@phdthesis{Juergens2016,
  author    = {J{\"u}rgens, Constantin Johannes Sebastian},
  title     = {Untersuchungen zum antiproliferativen Potential von Stoffwechselinhibitoren bei tumorphysiologischen Sauerstoffkonzentrationen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-140061},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Das Ziel der Arbeit war zu untersuchen, ob der Stoffwechsel kolorektaler Karzi-nomzellen geeignete Targetstrukturen f{\"u}r m{\"o}gliche therapeutische Ans{\"a}tze aufweist. In Krebszellen induziert sowohl der Warburg-Effekt bei Normoxie als auch die anaerobe Glykolyse bei Hypoxie eine massive Bildung von Laktat. Wird die Krebszelle dauerhaft daran gehindert, die f{\"u}r die Glykolyse notwendi-gen Reduktions{\"a}quivalente NADH+H+ mit Hilfe der Laktatdehydrogenase zu reoxidieren und/oder Laktat {\"u}ber die Transporter MCT1 und MCT4 nach außen zu schleusen, dann l{\"o}st diese Kombination aus Mangelsituation und intrazellul{\"a}rer Ans{\"a}uerung den apoptotischen Zelltod aus. F{\"u}r die Situation in vivo ist entscheidend, dass auch Zellen von Normalgeweben zwar Laktat in Hypoxie bilden, dies jedoch keine vorherrschende physiologische Situation darstellt. Die Hemmstoffe Natriumoxamat (NaOx) f{\"u}r die Laktatdehydrogenase und α-Cyano-4-Hydroxycinnamat (αCHC) f{\"u}r MCT1 und MCT4 wurden an den sechs humanen kolorektalen Karzinomzelllinien Colo741, HCT116, HT29, LS174T, SW620 und WiDr untersucht. Zus{\"a}tzlich wurde der Glukoseverbrauch und die Laktatbildung bestimmt und die Funktion der Atmungskette {\"u}berpr{\"u}ft. Die IC50-Werte f{\"u}r 5-FU, NaOx und αCHC wurden bestimmt und danach NaOx in einer Konzentration von 40x10-3 mol/L, αCHC in einer Konzentration von 2x10-3 mol/L und 5-FU in einer Konzentration von 5x10-6 mol/L eingesetzt. Die Zellen wurden bei tumorphysiologischen Sauerstoffkonzentrationen von 5 \% und 1 \% Sauerstoff f{\"u}r bis zu 120 Stunden inkubiert. Die Funktion der Atmungskette in den Mitochondrien der kolorektalen Karzi-nomzellen wurde u. a. durch Bestimmung wichtiger Kenngr{\"o}ßen wie dem P:O Quotienten und des respiratorischen Kontrollindex (RKI) nachgewiesen. F{\"u}nf der sechs Karzinomzelllinien wiesen im Vergleich zur Kontrollzelllinie J774 einen verringerten P:O-Quotienten und respiratorischen Kontrollindex (RKI) auf, was darauf hindeutet, dass die Funktion der Mitochondrien dieser Zellen im Vergleich zu Kontrollzellen zwar verringert war, aber nicht vollst{\"a}ndig aufgehoben. Dieses Ergebnis st{\"u}tzt die allgemein akzeptierte Auffassung, dass die meisten Tumore {\"u}ber funktionelle Mitochondrien verf{\"u}gen. Durch die Analyse des Glukosestoffwechsels wurden die sechs kolorektalen Zelllinien, die einen unterschiedlich stark ausgepr{\"a}gten glykolytischen Ph{\"a}notyp aufwiesen, nach der St{\"a}rke der Laktatbildung bei 5 \% Sauerstoff in drei Kategorien eingeordnet. Zudem wurde f{\"u}r jede der sechs Zelllinien die Expression von LDH-A, LDH-B sowie MCT-1 und MCT-4 auf Proteinebene nachgewiesen. Wesentliches Ziel der Untersuchungen war die {\"U}berpr{\"u}fung des antiprolife-rativen Potentials der beiden Inhibitoren NaOx und αCHC einzeln oder in Kombination mit 5-FU bei den tumorspezifischen Sauerstoffkonzentrationen von 5 \% und 1 \%. Die Kombination aus NaOx und αCHC induzierte bei 1 \% Sauerstoff nach 9 Tagen in Kultur zytotoxische Effekte und war damit so wirksam wie 5x10-6 mol/L 5-FU. Die Zugabe von 5-FU zur Kombination aus NaOx und αCHC f{\"u}hrte zu keiner Steigerung des zelltoxischen Effektes. Die beiden Inhibitoren NaOx und αCHC waren f{\"u}r SW620 Zellen weniger wirksam als