Dichloracetat (DCA) sensibilisiert sowohl Wildtyp- als auch überexprimierende Bcl-2-Prostatakrebszellen in vitro für Strahlung

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Wengang Cao^,1,3 Saif Yacoub^,1,3 Kathleen T. Shiverick^,2,3 Kazunori Namiki^,1,3 Yoshihisa Sakai^,1,3 Stacy Porvasnik^,1,3 Cydney Urbanek^,1,3 und Charles J. Rosser1^,2,3*

¹ Abteilung für Urologie, Universität von Florida, Gainesville, Florida2
Abteilung für Pharmakologie und Therapeutik, Universität von Florida, Gainesville, Florida3
Prostatakrebs-Translations-Arbeitsgruppe, Universität von Florida, Gainesville, Florida

Korrespondenz: Dr. Charles J. Rosser, MD, Abteilung für Urologie, University of Florida College of Medicine, Suite N215, PO Box 100247, Gainesville, FL 3210. E-Mail: [email protected]

Eingereicht: 28 Februar 2008Akzeptiert
: 1. April 2008Veröffentlicht
: 8. Mai 2008

Zusammenfassung

Hintergrund: Bcl-2 schützt Zellen vor Apoptose und verschafft Zellen, die dieses Onkogen überexprimieren, einen Überlebensvorteil. Darüber hinaus macht eine Überexpression von Bcl-2 die Zellen resistent gegen eine Strahlentherapie. Kürzlich wurde nachgewiesen, dass Dichloracetat (DCA) die apoptotische Maschinerie durch Wechselwirkung mit Bcl-2 verstärkt. In dieser Studie untersuchten wir, ob die Behandlung menschlicher Prostatakrebszellen mit DCA die Bcl-2-Expression modulieren könnte und ob die Modulation der Bcl-2-Expression die Bcl-2 überexprimierenden Zellen anfälliger für die zytotoxischen Wirkungen der Strahlung machen könnte.

Methoden: Menschliche Prostatakrebszellen PC-3-Bcl-2 und PC-3-Neo, die zusätzlich zur Bestrahlung mit DCA behandelt wurden, wurden in vitro auf Veränderungen der Proliferation, des klonogenen Überlebens, der Apoptose, der Zellzyklusphasenverteilung, des mitochondrialen Membranpotenzials und der Expression von Bcl-2-, Bcl-xL-, Bax- oder Bak-Proteinen untersucht.

Ergebnisse: DCA allein erzeugte signifikante zytotoxische Wirkungen und war mit einem G1-Zellzyklus-Stillstand verbunden. Außerdem wurde DCA mit einer erhöhten Apoptoserate in Verbindung gebracht. Die Kombination von DCA mit Bestrahlung sensibilisierte beide Zelllinien für die tödliche Wirkung der Strahlung. Die Behandlung von PC-3-Bcl-2 oder PC-3-Neo mit DCA und Bestrahlung führte zu deutlichen Veränderungen bei verschiedenen Mitgliedern der Bcl-2-Familie. Darüber hinaus führte die DCA-Therapie zu einer signifikanten Veränderung des Membranpotenzials der Mitochondrien, was die Vermutung stützt, dass DCA auf die Mitochondrien wirkt.

Schlussfolgerungen: Dies ist die erste Studie, die zeigt, dass DCA Wildtyp- und überexprimierende Bcl-2-Zellen des menschlichen Prostatakrebses durch Modulation der Expression von Schlüsselmitgliedern der Bcl-2-Familie wirksam gegen Strahlung sensibilisieren kann. Zusammengenommen rechtfertigen diese Ergebnisse eine weitere Evaluierung der Kombination von DCA und Bestrahlung.

Schlüsselwörter: Dichloracetat; Strahlung; Prostatakrebs; Bcl-2

Prostata 68: 1223-1231, 2008
.© 2008 Wiley-Liss, Inc.

