Phänotyp und intrazelluläre Signaltransduktion der antagonistischen Wirkung von Anthrazyklinen auf Apoptoseinduktion durch Vinca-Alkaloide

Wolf, Lina (2017): Phänotyp und intrazelluläre Signaltransduktion der antagonistischen Wirkung von Anthrazyklinen auf Apoptoseinduktion durch Vinca-Alkaloide. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Chemotherapeutika wie Vinca-Alkaloide und Anthrazykline werden in der Tumortherapie im Rahmen von Polychemotherapie-Protokollen bei verschiedenen Tumorentitäten gleichzeitig am selben Tag verabreicht mit dem Ziel einer synergistischen Wirkverstärkung bei kombinierter Therapie. Beide Chemotherapeutikasubstanzgruppen induzieren in Tumorzellen sehr effektiv Apoptose. Die molekularen Mechanismen der Wirkung der Kombinationstherapie und mögliche Interaktionen sind bisher unzureichend untersucht. Vorarbeiten aus meiner Arbeitsgruppe vor Aufnahme der Dissertation zeigten zum ersten Mal, dass Doxorubicin auf Leukämiezellen einen antagonistischen Effekt auf die Vincristin-induzierte Apoptose hat. Ausgehend von dieser überraschenden Erkenntnis war es Ziel meiner Doktorarbeit die Häufigkeit dieser Medikamenteninteraktion auf Tumorzelllinien und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen der Wirkinteraktion zwischen Doxorubicin und Vincristin zu ermitteln. Mittels FACScan-Apoptoseanalyse konnte gezeigt werden, dass Doxorubicin auch auf der Neuroblastom-Zelllinie SHEP, somit einer weiteren Tumorentität, die in aktuellen Therapieprotokollen mit der Kombination behandelt wird, die VCR-induzierte Apoptose inhibiert. Der antagonistische Effekt konnte vermindert werden, wenn die beiden Substanzen zeitversetzt verabreicht wurden, und zwar wenn Vincristin vor Doxorubicin appliziert wurde, nicht aber wenn Doxorubicin zuerst appliziert wurde. Der antiapoptotische Effekt war nicht begrenzt auf die Kombination von Doxorubicin und Vincristin, sondern konnte auch für die Kombination von Vincristin mit anderen Anthrazyklinen und von Doxorubicin mit weiteren Vinca-Alkaloiden nachgewiesen werden. Somit handelt es sich um eine generelle Interaktion zwischen den beiden Substanzgruppen. Bei der weiteren Quantifizierung des Antagonismus zeigte sich, dass bei insgesamt 75% (9/12) der untersuchten Zelllinien, die in aktuellen Chemotherapieprotokollen mit der Kombination behandelt werden ein antiapoptotischer Effekt von Doxorubicin auf die Vincristin-induzierte Apoptose bestand. Um den Signalmechanismus, der dem Antagonismus zugrunde liegt, zu ermitteln, wurden die bekannten Schritte der intrazellulären Signaltransduktion beider Substanzen näher analysiert und die wichtigsten intrazellulären Proteine der Apoptosesignalkaskade exemplarisch für SHEP- und A498-Zellen untersucht. Dererste Schritt des Vincristin-vermittelten intrinsischen Apoptose-Signalweges, der von Doxorubicin inhibiert wurde, war die Phosphorylierung und damit Inaktivierung von anti-apoptotischem Bcl-2 und Bcl-xL. In der Folge konnte gezeigt werden, dass die nachfolgenden Schritte der Apoptoseinduktion durch Vincristin wie Verlust des Mitochondrien-Membran-Potentials, Caspasen-Aktivierung und PARP-Spaltung durch Doxorubicin inhibiert wurden. Doxorubicin wiederum führte als interkalierende Substanz durch DNA-Schaden zu einer starken Aktivierung des Transkriptionsfaktors p53. Mittels Western Blot konnte nachgewiesen, dass die nukleäre p53-Ansammlung in der Kombination mit Vincristin unbeeinflusst blieb. Die Ergebnisse legen nahe, dass die nachfolgende Aktivierung von p21 und der Zellzyklusarrest in G2/M für die Interaktion von Doxorubicin mit der Apoptoseinduktion durch Vincristin verantwortlich sind. Durch die Verwendung von HCT116 Zellen mit Verlust von p53 bzw. p21 konnte nachgewiesen werden, dass bei Fehlen von p53 bzw. p21 der Antagonismus nicht auftritt. Die Zusammenschau der Ergebnisse zur Rolle von p53 und p21 sowie die Zellzyklusverteilung nach Stimulation mit Doxo, VCR oder der Kombination legt nahe, dass die inhibierende Wirkung von Doxorubicin für Apoptose durch VCR über den Zellzyklusarrest erfolgt.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Apoptose Anthrazykline Vinca-Alkaloide
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 26. Oktober 2017
• 1. Bericht­erstatter:in: Ehrhardt, Harald