Die Wirkung dualer PPARα/γ-Liganden auf das Wachstum von Zelllinien der chronischen myeloischen Leukämie

Abstract

PPAR gehört mit seinen drei Untereinheiten α, δ und γ zur Familie der NHR und greift als Transkriptionsfaktor in verschiedenste Stoffwechselprozesse ein. Während die PPARγ-Liganden PGZ und RGZ bereits klinische Anwendung zur Behandlung des Diabetes mellitus Typ 2 finden, konnte in letzter Zeit vermehrt gezeigt werden, dass diese Substanzen ebenfalls antineoplastische Effekte auf Zelllinien verschiedener Krebsentitäten wie Mammakarzinom, Glioblastom oder Leukämien ausüben. Auch die hemmende Wirkung dualer PPARα/γ-Liganden auf das Wachstum unterschiedlicher Krebs-Zelllinien konnte bereits demonstriert werden. Trotz enormer Fortschritte in der Therapie der CML seit Einführung des Tyrosinkinase-Inhibitors Imatinib bleiben die Behandlung fortgeschrittener Erkrankungsstadien sowie die Entwicklung einer Imatinib-Resistenz die wesentlichen Herausforderungen in der Therapie dieser Erkrankung. In dieser Arbeit wurden nun die Wirkung des dualen PPARα/γ-Liganden C48 gegenüber Zelllinien der CML untersucht sowie weitere Erkenntnisse über die Aktivität des bereits untersuchten PPARα/γ-Liganden TZD18 gewonnen. Es konnte eine dosisabhängige Wachstumshemmung Imatinib-sensibler, als auch -resistenter Zelllinien durch C48 nachgewiesen werden, die unter Anderem auch eine Hemmung von Zellen mit der hochresistenten T315I-BCR-ABL-Mutation einschließt, welche sich resistent gegenüber allen bisher klinisch verfügbaren Tyrosinkinase- Inhibitoren zeigt. Normale humane CD34+ hämatopoetische Stammzellen wurden dagegen nicht in ihrer Proliferation beeinträchtigt, was gegen einen unspezifischen zelltoxischen Effekt von C48 als Ursache für die Wirksamkeit gegenüber CML-Zelllinien spricht. Die nachgewiesene Inhibition des Zellwachstums durch C48 war signifikant stärker als die der alleinigen PPARα- bzw. –γ-Liganden WY14643 bzw. PGZ. Nach Inkubation der CML-Zelllinien mit C48 konnte ein G0/G1-Zellzyklusarrest beobachtet werden, der vergesellschaftet war mit einer verminderten Expression der Zellzyklusregulatoren Cyclin E, CDK4 und CDK2 sowie einer Hochregulation des CDK-Inhibitors p27kip1 auf mRNA- und Proteinebene. Zusätzlich löste C48 bei Verwendung höherer Konzentrationen Apoptose aus. C48 sowie TZD18 verringerten beide die Proteinexpression der wachstumsfördernden Effektoren pSTAT3, pSTAT5 and pAKT in CML-Zellen, was auf eine Beeinflussung der PI3K/Akt- und JAK/STAT-Signalkaskaden als einen möglichen, für die Proliferationshemmung verantwortlichen Mechanismus hinweist. Des Weiteren, und von eher klinischer Relevanz, konnten die antineoplastischen Effekte von Imatinib durch Kombination mit C48 verstärkt werden. Zusammenfassend verdeutlichen diese Ergebnisse das Potential dualer PPARα/γ-Liganden in der Therapie der CML, entweder allein oder in Kombination mit Imatinib sowie zum Einsatz bei der Behandlung Imatinib-resistenter Patienten.

PPARα, γ and δ are transcriptional factors belonging to the ligand-activated nuclear hormone receptor family which exert a wide range of effects in metabolism. While ligands for PPARγ are already used in the clinic for the treatment of diabetes mellitus type 2, these drugs were also shown to inhibit the growth of different cancer cell lines like glial brain tumors, breast cancer and leukemia cell lines. First studies could also demonstrate an antiproliferative effect of dual ligands for PPARα/γ on different cancer cell lines. Despite enormous progress in the treatment of CML since the introduction of imatinib, the treatment of patients with advanced stages of the disease and the development of resistance to imatinib remain emerging problems. The aim of this study was to investigate the effects of the novel dual ligand C48 on CML cell lines and to extend the knowledge about the dual ligand TZD18. C48 was shown to inhibit the growth of imatinib-sensitive and -resistant CML cell lines including cells containing the highly resistant bcr- abl mutation T315I. However, it showed no obvious toxicity to normal CD34+ hematopoietic stem cells. The observed growth inhibition, which was associated with G0/G1 cell cycle arrest, was based on upregulation of cell cycle key regulator p27kip1 and downregulation of Cyclin E, CDK4 and CDK2 on mRNA and protein level. C48 was also demonstrated to induce apoptosis in CML cell lines using higher concentraions. Furthermore, TZD18 and C48 decreased the protein expression of signaling molecules such as AKT, STAT3 and -5 which are crucial for cell growth and survival of CML cells. These data strongly suggest that growth inhibition triggered by these agents involved suppression of the AKT and STATs signaling pathways. Of more clinical importance, C48 strongly enhanced the anticancer-effects of imatinib. Overall, these data suggest that PPARα/γ ligands may have potentials in the treatment of CML, alone or in combination with imatinib as well as in patients with imatinib resistance.