Ziel dieser Diplomarbeit war, den Einfluss von Zellkulturbedingungen und Antioxidantien auf den Frataxingehalt in verschiedenen Zelllinien zu untersuchen.
Frataxin ist ein mitochondriales Protein, welches bei Friedreich’s Ataxie vermindert exprimiert wird. Die genaue Funktion von Frataxin ist noch unklar, es wird aber vermutet, dass es für die Regulation der mitochondrialen Eisenhomöostase benötigt wird [BENCZE et al., 2006].
Oxidativer Stress spielt eine große Rolle im Krankheitsmechanismus von FRDA. Zusätzlich zum Risiko allgemeiner oxidativer Schädigung bei FRDA gibt es auch Anhaltspunkte, dass Frataxinmangel die Zellen anfälliger für oxidativen Stress macht [COOPER and SHAPIRA, 2003].
Aufgrund der Vermutung, dass eine Frataxinerhöhung durch Zusatz von Antioxidantien zu einer Reduktion von oxidativem Stress führen könnte, wurden verschiedene Antioxidantien in Bezug auf Frataxinexpression und Zellschädigung untersucht.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Antioxidantien Curcumin und Resveratrol eine Erhöhung der Frataxinexpression bei neuronalen P19 Zellen bewirken. Die Konzentration von 25 µM Resveratrol führte sogar zu einem signifikanten Anstieg der Frataxinexpression. Curcumin und Resveratrol führten hingegen bei den erythroleukämischen K562 Zellen zu einer nicht signifikanten Verminderung der Frataxinexpression. Die Antioxidantien α-Tocopherol Succinat und Kaffeesäure führten weder bei neuronalen P19, noch bei K562 Zellen zu einer Änderung der Frataxinexpression.
Alle vier Antioxidantien führten bei T-Rex 293 Zellen zu kaum einer Veränderung bzw. zu einer leichten Verminderung der Zellschädigung. Diese war umso stärker, wenn die Zellen zusätzlich oxidativem Stress ausgesetzt waren, ist aber vermutlich darauf zurückzuführen, dass Tetracyclin und H2O2 einen Komplex bilden, der die Wirksamkeit des H2O2 verringert.
Curcumin und Resveratrol zeigten bei T-Rex 293 Zellen eine konzentrationsabhängige Abnahme der Zytotoxizität.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die verwendeten Antioxidantien nicht den erwarteten therapeutischen Effekt auf FRDA haben.The aim of this thesis was to determine the influence of cell culture conditions and antioxidants on the expression of frataxin in various cell lines.
Frataxin is a mitochondrial protein, whose expression is decreased in Friedreich’s ataxia (FRDA).
The exact function of frataxin remains unclear, but it is proposed that frataxin is required for the cellular regulation of mitochondrial iron homeostasis [BENCZE et al., 2006].
Oxidative stress plays a major role in the disease mechanism of FRDA. In addition to the increased risk of general oxidative damage in FRDA, there is evidence that frataxin deficiency makes cells more susceptible to oxidative damage [COOPER and SHAPIRA, 2003].
The experiments in this thesis were performed on the presumption that an increase in frataxin levels by supplementation of antioxidants could lead to a reduction of oxidative stress. Four antioxidants were analyzed with respect to frataxin expression and cell damage.
The results show that the antioxidants curcumin and resveratrol induce an increase in the expression of frataxin in neuronal P19 cells. The concentration of 25 µM resveratrol lead to a significant increase in the frataxin expression. Curcumin and resveratrol had no significant increasing effect on the expression of frataxin in erythroleucemic K562 cells. The antioxidants α-tocopherol succinate and caffeic acid had no effect on frataxin expression in P19 or K562 cells.
All four antioxidants induced either a decreasing effect or none at all on cell damage in T-Rex 293 cells. The decrease was higher when the cells were exposed to oxidative damage which is presumably a result of a complex formed between tetracycline and H2O2 which reduces the effect of H2O2.
Curcumin and resveratrol showed a concentration-dependant decrease in cell cytotoxicity.
It is shown in this thesis that the chosen antioxidants don’t have the expected therapeutic effect in FRDA
