Dokument: Role of Purinergic Ligands to Enhance Cisplatin Sensitivity in Ovarian Cancer Cells

Titel:	Role of Purinergic Ligands to Enhance Cisplatin Sensitivity in Ovarian Cancer Cells
Weiterer Titel:	Role of Purinergic Ligands to Enhance Cisplatin Sensitivity in Ovarian Cancer Cells
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=44349
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20171207-114000-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Sureechatchaiyan, Parichat [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,10 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 05.12.2017 / geändert 05.12.2017
Beitragende:	Kassack, Matthias [Betreuer/Doktorvater] Proksch, Peter [Betreuer/Doktorvater]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Die Resistenzentwicklung gegen platinbasierte Chemotherapeutika ist eines der Hauptprobleme bei der Behandlung von Patientinnen mit Ovarialkarzinomen. Die purinergen Liganden ATP und Adenosin liegen in der Tumor-Mikroumgebung in einer viel höheren Konzentration vor als in normalem Gewebe. Diese Arbeit hatte zum Ziel, den Einfluss von ATP und Adenosin auf die Wirksamkeit von platinbasierten Chemotherapeutika in Ovarialkarzinomzellen zu untersuchen. Als zelluläre Modelle wurden Ovarialkarzinomzellen verschiedener Sensitivität gegenüber Cisplatin eingesetzt: sensitive A2780-Zellen, mäßig sensitive HEY-Zellen und die resistente Ziellinie A2780CisR. P2Y2-, A1- und A2B-Rezeptoren wurden in allen drei Zelllinien exprimiert und waren funktionell aktiv. Im ersten Teil der Arbeit wurden die Auswirkungen von ATP auf diese Ovarialkarzinomzelllinien untersucht. ATP zeigte –in MTT Assays eine geringe Zytotoxizität mit IC50-Werten von 2 bis 5 mM. Eine Präinkubation der Zellen mit 500 µM ATP für 48 Stunden vor der 72-stündigen Inkubation mit Cisplatin führte zu einer signifikanten Abnahme der Cisplatin-IC50-Werte im Vergleich zur alleinigen Cisplatin-Behandlung. Es wurden Shift-Faktoren von bis zu 3 festgestellt. Die Anwesenheit des selektiven P2Y2-Rezeptor-Antagonisten AR-C118925 hatte keine Auswirkungen auf die durch ATP verstärkte Zytotoxizität von Cisplatin. Der Nucleosidtransporter-Inhibitor Dipyridamol hob hingegen die verstärkende Wirkung von ATP auf die Cisplatin-Toxizität vollständig auf, was auf eine Ektonukleotidase-abhängige Erzeugung und anschließende intrazelluläre Aufnahme von Adenosin hindeutet. Aufgrund dessen wurden im zweiten Teil dieser Arbeit die Effekte von extrazellulärem Adenosin untersucht. Extrazelluläres Adenosin zeigte nach 48-stündiger Behandlung von A2780-, A2780CisR- und HEY-Zellen eine mäßige Zytotoxizität mit IC50-Werten von 700 bis 900 µM. Adenosin bewirkte einen Zellzyklusarrest in der S-Phase und induzierte signifikant Apoptose in konzentrationsabhängiger Weise. Die 48-stündige Präinkubation von Adenosin gefolgt von einer 72-stündigen Koinkubation mit Cisplatin führte zu einer signifikanten Abnahme der IC50-Werte von Cisplatin und erreichte einen Shift-Faktor von bis zu 4. Kombinationsindex-Werte (CI values) von < 0,9 bestätigten einen synergistischen Effekt der Kombination von Adenosin und Cisplatin. Interessanterweise war die steigernde Wirkung auf die Cisplatin-Sensitivität in Cisplatin-sensitiven A2780-Zellen höher als in entsprechend resistenten A2780CisR-Zellen, was eine frühzeitige Anwendung von Adenosin bei Ovarialkarzinom-Patientinnen, welche mit platinbasierten Chemotherapeutika behandelt werden, sinnvoll erscheinen lässt. Der Nukleosidtransporter-Inhibitor Dipyridamol hob die Adenosin-abhängige Zytotoxizität und Apoptose sowie die durch Adenosin verstärkte Cisplatin-Sensitivität vollständig auf, während Adenosinrezeptor-Antagonisten keine Wirkung zeigten. Darüber hinaus zeigte der Anstieg der phosphorylierten AMP-aktivierten Proteinkinase (pAMPK) und die Abnahme von phosphoryliertem S6K nach Behandlung mit Adenosin, dass intrazelluläres Adenosin AMPK aktiviert und zu einer Hemmung von mTOR führt. