Entwicklung einer neuen Strategie zur Therapie des Magenkarzinoms unter Verwendung von D,L-Methadon im Rahmen von in-vitro-Studien

Abstract

Das Magenkarzinom rangiert weltweit unter den fünf häufigsten Tumorentitäten und Todesfällen durch Tumore. Aufgrund des Fehlens adäquater Symptomatik wird die Diagnose meist erst in fortgeschrittenen Stadien gestellt. Trotz vorhandener palliativer Therapiekonzepte ist die Prognose mit einer 5-Jahres-Überlebenswahrscheinlichkeit von 20 - 30 % fatal. Dies liegt häufig an einem mangelnden Ansprechen der obligat verwendeten Chemotherapie aufgrund vorhandener Resistenzen. Zielsetzung dieser Arbeit war, eine neue Therapiestrategie für das Magenkarzinom durch die Kombination des Metallkomplex-Chemotherapeutikums Cisplatin, das regelmäßig in Behandlungsregimen appliziert wird, mit dem in der Substitutionstherapie Heroinabhängiger sowie in der Schmerzmedizin verwendeten langwirksamen Opioids D,L-Methadon zu entwickeln. Im Rahmen von in-vitro-Studien wurde die Messung der Apoptose mittels Zellzyklusanalyse nach Nicoletti sowie Western-Blot-Analysen durchgeführt, um die molekularen Signalwege der Sensitivierung des Cisplatin-mediierten Zelltods von Magenkarzinomzellen durch D,L-Methadon zu detektieren. Zu Beginn konnte demonstriert werden, dass Magenkarzinomzellen sowie Zellen einer gastralen Lebermetastase Opioidrezeptoren auf ihrer Oberfläche exprimieren. Eine Behandlung der Zellen mit unterschiedlichen Konzentrationen von Cisplatin zeigte eine verschieden hohe Sensitivität der beiden Zelllinien für dieses Chemotherapeutikum. Trotz des unterschiedlichen Ansprechens der Chemotherapie konnten therapeutische Konzentrationen von D,L-Methadon diese in den beiden Zelllinien sensitivieren und synergistische Effekte bzgl. Zelltodinduktion hervorrufen. Des Weiteren hob D,L-Methadon die Resistenz von Magenkarzinomzellen gegenüber Cisplatin auf. In Western-Blot-Analysen der beiden Zelllinien konnte gezeigt werden, dass die Sensitivierung der Cisplatintherapie mithilfe von D,L-Methadon durch eine Aktivierung der Caspasen 3, 8 und 9 vermittelt wird und auch davon abhängig ist, wie Versuche zu einer Coinkubation mit dem Pancaspaseninhibitor Benzyloxylcarbonyl-Val-Ala-D,L-Asp-Fluoromethylketon (zVAD.fmk) demonstrierten. Des Weiteren wird die Zelltodinduktion infolge einer kombinierten Behandlung mit Cisplatin und D,L-Methadon bei Magenkarzinomzellen durch eine Herunterregulation der anti-apoptotischen Moleküle B-cell-lymphoma extra long (Bcl-xL) und X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP) sowie eine Hochregulation des pro-apoptotischen Moleküls Bcl-2 associated x-protein (Bax) mediiert. Eine Blockade der µ-Opioidrezeptoren durch den selektiven µ-Opioidrezeptorantagonisten Clocinnamox mesylat zeigte, dass die Sensitivierung der Cisplatin-Chemotherapie durch D,L-Methadon von der Bindung und Aktivierung des µ-Opioidrezeptors abhängig ist. Zusätzlich konnte durch Inhibition der µ-Opioidrezeptoren demonstriert werden, dass die Aktivierung der Caspasen 3, 8 und 9, die Herunterregulation der anti-apoptotischen Moleküke Bcl-xL und XIAP sowie die Hochregulation des pro-apoptotischen Moleküls Bax ebenfalls von der Bindung und Aktivierung des µ-Opioidrezeptors durch D,L-Methadon abhängen. Der Metallkomplex Cisplatin bewirkte zusätzlich eine Erhöhung der Opioidrezeptorexpression auf der Zelloberfläche von gastralen Adenokarzinomzellen. Dadurch stehen den Zellen mehr Opioidrezeptoren zur Verfügung, die von D,L-Methadon adressiert werden können. Die Aktivierung von µ-Opioidrezeptoren führt zur Abnahme der intrazellulären Konzentration an zyklischem Adenosin-3’,5’-monophosphat (cAMP). cAMP fungiert in der Zelle als zytoprotektiver second messenger, was Versuche mit dem Phosphodiesteraseinhibitor 3-Isobutyl-1-methylxanthin zeigten: Durch Hemmung des Abbaus von cAMP konnte trotz Inkubation der Zellen mit der Apoptose-fördernden Kombination aus Cisplatin und D,L-Methadon die Zelltodinduktion gehemmt werden. Dies weist darauf hin, dass der Zelltod, ausgelöst durch die synergistische Wirkung von Cisplatin und D,L-Methadon, cAMP-abhängig ist. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Studie auf, dass die Sensitivierung der Cisplatin-mediierten Apoptose durch das Opioid D,L-Methadon ein vielversprechender neuer Therapieansatz insbesondere für das metastasierte Magenkarzinom darstellt: Sowohl in Magenkarzinomzellen als auch in Zellen aus gastralen Lebermetastasen konnte durch diese kombinierte Therapie die Apoptoserate erheblich gesteigert werden. Ebenfalls konnte dieser Therapieansatz das geringe Ansprechen auf das Chemotherapeutikum Cisplatin überwinden. Deshalb birgt dieser ein großes Potential, zukünftig die Standard-Chemotherapie in ihrer Wirksamkeit zu unterstützen und zu einer besseren 5-Jahres-Überlebenswahrscheinlichkeit beim fortgeschrittenen Magenkarzinom zu verhelfen.