MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt C
Krebsrisikofaktoren und Krebsprävention
bolismus konnte bestätigt werden. Erstmalig konnte eine
entzündungshemmende Wirkung von Xanthohumol nachgewiesen
werden. Xanthohumol hemmte die Aktivität der
konstitutiv exprimierten Cox 1, aber auch der induzierbaren
Cox 2, und verhinderte in LPS-stimulierten Raw Makrophagen
die Induktion der iNOS und Produktion von NO.
Zellwachstumshemmende Wirkung konnte anti-östrogenen
Eigenschaften, der Hemmung der DNA Polymerase a und
einer Induktion von Apoptose und Zell-Differenzierung zugeschrieben
werden. Als erster Nachweis einer chemopräventive
Wirksamkeit wurde Xanthohumol im MMOC
Modell untersucht und verhinderte das Auftreten DMBAinduzierte
Läsionen im nanomolaren Bereich [7,8]. In in
vivo Untersuchungen an Ratten konnten wir zeigen, dass
XN in Konzentrationen bis 1000 mg/kg Körpergewicht p.o.
gut verträglich ist. In kinetischen Studien zur Bioverfügbarkeit
wurde bei einer Dosis von 1000 mg/kg Körpergewicht
p.o. vier Stunden nach Applikation im Plasma eine
Maximalkonzentration von 0.34 µM gemessen. Als Hauptmetabolit
wurde Xanthohumol-4‘-O-Glucuronid identifiziert,
das eine Maximalkonzentration von 3.1 µM erreichte. Im
Urin wurden Konzentrationen von 81.9µM (0-24 h) und
35 µM (24-48h) gemessen (Frank et al., in Vorbereitung).
Aus dem Kot konnten 22 Metabolite von XN isoliert und
strukturell analysiert werden, von denen 20 modifizierte
Chalcone darstellten und nur zwei Verbindungen ein Flavonoid-Gerüst
zeigten [9].
Erste Untersuchung zum Nachweis chemopräventiver Mechanismen
in vivo zeigen, dass XN im Unterschied zu Tamoxifen
ein reines Anti-Östrogen darstellt. In einem Uterotrophie
Test an präpubertären Ratten konnten durch XN (100 mg/
kg Körpergewicht) sowohl das durch 1µg/kg Ethinylestradiol
stimulierte Wachstum der Gebärmutter um 33% reduziert
werden wie auch das nicht induzierte Wachstum um
26 %.
5. Apoptose-Induktion durch Brassica
Inhaltsstoffe
In Zusammenarbeit mit R. Iori (Research Institute for Industrial
Crops, Italian Ministry of Agriculture, Bologna, Italien)
Gemüse der Familie der Kreuzblütler (Brassicaceae) wie Rotkohl,
Weißkohl, Grünkohl oder Broccoli haben aufgrund ihres
hohen Gehaltes an Glucosinolaten (Thioglucoside) chemopräventive
Eigenschaften. Bei Zerstörung des Pflanzengewebes
durch Schneiden oder Kauen kommt es zur Spaltung
der Glucosinolate durch das pflanzeneigene Enzym
Myrosinase, was zur Freisetzung reaktiver Isothiocyanate
und Indolderivate führt. Diese Verbindungen erwiesen sich
als potente Modulatoren des Phase 1 und Phase 2
Fremdstoffmetabolismus und zeigten antiproliferative und
Apoptose-induzierende Eigenschaften in vitro und in vivo.
Ziel der vorliegenden Studie war, Mechanismen der Induktion
von Apoptose in Kolonkarzinom-Zelllinien durch die Isothiocyanate
Sulforaphan (SFN) und Phenethyl-Isothiocyanat
(PEITC), sowie durch die Indolderivate Indol-3-Carbinol (I3C)
und dessen Kondensationsprodukt 3,3‘-Diindoylmethan
(DIM) zu untersuchen. Dafür wurden die von der kolorektalen
Zelllinie HCT116 abgeleiteten Zelllinien 40-16 (Klon
vom Wildtyp), 379.2 (p53 -/-) und 8054 (p21 -/-) eingesetzt,
die uns freundlicherweise von B. Vogelstein, Johns
Hopkins University Baltimore, USA, zur Verfügung gestellt
wurden.
