@phdthesis{Ickrath2021, author = {Ickrath, Katrin Marie}, title = {DNA-Stabilit{\"a}t und -Regenerationsf{\"a}higkeit von humanen Nasenschleimhautzellen in Kulturmodellen}, doi = {10.25972/OPUS-23043}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230438}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2021}, abstract = {Kulturmodelle des respiratorischen Epithels werden zur Kl{\"a}rung multipler Fragestellungen, zum Beispiel der Untersuchung seltener respiratorischer Erkrankungen, wie der prim{\"a}ren Ziliendyskinesie (PCD) herangezogen. Hierbei k{\"o}nnten in Zukunft Kulturmodelle integraler Bestandteil des Diagnosealgorithmus werden. Die Isolierung und Kultivierung von Prim{\"a}rzellen des menschlichen Respirationstrakts ist dabei wesentlich komplexer als die Nutzung etablierter Zelllinien. Jedoch erm{\"o}glicht die Verwendung der Prim{\"a}rzellkulturen eine exaktere Darstellung des mehrreihigen Flimmerepithels der oberen Atemwege. Die Gewinnung der Prim{\"a}rzellen kann mechanisch mit zus{\"a}tzlichem enzymatischen Verdau, oder durch sequentielles Auswachsen der Zellen erfolgen. Angewendet werden sowohl Epithelzell-Monokulturen wie auch Cokulturen mit Fibroblasten. Die Nutzung des Air-Liquid Interface in Transwell Systemen erm{\"o}glicht in beiden Kulturen die Differenzierung zu einem Kinozilien tragenden Flimmerepithel. Hierbei ist nicht endg{\"u}ltig gekl{\"a}rt, welches Modell die in vivo Gegebenheiten besser darstellt und welche Vorteile diese haben. Außerdem liegen bislang keine Daten {\"u}ber die Zellstabilit{\"a}t und -regenerationsf{\"a}higkeit nach genotoxischer Behandlung sowie Informationen {\"u}ber chromosomale Ver{\"a}nderungen w{\"a}hrend des Zellkultivierungsprozesses {\"u}ber mehrere Passagen vor. Derartige Informationen sind allerdings f{\"u}r die Etablierung eines Kulturmodells der oberen Atemwege von essentieller Bedeutung. Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung der DNA-Stabilit{\"a}t und -Regenerationsf{\"a}higkeit {\"u}ber drei Passagen nach genotoxischer Behandlung, vergleichend f{\"u}r beide Kulturmodelle sowie die {\"U}berpr{\"u}fung der chromosomalen Stabilit{\"a}t innerhalb des Kultivierungsprozesses und der Funktionsf{\"a}higkeit beider Zellkulturen. Zu diesem Zweck wurde eine toxikologische Versuchsreihe von jeweils 10 Spendern f{\"u}r beide Kulturmodelle, Mono- bzw. Cokultur im Air-Liquid Interface {\"u}ber drei Passagen durchgef{\"u}hrt. Hierbei wurde die Grundsch{\"a}digung, die Sch{\"a}digung nach einst{\"u}ndiger Behandlung mit 300μl des Alkylanz Methylmethansulfonat (MMS) und nach einer 24-st{\"u}ndigen Regenerationszeit mit dem Comet Assay {\"u}berpr{\"u}ft. Zur Untersuchung der chromosomalen Stabilit{\"a}t innerhalb des Kulturprozesses wurden parallel Chromosomenaberrationstests an unbehandelten Zellen {\"u}ber drei Passagen durchgef{\"u}hrt. Zur {\"U}berpr{\"u}fung der Funktionsf{\"a}higkeit der Zellen wurde ein Interleukin-8 (IL-8) ELISA f{\"u}r 10 Versuchsans{\"a}tze in der jeweils ersten Passage beider Kulturen verwendet. Hierbei wurde die IL-8-Konzentration im {\"U}berstand der unbehandelten Zellkulturen sowie nach 1μg/ml bzw. 10μg/ml Lipopolysaccarid(LPS)- Exposition untersucht. F{\"u}r die Cokultur wurden sowohl beide Zelltypen gemeinsam als auch die Epithelzellen bzw. die Fibroblasten getrennt betrachtet. In beiden Modellen wurden