In-vitro Studien zum Einfluss bestrahlter und hyperthermiebehandelter Brust-Tumorzellüberstände auf die Aktivierung humaner dendritischer Zellen
Creators: name: Krupa, Natalie
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2023

description: Zusammenfassung Hintergrund und Ziele Brustkrebs ist das häufigste Frauen betreffende Tumorleiden in Deutschland. Die Ursachen liegen teilweise im Lebensstil begründet, es treten jedoch auch familiär gehäufte Erkrankungs-muster auf, welche, unter anderem, auf vererbte Veränderungen in Tumorsuppressorgenen zu-rückzuführen sind. Die gängige Therapie von Brustkrebs ist die operative Tumorresektion. Empfohlen wird anschließend die fraktionierte Bestrahlung des Operationsgebiets mit einer Gesamtdosis von ca. 40 Gray (Gy), zur Vorbeugung von Rezidiven. Einen Schutz vor Rezidi-ven schafft auch das körpereigene Immunsystem. Werden Tumorzellen vom Immunsystem als Gefahr wahrgenommen, kann bei erneutem Befall das Immunsystem die Tumorzellen erkennen und eliminieren. Da Tumorzellen jedoch durch Mutationen und Anpassungen Mechanismen entwickelt haben, unbemerkt vom Immunsystem zu agieren, oder dieses in seiner Aktivierung auszubremsen, ist es von besonderem Interesse Therapiekonzepte zu entwickeln, welche anti-Tumor Immunantworten wiederherstellen oder neue Immunantworten gegen die veränderten Tumorzellen auslösen. Kommt es dennoch zu Rezidiven, wird vor allem bei Lokalisation in der Thoraxwand Hyperthermie als zusätzliche Therapiemaßnahme eingesetzt. Während erhöhte Temperaturen generell zur Aktivierung und Funktion des Immunsystems beitragen und aktuell diskutiert werden, ergeben sich lokale Hyperthermieeffekte vorwiegend aus den Folgen von gesteigerter Durchblutung und Gefäßpermeabilität. Eine wichtige Schlüsselrolle in der Aktivie-rung des Immunsystems spielen dendritische Zellen (DZ). Sie gehören zur Gruppe der Antigen-präsentierenden Zellen und sind das Brückenglied zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem. Erkennen naive DZ ein Antigen, nehmen sie dieses im Zuge der Reifung auf, wandern in den nahegelegensten Lymphknoten und präsentieren dort Antigenfragmente, über das MHC-Molekül (Haupthistokompatibilitätskomplex), naiven T-Zellen, um das Generieren einer passenden Immunantwort voranzutreiben. Da das, durch Therapie von Tumorerkrankun-gen veränderte, Tumormikromilieu eine entscheidende Rolle bei der Induktion von anti-Tumor Immunantworten spielt, soll in dieser Arbeit untersucht werden, in welchem Maße Überstände von Tumorzellen, welche mit ionisierender Strahlung und Hyperthermie behandelt wurden, die Aktivierung dendritischer Zellen beeinflussen und wie DZ selbst von Hyperthermie beeinflusst werden. Methoden Dafür wurden in-vitro Versuche, zur Behandlung der Brustkrebszelllinien MCF7 und MDA-MB-231 (MDA), mit Hyperthermie (HT) bei 41,5 °C für 1 h, Radiotherapie (RT) mit 4 x 4 Gy und der Kombination beider Therapiekonzepte durchgeführt. Der Anteil lebender, apoptotischer sowie nekrotischer Zellen wurde durchflusszytometrisch mittels AnnexinV-Propidiumiodid-Färbung (AxV/PI) ermittelt. Die Überstände des zur Kultivierung notwendigen Mediums wur-den später, zur Untersuchung des Aktivierungspotentials, auf DZ gegeben. Aus humanem Blut wurden durch Dichtegradientenzentrifugation Monozyten gewonnen, die durch Zytokine (GMCS-F, IL4) dazu angeregt wurden, sich zu DZ zu differenzieren. Zu den ausdifferenzierten DZ wurden anschließend die zellfreien Tumorzellüberstände gegeben und die Aktivierung mittels Oberflächenmarkern auf den DZ durchflusszytometrisch analysiert. Wie die Temperatur die Aktivierung dendritischer Zellen direkt beeinflusst, wurde durch einstündige HT Behandlung dieser, bei 39 °C oder 42 °C, untersucht. Ergebnisse und Beobachtungen Es zeigte sich, dass bei der Strahlenbehandlung beider Tumorzelllinien Apoptose sowie Nekro-se induziert wurde. Die RT induzierten Zelltodesraten unterschieden sich nur gering von der, der Kombinationstherapie (HT und RT). Alleine durch HT konnten keine signifikant erhöhten Apoptose- oder Nekroseraten beobachtet werden. Die Versuche mit DZ zeigten vor allem spenderindividuelle Unterschiede der einzelnen Akti-vierungsmarker, jedoch konnten keine signifikanten Unterschiede, bezüglich der Oberflächen-expression von Aktivierungsmarkern auf DZ nach Kontakt mit Tumorzellüberständen der ein-zelnen Behandlungen, festgestellt werden. Beim Vergleich der Wirkung verschiedener Hyperthermietemperaturen direkt auf DZ zeigten sich, sowohl bei aktivierten, als auch naiven DZ, vereinzelt signifikante temperaturabhängige Unterschiede in der Expressionshöhe verschiedener Aktivierungsmarker. So war etwa die Ex-pression von CD25 auf aktivierten DZ, die bei 39 °C und auch bei 42 °C hyperthermiert wur-den, signifikant niedriger, als bei nicht hyperthermierten DZ. Die naiven DZ zeigten bei 39 °C Hyperthermietemperatur eine signifikant höhere Expression von CD86 als bei 37 °C. Schlussfolgerungen In einigen Studien wurde ein strahlensensibilisierender Effekt durch HT auf Tumorzellen fest-gestellt. Dieser ist bei den in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen der beiden Brust-krebszelllinien MCF7 und MDA-MB-231 nicht festzustellen. Im Hinblick darauf gilt es, für zukünftige Versuche, den Einfluss der Hyperthermiedauer, Temperatur, sowie Abstand der HT zur Bestrahlung zu untersuchen. In den Versuchen dieser Arbeit zeigten die DZ keine signifikanten Unterschiede in ihrer Ex-pression von Oberflächenmarkern durch Aktivierung mit unterschiedlich behandelten Tumor-zellen. Angesichts dessen liegt die Überlegung nahe, behandelte Tumorzellen an Stelle lediglich deren Überstände für zukünftige Untersuchungen heranzuziehen.