| License: Creative Commons Attribution 4.0 (6MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-510489
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.51048
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 4 October 2022 |
| Referee: | Prof. Dr. Jörg Heilmann |
| Date of exam: | 17 November 2021 |
| Institutions: | Chemistry and Pharmacy > Institute of Pharmacy > Pharmaceutical Biology (Prof. Heilmann) |
| Keywords: | Metabolisierung, Flavonoid C-Glykoside, Biflavonoide |
| Dewey Decimal Classification: | 500 Science > 500 Natural sciences & mathematics |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 51048 |
Abstract (German)
Flavonoide kommen in vielen Pflanzengattungen vor und gehören zu den am besten untersuchten sekundären Pflanzeninhaltsstoffen. Durch zahlreiche Modifikationen des Grundgerüstes können Flavonoide in Pflanzen als Aglyka, O- oder C-glykosylierte Derivate oder Biflavonoide vorkommen. Flavonoid C-Glykoside stellen eine wichtige Unterklasse der Flavonoide dar, die sich aufgrund ihrer hydrolytischen ...
Abstract (German)
Flavonoide kommen in vielen Pflanzengattungen vor und gehören zu den am besten untersuchten sekundären Pflanzeninhaltsstoffen. Durch zahlreiche Modifikationen des Grundgerüstes können Flavonoide in Pflanzen als Aglyka, O- oder C-glykosylierte Derivate oder Biflavonoide vorkommen. Flavonoid C-Glykoside stellen eine wichtige Unterklasse der Flavonoide dar, die sich aufgrund ihrer hydrolytischen Stabilität im Vergleich zu den strukturverwandten O-Glykosiden unterscheiden und aktuell immer größere Aufmerksamkeit erfahren. Die Datenlage zur Absorption und Metabolisierung ist bisher unzureichend und sollte deshalb in dieser Arbeit für sechs prominente Vertreter dieser Stoffklasse untersucht werden. Außerdem sollte ergänzend die Metabolisierung von drei Biflavonoiden erforscht werden.
Zur Ermittlung der Bioverfügbarkeit wurden die sechs C-Glykoside Orientin, Isoorientin, Vitexin, Isovitexin, Schaftosid und Isoschaftosid in einem Caco-2 Assay hinsichtlich ihrer Permeabilität untersucht. Die bidirektionalen Permeabilitätskoeffizienten wurden bestimmt und zeigten für alle Testsubstanzen eine moderate bis geringe Absorption. Da die Werte einen Transport der Substanzen aus der Zelle in das Darmlumen suggerierten, wurde zusätzlich der Einfluss von ABC-Transportern auf die Absorption untersucht. Dabei konnte für Orientin und Schaftosid ein durch P-GP vermittelter Efflux verifiziert werden.
Zusätzlich wurden dieselben sechs C-Glykoside in einem Caco-2 Assay unter Verwendung von zwei Inkubationszeiten und Konzentrationen hinsichtlich ihrer in vitro Metabolisierung im Dünndarmepithel in einem UHPLC-DAD-MS Screening untersucht. Für Orientin, Isoorientin und Isovitexin konnte eine große Bandbreite an Phase I und II Metaboliten identifiziert werden, während für Vitexin, Schaftosid und Isoschaftosid lediglich einige Phase I Metabolite detektiert wurden. Außerdem konnten erstmals auch Metaboliten der zugehörigen Aglyka von Orientin, Isoorientin und Isovitexin identifiziert werden, was ein Hinweis darauf ist, dass Caco-2-Zellen die Fähigkeit besitzen C-C-Bindungen zu spalten. Sowohl die Inkubationszeit als auch die Konzentration hatte nur geringfügigen Einfluss auf das Metabolit-Profil der Testsubstanzen.
Ergänzend sollte zusätzlich die in vitro Metabolisierung in der Leber unter Verwendung von zwei subzellulären Leberfraktionen ermittelt werden. Beim Versuch mit HLM konnten für Orientin, Isoorientin, Vitexin und Isovitexin zahlreiche mono-glucuronidierte Konjugate detektiert werden, während für Schaftosid und Isoschaftosid keine Metabolite gefunden wurden. Dieselben Glucuronide konnten ebenfalls beim Versuch mit humaner S9F detektiert werden. Zusätzlich konnten für alle Testsubstanzen mit Ausnahme von Vitexin hydroxylierte und für Orientin und Isoorientin sogar sulfatierte Metaboliten identifiziert werden.