zus{\"a}tzlich rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahmen zur Untersuchung der zili{\"a}ren Strukturen durchgef{\"u}hrt. Zur {\"U}berpr{\"u}fung der Fibroblastenkontamination in der Monokultur wurden als einmaliger Versuchsablauf Vimentin- F{\"a}rbungen {\"u}ber drei Passagen angewendet. Mit dem Comet Assay konnte in beiden Modellen eine gute Regeneration der DNA-Integrit{\"a}t nach MMS-induzierter DNA-Sch{\"a}digung {\"u}ber alle Passagen nachgewiesen werden. Als einmaliger Versuchsansatz wurde das Enzym Methylpuringlykosylase (MPG) als Teil der Basenexzisionsreparatur nachgewiesen. Es ergaben sich Unterschiede in der Kultivierbarkeit der Zellen: die Monokultur zeigte eine gute Zellkultivierbarkeit bis zur dritten Passage. Es konnte jedoch mit der Vimentinf{\"a}rbung eine Fibroblastenkontamination von Beginn an sowie eine Zunahme mit H{\"o}he der Passage nachgewiesen werden. Es handelt sich hierbei demnach nicht um eine Reinkultur respiratorischer Epithelzellen. Die Cokultur erm{\"o}glicht getrennte Epithelzell- bzw. Fibroblastenkulturen, jedoch keine gute Kultivierbarkeit bis in h{\"o}here Passage. Methodisch konnte die prinzipielle Funktionsf{\"a}higkeit des Chromosomenaberrationstests an prim{\"a}ren Nasenschleimhautzellen erstmals f{\"u}r eine große Stichprobenanzahl gezeigt werden. In den durchgef{\"u}hrten Chromosomenaberrationstests konnte eine gewisse Grundsch{\"a}digung {\"u}ber alle Passagen nachgewiesen werden, jedoch sollten weitere Tests erfolgen, um diese Tendenz zu verifizieren. Die funktionelle Integrit{\"a}t wurde mit dem IL-8 ELISA nach LPS-Exposition sowie durch den Nachweis zili{\"a}rer Strukturen im REM exemplarisch best{\"a}tigt. Die erhobenen Daten liefern zusammengefasst wichtige Informationen {\"u}ber die Zellstabilit{\"a}t und -regenerationsf{\"a}higkeit der bislang verwendeten Kulturmodelle. Insbesondere Informationen {\"u}ber chromosomale Ver{\"a}nderungen sollten in Zukunft genauer betrachtet werden. Von großem Interesse w{\"a}re außerdem die {\"U}berpr{\"u}fung derartige Zelleigenschaften in Zellkulturen von PCD erkrankten Spendern.}, subject = {Prim{\"a}relement}, language = {de} } @phdthesis{SeeliggebSchramm2019, author = {Seelig [geb. Schramm], Carolin}, title = {Toxizit{\"a}t von Salinomycin in Miniorgankulturen der Nasenschleimhaut und Lymphozyten}, doi = {10.25972/OPUS-18161}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-181612}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2019}, abstract = {Das Polyether-Antibiotikum Salinomycin stammt urspr{\"u}nglich aus der Tierzucht und wurde k{\"u}rzlich als Inhibitor epithelialer Tumorstammzellen identifiziert. Vor einem m{\"o}glichen Einsatz in der Onkologie m{\"u}ssen zun{\"a}chst toxische Effekte von Salinomycin in nicht malignen humanen Zellen evaluiert werden. In dieser Arbeit sollte daher die geno- und zytotoxische Wirkung von Salinomycin auf Zellen humaner nasaler Mukosa und Lymphozyten untersucht werden. Dazu wurden Zellen humaner nasaler Mukosa (Einzelzellkulturen und Miniorgankulturen) und Lymphozyten von 10 Patienten f{\"u}r 24h mit Salinomycin (0,1 bis 175 μM) inkubiert. Zur Untersuchung der Genotoxizit{\"a}t wurde die Einzelzellmikrogelelektrophorese angewendet. Zur Untersuchung der Zytotoxizit{\"a}t wurden der MTT-Test sowie die Annexin-Propidiumjodid-Durchflusszytometrie