Makrophagen sind professionelle phagozytische Zellen, welche körpereigene gealterte oder toten Zellen und in den Körper eingedrungene Krankheitserreger aufnehmen. Die phagozytierten Partikel werden von lysosomalen Hydrolasen abgebaut und daraus hervorgehende Antigene an Zellen des spezifischen Immunsystems präsentiert. Aufgabe der lysosomalen Phospholipase A1 (PLA1) ist der Abbau von Phospholipiden. Sie spielt damit nicht nur eine elementare Rolle bei dem Abbau von Phospholipidmembranen nach Phago- und Autophagozytose, sondern kann auch an der Generation von Lipidantigenen beteiligt sein. Die vorliegende Arbeit bietet zum ersten Mal Hinweise auf die Sequenz der lysosomalen PLA1. Mittels proteinbiochemischer Reinigung und nachfolgender massenspektrometrischer Sequenzanalyse wurden zwei Proteinkandidaten identifiziert, welche der lysosomalen PLA1-Aktivität zugrunde liegen können. Des Weiteren werden ausführliche Untersuchungen zu den Katalyseeigenschaften des Enzyms an Liposomen präsentiert. Die Lipidzusammensetzung der Membran beeinflusst maßgeblich die Aktivität der lysosomalen PLA1. So haben in die Membran integrierte anionische Phospholipide eine stark enzymaktivierende Wirkung. Eine Erhöhung der Ionenstärke oder des pH-Wertes vermindern die Bindungsfähigkeit der lysosomalen PLA1 an die Membran und damit deren Aktivität. Dies lässt vermuten, dass elektrostatische Wechselwirkungen eine Rolle bei der Membranbindung spielen. Das Enzym besitzt pIs / Macrophages are professional phagocytes which engulf and degrade senescent and dead cells as well as pathogens. Phagocytosed particles are subsequently degraded by lysosomal enzymes. The lysosomal phospholipase A1 (PLA1) degrades phospholipids, the major components of biological membranes and, hence, plays a mandatory role in decomposition of phagocytosed and autophagocytosed membranes. Furthermore the enzyme might play a role in the processing of lipid antigens for immune presentation. Nevertheless, the gene encoding this important enzyme activity is as yet unknown. Here, we used proteinbiochemical methods to isolate the lysosomal PLA1 activity from RAW B cells and identified resulting sequences by tandem mass spectrometry. This analysis revealed for the first time two putative protein candidates responsible for lysosomal PLA1 activity. Using native enzyme fractions and liposome-embedded substrate, we show that PLA1 activity depends on the presence of anionic phospholipids, low pH and low ionic strength. Lysosomal PLA1 only attaches to membranes with anionic but not zwitterionic charges. High ionic strength impairs binding demonstrating that electrostatic attraction is responsible for membrane partitioning. Upon binding the enzyme remains on membranes for numerous catalytic cycles. The enzyme’s pIs at

Um die Wirkung herpesviral-kodierter FcgammaRezeptoren auf wirtskodierte zelluläre FcgammaRezeptoren und IgG-vermittelten Effektorfunktionen untersuchen zu können, einen methodisch neuen Ansatz wurde entwickelt, der die Detektion FcgammaR-aktivierender Antikörper ermöglicht. Dieses neuartige Assay beinhaltet die Kokultivierung virusinfizierter Zellen, die mit virusspezifischen IgG-Antikörpern opsoniert sind, mit FcgammaR-zeta BW5147-Transfektanten als Reporterzellen. Diese stabilen Transfektanten exprimieren chimäre Rezeptoren, die aus der extrazellulären Domäne der zellulären FcgammaRezeptoren