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Einleitung: Beim thorakalen Aortenclamping kommt es zur Unterversorgung der nachgeschalteten Gewebe und Organe. Dies kann Ischämie-/Reperfusions (I/R)-Schäden sowie eine Hypoglykämie unter anderem in den Nieren verursachen. In Clamping/Declamping-Studien in Großtiermodellen konnte die Wirkung verschiedenster Substanzen auf die Funktion der Nieren nach Aortenclamping gezeigt werden. Auch in vitro konnte dargestellt werden, dass I/R-Schäden (Hypoxie/Reoxygenierung) einen großen Einfluss auf die Apoptose der Zellen haben. Jedoch wurde dies noch nicht umfassend im Zusammenhang mit der ebenfalls hervorgerufenen Hypoglykämie untersucht und beschrieben. Um diese Lücke zu schließen, wird in dieser Arbeit das Verhalten von renalen Zelllinien bei Hypoxie/Reoxygenierung sowie Hypoglykämie charakterisiert.

Material und Methoden: Porcine (LLC-PK1) und humane (HEK-293) Nierenzelllinien werden hypoxischen Kulturbedingungen (94,9%N₂, 5% CO₂, 0,1% O₂) ausgesetzt, als Kontrolle dienten normoxisch kultivierte Zellen (5% CO₂, 95% Atmosphäre). Nach Validierung der optimalen Hypoxiezeit, welche mittels HIF-1α nachgewiesen wurde, folgte eine Glukosekonzentrationsreihe (high, medium, low, no glucose). Anschließend wurden die Zellen sowohl einer hypoxischen Atmosphäre, sowie der Hypoglykämie ausgesetzt. Auf diese Weise konnten morphologische Änderungen verglichen und der Einfluss auf die Expression apoptoserelevanter Proteine mittels Western Blot untersucht werden.

Ergebnisse: Bisherige Daten zeigten eine höhere Toleranz der LLC-PK1 Zellen sowohl gegenüber der Hypoxie als auch der Hypoglykämie im Vergleich zu den verwendeten HEK-239 Zellen. Deutliche Effekte, wie morphologische Veränderungen und veränderte HIF-1α Expressionslevel, lassen sich in den porcinen Nierenzellen nach 48h Hypoxie/Hypoglykämie reproduzierbar nachweisen. In der humanen Zelllinie sind diese schon nach 24h Sauerstoff- und Glukosemangel detektierbar. Auch konnten Regulationen von apoptoserelevanten Proteinen wie Bax, Bcl-2, XIAP, cIAP und AMPK-β nachgewiesen werden. Ebenfalls zeigte sich eine veränderte Aktivierung der Caspasen 3 und 9.

Schlussfolgerung: Unsere Daten zeigen einen deutlichen Unterschied bei den verwendeten Zelllinien bezüglich der Hypoglykämietoleranz sowohl unter Normoxie wie auch in einer hypoxischen Atmosphäre. Ob dies Spezies und/oder der Immortalität der Zelllinie geschuldet ist, können wir zu diesem Zeitpunkt nicht nachweisen. Eine Regulation apoptoserelevanter Proteine konnte sowohl unter Hypoxie wie auch unter Hypoglykämie gezeigt werden. Es ist zu erwarten, dass eine Kombination dieser Kulturbedingungen die Apoptose verstärken wird.

Ziel dieser Arbeit ist es zur Klärung zellulärer und molekularer Prozesse bei Hypoglykämie im Zusammenhang mit Sauerstoffmangel beizutragen. Wir berichten über den aktuellen Stand unserer Forschung.