gms | German Medical Science

Einleitung: Photokatalytische Eigenschaften von Nanopartikeln (NP) werden unter anderem zur Abwasseraufbereitung sowie in Sonnenschutzcremes genutzt. Eine NP-induzierte photokatalytische Elimination von Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomzellen (HNSCC) in vitro konnte in eigenen Vorarbeiten demonstriert werden. Ziel dieser Studie war die detaillierte Charakterisierung photokatalyse-mediierter tumortoxikologischer Zelltodmechanismen.

Methoden: Drei Plattenepithelkarzinomzelllinien (HLaC-78, Cal-27, Fadu) wurden mit Titandioxid-(TiO2)-NP (25–200 µg/ml) 24 Stunden inkubiert und anschließend für bis zu 30 Minuten mit UVA-1 bestrahlt. Störungen der Membranintegrität wurden mit dem Fluorescein-Diacetat-(FDA)-Test nachgewiesen. Über den Diphenyl-Tetrazoliumbromid-(MTT)-Test konnte die mitochondriale Aktivität beurteilt werden. Das Apoptoseverhalten wurde mit der Annexin-V-Propidiumjodid Durchflusszytometrie analysiert. Autophagie-Aktivität wurde durch den Nachweis von LC3A/B im Western-Blot und über die Elektronenmikroskopie ermittelt.

Ergebnisse: Im FDA- und MTT-Test stellte sich eine signifikante Reduktion vitaler Tumorzellen für Bestrahlungszeiten ab 15 Minuten bei TiO2-NP Konzentrationen von 50 µg/ml dar. TiO2-NP ohne UVA-1-Bestrahlung beeinflussten die Vitalität nicht. Die Durchflusszytometrie ergab ein Mischbild aus Apoptose und Nekrose. Bei den photokatalytisch behandelten Tumorzellen zeigte sich eine erhöhte LC3A/B-Konzentration, in der Elektronenmikroskopie waren Autophagosomen nachweisbar.

Schlussfolgerung: Durch UVA-1 Bestrahlung konnten TiO2-NP photoaktiviert werden und zur Autophagie-vermittelten Tumorzelleliminierung führen. Weitere Untersuchungen mit Autophagie-modulierenden Substanzen werden folgen.