Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und freie Radikale spielen eine wichtige Rolle in lebenden Systemen. Es ist bekannt, dass verschiedene Zelltypen auf oxidativen Stress mit einer Erhöhung ihrer antioxidativen Enzymkapazität reagieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob verschiedene Lungenzelltypen in der Lage sind ihre Enzymkapazität anzupassen. Zur Generierung von ROS wurde das Herbizid Paraquat (PQ) und Wasserstoffperoxid (H2O2), eingesetzt. Als Untersuchungsobjekt dienten humane Bronchialepithelzellen (NHBEZ), primäre AII-Zellen (Ratte) und zwei humane Tumorzelllinien. Die Untersuchung der mRNA-Expression erfolgte mit Northern-Blot-Analytik und RT-PCR-Technik. Es wurden die Grundexpressionsmuster für Katalase, Mangan-Superoxiddismutase und Kupfer/Zink-Superoxiddismutase im Kulturverlauf bestimmt. Die absoluten Enzymaktivitäten der Tumorlinien und der Lunge wurden mittels Enzymassays bestimmt. Nach einer Inkubation der Kulturen mit PQ oder H2O2 erfolgte die Bestimmung der konzentrationsabhängigen Toxizitätsdaten mit einem Vitalitätstest (MTT) und die Bestimmung von Malondialdehyd (MDA), einem Abbauprodukt der Lipidperoxidation im Kulturmedium. Nach einer Inkubation mit PQ oder H2O2 fand sich in keinem der untersuchten Zellsysteme eine signifikante Erhöhung der Expressionsraten der mRNA für die untersuchten Enzyme. Durch verschiedene Enzymsysteme kann Paraquat in Form von PQ2 zum Paraquatradikal (PQ⋅+) überführt werden. Der Hauptschädigungsmechanismus von PQ wird über die Generierung von Superoxidanionen (O⋅-, Einelektronübertragung von PQ⋅+ auf O2) angenommen. Um den Mechanismus der Paraquattoxizität zu untersuchen, wurden einige Aspekte der PQ-Radikal-Generierung näher betrachtet. Dazu wurde in einem Mikrosomensystem (Ratte) die Generierung von Superoxidanionen (Lucigenin und Nitro-Blue-Tetrazolium als Detektormoleküle) und der Sauerstoff- und NADPH-Verbrauch durch den Zusatz von PQ untersucht. PQ steigerte den Sauerstoff- und NADPH-Verbrauch, aber nicht die Generierung von Superoxidanionen. Wegen des schweren klinisch/pathologischen Bildes nach einer Paraquatvergiftung wird eine Mitbeteiligung von Hydroxylradikalen diskutiert. Es wird davon ausgegangen, dass Übergangsmetallionen für die Generierung von Hydroxylradikalen, im Sinne einer Fenton-Reaktion, erforderlich sind. Das reduzierte PQ⋅+ lässt sich unter anaeroben Bedingungen stabilisieren. Mit dem chemischen Reduktionsmittel Natriumdithionit (NDT) und einem enzymatischen System, bestehend aus Xanthin und Xanthinoxidase (XO/X), wurden zwei Reduktionssysteme unter anaeroben Bedingungen etabliert. Die Generierung von PQ-Radikalen wurde mittels UV-VIS- und ESR-Spektroskopie untersucht. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass unter bestimmten Bedingungen, in Abwesenheit von freien Metallionen, PQ⋅+ aus H2O2 Hydroxylradikale generieren kann. PQ⋅+ akzeptiert molekularen Sauerstoff besser als H2O2 als Elektronenakzeptor. Über eine Verschiebung des intrazellulären Milieus, z.B. durch den erhöhten Sauerstoffverbrauch nach einer PQ-Vergiftung, kann es zu einer quantitativen Umverteilung der Reaktionswege kommen.
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