bestehen, welche mit der TM und intrazellulären Domäne der murinen CD3zeta-Kette fusioniert wurden. Die Aktivierung der CD3zeta-Kette führt zu einer IgG-dosisabhängigen mIL-2 Sekretion, die im ELISA gemessen werden kann. Die FcgammaR-spezifische immune IgG könnte eine wichtige biologische Rolle in der antiviralen Immunabwehr spielen. Herpesviren exprimieren auf der Oberfläche infizierter Zellen viral-kodierte Fc-bindende Glykoproteine. Um zu bestimmen, ob virale FcgammaRezeptoren die IgG-abhängige Aktivierung von wirtskodierten FcgammaRezeptoren beeinflussen können, wurde das oben beschriebene Assay angewandt. Es wurde festgestellt, dass der HCMV-kodierte FcgammaR gp68 die Aktivierung und die nachfolgende Signalkaskade von CD16>CD32=CD64 inhibiert, während der HCMV-kodierte FcgammaR gp34 die Aktivierung von CD16>CD64>CD32 inhibiert. In klarem Kontrast dazu wirkt der HSV-kodierte FcgammaR gE, der CD16 Aktivierung vermindert, CD32 hingegen nur sehr schwach und CD64 gar nicht beeinflußt. Der MCMV-kodierte FcgammaR m138/fcr-1 vermindert die Aktivierung des murinenCD16. Zusammenfassend betrachtet zeigen die ermittelten Daten, dass es sich bei den herpesviral-kodierten FcgammaRezeptoren um hierarchische und redundante Antagonisten der wirtskodierten zellulären FcgammaRezeptoren handelt. Herpesviral-kodierte FcgammaRezeptoren wirken somit der Aktivierung des Immunsystems entgegen. / To study the possible interference of the herpesviral vFcgammaRs with the host FcgammaRs and IgG-mediated effector functions, a new methodological approach to detect FcgammaR activating antibodies was developed. The novel assay comprises the co-cultivation of virus infected cells upon opsonization with immune IgG antibodies and the stably transfected FcgammaR-zeta BW5147 transfectants as responder cells. The transfectants express chimeric receptors bearing the extracellular domain of the host FcgammaRs fused to the transmembrane and tail domains of the murine CD3zeta chain. Triggering the CD3zeta chain is sufficient to elicit IL-2 secretion in a dose dependent manner which is measured in an ELISA. The setup of the new assay provides a defined effector cell population bearing one Fcgamma receptor on the surface, which becomes activated in the presence of immune IgG antibodies bound to the native viral antigens displayed on the surface of infected cells. The assay system allows us to detect and quantify Fc gamma receptor-activating immune IgG in an FcgammaR-specific way, which is thought to have an important biological function in antiviral defense. Several alpha- and beta- herpesviruses express on the surface of infected cells virally encoded Fc binding glycoproteins. The assay described above was applied to determine if the viral FcgammaRs are able to impair IgG-mediated activation of host FcgammaRs. In a systematic approach, the effect on each host FcgammaR by each of the herpesviral FcgammaR was investigated. It was found that HCMV FcgammaR gp68 affects activation and downstream signaling of CD16 > CD32 = CD64, while gp34 attenuates CD16 > CD64 > CD32. In clear contrast, HSV gE impairs CD16 activation and weakly CD32, but has no effect on CD64. Furthemore, MCMV m138/fcr-1 diminishes activation of mouse CD16. Taken together, this data uncover herpesviral FcgammaRs as hierarchical and redundant antagonists precluding host FcgammaRs from triggering immune responses.

