Xylose VII Abkürzungsverzeichnis Extraktbezeichnungen K I Krautextrakt I K IIa Heißextrakt von K II B I Beerenextrakt I Fil TFF Filtrat der Tangentialflussfiltration Ret TFF Retentat der Tangentialflussfiltration Ret Dia dialysiertes Retentat der Tangentialflussfiltration YF 1 Yariv-Fällung 1 YF 1 R Rückstand von YF 1 = AGP YF 1 Ü Überstand von YF 1 YF 1 Ü 80 % EtOH R Rückstand der 80 %igen EtOH-Fällung vom Überstand von YF 1 YF 1 Ü 80 % EtOH Ü Überstand der 80 %igen EtOH-Fällung vom Überstand von YF 1 = Arabinan USR Uronsäure-Reduktion PR Partialhydrolyse-Rückstand PÜ Partialhydrolyse-Überstand AGP B AGP aus Mistelbeeren AGP E AGP aus Echinacea purpurea AGP K AGP aus Mistelkraut VIII
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