Dokument: Verstärkung der zellzytotoxischen Wirkung von Gemcitabin auf Harnblasenkarzinomzellen durch Bestrahlung mit blauem Licht in Kombination mit Riboflavin

Titel:	Verstärkung der zellzytotoxischen Wirkung von Gemcitabin auf Harnblasenkarzinomzellen durch Bestrahlung mit blauem Licht in Kombination mit Riboflavin
Weiterer Titel:	Augmentation of the cytotoxic effect of gemcitabine on bladder cancer cells by blue light and riboflavin
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=58412
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220103-133429-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Sturm, Sofia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,26 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 21.12.2021 / geändert 21.12.2021
Beitragende:	Prof. Dr. rer. nat Christoph V. Suschek [Gutachter] Prof. Dr. Csaba Mahotka [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Das nicht-muskelinvasive Harnblasenkarzinom ist ein häufiger Tumor bei Männern und Frauen. Die Behandlung besteht aus einer transurethralen Resektion, an die sich eine intravesikale Instillations-therapie mit einem Chemotherapeutikum oder Bacille-Calmette-Guérin (BCG) anschließt. Bei der Behandlung kann es allerdings zu Nebenwirkungen, Resistenzen und Rezidiven kommen. Bei Pati-enten, die gegen die BCG Behandlung resistent sind, kann statt der erneuten BCG Gabe Gemcitabin als Off-Label-Blaseninstillationstherapie eingesetzt werden. Hierbei zeigte Gemcitabin in einigen Studien eine bessere Effektivität als BCG sowie ein besseres Nebenwirkungsprofil und höhere Wirk-samkeit im Vergleich zur konventionellen Therapie mit Mitomycin C. Gemcitabin könnte daher eine Alternative zur bisherigen Therapie des nicht-muskelinvasiven Harnblasenkarzinomes sein. Im Rahmen dieser Arbeit sollte untersucht werden, inwieweit blaues Licht der Wellenlänge 453 nm zusammen mit Riboflavin die zellzytotoxische Wirkung von Gemcitabin auf drei hier ausgewählte Harnblasenkarzinomzelllinien (BFTC-905, RT-112, SW-1710) erhöhen kann. Blaues Licht (453 nm) hat einen zytotoxischen Effekt auf Harnblasenkarzinomzellen, was zuvor durchgeführte Studien zeigten. Durch Zugabe von Riboflavin, welches bei 453 nm ein Absorptionsmaximum aufweist, er-hofften wir uns eine weitere Verstärkung der zytotoxischen Wirkung durch die zusätzliche Generie-rung reaktiver Sauerstoffspezies. Die gemeinsame Wirkung von Gemcitabin, Riboflavin und blauem Licht (453 nm) auf die Zellviabilität sollte näher untersucht werden. Des Weiteren war es von Inte-resse, die molekularen Wirkmechanismen zu analysieren. Hierzu wurden die für die Steuerung des apoptotischen Zelltodes relevanten Proteine Bcl2 und Bax sowie γH2AX, ein Marker für DNA-Schä-den, untersucht. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Zellzytotoxizität von Gemcitabin durch die Kombina-tion mit Riboflavin und blauem Licht innerhalb aller verwendeten Zelllinien signifikant verstärkt wer-den konnte. Die Zellviabilität war durch die verwendete Kombinationsbehandlung im Vergleich zu der allein mit Gemcitabin behandelten Kontrolle signifikant verringert. Zudem zeigen meine Ergeb-nisse, dass bei Kombination von Gemcitabin mit blauem Licht und Riboflavin die wirksame Gemci-tabindosis in wesentlichem Maße reduziert werden konnte. Die reduzierte Gemcitabindosis bewirkte in der verwendeten Kombination mit Riboflavin und blauem Licht die gleiche oder zum Teil bessere zelltoxische Wirkung im Vergleich zur alleinigen Gemcitabingabe in doppelt so hoher Dosierung. Bei der Untersuchung der zugrundeliegenden molekularen Wirkmechanismen konnten wir beobachten, dass das Maß der DNA-Schädigung, hier detektiert in Form einer erhöhten Expression des Histon-proteins γH2AX, in den drei Zelllinien durch die Kombinationsbehandlung höher war. Dieser Anstieg war begleitet von einer erhöhten Proteinexpression des proapoptotischen Proteins Bax sowie einer verminderte Proteinexpression des antiapoptotischen Proteins Bcl2, was auf eine erhöhte Apoptose-rate bei Anwendung der Kombinationsbehandlung mit Gemcitabin, Riboflavin und blauem Licht hin-weist. Im Rahmen der hier vorgestellten Untersuchungen wurde zudem deutlich, dass die verwen-deten Zelllinien unterschiedlich auf die Behandlung reagierten, wobei BFTC-905 und RT-112 sen-sibler reagierten als SW-1710. Auf die klinische Praxis übertragen zeigen meine Ergebnisse, dass im Rahmen eines lokalen The-rapieansatzes durch die kombinierte Anwendung mit Riboflavin und blauem Licht die Wirkungsdosis von Gemcitabin stark reduziert werden könnte, was helfen würde, die Nebenwirkungen