Wirkungen von Cisplatin in Kombination mit Hyperthermie auf die biologischen Eigenschaften von retroperitonealem Liposarkom
Das retroperitoneale Liposarkom (RPLS) ist ein maligner Tumor, der aus Fettgewebe im retroperitonealen Raum entsteht und fast 70 % aller retroperitonealen Tumoren ausmacht. Trotz seiner Häufigkeit fehlt es an einer optimalen Behandlungsstrategie für RPLS. Die chirurgische Resektion (R0/R1) ist derzeit die effektivste Therapie; jedoch bleibt die Rezidivrate alarmierend hoch. Eine grob unvollständige chirurgische Resektion (R2) ist ein signifikanter Risikofaktor für ein frühes Rezidiv. Angesichts der Herausforderungen bei der Behandlung von RPLS besteht ein dringender Bedarf, alternative oder adjuvante Therapien zu erforschen, um die Behandlungsergebnisse zu verbessern.
Cisplatin, ein weit verbreitetes platinbasiertes Chemotherapeutikum, hat sich bei der Behandlung verschiedener Malignome als wirksam erwiesen. Hyperthermie (HT), bei der der Körper oder ein bestimmter Bereich über die normale Temperatur erhitzt wird, hat ebenfalls vielversprechende Ergebnisse in der Krebstherapie gezeigt. Maligne Zellen sind besonders hitzeempfindlich, und HT kann das DNA-Schadensreparatursystem in Krebszellen hemmen. Die Temperatur der HT kann je nach Behandlungsziel angepasst werden: höhere Temperaturen (bis zu 80°C) können Tumorzellen vollständig abtöten, während moderate Temperaturen (41–45°C) Tumorzellen gezielt angreifen können, ohne benachbarte Gewebe zu schädigen. Darüber hinaus hat HT das Potenzial, die Wirksamkeit von Chemotherapie und Strahlentherapie zu steigern, die Medikamentenresistenz zu verringern, die Apoptose von Tumorzellen zu fördern und Nebenwirkungen zu mildern. Die Kombination von HT mit Cisplatin wurde zur Behandlung verschiedener Krebsarten eingesetzt, insbesondere bei solchen mit schlechter Prognose, wie Weichteilsarkome, Kolon-, Blasen- und Leberkrebs. Die Wirkungen von Cisplatin und HT, entweder allein oder in Kombination, auf RPLS sind jedoch noch nicht erforscht. Diese Studie zielte darauf ab, die morphologischen und proliferativen Reaktionen von RPLS-Zellen auf Cisplatin und HT zu untersuchen sowie die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zu erforschen.
In dieser Studie wurde die menschliche RPLS-Zelllinie SW872 verwendet. Die Zellen wurden in einem vollständigen Medium mit 10 % fetalem Rinderserum (FBS) kultiviert und in einem CO2-Inkubator gehalten. Die Zelldichte wurde auf 1 × 10^5/mL eingestellt, und die Zellen wurden in 96-Well-Platten für die Experimente ausgesät. Cisplatin wurde in Konzentrationen von 1,25 bis 80 µg/mL angewendet, und die Zytotoxizität wurde nach 24-stündiger Inkubation mit dem Cell Counting Kit-8 (CCK-8) Assay bewertet. Die Apoptose wurde mittels Durchflusszytometrie mit einem Annexin V-FITC-Kit nachgewiesen. Für die HT-Behandlung wurden die Zellen Temperaturen von 41°C oder 43°C für Dauer von 0,5 oder 1 Stunde ausgesetzt, gefolgt von einer Inkubation bei 37°C für unterschiedliche Zeiträume. Die Gesamt-RNA wurde extrahiert, und die Genexpressionsniveaus von Tumornekrosefaktor (TNF)-α und Glutathionperoxidase 4 (GPX4) wurden mittels quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) gemessen. Die Proteinexpression wurde mittels Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) und Western Blotting analysiert.
