%0 Generic
%A Neubauer, Andreas
%D 2015
%F heidok:20121
%R 10.11588/heidok.00020121
%T Modellierung und Validierung ionischer Regulationsprozesse in Nervenzellen mittels X-Kern-Magnetresonanztomographie
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/20121/
%X Als X-Kerne werden in der Magnetresonanztomographie (MRT) alle Kerne (das Proton ausgenommen) zusammengefasst, welche einen Kernspin > 0 aufweisen und in biologischem Gewebe vor-  kommen. Gerade die Kerne 23Na, 35Cl und 39K besitzen einen Kernspin von 3/2 und sind durch ihren ständigen Austausch zwischen Intra- und Extrazellulärraum maßgeblich an physiologischen Prozessen beteiligt. Insbesondere die Untersuchung ihrer Interaktion mit Proteinen ist deshalb von großem Interesse.   Die Herausforderungen, die an die X-Kern-MRT gestellt werden sind die Extraktion des relevanten Signals, welches durch die Interaktion von Ionen mit Proteinen zustande kommt, die geringe Signalausbeute und die schwere Kontrollierbarkeit biologischer Parameter. In der vorliegenden Arbeit wurde eine tripelquantengefilterte Sequenz mit zeitproportionalem Phaseninkrement (TQTPPI) sowie eine Spin-Echo- und eine Inversion-Recovery-Sequenz dazu verwendet die Anteile der Single- (SQ) und Tripelquantenresonanzen (TQ) von 23Na, 35Cl und 39K spektroskopisch zu trennen, die Relaxationsparameter, das Verhältnis TQ/SQ, die Korrelationszeit sowie die quadrupolare Kopplungskonstante Anhand von Relaxationsphantomen zu bestimmen. Es zeigte sich, dass mit 39K der höchste Wert für TQ/SQ von 1,19 erreicht werden kann. Für Korrelationszeiten von 23Na, 35Cl und 39K  konnten Werte zwischen (1,14 ± 2,28) ns und (18,33 ± 2,32) ns ermittelt werden. Für die Kopplungskonstanten wurden für die drei Kerne Werte im Bereich von (1,27 ± 2,33) kHz bis (11,91 ± 5,25) kHz ermittelt.   Darüber hinaus konnte die TQTPPI-Sequenz erfolgreich mit einem MRT-Kompatiblen Bioreaktor kombiniert werden. Dieser enthält eine dreidimensionale Zellkultur und ermöglicht es, Versuche mit biologischem Material unter sehr exakten Kontrollbedingungen durchzuführen. Die Na-/K-ATPase der Zellen wurde mittels 20 mM Ouabain blockiert, was zum Erscheinen einer TQ-Resonanz im TQTPPI-Spektrum führte, welche ohne Ouabain nicht zu beobachten war. Mit dieser Arbeit wird die X-Kern-MRT als ein hervorragendes Werkzeug zur Beobachtung zellulärer Vorgänge bewiesen.