EINFÜHRUNG

Ein Rezidiv nach einer definitiven Strahlentherapie bei lokalisiertem Prostatakrebs ist ein häufiges Phänomen, das bei 33-56 % der Männer auftritt ^[1]. In jüngster Zeit hat die Erhöhung der Bestrahlungsdosis zu besseren Ergebnissen bei der Kontrolle von Prostatakrebs geführt ^[2,3]. Da ein erhöhtes Risiko von Komplikationen in nahegelegenen kritischen Strukturen besteht, ist die Menge an Strahlung, die verabreicht werden kann, begrenzt, und daher ist die Dosiseskalation wahrscheinlich nicht die ultimative Lösung zur Überwindung der Strahlenresistenz. Stattdessen haben sich die Forscher Strategien zugewandt, um Prostatatumoren für die Auswirkungen der Bestrahlung zu sensibilisieren ^[4-7]. Alle diese Strategien, die in den letzten 20 Jahren erprobt wurden, beinhalteten jedoch die systemische Verabreichung von Wirkstoffen, deren einzigartige Nebenwirkungsprofile fast immer die pharmakologischen Dosen auf Werte begrenzen, die unter denen liegen, die für eine tatsächliche Sensibilisierung der Tumoren für die Bestrahlung erforderlich sind. Darüber hinaus ist keine der bisher getesteten Sensibilisierungsstrategien für den breiten Einsatz verfügbar.

In mehreren Studien wurde immer wieder festgestellt, dass zwei Gene, die mit der Apoptose zusammenhängen, nämlich p53 und Bcl-2, eine wichtige Rolle beim Wiederauftreten von Prostatakrebs nach einer Strahlentherapie spielen ^[8-13]. Insbesondere kann eine Aberration dieser Gene fehlerhafte Mitochondrien und apoptotische Wege ^{<a href=“#14″>[14]</a>} hervorrufen ^{. Kürzlich haben Forscher berichtet, dass Dichloracetat (DCA), ein bekannter Inhibitor der mitochondrialen Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase (PDK) und ein bei erblichen Laktatazidose-Erkrankungen eingesetztes Medikament, den Zellstoffwechsel von der Glykolyse auf die Glukoseoxidation umstellen kann. Krebszellen und insbesondere Krebszellen, die bekanntermaßen gegen Chemo- und Strahlentherapie resistent sind, verfügen bekanntermaßen über eine abweichende apoptotische Signalübertragung <a href=“#15″>[15]</a>. Forscher haben gezeigt, dass die Verabreichung von DCA mit einer Korrektur der Glukoseverwertung und der Wiederherstellung der apoptotischen Signalwege in Krebszellen <a href=“#16″>[16]</a> verbunden ist. Daher stellen wir die Hypothese auf, dass die Behandlung von strahlenresistenten Prostatakrebszellen, die Bcl-2 überexprimieren, mit DCA vor einer Strahlentherapie die apoptotische Funktion wiederherstellen und die Zellen anfälliger für die zytotoxischen Wirkungen der Strahlung machen kann.}

