title: Examination of HIF-1alpha induced resistance against radiotherapy in human adenocarcinoma of the lung in xenograft model
title: Prüfung der HIF-1alpha induzierten Strahlenresistenzerhöhung bei humanen Adenokarzinomzellen der Lunge im Xenograftmodell
Creators: name: Grund, Steffen
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Medizin, Gesundheit
Strahlenbiologie
Hypoxia
Radioresistance
Strahlenresistenz
Radiotherapy
Hypoxie

description: Ziel der Arbeit war, eine
      HIF-1alpha induzierte Strahlenresistenzerhöhung bei humanen
      alveolarepithelialen Adenokarzinomzellen (A549) im murinen
      Xenograftmodell zu prüfen. In dem gewählten Tumormodell
      wurden humane Adenokarzinomzellen (A549) verwendet, die
      subkutan implantiert wurden. Als Versuchstiere wurden wegen
      der bestehenden Toleranz gegen Allo- und Xenotransplantate
      Mäuse des Stammes CD1 nu/nu gewählt. In dem ersten Teil der
      Arbeit wurden Bestrahlungsparameter an den subkutanen Tumoren
      getestet. Es zeigte sich nach einer fraktionierten
      Bestrahlung mit 6 x 1,8 Gy eine signifikante Reduktion des
      Tumorvolumens um 53%. Eine einmalige Bestrahlung mit 2,0 Gy
      führte zu keiner signifikanten Beeinflussung des
      Tumorvolumens. Bei der weiterführenden immunhistochemischen
      Darstellung des Verhaltens der Tumoren auf eine Bestrahlung
      wurde nachgewiesen, dass es zu einer signifikanten Reduktion
      der Angiogenese sowie der Proliferation kam. Einen
      signifikanten Effekt in Bezug auf die Apoptoserate konnte
      nicht nachgewiesen werden. Für die Darstellung der
      Perfusionsverhältnisse in den subkutan liegenden Tumoren
      wurden mittels Magnetresonanztomographie Perfusionsaufnahmen
      angefertigt. Hier zeigte sich eine deutliche Minderperfusion
      des Tumorzentrums bei guter Perfusion der Tumorrandgebiete.
      Diese Minderperfusion wies auf hypoxische Verhältnisse im
      Tumorzentrum hin, die auf eine Expression von HIF hinweisen.
      Die Beeinflussbarkeit dieser Hypoxie-induzierten
      Strahlenresistenz wurde in einem zweiten Versuchsabschnitt
      mit dem gewählten A549 Xenograftmodell unter Verwendung von
      spezifischer siRNA gegen die unter Hypoxie vermehrt
      exprimierten Faktoren HIF-1alpha und HIF-2alpha untersucht.
      Hierzu wurde die induzierte Wachstumsverzögerung nach
      spezifischer Inhibition der Faktoren HIF-1alpha bzw.
      HIF-2alpha und nach spezifischer Inhibition dieser Faktoren
      in Kombination mit percutanen Photonenbestrahlung gemessen.
      Die alleinige Inhibition mit spezifischer siRNA gegen die
      Faktoren HIF-1alpha und HIF-2alpha hatte signifikante
      wachstumsverzögernde Effekte auf die subkutanen Tumoren. Die
      Ausprägung der Wachstumsverzögerung bei Inhibition dieser
      beiden Faktoren war vergleichbar stark ausgeprägt (absolute
      Wachstumsverzögerung: HIF-1alpha 8,7 Tage, HIF-2alpha 6,3
      Tage). Unterschiedliche wachstumsverzögernde Effekte
      bestanden bei Inhibition mit spezifischer siRNA gegen die
      Faktoren HIF-1alpha, bzw. HIF-2alpha, beide kombiniert mit
      anschließender Photonenbestrahlung. Der wachstumsverzögernde
      Effekt nach Inhibition von HIF-1alpha mit nachfolgender
      Bestrahlung war signifikant stärker ausgeprägt als nach
      Inhibition von HIF-2alpha mit nachfolgender Bestrahlung
      (absolute Wachstumsverzögerung: HIF-1alpha 15,95 Tage,
      HIF-2alpha 8,9 Tage). Daraus ergibt sich, dass über
      Inhibition des Hypoxie induzierbaren Faktors HIF 1alpha
      Einfluss auf die Hypoxie-vermittelte Strahlenresistenz und
      damit auf das Wachstum der A549 Tumoren genommen werden kann.
      Zur weiterführenden Untersuchung dieses Effekts sind
      weiterführende Untersuchungen mit Charakterisierung der
      Einflüsse auf Zielgenebene notwendig.
description: This paper is concerned with the
      examination of a HIF-1alpha induced increase of resistance
      against radiation in a xenograft model with alveolar
      adeno-carcinoma in mice by testing the effects of an
      inhibition of the hypoxia-inducible factors HIF 1alpha or
      HIF-2alpha. In the chosen tumour model of a subcutaneous
      induced alveolar adeno- carcinoma in mice, human
      adenocarcinoma cells (A549) were used. In all experiments CD1
      nu/nu nude mice were chosen for their existing and documented
      tolerance against allo- and xenografts. In the first part of
      this paper the therapeutical irradiation dose was tested. It
      was verified that fractional irradiation with 6 x 1.8 Gy
      produces a significant reduction of the tumour volume. There
      was no significant reduction after a single irradiation with
      2.0 Gy. In further immunohistochemical investigations the
      behavior of the tumors to external radiation has been shown
      that there was a significant reduction of angiogenesis and
      proliferation. A significant effect in terms of apoptosis
      could not be detected MRT-perfusion measurements were taken
      to view the state of perfusion in the subcutaneous tumours.
      This demonstrated a hypoperfusion of the tumour centre with a
      good perfusion of the tumour outlines. This hypoperfusion
      suggested hypoxic conditions in the tumour centre. The
      suggestibility of the hypoxia induced radiation resistance
      was tested in the second part of this paper in concluding
      experiments with the selected A549 xenograft model. The usage
      of specific siRNA against the increasingly expressed factors
      under hypoxia factors, HIF-1alpha and HIF-2alpha were
      investigated. After specific inhibition of the factors
      HIF-1alpha and HIF-2alpha and after specific inhibition of
      these factors in combination with external photon irradiation
      an induced growth delay was measured. It was shown that the
      sole inhibition with specific siRNA against the factors
      HIF-1alpha and HIF-2alpha significant delayed the growth of
      subcutaneous tumours. It was verified that the
      characteristics of the growth delays after inhibition of
      these two factors in each case were comparably strong
      (absolute growth delay: HIF-1alpha 8.7 days, HIF2 alpha 6.3
      days). Moreover, it was shown, that the inhibition with
      specific siRNA against the factors HIF-1alpha or HIF-2alpha
      combined with photon irradiation exhibited subsequent
      differences in growth delay effects. It could be demonstrated
      that the delaying effects after inhibition of HIF-1alpha with
      subsequent radiotherapy were significantly more distinctive
      than after inhibition of HIF-2alpha with subsequent
      radiotherapy (absolute growth delay: HIF-1alpha 15.95 days,
      HIF 2alpha 8.9 days). From this the conclusion can be drawn
      that the inhibition of hypoxia inducible factor HIF 1alpha
      has influence on the hypoxia-mediated radiation resistance.
      Tumor growth can be influenced by inhibitating of
      HIF-1alpha.