Einleitung
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1. Einleitung
Freie Radikale sind sowohl exogenen, als auch endogenen Ursprungs. Sie entstehen
endogen
zum
mitochondrialer
Beispiel
bei
physiologischen
Elektronentransport,
aus
Stoffwechselvorgängen,
phagozytierenden
Zellen,
wie
bei
Enzymoxidationen und Substratautoxidationen (GUTTERIDGE und HALLIWELL
1990, BAKER 1994, LECHLER 1996, GIROTTI 1998).
Freie Radikale können die Lipidperoxidation initiieren, indem sie von der alphaMethylengruppe
eines
Fettsäurenmoleküls
ein Wasserstoffatom abstrahieren
(MÖRSEL und MEUSEL 1990; FRANKEL 1991, GUTTERIDGE 1995, PORTER et
al. 1995). Die daraus resultierenden Lipidhydroperoxide, Hydroperoxide und
zyklischen Peroxide führen zu Störungen in der Membranfunktion, zu einer
Verringerung der Fluidität der Membran, zur Inaktivierung von Membran-gebundenen
Rezeptoren und zu zytopathologischen Prozessen (GUTTERIDGE und HALLIWELL
1990, GUTTERIDGE 1995).
Vitamin E, ein lipidlösliches Antioxidans, kann aufgrund der phenolischen
Hydroxygruppe am aromatischen Chromanring des Moleküls mit organischen
Peroxylradikalen reagieren und somit zu einem Kettenabbruch der Lipidperoxidation
führen (BUTTRISS und DIPLOCK 1988, SIES 1989, TRABER et al. 1993, WANG
und
QUINN
1999).
Bei
dieser
Reaktion
entstehen
unter
anderem
Tocopheroxylradikale (TRABER et al. 1993, SIES 1989), welche wiederum mittels
Wasserstoffdonatoren (z.B. Ubiquinon, Coenzym Q) regeneriert werden (TRABER et
al. 1993, WANG und QUINN 1999). Wenn das Tocopheroxylradikal nicht vollständig
reduziert wird, kann es mit weiteren Peroxylradikalen reagieren, die daraus
resultierenden Reaktionsprodukte sind unter anderem Tocopherone, Epoxytocopherone, Tocopherylchinon und Epoxychinone, sowie Radikale mit Dimer- und
Trimerstruktur (GASSMANN et al.1995).
Für den Menschen wird als Schätzwert für eine angemessene Zufuhr an Vitamin E
von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE 2000, Referenzwerte für die
Nährstoffzufuhr) für Männer 14 mg RRR-α-Tocopherol/Tag und für Frauen 12 mg
RRR-α-Tocopherol/Tag angegeben. Laut dem ERNÄHRUNGSBERICHT 2000 (DGE
2000) wird dieser Schätzwert für eine angemessene Zufuhr bei Männern mit einer
durchschnittlichen Aufnahme von 12,7 mg RRR-α-Tocopherol/Tag und bei Frauen
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mit einer durchschnittlichen Aufnahme von 11,5 mg RRR-α-Tocopherol/Tag nahezu
erreicht. Jedoch ist die Popularität von über den Bedarf hinausgehenden Vitamin ESupplementierungen in den letzten Jahren aufgrund der antioxidativen Eigenschaften
des Vitamin E stark gestiegen. Es gibt Berichte in der Literatur, die darauf hindeuten,
dass teilweise hohe Mengen (100-400 mg Vitamin E/Tag und mehr) an Vitamin E
supplementiert werden (BENDICH und MACHLIN 1988).
Hohe Vitamin E-Dosierungen führten jedoch bei in vitro-Studien an mizellaren
Suspensionen zu prooxidativen Effekten (MUKAI 1993, MUKAI, SAWADA et al.
1993, MUKAI, MORIMOTO et al. 1993). Die Ursache dieser prooxidativen Wirkung
liegt in der Reaktion der Tocopheroxylradikale mit anderen Peroxylradikalen. Diese
Reaktion führt zu einer Anhäufung von Hydroperoxiden mit konjugierter Dienstruktur
(MUKAI 1993, MUKAI, SAWADA et al. 1993, MUKAI, MORIMOTO et al. 1993).
An isolierten Lipoproteinen geringer Dichte (Low Density Lipoprotein-LDL) konnte
ebenfalls
ein
prooxidativer
Effekt
von
hohen
Vitamin
E-Konzentrationen
nachgewiesen werden (BOWRY et al. 1995, KONTUSH et al. 1996, THOMAS et al.
1996). Tocopheroxylradikale reagieren mit den mehrfach ungesättigten Fettsäuren
(Polyunsaturated Fatty Acids-PUFA) in den LDL (BOWRY et al. 1995, KONTUSH et
al. 1996, THOMAS et al. 1996), was zu einer Akkumulation konjugierter Diene, einer
erhöhten Bildung von Oxysterolen und einer Verringerung des Gehaltes an PUFA in
der LDL-Fraktion führt (KONTUSH et al. 1996). Die prooxidative Wirkung der
Tocopheroxylradikale
war
bei
diesen
in
vitro-Studien
sowohl
von
den
Oxidationsbedingungen, als auch von der Konzentration der Co-Antioxidantien wie
Ascorbat, Bilirubin und Ubichinon abhängig (BOWRY et al. 1995, KONTUSH et al.
1996).
SÜNDER et al. (1999) konnten bei einem Fütterungsversuch an Legehennen mit
20.000 Internationale Einheiten (IE) Vitamin E/kg Diät eine geringere oxidative
Stabilität des Abdominalfettes im Vergleich zu niedrigeren verwendeten Vitamin EZulagen nachweisen. Als Ursache hierfür diskutieren die Autoren eine erhöhte
Autoxidation der Fettsäuren durch prooxidative Wirkungen der hohen Vitamin EDosierungen.
Aufgrund dieser Befunde sollten im Rahmen dieser Arbeit Effekte von Vitamin EMegadosierungen auf Parameter des antioxidativen Status und auf Parameter der
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Lipidperoxidation untersucht werden, um mögliche prooxidative Wirkungen einer
exzessiven Vitamin E-Zufuhr in vivo nachweisen zu können. Da Erythrozyten sehr
empfindlich gegenüber oxidativem Streß sind, sollte weiterhin die Wirkung einer
exzessiven Vitamin E-Zufuhr auf die Hämolyseempfindlichkeit der Erythrozyten,
untersucht werden.
Da auch das Diätfett einen Einfluss auf oxidative Prozesse hat, wurden zwei
verschiedene Diätfette gewählt. Mögliche prooxidative Wirkungen der hohen Vitamin
E-Zulagen würden durch ein Diätfett, welches einen hohen Anteil an PUFA hat,
verstärkt werden. Deshalb wurde Lachsöl als ein Diätfett gewählt, denn Lachsöl hat
einen hohen Anteil an hochungesättigten Omega-3 (n-3)-PUFA, welche sehr
oxidationsempfindlich sind (MALIS et al. 1990, ZSIGMOND et al. 1990, SAITO und
NAKATSUGAWA 1994, CHIANG und TSAI 1995, VALK und HORNSTRA 2000).
Außerdem wurde Schweineschmalz als ein Fett mit einem hohen Anteil an
gesättigten Fettsäuren (Saturated Fatty Acids-SFA) und einem geringen Anteil an n3-PUFA verwendet. Bei Verwendung von Schweineschmalz waren geringere
oxidative Prozesse als bei Verwendung von Lachsöl zu erwarten.
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