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In vitro Behandlung von Riesenzelltumorzellen mit Wasserstoffperoxid vermindert die Zellviabilität und induziert Apoptose
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Veröffentlicht: | 22. Oktober 2019 |
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Fragestellung: Die lokale Aggressivität des Riesenzelltumors bedingt sehr hohe postoperative Rezidivraten. Intraoperativ lokal applizierte Adjuvantien wie Wasserstoffperoxid sollen das Risiko eines postoperativen Rezidivs nach intraläsionaler Resektion reduzieren. Trotz klinischer Anwendung sind die genauen Wirkmechanismen und dosisabhängige Effekte unklar. Ziel der Arbeit war deshalb die Etablierung eines in vitro Zellkultur-Modellsystems zur Simulation einer intraoperativen Wasserstoffperoxid-Behandlung von Riesenzelltumorzellen.
Methodik: Fünf primäre Zelllinien neoplastischer Stromazellen wurden aus Riesenzelltumorgewebe gewonnen und für die Analysen eingesetzt. Die Zellkultur (50.000 Zellen/well) erfolgte mit Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) mit 10% fötalem Kälberserum. Die Effekte einer low-dose Wasserstoffperoxid-Behandlung wurden in Kultur über 4h mit unterschiedlichen Wasserstoffperoxid-Konzentrationen (0,5mM, 1mM und 2mM) untersucht. Zusätzlich erfolgte eine Simulation des intraoperativ gebräuchlichen Szenarios, bei dem nach Tumor-Kürettage Wasserstoffperoxid in sehr hoher Konzentration (3%-Fertiglösung, 988mM, Hedinger, Stuttgart) für nur kurze Zeit lokal appliziert wird. Hierzu erfolgte eine Kurzzeitbehandlung der Zellen (3s, 1min, 3min) mit der klinisch verfügbaren hochdosierten Wasserstoffperoxid-Fertiglösung gefolgt von einer 24h Zellinkubation in Medium ohne Wasserstoffperoxid. Zur Analyse wurden die Zellen aus der Kultur genommen und die Zellviabilität durch Propidiumiodid-Färbung (2.5µg/ml; Invitrogen, Karlsruhe) und Durchflusszytometrie quantifiziert. Die Analyse der Apoptoseinduktion erfolgte mit Hilfe einer durchflusszytometrischen Quantifizierung der Caspase-3 Aktivierung durch das Caspasesubstrat Nuc View-488 (Linaris GmbH, Dossenheim).
Ergebnisse: Wasserstoffperoxid-Anwendung an Riesenzelltumorzellen führte zu einer hoch signifikanten (p<0.01) und drastischen Verminderung der Zellviabilität (<20%) und Induktion von Apoptose mit vergleichbaren Ergebnissen sowohl nach längerer (4h) low-dose Anwendung (Abbildung 1A [Abb. 1], Abbildung 1B [Abb. 1]), als auch nach nur kurzer hochdosierter Applikation (Abbildung 1C [Abb. 1], Abbildung 1D [Abb. 1]).
Schlussfolgerungen: Die Wasserstoffperoxid-Behandlung von Riesenzelltumorgewebe konnte in vitro erfolgreich etabliert werden. Es gelang erstmals ein Wirksamkeitsnachweis auf zellulärer Ebene für die intraoperativ häufig praktizierte nur kurzzeitige Anwendung von sehr hochdosierter Wasserstoffperoxid-Fertiglösung. Die starke Verminderung der Zellviabilität und Induktion von Apoptose scheint geeignet, um potentielle makroskopisch nicht adressierbare Resttumorzellen im OP-Gebiet zu eliminieren und somit das Rezidivrisiko zu senken.