TU Darmstadt / ULB / TUprints

Exposure to sparsely and densely ionizing irradiation results in an immediate activation of K+ channels in A549 cells and in human peripheral blood lymphocytes.

Roth, Bastian :
Exposure to sparsely and densely ionizing irradiation results in an immediate activation of K+ channels in A549 cells and in human peripheral blood lymphocytes.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

[img]
Preview
Text
Doktorarbeit_final2014.pdf
Available under Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives, 2.5.

Download (23MB) | Preview
Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Exposure to sparsely and densely ionizing irradiation results in an immediate activation of K+ channels in A549 cells and in human peripheral blood lymphocytes.
Language: English
Abstract:

Increasing evidence suggests that the activity of ion channels is intimately related to the control of the cell cycle and involved in a modulation of fundamental processes like apoptosis or proliferation and migration of cells. Because of this prominent role in the physiology of humans it is important to understand the impact of sparsely and densely ionizing irradiation on channel function in the context of exposure to natural radiation, radiotherapy and even space missions. The present experiments address the question on whether ionizing irradiation could have any implications on channel activity in the plasma membrane of mammalian cells. In particular there was a special focus on any fast events early on after treatment. For this purpose we examined the conductance of K + channels in mammalian cells by patch clamp technique before and soon after exposure to sparsely or densely ionizing irradiation. The possibility of electrophysiological recordings with a high temporal resolution makes it possible to observe the initial steps in signal transduction cascades. Our data show that radiation exposure to sparsely and densely ionizing irradiation results in an immediate activation of K channels in A549 cells and in human peripheral blood lymphocytes. The data stress that in particular the human intermediate Ca 2+ activated channel hIK + . With the use of specific blockers + channels. Experiments in which cells were challenged with H 2 O 2 or in which the cytosolic Ca 2+ buffer concentration was altered show that an increase in K + channel activity is presumably the result of a serial scenario: radiation causes an increase in radicals in the cytosol, which in turn triggers an elevation of [Ca 2+ ] ; the latter is the established trigger for hIK activation. Flow cytometry experiments in the presence and absence of hIK channel blockers show that these events are instrumental for the induction of proliferation and migration of hIK expressing cells. Altogether these data provide important insights into potential side effects of ionizing irradiation and they may be helpful to improve radiation therapy of cancer.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass die Aktivität von Ionenkanälen eng mit der Kontrolle des Zellzyklus verbunden und damit an fundamentalen Prozessen wie Apoptose, Zellteilung und Migration beteiligt ist. Auf Grund dieser bedeutenden Rolle für die Physiologie des Menschen, ist es wichtig, die Auswirkungen von dicht- und dünn-ionisierender Strahlung auf Ionenkanäle zu verstehen. Dies ist gerade für die Auswirkungen von Strahlentherapie, Langzeit-Aufenthalten im Weltall, aber auch für die natürliche Hintergrundstrahlung von Interesse. Die vorliegende Arbeit soll Aufschluss darüber geben, ob ionisierende Strahlung eine Auswirkung auf die Ionenkanalaktivität in der Plasmamembran von Säugetier-Zellen hat. Zu diesem Zweck wurde in der Arbeit die Leitfähigkeit von tierischen Zellen mithilfe der “Patch-Clamp Technik” vor und sofort nach Bestrahlung mit dünn- oder dicht-ionisierender Strahlung überprüft. Da die elektrophysiologischen Messungen mit einer hohen zeitlichen Auflösung durchgeführt werden konnten, war es möglich, den Beginn der Signaltransduktionskaskade zu beobachten. Die vorliegenden Daten zeigen, dass eine Bestrahlung mit dünn- und dicht-ionisierenden Strahlen zu einer unmittelbaren Aktivierung von Kaliumkanälen in A549 Zellen und in humanen peripheren Blut-Lymphozyten führt. Insbesondere der humane intermediäre Ca 2+ aktivierbare Kaliumkanal hiK + verschoben. Mithilfe von spezifischen Blockern 2 O und unterschiedlichen zytosolischen Ca 2+ 2 Pufferkonzentrationen behandelt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Anstieg an K + Kanalaktivität vermutlich das Ergebnis einer seriellen Abfolge ist: Bestrahlung führt zu einem Anstieg an Radikalen im Zytoplasma, dadurch kommt es zu einer Erhöhung der zytosolischen Ca 2+ -Konzentration. Letzteres ist ein bekannter Auslöser der Aktivierung des hIK. Mithilfe von Durchflusszytometriexperimenten in Gegenwart und Abwesenheit von hIK Blockern, konnte gezeigt werden, dass eine Aktivierung des hIK zu Proliferation und Migration in A549 Zellen beiträgt. Zusammenfassend können die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit wichtige Einblicke in mögliche Nebeneffekte von ionisierender Strahlung geben, die für die Verbesserung von Bestrahlungstherapien von Bedeutung sein können.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: 10 Department of Biology
10 Department of Biology > Plant Membrane Biophysics
10 Department of Biology > Radiation Biology and DNA Repair
Date Deposited: 18 Mar 2014 08:45
Last Modified: 18 Mar 2014 08:45
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-38073
Referees: Thiel, Prof. Dr. Gerhard and Durante, Prof. PhD. Marco
Refereed: 7 February 2014
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3807
Export:
Actions (login required)
View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year