Herbsttagung Programm & Abstracts - Deutsche Gesellschaft für ...

Biomechanischer Einfluss der chronischen zyklischen Dehnung auf die
Genexpression in Alveolarepithelzellen
Weber B 1 , Bader N 1 , Lehnich H 2 , Simm A 1,2 , Silber RE 1 , Bartling B 1
1 Klinik und Poliklinik für Herz- und Thoraxchirurgie, Universitätsklinikum Halle (Saale), und 2 Zentrum
für Medizinische Grundlagenforschung, Medizinische Fakultät; Martin-Luther Universität, Halle (Saale)
Einleitung: Das Alveolarepithel unterliegt aufgrund der Atmung einer zyklischen multiaxialen
Dehnung, die sich auf molekulare Vorgänge in der Zelle auswirken könnte. Daher sollte dieser
biomechanische Einfluss auf die Genexpression in Alveolarepithelzellen (AECs) untersuchen werden.
Methoden: In einer selbstkonstruierten Apparatur wurde zunächst die AEC-Linie A549 einer biaxialen
Dehnung unterworfen (20 % Längendehnung, 12 min -1 , 24 h) und die Genexpression per Affymetrix-
Genchip (human Genom U133 Plus 2.0) analysiert. Danach wurden weitere AECs (H322, Calu-3)
sowie Bronchialepithelzellen (BEAS-2B) einer multiaxialen Dehnung (12 % Längendehnung, 20 %
Flächendehnung, 12 min -1 , bis 2 h und 24 h) unterworfen und ausgewählte Gene sowie definierte
Signalmoleküle per qPCR bzw. Immunoblot untersucht.
Ergebnisse: Die biaxiale Dehnung (Zellschicht wird homogen gedehnt, aber unphysiologisch)
veränderte eine Reihe von Genexpressionen in A549, wobei mehr Gene vermindert (99) als erhöht
exprimiert (69) waren. Zu den vermindert exprimierten Genen zählten z. B. das Lipocalin 2 und
Semaphorin 4G und zu den erhöht exprimierten Genen das Serpin 1und VASP. Unter multiaxialen
Dehnungsbedingungen (physiologisch, aber Zellschicht wird inhomogen gedehnt) wurden einige
Signalmoleküle (p42/44-MAPK, Akt und CREB) in A549 kurzfristig induziert (phosphoryliert),
normalisierten sich aber unter chronischen Bedingungen wieder. Eine Auswahl von 11 Genen, die in
A549 unter biaxialer Dehnung differentiell exprimiert waren, zeigte unter multiaxialer Dehnung nur
noch zum Teil veränderte Genexpressionen. Dazu zählten Serpine 1 und VASP als Dehnungsinduzierte
Gene. Die durch Dehnung vermindert exprimierten Gene konnten in A549 nicht bestätigt
werden. Allerdings zeigten die H322-Zellen eine deutlich Dehnungs-verminderte Expression von
Lipocalin 2 sowie Semaphorin 4G. Die Calu-3 waren durch die biomechanische Beanspruchung kaum
in ihrer Genexpression verändert.
Diskussion: Diese Daten zeigen, dass sich die Genexpression in AECs an den chronischen
biomechanischen Einfluss in der Lunge anpasst.
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