Cutaneous squamous cell carcinoma (cSCC) accounts for 20% of all skin cancers. Actinic keratoses (AK) is the precursors of cSCC, and there is still no effective way to stop its progression into cSCC. Effective medicines are needed to combat the current high incidence of of cSCC and AK. Non-steroidal anti-inflammatory drugs as celecoxib, indirubin derivatives or sinecatechins (Veregen, Polyphenon E, PE) represent promising candidates. Here, the efficacy and mode of action of celecoxib, three indirubin derivatives and PE were investigated in four cSCC cell lines. The indirubin derivatives caused loss of cell proliferation and viability as well as induced apoptosis. Celecoxib obtained a strong anti-proliferative effect in four representative cSCC cell lines. Apoptosis were further enhanced and loss of cell viability were increased, when the indirubin derivatives or celecoxib were combined with TRAIL (Tumor necrosis factor-related apoptosis inducing-ligand). In both combined treatments, pro-apoptotic caspase cascades were activated. Also, the TRAIL receptor DR5, the pro-apoptotic Puma and the p21 were up-regulated, whereas anti-apoptotic factors (survivin and XIAP) were down-regulated. PE also caused strong reduction in cell proliferation and cell viability but not apoptosis. For celecoxib and indirubin derivatives, a strong and early increase in reactive oxygen species (ROS) was characteristic, while for PE, ROS decreased early and increased later. For indirubin derivatives, the relation between high ROS and apoptosis could be shown by anti-oxidative pre-treatment, while for celecoxib, the production of ROS was strong so that it could not be prevented by anti-oxidants. For PE, the relation between low ROS and inhibition of cell proliferation and cell viability could be shown by anti-oxidative pre-treatment. Thus, high ROS may induce apoptosis, while low ROS may inhibit cell proliferation and cell viability in cSCC cells. These data illuminate the different mechanisms of ROS in the treatment of cSCC as well as provide the basis to understand how pro- and anti-tumorigenic ROS signalling pathways may be effectively used in cancer therapy.
Das kutane Plattenepithelkarzinom (cSCC) macht 20 % aller Hautkrebserkrankungen aus. Aktinische Keratosen (AK) sind die Vorstufen von cSCC, und es gibt immer noch keine wirksame Methode, um ihr Fortschreiten zu cSCC zu verhindern. Es werden wirksame Arzneimittel benötigt, um die derzeit hohe Inzidenz von cSCC und AK zu bekämpfen. Nicht steroidale Entzündungshemmer wie Celecoxib, Indirubin-Derivate oder Sinecatechine (Veregen, Polyphenon E, PE) sind vielversprechende Kandidaten. Hier wurden die Wirksamkeit und die Wirkungsweise von Celecoxib, drei Indirubin-Derivaten und PE in vier cSCC-Zelllinien untersucht. Die Indirubin-Derivate führten zu einem Verlust der Zellproliferation und der Lebensfähigkeit und induzierten Apoptose. Celecoxib erzielte bei vier repräsentativen cSCC-Zelllinien eine starke anti-proliferative Wirkung. Die Apoptose und der Verlust der Lebensfähigkeit der Zellen wurden noch verstärkt, wenn die Indirubin-Derivate oder Celecoxib mit TRAIL (Tumor-Nekrose-Faktor-bezogener Apoptose-Induktions-Ligand) kombiniert wurden. Bei beiden kombinierten Behandlungen wurden pro-apoptotische Caspase-Kaskaden aktiviert. Außerdem wurden der TRAIL-Rezeptor DR5, das pro-apoptotische Bcl-2- Protein Puma und der Zellzyklusinhibitor p21 hochreguliert, während anti-apoptotische Faktoren (Survivin und XIAP) herunterreguliert wurden. PE führte auch zu einem starken Rückgang der Zellproliferation und der Lebensfähigkeit der Zellen, aber nicht zur Induktion der Apoptose. Für Celecoxib und Indirubin-Derivate war ein starker und früher Anstieg reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) charakteristisch, während bei PE die ROS früh ab- und später zunahmen. Bei Indirubin-Derivaten konnte der Zusammenhang zwischen hohen ROS und Apoptose durch eine antioxidative Vorbehandlung aufgezeigt werden, während bei Celecoxib die Produktion von ROS so stark war, dass sie durch Antioxidantien nicht verhindert werden konnte. Bei PE konnte der Zusammenhang zwischen niedrigen ROS und der Hemmung der Zellproliferation und Zelllebensfähigkeit durch eine antioxidative Vorbehandlung nachgewiesen werden. Somit kann ein hoher ROS-Gehalt Apoptose auslösen, während ein niedriger ROS-Gehalt die Zellproliferation und Zelllebensfähigkeit von cSCC-Zellen hemmen kann. Diese Daten beleuchten die verschiedenen Mechanismen von ROS bei der Behandlung von cSCC und liefern die Grundlage für das Verständnis, wie pro- und antitumoröse ROS-Signalwege in der Krebstherapie wirksam eingesetzt werden können
