Ionen- und Volumenregulation in Fischzellen

Zellen reagieren auf Änderungen der osmotischen Bedingungen ihrer Umwelt mit Veränderungen des Zellvolumens und versuchen typischerweise durch Aktivierung verschiedener Transportmechanismen ihr ursprüngliches Volumen wieder herzustellen. Diese Studie untersuchte drei fundamentale Aspekte dieses Phänomens in den Zellen von Süßwasserfischen. Zum einen wurde untersucht, ob osmotisch bedingte Veränderungen des Volumens den Zellstoffwechsel beeinflussen und welche Bedeutung eine solche Interaktion haben könnte. Weiters wurden die Mechanismen studiert, die bei Fischzellen an der Regulation des Zellvolumens beteiligt sind, und welche zellulären Signale in der Kontrolle dieser Mechanismen eine Rolle spielen. Schließlich wurde untersucht, wie diese Signalwege ihrerseits aktiviert werden. Als experimentelles Modell verwendeten wir frisch isolierte Leberzellen von zwei Fischarten mit unterschiedlichem ökologischen Hintergrund, Kulturen dieser Leberzellen, einer Leberkrebs-Zelllinie, sowie eine Linie von Kiemenzellen. Durch die Verwendung von Zellen verschiedener Arten und verschiedenen Ursprungs und den Vergleich der Antworten dieser Zellen auf osmotische Störungen sollten die zu untersuchenden Parameter auch in Hinblick auf die unterschiedliche Stresstoleranz von Zellen evaluiert werden. Das Projekt zeigte einerseits, dass Volumensänderungen tatsächlich den Stoffwechsel beeinflussen und lieferte andererseits eine detaillierte Analyse der Transportmechanismen, die in die Volumenregulation von Fischzellen involviert sind. Während manche Antworten und Mechanismen auch für Säugetierzellen beschrieben wurden, ließen sich auch interessante Unterschiede aufzeigen. Dies legt nahe, dass Fischzellen eigene zelluläre Antwortmechanismen entwickelt haben um in ihrer aquatischen Umwelt zu bestehen. Weiters konnte die Bedeutung einiger Signalwege für die Kontrolle von spezifischen Transportmechanismen geklärt werden, sowie die Rolle des Zytoskeletts in diesem Zusammenhang. Zudem wurden die Natur und das Aktivierungsmuster spezifischer Signalwege beleuchtet, die Spezifität der Antworten bezüglich der jeweiligen Stimuli und die Unterschiede in verschiedenen Zelltypen. Zusammenfassend lieferte dieses Projekt neue Einsichten in die zellulären Antworten auf Veränderungen der osmotischen Umwelt von Zellen und zeigte, dass Zellen von niederen Wirbeltieren, wie sie Fische darstellen, äußerst brauchbare Modellsysteme für derartige Untersuchungen darstellen.