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Klin Monbl Augenheilkd 2001; 218(4): 251-261
DOI: 10.1055/s-2001-14922
EXPERIMENTELLE STUDIE

Georg Thieme Verlag Stuttgart ·New York

Humane Linsenzellen in der Kultur[1] [2]

II. Charakterisierung von etablierten Linsenzelllinien und Testung auf Eignung für ZytotoxizitätsuntersuchungenHuman lens cell. II. Characterization of established lens cell lines and their suitability for cytotoxicity examinationsMartin Iwig1 , Dietmar Gläßer1 , Hans  G. Struck2
  • 1 Institut für Physiologische Chemie, Medizinische Fakultät, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Hollystr. 1, 06097 Halle (Direktor: Prof. Dr. Dr. Thomas Braun)
  • 2 Universitätsklinik und Poliklinik für Augenheilkunde, Arbeitsbereich für Experimentelle Ophthalmologie, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Magdeburger Str. 8, 06097 Halle (Direktor: Prof. Dr. G. I. W. Duncker)
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Publication Date:
31 December 2001 (online)

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Zusammenfassung

Hintergrund Zur Auffindung von Risikofaktoren für die Kataraktogenese werden geeignete humane Linsenzelllinien benötigt. In der vorliegenden Arbeit werden Linsenzelllinien von Linsenkapselpräparaten nach Kataraktoperationen und von reaktivierten Linsenfaserzellen näher charakterisiert und ihr Einsatz für Zytotoxizitätsteste beschrieben.

Material und Methoden Bestimmung der Adhäsionsabhängigkeit mittels Autoradiographie; Soft-Agar-Test; Ermittlung der Kern-Plasma-Relation unter Einsatz der Laser-Scan-Mikroskopie; Fluoreszenzmikroskopische Darstellung des Zytoskeletts; Zytotoxizitätsuntersuchungen: Neutralrot-Test, Messung der 3H-TdR-Inkorporation, Bestimmung des Markierungsindex.

Ergebnisse Zwei etablierte Linsenzelllinien wiesen Zeichen einer spontanen Transformation auf. Bei diesen Zelllinien war die Generationszeit stark verkürzt, die Adhäsionsabhängigkeit teilweise oder vollständig aufgehoben und eine Zellvermehrung in „soft-agar” nachweisbar. Die Clonierungseffizienz war relativ hoch und die Serumabhängigkeit reduziert. Die Kern-Plasma-Relation war gegenüber nichttransformierten Linsenzellen nicht wesentlich verändert. Die Organisation des Zytoskeletts war zellformabhängig. Die Intermediärfilamente waren vom Vimentintyp. Die zytotoxische Wirkung von Ethanol wurde mit dem Neutralrot-Test nachgewiesen. Die Messung der 3H-TdR-Inkorporation ergab eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Mitomycin C.

Schlussfolgerungen Die etablierten Linsenzelllinien weisen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber zytotoxisch wirkenden Substanzen auf. Ihr Einsatz zur Auffindung von Risikofaktoren für die Kataraktogenese kann daher empfohlen werden.

Background Human lens cells in culture may be valuable tools to discover cataractogenic risk factors. Here we report on the characterization of established human lens cells and their use in cytotoxicity tests.

Material and methods Adhesion dependence was tested by an autoradiographic method. Soft agar test was performed to secure anchorage-independent growth. Laser scan microscopy was used for measuring the nucleus-cytoplasmic relationship. The cytoskeleton was visualized by fluorescence microscopy. Investigations on cytotoxicity were done by neutral red cytotoxicity assay and 3H-thymidine incorporation. The labeling index was determined by the BrdU-method.

Results Two lens cell lines were transformed into fast growing cells. They are characterized by a partial loss of adhesion dependence, cell growth in soft agar, high cloning efficiency and reduced serum requirement. However, the nucleus-cytoplasmic relationship did not change very much in comparison to nontransformed lens cells. The organization of the cytoskeleton was cell shape dependent. The intermediate filaments were from the vimentin type. The established cell lines proved to be highly sensitive to ethanol and mitomycin C.

Conclusions The established human lens cell lines are well suited to screen for cytotoxic substances in vitro which might be cataractogenic risk factors in vivo.

Schlüsselwörter

Linsenepithelzellen - menschliche Linsenzelllinien - Zytotoxizität - Neutralrot-Test - 3H-TdR-Inkorporation - Markierungsindex - Katarakt - Mitomycin C

Key words

lens epithelium - human lens cell lines - cytotoxicity - neutral red test - 3H-TdR-incorporation - labeling index - cataract - mitomycin C

01 1 Manuskript erstmalig eingereicht am 9. 6. 00 und in der vorliegenden Form angenommen.

