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Chemie | Biochemie | Medizin
Andrea Hunn, 2000 | Malters, LU
Ziel dieser Arbeit war es, mithilfe von Laborversuchen herauszufinden, ob ausgewählte Naturheilmittel, nämlich Wogonin, Curcumin, Epigallocatechingallat (EGCG) und Mistelextrakt, eine toxische Wirkung auf Krebszellen im Zellmodell haben und diese somit abtöten. Ein weiterer Bestandteil der Arbeit war es, das verwendete Messsystem der Impedanz-Fluss-Zytometrie (IFC) als funktionierend und geeignet für solche Untersuchungen zu verifizieren. Eine IFC, die zuvor noch nie für eine solche Toxizitätsstudie verwendet worden ist, ermittelt die Vitalität der Zellen aufgrund der Membranunterschiede, die beim Zelltod auftreten. Die Messungen wurden an unterschiedlichen Zelllinien durchgeführt, um so Unterschiede in der Effektivität feststellen zu können. Verwendet wurden Blutkrebszellen, Gebärmutterhalskrebszellen und embryonale Nierenzellen, die nicht aus einem Tumor stammen und daher weniger entartet sind. Ergänzend wurden verschiedene Wirkstoffkonzentrationen sowie verschiedene Inkubationszeiten getestet, um die Aussagekraft der Auswirkungen zu verbessern. Damit wurde die Abhängigkeit des Effektes von der Zellart, des Naturheilmittels, der Konzentration sowie der Inkubationszeit eruiert.
Fragestellung
Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, ob durch die Beigabe von Naturheilmitteln ein Absterben der Zellen beobachtet werden kann. Das Ziel war es, dieses Absterben der Zellen mit der IFC zu messen, die noch nie zuvor für eine solche Toxizitätsstudie an Humanzellen verwendet worden war. Zusätzlich wurde untersucht, welche Einflüsse die Naturheilmittelkonzentration und die Inkubationszeit auf das Absterben der Zellen haben. Dabei stellte sich die Frage, ob die Naturheilmittel nur Blutkrebszellen oder auch andere Krebsarten, jedoch nicht gering entartete Humanzellen abtöten.
Methodik
Die Experimente können in drei Schritte unterteilt werden: (I) Messsystem validieren, (II) Messserie 1 und (III) Messserie 2. Als erstes musste sichergestellt werden, dass mit der ausgewählten Methode der Impedanz-Fluss-Zytometrie zuverlässige Resultate erzielt werden können. Die IFC misst die Unterschiede der Stromdurchlässigkeit zwischen einer toten und einer lebenden Zelle. Danach wurden die Experimente mit den Blutkrebszellen durchgeführt. Diese Ergebnisse, bezogen auf die Konzentration und Inkubationszeit, wurden für die Messserie 2 verwendet, bei der Gebärmutterhalskrebszellen und leicht entartete Nierenzellen untersucht wurden.
Ergebnisse
Die Resultate zeigen, dass sich die IFC-Methode für solche Toxizitätsstudien eignet, denn ihre gemessenen Daten weichen von denen einer herkömmlichen Methode durchschnittlich nur um rund zehn Prozent ab. Somit wurde ein System aufgebaut, das ein schnelles erstes Analysieren von Zellen in einer kurzen Zeit ermöglicht (bis zu 1000 Zellen pro Sekunde). Zudem zeigen die Resultate, dass alle verwendeten Naturheilmittel, mit Ausnahme des Mistelextrakts, ab einer Konzentration von 10 µM einen toxischen Effekt auf Blutkrebszellen haben und die Vitalität im Vergleich mit den unbehandelten Zellen um bis zu 50 Prozent senken. Dazu kommt, dass die abtötende Wirkung auf stärker entartete Zellen, sprich Blutkrebs- und andere Krebszellen, stärker ist. Es wurde auch deutlich sichtbar, dass eine höhere Wirkstoffkonzentration ein stärkeres Absterben bewirkt, eine längere Inkubationszeit jedoch nicht. Im Gegenteil: Die Zellen beginnen, sich zu erholen, und ihre prozentuale Vitalität steigt nach 24 Stunden sprunghaft an.
Diskussion
Die verwendeten Zellarten wachsen von Natur aus aneinander und müssen für die Messungen voneinander getrennt werden. Dadurch kann die Zellmembran beschädigt werden. Dies führt wiederum zu einer Verfälschung der Messresultate, da genau die Schäden der Zellmembran als Indikator dienen, ob eine Zelle als lebend oder tot eingestuft wird. Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass die abtötende Wirkung der Naturheilmittel in den ersten
24 Stunden bedeutend stärker ist als in den Stunden danach. Die Vermutung, dass der Wirkstoff aufgebraucht oder abgebaut ist und sich die noch vitalen Zellen danach wieder vermehren können, liegt nahe.
Schlussfolgerungen
Die Untersuchungen unterstreichen, dass sich die IFC als Zellanalysesystem eignet. Zudem ist es interessant zu sehen, dass die ausgewählten Naturheilmittel im Rahmen der verwendeten Zelllinien im Zellmodel effektive Krebszelltöter sind. Diese ersten Resultate suggerieren, dass es sich lohnen könnte, diese Studie auf weitere Zelllinien auszudehnen, und, sollte sich diese Tendenz bestätigen, deren Wirkungen in einem lebenden Organismus untersucht werden sollten.
Würdigung durch den Experten
Prof. Beat Suter
Frau Hunn fand Antworten zu 2 unterschiedlichen Fragestellungen. Kann ein Impedanz-Fluss-Zytometer, welches für andere Zwecke entwickelt wurde, auch die Vitalität von Zellkulturzellen messen? Ihre JA-Antwort auf diese Frage erlaubte ihr, einige Naturheilmittel auf ihre Aktivität zu testen, Krebszellen, nicht aber weniger entartete Zellen abzutöten. Unter den getesteten Stoffen gab es solche, die unter den gewählten Bedingungen keine Zelllinie vom Wachstum abhielten. Andere aber waren toxisch für beide oder nur eine Krebszelllinie. Frau Hunn schlägt nun begründete, weiterführende Tests vor.
Prädikat:
hervorragend
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Kantonsschule Reussbühl
Lehrer: René Israng