Oxidativer Stress- assoziierter neuronaler Zelltod und die Identifikation neuroprotektiver Gene durch ein neuartiges Screening-System

Published: July 26, 2004, 11 a.m.

In dieser Arbeit wurden mit Hilfe einer neuartigen Screening-Methode im Hochdurchsatz-Ma\xdfstab Gene identifiziert, welche einen Schutz vor dem bei Morbus Alzheimer assoziierten oxidativen Nervenzelltod vermitteln k\xf6nnen. Dazu wurde jeder Klon einer cDNA Kollektion einzeln in klonale hippokampale Mausneuronen der Zelllinie HT-22 transient transfiziert und die Zellen anschlie\xdfend mit einer toxischen Konzentration Wasserstoffperoxid stimuliert. Nach Inkubation wurde der Anteil lebender Zellen als Grad f\xfcr den durch das transfizierte Gen vermittelten Schutz bestimmt. Auf diese Weise konnten sechs Gene identifiziert werden, welche HT-22 Zellen signifikant vor toxischen Konzentrationen von Wasserstoffperoxid sch\xfctzten. Vier der sechs Gene: Glutathion Peroxidase-1, Peroxiredoxin-1, Peroxiredoxin-5 und Katalase, kodieren direkt antioxidativ wirkende Genprodukte, deren Identifikation die Funktionalit\xe4t des Screening-Systems best\xe4tigte. \nNeben Genen, deren Proteintranskripte direkt antioxidativ wirken, konnte des Weiteren der Transkriptionsfaktor Nrf2 und das Enzym Glutamin: Fruktose-6-phosphat Amidotransferase-2 \n(Gfat-2) detektiert werden. Nrf2 aktiviert die Transkription sog. \u201eantioxidant response element (ARE)\u201c-regulierter Antioxidanzien und detoxifizierender Enzyme, und wirkt somit indirekt sch\xfctzend. F\xfcr Gfat-2 war bisher noch kein direkter Zusammenhang f\xfcr die Protektion vor oxidativem Stress beschrieben. Mit der Charakterisierung dieses Effektes wurde begonnen. \nParallel zu diesem Screening-Ansatz wurden Zelllinien generiert, die gegen oxidativen Zelltod resistent sind. Als Modell dienten Mausneuronen der Zelllinie HT-22. Von dieser Zelllinie wurden Klone isoliert, die resistent gegen\xfcber den oxidativen Substanzen Glutamat und Wasserstoffperoxid sind. Untersucht wurde dabei die Genexpression der resistenten Klone mit der der sensitiven parentalen Zellen. Der Grad der Genexpression wurde dabei mit Hilfe von Affymetrix-Chips untersucht. Getestet wurde inwieweit die \xdcberexpression derjenigen Gene, die in beiden resistenten Zelllinien eine verst\xe4rkte Expression aufwiesen, einen Schutz in den sensitiven Zellen gegen\xfcber einem oxidativem Stress vermitteln konnte. Eine Stichprobe von 25 Genen best\xe4tigte dabei keinen Zusammenhang zwischen starker Expression und funktioneller Protektion. Zus\xe4tzlich wurde \xfcberpr\xfcft, ob die verminderte Sensitivit\xe4t H2O2- und Glutamat resistenter Zelllinien auf einen oxidativen Stress eine verminderte Regulation Apoptose induzierender Gene mit sich bringt. Ein Datenbankabgleich identifizierte neun Gene, die in beiden resistenten Zelllinien vermindert exprimierten und deren \xdcberexpression in HEK 293 Zellen Apoptose induzierte.\nInsgesamt konnte gezeigt werden, dass der in dieser Arbeit beschriebene funktionelle Screening-Ansatz im Vergleich zu genomweiten Expressionsanalysen deutliche Vorteile bei der Identifizierung von Gen-Funktionen besitzt, ohne dabei Einschr\xe4nkungen in der untersuchten Probenzahl hinnehmen zu m\xfcssen. Die in beiden Ans\xe4tzen identifizierten Gene, k\xf6nnten als Ansatzpunkte f\xfcr neuroprotektive Wirkstoffe genutzt werden.