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Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) reprsentieren eine Klasse von Xenobiotika, die – neben anderen Quellen – in unterschiedlichen Arten von Lebensmitteln auftreten. Nach der Nahrungsaufnahme werden die PAK bereits beim Passieren des Gastrointestinaltraktes durch Phase-I- und Phase-II-Enzyme metabolisiert. Die hierbei gebildeten Metaboliten unterliegen anschlieend einem Transport durch die in den Epithelzellen entlang des Verdauungstraktes lokalisierten Proteine der ATP-binding cassette-Familie. PAK knnen ber ihre jeweiligen Dihydrodiole zu den biologisch aktiven Dihydrodiolepoxiden umgesetzt werden, welche ber die Fhigkeit verfgen, genotoxische DNA-Addukte zu bilden. Es besteht jedoch die Mglichkeit der Detoxifizierung der Dihydrodiolepoxide durch Konjugationsreaktionen mit Glutathion (GSH) sowie einer nachfolgenden Exkretion der gebildeten Konjugate aus der Zelle. 
 Mit dem Ziel der Bestimmung von GSH-Konjugaten der kanzerogenen PAK Benzo[a]pyren (B[a]P), Dibenzo[a,l]pyren (DB[a,l]P) und Benzo[c]phenanthren (B[c]Phe) wurden spezifische LC-ESI-MS/MS-Methoden entwickelt. Medium- und Zellextraktproben von Caco-2-Zellkulturen, die mit den Dihydrodiolen oder Dihydrodiolepoxiden eines jeweiligen PAK zuvor inkubiert worden waren, unterlagen zunchst einem Aufreinigungsschritt mittels Festphasenextraktion (SPE). Fr die Quantifizierung der GSH-Konjugate erwies sich die LC MS/MS-Technik im Selected Reaction Monitoring (SRM)-Modus aufgrund der guten Sensitivitt und Selektivitt als am besten geeignet. Whrend dieses Prozesses erfolgte eine Fragmentierungsreaktion des jeweiligen Molekl-Ions zu seinem korrespondierenden Daughter-Ion. Zustzliche massenspektrometrische Scan-Modi, wie der Daughter Scan (DAU)-Modus, fanden im Rahmen von Strukturaufklrungen Anwendung.
 Die Detoxifizierung mittels GSH-Konjugation konnte im Caco-2-Zellmodell fr die Substanzklasse der PAK anhand ihrer Vertreter B[a]P, DB[a,l]P und B[c]Phe mit der entwickelten Analytik erfolgreich untersucht werden. Hierbei lag der Fokus auf der Entgiftung der ultimal kanzerogenen Dihydrodiolepoxide (+)-anti-BPDE, (-)-anti-DBPDE sowie (-)-anti-BcPheDE. Dieser Prozess beinhaltete sowohl die Bildung der GSH-Konjugate als auch deren Transport aus der Caco-2-Zelle in das umgebende Medium, der im TranswellTM-System berwiegend in basolateraler Richtung erfolgte und daher einer Exkretion in Richtung Blutkreislauf gleichzusetzen war. Das entwickelte analytische Verfahren erlaubte folglich die Durchfhrung von Transportexperimenten in Zellkultur, ohne dass isotopenmarkierte Substanzen eingesetzt werden mussten.
 Durch Vorbehandlung des Zellsystems mit spezifischen Hemmstoffen konnten die Multidrug Resistance-associated Proteins und nicht das Breast Cancer Resistance Protein als verantwortliche Transporter von GSH-Konjugaten identifiziert werden. Einflsse ausgewhlter Substanzen mit chemoprventivem Potential, wie Oltipraz, Quercetin und Butyrat, bewirkten berdies detoxifizierungs-frdernde Effekte durch Induktion der GSH-Konjugat-Transportrate. Des Weiteren gaben Inkubationen von Caco-2-Zellen mit den Mutterkohlenwasserstoffen B[a]P, DB[a,l]P und B[c]Phe Aufschluss ber die metabolische Kompetenz der Zellen und das jeweilige Gesamtmetabolitenprofil. 