</p&gt <h2>MATERIALIEN UND METHODEN</h2&gt Humane Prostatakrebs-Zelllinien und Reagenzien PC-3-Bcl-2-Zellen (gekennzeichnet durch Bcl-2-Überexpression, deletiertes PTEN und mutiertes p53) und PC-3-Neo-Zellen (gekennzeichnet durch Wildtyp-Bcl-2-Expression, deletiertes PTEN und mutiertes p53) waren großzügige Geschenke von Dr. Timothy McDonnell (University of Texas MD Anderson Cancer Center, Houston, TX). Die Zellen wurden in Dulbecco’s modified Eagle’s medium mit 10 % fötalem Rinderserum, 100 U/ml Penicillin, 100 mg/ml Streptomycin, 4 mM Glutamin und 400 mg/ml G418 gehalten. Alle Zellen wurden bei 37°C in einer befeuchteten Atmosphäre von 5% CO2 in Luft inkubiert. </p&gt DCA (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) wurde in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) in einer Konzentration von 100 mM aufgelöst. Für weitere Experimente wurde DCA in PBS verdünnt, das als Vehikelkontrolle für alle Experimente diente. Der Farbstoff JC-1 (5,50 ,6,60 -Tetrachlor-1,10 ,3,30 – Tetraethyl-benzimidazolylcarbocyaninjodid) (Calbiochem, San Diego) wurde in DMSO in einer Konzentration von 2 mg/ml aufgelöst. Für weitere Experimente wurde JC-1 in Kulturmedium verdünnt.</p&gt InVitro-Zytotoxizitätstest PC-3-Bcl-2 und PC-3-Neo wurden in 96-Well-Platten mit einer Dichte von 2,5 x 103 Zellen pro Well ausgesät und mit DCA oder PBS behandelt. Die Zellen wurden mit DCA in Konzentrationen von 0,01 mM bis 100 mM behandelt. Nach 1-4 Tagen wurden 100 ml einer 1 mg/ml MTT-Lösung (Sigma-Aldrich) in die entsprechenden Platten gegeben und 2,5 Stunden bei 37 °C inkubiert. Jede Reaktion wurde mit Lysepuffer (200 mg/ml SDS, 50% N,N-Dimethylformamid, pH 4) bei Raumtemperatur für 1 Stunde gestoppt, und die optische Dichte wurde auf einem Mikroplatten-Autoreader (Bio-Tek Instruments, Winooski, VT) bei 560 nM gemessen. Die Absorptionswerte wurden auf die Werte der behandelten Kontrollzellen normiert, um den Prozentsatz der Überlebensrate zu bestimmen. Jeder Test wurde in dreifacher Ausführung durchgeführt, und der Mittelwert der drei Tests wurde berechnet. Die Lebensfähigkeit der Zellen wurde mit Hilfe des Kristallviolett-Ausschlusstests bestätigt. </p&gt Das klonogene Überleben Das klonogene Überleben wurde mit einer Technik bestimmt, die zuvor in unserem Labor angewandt wurde <a href=“#17″>[17]</a>. Kurz gesagt wurden 5 x 105 PC-3-Bcl-2- oder PC-3-Neo-Prostatakrebszellen in sterile T 25-Kolben gegeben und über Nacht anhaften gelassen. Am nächsten Tag wurden die Zellen mit DCA in einer Konzentration, die das Wachstum von 25 % der Zellen hemmt (IC25) oder mit PBS (Kontrolle) behandelt. Vierundzwanzig Stunden später wurden die Kolben mit Gamma 40 (0,7 Gy/min) mit einer Gesamtdosis von 2, 4 oder 6 Gy bestrahlt oder als Kontrolle unbestrahlt gelassen. Unmittelbar nach der Bestrahlung wurden die Zellen trypsinisiert, seriell verdünnt, auf 10-cm-Schalen repliziert und 14 Tage lang bebrütet. Anschließend wurden die Kolonien mit 0,2 % Kristallviolett angefärbt und gezählt. Der Anteil der Überlebenden (SF) wurde im Verhältnis zu den unbestrahlten Zellen (Kontrolle) berechnet. Jeder Versuch wurde in dreifacher Ausführung durchgeführt, und der mittlere SF-Wert für jeden Satz von drei Versuchen wurde berechnet. </p&gt Zellzyklusanalyse Für die Analyse der Zellzyklusverteilung wurden PC-3-Bcl-2 oder PC-3-Neo