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Ecotoxicology
consequences of oxidative stress
Verena Haudek
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Andreas Richter
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30199.96542.367764-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Oxidativer Stress entsteht, wenn die Konzentration von freien Sauerstoff-Radikalen oder anderer Radikale die Kapazität der körpereigenen Abwehrmechanismen übersteigt. Daraus kann eine biologische Schädigung des Organismus erfolgen, was wiederum zu Erkrankungen wie Arteriosklerose oder anderen mit chronischer Entzündung verbundenen Krankheiten, wie z.B. Krebs, führen kann. Proteine gelten als Hauptziele von oxidativem Stress, weshalb Proteom-Analysen passende Methoden zur Untersuchung von biologischen Effekten sind, die durch oxidativen Stress ausgelöst werden.
Im ersten Teil dieser Arbeit wurden menschliche periphere mononukleare Blutzellen Wasserstoffperoxid ausgesetzt. Durch diese Behandlung im eigenen Plasma wurden in vivo Konditionen nachgeahmt. Die Zellen wurden metabolisch markiert und die isolierten zytosolischen Proteine mit Hilfe von zwei-dimensionaler Polyacrylamid-Gelelektrophorese aufgetrennt. Die Quantifizierung von Proteinspots erfolgte mit Hilfe von Flurographie und Autoradiographie wodurch Proteinmengen und Syntheseraten ermittelt wurde. Die durch den tryptischen Verdau der isolierten Proteine erhaltenen Peptide wurden mit Hilfe der nano-Hochdruck-Flüssigchromatographie getrennt und durch Peptidfragmentations-Analysen mit einem Elektrospray-Ionenfallen-Massenspektrometer identifiziert. Zusätzlich wurden die Proteine noch durch „Shotgun“-Proteomics (ein-dimensionale Polyacrylamid-Gelelektrophorese) identifiziert. Die Zellen zeigten eine deutliche Antwort auf den oxidativen Stress und die Synthese von Mangan-Superoxid Dismutase wurde vermindert. Weiters wurden Blutzellen von Krebspatienten isoliert und analysiert. Dies geschah in der Annahme, dass diese Zellen durch die Krebserkrankung einem internen, chronischen oxidativen Stress ausgesetzt sind. Die ermittelte Plasmaperoxidation der Krebspatienten war im Gegensatz zu der Kontrollgruppe gleichen Geschlechts und Alters erhöht. Die korrespondierenden Blutzellen zeigten Proteomveränderungen, die mit Entzüngungsparametern und Apoptose in Zusammenhang gebracht werden können.
Im zweiten Teil der Arbeit wurden Proteom-Profile der verschiedenen im Blut vorhandenen Zelltypen (T-Zellen, Monozyten, Blutplättchen, Granulozyten und Erythrozyten) und des Blutplasmas erstellt. Mit Hilfe dieser Profile soll es ermöglicht werden die Auswirkungen von oxidativem Stress auf die einzelnen Zelltypen zu evaluieren.
Im Zuge dieser Arbeit war es möglich, Referenz-Proteom-Profile von mehreren verschiedenen Zelltypen zu erstellen, und potentielle Biomarker für oxidativen Stress aufzuzeigen.
Abstract
(Englisch)
In organisms oxidative stress is generated, when the concentration of free radicals and other reactive oxygen species (ROS) exceeds the capacity of the antioxidant defense system. This may result in biological damage which is characteristic for arteriosclerosis and other diseases associated with chronic inflammation, e.g. cancer. There is strong evidence, that proteins are the main targets of oxidative stress and free radical action, and therefore proteome analysis represents a suitable method to investigate biological effects of oxidative stress.
In the first part of this study, human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were exposed to hydrogen peroxide in autologous plasma, imitating in vivo conditions. The metabolically labeled cells were fractionated and the isolated cytosolic protein fractions were separated by 2-dimensional polyacrylamid gel electrophoresis (2D-PAGE). Protein spots were quantified by fluorography and autoradiography in order to reveal protein amounts and synthesis rates. Peptides from tryptic digestion of isolated proteins were separated by nano-liquid-chromatography and identified by peptide fragmentation analysis with a nano-electrospray ion trap mass spectrometer. Further, proteins were identified by shotgun analysis (1D-PAGE). As a result cells displayed a distinct stress response compared to control and down-regulated manganese superoxide dismutase. Additionally, PBMCs were isolated from cancer patients to analyze primary cells exposed to chronic oxidative stress. Plasma peroxidation levels of the patients were significantly higher than those of age and sex-matched controls. The corresponding cells displayed significant proteome alterations compared to control which appear to be related to inflammation and apoptosis regulation.
In the second part, the main aim was the identification of proteome maps of the different cell types of PBMCs (T-cells, monocytes, platelets, granulocytes, erythrocytes) and plasma. By means of these proteome maps, further evaluation of the impact of oxidative stress on the different cell types and plasma is performed in ongoing studies.
With this PhD-thesis, proteome reference maps of several cell types have been established and the identification of putative biomarkers for oxidative stress became possible.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
ecotoxicology proteomics oxidative stress blood cells
Schlagwörter
(Deutsch)
Ökotoxikologie Proteomics oxidativer Stress Blutzellen
Autor*innen
Verena Haudek
Haupttitel (Englisch)
Ecotoxicology
Hauptuntertitel (Englisch)
consequences of oxidative stress
Paralleltitel (Deutsch)
Ökotoxikologie ; Kosequenzen des oxidativen Stresses auf Proteine
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
163 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Michelle Hill ,
Peter Eckl
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC05039879
Utheses ID
3511
Studienkennzahl
UA | 091 | 444 | |