Die humorale Immunantwort eines Organismus auf ein Pathogen äußert sich in einer Veränderung des Antikörperrepertoires. Eine quantitative Untersuchung dieses Prozesses erfordert aufgrund der enormen Komplexität des Immunsystems, die Verwendung von Hochdurchsatztechniken, wie Peptid-Mikroarrays. Bisher gibt es nur wenige Studien, die die Verlässlichkeit von Mikroarray-Bindungsmessungen untersuchen. In dieser Arbeit werden Bewertungskriterien für die Qualität von Antikörper-Peptid-Bindungsstudien unter Verwendung der Peptid-Mikroarraytechnologie herausgearbeitet, mit dem Ziel, diese Hochdurchsatzmethode für qualitative und quantitative Antikörper-Peptid-Bindungsmessungen zu optimieren. Anhand eines Modellsystems, das aus dem monoklonalen anti-p24 (HIV-1) Antikörper CB4-1 und 26 verschiedenen Peptiden, die mit unterschiedlicher Affinität an CB4-1 binden, besteht, werden systematisch die Bindungsdissoziationskonstanten der jeweiligen Antikörper-Peptid-Komplexe mit den durch Peptid-Mikroarray-Bindungsmessungen erhaltenen Signalintensitäten verglichen. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit die Messung von Serumantikörperbindungsprofilen gegenüber Zufallspeptidbibliotheken als Methode der serologischen Diagnostik verwendet. Anhand dreier Beispieldatensätze wird die serologische Diagnose von Infektionskrankheiten, Autoimmunkrankheiten und von Krebs mittels Zufallspeptid-Mikroarrays demonstriert. Mithilfe von Merkmalsselektion werden Peptide selektiert, die besonders geeignet sind, um zwischen gesunden und kranken Individuen zu unterscheiden. Besondere Bedeutung wird der Untersuchung der Robustheit der Methode gegenüber schwankenden experimentellen Bedingungen beigemessen. Die vorliegende Arbeit gibt Aufschluss über vorhandene Probleme der Mikroarray-Technologie, stellt Lösungsansätze vor und arbeitet bedeutende Weiterentwicklungen auf dem Weg hin zu einer minimal-invasiven serologischen Diagnostik heraus, die kein a priori Wissen über Antigene voraussetzt. / The humoral immune response to a pathogen is associated with specific changes in the antibody repertoire. Because of the enormous complexity of the immune system, a quantitative determination of this process requires high-throughput measuring tools, such as the peptide microarray technology. There are only few reports that determine the technological reliability of peptide microarray studies. By using a model system, composed of the anti-p24 (HIV-1) monoclonal antibody CB4-1 and an array of 26 different peptides for which the CB4-1 binding affinity has independently been measured, the dissociation constants of antibody-peptide complexes are systematically compared with obtained signal intensities. The assignment of serum-antibody binding profiles using random peptide microarrays for the purpose of serological diagnostics constitutes a major part of this work. By means of three sample data sets, the ability of random peptide microarrays to serve as method of serological diagnosing infectious diseases, autoimmune diseases and cancer is demonstrated. By means of feature selection, the peptides that are exceptionally appropriate to discriminate between the investigated groups are identified. This study attaches special importance to the reliability and robustness of extracted microarray data. This thesis indicates present problems of the peptide microarray technology and presents further developments on the way to minimal-invasive serological diagnostics that do not require any a priori knowledge about antigens, and thus about the investigated diseases.

