Kardioprotektive Eigenschaften der Teepolyphenole Epigallocatechin-3-gallat und Theaflavin-3,3'-digallat

Abstract

Kardiovaskuläre Erkrankungen gehören weltweit zu den führenden Todesursachen. In ihrer Pathogenese spielt oxidativer Stress eine wichtige Rolle. Epidemiologische Studien zeigen eine geringere Inzidenz kardiovaskulärer Erkrankungen im asiatischen Raum. Als mögliche Erklärung hierfür wird unter anderem der weit verbreitete Konsum grünen Tees diskutiert. In der Tat konnten zahlreiche Studien verschiedene gesundheitsfördernde Wirkungen des grünen Tees nachweisen. Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl Epigallo-catechin-3-gallat (EGCG) aus dem grünen Tee als auch Theaflavin-3,3'-digallat (TF3) aus dem schwarzen Tee Kardiomyozyten vor oxidativem Stress schützen: einstündige Vorbehandlung mit 50 µmol/l EGCG oder 20 µmol/l TF3 resultierte in einer deutlich ver-ringerten LDH-Freisetzung aus Kardiomyozyten nach Induktion oxidativen Stresses durch Inkubation mit Wasserstoffperoxid. Eine Verlängerung der Vorbehandlungsdauer führte zu einem raschen Verlust der Polyphenol-vermittelten Zytoprotektion. Auf der Suche nach den zugrunde liegenden Mechanismen zeigte sich mittels RT-PCR eine transkriptionelle Induktion der Hämoxygenase-1 durch EGCG – jedoch nicht durch TF3. Weitere untersuchte antioxidative Enzyme – Glutathionperoxidase 3, Katalase und Superoxiddismutase 1 – blieben in ihrer Expression durch eine Behandlung mit Teepolyphenolen unbeeinflusst. In Western Blots ließ sich eine Aktivierung der antiapoptotischen Signalkaskaden ERK 1/2, Akt und p38 MAPK nach Behandlung mit EGCG bzw. TF3 nachweisen. Interessanterweise führte die Inhibition dieser möglichen Mechanismen durch Vor- bzw. parallele Behandlung mit Inhibitoren der Hämoxygenase-1, der Protein- und RNA-Synthese sowie der o.g. Signalkaskaden nicht zu einem Verlust der zytoprotektiven Eigenschaften der Teepolyphenole. Dagegen zeigten Fluoreszenzmessungen von mit H2DCFDA – einem Marker für reaktive Sauerstoffspezies (ROS) – inkubierten Kardiomyozyten deutlich verringerte Konzentrationen intrazellulärer ROS nach Vorbehandlung mit Teepolyphenolen und anschließender Behandlung mit Wasserstoffperoxid. Vor dem Hintergrund der engen zeitlichen Korrelation zwischen der Wirksamkeit der Polyphenole und ihrer Halbwertszeit im Zellkulturmedium sprechen unsere Befunde für einen direkten ROS-„Scavenger“-Effekt der Teepolyphenole als Ursache der von ihnen vermittelten Kardioprotektion.

Cardiovascular diseases are the main cause of death worldwide. Oxidative Stress plays a major role in their pathogenesis. Epidemiological studies show a lower incidence of cardiovascular disease in Asia. As a possible explanation for this the widespread consumption of green tea is discussed. For that matter numerous studies could proof the different beneficial effects of green tea. It could be shown in this study, that both epigallocatechin-3-gallate (EGCG) from green tea and theaflavin-3,3'-digallate (TF3) from black tea protect cardiac myocytes from oxidative stress: a pretreatment for one hour with 50 µmol/l EGCG or 20 µmol/l TF3 resulted in a significantly lower LDH-release from cardiac myocytes after induction of oxidative stress by incubation with hydrogen peroxide. An extension of treatment time lead to a loss of polyphenol-mediated cellprotection. In search of the underlying mechanisms a transcriptional induction of heme oxygenase-1 by EGCG –but not TF3- could be shown by RT-PCR. Further examined antioxidative enzymes - gluthathione peroxidase, catalase and superoxide dismutase 1, remained unaffected in their expression by treatment with polyphenols. In western blots an activation of antiapoptotic signal cascades ERK 1/2, Akt and p38 MAPK after treatment with EGCG and TF3 was demonstrated. Interestingly, the inhibition of these possible mechanisms with pretreatment and simultaneous treatment with inhibitors of heme oxygenase-1, protein- and RNA-synthesis as well as the above mentioned signal cascades did not lead to loss of the cytoprotective characteristics of the polyphenols. In contrast, measurement of fluorescence of H2DCFDA-marked cardiac myocytes –a marker for reactive oxygen species (ROS) - showed significantly reduced concentration of intracellular ROS after pretreatment with teapolyphenols and subsequent treatment with hydrogen peroxide. Against the background of the close time correlation between effectivity of the polyphenols and their half-lives in the cell culture medium our results suggest a direct ROS-scavenging effect of teapolyphenols as cause for their mediated cardioprotection.