Entwicklung von chemisch polysialylierten Makromolekülen zum potenziellen Einsatz gegen zytotoxische extrazelluläre Histone und Nukleosomen

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2020

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-14945

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Neutrophile Granulozyten sind in zahlreichen Immunprozessen involviert. Ein erst 2004 im Detail beschriebener Abwehrmechanismus gegen infiltrierende Pathogene stellen die neutrophilen extrazellulären Fallen dar (NETs). Hierbei bilden Neutrophile Granulozyten Netzwerke aus dekondensierter DNA bestückt mit Histonen und vielfältigen antimikrobiellen Substanzen, welche in den Extrazellularraum ausgeschüttet werden. Die Bildung von NETs wird mittlerweile mit einer Vielzahl an Erkrankungen in Zusammenhang gebracht (wie bspw. Sepsis oder akutes Lungenversagen), wobei der Hauptteil der Zytotoxizität aus der Akkumulation extrazellulärer Histone resultiert.Das Polysaccharid Polysialinsäure (PolySia) stellt einen natürlichen Antagonisten dieser Histon-vermittelten Zytotoxizität dar. Am Vorbild polysialylierter Trägermoleküle wurden innerhalb dieser Arbeit polysialylierte Transferrin- und Nanopartikel-Konjugate entwickelt. Da Sialidasen gehäuft in NET-Formationen vorkommen, wurde bei der Glykosylierung das nicht-reduzierende Ende dieser Homopolymere geschützt. Dies war durch Oxidation der terminalen Sialinsäure und unmittelbarer reduktiver Aminierung an die Trägermoleküle möglich. Die Oxidation wurde chromatographisch mittels DMB-Markierung und HPLC-Analyse bestätigt. Der Kopplungserfolg konnte zunächst qualitativ mittels Western Blot nachgewiesen werden. Anschließend erfolgte die Quantifizierung des Sialylierungsgehalts des polysialylierten Transferrins. Hierfür wurden die gekoppelten PolySia hydrolytisch abgespalten und ebenso chromatographisch gemessen.Darüber hinaus wurden die polysialylierten Glykokonjugate mit 5B8-Zellen inkubiert und deren Zytotoxizität mittels LDH-Assay untersucht. Die kovalent gebundenen PolySia-Ketten waren dazu in der Lage, die Histon-vermittelte Zytotoxizität stärker als native PolySia zu reduzieren.Zudem wurden PolySia tragende Nanopartikel entwickelt, um das Bindungsverhalten polysialylierter Makromoleküle an NET zu charakterisieren. Die polysialylierten Nanopartikel akkumulierten wesentlich stärker an den NET-Formationen, sodass eine spezifische Bindung angenommen werden kann. Somit könnten sich PolySia-Ketten als molekularer Anker zur Akkumulation von aktiven Substanzen an NET-Formationen nutzen.

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