Prostatakrebszellen zu 5 105 Zellen in 10-cm-Gewebekulturschalen ausgesät und über Nacht inkubiert. Die Zellen wurden dann mit DCA in ihrer IC25 oder mit PBS (Kontrolle) behandelt und anschließend in einem ergänzten Medium gehalten. Nach 12 Stunden wurden einige Zellen mit 2 Gy bestrahlt. Nach weiteren 12 Stunden wurden die Zellen trypsinisiert, mit 1 PBS gewaschen, in 1%igem Paraformaldehyd fixiert und bei 48°C in 70%igem Ethanol gelagert. Nach der Inkubation in 70%igem Ethanol wurden die Zellen mit RNase A behandelt und in Propidiumjodidlösung inkubiert. Die Zellzyklusverteilung wurde mittels Durchflusszytometrie an mindestens 10.000 gated Zellen mit einem FACScan-Durchflusszytometer (Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ) bestimmt. Alle Zellzyklusanalysen wurden in dreifacher Ausführung durchgeführt.</p&gt Western-Blot-Analyse PC-3-Bcl-2- und PC-3-Neo-Zellen wurden in 10-cm-Platten mit 4 x 105 Zellen/Vertiefung ausgesät und 1 Stunde lang mit DCA in der IC25 oder PBS (Kontrolle) behandelt; einige Zellen wurden dann mit 2 Gy bestrahlt. Nach 24 Stunden wurden die Zellen in Lysepuffer [250 mM Tris-HCl (pH 6,8), 2 % SDS und 10 % Glycerin] und Proteininhibitor-Cocktail (Sigma Aldrich) inkubiert. Anschließend wurden die Zellen einem Standard-Protein-Assay mit dem DC-Protein-Assay-Kit (Bio-Rad, Hercules, CA) unterzogen, und die Western-Blot-Analyse wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt <a href=“#18″>[18]</a>. Beim Immunoblotting wurden die Proteine zunächst mit primären Antikörpern gegen Bcl-2, Bcl-xl, Gesamt-PARP, Bax und g-Tubulin (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA), Bak (BD Pharmingen, San Jose, CA) und anschließend mit sekundären Antikörpern (Bio-Rad) inkubiert. Die Protein-Antikörper-Komplexe wurden mittels Chemilumineszenz (Amersham, Arlington Heights, IL) nachgewiesen. </p&gt Analyse des Membranpotentials Für die Analyse des mitochondrialen Membranpotentials (ΔΨm) wurden PC-3-Bcl-2 oder PC-3-Neo Prostatakrebszellen mit 5 x 105 Zellen in 10-cm-Gewebekulturschalen ausgesät und über Nacht inkubiert. Die Zellen wurden dann mit DCA in der jeweiligen IC25 oder mit PBS (Kontrolle) behandelt und anschließend in ergänztem Medium gehalten. Nach 12 Stunden wurden einige Zellen mit 2 Gy bestrahlt. Nach weiteren 12 Stunden wurden die Zellen trypsinisiert, mit 1 PBS gewaschen und mit einem Medium, das den Farbstoff JC-1 (10 mg/ml) enthielt, für 20 Minuten bei 37°C inkubiert. In normalen Zellen konzentriert sich der Farbstoff aufgrund des elektrochemischen Potenzialgradienten in der mitochondrialen Matrix, wo er orange fluoreszierende Aggregate bildet. Eine Reaktion, die das mitochondriale Membranpotenzial beeinträchtigt, verhindert die Anhäufung des JC-1-Farbstoffs in den Mitochondrien, so dass der Farbstoff in der gesamten Zelle verteilt wird, was zu einer Verschiebung von oranger zu grüner Fluoreszenz führt. Schließlich wurden die Zellen gewaschen und in 1 ml PBS resuspendiert, um eine fluoreszierende Durchflusszytometrie-Analyse mit einem FACScan-Durchflusszytometer (Becton Dickinson) durchzuführen, bei der mindestens 10.000 Zellen erfasst werden. Die mitochondriale Depolarisierung wird durch eine Abnahme des Verhältnisses von oranger zu grüner Fluoreszenz angezeigt. Alle Analysen des mitochondrialen Membranpotenzials wurden in dreifacher Ausführung durchgeführt. </p&gt Statistische Analyse Die Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen wurden mit dem Student’s t-Test auf statistische Signifikanz untersucht. Ein Wert von P < 0,05 wurde als signifikant angesehen.