title: Laser-enhanced cytotoxicity of cisplatin and zolendronic acid on human fibroblasts and neck squamous cell carcinoma cells.
title: Der verstärkende Effekt einer Low-Level-Laserbestrahlung auf die Wirkung von Cisplatin und Zolendronsäure in-vitro.
Creators: name: Heymann, Paul Günther Baptist
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: Medizin, Gesundheit
ciplatin
Cisplatin
zolendronic acid
LLLT
Zolelndronsäure

description: Today, the biostimulatory effect
      of low-level laser therapy (LLLT) is mainly used in
      supportive care of chronic diseases. Beneficial effects in
      terms of wound healing, tissue reparation, relieving
      inflammation and as analgesic for neurological disorders have
      been reported. Furthermore, it is postulated that this kind
      of radiation as a direct bio-stimulatory effect on
      mitochondria. This is also named as photobiomodulation. The
      advancement of this technology is the photodynamic therapy
      (PDT), where a photosensitizer is activated by light of a
      specific wavelength. In this described combination, it is
      used in dental medicine as an antimicrobial photodynamic
      therapy (aPDT) in the treatment of periodontitis,
      peri-implantitis or endodontic therapy. In modern
      dermatology, PDT is widely used against different malignant
      or non-malignant cutaneous diseases. The purpose of this
      in-vitro study was to investigate the effect of LLLT with
      cisplatin and zolendronic acid as potential photosensitizer
      on the bioviability of human benign and malignant cells. This
      could be interesting in the development of new therapeutic
      options for cancer in the craniomaxillofacial region. Primary
      human fibroblasts (PHF) and head and neck squamous cell
      carcinoma cells (HNSCC-UM-3) were treated with different
      concentrations of zolendronic acid or cisplatin and were
      irradiated twice with a non-thermal diode laser (wavelength
      670nm, 2 minutes, 100mW/ cm'2). Non-irradiated cells served
      as control groups. Cell viability was tested by XTT-assay.
      For histomorphological analysis a H.E. staining was
      performed. Laser therapy significantly increased bioviability
      for both cell lines. For human primary fibroblasts, LLLT
      increased the cytotoxicity of applied chemotherapeutic
      substances. When HNSCC-UM-3 cells were incubated with
      cisplatin, an high photosensibilization was observed in
      comparison to primary human fibroblasts. In cases of
      incubation with zolendronic acid, similar to fibroblasts,
      laser therapy lowered cell viability at the highest
      concentration only, eventhough zolendronic acid alone was not
      seen as cytotoxic. Within the limits of this study, it can be
      concluded that LLLT is able to enhance the cytotoxicity of
      local applied chemotherapeutic agents like cisplatin and
      zolendronic acid. This could be interesting in the
      development of new therapeutic options using chemotherapeutic
      drugs as a possible photosensitizer. Possible clinical
      applications could be the keratocystic odontogenic tumor
      (KCOT) as well as a supportive tool in terms of metastatic
      skin cancer, like basal-cell carcinoma, in combination with a
      systemic chemotherapy.
description: Eine alleinige Laserbestrahlung
      (LLLT = Low-Level-Lasertherapie) wird heute als
      lokal-konservative Therapie zur Reduktion einer
      Entzündungsreaktion, Förderung der Wundheilung und
      unterstützend bei verschiedenen neurologischen Erkrankung
      verwendet. Als mögliche Erklärung hierfür wird eine direkte
      biostimulative Wirkung des Laserlichtes auf die Mitochondrien
      postuliert, die auch als Photobiomodulation bezeichnet wird.
      Die Kombination von Laserlicht mit einem Photosensibilisator
      ist die Grundlage der photodynamische Therapie (PDT). Sie
      wird in der Zahnmedizin bei Parodontitiden, Periimplantitiden
      und Endodontitiden als antimikrobielle Photodynamische
      Therapie (aPDT) gegen Prokaryonten (HELBO® TheraLite Lasers)
      eingesetzt. In der Dermatologie findet dieses Verfahren bei
      benignen und malignen Hautveränderung Anwendung. Ziel der
      vorliegenden Arbeit ist es, den Effekt einer Kombination von
      Low-Level-Laserbestrahlung (analog einer PDT) mit Cisplatin
      oder Zolendronsäure in-vitro auf den zellulären Stoffwechsel
      zu untersuchen. Daraus könnten sich neue Therapieoptionen für
      Tumoren und Zysten im Mund-, Kiefer- und Gesichtsbereich
      entwickeln. Hierfür wurden primäre humane Fibroblasten sowie
      eine HNSCC (head and neck squamous cell carcinoma)
      Tumorzelllinie (UM-SCC-3) entweder mit steigenden
      Konzentrationen von Cisplatin oder Zolendronsäure inkubiert
      und mit einem nicht thermischen Diodenlaser (670 nm, 2
      Minuten, 100mW/ cm’2) bestrahlt. Daran schloss sich entweder
      eine Zellfunktionsmessung mittels XTT-Assay oder eine
      histologische Untersuchung durch eine H.E.-Färbung an. Eine
      alleinige Bestrahlung steigerte den Stoffwechsel der beiden
      Zelllinien im XTT-Assay im Vergleich zur unbestrahlten
      Kontrolle. Unter Zytostatikaexposition mittels Cisplatin oder
      Zolendronsäure konnte eine strahlenbedingte
      Toxzitätssteigerung in der XTT-Messung im Vergleich zur
      jeweiligen unbestrahlten Kontrollgruppe beobachtet werden. Es
      zeigte sich eine höhere Photosensibilität der Tumorzelllinie
      für Cisplatin im Vergleich zu Fibroblasten. Bei primärer
      Zolendronsäureresistenz der Tumorzelllinie konnte eine
      gleichzeitige Laserbestrahlung die Zellbioviabilität im
      Vergleich zu einer alleinigen Zolendronsäureinkubation
      signifikant reduzieren. Diese Ergebnisse spiegelten sich auch
      in der histologischen Auswertung wieder. Die hier
      vorliegenden Ergebnisse legen nahe, dass eine
      Low-Level-Laserbestrahlung zu einer lokalen
      Toxizitätssteigerung von Chemotherapeutika führen kann. Dies
      könnte, ähnlich einer Photodynamischen Therapie, in der
      Behandlung von Tumoren und Zysten von Interesse sein.
      Mögliche klinische Anwendungsbeispiele wären der
      keratozystisch odontogene Tumor (KCOT) sowie supportiv beim
      metastasierten Basalzellkarzinom unter systemischer
      Chemotherapie.