Obwohl EtG seit dem Jahr 2000 intensiv als Alkoholmarker in Haaren beforscht wird, bietet die Thematik weiterhin Raum für Forschung, insbesondere im Bereich der instrumentellen Analytik. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Beleuchtung dieser und weiterer Aspekte. Die Extraktion erfolgte überwiegend mittels der sogenannten Mikropulverisierung. Sie ermöglichte die simultane Mahlung der Haarmatrix und Extraktion des EtGs mit einem hohen Probendurchsatz. Die Selektion und anschließende Detektion erfolgte überwiegend durch HPLC-MS/MS. Die Sicherheit bei der Bestimmung des Analyten wurde durch die erfolgreiche Teilnahme an drei Ringversuchen der Society of Hair Testing (SoHT) belegt. Wiederholbedingungen wurden durch Herstellung von eigenen Haarreferenzmaterialien und die Verwendung von homogenen Fremdhaarmaterialien sichergestellt. Zur Evaluierung der Stabilität von EtG wurden zwei Haarmaterialien unter thermischen Stressbedingungen eingelagert und mit dem Gehalt von Referenzproben verglichen. Der Analyt zeigte außergewöhnliche Stabilität unter den gewählten Bedingungen. Ebenso erfolgte eine Beurteilung des Zerstörungsgrads von EtG im Haar durch oxidierende Substanzen, einhergehend mit der Entwicklung eines zerstörungsfreien Schnelltests mittels FTIR zur Detektion von oxidierten Cysteinspezies in Haaren. Das Modellsystem Barthaar wurde für zwei Experimentreihen etabliert: die Korrelation des EtG-Gehaltes im Barthaar nach Aufnahme definierter Alkoholmengen und den Nachweis von glucuronidierten Spezies im Barthaar nach Aufnahme der korrespondierenden Muttersubstanzen. Während keine eindeutige Korrelation zwischen aufgenommener Alkoholmenge und EtG-Gehalt im Barthaar hergestellt werden konnte, war es durchaus möglich, zwei glucuronidierte Metabolite von Arzneistoffen im Barthaar nach Konsum der Ausgangssubstanzen nachzuweisen. / Although EtG is subject to extended research since the year 2000, the topic still holds headroom for further experiments, especially when it comes to the field of instrumental analysis. The goal of the present thesis was the clarification of crucial analytical and further aspects. The extraction was mostly carried out using the so-called micropulverisation. It rendered the simultaneous milling of the hair matrix and extraction of EtG possible with a high sample throughput. Selection of the analyte and following detection was mainly carried out using HPLC-MS/MS. The quality of analysis was ensured by the successful participation in three interlaboratory tests carried out by the Society of Hair Testing (SoHT). Repetitive conditions were ensured by manufacturing of own hair reference materials as well as by the usage of homogeneous external hair materials. Two hair materials were treated under thermal stress conditions and the EtG values were compared to reference samples to verify the analytes stability. EtG showed extraordinary stability under the chosen conditions. Likewise, an assessment of the degree of EtG decay after oxidative treatment as well as the development of a nondestructive assay via FTIR to detect oxidized cysteine species were established. The model system beard hair was arranged for the conduction of two experimental series: the correlation of the EtG content in beard hair after defined oral consumption of ethanol and the detection of glucuronidation of the corresponding parent substances after consumption. Whilst no distinct correlation could be observed for the ethanol experiment, it was possible to provide evidence for the existence of two glucuronized metabolites of drugs after consumption of the parent compounds.

Die 12/15-Lipoxygenasen (12/15-LOXs) gehören zu einer heterogenen Klasse Lipid-peroxidierender Enzyme, deren biologische Rolle noch nicht vollständig geklärt ist. Eine Reihe experimenteller Daten deuten darauf hin, dass diese Enzym an Reifungs- und Differenzierungsprozessen beteiligt sind und auch für die Pathogenese verschiedener Erkrankungen (Asthma bronchiale, Entzündung, Atherosklerose) bedeutsam zu sein scheinen. Die Expression von 12/15-LOXs wird in vielen Säugetierzellen durch TH2-Zytokine reguliert und die Zytokin-induzierte Signaltransduktionskaskade verläuft über die Aktivierung van JAK-Kinasen