durchgef{\"u}hrt. Zus{\"a}tzlich wurde mit einem Sandwich-ELISA die IL-8-Konzentration in den {\"U}berst{\"a}nden der Miniorgankulturen gemessen, um die proinflammatorische Wirkung von Salinomycin bewerten zu k{\"o}nnen. Es zeigte sich kein signifikanter Anstieg der DNA-Sch{\"a}digung der behandelten Zellen im Vergleich zur Negativkontrolle. Im MTT-Test und in der Annexin-Propidiumjodid-Durchflusszytometrie ließ sich ab Konzentrationen von 10-20 μM eine signifikante Reduktion der Vitalit{\"a}t der behandelten Zellen nachweisen. Der Sandwich-ELISA zeigte einen Anstieg der IL-8-Konzentration bei einer Salinomycin-Konzentration von 5 μM und 10 μM. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass Salinomycin in den verwendeten Konzentrationen zytotoxisch und proinflammatorisch aber nicht genotoxisch wirkt. Eine toxische Wirkung auf Tumorstammzellen konnte schon ab 0,5 μM beobachtet werden. Dennoch sollten weitere Untersuchungen folgen, um den genauen Wirkmechanismus von Salinomycin zu kl{\"a}ren und dessen zytotoxische Wirkung auf nicht maligne Zellen reduzieren zu k{\"o}nnen.}, subject = {Salinomycin}, language = {de} } @phdthesis{Thielen2012, author = {Thielen, Sebastian}, title = {Toxizit{\"a}t von Stickstoffdioxid in realer Umweltkonzentration}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83640}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2012}, abstract = {Toxizit{\"a}t von Stickstoffdioxid in realer Umweltkonzentration}, subject = {Stickstoffoxide}, language = {de} } @phdthesis{Zimmermann2012, author = {Zimmermann, Franz-Zeno}, title = {Genotoxizit{\"a}t in Miniorgankulturen humaner nasaler Mukosa nach repetitiver Exposition mit Zinkoxid Nanopartikeln}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72641}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2012}, abstract = {Diese Studie besch{\"a}ftigt sich mit den toxischen Effekten von Zinkoxid Nanopartikeln (ZnO NP) auf humane Nasenschleimhautzellen. Speziell wurde eine m{\"o}gliche Kumulation von DNS-Sch{\"a}den und deren Reparatur analysiert. Zu diesem Zweck wurde ein dreidimensionales Kultursystem, sogenannte Miniorgankulturen, aus humaner nasaler Mukosa verwendet. Eine Charakterisierung der verwendeten Zinkoxid Nanopartikel erfolgte unter dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM), mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS) und durch eine Zetapotentialmessung. Nach einer Woche Kultivierung fand eine Exposition der MOK mit einer Zinkoxid Nanopartikel Suspension in einer Konzentration von 0,1 µg/ml und 5 µg/ml statt. Als Positivkontrolle wurde in diesem Versuch 200µM Methymethansulfonat (MMS) zugesetzt. Es erfolgten drei jeweils einst{\"u}ndige Inkubationsphasen, wobei nach jeder Stunde ein Teil der MOKs f{\"u}r den Cometassay entnommen wurde. Nach dreimaliger Exposition wurden die verbliebenen MOKs f{\"u}r 24 Stunden zur Regeneration in unversetztem N{\"a}hrmedium belassen und dann dem Cometassay zugef{\"u}hrt. Erg{\"a}nzend wurde ein Sandwich ELISA zur Detektion von Caspase 3 durchgef{\"u}hrt. Zn2+ Ionen wurden im Zellkulturmedium analysiert. Der Nachweis von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) erfolgte fluoreszenzmikroskopisch. Die DLS konnte eine durchschnittliche Partikelaggregatgr{\"o}ße von 354 nm nachweisen und das Zetapotential betrug -11,2 mV. Die im Cometassay