gms | German Medical Science

Einleitung: Nach thorakalem Aortenclamping zum Ersatz eines Gefäßabschnittes kommt es zu Ischämie-/Reperfusions (I/R)-Schäden von u.a. Nieren und Rückenmark. Im Großtiermodell (Schwein) konnte die Wirkung verschiedener Substanzen auf die Funktion von Rückenmark und Niere während Clamping/Declamping-Studien gezeigt werden. Während sich funktionelle und klinisch relevante Daten aus diesen Untersuchungen gewinnen lassen, bleiben Fragen hinsichtlich zellulärer und subzellulärer Vorgänge in der I/R- Sequenz offen. Um diese Lücke zu schließen, wird das Verhalten unterschiedlicher Zelltypen bei Hypoxie und Reoxigenierung mit und ohne Behandlung charakterisiert. Auf diese Weise können morphologische Unterschiede, veränderte Expression apoptose- und überlebensrelvanter Gene sowie Änderungen der zellulären Respiration untersucht werden. In Planung ist zudem die Übertragung der Arbeit auf primäre renale und neuronalen Zellen.

Material und Methoden: Für die Realisierung der Fragestellung werden permanente humane und porcine Nierenzellen verwendet. Die Induktion der Hypoxie erfolgt über die Regulation der Sauerstoffkonzentration im Medium; kultiviert wird in einer standardisierten Hypoxiekammer. Neben Genexpressionsanalysen für die Fragestellung relevanter Gene (u.a. Stress- und Apoptosemarker) werden Untersuchungen zur Funktion der Mitochondrien und der zellulären Respiration durchgeführt, da oxidativer Stress zur Hemmung der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung und damit direkt für den Verlust zellulärer Energieträger verantwortlich ist.

Ergebnisse: Bisherige Daten zeigen eine erhöhte Toleranz der Kulturen gegenüber kurzen (1-8) Hypoxiezeiten. Deutliche Effekte der Hypoxie, wie z.B. morphologische Änderungen der Zellstruktur sowie veränderte Genexpressionen lassen sich reproduzierbar nach 24h nachweisen. Weiterhin zeigen Zellen unter dem Einfluss einer EPO- Behandlung eine deutlich veränderte Genexpression mitochondrialer Apoptosemarker wie Bax und Bcl-2 sowie eine signifikant verbesserte Proliferation im Vergleich zu hypoxischen Zellen ohne Behandlung.

Schlussfolgerung: Die Etablierung eines in vitro Modells zur Untersuchung von Hypoxie/Reoxygenisierungvorgängen entsprechend dem klinischen Problem der Ischämie/Reperfusion für renale Zelllinien ist durchführbar. Weiterhin können im Großtiermodell erhobene Daten bestätigt werden. Wir berichten über den aktuellen Stand.