Wir konnten zeigen, dass alle vier untersuchten Substanzen
mit IC -Werten von 4-9 µM starke wachstumshem-
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mende Eigenschaften auf die Zell-Linien hatten. Dabei wirk-
Abteilung C010
Toxikologie und Krebsrisikofaktoren
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
ten die Isothiocyanate SFN und PEITC, sowie deren Vorläufer-Glucosinolate
Glucoraphanin und Gluconasturtiin (nur
in Kombination mit exogener Myrosinase) stark cytotoxisch,
wogegen der antiproliferative Effekt der Indole I3C und
DIM eher cytostatischer Natur war. Die Cytotoxizität war
zum Großteil bereits nach 24 h irreversibel. Um zu ermitteln,
ob die beobachteten Effekte auf die Induktion von
Apoptose (programmierter Zelltod) zurückgeführt werden
können, wurde die DNA von mit SFN behandelten Zellen
mit dem Fluoreszenzfarbstoff DAPI angefärbt. Es konnten
sowohl in p53 (+/+), als auch in p53 (-/-) Kolonkarzinom-
Zellen die für Apoptose charakteristische Chromatinkondensation
und -fragmentierung beobachtet werden. Ein
weiteres Kennzeichen von Apoptose ist die Spaltung des
DNA-Reparaturenzyms PARP [Poly (ADP-Ribose) Polymerase]
durch die Effektor-Caspasen 3 und 7, welche über
den externen Signalweg via Todesrezeptoren (z.B. CD95)
und über interne Signal und den Ausstrom proapoptotischer
Faktoren (z.B. Cytochrom c) aus Mitochondrien aktiviert
werden können. Die Behandlung mit allen vier Substanzen
führte zur PARP-Spaltung in der p53 (+/+) und in der p53
(-/-) Zelllinie, was auf einen von p53 unabhängigen Mechanismus
hindeutete.
In den Wildtyp-Zellen konnte die Spaltung der Initiator-
Caspase 9, die Abnahme der Effektor-Caspase-7 und eine
Herunterregulation des antiapoptotischen Proteins Bcl-xL nachgewiesen werden. Demnach ist hier wahrscheinlich
der mitochondriale Signalweg beteiligt. Insgesamt deuten
diese Resultate darauf hin, dass die Induktion von Apoptose
einen chemopräventiven Mechanismus von Inhaltsstoffen
aus Kohlgemüse darstellt.
6. Identifizierung neuer anti-angiogener
Verbindungen
In Kooperation mit F. M. Klenke (Abteilung Allgemein-, Viszeralund
Unfallchirurgie, Chirurgische Universitätsklinik Heidelberg)
sowie H. Becker und Th. Eicher (Universität des Saarlandes,
Saarbrücken)
Die Hemmung der Angiogenese, d.h. der Bildung neuer
Blutgefäße zur Tumorversorgung aus dem bestehenden
Gefäßsystem, bietet neue Angriffsmöglichkeiten im Bereich
der Krebstherapie. In den letzten Jahren wurde immer deutlicher,
dass chemopräventive Agenzien wie Epigallocatechingallat,
Resveratrol oder Curcumin auch anti-angiogene
Wirkung zeigen und das Kapillarwachstum reduzieren (Cao
et al., 2002; Brakenhielm et al., 2001; Gururaj et al., 2002).
Diese „Angioprävention“ beruht auf dem Zusammenspiel
einiger Faktoren, die auch Angriffspunkte in der klassischen
Krebs-Chemoprävention darstellen, wie z.B. Stickstoffmonooxid
als Produkt der induzierbaren NO-Synthase oder
Prostaglandine, die durch Cyclooxygenasen gebildet werden
(Chiarugi et al., 1998).
Unter Verwendung von Gefäßen aus humanen Plazenten
haben wir ein in vitro Anti-Angiogenese Testmodell etabliert
(nach Brown et al., 1996) und damit das angiopräventive
Potential verschiedener potentieller chemopräventiver
Substanzen untersucht, die in unserem Naturstoffscreening
als Leitstrukturen identifiziert werden konnten
[10]. Einige dieser Stoffe zeigten besonders gute Hemmaktivität,
z.B. EC 1021, ein bibenzylisches Derivat der
Lunularsäure aus Lebermoosen, das das Kapillarwachstum
in einer Konzentration von 10µM um 92% reduzierte. Das
Isothiocyanat Sulforaphan (SFN) hemmte die Neubildung
der Mikrokapillaren dosisabhängig, wobei ein IC von 0.08µM
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