Die Wirkung von Kombinationschemotherapien mit Taurolidin auf Pankreaskarzinomzellen unter besonderer Berücksichtigung der Induktion von Apoptose

Abstract

Einleitung: Für den antibakteriellen Wirkstoff Taurolidin wurden sowohl in vitro als auch in Tierversuchen antineoplastische Effekte nachgewiesen. Ein typisches Merkmal von Pankreaskarzinomzellen ist die Resistenz gegenüber etablierten Zytostatika. Die Hemmung des programmierten Zelltodess ist als wichtiger Mechanismus der Zytostatikaresistenz bei Tumorzellen identfiziert worden. In dieser Untersuchung wurde zunächst der Effekt von Taurolidin in Monotherapie und in Kombination mit Gemcitabin, Docetaxel und Suramin, auf Viabilität und Proliferation von 3 unterschiedlichen Pankreaskarzinomzelllinien untersucht. Ausgehend von den Ergebnissen des ersten Teils dieser Arbeit, wurde die Kombinationstherapie mit Taurolidin und Gemcitabine für eine weiterführende Analyse von Schlüsselregulatoren der Apoptose ausgesucht. Die mitochondriale Apoptose wurde anhand des anti- apoptotischen Proteins BCL-2 und des proapoptotischen Proteins BAX untersucht. Zudem wurde der Einfluss von Taurolidin auf c-Flip, einem Regulatorprotein der extrinsischen Apoptose beim Pankreaskarzinom untersucht. Material und Methoden: Pankreaskarzinomzelllinien: AsPC-1 (human), HPAF-2 (human) und DSL- 6A (Ratte) Die Tumorzellen wurden für die Dauer von 24 h und 72 h mit Taurolidin (100 μM-500 μM), oder mit Taurolidin (100 μM and 200 μM) in Kombination mit Gemcitabin (100μM), Docetaxel (0,03 µg and 0,3 µg) oder Suramin (10 µg and 100 µg) inkubiert. Proliferation und Viabilität wurden mittels Zellzählung und MTT-Assay untersucht. Die Induktion von Apotose wurde anhand eines Caspase 3/7 Assays ermittelt. Die Beeinflussung der Expression von BCL-2, BAX und c-Flip wurde mittels Western Blot analysiert. Ergebnisse: Taurolidin als Monosubstanz und in Kombination mit verschiedenen anti- neoplastischen Wirkstoffen hemmte bei allen hier untersuchten Pankreaskarzinomzelllinien signifikant Tumorzellproliferation und Viabilität. Die Kombinationstherapie mit Taurolidin und Gemcitabine führte zu einer weiteren signifikanten Reduktion der Tumorzellproliferation. Im Caspase 3/7 Assay konnte nachgewiesen werden, dass die Kombinationstherapie mit Taurolidin und Gemcitabine zu einer effektiven Steigerung der Apoptose bei Pankreaskarzinomzellen führt. Im Western Blot zeigte sich eine zelllinienspezifische Abnahme der anti-apoptotischen Proteine BCL-2 und c-Flip, wohingegen eine Zunnahme des pro-apoptotischen Proteins BAX nachgewiesen werden konnte. Schlussfolgerungen: Der Wirkstoff Taurolidin erscheint potentiell geeignet, Pankreaskarzinomzellen sowohl für etablierte Zytostatika als auch für neue, Todesrezeptor-agonistische Therapien zu sensitivieren.

Introduction: The antibacterial agent taurolidine has been shown to exhibit antineoplastic effects both in vitro and in animal models. Resistance towards established cytotoxic agens is a typical feature of pancreatic cancer. Inhibition of programmed cell death was identfied as an important mechanism of drug resistance in cancer cells. Firstly in this study the effect of taurolidine in monotherapy and in combination with gemcitabine, docetaxel and suramin on viabilitiy and proliferation of 3 different pancreatic cancer cell lines has been evaluated. Deriving from the results of the first part of this investigation, the combinatory treatment with taurolidine and gemcitabine was choosen to conduct a further analysis of key regulators of apoptosis. Mitochondrial apoptosis was investigated by assessment of anti-apototic protein bcl-2 and pro-apoptotic protein bax. The influence of taurolidine on c-flip, which is a regulator of death-receptor mediated apoptosis in pancreatic cancer, was also assessed. Materials and Methods: Ductal pancreatic cancer cell lines: AsPC-1 human, HPAF-2 (human) and DSL-6A (rat). Cells were incubated for 24h and 72 h with taurolidine (100 μM-500 μM), or with taurolidine (100 μM and 200 μM) in combination with gemcitabine (100μM), docetaxel (0,03 µg and 0,3 µg) or suramine (10 µg and 100 µg) Proliferation and viability were investigated by cell counting and MTT assay. Apoptosis in general was analyzed by caspase 3/7 assay. Expression of bcl-2, bax and c-flip were assessed by western blot analysis. Results: Taurolidine in monotherapy and combination with different antineoplastic agents inhibited cell growth and viability significantly in all investigated pancreatic cancer cell lines. Combinatory treatment with taurolidine and gemcitabine in a further reduction of proliferation. As revealed by caspase 3/7 assay, combinatory treatment with taurolidine and gemcitabine (vs. gemcitabine monotherapy) was highly effective in apoptosis induction. Cell line specific, expression of anti-apoptotic proteins bcl-2 and c-flip decreased, whereas an increase of pro-apoptotic bax was observed. Conclusion: Taurolidine might be a promising sensitizer for established antineoplastic agents as well as for new death receptor agonistic therapies in pancreatic cancer.