f{\"u}r Zellen der anderen f{\"u}nf Zelllinien. Das mehr „oxidative" Profil von SW620 Zellen (bester P:O-Quotient, geringste Laktatbildung bei 5 \% und 1 \% Sauerstoff; zudem die h{\"o}chsten IC50-Werte f{\"u}r NaOx und αCHC) k{\"o}nnte erkl{\"a}ren, warum die beiden Stoffwechselinhibitoren, die einen glykolytischen Ph{\"a}notyp (starke Bildung von Laktat) erfordern, f{\"u}r SW620 Zellen von geringerer Wirksamkeit waren. F{\"u}r die Hemmstoffe NaOx und αCHC wurden zytostatische bzw. zytotoxische Effekte in kolorektalen Karzinomzellen gezeigt. Dies deutet darauf hin, dass Krebszellen auf einen ungehinderten glykolytischen Stoffwechsel angewiesen sind. F{\"u}r beide Hemmstoffe wurde ebenfalls gezeigt, dass sie auch bei tumorre-levanten Sauerstoffkonzentrationen von 5 \% und 1 \% wirksam sind.},
  subject      = {Tumorzelle},
  language  = {de}
}
@article{OttoHahlbrockEichetal.2016,
  author    = {Otto, Christoph and Hahlbrock, Theresa and Eich, Kilian and Karaaslan, Ferdi and J{\"u}rgens, Constantin and Germer, Christoph-Thomas and Wiegering, Armin and K{\"a}mmerer, Ulrike},
  title     = {Antiproliferative and antimetabolic effects behind the anticancer property of fermented wheat germ extract},
  series = {BMC Complementary and Alternative Medicine},
  volume    = {16},
  journal   = {BMC Complementary and Alternative Medicine},
  number    = {160},
  doi       = {10.1186/s12906-016-1138-5},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146013},
  year      = {2016},
  abstract  = {Background Fermented wheat germ extract (FWGE) sold under the trade name Avemar exhibits anticancer activity in vitro and in vivo. Its mechanisms of action are divided into antiproliferative and antimetabolic effects. Its influcence on cancer cell metabolism needs further investigation. One objective of this study, therefore, was to further elucidate the antimetabolic action of FWGE. The anticancer compound 2,6-dimethoxy-1,4-benzoquinone (DMBQ) is the major bioactive compound in FWGE and is probably responsible for its anticancer activity. The second objective of this study was to compare the antiproliferative properties in vitro of FWGE and the DMBQ compound. Methods The IC\(_{50}\) values of FWGE were determined for nine human cancer cell lines after 24 h of culture. The DMBQ compound was used at a concentration of 24 μmol/l, which is equal to the molar concentration of DMBQ in FWGE. Cell viability, cell cycle, cellular redox state, glucose consumption, lactic acid production, cellular ATP levels, and the NADH/NAD\(^+\) ratio were measured. Results The mean IC\(_{50}\) value of FWGE for the nine human cancer cell lines tested was 10 mg/ml. Both FWGE (10 mg/ml) and the DMBQ compound (24 μmol/l) induced massive cell damage within 24 h after starting treatment, with changes in the cellular redox state secondary to formation of intracellular reactive oxygen species. Unlike the DMBQ compound, which was only cytotoxic, FWGE exhibited cytostatic and growth delay effects in addition to cytotoxicity. Both cytostatic and growth delay effects were linked to impaired glucose utilization which influenced the cell cycle, cellular ATP levels, and the NADH/NAD\(^+\) ratio. The growth delay effect in response to FWGE treatment led to induction of autophagy. Conclusions FWGE and the DMBQ compound both induced oxidative stress-promoted cytotoxicity. In addition, FWGE exhibited cytostatic and growth delay effects associated with impaired glucose utilization which led to autophagy, a possible previously unknown mechanism behind the influence of FWGE on cancer cell metabolism.},
  language  = {en}
}