Zur Charakterisierung der Kristallinstruktur der Schweinelinse als Modell für die humane Linse

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden 35 Schweinelinsen aus einem Kölner Schlachthof mit Hilfe der Schneidemaschine ‚Bonner Modell’ in zwölf Scheiben (Schnitt 1-12) geschnitten, welche den verschiedenen Altersschichten der Linse entsprechen, und hinsichtlich der Kristallinverteilung in den wasserlöslichen und wasserunlöslichen Proteinanteilen der einzelnen Altersschichten mittels hochauflösender 2-D-Gelelektrophorese untersucht. Der Linsenäquator wurde, bezeichnet als Schnitt 18, gesondert untersucht. Die Auswertung der Gele erfolgte nach ihrer Digitalisierung mittels des softwaregesteuerten Bildanalysesystems MELANIE Version 4 (Genebio, Schweiz).<br /> Von jeder Probe wurden mehrere Gele angefertigt, um eine befriedigende Aussage über die Reproduzierbarkeit der Analysemethoden machen zu können. Durch MELANIE konnten die verschiedenen Gele eines Schnittes miteinander verglichen werden, und nach Festlegung jeweils eines Referenzgels konnten die Korrelationen berechnet werden. Mit einer durchschnittlichen Korrelation von 0,803 (zwischen 0,331 und 0,972) zeigte sich eine hohe Übereinstimmung zwischen den unterschiedlichen Gelen eines Schnittes und somit eine hohe Reproduzierbarkeit.<br /> Mittels der softwaregestützten Bildanalyse konnten die Proteinspots auf den Gelen bezüglich ihrer Größe, ihrer Dichte und des prozentualen Volumens genau ausgemessen und miteinander verglichen werden. In der Arbeit mit der Software hat sich gezeigt, dass sich mit Hilfe des Computerprogramms und den Analyse- und Rechenleistungen eines Computers zahlreiche Möglichkeiten bieten, Polyacrylamid-Gele mit einer Präzision auszuwerten, die mit bisher angewandten Methoden – wenn überhaupt – nur mit sehr viel größerem Aufwand möglich gewesen wäre.<br /> Durch die nötige Digitalisierung der Gele bieten sich allerdings wieder zahlreiche Möglichkeiten für das Auftreten von Fehlern, welche aber bei der guten Reproduzierbarkeit der Ergebnisse im vorliegenden Fall als gering einzustufen waren. Insgesamt lässt sich sagen, dass MELANIE oder ähnliche Programme durch die hohe Präzision und durch das Erkennen von Veränderungen, die mit bisher angewandten Methoden nicht sichtbar sind, zahlreiche wissenschaftlich wertvolle Möglichkeiten in der Auswertung von hochauflösenden 2-D-Gelelektrophoresen aufzeigen.<br /> In der Kristallinverteilung zeigte sich im Alterungsprozess im wasserlöslichen Proteinanteil eine Abnahme der α- und γ-Kristalline und antiparallel dazu eine Zunahme der β-Kristalline. Im wasserunlöslichen Anteil der Linsenproteine zeigte sich ebenfalls eine Abnahme der γ- Kristalline, während die α- und β-Kristalline in ihrer Konzentration zunahmen. Diese Ergebnisse stimmen mit diversen Studien über die Kristallinveränderungen im Alterungsprozess bei verschiedenen Säugetier-Spezies überein, d.h. die Schweinelinse verhält sich im Alterungsprozess bei den qualitativen Veränderungen der Kristalline analog zur humanen Linse und den Linsen anderer Säugetiere wie z.B. Hund, Rind und Meerschweinchen (Bours, 1980).<br /> In Zusammenhang mit der Entwicklung des Göttinger Minipigs und der ethisch komplexen Diskussion über den Einsatz von Primaten in der Forschung zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass durchaus geeignete Möglichkeiten bestehen, das Schwein als Modell für die humane Linse in der experimentellen Ophthalmologie und insbesondere in der Kataraktforschung einzusetzen, zumal das Schwein aufgrund seiner Physiologie dem Menschen deutlich näher ist als beispielsweise das Rind. Und mit der Züchtung des Göttinger Minipigs ist der Universität Göttingen eine wichtige Voraussetzung dafür gelungen, dass sich Forschungen an Schweinen mit verhältnismäßig wenig Aufwand und Kosten betreiben lassen.<br /> Auf dem Hintergrund dieser Ergebnisse legt sich die Schlussfolgerung nahe, in der Linsenforschung zukünftig vermehrt den Einsatz von Schweinelinsen zu präferieren.