</p&gt <h2>ERGEBNISSE</h2&gt Die Behandlung mit DCA ist mit einer Verringerung der Zellproliferation und Sensibilisierung gegenüber Bestrahlung verbunden Die Behandlung mit steigenden Konzentrationen von DCA hemmte die Proliferation von PC-3-Bcl-2 und PC-3-Neo Zellen in einer dosisabhängigen Weise. Die IC25-Werte von DCA lagen bei 1 bzw. 0,5 mM für PC-3-Bcl-2- und PC-3-Neo-Zellen (Abb. 1A,B). Diese Ergebnisse wurden durch den Kristallviolett-Ausschlusstest bestätigt. Die oben für DCA ermittelten IC25-Konzentrationen wurden dann verwendet, um mögliche radiosensibilisierende Effekte in einem klonogenen Überlebenstest zu bewerten. In vier Experimenten wurde die klonogene Reaktion von PC-3-Bcl-2- und PC-3-Neo-Zellen nach der Behandlung mit DCA oder PBS (Kontrolle) und anschließender Bestrahlung untersucht. Beide Zelllinien waren relativ resistent gegenüber der alleinigen Bestrahlung; nach Kontrolle der Ausbreitungseffizienz erwies sich PC-3-Bcl-2 jedoch als resistenter gegenüber der Bestrahlung. In Experimenten, in denen die Zellen allein mit einer Gesamtdosis von 2 Gy bestrahlt wurden (Kontrolle), betrug die überlebende Fraktion (SF) bei PC-3-Bcl-2 75 % im Vergleich zu 64 % bei PC-3-Neo-Zellen (Abb. 2). In Experimenten, in denen die Zellen mit DCA vorbehandelt und dann mit 2 Gy bestrahlt wurden, überlebten relativ mehr PC-3-Bcl-2 Zellen (65%, Reduktion von 10% im Vergleich zu keiner DCA-Vorbehandlung, P ¼ 0,02) als PC-3-Neo Zellen (27%, Reduktion von 37% im Vergleich zu keiner DCA-Vorbehandlung, P ¼ 0,001) (Abb. 2A,B). DCA sensibilisiert also zuvor strahlenresistente Zellen für die abtötende Wirkung der Bestrahlung. </p&gt </p&gt DCA-Behandlung beeinflusst Zellzyklus-Verteilung Im Vergleich zur PBS-Behandlung (Kontrolle) verursachte die Bestrahlung allein einen G2M-Phasenarrest sowohl bei PC-3-Bcl-2- als auch bei PC-3-Neo-Zellen. Im Vergleich dazu bewirkte DCA allein keine signifikante Veränderung des Zellzyklus in PC-3-Bcl-2- oder PC-3-Neo-Zellen. Die Behandlung mit DCA in Kombination mit Bestrahlung führte zu keiner signifikanten Veränderung des Zellzyklus im Vergleich zur Bestrahlung allein (Abb. 3A,B).</p&gt </p&gt Bcl-2-Familie und Apoptosemarker werden durch DCA-Behandlung beeinflusst In PC-3-Bcl-2-Zellen veränderte DCA die Expression von Bcl-2 oder Bcl-xl nicht, während eine Bestrahlung zu einer verminderten Expression von sowohl Bcl-2 als auch Bcl-xl führte. Die Kombinationstherapie mit DCA und Bestrahlung reduzierte die Expression von Bcl-2 und Bcl-xl nicht. Die Bak-Expression war in PC-3-Bcl-2-Zellen, die mit DCA, Bestrahlung oder der Kombination behandelt wurden, praktisch unverändert. In PC-3-Bcl-2-Zellen wurde die Bax-Expression durch die DCA-Behandlung reduziert; interessanterweise erhöhte die Kombinationstherapie den Bax-Proteinspiegel. Bemerkenswert ist, dass die gesamte PARP-Expression in den Zellen, die nur mit DCA oder nur mit Bestrahlung behandelt wurden, nicht verändert wurde. Obwohl die Kombinationstherapie von DCA und Bestrahlung mit einer Strahlensensibilisierung verbunden war, wie im klonogenen Assay (Abb. 2) zu sehen war, und die Expression