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The oxidative burst reaction in mammalian cells depends on gravity

Adrian, Astrid und Schoppmann, Kathrin und Sromicki, Juri und Brungs, Sonja und von der Wiesche, Melanie und Hock, Bertold und Kolanus, Waldemar und Hemmersbach, Ruth und Ullrich, Oliver (2013) The oxidative burst reaction in mammalian cells depends on gravity. Cell Communication and Signaling, 98 (11), Seiten 1-20. BioMed Central. doi: 10.1186/1478-811X-11-98. ISSN 1478-811X.

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Offizielle URL: http://www.biosignaling.com/content/11/1/98

Kurzfassung

Gravity has been a constant force throughout the Earth’s evolutionary history. Thus, one of the fundamental biological questions is if and how complex cellular and molecular functions of life on Earth require gravity. In this study, we investigated the influence of gravity on the oxidative burst reaction in macrophages, one of the key elements in innate immune response and cellular signaling. An important step is the production of superoxide by the NADPH oxidase, which is rapidly converted to H2O2 by spontaneous and enzymatic dismutation. The phagozytosis-mediated oxidative burst under altered gravity conditions was studied in NR8383 rat alveolar macrophages by means of a luminol assay. Ground-based experiments in “functional weightlessness” were performed using a 2 D clinostat combined with a photomultiplier (PMT clinostat). The same technical set-up was used during the 13th DLR and 51st ESA parabolic flight campaign. Furthermore, hypergravity conditions were provided by using the Multi-Sample Incubation Centrifuge (MuSIC) and the Short Arm Human Centrifuge (SAHC). The results demonstrate that release of reactive oxygen species (ROS) during the oxidative burst reaction depends greatly on gravity conditions. ROS release is 1.) reduced in microgravity, 2.) enhanced in hypergravity and 3.) responds rapidly and reversible to altered gravity within seconds. We substantiated the effect of altered gravity on oxidative burst reaction in two independent experimental systems, parabolic flights and 2D clinostat / centrifuge experiments. Furthermore,the results obtained in simulated microgravity (2D clinorotation experiments) were proven by experiments in real microgravity as in both cases a pronounced reduction in ROS was observed. Our experiments indicate that gravity-sensitive steps are located both in the initial activation pathways and in the final oxidative burst reaction itself, which could be explained by the role of cytoskeletal dynamics in the assembly and function of the NADPH oxidase complex.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/87838/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The oxidative burst reaction in mammalian cells depends on gravity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Adrian, AstridDepartment of Machine Design, Engineering Design and Product Development, Institute of Mechanical Engineering, Otto-von-Guericke-University MagdeburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schoppmann, KathrinLudwig-Maximilians University München, Dep. of Biology II, München, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sromicki, JuriUniversity of Zurich, Institute of AnatomyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brungs, SonjaGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
von der Wiesche, MelanieGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hock, BertoldTechnische Universität München, Lehrstuhl für BioanalytikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kolanus, WaldemarLife and Medical Sciences (LIMES) Institute, University of Bonn, Karlrobert-Kreiten-Straße 13, 53115 Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hemmersbach, RuthGerman Aerospace Center (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ullrich, OliverUniversity of Zurich, Institute of Anatomy, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Dezember 2013
Erschienen in:Cell Communication and Signaling
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:98
DOI:10.1186/1478-811X-11-98
Seitenbereich:Seiten 1-20
Verlag:BioMed Central
Name der Reihe:Biosignaling
ISSN:1478-811X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Phagocytosis, Macrophage, Parabolic flight, Clinorotation, Hypergravity, Microgravity
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Biowissenschaftliche Nutzerunterstützung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Biomedizinische Forschung
Hinterlegt von: Duwe, Helmut
Hinterlegt am:16 Jun 2014 11:59
Letzte Änderung:14 Dez 2019 04:28

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