Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss der NMDA-Rezeptorantagonisten, Memantin, MK-801, CGS und Ifenprodil auf die hypoxieinduzierte Zellschädigung an kortikalen Zellen der Ratte. Außerdem wurde der Einfluss von subtoxischen Konzentrationen von NMDA sowie von Roscovitin, einem Hemmer Cyclin-abhängiger Kinasen, auf die hypoxiebedingte Zellschädigung untersucht. Ziel dieser Arbeit war es, die neuroprotektive Wirkung dieser Substanzen zu erfassen.
Zur Untersuchung der hypoxischen Schädigung wurden zwei 48-Well-Zellkulturplatten mit 15 Tage alten kortikalen Zellen der Ratte verwendet. Eine Kulturplatte wurde für vier Stunden mit HEPES(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N’-2-Ethansulfonsäure)-Puffer (ohne Glucose) unter hypoxischen Bedingungen inkubiert. Die zweite Platte, mit glukorisiertem HEPES-Puffer, wurde für vier Stunden unter normoxischen Bedingungen inkubiert. Der HEPES-Puffer wurde nach vier Stunden entfernt, die Kulturplatten mit Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) gewaschen und mit diesem Medium für 24 Stunden unter normoxischen Bedingungen inkubiert. Anschließend wurde das Medium ent¬fernt, durch NMDA, Memantin, Roscovitin, CGS und Ifenprodil ersetzt und die Ansätze für weitere 24 Stunden unter normoxischen Bedingungen inkubiert.
Zur Beurteilung der Zellschädigung wurden der Aktivitätsanstieg der Laktat-Dehydrogenase (LDH), die Freisetzung freier Sauerstoffradikale und die Steigerung der Caspase-Aktivität bestimmt. Während die Bestimmung der LDH-Aktivität und die Freisetzung der freien Sauer¬stoff¬radikale nekrotische Veränderungen der Zellen charakterisiert, zeigt eine Zunahme der Caspase-Aktivität apoptotische Vorgänge an.
LDH ist ein stabiles zytoplasmatisches Enzym, das in fast allen Körperzellen vorkommt. Beim Absterben der Zelle wird das Enzym durch die Schädigung der Plasmamembran aus der Zelle freigesetzt, so dass es zu einem Anstieg der LDH-Aktivität proportional zur Anzahl der toten Zellen kommt. Diese Aktivität wurde spektrophotometrisch mit einem Mikrotiterplatten-Lesegerät bestimmt. Die Ergebnisse des LDH-Tests zeigen, dass nach der 24-stündigen Behandlung der Zellen mit MK-801 die LDH-Aktivität um 11%, bei Roscovitin um 13%, bei Memantin (5 µM) um 56%, bei Memantin (0,5 µM) um 52% und mit NMDA (5 µM) um 44% signifikant vermindert wurde.
Bei einer hypoxiebedingten Schädigung kortikaler Zellen kommt es auch zur Bildung freier Sauer¬stoff¬radikale. 2’,7’-Dichlorfluorescein Diacetat (2’,7’-H2DCF-DA) wird von den Zellen auf¬ge¬nommen und intrazellulär mit Sauerstoff- und Stickstoffspezies zum Fluoreszenz¬farb-stoff 2’,7’-Dichlorodihydrofluorescein (DCF) deacetyliert. DCF verbleibt dabei in den Zellen, so dass die Messung der Fluoreszenz der Zellen als Maß für intrazelluläre Oxidationsprozesse verwendet werden kann. Die DCF-Fluoreszenz-Änderung wurde mittels eines Fluorimeters gemessen und die daraus resultierenden Daten mit einer im Fluorimeter integrierten Software bearbeitet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Freisetzung der freien Sauerstoffradikale, der hypoxiegeschädigten Zellen, signifikant durch Ifenprodil (10 µM) um 119%, Memantin (50 µM) um 88% und NMDA (5 µM) um 134% reduziert wurde.
Die hypoxieinduzierte Zellmembranschädigung führt desweiteren zu einem Anstieg der Caspase-Aktivität. Mit Hilfe des Apo-One Homogeneous Caspase-3/7-Assays (Promega) wurde die Aktivität der Caspasen 3 und 7 fluorimetrisch bestimmt. Um die unterschiedliche Zelldichte in den Kulturschalen zu berücksichtigen, wurde eine Proteinbestimmung nach der Bicinchoninsäure-Methode (Smith et al. 1985) durchgeführt.
Einen protektiven Effekt auf die Zellschädigung zeigen Memantin und NMDA in Bezug auf die Beeinflussung dieser Caspase-Aktivität. Der hypoxiebedingte Anstieg der Caspase-3-Aktivität konnte nach 24-stündiger Inkubation mit Memantin (5 µM) um 24%, mit Memantin (0,5 µM) um 28% und mit NMDA (5 µM) um 24% vermindert werden.
CGS hat in diesen Versuchen keinen protektiven Einfluss auf die hypoxie¬induzierte Zellschädigung.
Diese Arbeit zeigt, dass die Applikation niedriger NMDA-Konzentrationen neuroprotektive Effekte auf die Entwicklung der hypoxischen Schädigung von kortikalen Zellen der Ratte hat. Darüber hinaus wird vermutet, dass NMDA sogar einen trophischen Effekt auf das Über-leben der kortikalen Neurone ausübt. Dieser schützende Mechanismus von NMDA scheint denselben, wenn nicht sogar einen größeren protektiven Effekt wie Memantin zu induzieren.
Um die Therapiemöglichkeiten der zerebralen Hypoxie durch neuroprotektive Medikamente zu optimieren, wären jedoch weitergehende Untersuchungen besonders als In-vivo-Modelle wünschenswert.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:13190 |
| Date | 05 February 2015 |
| Creators | Holtkamp, Johanna |
| Contributors | Allgaier, Clemens, Garcia de Arriba, Susana, Gertz, Hermann-Josef, Schliebs, Reinhard, Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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