1  Einleitung

• 1.1 Funktion und Stoffwechsel der Typ-II-Pneumozyten

• 1.2  Zusammensetzung und Funktion des Surfactants

• 1.3  Oxidativer Stress und freie Radikale

• 1.4  Antioxidantien in biologischen Systemen

• 1.5  Medizinische Bedeutung des oxidativen Stress

• 1.6  Lipidperoxidation

  • 1.6.1 PAF, PAF-ähnliche Substanzen und PAF-Acetylhydrolase

• 1.7  Modelle für die Untersuchung des oxidativen Stress in der Lunge

  • 1.7.1  In vivo Hyperoxie

  • 1.7.2  In vitro H₂O₂

2  Fragestellung

3  Material und Methoden

• 3.1  Isolierung der Typ-II-Pneumozyten

• 3.2 Modelle zur Beschreibung des oxidativen Stress

  • 3.2.1 Hyperoxie in vivo

  • 3.2.2 H₂O₂ in vitro

• 3.3  Bestimmung der H₂O₂-Konzentration

• 3.4 Antioxidantien

  • 3.4.1 Totale antioxidative Kapazität (TAC)

  • 3.4.2 Glutathion (GSH)

  • 3.4.3 Vitamin E

  • 3.4.4 Polyungesättigte Fettsäuren (PUFA)

• 3.5  Aktivität antioxidativer Enzyme

  • 3.5.1 Catalase

  • 3.5.2 Superoxiddismutasen (SOD)

• 3.6 Synthese von Surfactantlipiden

  • 3.6.1 Zelluläre Palmitinsäure-(16:0)-Aufnahme

  • 3.6.2  Phosphatidylcholin-(PC)-Synthese

• 3.7 Lipidperoxidation

  • 3.7.1 Malondialdehyd (MDA)

  • 3.7.2 Lipidhydroperoxide (LOOH)

  • 3.7.3  PAF-ähnliche Substanzen (PAF-Related Compounds, PAF-RC)

  • 3.7.4  PAF-Acetylhydrolase (PAF-AH)

  • 3.7.5 Phospholipase A₂ (PLA₂)

• 3.8  Expression von Hitzeschockproteine (HSP)

• 3.9 Berechnungen und Statistik

4  Ergebnisse

• 4.1 Hyperoxie

  • 4.1.1  Antioxidative Abwehr

  • 4.1.2  Lipidperoxidation

• 4.2 Kultivierung von Typ-II-Pneumozyten in Gegenwart von H₂O₂

  • 4.2.1  Einfluss der Zellkulturbedingungen

  • 4.2.2  H₂O₂-Clearance

  • 4.2.3  Antioxidative Abwehr

  • 4.2.4  Surfactantlipidsynthese

  • 4.2.5  Lipidperoxidation

  • 4.2.6  Expression von Hitzeschockproteinen (HSP)

5  Diskussion

• 5.1 Zellkulturbedingungen als Stressfaktor

• 5.2 Antioxidative Abwehr

  • 5.2.1 Glutathion als schnelles Reaktionssystem nach H₂O₂-Belastung

  • 5.2.2  Erhöhte Catalase/Superoxiddismutasen-Aktivität nach H₂O₂-Stress

  • 5.2.3  Einfluss von Hyperoxie auf die pulmonale antioxidative Abwehr

• 5.3 H₂O₂ hemmt die Surfactantlipidsynthese

• 5.4  Lipidperoxidation

  • 5.4.1  In vivo Hyperoxie verändert die Lipidperoxidation in der Lunge nicht

  • 5.4.2  In vitro H₂O₂ führt zu Lipidperoxidation in den Typ-II-Pneumozyten

• 5.5  Erhöhte Expression von Hitzeschockproteinen unter H₂O₂

6  Zusammenfassung und Schlussfolgerung

Literaturverzeichnis

Verzeichnis der Abkürzungen und chemischen Formeln

Danksagung

Lebenslauf

Eigenständigkeitserklärung

Tabelle 1.1 Zusammensetzung des Surfactants [in Gewichtsprozent]

Tabelle 1.2: Wichtige Reaktive Sauerstoffspezies (ROS)

Tabelle 1.3 Wichtige Antioxidantien in biologischen Systemen

Tabelle 1.4 Effekt von in vivo Hyperoxie: Literaturübersicht (Auswahl)

Tabelle 3.1 Eingesetzte Proteinmengen für die HSP-Bestimmung

Tabelle 4.1 Einfluss von in vivo Hyperoxie auf antioxidative Parameter von frisch isolierten Typ-II-Zellen

Tabelle 4.2 Einfluss von in vivo Hyperoxie auf die Lipidperoxidation und auf die Aktivität der antioxidativen Enzyme PAF-AH und PLA₂ im Plasma und in der Bronchoalveolärer Lavage (BAL)

Tabelle 4.3 PAF-AH-Aktivität in Lungenzellen und verschiedenen Fraktionen der BAL: Einfluss von in vivo Hyperoxie

Tabelle 4.4 Einfluss einer 18-stündigen Zellkultur auf die Aktivität der antioxidativen Enzyme Catalase und SOD, die totale antioxidative Kapazität (TAC), den GSH-Gehalt sowie die HSP-Expression von Typ-II-Zellen

Tabelle 4.5 Einfluss der H₂O₂-Inkubationszeit auf die H₂O₂-Clearance adhärenter Typ-II-Zellen

Tabelle 4.6 Einfluss der Inkubation adhärenter Typ-II-Zellen in Gegenwart von 0,5mM H₂O₂ auf die Konzentration verschiedener Antioxidantien

Tabelle 4.7 Einfluss der Inkubation adhärenter Typ-II-Zellen in Gegenwart von 0,5mM H₂O₂ auf die zelluläre Aktivität der antioxidativen Enzyme Catalase und SOD

Tabelle 4.8 Einfluss der Inkubation adhärenter Typ-II-Zellen in Gegenwart von 0,5mM H₂O₂ auf die initiale ³H-Palmitinsäure-(16:0)-Aufnahme sowie den ¹⁴C-Cholin- und ³H-16:0-Einbau in PC

Tabelle 4.9 Einfluss der Inkubation frisch isolierter Typ-II-Zellen in Gegenwart von 0,5mM H₂O₂ auf die Lipidperoxidation sowie die Aktivität der antioxidativen Enzyme PAF-AH und PLA₂ in frisch isolierten Typ-II-Zellen

Tabelle 4.10 Einfluss der Inkubation frisch isolierter Typ-II-Zellen in Gegenwart von 0,5mM H₂O₂ auf die HSP-Expression frisch isolierter Typ-II-Zellen

Abbildung 1.1 Stoffwechsel der Typ-II-Zellen nach van Golde et al. (1994) und Creuwels et al. (1997).

Abbildung 1.2 PC-Synthese (nach Haagsman und van Golde 1985, Alberts 1997).

Abbildung 1.3 Fenton-Haber-Weiss-Reaktion (nach Kappus 1985, Halliwell 1990).

Abbildung 1.4 Pathogenese des neonatalen Atemnotsyndroms nach Wauer (1993).

Abbildung 1.5 Fettsäureoxidation nach Kappus (1985), Halliwell und Gutteridge (1993).

Abbildung 4.1 Einfluss der Inkubation adhärenter Typ-II-Zellen in Gegenwart von 0,5mM H₂O₂ auf die GSH-Konzentration.

Abbildung 5.1 SOD/Catalase-System.