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We improved our previous model of tracheal tube preparation and examined the effects of oral treatment of rats with carbocisteine (CCS) and its interaction with bronchial epithelium. The model permitted isometric or isotonic measurements of smooth muscle contraction or relaxation in cannulated or tracheal ring preparations, with or without epithelium. We found that oral treatment with carbocisteine and not preincubation of preparations in vitro, diminished sensitivity of preparations without epithelium to carbachol (EC50, -log(M) values: IN -luminary perfusion, -EP, controls vs. CCS: 5.8±0.06 vs. 5.5±0.09, p<0.005; OUT - serosal perfusion, -EP, controls vs. CCS: 5.9±0.06 vs. 5.6±0.05, p<0.005), while the sensitivity to aminophylline, degree of shortening, and the velocity of contraction of rat tracheal rings stimulated by 10-6M carbachol was not affected. Normal sensitivity to carbachol stimulation was re-established if preparations were preincubated with capsaicin. We conclude that carbocisteine has small inhibitory effects on the sensitivity to carbachol of the rat tracheal smooth muscle denuded of epithelium. Described model is valuable for examining the effects of bronchial epithelium on bronchial smooth muscle contraction.
In den oberen Atemwegen stellt die Wundheilung und insbesondere die Narbenbildung, welche zu Luftwegsstenosen führt, ein dauerhaftes Problem für das Ergebnis einer Operation dar. Jene Stenosen erfordern einen weiteren operativen Eingriff, welcher durch die Verwendung eines Medikaments zur Verhinderung überschießender Narbenbildung verhindert werden könnte. Mitomycin C könnte eine Bereicherung diesbezüglich darstellen, da es leicht intraoperativ anzuwenden ist. Untersucht wurde der Effekt einer Verletzung des respiratorischen Epithels der Zelllinie S9 und IB3 und die Wundheilung unter Anwendung von 62,5 pg/µl Mitomycin C. Dabei stellte die Zelllinie S9 normales respiratorisches Epithel dar, während die Zellen der Zelllinie IB3 Patienten mit einer zystischen Fibrose repräsentierten. Die Analyse der Größenveränderung der Wundfläche verdeutlichte, dass sich mit Mitomycin C die Wunde deutlich langsamer schloß. Mitomycin C hemmte demnach die Wundheilung. Im Vergleich der Zelllinien zeigten die IB3-Zellen eine deutlich verzögerte Reaktion als die S9-Zellen. Mittels Proteomanalyse konnte die Wundheilung in S9 und IB3 dargestellt werden. Die klinischen Unterschiede zwischen den Zelllinien spiegelten sich in den ermittelten Daten wider. Anhand der Proteomanalyse wurden sowohl bei der Untersuchung des Wundeffekts als auch des Medikamenteneffekts bei der Zelllinie S9 insgesamt 51 in ihrer Anreicherung signifikant veränderte Proteine und bei der Zelllinie IB3 insgesamt 43 signifikant veränderte Proteine ermittelt. Dabei konnten 15 Proteine in beiden Zelllinien als signifikant verändert identifiziert werden. Diese Proteine beeinflussen den Zellzyklus, die Apoptose, die DNA-Replikation und Zellproliferation, die Proteinbiosynthese, den Proteintransport und die Proteinbindung, die Zellmigration, die Zellstabilisierung und die Aufrechterhaltung der Zellform. Auffällig ist die zeitlich spätere Expression identischer Proteine bei der Zelllinie IB3 im Vergleich mit S9. Dies bestätigt erneut eine verlangsamte Reaktion der IB3-Zellen, wie sie bereits bei der Wundschlusskinetik beobachtet wurde. Eine Verwundung resultierte bei der Zelllinie S9 in der Expressionsänderung von Proteinen des Zellzyklus, der Apoptose, der Stressantwort, der Proteinbiosynthese, der Proteinfaltung, der DNA-Transkription und -Replikation. Die IPA-Netzwerkanalyse inklusive der Erstellung einer TopToxListe der signifikant veränderten Proteine bestätigte das Auftreten von oxidativem Stress, einer mitochondrialen Dysfunktion und der Hypoxie-induzierten