Effekt von Kohlendioxid und pH-Wert auf die Mukusxpression in Calu-3-Zellen

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Hintergrund: Die übersteigerte Schleimproduktion (Mukushypersekretion) ist ein häufiges Problem chronisch entzündlicher Atemwegserkrankungen. Bisher ist ungeklärt, ob Veränderungen im Kohlendioxidpartialdruck beispielsweise im Rahmen einer Hyperkapnie die Mukusexpression beeinflussen. Material und Methoden: Calu-3-Zellen (mukoepidermoide Zellen) wurden mit unterschiedlichen CO2-Konzentrationen kultiviert (5%, 15% und 20%) mit und ohne Pufferung des pH-Werts. Die Zellviabilität (mittels Trypanblau) sowie Muzinprotein- und die Muzingenexpression (MUC5AC) wurden nach 24 Stunden mithilfe der PAS-Färbung und Real time PCR bestimmt. Ergebnisse: Der pH-Wert lag unter 15% CO2 bei 7,29 sowie unter 20% bei 7,26 und damit deutlich unter dem pH von 7,50 unter 5% CO2 (Standardbedingungen). Die Viabilität der Zellen lag nach 24 Stunden bei allen Versuchsbedingungen zwischen 85 und 93%. Die Muzinproteinexpression war unter 15% und 20% CO2 ohne Pufferung signifikant höher als unter 5% CO2 (44,3±3,5% und 50,4±4,0% vs. 15,1±1,8%; p<0,05). Die MUC5AC-Genexpression wurde durch 15% CO2 und 20% CO2 in ungepufferten Versuchen um das 1,4- bzw. 1,5-fache gesteigert (p>0,05). In den gepufferten Experimenten fand sich dagegen eine signifikante Senkung der Muzinprotein- (13,3±3,3% und 7,2±2,4%) und MUC5AC-Genexpression (Reduktion um ca. 50%) (p<0,05). Diskussion: Die vorliegenden Ergebnisse weisen darauf hin, dass der pH-Wert im Rahmen einer respiratorischen Azidose die Mukusexpression beeinflusst. Daneben scheint aber auch die CO2-Konzentration in der Umgebungsluft einen Effekt zu besitzen. In wie weit diese beiden Faktoren wie in unseren Experimenten gesehen gegensätzliche Effekte haben, müssen weitere Untersuchungen klären.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.