@phdthesis{Vetterlein2018,
  author    = {Vetterlein, Malte Wolfram},
  title     = {Molekulare Reparaturmechanismen durch Heat Shock Proteine nach der hyperthermen intraperitonealen Chemoperfusion bei Peritonealkarzinose},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-156932},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die hypertherme Chemoperfusion der Bauchh{\"o}hle (HIPEC) in Kombination mit einer vorangestellten, ausgedehnten, zytoreduktiven chirurgischen Therapie stellt eine vielversprechende Methode der Krebsbehandlung f{\"u}r Patienten dar, die an einer Peritonealkarzinose auf dem Boden gastroenterologischer oder gyn{\"a}kologischer Prim{\"a}rtumore erkrankt sind. Da bislang wenige Standards bez{\"u}glich der angewendeten klinischen Bedingungen im Rahmen der HIPEC existieren und um jene zu optimieren, wurden ex vivo und in vitro Untersuchungen mit Tumorzellen durchgef{\"u}hrt. Ziel dieser Experimente war die Identifizierung von zellul{\"a}ren Schutzmechanismen in Reaktion auf Hyperthermie als externen Stressor sowie deren Auswirkung auf prognostisch relevante tumorphysiologische Vorg{\"a}nge wie Zellproliferation und Apoptose. Um die zellul{\"a}ren Vorg{\"a}nge w{\"a}hrend einer HIPEC-Therapie vollends zu verstehen, m{\"u}ssen die beiden einflussnehmenden Gr{\"o}ßen Hyperthermie und Zytostase getrennt voneinander untersucht werden, um die therapeutischen Konsequenzen zu verbessern und gezielte Pharmaka einsetzen zu k{\"o}nnen. In Voruntersuchungen konnten an repr{\"a}sentativen Tumorgeweben im Vergleich vor und nach HIPEC deutliche Ver{\"a}nderungen der Expression von onkologisch relevanten Heat Shock Proteinen HSP27, HSP70 und HSP90 dargestellt werden. Diese Ver{\"a}nderungen zeigten sich in dieser Form erstmalig entit{\"a}ts{\"u}bergreifend sowohl auf mRNA-Ebene in der real time quantitativen Polymerase-Kettenreaktion als auch in der Proteinexpression in Western Blot Analysen. Auf Basis dieser Beobachtungen wurden in einem neu etablierten Hyperthermie in vitro Modell humane HT-29 Kolonkarzinomzellen unter HIPEC-{\"a}hnlichen Bedingungen f{\"u}r 60 min verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Nach Regenerationszeiten von 30 min bzw. 12 h wurden anschließend Protein- und Genexpressionsanalysen mit Hilfe von Western Blot, Immunhistochemie und RT-qPCR durchgef{\"u}hrt. Ver{\"a}nderungen im Tumorwachstum wurden 30 min sowie 12 h nach der Hyperthermieeinwirkung mittels MTS- und AnnexinV-Apoptose-Tests detektiert. Ziel des in vitro Modells war die isolierte Betrachtung des Einflusses von Hyperthermie auf die zellul{\"a}ren Reparaturmechanismen vermittelt durch HSP sowie deren Auswirkung auf Zellproliferation und Apoptose. Der isolierte Einfluss der Hyperthermie auf die humanen HT-29 Kolonkarzinomzellen verursachte eine kurzfristige Hochregulierung der Gen- und Proteinexpression von HSP27 und HSP72, auch HSP90 zeigte sich kurzfristig erh{\"o}ht, wenngleich in geringerem Ausmaße. Bereits nach 12 h war eine Schw{\"a}chung der Hochregulierung bei allen drei HSP zu beobachten, lediglich HSP27 zeigte nach wie vor eine deutliche Expressionssteigerung mit Erh{\"o}hung der einwirkenden Temperaturen. Der f{\"u}r die Tumortherapie essenzielle Apoptose-induzierende und antiproliferative Effekt auf die Tumorzellen war nach kurzer und l{\"a}ngerfristiger Zellregeneration in einem Temperaturfenster von 39-41 °C zu beobachten. Assoziiert man die Ergebnisse der unterschiedlichen HSP-Expressionen mit den Proliferations- und Apoptoseraten