Epigenetische Modulation von Endothel- und Progenitorzellen durch Schwefel- und Stickstoffloste

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Schwefel-Lost (S-Lost) und Stickstoffloste (N-Lost) sind alkylierende Substanzen, die Entzündungen der Haut mit Blasenbildung bis hin zur Ulzeration verursachen können und Wochen zur Heilung benötigen. Grundvoraussetzung für die Wundheilung ist eine suffiziente Gefäßneubildung. Endothelialen Stamm- und Vorläuferzellen kommt bei diesen Vorgängen eine zentrale Rolle zu. Ein Schutz dieser Zellen vor S- und N-Lost induzierter Schädigung könnte die Gefäßneubildung verbessern. S- und N-Lost führen zu Wachstums- und Differenzierungsstörungen von Endothelzellen und Endothelvorläuferzellen und damit zu einer Beeinträchtigung der Gefäßentwicklung. Die zugrunde liegenden Pathomechanismen sind derzeit unklar. Weiterhin ist ungeklärt, warum die Gewebeschäden mit einer gestörten Gefäßbildung einhergehen können, die auch noch nach Jahren bestehen, was auf Langzeiteffekte schließen lässt. Neben strukturellen DNA-Veränderungen könnten epigenetische Modifikationen für über Jahrzehnte nach S-Lost Intoxikation beobachtbaren Gewebeschäden sein.
Daher sollte der Einfluss von S-Lost auf in vitro differenzierte Endothelzellen und Vorläuferzellen (MACS) untersucht werden und mit der Wirkung des N-alkylierenden zytotoxischen Chlorambucil verglichen werden. S-Lost und Chlorambucil Behandlungen über 24 Stunden führen zu epigenetischen Regulation mit deutlichen Unterschieden zwischen S-Lost und dem N-alkylierenden Chlorambucil.
Während Chlorambucil eine signifikante Up-und Down-Regulation bei 33 der 84 untersuchten Gene induzierte, führte S-Lost zu einer Hochregulation von mRNA von 3 und bei 7 von 84 Gens hatten eine Herabregulierung. Die Änderung der Expressionsprofile der epigenetischen Modulatoren führt zu der Frage, ob die epigenetische Modulation induziert wird.
Für S-Lost-behandelte MACS wurde beobachtet, dass neben der DNA-Methylierung auch Histon (H) Acetylierungen und Methylierungen Dosis-abhängig [23.5 µM (IC10); 50 µM (IC50)] moduliert werden. Es zeigte sich eine komplexe Regulation der Histon-Acetylierung und Methylierung während der S-Lost Behandlung, die mit quantitativen Immunhistochemie und ELISA nachgewiesen wurden. Die Acetylierung und di-Methylierung wird über verschiedene Lysinreste der Histone H3 und H4 geregelt. Die Analysen der sub-nukleären Verteilung acetylierter bzw. methylierter Histone mit der line-scan Methode zeigten, dass es eine Umverteilung im Zellkern. Dieses spricht für eine Locus-spezifische Regulierung der Gene, die in weiteren Untersuchungen genauer bestimmt werden soll.
Weitere Untersuchungen mit den ROS-Radikalfängern N-Acetylcystein (NAC) und α-Linolensäure (ALA) wurden durchgeführt, um ihre präventive Wirkung gegenüber epigenetische Modulationen zu bestimmen, da vor kurzem gezeigt werden konnte, dass sie die akute Toxizität von S-Lost in MACS abschwächen. Behandlung der MACS mit NAC ± S-Lost zeigten, dass diese Antioxidantien potente epigenetische Modulatoren in MACS sein können, aber nicht spezifisch genug, um epigenetische Schäden nach S-Lost zu verhindern.
S- und N-Lost führen zu komplexen epigenetischen Veränderungen, die bereits nach 24h beobachtbar sind und von hoher Relevanz für Langzeitschäden der endothelialen Zellen und der Gefäßneubildung. In zukünftigen Untersuchungen wird jedoch zu zeigen sein, wie stabil die Veränderungen sind und es muss nach spezifischeren epigenetischen Modulatoren gesucht werden, die epigenetische Schäden an den Endothelzellen verhindern.
OriginalspracheDeutsch
TitelTranslation of experimental research for improved treatment of chemical warfare agent poisoning
Erscheinungsdatum23.04.2013
PublikationsstatusVeröffentlicht - 23.04.2013
VeranstaltungMedizinische C-Schutz-tagung 2013 - München, Deutschland
Dauer: 23.04.201325.04.2013
Konferenznummer: 14

ID: 261247

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