Das Immunsystem ist ein wichtiger Schutzmechanismus vor entarteten körpereigenen Tumorzellen. Einen großen Durchbruch in der Krebstherapie stellt die Immunotherapie, insbesondere die Checkpointtherapie dar, welche zu einer gesteigerten Aktivität von T-Zellen führt und die vom Tumor inhibierte Immunantwort somit aufrechterhält. Insbesondere in soliden Tumoren wird die Aktivität und das Überleben ...
Abstract (German)
Das Immunsystem ist ein wichtiger Schutzmechanismus vor entarteten körpereigenen Tumorzellen. Einen großen Durchbruch in der Krebstherapie stellt die Immunotherapie, insbesondere die Checkpointtherapie dar, welche zu einer gesteigerten Aktivität von T-Zellen führt und die vom Tumor inhibierte Immunantwort somit aufrechterhält. Insbesondere in soliden Tumoren wird die Aktivität und das Überleben von T-Zellen aufgrund der Akkumulation von Milchsäure und der damit entstehenden aziden Tumorumgebung verringert. Um die Bedingungen im Tumor zu verbessern, müssen Strategien entwickelt werden, Tumorzellen in ihren Stoffwechselwegen zu inhibieren, bei gleichzeitigem Erhalt der Effektorfunktionen von T-Zellen. Das NSAR Diclofenac könnte eine Substanz darstellen, diese Strategie zu verfolgen. Diclofenac wirkt inhibitorisch auf MCT1 und MCT4 und blockiert somit den Laktat-Transport in glykolytisch-aktiven Zellen, wie beispielsweise Tumorzellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob neben Diclofenac auch andere NSAR in der Lage sind den Laktattransport zu inhibieren. Zudem sollte geklärt werden, welche Rolle die freie Carboxylgruppe des Diclofenacs bei der Blockade der MCT-Transporter spielt. Hierzu wurden Tumorzellen als auch humane CD4+ T-Zellen in der Anwesenheit von Diclofenacamid und ML36, Lumiracoxib, Diflunisal und Ketoprofen kultiviert.
Die zwei dem Diclofenac strukturell sehr ähnlichen Substanzen, Diclofenacamid und ML36, hatten keinen hemmenden Effekt auf die Laktatsekretion, weder in Tumorzellen noch in CD4+ T-Zellen. Trotzdem induzierten Diclofenacamid und ML36 Apoptose und hemmten die Proliferation der Tumorzellen, wohingegen die T-Zellfunktionen in den CD4+ T-Zellen durch die beiden Substanzen kaum eingeschränkt wurde. In der chemischen Struktur unterscheidet sich Diclofenac von den getesteten Diclofenac-Derivaten durch das Vorhandensein der freien Carboxylgruppe. Das Vorhandensein dieser Carboxylgruppe scheint somit ausschlaggebend für die MCT-Blockade zu sein. Das ebenfalls eine Carboxylgruppe aufweisende Lumiracoxib setzte, ähnlich zu Diclofenac, die Laktatsekretion in den untersuchten Zellen herab. Obwohl Lumiracoxib die Laktatsekretion reduzierte, hatte es nur einen geringen Effekt auf die Apoptose und die Zellproliferation in Tumorzellen. Die Effektorfunktionen primärer CD4+ T-Zellen blieben bei Behandlung mit Lumiracoxib unbeeinflusst.
Im Gegensatz zu Lumiracoxib reduzierte das NSAR Diflunisal neben der Laktatproduktion, auch die Proliferation und die Viabiltät in den untersuchten Tumorzellen. Wohingegen Diflunisal nur einen geringen Effekt auf die Proliferation oder die Viabilität der T-Zellen zeigte. Allerdings war bei höheren Konzentrationen auch die Effektorfunktion von T-Zellen vermindert.
Zusammenfassend scheint die freie Carboxylgruppe in den NSAR für die MCT-Inhibition essenziell zu sein. Allerdings sind einige der getesteten NSAR, unabhängig vom Vorhandensein der Carboxylgruppe ebenfalls in der Lage das Tumorwachstum zu inhibieren. Die humanen CD4+ T-Zellen scheinen durch eine pharmakologische Blockade durch die genannten NSAR nur wenig in ihren Funktionen eingeschränkt. Diese Ergebnisse zeigen, dass sich anti-metabolische Substanzen, wie Diclofenac, durchaus zum Einsatz in der Tumortherapie eignen und dass diese eine vielversprechende Ergänzung zu immuntherapeutischen Ansätzen darstellen könnten.
Translation of the abstract (English)
The immune system is an important protective mechanism against degenerated endogenous tumour cells. A major breakthrough in cancer therapy is immunotherapy, in particular checkpoint inhibition therapy, which leads to an increased activity of T cells and thus fosters the immune response inhibited by the tumour. However, in solid tumours the activity and survival of T cells is reduced due to the ...
Translation of the abstract (English)
The immune system is an important protective mechanism against degenerated endogenous tumour cells. A major breakthrough in cancer therapy is immunotherapy, in particular checkpoint inhibition therapy, which leads to an increased activity of T cells and thus fosters the immune response inhibited by the tumour. However, in solid tumours the activity and survival of T cells is reduced due to the accumulation of lactate and the resulting acidic tumour environment. To improve conditions in the tumour, strategies must be developed to inhibit tumour cells in their metabolic pathways e.g. glycolysis while maintaining effector functions in T cells. The NSAID diclofenac could be a substance to pursue this strategy. Diclofenac has an inhibitory effect on MCT1 and MCT4 and thus blocks lactate transport in glycolytically active cells, such as tumour cells. In the context of this work it was investigated whether other NSAIDs besides diclofenac are able to inhibit lactate transport. In addition, the role of the free carboxyl group of diclofenac in blocking the MCT transporters was to be clarified. For this purpose, tumour cells as well as human CD4+ T cells were cultured in the presence of diclofenacamide and ML36, lumiracoxib, diflunisal and ketoprofen.
The two substances that are structurally very similar to diclofenac, diclofenacamide and ML36, had no inhibitory effect on lactate secretion, neither in tumour cells nor in CD4+ T cells. Nevertheless, diclofenacamide and ML36 induced apoptosis and inhibited tumour cell proliferation, whereas T-cell function in CD4+ T-cells was hardly impaired by both substances. With regard to the chemical structure, diclofenac differs from the tested diclofenac derivatives in the presence of the free carboxyl group. The presence of this carboxyl group thus seems to be decisive for the MCT blockade. Similar to diclofenac, lumiracoxib, which also has a free carboxyl group, reduced lactate secretion in all cell types investigated. Although lumiracoxib reduced lactate secretion, it had only minor effects on apoptosis and cell proliferation in tumour cells. The effector functions of primary CD4+ T cells remained unaffected by treatment with lumiracoxib.
In contrast to lumiracoxib, the NSAID diflunisal not only reduced lactate production, but also proliferation and viability in the tumour cells studied. In contrast, diflunisal exereted only a slight effect on proliferation or viability of the T cells. However, at higher concentrations the effector functions of T cells were reduced.
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