Dorothee Kalka
Dr. sc. hum.
Etablierung eines Zellkulturmodells zur neuronalen Alterung
Geboren am 08.03.1968 in Karlsruhe
Reifeprüfung am 04.06.1987 in Herten/Westfalen
Studiengang der Fachrichtung Lebensmittelchemie vom WS 1987 bis SS 1992
Vorprüfung der Staatsprüfung am 16.11.1989 an der Universität Karlsruhe
1. Staatsexamen am 07.08.1992 an der Universität Karlsruhe
Praktisches Jahr an der Chemischen Landesuntersuchungsanstalt Freiburg
2. Staatsexamen am 18.07.1994 an der Chemischen Landesuntersuchungsanstalt Freiburg
Promotionsfach: Pathologie
Doktorvater: Prof. Dr. med. S. Hoyer
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, mit der humanen Neuroblastomzellinie SK-N-MC ein
Zellkulturmodell für die neuronale Alterung zu entwickeln, mit dem Tierversuche in Teilbe-
reichen der Grundlagenforschung ersetzt werden könnten.
Zu den für das alternde Gehirn wesentlichen biochemischen Merkmalen gehören eine Beein-
trächtigung des Energiemetabolismus sowie eine erhöhte Vulnerabilität. Unter anderem wer-
den freie Radikale als wichtiger Faktor beim Prozeß des Alterns und bei der Entstehung neu-
rodegenerativer Krankheiten wie der DAT genannt. Auch könnte das Zusammenwirken meh-
rerer geringer metabolischer Schädigungen über einen längeren Zeitraum zur vermehrten
Neurodegeneration führen.
Durch Veränderung der Kultivierungsbedingungen sollten entsprechende degenerative Pro-
zesse in der SK-N-MC Zellinie induziert werden. Das im Medium enthaltene und für die
Zellproliferation notwendige Serum schützt wegen seiner hohen Konzentrationen an Wachs-
tumsfaktoren, Hormonen und Antioxidantien die Zellen effektiv vor toxischen Einflüssen,
was für Langzeitstudien nachteilig ist. Durch chronische Serumreduktion im Medium konnte
eine Erhöhung der Vulnerabilität und eine Herabsetzung des Energiestatus erreicht werden.
Die Induktion freier Radikale durch Inkubation der Zellen mit FeSO4 (Fe) führte zu einer
weiteren Verstärkung dieser Effekte. Anders als in Akutversuchen, in denen nur mit hohen
Dosen Schädigungen der Zellen bewirkt werden konnten, resultierte die chronische Behand-
lung der Zellen mit wesentlich niedrigeren Fe-Konzentrationen in einer signifikanten Beein-
trächtigung des Energiemetabolismus. Chronisch war die Schädigung der Zellen zwar weni-
ger drastisch, jedoch entsprach sie eher den für das alternde Hirn typischen Veränderungen.
Auch mit dem synthetischen Glukokortikoid Dexamethason (Dex) konnte eine zusätzliche
Beeinträchtigung des Energiestoffwechsels herbeigeführt werden. Die dazu erforderlichen
Konzentrationen waren jedoch sehr hoch, auch bei chronischer Behandlung. Die in vielen
neuronalen Zelltypen nachgewiesenen metabolischen Schädigungen durch Glukokortikoide,
die wohl auf ihrer Eigenschaft beruhen, die Glukoseaufnahme in die Zellen zu inhibieren,
konnten daher nur bedingt nachvollzogen werden. Dies kann damit erklärt werden, daß die
SK-N-MC Zellen keine Glukokortikoidrezeptoren besitzen und ihre indirekte Wirkung über
Insulinrezeptoren offensichtlich nur schwach ist. Die SK-N-MC Zellen erscheinen daher für
Untersuchungen der Wirkmechanismen von Glukokortikoiden wenig geeignet.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Langzeitkultivierung der SK-N-MC Zellen in
Medium mit reduziertem Serumgehalt als in vitro Modell geeignet ist, um chronische Effekte
von Faktoren, die einen Alterungsprozeß und eine Neurodegeneration induzieren können, auf
zellulärer und molekularer Ebene zu untersuchen.