festgestellten DNS-Sch{\"a}den zeigten bei einer Zinkoxid Nanopartikel Konzentration von 0,1 µg/ml erst nach der Regenerationsphase von 24 Stunden einen signifikanten Anstieg, w{\"a}hrend 5 µg/ml Zinkoxid Nanopartikel zu jedem Zeitpunkt einen signifikanten Anstieg der DNS Fragmentation bewirkten. Das Ausmaß an Strangbr{\"u}chen nach 24 Stunden stieg auch hier nach 24st{\"u}ndiger Regenerationsphase nochmals an. 200 µM MMS induzierten ebenfalls einen signifikanten Anstieg der OTM-Werte bei einer, zwei und drei Stunden. Im Laufe der Regenerationsphase f{\"u}hrten Reparaturmechanismen zu einem Absinken der OTM-Werte. Der Sandwich ELISA zeigte keinen signifikanten Anstieg der Caspase 3 Werte. Im N{\"a}hrmedium konnte eine Zn2+ Ionenkonzentration von 2,8 µmol/ml nach einer Inkubation mit 0,1 µg/ml Zinkoxid Nanopartikeln festgestellt werden. Bei einer Inkubation mit 5 µg/ml Zinkoxid Nanopartikeln zeigte sich eine Ionenkonzentration von 52,7 µmol/ml. Intrazellul{\"a}re ROS konnte nur bei einer Exposition mit 5 µmol/ml Zinkoxid Nanopartikeln nachgewiesen werden. Diese Daten lassen den Schluss zu, dass Zinkoxid Nanopartikel in den verwendeten Konzentrationen genotoxisch wirken, aber keine zytotoxische Wirkung entfalten. Die Sch{\"a}digung kumuliert und schreitet w{\"a}hrend der Regenerationsphase noch fort. Eine multifaktorielle Sch{\"a}digung der DNS, sowohl durch direkte Interaktion der Partikel mit dem Erbgut, als auch {\"u}ber entstandene ROS und Zn2+ Ionen, ist anzunehmen.}, subject = {Nasenschleimhaut}, language = {de} } @phdthesis{Stueber2010, author = {St{\"u}ber, Thomas}, title = {Differenzierung Nikotin induzierter Zellsch{\"a}den in Epithelien des oberen und unteren Aerodigestivtraktes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55100}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {Rauchen stellt in den Industrienationen das bedeutendste vermeidbare Gesundheitsrisiko dar. Die Rolle des suchtausl{\"o}senden Alkaloids Nikotin in der Tabak assoziierten Kanzerogenese wird kontrovers diskutiert. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung genotoxischer Effekte von Nikotin in Zellen des oberen und unteren Aerodigestivtrakt sowie deren intrazellul{\"a}rer Mechanismen. Dazu wurden Zellen aus humaner Nasenschleimhaut und humaner Bronchialschleimhaut enzymatisch isoliert sowie bronchiales Zelllinienepithel kultiviert und mit Nikotin unterschiedlicher Dosierungen f{\"u}r eine Stunde inkubiert. Zur Untersuchung beteiligter Signalkaskaden wurden Koinkubationen von Nikotin und dem nicht-kompetitiven nikotinergen Acetylcholinrezeptorblocker Mecamylamin und dem Antioxidans N-Acetylcystein durchgef{\"u}hrt. Die Erfassung Nikotin induzierter DNASch{\"a}den erfolgte mit Hilfe des Comet Assays. Zur Untersuchungen von Zellzyklusalterationen sowie Apoptoseinhibition durch Nikotin kam die Durchflusszytometrie zum Einsatz. Die Ergebnisse der Einzelzellgelelektrophorese zeigten eine dosisabh{\"a}ngige DNASch{\"a}digung im einst{\"u}ndigen Inkubationsversuch durch Nikotin. Diese Sch{\"a}den waren gewebeabh{\"a}ngig ab einer Konzentration von 100μM in Zelllinienepithel (n=5) und 1mM in Nasenschleimhautzellen (n=8) signifikant. In humanem Bronchialzellepithel konnte bei dem Stichprobenumfang von n=4 keine signifikante DNA-Sch{\"a}digung durch die getesteten Nikotindosierungen nachgewiesen werden. Durch eine