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Sauerstoff schädigt Zellkulturen: Viele Ergebnisse verfälscht?

Columbus, Ohio (aho) – Untersuchungen an Zellkulturen gehören an vielen wissenschaftlichen Institutionen zum täglichen Standardrepertoire. An tierischen und menschlichen Zellkulturen werden Chemikalien, Arzneimittel, Kosmetika und selbst die Strahlung von Mobiltelefonen getestet. Tierschützer versprechen sich durch den vermehrten Einsatz von Zellkulturen einen deutlichen Rückgang bei den Tierversuchen. Wissenschaftler der Ohio State University in Columbus versehen die bisher vorliegenden Versuchsergebnisse jetzt mit einem großen Fragezeichen. Dr. Chandan Sen und eine Kolleginnen und Kollegen berichten in der aktuellen Internet-Ausgabe der Fachzeitschrift „Circulation Research“, daß das Verhalten von Zellen in Zellkulturen erheblich vom Sauerstoffgehalt in der Umgebung der Zellen abhängt. Sie erinnern die Leser daran, daß in der natürlichen Umgebungsluft, in der auch gewöhnlich mit Zellkulturen gearbeitet wird, der Sauerstoffgehalt etwa 21 Prozent beträgt. Im Blut der Körperarterien nur 12 Prozent und in den Körpergeweben sinkt der auf Sauerstoffgehalt auf bis zu nur 0,5 Prozent ab.

Dr. Sen erläutert, daß Sauerstoff in hohen Konzentrationen für Zellen giftig ist und diese geschädigt werden. Sauerstoff in hohen Konzentrationen könne sogar Gene im Erbgut von Zellen aktivieren. Und tatsächlich wurden die von Dr. Sen in seinen Experimenten genutzten Zellen aus Mäuseherzen durch die normale Sauerstoffkonzentration in der Umgebungsluft der Inkubatoren geschädigt; die Zellen vermehrten sich nur noch sehr langsam. Dafür schwollen sie aber auf das Sechsfache an. Erst als er den Sauerstoffgehalt auf 3 Prozent senkte, zeigten die Herzzellen ein normales Verhalten, wie es auch im lebenden Organismus zu beobachten ist.

Die Autoren der Veröffentlichung betonen, daß es unumgänglich ist, in Zellkulturen das Umgebungsmilieu des lebenden Organismus möglichst genau nachzustellen, um brauchbare Ergebnisse zu erhalten. Zudem sei es unumgänglich, bisherige Untersuchungsergebnisse an Zellkulturen kritisch zu hinterfragen.

Sashwati Roy, Savita Khanna, Alice A. Bickerstaff, Sukanya V. Subramanian, Mustafa Atalay, Michael Bierl, Srikanth Pendyala, Dana Levy, Nidhi Sharma, Mika Venojarvi, Arthur Strauch, Charles G. Orosz, and Chandan K. Sen Oxygen Sensing by Primary Cardiac Fibroblasts. A Key Role of p21 Circulation Research published January 16, 2003, 10.1161/01.RES.0000056770.30922.E6

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