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Fragestellung: Die intraoperative Anwendung des zelltoxischen Adjuvans Wasserstoffperoxid soll das Risiko eines Lokalrezidivs nach einer chirurgischen Behandlung von Knochen- und Weichteiltumoren reduzieren. Für Riesenzell-Tumorzellen wurde die Wirksamkeit zuletzt in einem in-vitro-Modell nachgewiesen, während für andere Tumorentitäten der Nachweis fehlt. Ziel der vorliegenden Studie war deshalb, die Auswirkungen des gut verfügbaren Adjuvans Wasserstoffperoxid auf Chondrosarkom- und Osteosarkomzelllinien in vitro zu analysieren.

Methodik: Sechs kommerziell verfügbare Osteosarkom-Zelllinien (MG63, MNNG HOS, 143B, U2OS, CAL-72, Saos-2) sowie zwei kommerziell erworbene Chondrosarkom-Zelllinien (SW1553 und CAL-78) und eine selbstetablierte Chondrosarkom-Ziellinie (ChondroA) wurden verwendet. Es wurden 50 000 Zellen pro Wellplatte ausgesät. Osteosarkomzellen wurden mit Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) und Chondrosarkomzellen mittels RPMI-Medium mit und ohne Zusatz von Wasserstoffperoxid kultiviert. Wir simulierten hiermit in-vitro eine intraoperative Tumorhöhle mit akzidentell verbliebenen, verstreuten Tumorzellen (1. Osteosarkomzellen, 2. Chondrosarkomzellen). Es erfolgte dann eine Spülung mit hochkonzentrierter, gebrauchsfertiger 3%-Wasserstoffperoxid-Lösung (988 mM) für 3 Sekunden, 1 Minute oder 3 Minuten. Danach wurden die Zellen für 24 Stunden im entsprechenden Medium ohne Wasserstoffperoxid weiter inkubiert, um eine Erholung potentiell verbliebener Tumorzellen zu ermöglichen. Parallel dazu erfolgte eine niedrig dosierte aber langfristige Wasserstoffperoxid Behandlung mit 0,5 mM, 1 mM und 2 mM Wasserstoffperoxid-Lösung für 4 Stunden. Zur Analyse der Zellvitalität und der Apoptoseinduktion wurden die adhärenten Zellen aus der Zellkultur gelöst und vitale Zellen durch eine Propiumiodid-Färbung (2,5 µg/ml) markiert und anschließend mittels Durchflusszytometrie quantifiziert. Die Induktion der Apoptose wurde mit dem Caspase-3-Substrat NucView-488 durchflusszytometrisch quantifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Wasserstoffperoxid reduziert die Zellvitalität im in-vitro Modell sowohl von Osteosarkom- als auch von Chondrosarkom-Zellen signifikant auf unter 30%. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Tumorentitäten. Die Quantifizierung der Caspase-3-Aktivierung bestätigte die Apoptose als Ursache des durch Wasserstoffperoxid induzierten Zelltodes. Die Hochdosisanwendung war bereits nach 3 Sekunden Applikationszeit hochwirksam, ohne einen statistisch signifikanten Unterschied im Vergleich zu 1 Minute oder 3 Minuten Applikationszeit. Eine längere (4 Stunden), aber niedrig dosierte Anwendung hatte ähnliche Effekte.

Das gut verfügbare und kostengünstige Adjuvans Wasserstoffperoxid verminderte signifikant die Vitalität und das Überleben von Osteosarkom-und Chondrosarkom-Zellen in vitro, was eine Anwendung im Resektionsgebiet in der klinischen Routine bei Tumoroperationen unterstützt.