und STAT6. Nach einer Stimulation von A549 Lungenkarzinomzellen mit Interleukin-4 (IL-4) kommt es erst nach 12 Stunden zu einer Hochregulation der 12/15-LOX mRNA Expression. Untersuchungen zum Induktionsmechanismus haben gezeigt, dass Genistein, ein Hemmstoff von Tyrosinkinasen, die Phosphorylierung von STAT6 und dessen Bindung an den Promoter des 12/15-LOX Gens verhinderte. Damit konnte die Induktion der katalytisch aktiven LOX geblockt werden. In Gegensatz dazu verhinderte Zykloheximid, ein spezifischer Hemmstoff der Proteinbiosynthese, die Expression der 12/15-LOX mRNA nicht, Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die Neusynthese eines Transkriptionsfaktors im Rahmen der IL-4 induzierten Transduktionskaskade unwahrscheinlich ist. Weiterhin wurde beobachtet, dass IL-4 die zelluläre Histonacetyltransferase-Aktivität stark erhöhte und dass dieser Effekt überwiegend auf die enzymatische Aktivität des (CREB-bindenden Protein)-bindenden Proteins (CBP) zurückzuführen ist. Transfektion der Zellen mit E1A, einem viralen Protein, welches als Hemmstoff der Histonacetyltransferase-Aktivität von CBP/p300 bekannt ist, führte zu einer Unterdrückung der 12/15-LOX Expression. Andererseits stimuliert Natriumbutyrat, ein Hemmstoff der Histondeacetylase, die 12/15-LOX Synthese. Damit konnte gezeigt werden, dass die Acetylierung von Histonproteinen und von STAT6 ein essentieller Prozesse bei der IL-4 induzierten 12/15-LOX Expression in A549 Zellen ist. Weiterhin belegen diese Daten, dass sowohl die Phosphorylierung als auch die Acetylierung von STAT6 an der transkriptionellen Aktivierung des 12/15-LOX Gens beteiligt sind, obwohl beide Prozesse eine unterschiedliche Kinetik aufweisen. STAT6 Phosphorylierung erfolgt innerhalb der ersten Stunde nach IL-4 Stimulation, während die Acetylierungsreaktion zeitlich verzögert abläuft. Zusammenfassend kann die Signaltransduktionskaskade, die in A549 Zellen zur Expression der 12/15-LOX führt, wie folgt beschrieben werden: IL-4 induziert über die Aktivierung von JAK-Kinasen eine Phosphorylierung von STAT6, dessen Bindung an den 12/15-LOX Promotor jedoch zunächst durch nicht-acetylierte Histonproteine verhindert wird. Nach 9-11 Stunden werden Histone und der phosphorylierte STAT6 durch die Acetyltransferase-Aktivität von CBP/p300 acetyliert. Diese Reaktion führt zu einer Veränderung der Histonstruktur, wodurch die Bindung von modifizierten STAT6 und damit die Expression des 12/15-LOX Gens ermöglicht wird. Als wesentliche zellphysiologische Konsequenz der IL-4 induzierten 12/15-LOX Expression in A549 Zellen, wurde eine Apoptoseinduktion beobachtet. Das endogene 12/15-LOX Produkt 15-HETE bindet an den Kernrezeptor PPARg und induziert damit den programmierten Zelltod. Vorinkubation von A549 Zellen mit dem LOX-Hemmstoff NDGA oder der Einsatz von PPARg Dominant Negativ Vektor verhinderten die Apoptose. Mechanistische Untersuchungen zum Ablauf des durch IL-4 induzierten Zelltodes zeigten, dass der Prozess überwiegend dem extrinsischen Mechanismus folgt, bei dem Kaspasen-8 direkt zu einer Aktivierung der Effektorkaspase-3 führt. Der mitochondriale Mechanismus (Spaltung von Bid bzw. initiale Cytochrom C Freisetzung) scheint dabei nicht involviert zu sein. Die IL-4 induzierte Apoptose könnte von patho-physiologischer Bedeutung für den Verlauf von Lungenerkrankungen sein, bei denen Zellen mit hoher konstitutiver 12/15-LOX Expression, z.B. eosinophile Granulozyten, beteiligt sind. Hepoxiline sind bioaktive Mediatoren des 12/15-LOX Weges der Arachidonsäurekaskade, die durch Isomerisierung des primären Oxygenierungsproduktes 12S-HpETE gebildet werden. Zu Beginn unserer Untersuchungen war überwiegend unklar, welche Enzyme an der Isomerisierungsreaktion beteiligt sind. Bei der Suche nach geeigneten zellulären Modellen für die Untersuchung dieser Fragestellung fanden wir heraus, dass in den Ratteninsulinom-Zellen Rinm5F, die