Einfluss verschiedener Inhibitoren auf die Aufnahme von Katecholaminen und mIBG in neuronale und extraneuronale Monoamintransporter exprimierende Zellen

Abstract

Phäochromozytome sowie ein Großteil der Neuroblastome exprimieren neuronale Katecholamintransporter, v.a. den Noradrenalin- (NAT) sowie evt. wenige Dopamin-transporter (DAT). Durch die Fähigkeit des NAT zur spezifischen Aufnahme von meta-Iodbenzyguanidin (mIBG), hat er in der Diagnostik und Therapie von Tumoren eine große Bedeutung. Nebenwirkungen sind u.a. durch die Aufnahme von radioaktivem mIBG in gesundes Gewebe bedingt, die wahrscheinlich über Serotonintransporter (SERT) sowie die breit im Organismus verteilten extraneuronalen Katecholamin-transporter (extraneuronale Monoamintransporter (EMT) und organische Kationen-transporter 1+2 (OCT 1+2)) stattfindet. Ziel dieser Dissertation war es, die Aufnahme von mIBG über die EMT und OCT nachzuweisen und mit spezifischen Inhibitoren zu blockieren, um eine noch selektivere Anreicherung der Radioaktivität über die NAT in die Tumorzellen zu erreichen. Hierbei dienten als Modell für die neuronalen Transporter die Neuroblastomzelllinie SK-N-SH und die Phäochromozytomzelllinie PC 12, während die CAKI-Zelllinie, sowie EMT-, OCT 1- bzw. OCT 2-exprimierende, transformierte HEK 293-Zellen das Modell für die extraneuronalen Transporter darstellten. Die Versuche wurden sowohl mit Suspensionskulturen durchgeführt, als auch mit Co-Kulturen im Transwell-system, um mit letzterem die direkte Konkurrenzsituation zwischen neuronalen und extraneuronalen Katecholamintransportern darzustellen. Untersucht wurden Desipramin als spezifischer Inhibitor der NAT und GBR 12909 als spezifischer Inhibitor der DAT. Die Hemmeffekte auf die [³H] Dopamin- bzw. [³H] Noradrenalin-aufnahme durch den kompetitiven Inhibitor mIBG wurden ermittelt, um eine indirekte Aussage über die mIBG-Aufnahme in die verschiedenen Zellen zu erhalten, da [131I] mIBG für direkte Aufnahmeversuche nur einmal zur Verfügung stand. Hierbei ergab sich nach der Stärke des mIBG-Hemmeffektes folgende absteigende Zelllinienreihenfolge: SK-N-SH = OCT 2 > PC 12 = EMT >> CAKI = OCT 1. Als weiterer kompetitiver Inhibitor wurde 6-Fluordopamin (6-FDA) verwendet, da Studien laufen, um 6-[18F] FDA zur routinemäßigen Darstellung von Neuroblastomen bzw. Phäochromozytomen mittels PET einzusetzen. Bei diesen Untersuchungen wurden EMT = SK-N-SH > PC 12 >> OCT 2 = OCT 1 > CAKI inhibiert. Im Vergleich zu mIBG konnte ein stärkerer Hemmeffekt von 6-FDA, auf die [³H] Dopaminaufnahme in neuronale SK-N-SH- und PC 12-, sowie in CAKI-Zellen beobachtet werden, während die extraneuronalen EMT-, OCT 1- und OCT 2-exprimierenden HEK 293-Zellen stärker mIBG als 6-FDA aufnahmen. Corticosteron, das in der Literatur als spezifischer Inhibitor der EMT bekannt ist, bewirkte eine nur schwache Hemmung der Katecholaminaufnahme in Neuroblastom- und Phäochromozytomzellen, jedoch eine intensive Schwächung der Aufnahme über extraneuronale Katecholamin-transporter in EMT- = CAKI- > OCT 1- = OCT 2-Zellen. Die durch Corticosteron hervorgerufenen Hemmeffekte konnten auch bei der direkten Aufnahme von [131I] mIBG bestätigt werden. Somit ergeben sich mit diesem Corticosteroid, evt. in Kombination mit weiteren Substanzen (z.B. Fluvoxetin, einem spezifischen Inhibitor des SERT), über die hin-reichende klinische Erfahrungen bezüglich der geringen Nebenwirkungen vorhanden sind, neue Ansätze für die Diagnostik und Therapie des Neuroblastoms bzw. des Phäo-chromozytoms. Durch die spezifische Blockade der extraneuronalen Katecholamin-transporter besteht die Möglichkeit, die Aufnahme von radioaktiv markiertem mIBG bzw. 6-FDA selektiver in Richtung der neuronalen NAT- bzw. DAT-exprimierenden Tumorzellen zu lenken. Dadurch könnte evt. die diagnostische Spezifität verbessert sowie die akuten und späten Nebenwirkungen vermindert werden. Somit wäre eine Erhöhung der radioaktiven Dosis denkbar, mit der Hoffnung eines längeren therapeu-tischen Tumoransprechens sowie einer verbesserten diagnostischen Sensitivität.

For imaging of neuroblastoma and phaeochromocytoma, [123I]meta-Iodobenzylguanidine ([123I]mIBG) is routinely used, whereas [18F]6-fluorodopamine ([18F]6-FDA) is sporadically applied for positron emission tomography in Pheochromocytoma. Both substances are taken up by catecholamine transporters (CATs). In competition, some other cell types are able to take up catecholamines and related compounds probably by organic cation (OCT) [extraneuronal monoamine (EMT)] transporters (OCT1, OCT2, OCT3=EMT). In this study, we investigated the uptake of radioiodine-labeled meta-iodobenzylguanidine (mIBG) as well as [3H]dopamine (mimicring 6-fluorodopamine) and [3H]noradrenaline. SK-N-SH (neuroblastoma) and PC-12 (phaeochromocytoma) cells were used and compared with HEK-293 cells transfected with OCT1, OCT2 and OCT3, respectively. In order to gain a more selective uptake in CAT expressing tumor cells, different specific inhibitors were measured. Uptake of mIBG into OCT-expressing cells was similar or even better as into both CAT-expressing cell lines, whereas dopamine and noradrenaline uptake was much lower in OCT-expressing cells. In presence of corticosterone (f.c. 10-4 M], catecholamine and mIBG uptake into SK-N-SH and PC-12 cells was only slightly reduced. In contrast, this process was significantly inhibited in OCT2 and OCT3 transfected HEK-293 as well as in Caki-1 cells, which naturally express OCT3. We conclude that the wellknown corticosteroid corticosterone might be used in combination with [18F]6-FDA or [123I]mIBG to improve specific imaging of neuroblastoma and pheochromocytoma and to reduce irradiation dose to nontarget organs in [131I]mIBG treatment.