Authors:	Götze, Kristina
Title:	Einfluss einer Schwerionenbestrahlung auf das Migrationsverhalten von Tumorzellen
Online publication date:	10-Dec-2008
Year of first publication:	2008
Language:	german
Abstract:	Die Bildung von Metastasen und Rezidiven stellt ein großes Problem für eine erfolgreiche Therapie solider maligner Tumoren dar. Dabei ist die Rolle der angewendeten Therapiever-fahren in der Induktion metastasierender Zellen vor allem für eine Schwerionentherapie noch weitestgehend unklar. Die für die Metastasierung entscheidende Tumorzellmigration wurde daher unter dem Einfluss von Röntgen- und Schwerionenstrahlung untersuchen. Dazu wurden drei humane Tumorzelllinien (Gliomzelllinie U87 und kolorektale Zelllinien HCT116 und HCT116 p21-/-) unter standardisierten Bedingungen in einer Boydenkammer direkt und 24 Stunden nach Bestrahlung in vitro auf ihr Migrationsverhalten untersucht. Um mögliche Än-derungen migrationsrelevanter Proteine zu bestimmen, wurden zu denselben Zeitpunkten Zelllysate hergestellt und die Expression der Integrine b1 und b3 sowie der Proteinkinase B Isoformen Akt1 und Akt2 und deren Phosphorylierung untersucht. Gezeigt werden konnten sowohl zelllinien- als auch strahlenspezifische Unterschiede in der Migration und der Proteinexpressionen. Dabei konnten die beobachteten Migrationsänderungen nur zum Teil (vor allem nach Röntgenbestrahlung) durch die veränderte Expressionen der untersuchten Proteine erklärt werden. Daher ist zu vermuten, dass den strahleninduzierten Veränderungen der Migration der verwendeten Zelllinien verschiedene Mechanis-men zugrunde liegen, die auf der Expression unterschiedlicher Proteine beruhen. Bestrahlungen mit 12C-Ionen scheinen prinzipiell andere Expressionsmuster zu induzieren als konventionelle Strahlung und die hier untersuchten Proteine in der Migration der Zellen daher nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Auffällig waren die deutlich zelllinienspezifischen Unterschiede in der Migration nach Röntgenbestrahlung. Dort wurde ein zum Teil erhöhtes Migrationspotential nach klinisch relevanten Bestrahlungsdosen von U87 Gliomzellen festgestellt. Die Migrationsaktivität von kolorektalen Zelllinien hingegen nahm nach Bestrahlung ab. Nach Schwerionenbestrahlung wurden für alle Zelllinien signifikante Abnahmen der Migration festgestellt. Die hier erhaltenen Ergebnisse können aufgrund einer Vielzahl pro- und antimigratorischer Signale im Tumorgewebe nicht direkt in die in vivo Situation übertragen werden, doch können sie durchaus als Hinweise für die Abschätzung eines veränderten Metastasierungsrisikos dienen. Für kolorektale Zellen, unabhängig von ihrem p21-Status scheint eine Behandlung mit Röntgenstrahlen eher nicht mit einem erhöhten Migrationsrisiko einherzugehen. Anders ist dies bei den hier untersuchten Gliomzellen U87. Hier kann ein strahleninduziertes Metastasierungsrisiko aufgrund der erzielten Ergebnisse keinesfalls ausgeschlossen werden. Aus dieser Sicht scheint eine Behandlung von Gliomen mit 12C-Ionen vorteilhafter, da eine sehr gute reproduzierbare strahlenvermittelte Migrationshemmung beobachtet wurde. Metastasis and recrudesces are a major problem in the successful treatment of solid malignant tumors. The influence of the administer treatment in inducing the metastasis of cells, especially with regard to the use of heavy ions, is not yet fully understood. One important step in metastasis is the migration of tumor cells and was therefore measured after irradiation with X-rays or heavy ions. In a standardized in vitro boyden chamber assay three tumor cell lines (U87 glioma cells and HCT116 and HCT116 p21-/- colon carcinoma cells) were investigated directly and 24 hours after irradiation with conventional x-rays and 12C heavy ions for their ability to migrate. To study possible changes in the expression of migration relevant proteins cell lysates were established at the given times. In western blot experiments the expression levels of b1 and b3 integrins and the expression of the proteinkinase B isoforms akt1 and akt2 as well as their phosphorylation was determined. Cell line and radiation type specific changes in tumor cell migration and protein expression could be observed. The expressional alterations of the investigated proteins (especially after x-ray irradiation) accounted only in part for the observed migratory changes. It could therefore be assumed that the radiation induced migration of the used cell lines underlie different patterns which depend on a varying subset of proteins. In principle irradiation with 12C heavy ions seem to induce a different expression pattern of proteins as x-ray irradiation, with the investigated proteins playing only a minor role in the migration of U87 and HCT116 cells. The biggest cell line specific changes in migration were observed after x-ray irradiation. There an in part significantly increased migratory potential of U87 cells 24 hours after x-ray irradiation with clinical relevant doses became apparent. The migratory activity of colorectal cells on the other hand was decreased after the same doses. In all investigated cell lines heavy ion irrad-iation induced significant reduction in tumor cell migration. Because of a multitude of pro- and antimigratory signaling in tumors the obtained results can not be directly transferred to the in vivo situation. Nevertheless hints can be drawn to estimate possible migratory risks for radiation therapy. Colorectal cells, independent of their p21 status, are not likely to show increased migratory risks after conventional x-ray irradiation, opposed to U87 glioma cells. In theses cells an increased radiation induced risks of metastasis can not be ruled out. A treatment with 12C ions seem to be advantageous for these tumors as this radiation type blocked the migration reproducibly in a dose dependent manner.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3219
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-18215
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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