02 2 Herrn Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. h.c. Otto Hockwin zum 75. Geburtstag gewidmet.

Literatur

01 1 Manuskript erstmalig eingereicht am 9. 6. 00 und in der vorliegenden Form angenommen.

02 2 Herrn Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. h.c. Otto Hockwin zum 75. Geburtstag gewidmet.

  • 01 Azuma  M, Schearer  T R. Induction of elongation in cultured rat lens epithelial cells by FGF and inhibition by selenite.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1992;  33 2528-2531.
    Search in Google Scholar
  • 02 Blakytny  R, Harding  J J. Prevention of cataract in diabetic rats by aspirin, paracetamol (acetaminophen) and ibuprofen.  Exp Eye Res. 1992;  54 509-518.
    Search in Google Scholar
  • 03 Clayton  R M, Cuthbert  J, Duffy  J, Seth  J, Phillips  C I, Bartholomew  R S, Reed  McK. Some risk factors associated with cataract in S.E. Scotland: a pilot study.  Trans ophthal Soc UK. 1982;  102 331-336.
    Search in Google Scholar
  • 04 Faulstich  H, Trischmann  H, Mayer  D. Preparation of tetramethylrhodaminyl-phalloidin and uptake of the toxin into short-term cultured hepatocytes by endocytosis.  Exp Cell Res. 1983;  144 73-82.
    Search in Google Scholar
  • 05 Ganter  K, Hockwin  O. Einwirkung von Kortikosteroiden auf die Entwicklung einer Galaktose-Katarakt bei Ratten. In: Böke W, Hrsg. Kortikosteroide in der Augenheilkunde. München: Bergmann.; 1973: p. 129-133.
    Search in Google Scholar
  • 06 Glaesser  D, Friedrich  E, Iwig  M, Weber  E. Über ein Aggregationsphänomen von Augenlinsenepithelzellen und seine Beeinflussung durch physiologische Purinderivate.  Exp Cell Res. 1972;  72 409-420.
    Search in Google Scholar
  • 07 Glaesser  D, Fass  U, Gruner  M, Thust  O, Iwig  M, Spindler  M. Low concentrations of cis-linoleic acid induce cell damage in epithelial cells from bovine lenses.  Europ J Cell Biol. 1996;  71 286-292.
    Search in Google Scholar
  • 08 Glanz  D, Glaesser  D, Lennarz  B, Nguyen  N, Iwig  M. Low concentrations of cis-linoleic acid induce intracellular calcium rise and cell damage in bovine lens epithelial cells.  Nova Acta Leopoldina. 1997;  NF 75, Nr. 299 113-120.
    Search in Google Scholar
  • 09 Hockwin  O. Multifactorial pathogenesis of “senile cataract”.  Nova Acta Leopoldina. 1997;  NF 75, Nr. 299 37-44.
    Search in Google Scholar
  • 10 Iwig  M, Glaesser  D, Bethge  M. Cell shape mediated growth control of lens epithelial cells grown in culture.  Exp Cell Res. 1981;  131 47-55.
    CrossrefPubMedSearch in Google Scholar
  • 11 Iwig  M, Glaesser  D. On the role of microfilaments in cell shape-mediated growth control of lens epithelial cells.  Cell Tissue Kinet. 1985;  18 169-182.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 12 Iwig  M, Ngoli  D, Glaesser  D. Autoradiographic investigations on cell shape-mediated growth regulation of lens epithelial cells in culture.  Biomed Biochim Acta. 1989;  1 121-127.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 13 Iwig  M, Reinhardt  E, Glaesser  D. Influence of various drugs on the cytoskeleton and the proliferative growth of lens epithelial cells.  Acta histochemica. 1992;  Suppl. 41 161-168.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 14 Iwig  M, Czeslick  E, Müller  A, Gruner  M, Spindler  M, Glaesser  D. Growth regulation by cell shape alteration and organization of the cytoskeleton.  Europ J Cell Biol. 1995;  67 145-157.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 15 Iwig  M. Alteration of the cytoskeleton of lens epithelial cells and its effects on DNA-, RNA- and protein-synthesis.  Nova Acta Leopoldina. 1997;  NF 75, Nr. 299 185-198.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 16 Iwig  M, Glaesser  D, Luther  M, Struck  H G. Humane Linsenzellen in der Kultur. I. Gewinnung von adulten Linsenepithelzellen aus Linsenkapselpräparaten nach Kataraktoperationen und von fetalen Linsenzellen durch Reaktivierung kernhaltiger Faserzellen.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2000;  voranstehende Arbeit -.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 17 Kasuya  M, Itoi  M, Kobayashi  S, Sunaga  H, Suzuki  K T. Changes of glutathione and taurine concentration in lenses of rat eyes induced by galactose-cataract formation or aging.  Exp Eye Res. 1992;  54 49-53.
