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  2. Johannes Gutenberg-Universität Mainz
  3. JGU-Publikationen
Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-3760
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dc.contributor.authorWenz, Christine
dc.date.accessioned2019-09-23T12:09:43Z
dc.date.available2019-09-23T14:09:43Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttps://openscience.ub.uni-mainz.de/handle/20.500.12030/3762-
dc.description.abstractOxidative stress due to excessive intracellular ROS formation can result in macromolecule damage and cell death. In vitro, ROS-induced apoptosis has been almost exclusively investigated in proliferating cells, although in vivo, cells establish cell-cell contacts and reside in the G1 cell cycle phase. Previous studies indicated that contact-inhibited compared to proliferating murine fibroblasts (NIH3T3) are resistant against t-BuOOH – a lipid ROS inducer, resembling oxidative stress in, e.g. neurodegenerative diseases and cancer. A role of cell-cell contacts in the resistance against ROS-induced cell death independent of a G1 arrest is so far not known. Resistance of early confluent versus semiconfluent NIH3T3 cells and human epithelial cells (HaCaT, Caco-2) against t-BuOOH-induced necrosis was proved via setup I+II independent of a G1 arrest. Vitality assays, flow cytometry, Western Blot analysis and laser scanning microscopy demonstrated that (i) confluent cells proliferated at the time point of t-BuOOH exposure, and (ii) semiconfluent cultures (serum-depleted; U0126-treated) that exhibited a similar amount of cells in G1 as confluent cultures, were comparably sensitive to t-BuOOH as semiconfluent, proliferating cultures. Increased detoxification of t-BuOOH due to a higher cell number in confluent cultures was excluded via setup II. Further analyses and comet assays revealed a similar (i) cytosolic ROS increase, (ii) basal GSH level, (iii) replication block, as well as (iv) DNA SSB formation / repair in confluent and semiconfluent NIH3T3 cells. Confluent cultures were in contrast protected against (i) NADH oxidation, (ii) a decrease in ATP, (iii) collapse of the MMP (∆ψm), and (iv) an increase in DNA DSBs in the presence of t-BuOOH. Further experiments identified (i) t-BuOOH as a novel inducer of lipid ROS-induced ferroptosis, (ii) a prosurvival role of p38, JNK and ATR, as well as (iii) Ca2+ as crucial mediator of ferroptosis and cellular damage. In summary, these findings present cell-cell contacts and Ca2+ as crucial regulators of t-BuOOH-induced ferroptosis in vitro and might help to develop therapies against ROS-induced diseases or multicellular resistance of solid tumors.en_GB
dc.description.abstractOxidativer Stress durch eine übermäßige Bildung von intrazellulären reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) kann zur Schädigung von Makromolekülen und zum Zelltod führen. In vitro wurde die ROS-induzierte Apoptose fast ausschließlich in proliferierenden Zellen untersucht, obwohl Zellen in vivo Zell-Zell-Kontakte ausbilden und in der G1-Zellzyklusphase verbleiben. Bisherige Studien zeigten, dass kontaktinhibierte verglichen mit proliferierenden Mausfibroblasten (NIH3T3) resistent sind gegenüber t-BuOOH – einem Agens, das Lipid ROS ähnlich oxidativem Stress z.B. bei neurodegenerativen Erkrankungen und Krebs auslöst.Eine Rolle von Zell-Zell-Kontakten bei der Resistenz gegenüber dem ROS-induzierten Zelltod unabhängig von einem G1-Arrest ist bislang nicht bekannt. Die Resistenz früh konfluenter versus semikonfluenter NIH3T3- und humaner Epithel-Zellen (HaCaT, Caco-2) gegenüber der t-BuOOH-induzierten Nekrose wurde unabhängig von einem G1-Arrest mithilfe Setup I+II nachgewiesen. Vitalitäts-analysen, Durchflusszytometrie, Western Bot Analysen und Laserscanmikroskopie zeigten, dass (i) konfluente Zellen zum Zeitpunkt der t-BuOOH-Exposition proliferierten und (ii) semikonfluente Kulturen (serum-depletiert oder U0126-behandelt), welche eine zu konfluenten Kulturen ähnliche Menge an Zellen in G1 aufwiesen, genauso sensitiv gegenüber t-BuOOH waren wie semikonfluente, proliferierende Kulturen. Eine verstärkte Entgiftung von t-BuOOH durch eine höhere Zellzahl in konfluenten Kulturen wurde ausgeschlossen mittels Setup II. Weitere Analysen und Comet assays zeigten einen ähnlichen (i) zytosolischen ROS-Anstieg, (ii) basalen GSH-Level, (iii) Replikationsblock und (iv) Bildung / Reparatur von DNA-Einzelstrangbrüchen in konfluenten und semikonfluenten NIH3T3-Zellen. Konfluente Zellen waren dahingegen geschützt vor (i) NADH-Oxidation, (ii) ATP-Abnahme, (iii) MMP (∆ψm)-Kollaps, und (iv) dem Anstieg von DNA-Doppelstrangbrüchen durch t-BuOOH. Weitere Experimente identifizierten (i) t-BuOOH als Induktor der Lipid ROS-induzierten Ferroptose, (ii) eine „prosurvival“ Rolle von p38, JNK und ATR, als auch (iii) Ca2+ als zentralen Vermittler der Ferroptose und der zellulären Schäden. Zusammenfassend präsentieren diese Ergebnisse Zell-Zell-Kontakte und Ca2+ als zentrale Regulatoren der t-BuOOH-induzierten Ferroptose in vitro und mögen hilfreich sein, um Therapien gegen ROS-induzierte Erkrankungen und die multizelluläre Resistenz von soliden Tumoren zu entwickeln.de_DE
dc.language.isoeng
dc.rightsInCopyrightde_DE
dc.rights.urihttps://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subject.ddc500 Naturwissenschaftende_DE
dc.subject.ddc500 Natural sciences and mathematicsen_GB
dc.titleCell confluence as crucial regulator of ROS-induced toxicity: Analysis of t-BuOOH-induced cell death in vitroen_GB
dc.typeDissertationde_DE
dc.identifier.urnurn:nbn:de:hebis:77-diss-1000030920
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.25358/openscience-3760-
jgu.type.dinitypedoctoralThesis
jgu.type.versionOriginal worken_GB
jgu.type.resourceText
jgu.description.extentIX, 216 Blätter
jgu.organisation.departmentFB 04 Medizin-
jgu.organisation.year2019
jgu.organisation.number2700-
jgu.organisation.nameJohannes Gutenberg-Universität Mainz-
jgu.rights.accessrightsopenAccess-
jgu.organisation.placeMainz-
jgu.subject.ddccode500
opus.date.accessioned2019-09-23T12:09:43Z
opus.date.modified2019-10-07T13:59:22Z
opus.date.available2019-09-23T14:09:43
opus.subject.dfgcode00-000
opus.organisation.stringFB 04: Medizin: Institut für Toxikologiede_DE
opus.identifier.opusid100003092
opus.institute.number0414
opus.metadataonlyfalse
opus.type.contenttypeDissertationde_DE
opus.type.contenttypeDissertationen_GB
jgu.organisation.rorhttps://ror.org/023b0x485
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