Carnosinsäure fördert die Genexpression des Vitamin-D-Rezeptors (VDR).
Carnosinsäure ist ein pflanzliches Polyphenol, das Lebensmittel, insbesondere Fette, vor Oxidation schützt und somit als Antioxidans wirkt. Tierstudien haben gezeigt, dass Carnosinsäure chemoprotektive Wirkungen gegen Karzinogene besitzt. In einer früheren Studie wiesen die Autoren nach, dass Carnosinsäure die Wirkung von Calcitriol (1,25-Dihydroxyvitamin D3) und All-trans-Retinsäure (ATRA) auf die Differenzierung menschlicher Leukämiezellen verstärkt. Die Autoren der vorliegenden Studie untersuchten die Mechanismen, durch die Carnosinsäure die Zelldifferenzierung in menschlichen Leukämiezellen (HL60-G-Zelllinie) nach Stimulation mit Calcitriol (1α,25(OH)₂D3), ATRA oder 12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetat (TPA) induziert.
Sie untersuchten monozytäre Differenzierungsmarker (CD11b, CD14 und monozytäre Serinesterase), Zellzyklusparameter und Zellproliferationsraten nach Behandlung von Zellen mit verschiedenen Substanzen, mit und ohne Carnosinsäure. Zusätzlich bestimmten sie die Expression des Vitamin-D-Rezeptors (VDR), des Retinoid-X-Rezeptors (RXR)-alpha, des Retinsäurerezeptors (RAR)-alpha und zellzyklusassoziierter Proteine (p27, EGR-1 und p35Nck5a) mittels Immunoblot-Analyse, die Expression entsprechender Gene mittels RT-PCR und die VDR-Aktivität mittels EMSA (Elektrophoretische Mobilitätsverschiebung).
Niedrige Konzentrationen von Calcitriol (1α,25(OH)₂D₃), ATRA oder TPA induzieren die Differenzierung von Monozyten. Diese Differenzierung wurde durch Carnosinsäure verstärkt, was sich in einer erhöhten Expression von Serinesterase und CD11b auf Monozyten zeigte. CD11b gehört zu den Integrinen und ist entscheidend für die Zellkommunikation und die Funktion von Immunzellen. CD11b ist zudem ein Marker für den Differenzierungsgrad; beispielsweise weisen Tumorzellen einen niedrigen Differenzierungsgrad auf. Diese Ergebnisse waren statistisch signifikant, wie die p-Werte der statistischen Analyse der Studie belegen (p < 0,05). Die p-Werte betrugen p < 0,001, p < 0,001, p = 0,043, p = 0,008, p = 0,046 und p = 0,041. Eine erhöhte CD14-Expression wurde nur für Calcitriol (1α,25(OH)₂D₃) und ATRA beobachtet (p = 0,009 bzw. p = 0,048). CD14 zeigt zudem einen erhöhten Differenzierungsgrad und ist wichtig für Immunzellen. Es ist ein Erkennungsrezeptor für bakterielle Komponenten und interagiert mit dem Toll-like-Rezeptor 4 (TLR4). Der Toll-like-Rezeptor ist ein archaischer Rezeptor der Immunantwort. Die Autoren beobachteten außerdem einen positiven Effekt auf Proteine, die am Zellzyklus beteiligt sind. Die Kombination von Carnosinsäure mit Calcitriol (1α,25(OH)₂D₃) und ATRA führte zu einer reduzierten Zellproliferation und blockierte den Übergang von der G1- zur S-Phase des Zellzyklus (p < 0,05). Die Blockierung des Übergangs von der G1- zur S-Phase ist ein wichtiger Mechanismus zur Kontrolle unkontrollierter Zellteilung. Die Forscher zeigten, dass Carnosinsäure allein die Expression von VDR und RXR-alpha erhöhte. Dieser Effekt wurde durch Calcitriol (1α,25(OH)₂D₃) und ATRA signifikant verstärkt. In Kombination mit TPA potenzierte Carnosinsäure zudem die Expression von VDR und RAR-alpha.
Die Autoren können somit zeigen, dass die durch Carnosinsäure induzierte monozytäre Differenzierung von Leukämiezellen (HL60-G-Zellen) mit der Fähigkeit der Carnosinsäure, den nukleären Transkriptionsfaktor VDR zu exprimieren, übereinstimmt.
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