Proben- und Einzelzellgewinnung
Von 10 Patienten, die sich aufgrund einer Nasenatmungsbehinderung einer Turbinoplastik unterzogen, konnten die entnommene Schleimhaut sowie eine Vollblutprobe für die In-vitro-Testverfahren genutzt werden. Die Patienten waren vor den Entnahmen aufgeklärt worden und hatten schriftlich in die Spende eingewilligt. Die Aufklärung war entsprechend den Empfehlungen des Ethikkommissionsantrags Nr. 16/06 der Medizinischen Fakultät der Universität Würzburg erfolgt.
Das heparinisierte Vollblut und die Biopsien wurden direkt nach der Entnahme in das Labor gebracht. Die Lymphozytenisolierung erfolgte nach dem bereits publizierten Schema der eigenen Arbeitsgruppe [19]. Zusammenfassend wurden die Zellen mit fetalem Kälberserum (FCS, Linaris, Wertheim) und 10%igem DMSO (Sigma-Aldrich, Steinheim) isoliert, mit 10-fach konzentrierter phosphatgepufferter Salzlösung (PBS, Biochrom, Berlin) gewaschen und bei −80 °C gelagert. Vor der Exposition wurden sie erneut mit PBS gewaschen und anschließend mit RPMI-1640-Medium (Biochrom) resuspendiert. Danach folgten eine Zellzählung und Vitalitätsbestimmung mithilfe des Zellzählgerätes CASY Innovatis (Innovatis AG, Reutlingen). Eine Zahl von 200.000 Lymphozyten wurde als ideal angesehen und entsprechend auf je 12 Ansätze einer 24-Well-Platte (Becton Dickinson GmbH, Heidelberg) aufgeteilt.
Die Nasenschleimhaut wurde in 9 ml MEM-Medium (Sigma-Aldrich) sowie 100 µl einer Enzymlösung, bestehend aus 0,1 g Protease (Sigma-Aldrich), 1 mg DNAse (Roche Diagnostics, Mannheim) sowie 10 ml phosphatgepufferter Salzlösung, gelöst. Anschließend wurden die Zellen über 24 h bei 4 °C lichtgeschützt auf einem Schüttler verdaut. Sie wurden unter der Zugabe von 2 ml FCS mit einem sterilen Skalpell mechanisch gelöst und in einem 50 ml-Röhrchen (Greiner Bio-One GmbH, Frickenhausen) bei 500g und 4 °C für 5 min zentrifugiert (Eppendorf, Hamburg). Danach wurden die Zellen in 8 ml Bronchial Epithelial Growth Medium (BEGM plus Supplement, PromoCell GmbH, Heidelberg) gelöst. 500 ml dieses Mediums wurden vorher mit 5 ml Penicillin-Streptomycin-Lösung (Biochrom) versetzt. Nach der mikroskopischen Begutachtung (Lichtmikroskop, Carl Zeiss AG, Oberkochen) erfolgte die Aufteilung der Zellsuspension zu je 1 ml in 12 Well.
Exposition
Es wurden jeweils 200 µg Schnupftabak (± Menthol; Gletscherpriese®, Pöschl Tabak, Geisenhausen) für den Comet-Assay und 100 µg für den Mikrokerntest abgewogen. Anschließend wurde der Schnupftabak in Zentrifugationsröhrchen (Hartenstein, Würzburg) überführt und mit 1000 µl DMSO vermengt. Diese Suspension wurde mit einem Vortexmischer (IKA Techniques, Wilmington Boutersem, Belgien) für 3 min geschüttelt und danach bei 37 °C für 20 min in einem Wasserbad belassen. Anschließend wurde das Schnupftabak-DMSO-Gemisch in ein Ultraschallgerät (Bandelin, Berlin) gegeben und für 5 min bei einer Frequenz von 1000/s beschallt. Zur Trennung der festen und flüssigen Bestandteile wurde das Substrat bei 1400 rpm für 5 min bei Raumtemperatur zentrifugiert und der Überstand überführt.
Es wurden je 200.000 Zellen in Wellplatten verteilt und anschließend über 60 min mit der Schnupftabaksuspension inkubiert. Für den Comet-Assay wurden Konzentrationen von 0,01 µg/ml, 0,1 µg/ml, 1 µg/ml, 10 µg/ml, 100 µg/ml, 1000 µg/ml und 2000 µg/ml gewählt. Die Negativkontrolle erfolgte mit RPMI-Medium, die Positivkontrolle wurde mit Methylmethansulfonat (MMS, Sigma-Aldrich) behandelt. Im Mikrokernversuch wurden folgende Konzentrationen verwendet: 0,1 µg/ml, 10 µg/ml und 1000 µg/ml. Die Negativkontrolle bildete ebenfalls die Inkubation mit RPMI-Medium, die Positivkontrolle die Behandlung mit Mitomycin C 40 µg/ml (MMC, AppliChem GmbH, Darmstadt).
Trypanblau-Vitalitätstest
Der Trypanblau-Vitalitätstest wurde nach der Inkubation zur Vitalitätsbestimmung verwendet. 10 µl der Zellen wurden mit 10 µl 0,4 % Trypanblaul-Lösung (Trypan 0,4 % Blue Solution, Sigma-Aldrich) resuspendiert und in einer Neubaukammer (Paul Marienfeld GmbH & Co. KG, Lauda-Königshofen) ausgezählt. Lichtmikroskopisch wurde die Zahl der ungefärbten, vitalen, und der blau gefärbten, avitalen, Zellen gezählt.
Alkalische Einzelzellmikrogelelektrophorese, Comet-Assay
Der Comet-Assay ist eine etablierte Methode zur Erfassung von genotoxischen Schäden im Sinne eines Screeningverfahrens. Es wurde die modifizierte Methode von Singh et al. angewendet [28]. Für das exakte Verlaufsprotokoll darf auf eine vorherige Publikation in dieser Zeitschrift [21] verwiesen werden.
Mikrokerntest
Der Mikrokerntest ist eine weitere etablierte Methode, um beispielsweise Strangdefekte oder Chromosomenverluste zu untersuchen, wenn diese zu einer Separierung von DNA während der Anaphase der Mitose führen und dann als Mikrokerne sichtbar werden. Die Mikrokerne entstehen, da Bruchstücke der DNA oder ganze Chromosomen nicht an den Spindelapparat des Kerns angeheftet werden. Daraus resultieren Chromosomenabschnitte, welche im Anschluss an die Kernteilung nicht in die Tochterkernmembranen integriert werden, sondern eine eigene Kernhülle erhalten. Für die Versuchsreihe an Lymphozyten wurde die Methode von Fenech und Morley verwendet [9]. Die Auswertung erfolgte am Fluoreszenzmikroskop unter Blaulichtanregung. Für das genaue Verlaufsprotokoll wird hier auf die Publikation von Ginzkey et al. aus der eigenen Arbeitsgruppe verwiesen [11].
Statistische Auswertung
Zur Auswertung des Comet-Assays wurden die bekannten Parameter Olivetailmoment (OTM), Tail-DNA (TD) und Tail-Length (TL) bestimmt. Der dimensionslose Kombinationsparameter OTM, der sich aus TL und TD berechnet, wurde für die weitere Auswertung herangezogen. Die statistische Auswertung und grafische Darstellung erfolgte mit dem Programm Stata 12 (Stata Corporation, College Station, TX, USA). Angewendet wurden der Friedman-Test und der Wilcoxon-Ransom-Test mit Anpassung des α‑Fehlers durch die Bonferroni-Holm-Korrektur.