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Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-2860
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dc.contributor.authorTschachojan, Viktoria
dc.date.accessioned2014-08-05T14:25:33Z
dc.date.available2014-08-05T16:25:33Z
dc.date.issued2014
dc.identifier.urihttps://openscience.ub.uni-mainz.de/handle/20.500.12030/2862-
dc.description.abstractWährend ausgedehnter Weltraumflüge zum Mond und Mars wäre die Besatzung eines Raumschiffs dicht ionisierender Schwerionenstrahlung, der sogenannten kosmischen Strahlung, ausgesetzt. Da bei vielen Krebspatienten die orale Mukositis als eine gravierende Nebenwirkung bei der herkömmlichen Strahlentherapie auftritt, könnte diese Erkrankung ein medizinisches Problem während ausgedehnter Weltraumflüge darstellen. Allerdings liegen bislang keine Untersuchungen über eine mögliche Mukositis-induzierte Wirkung von Schwerionenstrahlung vor. Um das Risiko strahlungsinduzierter oraler Mukositis durch kosmische Strahlung abzuschätzen, wurden dreidimensionale organotypische Mundschleimhaut-Modelle 12C Schwerionen- bzw. Röntgenstrahlung ausgesetzt und nach definierten Inkubationszeiten kryokonserviert. Aus dem Material wurden Kryoschnitte gefertigt, mit denen anschließend histologische und immunhistologische Fluoreszenzfärbungen zum Nachweis von zum Beispiel Kompaktheitsverlust, Doppelstrangbrüchen der DNA und NF-κB-Aktivierung durchgeführt wurden. Die Ausschüttung von Tumornekrosefaktor α, Interleukin 1β, Interleukin 6 und Interleukin 8 wurde in Probenüberständen mittels ELISA analysiert. Das Hauptaugenmerk dieser Studie lag dabei auf den frühen durch Strahlung verursachten Effekten. rnIm Rahmen dieser Dissertation wurde ein dreidimensionales Mundschleimhaut-Modell etabliert, das verglichen mit humaner Mundschleimhaut viele organotypische Differenzierungsmarker und in vivo-ähnliche Reaktionen auf bestimmte Reize zeigte. Nach einer Bestrahlung mit schweren Kohlenstoffionen bzw. mit Röntgenstrahlung wurden strahlungsinduzierte Effekte auf mehreren Ebenen detektiert. Bereits 1 h nach Bestrahlung konnten dosisabhängig vermehrte Doppelstrangbrüche in der DNA detektiert werden, wobei bei gleicher Dosis Schwerionenstrahlung im Durchschnitt doppelt so viele DSB verursachte wie Röntgenstrahlung. Das Mundschleimhaut-Modell reagierte auf beide Strahlungsarten mit einer Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB p50, wobei Röntgenstrahlung diese Aktivierung früher induzierte als Schwerionen. Eine strahlungsinduzierte Aktivierung von NF-κB p65 wurde in den organotypischen Kulturen zu den untersuchten Zeitpunkten nicht beobachtet. Im Vergleich zu nicht bestrahlten Kulturen waren die Konzentrationen von Interleukin 6 und Interleukin 8 unabhängig von der Strahlungsqualität nach Bestrahlung signifikant erhöht. Interleukin-1β dagegen wurde nur nach Röntgenbestrahlung signifikant vermehrt ausgeschüttet. In Schwerionen-bestrahlten Proben wurden zwar tendenziell höhere Konzentrationen beobachtet, statistische Signifikanzen ergaben sich aber nicht. Die Analysen zur TNF-α- und IFN-γ-Ausschüttung in bestrahlten organotypischen Kulturen ergaben innerhalb des gewählten Beobachtungszeitraums von 48 h keine strahlungsinduzierten Effekte. Bei den Untersuchungen der Proliferation in den Zellen der bestrahlten organotypischen Kulturen wurde bereits 24 h nach Röntgenstrahlung und 3 Tage nach Schwerionenstrahlung eine deutliche verminderte Proliferation beobachtet. Des Weiteren zeigte das Mundschleimhaut-Modell unabhängig von Strahlungsqualitäten einen eindeutigen Verlust in der Zellintegrität und daraus resultierenden Kompaktheitsverlust des Gewebes, was in der in vivo-Situation wahrscheinlich einer Gewebedegeneration entspricht. rnNach Bestrahlung mit sowohl Röntgenstrahlung als auch schweren Ionen wurden im gewählten Mukosa-Modell innerhalb von 48 h nach Behandlung strahlungsinduzierte proinflammatorische Marker eindeutig und reproduzierbar detektiert. Dies deutet darauf hin, dass während langer extraterrestrischer Expeditionen das Risiko der oralen Mukositis einkalkuliert und mit den daraus folgenden Konsequenzen gerechnet werden muss.rnde_DE
