Die Wirkung von Benzo[a]pyren-diol-epoxid auf Zellen des vaskulären Systems
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Täglich sind wir Schadstoffen in unserer Umwelt ausgesetzt, wie z.B. dem polyzyklischen Kohlenwasserstoff Benzo[a]pyren (B[a]P), der durch unvollständige Verbrennung entsteht und als Karzinogen im Tabakrauch, Dieselruß, Gegrilltem u. v. m. enthalten ist. Dieser ist an sich ungiftig, wird aber im Körper in einen reaktiven Metaboliten, dem Benzo[a]pyren-7R,8S-Dihydrodiol-9S,10R-Epoxid (BPDE), umgewandelt, welcher hochgradig gentoxisch ist. Dieser Metabolit entsteht in allen Zellen, in denen B[a]P durch die CYP450 Enzyme (insbesondere das CYP1A1) umgesetzt werden kann, was auf zahlreiche Zelltypen in unserem Organsystem, u.a. auf Zellen des vaskulären Systems, zutrifft. Schäden an vaskulären Zellen begünstigen nachweislich die Entwicklung von Atherosklerose und kardiovaskulären Folgeerkrankungen wie Herzinfarkt, Schlaganfall oder die koronare Herzkrankheit. Wie sich die Zellen des vaskulären Systems in ihrer Reaktion auf BPDE und der Expression der Nukleotid-Exzisionsreparaturproteine unterscheiden und welchen Einfluss das WRN-Protein auf diese zellulären Reaktionen hat, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht. Es konnte mittels Zelltodmessung sowie dem Comet Assay und der Erfassung von γH2AX-Foci gezeigt werden, dass das WRN-Protein direkten Einfluss auf die Sensitivität von EA.hy926- (Endothel) und VH10tert-Zellen (Fibroblast) gegenüber BPDE hat, was vermutlich auf die Funktion von WRN in der DSB-Reparatur zurückzuführen ist. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit die Frage untersucht, ob Endothelzellen gegenüber BPDE geschützt sind, z.B. durch eine effizientere Reparatur der BPDE-induzierten DNA-Schäden. Es wurden daher primäre menschliche Endothelzellen (HUVEC) vergleichend zu primären Perizyten (hPC-PL) und glatten Muskelzellen (HUASMC) in Bezug auf ihre Sensitivität zu BPDE und DNA Reparaturkapazität untersucht. Anhand von Zelltodmessungen, Comet Assay und γH2AX-Foci Messung konnte gezeigt werden, dass HUVEC-Zellen die sensitivsten der untersuchten Zelltypen waren und nach BPDE-Behandlung in die Apoptose gehen. Mittels Western-Blot Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass HUVEC-Zellen niedrigere Mengen der NER-Proteine ERCC1, XPF und Ligase I exprimieren. Die Addukt- Quantifizierung durch das 32P-Postlabeling zeigte, dass in HUVEC-Zellen BPDE-Addukte nicht repariert werden, während sie in Perizyten und glatten Muskelzellen (HUASMC) aus der DNA entfernt werden. Perizyten (hPC-PL) und glatte Muskelzellen (HUASMC) haben somit im Vergleich zum Endothel (HUVEC) einen besseren Schutz vor BPDE induzierten Schäden. Primärzilien sind Zellfortsätze, welche von ruhenden Zellen gebildet werden und vielfältige Funktionen, wie z.B. Signaltransduktion besitzen. Es konnte durch immunzytochemische Versuche gezeigt werden, dass BPDE die Zilienbildung in ruhenden Zellen negativ beeinflusst und dass dieser Prozess über einen durch ATR beeinflussten Signalweg gesteuert wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bieten Erkenntnisse darüber, wie der Kontakt mit dem Umweltschadstoff Benzo(a)pyren bzw. dessen Metaboliten BPDE zur Induktion von DNA-Schäden und deren zellulären Folgen führt und sollte Ausgangspunkt von weiteren Forschungsvorhaben werden, die sich mit der Atheroskleroseentwicklung ausgehend von Schädigung kardiovaskulärer Zellen nach Exposition mit BDPE befassen.