Untersuchung zur Veränderung des Methylierungspotenzials durch einmalige orale Homocysteinzufuhr bei gesunden Freiwilligen

Abstract

Homocystein ist ein Vorläufer von S-Adenosylmethionin (SAM) und ein Metabolit von S-Adenosylhomocystein (SAH). Der Quotient aus SAM/SAH wird als Methylierungspotenzial (MP) bezeichnet, welches das Übertragen von Methylgruppen in der Zelle anzeigt. Eine chronische Erhöhung der Homocystein-Konzentration im Plasma korreliert mit dem Anstieg der SAH-Konzentration, dem Abfall des MP und der Verminderung der DNA-Methylierung. Jedoch ist bisher der Einfluss einer akuten transiente Hyperhomocysteinämie auf das MP nicht bekannt gewesen. In der vorliegenden Studie wurde eine akute transiente Hyperhomocysteinämie bei 14 gesunden Freiwilligen durch eine orale Einmalgabe von L-Homocystein (65,1 μmol/kg KG) in einer prospektiven, randomisierten, placebo-kontrollierten, zweiarmigen cross-over-Studie induziert. Innerhalb von 48 h nach Gabe der Studienmedikation wurden systematisch die Kinetik von Homocystein in Blut und Urin, das MP im Blut sowie die DNA-Methylierung in peripheren Lymphozyten untersucht. Die Homocystein-Konzentration in Plasma erreichte ein Maximum (Cmax) bei 34 ± 11 min (Mittelwert ± Standardabweichung) nach oraler Gabe von L-Homocystein und nahm mit einer Halbwertszeit (t1/2) von 257 ± 41 min ab. Nur 2,3% des oral verabreichten Homocysteins wurden über 12 Stunden im Urin ausgeschieden. Nach Homocystein-Gabe wurden keine Änderungen der SAH-Konzentration und des MP in Vollblut und in Erythrozyten festgestellt. Die DNA-Methylierung in Lymphozyten hat sich unter diesen Bedingungen ebenfalls nicht geändert. Es wurden keine Unterschiede in den Auswirkungen der Homocystein-Gabe zwischen den verschiedenen 5,10-Methylentetrahydrofolat-Reduktase (MTHFR) Genotypen gefunden. Jedoch waren bei den C677T Gen-Trägern (CT; n=7) die SAM-Konzentrationen in Erythrozyten signifikant höher als bei den CC-Genotypträgern (n=7). Obwohl eine chronische Hyperhomocysteinämie auf das MP und die DNA-Methylierung wirkt, reicht eine akute transiente Hyperhomocysteinämie, bei der die Homocystein-Konzentration im Plasma für 8 h über 20 µmol/l liegt, nicht aus, um das MP zu verändern oder eine DNA-Hypomethylierung in peripheren Lymphozyten zu induzieren.

Homocysteine is a precursor of S-adenosylmethionine (AdoMet) and a metabolite of S-adenosylhomocysteine (AdoHcy). The ratio of AdoMet to AdoHcy, defined as the methylation potential (MP), indicates the flow of methyl groups within the cells. Chronic elevations of total homocysteine (tHcy) in plasma correlate with increased AdoHcy concentrations, decreased MP, and impaired DNA methylation. However, the influence of acute hyperhomocysteinemia on MP is unknown. We induced acute hyperhomocysteinemia in 14 healthy volunteers by oral administration of l-homocysteine (65.1 micromol/kg body wt) in an open, randomized, placebo-controlled two-period crossover study. The kinetics of tHcy in blood and urine, MP in blood, and global DNA methylation in lymphocytes were studied systematically during 48 h. Plasma tHcy concentrations reached a peak at 34 +/- 11 min after an oral load with l-homocysteine and decreased with a half-life of 257 +/- 41 min (means +/- SD). Only 2.3% of the homocysteine dose were recovered in urine. AdoHcy concentrations and MP in whole blood and erythrocytes were not affected by the oral homocysteine load. Furthermore, global DNA methylation in lymphocytes did not change under these conditions. We found no difference between the genotypes of 5,10-methylenetetrahydrofolate reductase in response to the homocysteine load. However, AdoMet content in erythrocytes was significantly higher in the C677T carriers (CT; n = 7) compared with the CC genotype (n = 7). Although chronic elevation of tHcy has been shown to affect MP and DNA methylation, acute elevation of plasma tHcy above 20 micromol/l for 8 h is not sufficient to change MP and to induce DNA hypomethylation in lymphocytes.