dc.description.abstractHumans in exomagnetospheric space are exposed to highly energetic heavy ion radiation which can be hardly shielded. Since radiation-induced mucositis constitutes a severe complication of heavy ion radiotherapy, it would also implicate a serious medical safety risk for the crew members during prolonged space flights such as missions to Moon or Mars. For assessment of risk developing radiation-induced mucositis, three-dimensional organotypic cultures of immortalized human keratinocytes and fibroblasts were irradiated with a 12C particle beam at high energies or X-Rays. Immunofluorescence stainings were done from cryosections and radiation induced release of cytokines and chemokines was quantified by ELISA from culture supernatants. The major focuses of this study were on 4, 8, 24 and 48 hours after irradiation.rnThe conducted analyses of our mucosa model showed many structural similarities with the native oral mucosa and authentic immunological responses to radiation exposure. Quantification of the DNA damage in irradiated mucosa models revealed about twice as many DSB after heavy-ion irradiation compared to X rays at definite doses and time points, suggesting a higher gene toxicity of heavy ions. Nuclear factor κB activation was observed after treatment with X rays or 12C particles. An activation of NF κB p65 in irradiated samples could not be detected. ELISA analyses showed significantly higher interleukin 6 and interleukin 8 levels after irradiation with X rays and 12C particles compared to non-irradiated controls. However, only X rays induced significantly higher levels of interleukin 1β. Analyses of TNF-α and IFN-γ showed no radiation-induced effects. Further analyses revealed a radiation-induced reduction in proliferation and loss of compactness in irradiated oral mucosa model, which would lead to local lesions in vivo. rnIn this study we revealed that several pro-inflammatory markers and structural changes are induced by X rays and heavy-ion irradiation within an oral mucosa model. This suggests that oral mucositis indeed poses a risk for astronauts on extended space flights.rnen_GB
dc.language.isoger
dc.rightsInCopyrightde_DE
dc.rights.urihttps://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subject.ddc540 Chemiede_DE
dc.subject.ddc540 Chemistry and allied sciencesen_GB
dc.titleStrahlungsinduzierte Mukositis als Risiko der Raumfahrt : Modelluntersuchungen an Röntgen- und Schwerionen-bestrahlten organotypischen Mundschleimhaut-Modellende_DE
dc.typeDissertationde_DE
dc.identifier.urnurn:nbn:de:hebis:77-38186
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.25358/openscience-2860-
jgu.type.dinitypedoctoralThesis
jgu.type.versionOriginal worken_GB
jgu.type.resourceText
jgu.description.extent110 S.
jgu.organisation.departmentFB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.-
jgu.organisation.year2014
jgu.organisation.number7950-
jgu.organisation.nameJohannes Gutenberg-Universität Mainz-
jgu.rights.accessrightsopenAccess-
jgu.organisation.placeMainz-
jgu.subject.ddccode540
opus.date.accessioned2014-08-05T14:25:33Z
opus.date.modified2014-08-05T14:44:50Z
opus.date.available2014-08-05T16:25:33
opus.subject.dfgcode00-000
opus.subject.otherOrale Mukositis, Schwerionen, Strahlung, Röntgen, Mundschleimhaut, Interleukinde_DE
opus.subject.otheroral mucositis, heavy ions, irradiation, X-rays, oral mucosa, interleukinen_GB
opus.organisation.stringFB 09: Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften: Institut für Pharmaziede_DE
opus.identifier.opusid3818
opus.institute.number0908
opus.metadataonlyfalse
opus.type.contenttypeDissertationde_DE
opus.type.contenttypeDissertationen_GB
jgu.organisation.rorhttps://ror.org/023b0x485
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