von Bax erhöhte, war auch der Gesamt-PARP-Spiegel erhöht (Abb. 4). Somit ist es möglich, dass die Zellen, die der Bestrahlung erliegen, einen Zelltod durchlaufen, der nicht mit Apoptose verbunden ist. </p&gt In PC-3-Neo-Zellen verringerte DCA die Expression von Bcl-2 und Bcl-xl, während die Bestrahlung zu einem Anstieg der Expression von Bcl-2 und Bcl-xl führte. Im Vergleich zur alleinigen Bestrahlung reduzierte die Kombinationstherapie mit DCA und Bestrahlung die Expression von Bcl-2 und Bcl-xl. Die Bak-Expression war in PC-3-Neo-Zellen, die mit DCA allein, mit Bestrahlung allein oder mit der Kombination behandelt wurden, leicht erhöht. Die Bax-Expression war in Zellen, die nur mit DCA und nur mit Bestrahlung behandelt wurden, unverändert, in Zellen, die sowohl mit DCA als auch mit Bestrahlung behandelt wurden, war die Bax-Expression jedoch erhöht. Die PARP-Expression war in PC-3-Neo-Zellen nach der Exposition mit DCA oder Bestrahlung erhöht, wohingegen die Kombinationstherapie mit DCA und Bestrahlung die Gesamtproteinkonzentration von PARP verringerte, was darauf hindeutet, dass das gesamte PARP gespalten wurde, was zur Apoptose führte (Abb. 4).</p&gt </p&gt DCA verändert das mitochondriale Membranpotential Als nächstes untersuchten wir das mitochondriale Membranpotential (ΔΨm) in den beiden Prostatakrebs-Zelllinien PC-3-Bcl-2 und PC-3-Neo (Abb. 5). PC-3-Bcl-2-Zellen wiesen eine signifikant höhere ΔΨm der beiden Linien auf (P ¼ 0,009). Im Vergleich zur PBS-Behandlung (Kontrolle) senkte DCA allein die ΔΨm in beiden PC-3-Bcl2, P < 0,05. Die DCA-Effekte auf mitochondriale ΔΨm traten innerhalb von 10 Minuten nach der Exposition in beiden Zelllinien auf und waren dosisabhängig (Daten nicht gezeigt). Im Vergleich dazu erhöhte die Bestrahlung allein ΔΨm in PC-3-Bcl-2-Zellen (P ¼ 0,02), während die Bestrahlung allein ΔΨm in PC-3-Neo-Zellen verringerte (P ¼ 0,04). Interessanterweise war die Kombinationstherapie aus DCA und Bestrahlung mit einer Verringerung von ΔΨm im Vergleich zur alleinigen Bestrahlung bei PC-3-Bcl-2 und PC-3-Neo verbunden. </p&gt </p&gt <h2>DISKUSSION</h2&gt DCA ist eines der vielen Organohalogenide, denen der Mensch chronisch ausgesetzt ist. Zu den Umweltquellen von DCA gehören chloriertes Trinkwasser <a href=“#19″>[19</a><a href=“#21″>-21]</a> und die Verunreinigung des Grundwassers durch bestimmte industrielle Lösungsmittel und andere chlorierte Vorläuferstoffe <a href=“#22″>[22]</a>. Es gibt Hinweise darauf, dass DCA ein potenzielles Gesundheitsrisiko darstellt, da Nagetiere, denen DCA in supratherapeutischen Konzentrationen verabreicht wurde, Hepatotoxizität und Neoplasie <a href=“#23″>[23]</a> entwickelten, häufige Nebenwirkungen unserer derzeitigen Chemotherapeutika. Interessanterweise wird DCA seit Jahrzehnten oral und parenteral als Prüfpräparat für die Behandlung zahlreicher kardiovaskulärer und metabolischer Störungen verabreicht. Mehrere randomisierte, kontrollierte Studien mit DCA bei Erwachsenen oder Kindern mit Laktatazidose zeigten jedoch entweder keinen klinischen Nutzen oder wurden wegen erheblicher Neurotoxizität vorzeitig abgebrochen <a href=“#24″>[24</a><a href=“#26″>-26]</a>. </p&gt Das Interesse an DCA in der Krebstherapie hängt mit der Tatsache zusammen, dass Krebszellen im Allgemeinen eher die Glykolyse als die Oxidation zur Energiegewinnung nutzen (Warburg-Effekt) <a href=“#15″>[15]</a>. Die Glykolyse führt zu einer Tumorhypoxie, die wiederum eine Reihe von Zellüberlebensgenen stimuliert, die es dem Tumor ermöglichen, zu wachsen und zu gedeihen <a href=“#15″>[15]</a>. Es gibt jedoch nur wenige Studien, die sich mit der Verwendung von DCA in der Krebstherapie befasst haben. Im Vergleich zu normalen Zellen weisen mehrere menschliche Krebszelllinien eine hohe ΔΨm und eine geringe Expression des K þ-Kanals Kv1.5 auf, die beide zur Apoptoseresistenz von Krebszellen beitragen sollen. DCA kann die mitochondriale PDK hemmen und so den Stoffwechsel von der Glykolyse auf die Glukoseoxidation verlagern, was zu einem Anstieg des mitochondrialen H2O2 führt, was vor allem in Krebszellen zur Freisetzung von Cytochrom c führt. So induziert DCA die Apoptose, verringert die Proliferation und hemmt das Tumorwachstum bei minimaler Toxizität. Die molekulare Hemmung von PDK durch eine siRNA-Strategie führte zu ähnlichen Wirkungen wie die DCA-Verabreichung <a href=“#16″>[16]</a>. </p&gt Wir berichten hier über die erste Studie, in der DCA in Kombination mit Bestrahlung zur Behandlung von Prostatakrebs eingesetzt wurde. Wir zeigen, dass sowohl menschliche Prostatakrebszellen mit als auch ohne Überexpression von Bcl-2 durch DCA für die abtötende Wirkung von Bestrahlung empfindlich gemacht werden können. Der molekulare Mechanismus, von dem angenommen wird, dass er für diese Sensibilisierung gegenüber Strahlung verantwortlich ist, hängt mit der Bcl-2-Familie zusammen. In diesem Zusammenhang kann die Bcl-2-Familie pro-apoptotische Mitglieder (z.B. Bax, Bak, Bad) induzieren oder inhibieren (anti-apoptotische Mitglieder, z.B., Bcl-2, Bcl-xl, Mcl-1) die Freisetzung von Cytochrom c in das Zytosol, das anschließend Caspase-9 und Caspase-3 aktiviert, was zur Apoptose (programmierter Zelltod) <a href=“#27″>[27,</a><a href=“#28″>28]</a> führt. In dieser Studie konnten wir zeigen, dass die Kombination von DCA und Bestrahlung zu einer erhöhten Expression von Bax führte, was in PC-3-Neo-Zellen zu einer erhöhten Apoptoserate führte. Um schließlich die Ergebnisse von Bonnett und anderen <a href=“#16″>[16]</a> zu bestätigen, zeigten wir, dass DCA zu einer Veränderung von ΔΨm führte, die mit der Induktion von Apoptose in PC-3-Neo Prostatakrebszellen korrelierte. Obwohl PC-3-Bcl-2 Prostatakrebszellen durch DCA für Bestrahlung sensibilisiert wurden, war dies nicht mit erhöhten Apoptoseraten verbunden. Daher spekulieren wir, dass die Bcl-2 exprimierenden Tumorzellen den Auswirkungen der Strahlung durch einen anderen Mechanismus als die Apoptose erliegen könnten. </p&gt Vor kurzem hat unsere Gruppe die Bedeutung der Überexpression von Bcl-2 in menschlichen Prostatakrebszellen nachgewiesen. Insbesondere Zellen, bei denen eine Überexpression von Bcl-2 erzeugt wurde, waren resistenter gegen Chemotherapie und Strahlentherapie <a href=“#17″>[17,</a><a href=“#29″>29-</a><a href=“#31″>31]</a>. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Therapie, die darauf abzielt, Bcl-2 herunterzuregulieren, diese Krebszellen für diese konventionellen Therapien sensibilisiert. Darüber hinaus waren menschliche Prostatatumoren, die Bcl-2 überexprimierten, anfälliger für ein Versagen der Strahlentherapie <a href=“#32″>[32].