Die Wirkung von Curcumin beim Rhabdomyosarkom in vitro

Abstract

Das Rhabdomyosarkom (RMS), das häufigste Weichteilsarkom im Kindesalter, hat trotz Therapieverbesserungen der letzten Jahre eine schlechte Prognose in fortgeschrittenen Stadien mit einem 3-Jahres Überleben von unter 30%. Curcumin (CUR) ist eine vielversprechende Substanz in der komplementären Onkologie mit geringem Nebenwirkungspotential und nachgewiesener Wirksamkeit bei diversen Tumorentitäten im Erwachsenenalter. Ziel dieser Arbeit war es, die Wirkung von CUR an RMS-Zellen zu untersuchen, um eine Verbesserung der Prognoseaussichten und Therapiemöglichkeiten bei betroffenen Kindern mit sog. „high risk“-Tumoren und Tumorrezidiven zu schaffen. Hierfür wurden RMS-Zelllinien (RD, RH30 und SRH) sowie gesunde Skelettmuskelzellen (SKMC) mit verschiedenen Konzentrationen CUR alleine oder in Kombination mit photodynamischer Therapie (PDT, 488 nm) bzw. den Standard-Zytostatika Vincristin (VCR) oder Actinomycin D (DAC) behandelt. Zur Bestimmung der Zellviabilität wurden MTT-Assays genutzt. Die Migrationsanalyse erfolgte mittels Scratch-Assay und die Ermittlung der Koloniebildungsrate mittels Colony-forming Assay. In der Durchflusszytometrie und Immunfluoreszenz bildeten wir die zelluläre Aufnahme und Abgabe von CUR ab und mittels Annexin V-Assay erfolgte der Nachweis von Apoptose. Die mögliche Induktion von Chemoresistenz durch CUR wurde in einem Langzeitmodell untersucht und mögliche molekulare Mechanismen von CUR mittels Western Blot detektiert. Dabei konnten wir nachweisen, dass bereits CUR alleine zu einer effektiven, konzentrationsabhängigen Abnahme der Zellviabilität bei allen RMS-Zelllinien führt mit einem IC50 ≈ 14 -25 µM. In Kombination mit den Standardchemotherapeutika VCR oder DAC verstärkte CUR deren Effekte in überwiegend synergistischer Medikamenteninteraktion. In Kombination mit PDT reduzierte CUR die Zellviabilität bereits bei kleinsten CUR-Konzentrationen mit einem bis zu achtfach niedrigeren IC50-Wert. Zusätzlich konnte nachgewiesen werden, dass CUR bereits in niedrigeren Konzentrationen als dem IC50-Wert das Migrations- und Koloniebildungspotential vermindert. Da dies beides Mechanismen der Metastasenbildung und Tumorinvasivität sind, sind diese Ergebnisse besonders relevant für die Prävention von Tumorprogression und -rezidiven durch CUR als potentielles Therapeutikum. Die zeitliche und räumliche Aufnahme von CUR ließ sich erfolgreich in der Durchflusszytometrie und Immunfluoreszenz abbilden, wobei die Aufnahme rasch erfolgte während die Effluxmechanismen entsprechend der Zelllinie variierten. In dem in vitro Modell einer Langzeitbehandlung ließ sich bei beiden Zelllinien nur eine geringfügige Induktion von Chemoresistenz nachweisen. Als mögliche molekulare Mechanismen konnten wir erfolgreich die Induktion von Apoptose durch CUR alleine und in Kombination mit VCR oder DAC nachweisen sowie einen potentiellen Einfluss auf die Zellsignalwege WNT und NF-κB mit einer Reduktion der relativen β-Catenin- und NF-κB-Expression im Western Blot. CUR konnte nachweislich die malignen Eigenschaften von pädiatrischen RMS-Zelllinien hemmen und sollte als nützliches, ergänzendes Tumortherapeutikum in der Standardchemotherapie von RMS im Kindesalter fokussiert werden.