 Typische niedermolekulare aromatische Kohlenwasserstoffe mit nur einem Ringsystem sind Benzol und Toluol, die auch zu den volatile organic compounds (VOC) gezhlt werden. Die genannten VOC knnen ber Lebensmittel aufgenommen werden, wobei die Produkte durch eine externe Kontamination belastet sein knnen. Im Falle des Benzols wird auch eine mgliche Bildung aus dem Konservierungsstoff Benzoesure diskutiert. Darber hinaus sind ebenfalls inhalative Belastungen durch Abgase sowie speziell bei Rauchern der Zigarettenrauch als Hauptaufnahmequelle fr Benzol anzufhren. Nach Inhalation, dermaler oder oraler Exposition werden Benzol und Toluol im menschlichen Krper zu ihren korrespondierenden Mercaptursuren verstoffwechselt, die neben anderen Metaboliten mit dem Urin ausgeschieden werden. Dieser Detoxifizierungsprozess kann fr analytische Untersuchungen im Sinne der Bestimmung von Belastungsmarkern herangezogen werden und stellt gleichzeitig eine nicht-invasive Technik dar. Dem Clean-Up der Urinproben mittels SPE wurde eine Schwefelsurebehandlung der Urine vorgeschaltet, um eine quantitative Umwandlung von pr-Mercaptursuren in Mercaptursuren zu erreichen. Mit dieser entwickelten Methode lie sich folglich der Gesamtgehalt an S-Phenylmercaptursure (S PMA) ermitteln. Zur Bestimmung der als Biomarker fungierenden Mercaptursuren diente die LC-MS/MS-Technik, wobei aufgrund der hohen Empfindlichkeit ebenfalls der SRM-Modus zum Einsatz gelangte. Die im Vergleich zu Nichtrauchern in Raucher-Urinen gefundenen hheren S-PMA-Gehalte verdeutlichen einen strkeren Belastungsgrad der Raucher mit Benzol. Demgegenber lieen sich in Raucher- und Nichtraucher-Urinen vergleichbare Konzentrationen der S-Benzylmercaptursure nachweisen, was mglicherweise auf eine hnliche Belastung mit Toluol schlieen lsst. Die S-Naphthylmercaptursure als Biomarker des PAKs Naphthalin konnte im Zuge der Untersuchungen nicht detektiert werden.
 Die entwickelte Methode wurde darber hinaus zu einer qualitativen Analyse weiterer Mercaptursuren lebensmittelrelevanter Fremdstoffe herangezogen. Die zustzlich zum massenspektrometrischen SRM-Modus eingesetzten DAU- und Constant Neutral Loss (CNL)-Modi detektierten hierbei die charakteristischen Masse/Ladungs-Verhltnisse der Mercaptursuren von Glycidamid, Glycidol und Acrolein. Dabei zeigte sich aufgrund gruppenspezifischer Fragmente eine mgliche Anwendbarkeit der Methode auch fr unbekannte Mercaptursuren.
 
 Zusammenfassend kann man feststellen, dass die in der vorliegenden Arbeit entwickelten analytischen Methoden eine selektive und sensitive Bestimmung von sowohl GSH-Konjugaten als auch Mercaptursuren unter in-vitro- und in-vivo-Bedingungen mittels LC MS/MS erlauben, welche als Biomarker einer Entgiftung intermedirer reaktiver Metaboliten von kanzerogenen Fremdstoffen groe Aufmerksamkeit verdienen.
Klappentext
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) repräsentieren eine Klasse von Xenobiotika, die – neben anderen Quellen – in unterschiedlichen Arten von Lebensmitteln auftreten. Nach der Nahrungsaufnahme werden die PAK bereits beim Passieren des Gastrointestinaltraktes durch Phase-I- und Phase-II-Enzyme metabolisiert. Die hierbei gebildeten Metaboliten unterliegen anschließend einem Transport durch die in den Epithelzellen entlang des Verdauungstraktes lokalisierten Proteine der ATP-binding cassette-Familie. PAK können über ihre jeweiligen Dihydrodiole zu den biologisch aktiven Dihydrodiolepoxiden umgesetzt werden, welche über die Fähigkeit verfügen, genotoxische DNA-Addukte zu bilden. Es besteht jedoch die Möglichkeit der Detoxifizierung der Dihydrodiolepoxide durch Konjugationsreaktionen mit Glutathion (GSH) sowie einer nachfolgenden Exkretion der gebildeten Konjugate aus der Zelle. 
 Mit dem Ziel der Bestimmung von GSH-Konjugaten der kanzerogenen PAK Benzo[a]pyren (B[a]P), Dibenzo[a,l]pyren (DB[a,l]P) und Benzo[c]phenanthren (B[c]Phe) wurden spezifische LC-ESI-MS/MS-Methoden entwickelt. Medium- und Zellextraktproben von Caco-2-Zellkulturen, die mit den Dihydrodiolen oder Dihydrodiolepoxiden eines jeweiligen PAK zuvor inkubiert worden waren, unterlagen zunächst einem Aufreinigungsschritt mittels Festphasenextraktion (SPE). Für die Quantifizierung der GSH-Konjugate erwies sich die LC MS/MS-Technik im Selected Reaction Monitoring (SRM)-Modus aufgrund der guten Sensitivität und Selektivität als am besten geeignet. Während dieses Prozesses erfolgte eine Fragmentierungsreaktion des jeweiligen Molekül-Ions zu seinem korrespondierenden Daughter-Ion. Zusätzliche massenspektrometrische Scan-Modi, wie der Daughter Scan (DAU)-Modus, fanden im Rahmen von Strukturaufklärungen Anwendung.
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