Dokument: Analyse neurotoxischer Effekte von Cisplatin und deren Modulation durch potenzielle Kandidatensubstanzen in C. elegans

Titel:	Analyse neurotoxischer Effekte von Cisplatin und deren Modulation durch potenzielle Kandidatensubstanzen in C. elegans
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59652
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220519-112327-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Weides, Lea Veronika [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 48,80 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 16.05.2022 / geändert 16.05.2022
Beitragende:	Prof. Dr. Fritz, Gerhard [Gutachter] Prof. Dr. rer. nat. Nettersheim, Daniel [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Platinhaltige Chemotherapeutika werden seit vielen Jahrzehnten erfolgreich in der Krebstherapie eingesetzt. Sie können jedoch schwere Nebenwirkungen verursachen, die die Lebensqualität der Patienten deutlich einschränken. Eine häufige und oft therapielimitierende Nebenwirkung von Cisplatin ist die Chemotherapie-induzierte periphere Neuropathie (CIPN), deren Pathomechanismus nicht vollständig aufgeklärt ist. Im Gegensatz zu anderen Nebenwirkungen einer Chemotherapie sind für die CIPN zurzeit weder eine Prophylaxe noch eine effektive Therapie verfügbar. In dieser Arbeit soll zum einen der Mechanismus der Cisplatin-induzierten Neurotoxizität untersucht und zum anderen potenziell protektive Substanzen anhand des Nematoden Caenorhabditis elegans (C. elegans) identifiziert werden. C. elegans ist ein seit Langem etablierter Modellorganismus, der viele Vorteile wie ein vollständig beschriebenes Konnektom und viele Homologe zu humanen Genen aufweist. Zudem gibt es für C. elegans als 3R-konformer Modellorganismus keine Einschränkungen durch ethische Bedenken. Die Gabe von Cisplatin verursacht in C. elegans eine deutliche Neurotoxizität, die durch die Verringerung der pharyngealen Pumprate als Surrogatmarker messbar ist und in den verwendeten Cisplatin-Konzentrationen nicht durch eine Muskeltoxizität oder vorzeitige Alterung beeinflusst wird. Durch einen RNA-Interferenz-vermittelten Knockdown der Glutamat-Cystein-Ligase-Aktivität konnte gezeigt werden, dass eine verminderte Funktion des Glutathion-Systems die Entstehung einer Cisplatin-induzierten Neurotoxizität begünstigt. Bei der Identifikation potenziell protektiver Substanzen zeigte eine Post-Inkubation mit N-Acetylcystein (NAC), Amifostin (aktiver Metabolit WR 1065) und Acetylsalicylsäure (ASS) eine Verringerung der neurotoxischen Wirkung von Cisplatin. Ein Effekt auf die Elimination von Cisplatin durch diese Kandidatensubstanzen konnte nicht festgestellt werden. Auch die Apoptoseinduktion durch Cisplatin in den mitotisch aktiven Gonaden von C. elegans wird durch eine Post-Inkubation mit den Kandidatensubstanzen nicht beeinflusst. Aus diesen Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass die Cisplatin-induzierte Neurotoxizität in C. elegans mitunter abhängig von der Cisplatin-bedingten GSH-Depletion ist. Substanzen, die diese Depletion wahrscheinlich verhindern (NAC und WR 1065), haben in C. elegans einen neuroprotektiven Effekt. Die anhand dieses CIPN-Modells gewonnenen Erkenntnisse könnten hilfreich für die weitere Untersuchung des Pathomechanismus und potenzieller Therapiemöglichkeiten sein. Platinum-based chemotherapeutic agents have been used successfully in anticancer therapy for decades. However, they can cause severe side effects that significantly reduce the patients' quality of life. A common therapy-limiting side-effect of cisplatin is chemotherapy-induced peripheral neuropathy (CIPN), but its pathomechanism is not well understood yet. In contrast to other anticancer drug-induced side effects, neither prophylaxis nor effective therapy are currently available for CIPN. This project aims to investigate the mechanism of cisplatin-induced neurotoxicity and to identify potentially protective substances using the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans). C. elegans is a long-established model organism that has many advantages such as a fully described connectome and many homologues to human genes. Furthermore, as a 3R-compliant model organism, C. elegans is not restricted by ethical concerns. The administration of cisplatin causes significant neurotoxicity in C. elegans, which is measurable by the reduction of the pharyngeal pumping rate as a surrogate marker and is not disturbed by muscletoxicity or premature ageing in the cisplatin concentrations used. By an RNA interference-mediated knockdown of glutamate cysteine ligase activity, it has been shown that reduced glutathione system function promotes the development of cisplatin-induced neurotoxicity. In identifying potentially protective substances, post-incubation with N-acetylcysteine (NAC), amifostine (active metabolite WR 1065) and acetylsalicylic acid (ASA) showed a reduction in the neurotoxic effect of cisplatin. No effect on the elimination of cisplatin by these candidate substances has been observed. The apoptosis induction by cisplatin in the mitotically active gonads of C. elegans is also not affected by post-incubation with the candidate substances. The substances NAC, ASA and WR 1065 can therefore attenuate cisplatin-induced neurotoxicity without reducing the rate of apoptosis. From these results, it can be concluded that cisplatin-induced neurotoxicity in C. elegans is, among other things, dependent on cisplatin-induced GSH depletion. Substances that probably prevent this depletion (NAC and WR 1065) have a neuroprotective effect in C. elegans. These findings gained from this CIPN model could be helpful for further investigation of the pathomechanism and potential therapeutic options.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	19.05.2022
Dateien geändert am:	19.05.2022
Promotionsantrag am:	09.09.2021
Datum der Promotion:	05.05.2022