Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-1331
Authors: Meyer, Sandra S.
Title: Glukosestoffwechsel und Strahlentherapie solider, maligner Tumoren
Online publication date: 26-Mar-2012
Language: german
Abstract: Der Tumorstoffwechsel ist charakterisiert durch eine erhöhte Glykolyserate und die Anreicherung von Laktat auch in Anwesenheit von Sauerstoff. In früheren Arbeiten dieser Arbeitsgruppe konnte gezeigt werden, dass ein hoher Laktatgehalt in Primärtumoren signifikant mit einem gesteigerten Metastasierungsverhalten und einer schlechteren Patientenprognose verknüpft ist. Ein wichtiges Verfahren zur Bestimmung des Metabolitstatus in kryokonservierten Tumorschnitten ist die induzierte, metabolische Biolumineszenz. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neues, digitales Kamerasystem für Biolumineszenzmessungen etabliert. Außerdem wurde der für die Laktat- und Glukosemessungen benötigte Enzymmix optimiert, so dass eine bessere Lichtausbeute und eine Kosteneinsparung von etwa 50% erzielt werden konnte. Durch die Einführung von Kontrollmessungen und die Verwendung eines neu entwickelten ImageJ-PlugIns für eine halbautomatisierte Auswertung, konnte ein zuverlässiges Messsystem etabliert werden, das Ergebnisse mit einer verbesserten Reproduzierbarkeit liefert. rnDieses neue Messsytem wurde in einer Studie an zehn humanen xenotransplantierten Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereiches erfolgreich eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass eine signifikante, positive Korrelation zwischen dem Laktatgehalt in soliden Primärtumoren und der Resistenz gegenüber einer fraktionierten Strahlentherapie besteht. rnIn einer weiterführenden Studie wurde im gleichen Xenograftmodell der Einfluss einer fraktionierten Strahlentherapie auf den Tumorstoffwechsel untersucht. Der Vergleich von zwei humanen Plattenepithelkarzinomlinien des Kopf-Hals-Bereichs im Verlauf einer fraktionierten Strahlentherapie zeigt deutliche Unterschiede zwischen strahlenresistenten und strahlensensiblen Tumoren. In der strahlenempfindlichen Tumorlinie UT-SCC 14 treten nach Bestrahlung mit drei Fraktionen in der Expression glykolyse-assoziierter Gene und nach zehn Fraktionen im ATP- und Laktatgehalt signifikante Veränderungen auf. Im Gegensatz dazu wird bei der strahlenresistenten Linie UT-SCC 5 lediglich eine Absenkung des Laktatgehaltes nach zehn Fraktionen beobachtet, nicht jedoch des ATP-Gehalts. Die mRNA-Expression wird in UT-SCC 5 nicht durch eine fraktionierte Bestrahlung verändert. Diese Ergebnisse liefern erste Hinweise, dass das mRNA-Expressionslevel und der Metabolitgehalt frühe Marker für das Ansprechen auf eine Strahlentherapie sein können.rn
The metabolism of solid tumours is characterized by an increase in glycolytic activity and enhanced formation of lactate even in the presence of oxygen. Several studies of our group have shown that elevated lactate concentrations in the primary tumours predict for an increased risk of metastases and a decreased overall survival. This indicates the significance of induced bioluminescence imaging which can be used to measure the metabolic status of tumours. One aim of this thesis was the optimization of the bioluminescence technique. This was first done by establishing a new digital camera system for bioluminescence measurements. The enzyme mixture used in the bioluminescence reaction for lactate and glucose imaging was optimized to increase total light emission and reduce the cost per measurement by 50 %. Finally, newly established control measurements and a specifically designed ImageJ-PlugIn for accelerated image analysis increased the reproducibility and reliability of bioluminescence imaging.rnUsing this enhanced bioluminescence imaging, one study on tumour xenografts derived from 10 human head and neck squamous cell carcinomas was completed. The results show that lactate concentrations were significantly correlated with tumour response to fractionated irradiation. In a second study the same xenograft model was used to examine the metabolic response during fractionated irradiation, comparing a radioresistant (UT-SCC 5) and a radiosensitive (UT-SCC 14) tumour cell line. Lactate content decreased significantly after 10 fractions in both tumour lines, while ATP decreased only significantly in UT-SCC 14. Furthermore, expression analysis revealed significant changes in mRNA levels in five of six glycolysis-associated enzymes during fractionated irradiation in UT-14 but not in UT-SCC 5. These results suggest that mRNA levels of glycolytic enzymes and metabolic status might be early markers to indicate a tumour’s response to fractionated irradiation.rnrn
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-1331
URN: urn:nbn:de:hebis:77-30740
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 123 S.
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