title: Einfluss von Eisen auf die Bildung von oxidativem Stress in vivo und in vitro
Creators: name: Haider, Kathrin
Publisher: name: :none
Year: 2010

description: Ziel dieser Arbeit war, den Einfluss von Eisen auf die Bildung von oxidativem Stress näher zu untersuchen. Dies erfolgte in zwei Bereichen: Im ersten Teil wurde ein Eisenmangel-Rattenmodell etabliert, um die physiologischen Folgen einer Eisenmangelanämie, sowie mögliche therapeutische Interventionen un-tersuchen zu können. Erstaunlicherweise reichte schon eine Dauer von einer Woche, in der eisenarmes Futter verabreicht wurde, um eine Eisenmangelanä-mie in zwei bis drei Wochen alten Ratten auszulösen. In weiterer Folge wurde anhand dieses Rattenmodells untersucht, in wie weit der Eisenmangel die Bil-dung von reaktiven Sauerstoffverbindungen in der Leber beeinflusst. Der durch ein Ungleichgewicht an Pro- und Antioxidantien ausgelöste oxidative Stress kann zu erheblichen Schäden im Körper führen. Wir nahmen an, dass Eisen-mangelanämie eine höhere oxidative Aktivität bzw. eine geringere Gesamtanti-oxidantienkapazität zur Folge hat. Diese Annahme konnte mit unserem Eisen-mangel-Rattenmodell nicht bestätigt werden. Es konnten weder höhere Werte wasserlöslicher noch lipidlöslicher Peroxide, die durch die Eisenmangelanämie ausgelöst worden sein könnten, festgestellt werden. Die Kontrollgruppe hatte sogar höhere Peroxidlevel als die Eisenmangelgruppe. Diaz-Castro et al. (2008) gehen davon aus, dass Eisenmangel einen protektiven Effekt in den Zellen aus-löst indem, bedingt durch die Abwesenheit von Eisen, verhindert wird, dass Fe-katalysierte Sauerstoffradikale über die Fenton und Haber-Weiss Reaktion ent-stehen, die in weiterer Folge zur Lipidperoxidation führen würden. [DIAZ-CASTRO et al. 2008] Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde bestätigt, dass gängige intravenöse Eisen-präparate unterschiedliche Eigenschaften und toxikologische Profile besitzen. Parenterale Eisengaben sind oft zur Behandlung einer Eisenmangelanämie notwendig, die unterschiedlichen Eisenpräparate werden aber in Bezug auf po-tentiell schädliche Wirkungen kontrovers diskutiert. [CAVILL 2003] Eisenammoniumcitrat (FAC), welches als Modell für niedermolekulares Eisen diente, hatte das höchste Potential, Serumtransferrin mit Eisen zu beladen, ge-folgt von Fe-Pyrophosphat, Ferinject sowie Venofer mit dem niedrigsten Über-gang von Eisen auf Transferrin nach 5 Stunden Inkubation mit humanem Se-rum. Bei der Messung der ROS-Bildung in humanen HepG2 Zellen in Anwe-senheit der Fe-Präparate konnte ein entscheidender Unterschied der Mess-ergebnisse zwischen Inkubation mit bzw. ohne Serum festgestellt werden. Auch die einzelnen Präparate reagierten unterschiedlich in An- bzw. Abwesenheit von Serum. Wurden die Zellen mit den einzelnen Fe-Präparaten vorinkubiert, war es nahezu unerheblich, ob dabei Serum in der Inkubationslösung anwesend war oder nicht. Durch diesen zweiten Versuch war außerdem zu erkennen, dass Venofer bei hohen Fe-Konzentrationen die höchste ROS-Bildung auslöste. Die gemessenen Werte schwankten bei für Venofer klinisch relevanten Konzentra-tionen stark. Ferinject zeigte mittelmäßige Bildung von oxidativem Stress. Inte-ressanterweise führten Venofer und Ferinject, die klinisch in Verwendung sind, zu ROS-Bildung während Fe-Pyrophosphat, das noch in der klinischen Entwick-lung steckt, im Verhältnis zur Kontrolle katalytisch inaktiv scheint. Gesicherte Aussagen können nur nach weiteren Versuchen getroffen werden.
description: The aim of this work was to investigate the influence of iron on oxidative stress. This was carried out in two parts: On the one hand a rat model of iron deficiency anemia (IDA) was established to further investigate the pathophysiological con-sequences of iron deficiency and possible therapeutic interventions. A period of one week on an iron deficient (ID) diet was sufficient to induce IDA in between two and three weeks old rats and significantly reduce liver iron content com-pared to the control group. Subsequently, it was studied on this rat model whether iron deficiency influences the formation of reactive oxygen spieces in the liver. An imbalance in pro- and antioxidants could lead to oxidative damage in the body. We hypothesised that ID leads to a higher oxidative activity or rather a diminished total antioxidative capacity. We could not corroborate this hypothesis with the IDA-rat model of this study due to the fact that we could not detect any rise in aqueous-compatible or lipid-compatible peroxides caused by IDA compared to the control group. The latter had even higher levels of perox-ides compared to the ID-group. Diaz-Castro et al. (2008) assume that ID leads to a protective effect in the cells caused by a low level of iron. They conclude that iron catalysed oxygen radicals, which are built during the Fenton and Haber-Weiss reaction and further lead to lipidperoxidation, are not formed dur-ing an ID status. [DIAZ-CASTRO et al. 2008] In the second part of this work it has been confirmed, that frequently used intra-venous iron formulations have distinct characteristics as well as toxicological profiles. Parenteral iron preparations are often necessary in the treatment of IDA, but the different parenteral iron preparations are controversially discussed regarding potential harmful effects. [CAVILL 2003] We found that Ferrous Ammonium Citrate (FAC), which represents low molecu-lar weight iron, had the highest potential to load transferrin, followed by ferric pyrophosphate, Ferinject and Venofer with the lowest iron loading potential to transferrin after 5 hours of incubation in human serum. When we measured ROS formation in human HepG2 cells in the presence of the iron formulations, we were able to detect a large difference between incubation with or without serum. In addition each individual iron preparation responded differently in the presence or absence of serum. On the other hand, when the cells were only preincubated with the iron formulations, there was almost no difference in ROS generation whether or not serum was present during that time. In this second experiment we observed, that Venofer leads to the highest formation of ROS at the highest iron concentrations used in our experiment. However, with clinically relevant concentrations of Venofer the measured values varied. Ferinject showed moderate generation of oxidative stress. Interestingly the clinically used compounds Venofer and Ferinject lead to oxidative stress, whereas ferric pyro-phosphate, which is still under clinical investigation, seemed catalytically inac-tive compared to the control. Further investigations are needed.