Ionisierende Strahlung induziert die Migration von Glioblastomzellen über die Aktivierung von BK K+ Kanälen

Abstract

Das Glioblastom stellt eine besondere therapeutische Herausforderung dar, da hier auch bei vermeintlich unifokalem Auftreten bereits eine diffuse Infiltration des Hirnparenchyms vorliegt, was eine klare Abgrenzung zwischen Hirngewebe und Tumor nahezu unmöglich macht [5]. Die starke Invasion in das angrenzende Parenchym und das netzartige, in der Bildgebung schlecht darstellbare und abzugrenzende Ausbreiten der Glioblastomzellen machen daher eine vollständige chirurgische Resektion oft unmöglich [6]. Die aktuelle multimodale interdisziplinäre Therapie besteht aus Neurochirurgie, Neuroonkologie und Strahlentherapie. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses ionisierender Strahlung auf die Migration von Glioblastomzellen. Im Speziellen soll geklärt werden, ob strahlungsinduzierte BK Kanalaktivität einen Einfluss auf die in vitro Migration von Glioblastomzellen hat. Alle Untersuchungen erfolgen in vitro an den humanen Glioblastomzelllinien T98G und U87MG. Zunächst erfolgt mittels elektrophysiologischer Methoden die Charakterisierung der verwendeten Zellen in Hinblick auf ihre funktionelle Expression des BK Kanals. Ableitungen einzelner migrierender T98G Zellen zeigen im „whole-cell“ Modus kalziumabhängige auswärtsgleichrichtende Kaliumströme, welche durch Paxillin gehemmt werden können. Des Weiteren lassen sich im „on-cell“ Modus Leitfähigkeiten von nahezu 200 pS detektieren. Diese Ergebnisse lassen auf eine funktionelle BK Kanalaktivität schließen. Eine Bestrahlungsdosis von 2 Gy führt zu einer Steigerung der Offenwahrscheinlichkeit der BK Kanäle im Vergleich zu BK Kanälen unbestrahlter Zellen. Die Untersuchung der Migration erfolgte mittels eines automatisierten Transfiltermigrations-Verfahrens, womit es möglich ist den kontinuierlichen Verlauf der Migration zu analysieren. Bei steigender Strahlungsdosis ist eine Zunahme der Migration der Zellen im Vergleich zu unbestrahlten Zellen zu beobachten. Die IC50 von Paxillin liegt bei 1 μM für die Hemmung der strahlungsinduzierten Migration, bei für klassische Fraktioniersungsschemata üblichen Dosen von 2 Gy. Hieraus lässt sich schließen, dass die strahlungsinduzierte BK Kanalaktivität die Steigerung der Migration nach Bestrahlung vermittelt. Die BK Kanalaktivität ist eng in die 52 Regulation der zellulären Kalziumhomöostase eingebunden. Zum einen wird der Kanal unter anderem durch Kalzium aktiviert und über seine Beeinflussung des Membranpotentials wirkt er modifizierend auf die Aktivität verschiedener Kalziumkanäle. Im Besonderen ist zu beobachten, dass die BK Kanal- abhängige Migration durch die CaMKII vermittelt wird. Paxillin unterdrückt die strahlungsinduzierte Phosphorylierung der CaMKII. Darüber hinaus führt eine pharmakologische Inhibierung der CaMKII ebenfalls zu einer Hemmung der stahlungsinduzierten Migration. Zusammenfassend ist davon auszugehen, dass ionisierende Strahlung in Abhängigkeit der BK Kanalaktivität die Migration von Glioblastomzellen in vitro steigert. Die Strahlentherapie ist aktuell ein fundamentaler Bestandteil der Behandlung von Patienten mit Glioblastom und führt, trotz infauster Prognose, zu einer deutlichen Steigerung des Gesamtüberlebens. Die hier gewonnenen Erkenntnisse legen einen Grundstein für eine mögliche Optimierung der Strahlentherapie und identifiziert den BK Kanal als mögliche Zielstruktur, um die strahlungsinduzierte Migration pharmakologisch zu hemmen.