Signalweiterleitung infolge einer Verletzung des Epithelrasens. Die Zelllinie IB3 hingegen zeigte eine Expressionsänderung von Proteinen der Apoptose, des Zellzyklus, der Translationselongation, der Proteinbiosynthese, der Proteinfaltung und der Zellproliferation. Netzwerkeinteilung und TopToxListe offenbarten, dass durch Verwundung bei der Zelllinie IB3 im Vergleich zur Zelllinie S9 die Pro-Apoptose zusätzlich vorherrschend war. Die Proteomanalyse zeigte Unterschiede beim Zusatz von Mitomycin C im Vergleich einer Wundsetzung eines ungestört proliferierenden Monolayers, welches die Notwendigkeit belegt, für die Evaluation von Medikamenten in der postoperativen Phase auch standardisierte Wundmodelle zum Einsatz zu bringen. Bei der Untersuchung der Zelllinie S9 wurde die Expression von Proteinen der Stressantwort, Apoptose, DNA-Replikation, des Zellzyklus, der Antwort auf DNA-Schädigung und des mitotischen Zellzyklus verändert. Bei der Zelllinie IB3 wurde ebenfalls eine Expressionsänderung von Proteinen mit Funktion in der Apoptose, der Medikamentenantwort, Signaltransduktion, Stress, Antwort auf Hypoxie und DNA-Schädigung, Zellzyklus, der DNA-Replikation und RNA-Verarbeitung verzeichnet. Bei den Zelllinien S9 und IB3 wurde aufgrund der IPA-Netzwerkanalyse deutlich, dass Mitomycin C eine mitochondriale Dysfunktion, oxidativen Stress, p53-Signaltransduktion, Hypoxie-induzierte Signalweiterleitung und eine Beeinflussung des Zellzyklus bewirkte. Insgesamt kann die vorgelegte Arbeit damit eine detaillierte Analyse der beeinflussten und unbeeinflussten Wundheilung reproduzierbar darstellen. Das verwendete Wundmodell ist demnach geeignet für zukünftige Untersuchungen. Mitomycin könnte modellhaft als effektiver Wundheilungsinhibitor im Vergleich zu neu entwickelten Substanzen eingesetzt werden. Mitomycin C zeigte in vitro eine effektive Hemmung der Wundheilung, vermittelt durch seine mitochondriale Wirkung und Begünstigung der Apoptose. Durch das längere Offenhalten der Wunde könnten eine überschießende Narbenbildung und Restenosen reduziert werden. Die Praxistauglichkeit der Anwendung zur Optimierung des Wundheilungsergebnisses muss nun anhand von Untersuchungen in vivo gezeigt werden. Die Untersuchung weiterer Zellarten, z.B. humaner Fibroblasten, sollte sich anschließen.
Hintergrund: Benetzungsstörungen des Auges werden klinisch aufgrund unspezifischer Symptome oft spät diagnostiziert. Ein Nachweis der funktionellen Degeneration auf zellulärer Ebene ist von Interesse. Die IPZ (Impressionszytologie) ist ein erprobtes Verfahren zur Darstellung des Bindehautepithels . Die Anwendung des RLSM (Rostocker LASER Scanning Mikroskop) zeigte gute Ergebnisse bei der konfokalen in Vivo Darstellung der Kornea. Durch den Vergleich mit der bekannten Darstellung der IPZ sollte der Normalbefünd des Bindehautepithels im konfokalen Bild des RLSM definiert werden. Material und Methoden: 102 impressionszytologische Proben von 23 augengesunden Probanden wurden mit in Vivo Aufnahmen des Bindehautepithels anhand fünf morphologischer Parameter verglichen. Zusätzlich wurden tiefere Epithelschichten konfokal dargestellt, um Ausblicke auf die in Vivo Mikroarchitektur des Epithels geben zu können. Ergebnisse: Die Darstellung der Bindehaut in Vivo ist mit dem RLSM möglich. Morphologische Merkmale von Einzelzellen und Zellverband, Becherzellen, freies Muzin, Zellgrenzen und Kerne sind beurteilbar. Anhand der Ergebnisse war die Definition des morphologischen Normalbefundes der Bindehaut im RLSM Bild möglich. Die Interpretation von Abbildungen tieferer Epithelschichten bedarf weiterer Untersuchungen. Schlussfolgerungen: Mit dem RLSM ist die in Vivo Darstellung des Bindehautepithels möglich. Aufgrund der erhaltenen Ergebnisse ist der Einsatz zur Diagnostik degenerativer Bindehauterkrankungen möglich.