Kobus, Diana:

Radikalsonden zum Nachweis reaktiver Sauerstoffspezies in vitalen Zellen

Duisburg, Essen (2006), V, 215 S.
Dissertation / Fach: Chemie
Fakultät für Chemie » Organische Chemie
Sustmann, Rainer (Doktorvater, Betreuerin)
Groot, Herbert de (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
Ziel der vorliegenden Arbeit waren die Entwicklung und Anwendung von Fluoreszenzsonden zum Nachweis der physiologisch und patho-physiologisch sehr bedeutsamen, jedoch aufgrund fehlender Nachweismethoden bislang unzureichend charakterisierten Radikale in vitalen Zellen. Die bis dahin in der fluoreszenzspektroskopischen Untersuchung von Radikalen verwendeten Nitroxide sollten durch die weniger reduktionsempfindlichen Nitroso-Verbindungen und Nitrone ersetzt werden. Zur Überprüfung von vier möglichen Mechanismen zur fluoreszenzspektroskopischen Detektion von C- und O-zentrierten Radikalen konnten drei literaturbekannte Nitrone sowie sieben neue Radikalfänger erfolgreich synthetisiert werden. Die Untersuchungen zeigten, dass Veränderungen in der Fluoreszenzintensität bereits fluoreszierender Stoffe für die Radikal-Detektion ungeeignet ist. Eindeutiger dagegen ist das Auftreten einer Fluoreszenz nach Radikalabfang von zunächst nicht fluoreszierenden Verbindungen. Der Einfluss des durch Radikalabfang eintretenden Wechsels von den Elektronen-Akzeptoren Nitron bzw. Nitroso-Gruppe zu dem Elektronen-Donor, dem Hydroxylamin, auf das angeschlossene mesomere System wurde in den synthetisierten Verbindungen untersucht. Zwei dieser Verbindungen, die Radikalsonden 41 und 45, erwiesen sich zur fluoreszenzspektroskopische Detektion von Radikalen im chemischen System als geeignet. Aufgrund des in vitalen Zellen vorherrschenden reduktiven Milieus sollte eine wesentliche Eigenschaft der Radikalsonden für den Einsatz in vivo eine möglichst geringe Reduktionsempfindlichkeit sein. Die zellfreie Untersuchung der potentiellen Fluoreszenzindikatoren 41 und 45 zeigte, dass die Verbindung 41 sehr schnell zum fluoreszierenden Hydroxylamin reduziert wird, wodurch sie für eine Anwendung in vitalen Zellen ungeeignet ist. Die Verbindung 45 zeigte dagegen lediglich eine mäßige Reduktionsempfindlichkeit. In nachfolgenden Untersuchungen im zellulären System wurde die Verteilung der Sonde 45, ihre zelluläre Konzentration sowie ihre Protektivität insbesondere bei Schädigungsmodellen der Lipidperoxidation bestimmt. Die Detektion von Radikalen in vitalen Zellen gelang jedoch nicht. Es erfolgte zwar ein Anstieg der Fluoreszenzintensität, der aber wahrscheinlich vor allem auf die Reduktion der Verbindung 45 zum fluoreszierenden Hydroxylamin zurückzuführen ist. Die Intensität der Fluoreszenz nahm zwar bei Schädigung der Zellen zu, jedoch im Vergleich zu den nicht geschädigten Zellen muss der Unterschied als nicht ausreichend betrachtet werden.