Ungeachtet neuester Errungenschaften auf dem Gebiet der medizinischen Forschung steigen die globalen krebsbedingten Todesfälle stetig an und es gilt, kontinuierlich neue Medikamente zu entdecken und zu entwickeln, die eine Antitumortherapie effizienter, nebenwirkungsärmer oder überhaupt erst möglich machen. Diese pharmakologische Weiterentwicklung konnte im Laufe der Geschichte bereits vielfach ...
Abstract (German)
Ungeachtet neuester Errungenschaften auf dem Gebiet der medizinischen Forschung steigen die globalen krebsbedingten Todesfälle stetig an und es gilt, kontinuierlich neue Medikamente zu entdecken und zu entwickeln, die eine Antitumortherapie effizienter, nebenwirkungsärmer oder überhaupt erst möglich machen. Diese pharmakologische Weiterentwicklung konnte im Laufe der Geschichte bereits vielfach durch den Einsatz pflanzlicher oder pilzlicher Stoffe erzielt werden. Die von der pflanzenschädigenden Protisten-Gattung Phytophthora sezernierten Elicitine induzieren dabei Zelltod in Pflanzen über dieselben Mechanismen, die auch bei Säugern existieren, wodurch denkbar ist, dass diese elicitininduzierten zytotoxischen Effekte auch beim Menschen therapeutisch genutzt werden können. Elicitin aus unterschiedlichen Isolaten, welches nach unterschiedlichen Protokollen aufgereinigt wurde, wurde im Rahmen dieser Arbeit folglich auf unterschiedlichen murinen und humanen Säugerzellen mit unterschiedlichen Methoden getestet. Methodisch wurden dabei mit Zellzahlbestimmungen, MTTAssays, Westernblots, extrazellulären H2O2-Messungen und FACS-Analysen unterschiedlichst Techniken verwendet, um die Zellproliferation, die Zellvitalität, das Apoptoseverhalten und die intrazelluläre Signaltransduktion genauer zu untersuchen. Im ersten Experiment konnte mit Elicitin aus einem aktiven P. Quercina Isolat eine Wirkkombination von gesenkter Zellzahl einerseits, sowie gleichzeitig gesenkter mitochondrialer Aktivität anderseits, erzielt werden. Dies konnte mit keiner anderen Quercinincharge in diesem Ausmaße zuverlässig reproduziert werden. Als kausale Erklärung hierfür sind mehrere Gründe denkbar, die teilweise im Elicitin selbst, in zu großen Unterschieden zwischen pflanzlichen und Säugerzellen bzw. deren Inkubationsbedingungen oder Adhäsionsphänomenen zu suchen sind. Genauer gesagt könnte Quercinin durch lange Zeit der Wirtsabstinenz durch genesilencing an säugerzellspezifischer Aktivität verloren haben. Oder aber die phylogenetische Andersartigkeit bezüglich Rezeptoren, Proteinen, intrazellulären Signaltransduktionsbestandteilen, andere Stoffwechselregulationen (z.B. abweichende Glykolyseregulation oder aber morphologische Differenzen (Zellwand vs. Plasmamenbran, Energiegewinnung vorwiegend in Chloroplasten vs. Mitochondrialer Atmungskette) zwischen pflanzlichen und Säugerzellen sind zu groß. Desweiteren könnten die Begründung für die fehlende Wirkung in verschiedenen Inkubationsbedingungen (Einfluss von UV-Licht und Differenzen beim pH-Wert) sowie Abschwimmphänomenen (Elicitin induziert leichtes Wachstum, die Zellen schwimmen früher ab und täuschen in der Zellzahlbestimmung dadurch eine verminderte Zellzahl vor) zu suchen sein. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Elicitin unter den bisherigen Bedingungen keine zuverlässig reproduzierbaren, starken zytotoxischen Eigenschaften entfalten konnte. Falls jedoch das ursprüngliche Elicitinexpressionsmuster wie bei der ersten Charge wieder hergestellt werden kann, wäre eine erneute Testung auf Antitumoraktivität sehr interessant und sinnvoll.
Translation of the abstract (English)
As the incidence of malignant diseases is rising constantly, there is always need for new substances, making antiproliferative therapy more effective or possible in the first place. Many chemotherapeutic agents which are known at the moment are produced from plants and fungi. Being produced by the fungal-like organism Phythophtora, Elicitins have been shown to elicit strong cytotoxic effects in ...
Translation of the abstract (English)
As the incidence of malignant diseases is rising constantly, there is always need for new substances, making antiproliferative therapy more effective or possible in the first place. Many chemotherapeutic agents which are known at the moment are produced from plants and fungi. Being produced by the fungal-like organism Phythophtora, Elicitins have been shown to elicit strong cytotoxic effects in some plant species. On this account we tried to show the same effects on cancer cells like B16, CT26, TMK1 and LLC1. The mechanisms of Elicitin, which could possibly be relevant in mammalian cells, are:
production of H2O2, MAPK induction, sterol-binding and the destruction of microtubules.
To demonstrate possible effects of Elicitin in mammalian cells we used different methods, like cellcounts, MTT, extracellular H2O2 measurement, FACS-analysis (7AAD and CFSE) and western blots. In a screening experiment with elicitin isolated from an active phythophtora isolate, there were strong effects on B16 with reduced cell counts and decreased MTT-extinction. We couldn´t verify and reproduce these effects significantly and constantly (with Elicitin of a 2 years stored phythophtora-isolate). One exception was the extinction measured in MTT divided by the counted cells. This parameter was constantly increased and could be an indication for the revision of the Warburg effect (change of the metabolism to anaerobe glycolysis in cancer cells).
Possible reasons for the rather weak effects in mammalian cells are significant structural differences between plant and mammalian cells, genesilencing (potent Elicitin may only be produced, if Phythophtora has had contact to a host plant before), mutation of the mammalian cells during the experiments, or the cells floating off in the confluent wells. In the future it could be a matter of great interest to repeat some of the experiments with Elicitin, isolated from Phythophtora which had contact to the host directly before, or measure glucose transporters to evaluate the effect on aerobe glycolysis and maybe show a revision of the Warburg effect.
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