Pharmakokinetische Untersuchung der Wirkung von Imatinib, Nilotinib und Dasatinib auf die Migration von Rattenlungenfibroblasten mittels in-vitro Scratch Assay

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Number of Pages:	119
Date:	6 May 2022
Referee:	Prof. Dr. Karla Lehle
Date of exam:	27 April 2022
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Herz-, Thorax- und herznahe Gefäßchirurgie
Keywords:	Bronchiolitis obliterans, Lungenfibrose, Lungentransplantation, Imatinib, Dasatinib, Nilotinib, PDGF
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	52245

Abstract (German)

Die Bronchiolitis obliterans stellt eine der größten therapeutischen Herausforderungen nach einer Lungentransplantation dar. Im Wesentlichen handelt es sich bei der Bronchiolitis obliterans um eine Erkrankung, die mit einer inflammatorischen Phase beginnt und sekundär in eine fibroproliferative-Phase übergeht. Hierbei wird das Organparenchym zerstört. Klinisch äußert sich die Bronchiolitis ...

Abstract (German)

Die Bronchiolitis obliterans stellt eine der größten therapeutischen Herausforderungen nach einer Lungentransplantation dar. Im Wesentlichen handelt es sich bei der Bronchiolitis obliterans um eine Erkrankung, die mit einer inflammatorischen Phase beginnt und sekundär in eine fibroproliferative-Phase übergeht. Hierbei wird das Organparenchym zerstört. Klinisch äußert sich die Bronchiolitis obliterans in einer typischen Reduktion der Einsekunden Kapazität (FEV1) und wird als CLAD definiert.
Eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung der Bronchiolitis obliterans nehmen c-abl und PDGF sowie die jeweiligen Rezeptoren ein. Aufgrund einer Hochregulation der Rezeptoren werden Fibroblasten vermehrt zur Migration und Proliferation stimuliert. Rezeptor-Tyrosinkinasen-Inhibitoren, die gegen c-Abl und PDGF zielgerichtet sind, können den zellulären Signalweg unterbrechen und somit den Umbauprozess verringern oder sogar beenden.
In dieser Arbeit wurde der Scratch-Assay als Methode der Wahl zur Simulation der Migration und Proliferation der Rattenlungenfibroblasten gewählt. Der Scratch-Assay wurde mittels Ibidi-Culture-Inserts gebildet. Diese Methodik wurde im ersten Schritt etabliert. Nach erfolgreicher Etablierung wurde der Effekt der Rezeptor-Tyrosinkinase-Inhibitoren Imatinib, Dasatinib und Nilotinib auf die Rattenlungenfibroblasten untersucht. Es konnte aufgezeigt werden, dass alle drei Rezeptor-Tyrosinkinase-Inhibitoren die Migration und die Proliferation jeweils im Vergleich zur unbehandelten Kontrollgruppe dosisabhängig hemmen können. Bereits niedrige Konzentrationen der Rezeptor-Tyrosinkinase-Inhibitoren zeigten eine deutliche Verzögerung des Verschlusses des zellfreien Bereiches auf. Die in dieser Arbeit ermittelten EC50-Werte deuteten auf eine höhere Effektivität von Dasatinib (EC50 0,05μM) als Imatinib (EC50 2,07μM) und Nilotinib (EC50 1,13μM) hin. Zytotoxische Effekte auf die Rattenlungenfibroblasten wurden erst ab Konzentrationen von Imatinib >50μM gesehen. Nach Behandlung mit Dasatinib und Nilotinib traten bei den Rattenlungenfibroblasten keine morphologischen Veränderungen auf.

Translation of the abstract (English)

Bronchiolitis obliterans is one of the major therapeutic challenges after lung transplantation. Bronchiolitis obliterans is a disease that begins with an inflammatory phase and progresses secondarily to a fibroproliferative phase. Here, the organ parenchyma is destroyed. Clinically, bronchiolitis obliterans manifests as a typical reduction in one-second capacity (FEV1) and is defined as CLAD ...

Translation of the abstract (English)

Bronchiolitis obliterans is one of the major therapeutic challenges after lung transplantation. Bronchiolitis obliterans is a disease that begins with an inflammatory phase and progresses secondarily to a fibroproliferative phase. Here, the organ parenchyma is destroyed. Clinically, bronchiolitis obliterans manifests as a typical reduction in one-second capacity (FEV1) and is defined as CLAD (chronic lung allograft disease).
A crucial role in the development of bronchiolitis obliterans is played by c-abl and PDGF and their corresponding receptors. Due to upregulation of the receptors, fibroblasts are increasingly stimulated to migrate and proliferate. Receptor tyrosine kinase inhibitors targeting c-Abl and PDGF can interrupt cellular signaling and thus reduce or even terminate the remodeling process.
In this work, the scratch assay was chosen as the method of choice to simulate rat lung fibroblast migration and proliferation. The scratch assay was formed using Ibidi culture inserts. This method was established in the first step. After successful establishment, the effect of the receptor tyrosine kinase inhibitors imatinib, dasatinib and nilotinib on rat lung fibroblasts was investigated. It was demonstrated that all three receptor tyrosine kinase inhibitors could inhibit migration and proliferation, respectively, in a dose-dependent manner compared with the untreated control group. Even low concentrations of the receptor tyrosine kinase inhibitors revealed a significant delay in the closure of the cell-free area. The EC50 values determined in this work indicated a higher efficacy of dasatinib (EC50 0.05μM) than imatinib (EC50 2.07μM) and nilotinib (EC50 1.13μM). Cytotoxic effects on rat lung fibroblasts were seen only at concentrations of imatinib >50μM. No morphological changes occurred in rat lung fibroblasts after treatment with dasatinib and nilotinib.

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