Histon-Deacetylase Inhibitoren (HDACi) als apoptoseinduzierende und proliferationsinhibierende Substanzen im Zellkulturmodell der akuten lymphoblastischen Leukämie (ALL) im Kindesalter

Abstract

In dieser Arbeit wurden unterschiedliche HDACi bezüglich ihrer histonacetylierenden und zytotoxischen Wirkung auf unterschiedliche ALL Zelllinien untersucht und charakterisiert. Als Methoden kamen dabei Zellkultur, Western Blot gegen acetyliertes Histon H4, durchflusszytometrische Apoptosemessung und Proliferationsanalyse mit Hilfe eines MTT Assays zum Einsatz. Durch die Auswahl der verwendeten, unterschiedlichen BCP-ALL Zelllinienentitäten konnte ein Großteil pädiatrischer ALL darstellt werden. Es konnte gezeigt werden, das alle von uns verwendeten HDACi an ALL Zelllinien eine zeit- und konzentrationsabhängige Histon H4- Hyperacetylierung, Apoptose und Proliferationsinhibition induzieren. Die ALL Zelllinien mit jeweils charakteristischen zytogenetischen Besonderheiten zeigten keine Unterschiede bezüglich Zytotoxizität und Histon H4-Hyperacetylierung. Weiterhin zeigten unsere Untersuchungen, dass die Histonhyperacetylierung zeitlich vor Beginn der Apoptose induziert wird. Dieses legt einen ursächlichen Zusammenhang zwischen der Histonhyperacetylierung und der in Folge auftretenden Proliferationsinhibition und Apoptoseinduktion bei Behandlung von ALL Zelllinien mit HDACi nahe. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse erscheint es daher möglich, eine direkte Assoziation zwischen Histonacetylierung und Apoptoseinduktion bzw. Proliferationsinhibition zu postulieren. Die Stärke der Zellzahlabnahme an ALL Zellen nach Behandlung mit HDACi ist dabei direkt proportional zur Stärke der Histon H4-Acetylierung. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstreichen das vielversprechende Wirkungsprinzip der HDACi. Durch die Selektivität ihres apoptoseinduzierenden Effektes und ihre gute Verträglichkeit eröffnen die Substanzen die Perspektive für eine mögliche neue und potente Behandlungsoption im Rahmen der ALL- und ALL-Rezidiv-Therapie.

Histone deacetylation is associated with transcriptional silencing. In many neoplasms, histone deacetylase inhibitors (HDACi) induce growth arrest, differentiation and apoptosis dependent on concentration and tumor type. However, the effect of HDACi on ALL cell lines has not been determined yet. After incubation of the ALL cell lines Reh, Nalm6, MHH, and Z33 with the HDACi SAHA, CBHA, Pyroxamide, and VPA, we determined apoptosis, proliferation, and histone acetylation by means of flow cytometry (annexin/propidium iodide staining), MTS assay, and western blotting (antibody against acetylated histone H4), respectively. We demonstrate that the HDACi induce a time- and concentration dependent apoptosis. Furthermore, we observed an accumulation of acetylated histone H4 in these cell lines. We conclude that HDACi might be new antitumor agents in childhood ALL.