der Tumorzellen, so liegt die Schlussfolgerung nahe, dass bei hohen Temperaturen (43 °C) die Initiierung der intrazellul{\"a}ren Zellschutzmechanismen, repr{\"a}sentiert durch die HSP, f{\"u}r eine erhebliche Abschw{\"a}chung der gew{\"u}nschten Tumorzellapoptose und Proliferationsminimierung verantwortlich sein k{\"o}nnten. Die eigenst{\"a}ndigen Effekte einer Hyperthermie in der Malignomtherapie wie die Zytotoxizit{\"a}t, Ver{\"a}nderungen im Tumormikromilieu und die steigende Sensibilit{\"a}t der Tumorzellen auf chemotherapeutische Agenzien sollten folglich hinsichtlich der zielorientierten therapeutischen Betrachtung streng von den Mechanismen des induzierten Zellschutzes separiert werden. Die vorliegenden Ergebnisse zeigten ausgepr{\"a}gte Heat Shock Protein-Antworten in der Tumorzelle, die gew{\"u}nschte antiproliferative und apoptotische Effekte beeintr{\"a}chtigen und Tumorzellschutzmechanismen induzieren k{\"o}nnten. Ferner legen die Ergebnisse nahe, dass die Effekte der HIPEC-Therapie unter Umst{\"a}nden in Bezug auf die H{\"o}he der Temperatur der induzierten Hyperthermie bei den Patienten mit Peritonealkarzinose aufgrund der relevanten HSP-{\"U}berexpression gegebenenfalls einer Reevaluierung bed{\"u}rfen. Der n{\"a}chste Schritt der Untersuchungen f{\"u}hrt zwangsl{\"a}ufig zum Einbezug verschiedener Chemotherapeutika in die in vitro Experimente, um die Rolle der Chemotherapie und Zytostase in Kombination mit der Hyperthermie zu kl{\"a}ren. Die im Rahmen dieser Arbeit beschriebenen Ergebnisse stellen erstmalig eine klinisch potentiell hochrelevante Erg{\"a}nzung zur Optimierung der vorhandenen HIPEC-Protokolle vor. Sowohl die Temperaturanpassung des applizierten Chemotherapeutikums als auch der additive Einsatz von HSP-Inhibitoren k{\"o}nnte einen vielversprechenden Ansatz zur langfristigen Verbesserung des tumorbedingten {\"U}berlebens f{\"u}r Peritonealkarzinose-Patienten bedeuten und sollte Gegenstand weiterf{\"u}hrender Untersuchungen in Zellkultur, Mausmodell und klinischen Studien darstellen.},
  subject      = {Peritonealkarzinose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kloos2023,
  author    = {Kloos, Kerstin},
  title     = {{\"U}ber die Effekte von Hyperthermie und Zytostatika auf die Tumorzellproliferation, Apoptose und Expression von Heat Shock Proteinen im Kolonkarzinom},
  doi       = {10.25972/OPUS-32710},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-327101},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Die Kombination aus zytoreduktiver Chirurgie und einer anschließenden hyperthermen intraperitonealen Chemoperfusion (HIPEC) stellt sich als vielversprechende Therapiestrategie bei ausgesuchten Patienten mit Peritonealkarzinose, z. B. des kolorektalen Karzinoms, dar. Die intraperitoneale Chemoperfusion kombiniert eine lokale Hochdosis-Chemotherapie mit einer Hyperthermie. Hitzeschockproteinen (HSP) kommt dabei eine bedeutende Rolle zu, da sie infolge von zellul{\"a}ren Stressfaktoren wie Hitze oder Zytostatika-bedingter Chemotoxizit{\"a}t induziert werden. HSPs setzen Reparatur- und Zellschutzmechanismen in Gang und vermindern so in einzelnen {\"u}berlebenden Tumorzellen m{\"o}glicherweise den gew{\"u}nschten Therapieerfolg der HIPEC. Ziel der Arbeit war es, mithilfe eines bereits etablierten in vitro HIPEC-Modells die Auswirkungen der {\"a}ußeren Stressoren Hyperthermie und Zytostatika auf die Expression von Hitzeschockproteinen (HSP27, HSP70 und HSP90) in drei humanen Kolonkarzinomzelllinien zu