Einfluss von Velcade®, Rapamycin, Dithiothreitol, und Arsentrioxid auf Proliferation, Apoptose und Iodidstoffwechsel bei den Schilddrüsenkarzinom-Zelllinien CGTH-W-1 und ONCO-DG-1

Abstract

Therapie der Wahl bei Schilddrüsenmalignomen ist die Operation und Nachbehandlung mit 131I-Iodid. Voraussetzung für eine Radioiodtherapie ist die Fähigkeit der Thyreozyten Iodid zu inkorporieren. In entarteten Zellen ist diese Fähigkeit meist verringert oder gar ganz verschwunden. In der vorgelegten Arbeit wird untersucht, ob diese Fähigkeiten mit potentiell geeigneten Substanzen wieder herzustellen sind. Hierzu werden Bortezomib (Velcade), Rapamycin und Arsentrioxid, lezteres in Kombination mit DTT, auf ihre redifferenzierenden Eigenschaften an kultivierten humanen malignen Thyreozyten der Zelllinien CTGH-W-1 sowie ONCO-DG-1 überprüft. Hauptdifferenzierungs-parameter ist die 125I-Iodidaufnahme. Ergänzend dazu wird die NIS- und Pendrin-expression gemessen, da die beiden Membrantransportproteine entscheidend an der Iodidaufnahme in die Schilddrüsenzellen beteiligt sind. Desweiteren wird gezeigt, inwiefern die Substanzen die Apoptose und die Zellproliferation beeinträchtigen. Die Apoptose wird mittels FACS-Analyse, die Proliferation der Thyreozyten über ihre 3H-Thymidinaufnahme erfasst. Bortezomib (Velcade) zeigt in keiner unserer Zelllinien einen signifikanten Einfluss auf die Iodidaufnahme, allerdings kann eine deutliche Erhöhung der Pendrin-Expression in der ONCO-DG-1 Zelllinie nach einer Stimulation mit Velcade (20 ng/dl, 10ng/dl) sowohl nach 24 als auch nach 48 Stunden beobachtet werden, was wahrscheinlich einen verstärkten auswärts gerichteten Transport von Iodid zur Folge hat. Der differenzierungssteigernde Effekt von Velcade liegt in der relativen Erhöhung der Aufnahmerate von Iodid bei verminderter Proliferation und gesteigerter Apoptoserate. Er erhöht somit die Chancen einer erfolgreichen Radioiodtherapie. Rapamycin führt zu einer gesteigerten 125I-Iodidaufnahme in der ONCO-DG-1 Zelllinie, die allerdings nicht mit einer vermehrten Expression des NIS- oder Pendrin-Transporterproteins einhergeht. Die 3H-Thymidinaufnahme nimmt in beiden Zellinien signifikant ab. Daneben zeigt sich auch ein leichter Anstieg der Apoptoserate in beiden Zellinien. Arsentrioxid (2 µM) plus DTT (5 µM, 10 µM, 15 µM, 20 µM, 25 µM, 30 µM) führt nach 24 h in beiden Zelllinien zu einer signifikanten Steigerung der Iodidaufnahme in die Malignomzellen. Diese korreliert allerdings nicht mit der NIS- oder Pendrinexpression in der Immunohistologie. Eine statistisch relevante Erniedrigung der 3H-Thymidin-aufnahme kann nur nach 48 h unter 10 µM und 15 µM DTT beobachtet werden. Nach 48-stündiger Stimulation mit 2 µM Arsentrioxid kommt es in beiden Zelllinien zu einer Erhöhung der Apoptose.

The adjuvant treatment of thyroid malignancies with 131I-iodide-therapy requires an adequate iodide-Uptake into the thyroid cells. Most degenerated thyroid cells can not provide this. The present study analyses the re-differentiating effect of certain substances on the thyroid-cancer cell cultures ONCO-DG-1 and CGTH-W-1. The characteristics of Bortezomib (Velcade), Rapamycin and Arsentrioxid in combination with DTT were tested. The main re-differentiating parameter was the 125I-iodide-reuptake. For this the expression of the two membrane-transport-proteins NIS and Pendrine was measured. In addition the influence on apoptosis and cell-proliferation was checked. The differentiating effect of Bortezomib which was shown in this study results in the relative increase of iodide-uptake, reduced proliferation and an increased apoptosis rate. Rapamycin leads to better 125I-iodide-reuptake in ONCO-DG-1 cells as well as increased apoptosis. The 3H-thymidine-uptake is significantly reduced in both cell cultures. The stimulation with Arsentrioxid in combination with DTT leads to a significant increase of the re-uptake of iodide into the degenerated thyroid cells. The treatment of the cells with Arsentrioxid alone induces a higher apoptosis rate.