@phdthesis{Biggemann2014,
  author    = {Biggemann, Lorenz},
  title     = {Untersuchungen zum antikanzerogenen Potenzial von Targetstrukturen im Stoffwechsel von Tumorzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-132338},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {In der Onkologie bleibt das grundlegende Ziel, neue Strukturen zu identifizieren und ihre Eignung f{\"u}r therapeutische Ans{\"a}tze zu pr{\"u}fen. Seit einigen Jahren wird der Stoffwechsel von Tumoren als zur Entwicklung neuer Therapiestrategien untersucht, nachdem dieser bereits Anfang des 20. Jahrhunderts im Fokus des wissenschaftlichen Interesses stand. So berichtete der Nobelpreistr{\"a}ger Otto Warburg bereits im Jahr 1923 {\"u}ber eine starke Bildung von Milchs{\"a}ure an Gewebeschnitten solider Tumoren in Gegenwart von Sauerstoff. F{\"u}r diese Eigenschaft von Tumoren, die bei normalen K{\"o}rperzellen nicht beobachtet wird, hat sich die Bezeichnung „Warburg-Effekt" durchgesetzt, der als Anpassung an die in soliden Tumoren vorherrschenden Sauerstoffbedingungen interpretiert wird. Der Warburg-Effekt f{\"u}hrt dazu, dass Tumorzellen einen so genannten glykolytische Stoffwechsel aufweisen, der durch einen hohen Glukoseumsatz in der Glykolyse und eine massive Bildung von Laktat charakterisiert ist. Wird die Tumorzelle daran gehindert, die f{\"u}r die Glykolyse notwendigen Reduktions{\"a}quivalente mit Hilfe der Laktatdehydrogenase zu reoxidieren, verringert sich der Umsatz von Glukose {\"u}ber die Glykolyse und die Tumorzelle ger{\"a}t in ein Energiedefizit. Wird die Tumorzelle daran gehindert, Laktat aus dem Zellinne-ren {\"u}ber die Transporter MCT1 und MCT4 nach außen zu schleusen, so kommt es zu einer intrazellul{\"a}ren {\"U}bers{\"a}uerung. Beide Strategien f{\"u}hren zum Zelltod. Als Hemmstoff f{\"u}r die Zielstruktur Laktatdehydrogenase wurde Natri-umoxamat (NaOx) und als Hemmstoff f{\"u}r die Zielstruktur MCT1 bzw. MCT4 wurde α-Cyano-4-Hydroxyzimts{\"a}ure (CHC) gew{\"a}hlt. Ihre Wirkung auf die Zellvitalit{\"a}t und den Zellstoffwechsel wurde an der Zervixkarzinomzelllinie SiHa und der kolorektalen Adenokarzinomzelllinie WiDr untersucht, die beide sowohl die Laktatdehydrogenase LDH-A als auch die Monocarboxylat-Transporter MCT1 und MCT4 exprimieren. Die Untersuchungen zum Tumorstoffwechsel wurden bei Sauerstoffkonzentrationen von 5 \% und 1 \% durchgef{\"u}hrt. Bei SiHa war die Hemmung des Laktatexports durch den MCT-Inhibitor CHC erfolgreich und bewirkte eine starke Inhibition des Zellwachstums auch in Hypoxie (1 \% Sauerstoff). Die Inkubation mit CHC f{\"u}hrte bereits nach 48 Stunden zu zelltoxischen Effekten; nach 120 Stunden lag der Anteil vitaler Zellen nur noch bei 50 \%. Die CHC-vermittelte Hemmung der MCT verringerte bei SiHa den Verbrauch an Glukose um ca. 50 \% und die Produktion von Laktat um ca. 40 \% nach 24 Stunden. Auch bei WiDr wurden durch CHC ausgel{\"o}ste zelltoxische Effekte bereits nach 24 Stunden beobachtet. Die Hemmung der Laktatdehydrogenase verminderte in beiden Tumorzelllinien eindeutig die Laktatbildung und gleichzeitig den Glukoseverbrauch um mehr als 50 \% innerhalb von 24 Stunden. Dabei nahm die Wirksamkeit der LDH-Inhibition mit abnehmender Sauerstoffkonzentration zu. W{\"a}hrend das Zellwachstum bei 5 \% Sauerstoff verz{\"o}gert war, nahm bei 1 \% Sauerstoff der Anteil vitaler Zellen um ca. 50 \% ab. Die Daten zur Kombination aus Natriumoxamat und 5-FU belegen, dass die Inhibition der Laktatdehydrogenase die Wirksamkeit von 5-FU erh{\"o}ht und dass diese Kombination nicht nur bei 21 \% Sauerstoff wirksam ist, sondern auch bei der f{\"u}r Tumoren physiologisch relevanteren Sauerstoffkonzentration von 1 \%. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit best{\"a}tigen als „proof of concept", dass die Hemmung der Laktatdehydrogenase und der MCT zur Inhibition des glykolytischen Stoffwechsels von Tumorzellen f{\"u}hrt. Weitere Untersuchungen sind zweifelsohne notwendig, um die molekularen Mechanismen im Detail zu verstehen, doch scheinen beide Strategien {\"u}ber das prinzipielle Potential zur Entwicklung einer neuartigen Form der Krebstherapie zu verf{\"u}gen. Dabei wird sicherlich von Bedeutung sein, dass beide Strategien insbesondere in Hypoxie, in der die Wirksamkeit von Chemotherapeutika und Strahlentherapie begrenzt ist, ebenfalls Effekte aufweisen.},
  subject      = {Tumorstoffwechsel},
  language  = {de}
}