Molekularbiologische Untersuchungen zum Wirkmechanismus des ppar-gamma Agonisten Piotglitazon auf die humanen Kolonkarzinom-Zelllinien HCT-116 und HT-29

Die Inzidenz des kolorektalen Karzinoms (KRK) hat seit 1975 ständig zugenommen und ist heute mit über einer Million Neuerkrankungen pro Jahr der dritthäufigste Tumor weltweit. Aus diesem Grund ist die Entwicklung neuer Strategien zur Behandlung des KRK von entscheidender Bedeutung. Eine dieser neuen...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Curth, Harald-Morten
Beteiligte: Lankat-Buttgereit, Brigitte (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2008
Innere Medizin
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Die Inzidenz des kolorektalen Karzinoms (KRK) hat seit 1975 ständig zugenommen und ist heute mit über einer Million Neuerkrankungen pro Jahr der dritthäufigste Tumor weltweit. Aus diesem Grund ist die Entwicklung neuer Strategien zur Behandlung des KRK von entscheidender Bedeutung. Eine dieser neuen Therapiemöglichkeiten könnte die Aktivierung des „peroxisome proliferator activated rezeptor“ (PPAR) durch Thiazolidindionen (TZDs) darstellen. TZDs, zu denen auch Pioglitazon gehört, umfassen eine Gruppe von Medikamenten, die ursprünglich zur Therapie des Diabetes Typ-II entwickelt wurden. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass TZDs über die Aktivierung von PPAR-γ nicht nur einen antidiabetischen, sondern ebenfalls einen antiproliferativen Effekt auf diverse Tumorzellen besitzen. Um zu untersuchen, ob dies auch auf HCT-116 und HT-29 Zellen zutrifft, wurde zunächst die Expression von PPAR-γ in HCT-116 und HT-29 Zellen nachgewiesen. Die Inkubation der Zellen mit 40μM Pioglitazon führte in beiden Zelllinien zu einer deutlichen Reduktion des Zellwachstums unter Pioglitazon-Behandlung. Dieser antiproliferative Effekt war verbunden mit einer Erniedrigung der LDH-Aktivität, einem Marker für stattgefundenen Zelltod. Sowohl Wachstumshemmung als auch die Erniedrigung der LDH-Aktivität waren durch Blockade von PPAR-γ mittels des selektiven Inhibitor GW9662 reversibel, wodurch die PPAR-γ-Abhängigkeit der Pioglitazon-Wirkung auf das Wachstum von HCT-116 und HT-29 Zellen bewiesen werden konnte. Passend zu diesen Ergebnissen ergaben durchflusszytometrische Untersuchungen von HCT-116 Zellen eine nur mäßig gesteigerte Apoptoserate, wohingegen der Zellzyklus eine Arretierung der Zellen in der G0/G1-Phase aufwies. Dieser G0/G1-Arrest hatte eine verminderte Proteinexpression der am Zellzyklus beteiligten Enzyme cdk4, Cyclin D3 und p21cip1/waf1 zur Folge, wohingegen keine Regulation von pro-apoptotischen Enzymen wie Caspase 3, 9, 10 und p53 zu beobachten war. Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen der Pioglitazon-Wirkung und der TRAIL-vermittelten Apoptose zeigten in HT-29 Zellen einen synergistischen Effekt bei gleichzeitiger Inkubation der Zellen mit Pioglitazon und TRAIL, welcher sich bei den HCT-116 Zellen jedoch nicht nachweisen ließ. Interessanterweise fand sich unter Pioglitazon-Behandlung auch eine Erniedrigung der Proteinexpression von pdcd4, einem Tumorsupressor-Protein, welches über die Inhibition von eIF4A auf die Translation wirkt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Aktivierung von PPAR-γ einen Einfluss auf die Proteinexpression von pdcd4 besitzt. Der gleiche Effekt konnte bei der Inkubation von Jurkat-Leukämiezellen mit 40μM Pioglitazon nachgewiesen werden. Die stabile Transfektion von HCT-116 Zellen mit siRNA gegen pdcd4 resultierte ebenfalls in einer Wachstumshemmung, was die Vermutung nahe legt, dass ein basaler Proteinspiegel an pdcd4 für den normalen Ablauf des Zellwachstums unerlässlich ist. Zweidimensionale Gelelektrophoresen von HCT-116-Gesamtproteinextrakten zeigten eine Hyperphosphorylierung von Zytokeratin 19. Zytokeratine (CKs) gehören zu den Intermediärfilamenten und sind wichtiger Bestandteil des Zytoskeletts. Die Phosphorylierung ist eine wichtige regulatorische Modifikation für die Funktion von Zytokeratinen und erhöht deren Löslichkeit. In der vorliegenden Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Behandlung mit TZDs zu einer vermehrten Phosphorylierung von CK 19 führt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Pioglitazon seinen wachstumshemmenden Effekt auf HCT-116 Zellen über die Erniedrigung der Proteinexpression von cdk4, Cyclin D3 und p21cip1/waf1 vermittelt, was einen G0/G1-Arrest zur Folge hat. Im Hinblick auf die Entwicklung neuer Strategien für die Behandlung von Karzinomen stellt somit die Aktivierung von PPAR-γ über TZDs oder andere, noch effektivere Agonisten eine Erfolg versprechende Therapieoption dar.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2008.0310