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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-4591
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2001/459/


Untersuchung der zonalen Zellproliferation mittels BrdU in der Leber der B6C3F1 und C57BL Maus nach Verabreichung von drei nicht-genotoxischen Karzinogenen

Investigation of zonal cell proliferation through BrdU in the liver of B6C3F1 and C57BL mice after treatment with three non-genotoxic carcinogens

Burkhardt, Silke


pdf-Format: Dokument 1.pdf (4.766 KB)

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Zellproliferation , BrdU , Leber , Karzinogen , Maus , Tierversuch
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Veterinär-Pathologie
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 13.06.2001
Erstellungsjahr: 2001
Publikationsdatum: 09.07.2001
Kurzfassung auf Deutsch: Es wurde die Wirkung von 3 bekannten nicht-genotoxischen Leberkarzinogenen auf die Zellteilungsrate von männlichen B6C3F1 und
C57BL Mäusen untersucht. Es handelte sich dabei um Phenobarbital, Chloroform und Wyeth 14,643. Die Substanzen wurden den Tieren
über die Zeiträume von 1, 4 und 13 Wochen verabreicht. Proliferierende Zellen wurden mittels BrdU mit Hilfe einer 7-Tage Miniumpe
ermittelt.


Für verschiedene Substanzen wurde eine promovierende Wirkung vor allem auf bestimmte Hepatozytenpopulationen beschrieben (CHEN
et al., 1995; CONSTAN et al., 1995; BAHNEMANN, 2000). Um einen eventuell vorhandenen zonalen Effekt der verwendeten Substanzen
zu detektieren, wurde als Meßverfahren die lobule-dependent zonal measurement (LZM) Methode (BAHNEMANN und MELLERT, 1997)
gewählt. Innerhalb des Leberläppchens wurde in 3 gleichgroßen Zonen gemessen, wobei Zone 1 an das Portalfeld, Zone 3 an die
abführende Vene grenzte und Zone 2 dazwischen lag. Bei unbehandelten Tieren beider Mäusestämme stellte die Zone 2 zu allen 3
Meßzeitpunkten die Hauptproliferationszone dar. Dies steht im Gegensatz zu dem von ZAJICEK et al. (1985) an Ratten entwickelten
Konzept der 'streaming liver', wonach in Zone 1 die höchste proliferative Aktivität vorliegt.


Die B6C3F1 Maus wies nach 4 und 13 Wochen gegenüber der C57BL Maus höhere Labelingindizes (LI) auf, was mit der deutlich höheren
Spontantumorrate der B6C3F1 Maus korreliert. Phenobarbital rief bei beiden Stämmen eine anhaltend gesteigerte Zellteilung über 13
Wochen hervor. Nach 4 und 13 Wochen waren die erhöhten LI auf Hepatozyten der Zone 3 begrenzt und wären ohne die
zonal-differenzierte Auswertung nicht entdeckt worden. Chloroform verursachte bei B6C3F1 Mäusen eine anhaltend gesteigerte
Zellproliferation in allen Zonen über 13 Wochen. Die C57BL Maus wies nur nach 1 Woche erhöhte LI auf. Wyeth 14,643 rief bei beiden
Mäusestämmen zu allen 3 Zeitpunkten und in allen Zonen eine ausgeprägte Zellteilung hervor. Hauptproliferationszone war die Zone 1. Mit
Hilfe der LZM-Methode wurden ebenfalls die Mitose- und Apoptoserate ermittelt. Die Mitoserate, korrelierte gut mit den LI in Zonen mit
hoher Zellteilungsrate. Deutlich gesteigerte Apoptoseraten fanden sich nach der Behandlung mit Wyeth 14,643.


Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß eine Auswertung der Zellteilungsrate in der Leber unter Beachtung der Zonalität notwendig
ist, da einige Substanzen vor allem auf bestimmte Zonen des Leberläppchens wirken. Bei einer alleinigen Auswertung zufällig gewählter
Felder innerhalb des Lebeläppchens können Substanz-induzierte Effekte übersehen werden. Es konnten stammesspezifische
Unterschiede in der Zellteilungsrate aufgezeigt werden, die mit der unterschiedlichen Tumorprävalenz der Stämme übereinstimmten.
Weiterhin leistet diese Arbeit einen Beitrag zu einer Datenbank, die als Grundlage für die Erstellung eines Kurzzeitestes zur Beurteilung
des kanzerogenen Potentials nicht-genotoxischer Karzinogene dienen soll.
Kurzfassung auf Englisch: The effects of three non-genotoxic hepatocarcinogens on cell proliferation in the liver of male B6C3F1 and C57BL mice were evaluated.
Animals were treated with phenobarbital, chloroform and Wyeth 14,643 for 1, 4, and 13 weeks. Labeling of proliferating cells with BrdU was
achieved using a 7 day mini pump.


Some compounds seem to have a proliferative effect only on certain populations of hepatocytes (CHEN et al., 1995; CONSTAN et al.,
1995; BAHNEMANN, 2000). Cell proliferation was measured by the lobule-dependent zonal measurement method (LZM; BAHNEMANN
and MELLERT, 1997) to detect increases in cell proliferation of hepatocytes in specific zones. The liver lobule was divided into three equal
parts with the zone 1 representing the periportal zone, the zone 3 lying close to the central vein and the zone 2 between the two other zones.
In control animals of both strains, zone 2 was found to be the zone with the highest proliferative activity. This finding is in contrast to the
streaming liver concept suggested by ZAJICEK et al. (1985) for rat liver according to which zone 1 reveals the highest proliferative activity.


The B6C3F1 mouse showed a higher labeling index (LI) after 4 and 13 weeks compared to the C57BL mouse. This might correlate with the
higher tumor prevelance in this strain. Phenobarbital induced in both strains a sustained increase in cell proliferation for up to 13 weeks.
After 4 and 13 weeks elevated LI were found only in zone 3. When using a random evaluation scheme, these differences of the LI would not
have been detected. B6C3F1 mice treated with chloroform showed a sustained increase in cell proliferation in all zones for up to 13 weeks.
In C57BL mice treated with chloroform an elevated LI could only be detected after 1 week. Wyeth 14,643 induced in both mouse strains at
all 3 timepoints and in all 3 zones a marked increase in cell proliferation with a predominance in zone 1. Mitotic and apoptotic rates were
also evaluated using the LZM method. Zones with high proliferative activity also showed increases in the mitotic index. A marked increase
in the apototic rate could only be seen after treatment with Wyeth 14,643.


The necessity of zonal dependent evaluation of cell proliferation in the liver could be demonstrated as a consequence of the induction of cell
proliferation by some compounds in only a specific zone of the liver lobule. When measuring the LI randomly throughout the whole liver
lobule, there is always the risk to miss these compound specific zonal effects. It was possible to show strain specific differences in cell
proliferation that correlate with tumor prevalence in the different strains. Furthermore, this work yields cell proliferation data for a database
for short-time carcinogenicity evaluating non-genotoxic carcinogens.