Die Ergebnisse zeigten, dass Cisplatin eine dosisabhängige Zytotoxizität in SW872-Zellen induzierte. Bei einer Konzentration von 5 µg/mL erreichte Cisplatin eine 50 %ige Hemmrate der Zellviabilität. Die Zugabe von Ferrostatin-1 (Fer-1), einem Inhibitor des eisenabhängigen Zelltods, kehrte die durch Cisplatin induzierte DNA-Schädigung nicht um, was darauf hindeutet, dass die zytotoxischen Wirkungen von Cisplatin unabhängig von Ferroptose sind. HT förderte signifikant die Apoptose in SW872-Zellen. Nach einer HT-Behandlung bei 41°C für 0,5 Stunden betrugen die Apoptose- und Zelltodraten 51,8 % bzw. 41,6 %. Ähnlich lagen die Raten bei 43°C für 0,5 Stunden bei 47,9 % bzw. 45,7 %. Diese Befunde deuten darauf hin, dass HT effektiv Apoptose in RPLS-Zellen induziert.
Morphologische Beobachtungen zeigten, dass unbehandelte SW872-Zellen unter normalen Kulturbedingungen gut wuchsen. Nach der HT-Behandlung waren die meisten Zellen lysiert und abgestorben. Die Cisplatin-Behandlung verursachte Zellschrumpfung und Apoptose. Bemerkenswert ist, dass HT die Clusterbildung von Tumorzellen störte, wodurch sie anfälliger für Zerstörung wurden. Die Kombination von Cisplatin und HT führte zu ausgeprägteren morphologischen Veränderungen, mit erhöhter Zellschrumpfung und Apoptose im Vergleich zu jeder Behandlung allein.
Die Hemmrate der Zellproliferation betrug 0 % in der Kontrollgruppe und 50 % in der Cisplatin-behandelten Gruppe. HT allein erhöhte die Hemmrate auf 67,76 %, während die Kombination von Cisplatin und HT bei 41°C für 0,5 Stunden die Hemmrate auf 85,36 % erhöhte. Bei 43°C für 0,5 Stunden erreichte die Hemmrate 86,64 % mit HT allein und 87,66 % mit der Kombinationstherapie. Diese Ergebnisse legen nahe, dass HT die Zytotoxizität von Cisplatin verstärkt, wobei die Kombinationstherapie effektiver ist als jede Behandlung allein. Eine Erhöhung der Temperatur auf 43°C verbesserte jedoch den synergistischen Effekt nicht weiter, was darauf hindeutet, dass 41°C die optimale Temperatur für HT in Kombination mit Cisplatin sein könnte.
Die molekulare Analyse zeigte, dass HT die Expression von Zonula Occludens-1 (ZO-1), einem Tight-Junction-Protein, das den Ionentransport und die Zelladhäsion reguliert, herunterregulierte. Eine reduzierte ZO-1-Expression deutet darauf hin, dass HT die Zelladhäsion verringert und dadurch die Aggregation von SW872-Zellen hemmt. Darüber hinaus wurde die Expression von GPX4 und TNF-α im Laufe der Zeit hochreguliert. GPX4 schützt Zellen vor oxidativem Stress und Lipidperoxidation, und seine Hochregulation ist entscheidend für das Zellüberleben. TNF-α, ein Zytokin, das an der Immunantwort und Zelltransformation beteiligt ist, wurde ebenfalls hochreguliert, was darauf hindeutet, dass HT die Immunantwort gegen Tumorzellen verstärken könnte.
Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass sowohl Cisplatin als auch HT Apoptose induzieren und die Proliferation von RPLS SW872-Zellen hemmen können. HT verstärkt die zytotoxischen Wirkungen von Cisplatin, wobei die Kombinationstherapie effektiver ist als jede Behandlung allein. Die optimale Temperatur für HT in Kombination mit Cisplatin scheint 41°C zu sein, da eine Erhöhung der Temperatur auf 43°C die Ergebnisse nicht weiter verbesserte. HT wirkt, indem es ZO-1 herunterreguliert, was die Zelladhäsion verringert, und GPX4 und TNF-α hochreguliert, was das Zellüberleben und die Immunantwort verbessern kann. Diese Erkenntnisse bieten wertvolle Einblicke in die potenzielle Anwendung von Cisplatin und HT als kombinierte therapeutische Strategie für RPLS.
Weitere Forschung ist notwendig, um die genauen molekularen Mechanismen, die den Wirkungen von Cisplatin und HT auf RPLS-Zellen zugrunde liegen, zu klären. Darüber hinaus sind In-vivo-Studien und klinische Studien erforderlich, um diese Befunde zu validieren und das Potenzial dieser Kombinationstherapie zur Verbesserung der Behandlungsergebnisse bei Patienten mit RPLS zu erforschen.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001326