Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genetische Konsequenzen hyperbaren Sauerstoffs

11.09.2002


Mutationen und Schutzmechanismen

Für seine Dissertation "Untersuchungen zur Induktion von Mutationen und antioxidativen Schutzmechanismen in Zellkulturen nach Behandlung mit hyperbarem Sauerstoff" ist Dr. Andreas Rothfuß mit dem EEMS Young Scientist Award der European Environmental Mutagen Society ausgezeichnet worden. Der mit 2000 Euro dotierte Preis wurde im Rahmen der Jahrestagung der Gesellschaft am 3.9.2002 in Warschau überreicht. Die Arbeit entstand in der Gruppe von Prof. Dr. Günter Speit, Abteilung Humangenetik (Leiter Prof. Dr. Walther Vogel) der Universität Ulm.

In früheren Untersuchungen der Arbeitsgruppe konnte gezeigt werden, dass eine hyperbare Sauerstoffbehandlung (HBO, Sauerstoffüberdrucktherapie) freiwilliger Probanden unter therapeutischen Bedingungen zur Induktion von DNA-Schäden in peripheren Lymphozyten (weißen Blutkörperchen) führte. Interessanterweise wurde dieser Effekt nur nach der ersten HBO beobachtet, nicht nach weiteren Expositionen, was auf eine Ausbildung antioxidativer Schutzmechanismen hindeutete. Weitere Untersuchungen hatten dann ergeben, dass diese Schutzfunktion möglicherweise durch das Enzym Hämoxygenase-1 (HO-1) vermittelt wird. Die Fragen nach einem denkbaren mutagenen (erbgutverändernden) Potential der ausgelösten DNA-Schäden sowie nach dem Mechanismus des adaptiven Schutzes konnten in Untersuchungen am Menschen nicht beantwortet werden, da die Anwendung höherer Expositionen ethisch nicht vertretbar war und die wiederholte Entnahme größerer Blutmengen ein Problem darstellte. Andreas Rothfuß hat deshalb im Rahmen seiner Dissertation ein In-vitro-Modell an Zellkulturen etabliert, um den Fragen nach der Mutagenität von HBO und dem Mechanismus des antioxidativen Schutzes nachzugehen.

Mit Unterstützung der Sektion Anästhesiologische Pathophysiologie und Verfahrensentwicklung (Leiter Prof. Dr. Peter Radermacher) der Universität Ulm wurden eine für Zellkulturexperimente geeignete Druckkammer eingerichtet und entsprechende Versuchsprotokolle erstellt. Rothfuß konnte zunächst für verschiedene Zelltypen unter verschiedenen Zellkulturbedingungen zeigen, dass nach HBO-Exposition dosisabhängig DNA-Schäden entstehen. Für diese Untersuchungen wurde der Comet-Assay (Einzelzellgelelektrophorese) verwendet, der sich als äußerst sensitiver Test zum Nachweis von oxidativen DNA-Schäden erwiesen hatte. Von besonderem Interesse war dabei der Befund, dass man für eine Induktion von DNA-Schäden in Blutproben ex vivo eine stärkere Exposition benötigt als unter therapeutischen Bedingungen. Ferner ergaben die Untersuchungen, dass in Abhängigkeit von der Exposition nach HBO in entsprechenden Zellkulturen Mutationen induziert wurden. Es fanden sich Chromosomenschäden (auf der Zellebene), hingegen keine Genmutationen (auf der molekularen Ebene). Damit lag ein erster Hinweis auf einen klastogenen (chromosomenbrechenden) Mechanismus der Mutationsentstehung nach HBO-Exposition vor. Als ein wesentliches Ergebnis dieser Arbeit ist also anzusehen, dass HBO unter ausreichenden Expositionsbedingungen tatsächlich in der Lage ist, Mutationen zu induzieren, wobei es sich hauptsächlich um chromosomale Aberrationen handelt. Der Befund bestätigt zugleich, dass Basenschäden an der DNA, die unter hyperbarem Sauerstoff, aber sehr häufig auch spontan auftreten, effektiv repariert werden.

Der Schutzmechanismus, der bei wiederholter Exposition erkennbar wird, ist nachweisbar maßgeblich Hämoxygenase-1(HO-1)-gestützt. Molekulare Analysen haben gezeigt, dass die Bildung dieses Enzyms nach HBO ansteigt und dieser Anstieg verstärkten Schutz bedeutet. Eine experimentelle Hemmung der Expression des HO-1-Gens führte demgemäss zur Aufhebung des Schutzeffektes. Zellkulturen, die nicht in der Lage waren, nach HBO eine verstärkte Schutzfunktion aufzubauen, konnten durch die Einführung des Gens der Hämoxygenase gegenüber induzierten Sauerstoffschäden geschützt werden. Wirksam ist der Schutzschirm auch gegenüber einer Behandlung der Zellen mit Wasserstoffperoxid, nicht jedoch gegenüber ionisierender Strahlung.

Die Arbeit von Rothfuß ist die erste umfassende Untersuchung zu den genetischen Konsequenzen einer HBO-Exposition. Unter drei Gesichtspunkten sind die Ergebnisse bedeutsam: 

  1. Sie erweitern den Kenntnissstand über die Mutagenität von Sauerstoff und über die durch Sauerstoff induzierten antioxidativen Schutzmechanismen erheblich. 
  2. Sie haben praktische Bedeutung für die Mutagenitätsprüfung, denn sie zeigen, dass dabei mit Rücksicht auf mögliche adaptive Schutzmechanismen von einer einmaligen hohen Exposition mit Radikalbildnern nicht direkt auf geringere bzw. chronische Expositionen extrapoliert werden kann. 
  3. Schließlich sind die Ergebnisse von praktischer Bedeutung für die HBO-Therapie, da sie auf toxische Nebenwirkungen hinweisen, die unter Standardbedingungen auftreten, aber durch ein modifiziertes Verfahren mit stufenweise ansteigender Exposition vermieden werden können.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Speit wurde für ihre Untersuchungen zur HBO bereits im Jahr 2000 mit dem AGA-HBO-AWARD ausgezeichnet.

Peter Pietschmann | Pressemitteilung

Weitere Berichte zu: DNA-Schaden Exposition HBO Schutzmechanismus Zellkultur

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Spezialfarbstoff erlaubt völlig neue Einblicke ins Gehirn
16.08.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Keime fliegen mit
16.08.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schatzkammer Datenbank: Digitalisierte Schwingfestigkeitskennwerte sparen Entwicklungszeit

16.08.2018 | Informationstechnologie

Interaktive Software erleichtert Design komplexer Gussformen

16.08.2018 | Informationstechnologie

Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

16.08.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics