Authors:	Galle, Kathrin
Title:	Untersuchung zur endogenen Bildung von oxidativen DNA-Schäden in vivo und in vitro
Online publication date:	28-Aug-2015
Year of first publication:	2015
Language:	german
Abstract:	In dieser Arbeit sollte der Einfluss einer Überproduktion von humaner Superoxiddismutase 1 (hSOD1) auf die Spiegel der DNA-Schäden in verschiedenen Geweben von transgenen Mäusen untersucht werden. Tiere die eine Defizienz des Ogg1- und Csb- Proteins aufweisen und deshalb oxidative Purinmodifikationen nicht oder nur schwer reparieren können, akkumulieren 8-oxoG im Laufe ihres Lebens (Osterod, et al. 2001). Aus diesem Grund sind diese ein gutes Modell, um protektive Eigenschaften von Antioxidantien wie z.B. Substanzen oder Enzymen zu untersuchen. Fusser, et al. 2011 konnten beispielsweise zeigen, dass das pflanzliche Polyphenol Resveratrol die endogenen Spiegel an 8-oxoG sowie die spontanen Mutatiosraten im Lac I - Gen senken kann. Um den Einfluss von hSOD1 in vivo zu untersuchen, wurden in zwei Zuchtschritten 4 Mausgenotypen generiert, nämlich (Csb -/- Ogg1 -/- und Csb +/- Ogg1 +/- Mäuse jeweils mit ohne hSOD1 Überexpression). Diese wurden in verschiedenen Altersstufen auf die Basalspiegel an oxidativen Schäden (Einzelstrangbrüche und Fpg-sensitive Läsionen) in der Leber, der Niere und der Milz untersucht. Die Genotypen wurden zunächst charakterisiert und die hSOD1-Überexpression mittels qRT-PCR, Western Blot und Enzymaktivitätsbestimmung verifiziert. Es konnte an diesen Tieren erstmalig gezeigt werden, dass SOD die Generierung von DNA-Schäden in vivo mit zunehmendem Alter der Tiere senkt und dass deshalb Superoxid eine der reaktiven Sauerstoffspezies ist, die unter physiologischen Bedingungen für die DNA-Schäden verantwortlich ist. Außerdem kann ein möglicher toxischer Effekt der Überproduktion von SOD ausgeschlossen werden. Erhöhte Spiegel an oxidativen DNA-Schäden durch womöglich erhöhte Spiegel an H2O2 konnten in dieser Studie nicht beobachtet werden. Eine Messung der Genexpression anderer antioxidativer Enzyme wie Katalase, SOD2 und SOD3, GPX oder HO1 sind an diesem Effekt nicht beteiligt. Auch konnte kein Einfluss des redoxsensitiven Transkriptionsfaktors Nrf2 gezeigt werden. rnUm mögliche Quellen der für die oxidativ gebildeten DNA-Schäden verantwortlichen ROS zu identifizieren, wurde der Einfluss des Dopaminstoffwechsels untersucht. Während des Dopaminmetabolismus werden intrazellulär Reaktive Sauerstoffspezies (H2O2 und O2.-) gebildet und tragen sehr wahrscheinlich zur Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson bei. In dem gängigen Parkinson-Zellkulturmodell SH-SY5Y konnte keine Erhöhung von oxidativen Schäden in nukleärer DNA nach Dopaminbehandlung nachgewiesen werden. Eine Überexpression der Dopaminmetabolisierenden Enzyme MAO-A und MAO-B zeigen bei niedrigen Dosen Dopamin eine leichte jedoch nicht signifikante Erhöhung der Fpg-sensitiven Modifikationen. Die Überproduktion des Dopamintransporters zeigte keinen Effekt nach Dopaminzugabe. Es kann geschlussfolgert werden, dass durch erhöhte MAO-A und MAO-B endogen ROS gebildet werden, die die Bildung Fpg-sensitiver Läsionen hervorrufen. Bei hohen Dosen und langer Inkubationszeit steht die Dopaminautoxidation, anschließende Neuromelaninbildung und als Konsequenz Apoptose im Vordergrund.rn One of the enzymes involved in the defence against reactive oxygen species (ROS) is superoxide dismutase 1 (SOD1), catalyzing the dismutation of superoxide to oxygen and hydrogen peroxide. In this work it is shown that superoxide is involved in the generation of endogenous oxidative DNA damage and therefore SOD1 plays a protective role in the formation of oxidative base lesions such as 8-oxo-7, 8-dihydroguanine (8-oxoG). Repair deficient Csb-/- Ogg1-/- mice accumulate elevated basal levels of 8-oxoG compared to wild type mice and provide an excellent tool to study protective effects against DNA damage. Therefore transgenic mice overexpressing human SOD1 were crossed with Csb-/- Ogg1-/- mice to generate hSOD1 Csb-/- Ogg1-/- mice. Single strand breaks and oxidative base lesions were measured with an alkaline elution technique. The results indicate that isolated primary hepatocytes and kidney cells of Csb-/- Ogg1-/- and wild type mice which overexpress the human SOD1 protein show significantly decreased steady state levels of oxidative base modifications compared to control animals. The data indicates that superoxide is responsible for at least part of the endogenously generated oxidative DNA base damage in mice. SOD1 therefore plays an important role for the prevention of endogenous genotoxic effects. Other antioxidant players such as catalase, SOD2 und SOD3, GPX, HO1 and the transcription factor Nrf2 are not influenced, as has been measured by genexpression analysis. rnTo identify potential endogeneous sources for oxidative base lesions, the influence of the dopamine metabolism has been analyzed. During the metabolism of dopamine intracellular reactive oxygen species (H202 and superoxide anion radicals) are generated, which contribute to some extent to development of neurodegenerative diseases like parkinson. In the Parkinson cell culture model SH-SY5y, an influence of dopamine did not lead to elevated levels of oxidative base lesions in nuclear DNA. However, cells with an overexpression of MAO-A and MAO-B showed elevated (thus not statistically significant) levels of fpg-sensitive modifications. In cells with DAT overexpression the levels of base damage was not altered. Dopamine administered in high doses and with a long incubation time lead to dopamine autoxidation, generation of neuromelanin and finally to apoptosis. rn
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1243
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-41483
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen