Detektion reaktiver Sauerstoffspezies im kardiopulmonalen System mittels Electron Spin Resonance (ESR)-Spektroskopie
Scheibe, Susan - Justus-Liebig-Universität Gießen (2018)
Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und reaktive Stickstoffspezies (RNS) sind Teil zellulärer und systemischer Signalkaskaden, deren Konzentration durch ein fein abgestimmtes antioxidatives System reguliert wird. Eine exzessive ROS/RNS-Bildung kann hingegen zu oxidativen Schäden und Apoptose führen und somit zur Beschleunigung von Alterungsprozessen und Pathophysiologie der Atherosklerose, kardiopulmonale Erkrankungen, Ischämie/Reperfusionsschäden oder sogar Transplantatabstoßungen beitragen. Damit haben sie auch diagnostische und therapeutische Bedeutung. Der spezifische Nachweis der meisten biologisch relevanten reaktiven Spezies ist jedoch aufgrund ihrer hohen Reaktivität, Diversität und subzellulären Lokalisation schwierig. Aufgrund deren hoher Reaktivität und zahlreicher zellulärer Mechanismen, ROS/RNS zu entfernen, kommen diese in vivo in picomolaren oder geringen nanomolaren Konzentrationen vor. Der ROS-Nachweis in biologischen Systemen erfordert deswegen Sonden, die sehr schnell mit ROS reagieren, um mit Antioxidantien konkurrieren zu können. Eine der genauesten Methoden, um ROS zu identifizieren, ist die Electron Spin Resonance (ESR)-Spektroskopie unter Verwendung von Spin probes, welche quantitativ mit Superoxid (O2·-) aber auch Peroxinitrit (ONOO-) reagieren und dabei stabile Radikale (Nitroxide) bilden. In den meisten ESR-Versuchen wurde die Spin probe 1-hydroxy-3-methoxycarbonyl-2,2,5,5-tetramethyl-pyrrolidine (CMH) verwendet.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf den Auswirkungen von Hypoxie-induziertem oxidativen Stress auf pulmonale Zellen zur Aufklärung (patho-)physiologischer Mechanismen der hypoxisch pulmonalen Vasokonstriktion (von Euler-Liljestrand Mechanismus) und dem Krankheitsbild der Hypoxie-induzierten pulmonalen Hypertonie (Gruppe III nach Nizza-Klassifikation aus 2013) primär anhand von in vitro Modellen untersucht. Ergänzend dazu wurde ein zunächst eher messtechnisch ausgerichteter Pilotversuch an einer isolierten, ventilierten und blutfrei-perfundierten Mauslunge (ILU) durchgeführt. Neben dem ESR-Signal wurden hierbei unter anderem auch Daten zum Verlauf des pulmonal-arteriellen Drucks in Form einer hochaufgelösten Zeitreihe erfasst.