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Einleitung: Die Therapie der Wahl des Ösophaguskarzinomes besteht in der Resektion, nicht resezierbare Tumoren sprechen allerdings schlecht auf Bestrahlung oder herkömmliche Chemotherapeutika an, so dass ein mittleres Überleben von mehr als 20 Monaten meist nicht erreicht werden kann. Ziel der Untersuchung ist, neue Substanzen und Substanzkombinationen auf Ihre Wirksamkeit zu überprüfen und bei nachweisbaren Effekten die Wirkmechanismen zu identifizieren.

Material und Methoden: Als alternative Chemotherapeutika wurden das Antiseptikum Taurolidin (TRD) und das auch endogen vorhandene TRAIL (TNF related apoptosis-inducing ligand) einzeln und in Kombination in Zellkultur mit humanen hochdifferenzierten Ösophaguskarzinomzellen (KYSE 270) eingesetzt. Die Lebendzellzahl, der Anteil der apoptotischen und der nekrotischen Zellen wurden mittels Annexin V und Propidiumiodid Färbung durch FACS-Analyse quantifiziert und in der TUNEL-Färbung qualitativ überprüft. Zunächst erfolgten zeitabhängige Konzentrationsfindungsversuche für beide Substanzen (TRD: 10, 50, 100, 250, 500 µmol/l; TRAIL: 50, 100, 250, 500 ng/ml) mit 1, 3, 6, 12, 24 und 48h Inkubationszeit. Im Anschluß wurde die niedrigste wirksame Konzentration TRD mit der wirksamsten TRAIL Konzentration für die gleichen Zeiten kombiniert eingesetzt (TRD 100µmol/l, TRAIL 500ng/ml). Außerdem erfolgte die Kombination der wirksamsten Einzelsubstanzkonzentrationen (TRD 250 µmol/ml; TRAIL 500ng/ml). Zum Apoptosemaximum bei 12 h erfolgte die RNA Isolation und die Erstellung von Genexpressionsprofilen für die verschiedenen Therapiegruppen mittels Affimetrix Gene Chip. Die Zuordnung zu den Apoptoseregelkreisen erfolgte durch eine Gene Ontology Software.

Ergebnisse: TRD als Einzelsubstanz induzierte Apoptose zeit- und konzentrationsabhängig (maximale Apoptose nach 12 h und bei 250µmol/l), wohingegen TRAIL alleine keinen signifikanten Effekt hatte (maximale Apoptose nach 12h bei 500ng/ml). Die Kombination beider Substanzen führte allerdings zu einem synergistischen Effekt mit einer Verdopplung der Apoptoseinduktion durch TRD/TRAIL im Vergleich zur alleinigen Gabe von TRD. Die Genexpressionsprofile zeigten, dass TRD sowohl endogenes TRAIL, TNFRSF1A, TRADD, TNFRSF1B, TNFRSF21, FADD, als auch MAP2K4, JAK2 und Bcl2, Bcl2l1, APAF1 und ebenso Caspase 3 „herunterregulierte“. TNFRSF25, cytochrome-c, die Caspasen 1, 8, 9, JUN, GADD45A und NFKB wurden “hochreguliert”. TRAIL reduzierte die Expression von endogenem TRAIL, Bcl2l1 und Caspase 1. BIRC2, BIRC3, TNFAIP3 und NFKBIA wurden vermindert exprimiert. Die Substanzkombination im Vergleich zu TRD als Einzelsubstanz führte zur vermehrten TRAIL-, NFKBIA- und JUN-Expression, wohingegen DFFA und TRAF3 vermindert exprimiert wurden.

Schlussfolgerung: TRD überwindet eine TRAIL-Resistenz in KYSE 270 Zellen. Über einen additiven Effekt hinausgehende synergistische Effekte werden durch die Aktivierung gleicher und verschiedener Regelkreise ausgelöst, die bei zeitgleicher Stimulation für die verstärkte Antwort verantwortlich sind. Sowohl der TNF-Rezeptor assoziierte Regelkreis als auch der mitochondriale Regelkreis und zusätzlich verschiedene Transkriptionsfaktoren, wie insbesondere NFKB scheinen durch differentielle Regulation eine wichtige Rolle zu spielen. Vorallem die Tatsache, dass durch die kombinierte Gabe von potentiell toxischem TRAIL mit dem nicht toxischen TRD eine Dosisreduktion und eine gleichzeitige Verstärkung der Wirkung erreicht werden kann qualifiziert diese beiden Substanzen für weitergehende Untersuchungen.