</a> Dieses Konzept wurde endgültig aufgegriffen, als Pollack und andere berichteten, dass Männer mit einer hohen Bcl-2-Expression oder einer niedrigen Bax-Expression in Prostatabiopsien eine niedrigere Rate an biochemisch krankheitsfreiem Überleben hatten <a href=“#33″>[33]</a>. Die Bedeutung eines Angriffs auf die Bcl-2-Familie ist also offensichtlich. Bislang wurden jedoch nur wenige Studien zur neoadjuvanten Chemotherapie oder zu molekularen Zielstrukturen beim Menschen durchgeführt. </p&gt Angesichts der jüngsten Erfolge von zielgerichteten Wirkstoffen wie Sorafenib, Sunitinib, Bevacizumab und Imatinib Mesylat bei fortgeschrittenen menschlichen Tumoren ist es an der Zeit, diese und ähnliche Wirkstoffe zu einem früheren Zeitpunkt des Krankheitsprozesses einzusetzen. Selbst mit Androgendeprivationstherapie und externer Strahlentherapie hat ein Hochrisiko-Prostatakarzinom eine biochemische 5-Jahres-Versagensrate von >30% <a href=“#34″>[34,</a><a href=“#35″>35]</a>. Um die Überlebensraten weiter zu verbessern, scheint ein multimodaler Ansatz, der eine systemische Chemotherapie oder eine zielgerichtete Therapie mit einer lokalen Therapie kombiniert, gerechtfertigt zu sein. Ein solcher multimodaler Ansatz könnte in Form einer neoadjuvanten Therapie (d. h. einer Therapie vor der chirurgischen Resektion) oder einer adjuvanten Therapie (d. h. einer Therapie nach der chirurgischen Resektion) erfolgen, die in den letzten Jahrzehnten bei vielen Krebsarten eingehend untersucht wurde. Molekulare Marker können bei Tumoren, die mit neoadjuvanten Therapien behandelt werden, untersucht werden. Künftige Therapieschemata können auf der Grundlage von Veränderungen dieser molekularen Parameter formuliert werden. </p&gt Die Strahlentherapie ist eine beliebte Behandlungsmethode für lokal begrenzten Prostatakrebs. Es gibt jedoch molekulare Signaturen, die die Zellen strahlenresistent machen. In PC-3-Prostatakrebszellen konnten wir zeigen, dass DCA die Zellproliferation deutlich reduzieren und die Zellen für die abtötende Wirkung der Strahlung sensibilisieren kann. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Zellen, die kein Bcl-2 exprimieren, bei der Behandlung mit Strahlung und DCA eine deutliche Apoptose durchlaufen. DCA könnte sich als ein vielversprechendes selektives Krebsmittel erweisen. Die Verwendung von DCA in der Krebstherapie steckt natürlich noch in den Kinderschuhen und erfordert eine methodische präklinische und klinische Bewertung. </p&gt </p&gt <h2>HINWEISE</h2&gt Die Unterstützung durch das American Cancer Society Student Scholar Program (S.Y.) wird dankend anerkannt.</p&gt <h2>Abkürzungen</h2&gt DCA, Dichloracetat; PDK, Pyruvat-Dehydrogenase-Kinase; PBS, phosphatgepufferte Kochsalzlösung; CTL, Kontrolle; IC25, Inhibitorkonzentration25; Gy, grau; PARP, Poly(ADP-Ribose)-Polymerase; m, mitochondriales Membranpotential.</p&gt <h2>REFERENZEN</h2&gt 1 D’Amico, A, D’Amico AV, Whittington R, Malkowicz SB, Schultz D, Blank K, Broderick GA, Tomaszewski JE, Renshaw AA, Kaplan I, Beard CJ, Wein A. Biochemisches Ergebnis nach radikaler Prostatektomie, externer Strahlentherapie oder interstitieller Strahlentherapie für klinisch lokalisierten Prostatakrebs. 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DCA papers and clinical trials

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DCA for cancer treatment

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