wegen ihres Mangels an Glutathionperoxidasen eine geringe Kapazität zur Reduktion von 12S-HpETE aufweisen, die Synthese von Hepoxilin A3 (HXA3) besonders hoch ist. Da wir vermuteten, dass 12/15-LOXs für die Isomerisierung von 12S-HpETE zu HXA3 verantwortlich sein könnten, verfolgten wir eine duale Forschungsstrategie um experimentelle Hinweise für unsere Arbeitshypothese zu finden. In den 12/15-LOX exprimierenden Rinm5F Zellen führte eine Immunopräzipitation mit 12/15-LOX spezifischen Antikörper zu einen vollständigen Verlust der 12/15-LOX- und der Hepoxilinsynthase-Aktivität eines Zelllysates. Beide Aktivitäten wurden fast vollständig im Immunopräzipitat wiedergefunden. 2. Transfektion von HeLa Zellen, die selbst keine 12/15-LOX exprimieren, mit 12/15-LOX und gleichzeitige Hemmung der zellulären Glutathionperoxidasen (Depletion von GSH mit Diethlmaleat) führte zu einer deutlichen zellulären Hepoxilinsynthese. Bei entsprechenden Kontrolltransfektanten wurde diese Aktivität nicht beobachtet. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass rekombinante 12/15-LOXs (Expression in E. coli) in vitro eine intrinsische Hepoxinsynthase-Aktivität aufweisen, wenn 12S-HpETE als Substrat angeboten wird. Diese Daten belegen, dass 12/15-LOXs neben den bisher beschriebenen katalytischen Aktivitäten (Oxygenase, Hydroperoxidase, Leukotrienesynthase) auch Hepoxilinsynthase-Aktivität aufweisen. / 12/15-Lipoxygenases (human 15-LOX-1, rat 12/15-lipoxygenase) belong to family of lipid peroxidising enzymes. The enzyme has been implicated with roles in a variety of pathological conditions such as asthma, atherosclerosis, inflammation and in cellular differentiation. The enzyme expression in most human cell types is tightly regulated by Th2 cytokines, interleukin-4 (IL-4) and interleukin-13 (IL-13). Interleukin-4 (IL-4) induces expression of reticulocyte-type 15-lipoxygenase-1 (15-LOX-1) in various mammalian cells via the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription 6 (STAT6) signaling system. 15-LOX-1 mRNA expression was first observed only 12h post IL-4 stimuation and required a minimum of 11h exposure to the cytokine. The mechanism of 15-LOX-1 induction in A549 lung epithelial cells and the observed delay was studied and it was found that genistein, a potent tyrosine kinase inhibitor, prevented phopsphorylation of STAT6, its binding to the 15-LOX-1 promoter, and the expression of catalytically active enzyme. In contrast, cycloheximide did not prevent 15-LOX-1 induction. Surprisingly, it was observed that IL-4 up-regulated the histone acetyltransferase activity of CREB-binding protein (CBP)/p300, which is responsible for acetylation of nuclear histones and STAT6. The acetylation of both proteins appears to be essential for the IL-4-induced signal transduction cascade, because inhibition of CBP/p300 by the viral wild-type E1A oncoprotein abrogated acetylation of both histones and STAT6 and strongly suppressed transcriptional activation of the 15-LOX-1 gene. Moreover, the inhibition by sodium butyrate of histone deacetylases, which apparently suppress 15-LOX-1 gene transcription, synergistically enhanced the IL-4-stimulated 15-LOX-1 expression. These data suggest that both phosphorylation and acetylation of STAT6 as well as acetylation of nuclear histones are involved in transcriptional activation of the 15-LOX-1 gene, although these reactions follow differential kinetics. STAT6 phosphorylation proceeds within the first hour of IL-4 stimulation. In contrast, CBP/p300-mediated acetylation requires 9-11 h, and similar kinetics were observed for the expression of the active enzyme. Thus, the results suggest that in the absence of IL-4, nuclear histones may be bound to regulatory elements of the 15-LOX-1 gene, preventing its transcription. IL-4 stimulation causes rapid phosphorylation of STAT6, but its binding to the promoter appears to be