für den Pa-tienten drastisch zu verringern. Darüber hinaus kann die Erkenntnis über das unterschiedliche An-sprechen der verschiedenen Zelllinien auf die Kombinationstherapie ein wichtiger Hinweis für das Verwenden dieser im klinischen Alltag sein. In-vivo-Studien sollten durchgeführt werden, um diese Behandlungsmethode weiter zu erforschen. Ferner könnte die Erkenntnis über das Bestehen ver-schiedener Ansatzpunkte dieser Behandlung hilfreich für weitere pharmakologische Forschung sein. Es bleibt insgesamt zu hoffen, dass diese Ergebnisse zu einer Verbesserung der Therapie des nicht-muskelinvasiven Harnblasenkarzinoms beitragen könnten. Non-muscle-invasive bladder cancer is a common tumor in men and women. The treatment is a transurethral resection followed by intravesical instillation therapy with a chemotherapeutic agent or Bacille-Calmette-Guérin. However, the treatment can lead to side effects, resistance and recurrence. In patients who are resistant to the BCG treatment, gemcitabine can be used as an off-label bladder instillation therapy, where in some studies gemcitabine showed better efficacy than BCG. Further-more, gemcitabine has a better side effect profile and a higher efficacy compared to the conventional therapy with mitomycin C. Gemcitabine could therefore be an alternative to the current therapy of non-muscle invasive bladder carcinoma. The aim of this work is to investigate if blue light with a wavelength of 453 nm in combination with riboflavin increases the cell cytotoxic effect of gemcitabine on the three bladder carcinoma cells lines (BFTC-905, RT-112, SW-1710) selected here. Blue light (453 nm) has a cytotoxic effect on bladder carcinoma cells, as previously conducted studies have shown. By adding riboflavin, which has an absorption maximum at 453 nm, we hoped to further enhance the cytotoxic effect through the addi-tional generation of reactive oxygen species. The combined effect of gemcitabine, riboflavin and blue light (453 nm) on cell viability and metabolism needed to be further investigated. Furthermore, it was of interest to analyze the mode of action in more detail. For this purpose, the proteins Bcl2 and Bax which are relevant in apoptotic cell death, as well as γH2AX, a marker for DNA damage, were ex-amined. This work shows that the cell cytotoxicity of gemcitabine was significantly enhanced by the combi-nation with riboflavin and blue light within all used cell lines. Cell viability was significantly decreased by the used combination treatment compared to the control. In addition, the results underline that if gemcitabine was combined with blue light and riboflavin, the effective dose of gemcitabine could be reduced to a substantial extent. The reduced gemcitabine dose in combination with riboflavin and blue light resulted in the same or in some cases in a better cell toxic effect than the sole administration of gemcitabine at a higher dose. Investigating the underlying molecular mechanisms of action, we observed that the level of DNA damage, determined by measuring increased expressions of the γH2AX protein, was higher in the three cell lines due to the combination treatment. This increase was accompanied by increased protein expression of the proapoptotic protein Bax as well as de-creased protein expression of Bcl2 indicating an increased rate of apoptosis when the combination of gemcitabine, riboflavin, and blue light was applied. In the context of the studies presented here, it also became clear that the cell lines used responded differently to the treatment whereas BFTC-905 and RT-112 responded more sensitive than SW-1710. Applied to clinical practice my results show that in the context of a local therapy approach the com-bined use of riboflavin and blue light could greatly reduce the effective dose of gemcitabine, which would help to drastically reduce the side effects for the patient. In addition, the knowledge about the different responses of the different cell lines to the combination therapy may be an important indica-tion for use in clinical practice. In vivo studies should be performed to further explore this treatment opportunity. Furthermore, the knowledge of the existence of different targets of this treatment could be helpful for further pharmacological research. Overall, it can be hoped that these results may con-tribute to an improvement in the treatment of non-muscle invasive bladder cancer.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	03.01.2022
Dateien geändert am:	03.01.2022
Promotionsantrag am:	05.07.2021
Datum der Promotion:	14.12.2021