Koinkubation mit dem Antioxidans N-Acetylcystein sowie dem nicht kompetitiven nACh Rezeptorblocker Mecamylamin konnte eine im Comet Assay nachweisbare Nikotin induzierte DNA-Sch{\"a}digung verhindert werden. Durchflusszytometrische Untersuchungen zur Kl{\"a}rung einer m{\"o}glichen Modulation der Apoptose durch Nikotin an bronchialem Zelllinienepithel zeigten keine signifikante Induktion oder Inhibition. Eine Beeinflussung des Zellzyklus durch Nikotin konnte in der Durchflusszytometrie nicht erfasst werden. Zusammenfassend induziert Nikotin DNA-Sch{\"a}den in Epithelien des Atemtraktes. An diesem Effekt sind oxidative sowie nAch-Rezeptor abh{\"a}ngige Stoffwechselschritte beteiligt. Vor dem Hintergrund einer potentiellen Beteiligung von Nikotin an der Tumorinitiation und -progression muss eine Nikotinersatztherapie besonders kritisch abgewogen werden.}, subject = {Nicotin}, language = {de} } @phdthesis{Stein2007, author = {Stein, Thorsten}, title = {Einfluss inhalativer Allergene auf die Zilienschlagfrequenz der Nasenschleimhaut bei Allergikern in vitro}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27837}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Es wurde der m{\"o}gliche Effekt verschiedener Typ I-Allergene auf die Zilienschlagfrequenz der Nasenmuschelschleimhaut bei Allergikern in vitro untersucht. Durch die Pr{\"a}paration der Gewebeproben und die in vitro Durchf{\"u}hrung der Untersuchungen wurde der Einfluss m{\"o}glicher anderer Komponenten des mukoziliaren Systems gegen{\"u}ber vergleichbaren in vivo Untersuchungen minimiert. Wir erhielten die Gewebeproben durch Entnahme mit einer Biopsiezange aus zuvor operativ gewonnenen Nasenmuscheln. Die Proben wurden unmittelbar postoperativ gewaschen, in N{\"a}hrmedium M199 aufbewahrt und mit Carbogen {\"a}quilibriert, so dass eine konstante Zilienaktivit{\"a}t mit Hilfe eines etablierten Verfahrens {\"u}ber mehrere Stunden gew{\"a}hrleistet war. Die Frequenzmessung erfolgte mittels Durchlichtmikroskopie und photometrischer Methode in Kombination mit einer digitalen Spektrumanalyse {\"u}ber 15 bzw. 30 Minuten, entweder in Allergen-L{\"o}sung zweier Konzentrationen oder in allergenfreier Kontroll-L{\"o}sung. Wir fanden keinen Unterschied zwischen den basalen Zilienschlagfrequenzen von Allergikern und Nichtallergikern. Ebenso waren weder Anstieg noch Abfall der Zilienschlagfrequenz nach Allergenexposition zu beobachten. Der Frequenzverlauf war konstant und auf dem gleichen Niveau wie bei Zilien von Nichtallergikern bzw. Zilien von Allergikern in Kontroll-L{\"o}sung. Daran {\"a}nderte auch die Verdoppelung des Beobachtungszeitraums in Kombination mit einer Erh{\"o}hung der Allergenkonzentration auf das F{\"u}nffache einer in vivo voll wirksamen Standard-Intrakutan-Konzentration des f{\"u}r den betreffenden Allergiker relevanten Typ-I-Allergens nichts. Aus den Ergebnissen folgern wir, dass Allergene die Zilient{\"a}tigkeit nicht direkt beeinflussen. Die von anderen Autoren festgestellte Hemmung oder Stimulation der Zilienaktivit{\"a}t bei tierexperimentellen in vivo-Untersuchungen muss auf eine indirekte Wirkung, ausgehend von anderen Bestandteilen des mukoziliaren Systems wie Mediatorenfreisetzung oder Ver{\"a}nderungen der Schleimschicht, zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sein.}, subject = {Allergie}, language = {de} }