prevented by nonacetylated histones. After 9-11 h, when histones become acetylated, STAT6 binding sites may be demasked so that the phosphorylated and acetylated transcription factor can bind to activate gene transcription. The proinflammatory cytokine IL-4 is secreted in large amounts during allergic inflammatory response in asthma and plays a pivotal role in the airway inflammation. IL-4 has been shown to up-regulate 15-lipoxygenase and produce 15(S)-hydroxyeicosatetraenoic acid (15(S)-HETE) in A549 cells via the Janus kinase/STAT6 pathway under coactivation of CREB binding protein/p300. IL-4 has also been shown to up-regulate peroxisome proliferator-activated receptor (PPARg ) nuclear receptors in macrophages and A549 cells. In this study it is observed that 15(S)-HETE binds to PPARg nuclear receptors and induces apoptosis in A549 cells. Moreover, pre-treatment of cells with nordihydroguaiaretic acid, a 15-lipoxygenase inhibitor, prevented PPARg activation and apoptosis. The latter was accomplished by the interaction of the 15(S)-HETE/PPARg complex with the adapter protein Fas-associating protein with death domain and caspase-8, as shown by transfection of Fas-associating protein with death domain dominant negative vector and cleavage of caspase 8 to active subunits p41/42 and p18. Whereas IL-4 and PPARg ligands failed to induce cleavage of Bid and release of cytochrome c from mitochondria, they caused translocation of the proapoptotic protein Bax from cytoplasm to mitochondria with a concomitant decrease in the Bcl-XL level. The cells were, thereofre, observed to follow the extrinsic pathway of apoptosis where caspase-8 directly activates the effector caspase-3, bypassing the mitochondria. The data also suggests that in IL-4-stimulated cells the 15(S)-HETE/PPARg complex down-regulates Bcl-XL, and the translocation of Bax to the mitochondria commits the cell to apoptosis. The IL-4-induced apoptosis may contribute to severe loss of alveolar structures and infiltration of eosinophils, mononuclear phagocytes, etc., into the lung tissue as observed in chronic asthma patients. The 12(S)-lipoxygenase (12-LOX) pathway of arachidonic acid (AA) metabolism after dioxygenation to 12(S)-hydroperoxy-eicosatetraenoic acid is bifurcated in a reduction route to formation of 12(S)-hydroxy-eicosatetraenoic acid (12-HpETE) and an isomerization route to formation of hepoxilins. Interestingly, rat insulinoma RINm5F cells, which are devoid of cytoplasmic glutathione peroxidase (cGPx)/phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx), were observed to produce solely hepoxilin A3 (HXA3). Since HXA3 synthesis was abolished in heat-denatured or cGPx- or PHGPx-transfected cells, suggesting that a HXA3 synthase activity regulated by cGPx/PHGPx is present. To confirm this assumption AA was incubated with HeLa cells overexpressing the rat 12/15-LOX. Neither HXA3 nor 12(S)-HETE were detected due to abundance of cGPx/PHGPx. But, pretreatment of transfected cells with diethyl maleate, an inhibitor of glutathione and PHGPx, restored HXA3 synthase and 12-LOX activities. Moreover, recombinant rat 12/15-LOX produced HXA3 when incubated with 12-HpETE. Further confirmation was obtained by immunoprecipitation with 12/15-LOX specific antibodies. Immunoprecipitation of Rinm5F lysates results in the depletion of hepoxilin synthase activity. The hepoxilin synthase activity was localised in the immunoprecipitated protein. Thus, cells containing rat 12/15-LOX also possess an intrinsic HXA3 synthase activity, which is activated by inhibition of cGPx/PHGPx. In normal cells HXA3 is down-regulated by cGPx/PHGPx, but, it is persistently activated in oxidatively stressed cells deficient in cGPx/PHGPx, such as Rinm5F. Furthermore, formation of corresponding epoxyhydroxy products was observed when 15-HpETE was used as substrate, indicating a broad range of specificity for the enzyme.

