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Der Einfluss von blutigem Liquor auf humane Astrozyten in vitro

Miqdad, Mohammed


Originalveröffentlichung: (2010) Giessen : VVB Laufersweiler
pdf-Format: Dokument 1.pdf (609 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Neurochirurgische Abt.
Fachgebiet: Zahnmedizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5578-3
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.02.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 12.04.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Ziele: Die Ca2+-Konzentrationserhöhung ist ein Kofaktor von vielen Zellprozessen
einschließlich Apoptose und Nekrose. Die Hypothese von dieser Studie war, dass blutiger
zerebrospinaler Liquor (bCSF) von Patienten nach intraventrikulärer Blutung einen Ca2+-
Anstieg verursachen konnte, der Apoptose oder Nekrose in humanen Astrozyten
induziert.
Methode: Humane Astrozyten wurden mit bCSF inkubiert. In Kontrollexperimenten wurde
nativer zerebrospinaler Liquor (nCSF) verwendet.
Die zytosolischen Ca2+-Konzentration von den einzelnen Zellen wurde mit dem Ca2+-
sensitiven Farbstoffe (Fura-2) gemessen. Vier Blocker wurden verwendet: Nimodipin (LTyp-
Calciumkanale Hemmer), 2-aminoethoxydiphenyl-borate (2APB) (IP3-
Rezeptorenblocker des endoplasmatischen Retikulums), Suramin (P2-
Rezeptorenantagonist), D (-)-2-amino-5-phosphonopentanoic-acid (2A5P) (NMDARezeptorblocker),
und Cyclosporin A (MPTP-Inhibitor). Zur Messung von Nekrose und
Apoptose wurden Astrozyten mit Hoechst-33342 und Propidium Iodid markiert.
Die Ergenisse der vorgelegten Arbeit zeigen:
1) dass blutiger zerebrospinaler Liquor Nekrose in humanen Astrozyten induziert und
dass die zytosolische Ca2+-Konzentrationserhöhung eine wichtige Rolle bei der
Entstehung von bCSF-induzierter Nekrose spielt,
2) dass die zytosolische Ca2+-Konzentrationserhöhung und die Nekrose von der
Aktivierung P2-Rezeptoren und IP3-abhängiger Ca2+-Kanäle am
endoplasmatischen Retikulum abhängig sind,
3) dass eine Blockade der P2-Rezeptoren durch Suramin den Ca2+-Anstieg und die
Nekroserate reduziert, während NMDA-Blockade durch D(-)-2-Amino-5-
Phosphonopentanoic Acid keine signifikante Veränderung auf den Ca2+-Anstieg
bzw. die Nekroserate bewirkt,

4) dass der ATP-Gehalt in bCSF gegenüber nCSF um ungefähr das 400-fache
erhöht ist,
5) dass eine Hemmung der Ca2+-Kanäle vom L-Typ durch Nimodipine zu einer
geringen aber gerade signifikanten Verringerung des Ca2+-Anstiegs und der
Nekroserate führt,
6) dass eine Blockade der IP3-Rezeptoren durch 2APB den Ca2+-Anstieg und die
Nekroserate reduziert, und dass eine Blockade der MPTP durch Cyclosporin A zur
signifikanten Nekrose-Reduktion ohne Einfluss auf die zytosolische Ca2+-Kinetik
führt.
Schlussfolgerung:
Blutiger zerebrospinaler Liquor verursacht Nekrose in humanen Astrozyten. Die bCSFinduzierte
Nekrose wird durch einen zytosolischen Ca2+-Anstieg verursacht, der durch
Ca2+-Freisetzung aus dem ER zustande kommt. Diese Ca2+-Freisetzung wird durch die
Aktivierung der P2Y-Rezeptoren durch ATP vermittelt.
Kurzfassung auf Englisch: Aims: An increase in cellular Ca2+ concentration is a cofactor of many cellular processes
including apoptosis and necrosis. This studyۥ s hypothesis was that hemorrhagic
cerebrospinal fluid (CSF) from patients after intraventricular hemorrhage may cause an
increase in Ca2+ concentration which induces apoptosis or necrosis in an in-vitro model of
human cerebral astrocytes.
Method: Human astrocytes were incubated with CSF from patients with intraventicular
hemorrhage. In control experiments native CSF was used.
Cytosolic Ca2+-concentrations were measured in single cells by fura-2. Four
pharmakological blockers were used: Nimodipine, 2-aminoethoxydiphenyl borate (2APB),
suramine, D (-)-2-Amino-5-Phosphonopentanoic-Acid (2A5P), and cyclosporin A, that
block the L-type Ca2+-channel, the endoplasmic reticulum Ca2+ channels, the ATPsensitive
PY2-receptor, the NMDA-receptor, and the mitochondrial permeability transition
pore (MPTP), respectively. Apopotosis and necrosis were evaluated by staining the cells
with Hoechst-3342 and propidium iodide.
The major findings of this study are :
1) the fact that bloody cerebrospinal fluid induces necrosis and not apoptosis in
human astrocytes. The increase of cytosolic Ca2+-concentration plays an important
role in the bCSF-induced necrosis.
2) the fact that the increase of cytosolic Ca2+-concentration and the necrosis are
dependent on the activation P2 receptors and IP-3 dependent Ca2+ channels of
the endoplasmic reticulum.
3) the fact that blocking the P2 receptors by suramin reduces the Ca2+ increase and
the necrosis rate, while blocking of NMDA receptors by D (-)-2-Amino-5-
phosphonopentanoic acid causes no significant change in the Ca2+ increase or the
necrosis rate.
4) the fact that the ATP content is 400-fold higher in bCSF as compared to nCSF.

5) the fact that an inhibition of the L- type Ca2+ channels with Nimodipine leads to a
significant reduction of the Ca2+ increase and the rate of necrosis.
6) the fact that a blockade of the IP3 receptors by 2APB reduces the Ca2+ increase
and the necrosis rate, and that a blockade of the MPTP by Cyclosporin A leads to
significant reduction of the necrosis without significant influence on cytosolic Ca2+
kinetics.
Conclusion:
Bloody CSF induces necrosis but not apoptosis in human astrocytes. The CSF-induced
necrosis is due to increase of cytosolic Ca2+ which is mediated through capacitative Ca2+
release by the ER involving the ATP-sensitive PY2-receptor.