untersuchen. Dazu wurden die Zelllinien HT29, SW480 und SW620 jeweils mit und ohne Zytostatika (Mitomycin C, MMC und Oxaliplatin, OXA) f{\"u}r eine Stunde drei verschiedenen Temperaturstufen von 37°C als Normothermie, 41°C und 43°C als Hyperthermie ausgesetzt und nach einer Regenerationszeit von 30 min, 24 h, 48 h und 72 h mit Hilfe von RT-qPCR-Analysen und Western Blots untersucht. Zudem wurden nach gleichem Ablauf Effekte der HIPEC auf die Tumorzellproliferation und Apoptose mittels Proliferationsmarkern Ki-67, PCNA und MTS-Tests sowie dem antiapoptotischen Protein Bcl-xL in in vitro Tumorzellans{\"a}tzen sowie in ex vivo Patientenproben vor und nach HIPEC analysiert. Sowohl die einst{\"u}ndige Chemotherapie mit Mitomycin C oder Oxaliplatin unter hyperthermen Bedingungen als auch die isolierte Hyperthermiebehandlung f{\"u}hrte im Vergleich zu normothermen Kontrollbedingungen bei 37°C zu einer signifikanten {\"U}berexpression der untersuchten HSPs in RTq-PCR-Analysenaller drei Kolonkarzinomzelllinien. Interessanterweise wurden vermehrte HSP Genexpressionsmuster noch drei Tage nach Behandlung beobachtet. Eine verst{\"a}rkte Proteinexpression zeigte sich best{\"a}tigend insbesondere f{\"u}r HSP27 und HSP70 unter zytostatischer Behandlung mit MMC oder OXA und f{\"u}hrte zu einer bis zu 3-fachen Expressionssteigerung wenn die Zellen hyperthermen Bedingungen ausgesetzt waren. Tumorzellen, die zuvor der hyperthermen Chemotherapie unterzogen wurden, zeigten interessanterweise zudem proliferative anstelle von anti-proliferativen Effekten. In durchgef{\"u}hrten MTS-Tests f{\"u}hrte sowohl die Hyperthermie allein als auch die zus{\"a}tzliche Zytostatikagabe zu einer deutlich erh{\"o}hten Zellviabilit{\"a}t im Vergleich zu normothermer Chemotherapie im Modellansatz. {\"U}bereinstimmend mit den Ergebnissen der MTS-Tests konnte eine Induktion der Proliferationsmarker PCNA und Ki-67 durch Hyperthermie und Chemotherapie auf Gen- und Proteinebene beobachtet werden. Im Falle von PCNA ließ sich eine verst{\"a}rkte Proteinexpression in ex vivo Proben von Patienten nach klinisch durchgef{\"u}hrter HIPEC best{\"a}tigen. Zus{\"a}tzliche Untersuchungen des anti-apoptotisch wirkenden Regulatorproteins Bcl-xL in in vitro Tumorzellans{\"a}tzen sowie in ex vivo Proben von Patienten nach hyperthermer Chemotherapie, zeigten zudem eine deutlich gesteigerte Proteinexpression unter alleiniger Hyperthermie sowie insbesondere in Kombination mit Zytostatika. Durch die Induktion von HSP27, HSP70 und HSP90 infolge von hyperthermem und zytotoxischem Stress werden in {\"u}berlebenden Zellen nach hyperthermer Chemotherapie, unerw{\"u}nschte antiapopotische sowie proliferative Effekte im Sinne von Reparatur- und Zellschutzmechanismen induziert und nehmen negativen Einfluss auf den Therapieerfolg der HIPEC. Schlussfolgernd w{\"a}re der Einsatz von HSP-Inhibitoren um die beschriebenen, unerw{\"u}nschten Zellmechanismen zu verhindern, zu {\"u}berpr{\"u}fen. Diese bieten eine interessante M{\"o}glichkeit die Effizienz der im klinischen Einsatz g{\"a}ngigen Zytostatika zu steigern und somit einen positiven Einfluss auf den Erfolg der Therapie und die {\"U}berlebenszeit von Patienten mit Peritonealkarzinose zu nehmen. Weiterf{\"u}hrende Studien der eigenen Arbeitsgruppe mit kombinierten HSP70/HSP90-Inhibitoren zeigten bereits eine signifikant reduzierte Zellviabilit{\"a}t in Kolonkarzinomzellen, die zuvor der hyperthermen Chemotherapie unterzogen wurden.},
  subject      = {Dickdarmkrebs},
  language  = {de}
}