Zwei der glucuronidierten Metaboliten von Isoorientin konnten durch Optimierung und Upscaling des HLM Versuchs isoliert und mittels NMR Spektroskopie aufgeklärt werden. Darauf basierend konnten mithilfe von UV-Maxima und Retentionszeiten Aussagen zu den Konjugationspositionen der Hauptmetaboliten postuliert werden.
Analog zu den Flavonoid C-Glykosiden, wurde auch die in vitro Metabolisierung von drei Biflavonoiden in einem Caco-2 Assay untersucht. Während für I3,II8-Biapigenin kaum Metabolite detektiert wurden, konnte für Amentoflavon und vor allem für Hinokiflavon ein breites Spektrum an Phase I und II Metaboliten identifiziert werden.
Translation of the abstract (English)
Flavonoids occur in many plants species and are some of the best-studied secondary plant ingredients. Through numerous modifications of the basic structure, flavonoids can be found in plants as aglyka, O- or C-glycosylated derivatives or biflavonoids. Flavonoid C-glycosides represent an important subclass of the flavonoids, which differ from the structurally related O-glycosides due to their ...
Translation of the abstract (English)
Flavonoids occur in many plants species and are some of the best-studied secondary plant ingredients. Through numerous modifications of the basic structure, flavonoids can be found in plants as aglyka, O- or C-glycosylated derivatives or biflavonoids. Flavonoid C-glycosides represent an important subclass of the flavonoids, which differ from the structurally related O-glycosides due to their hydrolytic stability and are currently receiving more and more attention. The available data on absorption and metabolism are so far inadequate and should therefore be examined in this work for six prominent representatives of this substance class. In addition, the metabolism of three biflavonoids should be investigated.
To determine the bioavailability, the six C-glycosides orientin, isoorientin, vitexin, isovitexin, schaftoside and isoschaftoside were examined in a Caco-2 model with regard to their permeability. The bidirectional permeability coefficient was determined and showed moderate to poor absorption for all test substances. Since the values suggested a transport of the substances from the cell into the intestinal lumen, the influence of ABC transporters on the absorption was also investigated. An efflux mediated by P-GP could be verified for orientin and schaftoside.
In addition, the same six C-glycosides were examined in a Caco-2 assay using two incubation times and concentrations with regard to their in vitro metabolism in the small intestinal epithelium in an UHPLC-DAD-MS screening. A wide range of phase I and II metabolites could be identified for orientin, isoorientin and isovitexin, while only a few phase I metabolites could be detected for vitexin, schaftoside and isoschaftoside. Furthermore, metabolites of the associated aglyca of orientin, isoorientin and isovitexin could also be identified for the first time, which is an indication that Caco-2 cells have the ability to cleave C-C bonds. Both the incubation time and the concentration had only a minor influence on the metabolite profile of the test substances.
Additionally, the in vitro metabolism in the liver should be determined using two subcellular liver fractions. In the HLM experiment, numerous mono-glucuronidated conjugates were detected for orientin, isoorientin, vitexin and isovitexin, while no metabolites were found for schaftoside and isoschaftoside. The same glucuronides could also be detected in the experiment with human S9F. In addition, hydroxylated metabolites were identified for all test substances with the exception of vitexin and even sulfated metabolites could be found for orientin and isoorientin.
Two of the glucuronidated metabolites of isoorientin could be isolated by optimizing and upscaling the HLM experiment and structure elucidation could be performed applying NMR spectroscopy. Based on this, statements about the conjugation positions of the main metabolites were postulated with additional use of UV maxima and retention times.
Analogous to the flavonoid C-glycosides, the in vitro metabolism of three biflavonoids was also investigated in a Caco-2 assay. While hardly any metabolites were detected for I3,II8-biapigenin, a broad spectrum of phase I and II metabolites was identified for amentoflavone and especially for hinokiflavone.
Metadata last modified: 05 Oct 2022 15:38
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