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass die Kombination von Adenosin mit Cisplatin die Cisplatin-Sensitivität synergistisch erhöht. Adenosin verstärkt weiterhin die Induktion der Apoptose und hemmt mTOR durch AMPK-Aktivierung nach intrazellulärer Aufnahme. Die Wirkung von Adenosin ist unabhängig von Adenosin-GPCRs, was es erlaubt den ungünstigen, Adenosinrezeptor-vermittelten Entzug der Krebszellen vor dem Immunsystem zu umgehen. Daher kann die Applikation von Adenosin vor einer platinbasierten Chemotherapie eine neue therapeutische Option sein, um die Sensitivität gegenüber Platin-Therapeutika zu erhöhen und die Entwicklung einer Platin-Resistenz bei Patientinnen mit Ovarialkarzinomen zu verhindern oder zu verzögern. Resistance development against platinum-based chemotherapy is one of the major burdens in the treatment of ovarian cancer patients. The purinergic ligands ATP and adenosine are found at a much higher concentration in the tumor microenvironment than in normal tissue. This thesis aimed to investigate the roles of ATP and adenosine on the efficacy of platinum-based chemotherapy in ovarian cancer cells. Ovarian cancer cells with different sensitivity against cisplatin were used as cellular model, including cisplatin-sensitive A2780, moderate-sensitive HEY, and resistant, A2780CisR. P2Y2, A1 and A2B receptors were expressed and functionally active in these cell lines. In the first part of the thesis, effects of ATP on the ovarian cancer cell lines were studied. ATP displayed low cytotoxicity with IC50 values of 2 to 5 mM in cell viability assays. However, pre-incubation with 500 µM ATP for 48 h prior to 72 h co-incubation with cisplatin resulted in a significant decrease of cisplatin IC50 values compared to cisplatin treatment alone. A shift factor of up to 3 was found. Presence of the selective P2Y2 receptor antagonist AR-C118925 had no effect on ATP-enhanced cisplatin cytotoxicity, whereas the nucleoside transporter inhibitor dipyridamole completely abrogated the enhancing effect of ATP on cisplatin cytotoxicity, suggesting an ecto-nucleotidase-dependent generation and subsequent uptake of adenosine. Therefore, effects of extracellular adenosine were studied in the second part of this thesis. Extracellular adenosine showed moderate cytotoxicity with IC50 values of 700 to 900 µM after 48 h treatment in A2780, A2780CisR and HEY cells. Adenosine induced cell cycle arrest in S-phase and significantly induced apoptosis in a concentration-dependent manner. Pre-incubation with adenosine for 48 h followed by 72 h co-incubation with cisplatin resulted in a significant decrease of the cisplatin IC50 values and achieved a shift factor up to 4. Synergism between adenosine and cisplatin was confirmed by combination index values of less than 0.9. Interestingly, the effect of adenosine to enhance cisplatin cytotoxicity was higher in cisplatin-sensitive cells than in cisplatin-resistant cells, suggesting an early use of adenosine in ovarian cancer patients obtaining platinum-based chemotherapy. The nucleoside transporter inhibitor dipyridamole completely abrogated adenosine-induced cytotoxicity and apoptosis as well as adenosine-enhanced cisplatin cytotoxicity whereas adenosine receptor antagonists had no effect. Moreover, the increase in phosphorylated AMP-activated protein kinase (pAMPK) and decrease of phosphorylated S6K after treatment with adenosine indicated that intracellular adenosine activates AMPK and leads to an inhibition of mTOR. In conclusion, this thesis demonstrates that the combination of adenosine and cisplatin enhances cisplatin sensitivity in a synergistic manner. Adenosine increases the induction of apoptosis and inhibits mTOR via AMPK activation after intracellular uptake. The effects of adenosine are independent of adenosine GPCRs, thus allowing circumventing unfavorable adenosine receptor-mediated cancer immune escape. Therefore, application of adenosine prior to administration of platinum-based chemotherapy may be a new therapeutic option to increase the sensitivity towards platinum drugs and prevent or delay the development of platinum resistance in ovarian cancer patients.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	07.12.2017
Dateien geändert am:	07.12.2017
Promotionsantrag am:	27.10.2017
Datum der Promotion:	04.12.2017