In der vorliegenden Arbeit wurden ultrastrukturelle Veränderungen der Mitochondrien bei bzw. nach Kaltlagerung in Endothelzellen untersucht. Diese Untersuchungen erfolgten nach Ausschluss bekannter Schädigungsmechanismen der Hypothermie (eisenabhängige Komponente), indem alle Kaltinkubationen in Anwesenheit von Desferal durchgeführt wurden, und es wurden die Veränderungen vergleichend nach Kaltinkubation (reine Kälteexposition, keine Hypoxie) in physiologischer (chloridreich) und chloridarmer Lösung analysiert.

Zunächst konnte eine kälteinduzierte mitochondriale Fragmentation gezeigt werden, welche nach chloridarmer Kaltinkubation stärker ausgeprägt war als nach chloridreicher Kaltinkubation. Diese Fragmentation war nach Wiedererwärmung nach chloridreicher Kaltinkubation komplett reversibel. Nach Wiedererwärmung nach chloridarmer Kaltinkubation hingegen konnte keine Re-Fusion der Mitochondrien beobachtet werden. Unter chloridarmer Kaltinkubation wurde eine verstärkte Prozessierung des Fusionsproteins OPA1 beobachtet.

In der Ultrastruktur wurde zusätzlich zu der mitochondrialen Fragmentation sowohl eine Schwellung der Mitochondrien als auch eine Degeneration der Cristae während der Kaltinkubation beobachtet. Diese Veränderungen waren in der chloridarmen Lö- sung stärker ausgeprägt als in der chloridreichen Lösung und waren nicht nach entsprechender Warminkubation nachweisbar. Die Degeneration der Cristae konnte zusätzlich mittels 3D-Untersuchungen bestätigt werden. Nach kürzeren Kaltinkubationen (3 h) wurden zudem auffällige kugelige Strukturen an Mitochondrien beobachtet, bei denen es sich eventuell um an der Fission beteiligte Strukturen handeln könnte. Diese wurden ebenfalls mittels 3D-Untersuchungen näher beschrieben. Mittels Immunogoldfärbung wurde nachgewiesen, dass diese Strukturen kein Drp1, den Hauptprotagonisten der mitochondrialen Fission unter physiologischen Bedingungen, enthielten. Die mitochondriale Schwellung und der Cristaeverlust waren unter chloridreicher Bedingung in der Wiedererwärmung komplett reversibel. Nach Wiedererwärmung nach chloridarmer Kaltinkubation (> 24 h) wurde hingegen eine Zunahme der Schwellung mit einer ausgeprägten Degeneration der Cristae beobachtet. Im Einklang mit diesen Veränderungen wurde in diesen Zellen ein erniedrigter ATP-Gehalt gezeigt. Darüber hinaus wurden morphologische Veränderungen weiterer Zellorganellen/ Strukturen (ER, Kernmembran und Glykokalyx) nach Kaltinkubation und nach anschließender Wiedererwärmung beobachtet. Diese waren ebenfalls ausgeprägter nach chloridarmer Kaltinkubation und waren nur nach der chloridreichen Kaltinkubation nach der Wiedererwärmung komplett reversibel.

Bei Kaltinkubation konnten damit verschiedene ultrastrukturelle Veränderungen der Mitochondrien beschrieben werden, welche nach chloridreicher Kaltinkubation komplett reversibel waren. Diese Prozesse waren – wahrscheinlich aufgrund der verstärkten OPA1-Spaltung – nach chloridarmer Kaltinkubation hingegen irreversibel und hatten funktionelle Auswirkungen im Sinne eines ATP-Mangels, der die Ursache der weiteren irreversiblen zellulären Veränderungen darstellen könnte. Hier ist es nun wichtig, die Mechanismen, die diese mitochondrialen Veränderungen auslösen, wie die kugeligen Strukturen und das OPA1-spaltende Enzym, zu identifizieren, um hier therapeutisch anzusetzen, da aktuell verwendete Konservierungslösungen chloridarm sind.