Ein kompetitiver ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) für den Nachweis von Carbamazepin (CBZ) mit einer Bestimmungsgrenze von ca. 30 ng/L wurde entwickelt und validiert. Dieser in Gewässern häufig auftretende anthropogene Marker wurde anschließend in einer Vielzahl an Proben aus Abwässern, Oberflächengewässern und Trinkwässern nachgewiesen. Der ELISA zeigte eine exzellente Präzision und erbrachte in allen Matrizes geringfügig höhere Analysenergebnisse als die Referenzmethode HPLC-MS/MS. Die beständige Überbestimmung der CBZ-Konzentration in Höhe von ca. 7 % konnte auf die Präsenz von Cetirizin und geringen Mengen des persistenten Metaboliten 10,11 Epoxy¬carbamazepin (EP-CBZ) zurückgeführt werden. Die Bindungseigenschaften des verwendeten Antikörpers wurden anhand der Kreuz¬reaktivi¬täten von 37 Substanzen eingehend untersucht. Nach Kopplung von Flüssig¬chromato¬graphie und ELISA konnte das strukturell nicht mit CBZ verwandte Anti¬histaminikum Cetirizin als Kreuzreaktand identifiziert werden. Der störende Einfluss dieses Kreuz¬reaktanden auf den CBZ-ELISA konnte nach einer Änderung des pH-Wertes im Proben¬puffer minimiert werden. Die pH-abhängige Selektivitätssteuerung ermöglichte überdies die Entwicklung eines Dual-Analyt-Immunoassays für die parallele Bestimmung von CBZ und Cetirizin. Darüber hinaus wurden die Metaboliten EP-CBZ, DiOH-CBZ, 2-OH-CBZ, 3-OH-CBZ und 10 OH-CBZ in Abwasser, Oberflächenwasser und Trinkwasser quantifiziert. DiOH-CBZ erwies sich als ähnlich persistent wie CBZ und wurde in besonders hohen Konzentrationen gefunden. Außerdem wurden mehrere weitere bislang nicht identifizierte Abbauprodukte von CBZ gefunden. Da weder Probenvorbereitung noch Probenanreicherung erforderlich sind, ist der Test schnell und kostengünstig durchführbar. Die für den Test nötigen Probenvolumen sind mit weniger als 1 mL sehr gering. Diese Eigenschaften erlauben ein Hochdurchsatzscreening und machen die Methode interessant für den Einsatz im Gewässermonitoring. / A competitive ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) for the quantitation of carbamazepine (CBZ) was developed and validated. A limit of quantitation (LOQ) of ca. 30 ng/L allowed for the quantitation of CBZ in many samples from wastewater, surface water and drinking water. The method was found to be excellently precise, but it displayed slightly higher results than obtained by the reference method liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The nearly constant overestimation of 7 % could be attributed to the presence of small amounts of cetirizine and the persistent metabolite 10,11 epoxy¬carbamazepine (EP-CBZ). The binding properties of the antibody were studied by determining the cross-reactivities of 37 compounds. Hyphenating liquid chromatography to ELISA led to the discovery of the cross-reactive antihistamine cetirizine that shares no obvious structural similarity with CBZ. The bias caused by cetirizine was eliminated by changing the pH value of the sample buffer. Moreover, the antibody’s pH-dependent selectivity enabled a dual-analyte immunoassay for the parallel determination of CBZ and cetirizine. Furthermore, the metabolites EP-CBZ, DiOH-CBZ, 2-OH-CBZ, 3-OH-CBZ and 10-OH-CBZ were quantified in wastewater, surface water and drinking water. DiOH-CBZ showed the highest concentrations of all analaytes investigated and was found to be equally persistent as CBZ. In addition, several further degradation products of CBZ were found that could not be identified. The ELISA allowed the detection of diurnal and seasonal fluctuations of analyte concentrations in wastewater and surface water. The anthropogenic marker CBZ enabled to trace wastewater from the source to the receiving waters. Since neither sample pretreatment nor enrichment is necessary, the method is very fast and cost-effective. Only a small sample volume (less than 1 mL) is needed making this ELISA an appropriate high-throughput screening tool for environmental monitoring.