Radiogene Aktivierung von Kv-Kaliumkanälen in der Zellmembran und die Auswirkungen auf den postradiogenen G2/M-Arrest in HEK 293-Zellen

Abstract

In vielen Tumorzellen ist eine aberrante Expression von Ionenkanälen im Allgemeinen und spannungsaktivierten Kaliumkanälen im Besonderen nachgewiesen. Diese nehmen großen Einfluss auf den Zellzyklus, die Differenzierung und die Proliferationsrate der Zellen. Bisher noch kaum erforscht ist die Wechselwirkung von Bestrahlung als eine der grundlegenden Säulen der Krebstherapie und spannungsaktivierten Kaliumkanälen. Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, die Effekte von Bestrahlung auf spannungsaktivierte Kv-Kanäle sowie die Auswirkungen auf den Kalziumhaushalt und die Zellzyklusprogression der Zellen zu beschreiben. Die einmalige Bestrahlung von HEK 293-Zellen induzierte innerhalb von 24 Stunden einen partiellen G2/M-Arrest, welcher nach 48 Stunden wieder überwunden werden konnte. Diesem Zellzyklusarrest ging eine Aktivierung von spannungsabhängigen Kv-Kaliumkanälen voraus. Die Kaliumkanalaktivierung konnte eine Stunde nach der Bestrahlung nachgewiesen werden und erreichte nach ungefähr drei Stunden ein Maximum, um danach auf Werte wie vor der Bestrahlung abzufallen. Die Hemmung der Kaliumkanäle durch den unselektiven Kaliumkanalinhibitor TEA in submillimolaren Konzentrationen, die Use Dependent Inactivation sowie die Aktivierungs- und Inaktivierungskinetik lassen auf eine Zugehörigkeit zu Shaker- und Shaw-Subtypen schließen. Durch eine Inhibition der Kv-Kanäle konnte das Wiedereintreten der Zellen in den Zellzyklus nach 48 Stunden verhindert werden. Nach Bestrahlung zeigte sich zudem ein erhöhter Kalziumeinstrom nach extrazellulärer Kalziumdepletion. Hier konnte durch eine Kv-Kanalinhibition eine deutliche Steigerung des Kalziumeinstroms nach Bestrahlung nachgewiesen werden. Ein möglicher zu Grunde liegender Signalweg könnte eine radiogene Aktivierung des IGF-Rezeptors mit konsekutiver Aktivierung der PI3Kinase, der PDK-1 sowie der SGK-1 und nachfolgender Aktivierung der Kv-Kanäle mit hieraus resultierenden Auswirkungen auf den Kalziumhaushalt und das Kalziumsignaling sowie auf den Zellzyklus darstellen. Die funktionelle Signifikanz der beobachteten Effekte im Sinne der Klonogenität und des postradiogenen Zelltodes muss anhand weiterer Experimente erforscht werden.