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Große, Thomas (2007): Beitrag von anorganischen Ionen zur Volumenregulation von renalen A6-Zellen: -Eine Elektronenstrahlmikroanalyse der zellulären Elementzusammensetzung-. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

In einer Zelle sorgen volumenregulatorische Prozesse wie eine RVD (regulatory volume decrease) und RVI (regulatory volume increase) durch Konstanterhaltung des Volumens für die Aufrechterhaltung der normalen Zellfunktionen. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass an der Volumenregulation eine zelluläre Abgabe und Anhäufung von organischen aber auch anorganischen Osmolyten beteiligt sind. Diese werden bei der RVD beim Übergang von Antidiurese zu Diurese von der Zelle abgegeben und bei der RVI beim Wechsel des Diuresestatus in die umgekehrte Richtung akkumuliert. Als Modellstrukturen wurden hierbei vor allem etablierte Zelllinien, wie die von A6- und MDCK-Zellen, eingesetzt. Das wesentliche Ziel dieser Arbeit bestand darin, mit Hilfe der Elektronenstrahlmikroanalyse die Änderung in der Elementzusammensetzung von A6-Zellen nach hypotonem Stress quantitativ erfassen zu können. Zudem sollte ermittelt werden, ob A6-Zellen nach der Wiederherstellung von isotonen Bedingungen zu einer RVI befähigt sind. Der hypotone Stress wurde entweder durch eine abrupt oder kontinuierlich Absenkung der Osmolarität von 260 auf 140 mosmol/l eingeführt. Die Bestimmungen wurden dann 2 und 60 Minuten nach der Einführung sowie 2 und 30 Minuten nach Reperfusion mit isotoner Lösung durchgeführt. Außerdem erfolgten Messungen nach kontinuierlicher Absenkung der Osmolarität von 260 auf 200 bzw. 140 mosmol/l. Die anschließende Elektronenstrahlmikroanalyse der zellulären Elementzusammensetzung erfolgte an gefriergetrockneten Kryoschnitten mittels eines energiedispensiven Röntgendetektors in einem Rasterelektronenmikroskop. Hierbei können alle in Frage kommenden Elemente gleichzeitig erfasst werden. Da die Bremsstrahlung der Röntgenspektren ein Maß für die Masse darstellt, konnten ferner Aussagen über Variationen des zellulären Trockengewichts und somit zur Zellvolumenveränderung getroffen werden. Die Elementbestimmungen nach dem hypotonen Stress führten zu folgenden Ergebnissen und Aussagen: 1. Obwohl sich die A6-Zellen während der ersten 2 Minuten nach Einsetzen des hypotonen Stress weitgehend wie ideale Osmometer verhalten, ist es im Rahmen einer RVD bereits zu einem gewissen zellulären Verlust von Na, K und Cl gekommen. 2. 60 Minuten nach Einsetzen des hypotonen Stresses hat sich das zelluläre Volumen nach einer initialen Zellschwellung (160% nach 2 Minuten) wieder dem Kontrollwert angenähert (120%). 3. Der Verlust an kleinen einwertigen anorganischen Ionen (Na, K und Cl) trägt zu 70% zu dem Osmolytverlust bei, der notwendig ist um das neu eingestellte Zellvolumen zu erklären. 4. Hypotoner Stress führt im Rahmen der RVD nicht nur wie bisher angenommen zu einem zellulären Verlust von KCl, sondern auch zur Abgabe von Na. 5. Der Verlust an Na und K ist beträchtlich größer als der von Cl, was auf eine Beteiligung zellulärer Puffer an der RVD hindeutet. 6. Bei einer kontinuierlichen Absenkung der basolateralen Osmolarität wird eine IVR in Gang gesetzt, so dass das Zellvolumen nach Herabsetzung der Osmolarität von 260 auf 140 mosmo/l nur um 20% größer ist als unter Kontrollbedingungen. 7. Qualitätiv und quantitativ ist der Verlust an kleinen anorganischen Ionen während der IVR mit dem bei der RVD identisch. Die folgenden Ergebnisse, die nach der Wiederherstellung von isotonen Bedingungen erzielt wurden, lassen den Schluss zu, dass auch A6-Zellen zu einer RVI fähig sind: 1. Nach dem Wechsel von hypotonen zu isotonen Bedingungen kommt es nach einer anfangs drastischen Zellschrumpfung zu einem signifikanten Wiederanstieg des Zellvolumens. 2. Dieser Volumenanstieg kann allein durch eine zelluläre Anhäufung von KCl erklärt werden, die primär durch die Aktivität eines basolateralen bumetanidsensitiven Na-K-2Cl-Kotransporters in Gang gesetzt wird.