    CrossrefPubMedSearch in Google Scholar
  • 18 Langner  J, Ansorge  S, Bohley  P, Kirschke  H, Hanson  H. Intracellular proteolysis. I. Activity determination of endopeptidases using protein substrates.  Acta biol med germ. 1971;  26 935-951.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 19 Li  W C. The lens epithelium, apoptosis and cataract formation.  Nova Acta Leopoldina. 1997;  NF 75, Nr. 299 81-108.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 20 Li  W C, Kuszak  J R, Wang  G-M, Wu  Z-Q, Spector  A. Calcimycin-induced lens epithelial cell apoptosis contributes to cataract formation.  Exp Eye Res. 1995;  61 91-98.
    CrossrefPubMedSearch in Google Scholar
  • 21 Mauersberger  B. Die tierische Zelle in Dauerkultur. In: Mauersberger B, Hrsg. Aktuelle Probleme der Zellzüchtung. Jena: Fischer,; 1971: 131-202.
    Search in Google Scholar
  • 22 Piatigorski  J, Fukui  H N, Kinoshita  J H. Differential metabolism and leakage of protein in an inherited cataract and a normal lens cultured with ouabain.  Nature. 1978;  274 558-562.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 23 Ramaekers  F CS, Osborn  M, Schmid  W, Weber  K, Bloemendal  H, Franke  W W. Identification of the cytoskeletal proteins in lens-forming cells, a special epitheloid cell type.  Exp Cell Res. 1980;  127 309-327.
    CrossrefPubMedSearch in Google Scholar
  • 24 Sakuragawa  M, Kuwabara  T, Kinoshita  J H, Fukui  H N. Swelling of lens fibers.  Exp Eye Res. 1975;  21 381-394.
    CrossrefPubMedSearch in Google Scholar
  • 25 Sehlmeyer  U, Rohwedel  J, Wobus  A M. Primordial germ cell derived embryonic germ cells of the mouse - In vitro model for cytotoxicity studies with chemical mutagens.  Toxicology in Vitro. 1996;  10 755-763.
    CrossrefPubMedSearch in Google Scholar
  • 26 Skehan  P. Assays of cell growth and cytotoxicity. In: Studzinski G, Hrsg. Cell growth and apoptosis. New York: Oxford University Press; 1995: p. 179-180.
    Search in Google Scholar
  • 27 Stevens  V J, Rouzer  C A, Monnier  V M, Cerami  A. Diabetic cataract formation: potential role of glycosylation of lens crystallins.  Proc Natl Acad Sci USA. 1978;  75 2918-2922.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 28 Stoker  M, O'Neill  C, Berryman  S, Waxman  V. Anchorage and growth regulation in normal and virus-transformed cells.  Int J Cancer. 1968;  3 683-693.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 29 Struck  H G. Clinical aspects of cataracts.  Nova Acta Leopoldina. 1997;  NF 75, Nr. 299 9-17.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 30 Struck  H G, Heider  C, Lautenschläger  C. Veränderungen des Linsenepithels bei Diabetikern und Nichtdiabetikern mit verschiedenen Trübungsformen einer altersassoziierten Katarakt.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2000;  216 204-209.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 31 Tomasz  M, Lipman  R, Chowdary  D, Pawlack  J, Verdine  G L, Nakanishi  K. Isolation and structure of a covalent adduct between mitomycin C and DNA.  Science. 1987;  235 1204-1208.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 32 Trimborn  M, Iwig  M, Glanz  D, Gruner  M, Glaesser  D. Linoleic acid cytotoxicity to bovine lens epithelial cells: Influence of albumin on linoleic acid uptake and cytotoxicity.  Ophthal Res. 2000;  32 87-93.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 33 Unakar  N J, Weinsieder  A, Reddan  J R. Ultrastructural changes associated with the induction and reversal of a chemically induced cataract.  Ophthal Res. 1977;  9 296-307.
    PubMedSearch in Google Scholar
  • 34 Wobus  A. Zellkulturtechniken und Zellmodelle. In: Ganten D, Ruckpaul K, Hrsg. Handbuch der molekularen Medizin, Band 1, Molekular- und Zellbiologische Grundlagen. Berlin-Heidelberg: Springer,; 1997: p. 305-337
    Search in Google Scholar