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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-42631

Analyse der Aktivität und Expression ausgewählter Moleküle im Glioblastoma multiforme unter der Behandlung mit kaltem atmosphärischem Plasma

  • Zusammenfassung Kaltes atmosphärisches Plasma (CAP) ist eine mögliche neue Therapieoption für das hochaggressive Glioblastoma multiforme. Bisher konnte die Wirksamkeit der Behandlung von Glioblastomzellen mit CAP sowohl in vitro, als auch in vivo bestätigt und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) als ein wichtiger Mediator der CAP-Wirkung identifiziert werden. Sowohl die zytotoxische Wirkung von CAP auf Glioblastomzellen, als auch eine positive Korrelation der Behandlungsdauer mit der Stärke der CAP-Wirkung konnten wir bestätigen. Mit dem Ziel einer molekularen Charakterisierung der zugrundeliegenden Vorgänge innerhalb der Zellen untersuchten wir die Veränderung des Expressions- und Aktivierungsmusters relevanter Proteine zentraler Wachstums- und Apoptosewege, sowie der microRNA-1 in den humanen Glioblastomzelllinien U87-MG und LN-18 unter Behandlung mit CAP. Die Kinase ERK1/2, der Zellzyklusregulator p21 und das Hitzeschockprotein Hsp90 sind zentrale Effektoren der Tumorprogression. Obgleich die CAP-Behandlung leichte Änderungen der Expressionsraten dieser Proteine zeigte, kann ohne weitere Untersuchungen nicht von der Beteiligung dieser Faktoren ausgegangen werden. Ein Einfluss auf die Zellproliferation ist jedoch denkbar. Im Falle der proliferativen Kinase AKT1 konnte eine Induktion in beiden untersuchten Glioblastomzellinien nachgewiesen werden. Diese könnte möglicherweise eine zytoprotektive Antwort auf den CAP-vermittelten Redox-Stress darstellen und wäre demnach als eine Resistenz gegenüber der CAP-Behandlung anzusehen. Im Gegensatz dazu stellt die Induktion der tumorsuppressiven MikroRNA miR-1, im Einklang mit in der Literatur beschriebener Inhibition des Zellwachstums bei Induktion, einen Wirkmechanismus des CAP dar. Insgesamt kommt es in den Glioblastomzellen nach der Behandlung mit CAP zu einer Veränderung verschiedener Signalkaskaden. Insbesondere die vermutlich protektive Wirkung der Kinase AKT1, sowie die wirkungs-verstärkenden Effekte von miR-1 könnten eine entscheidende Rolle bei der Wirkung von CAP auf Glioblastomzellen darstellen. Weiterführende Untersuchungen insbesondere dieser Mediatoren und deren Interaktionen könnten zu einem tieferen Verständnis der Wirkungsweise von CAP auf die Zelle beitragen und die Entwicklung dieser neuen und innovativen Behandlungsmethode vorantreiben.
  • Abstract Cold atmospheric plasma (CAP) is a potential new therapeutic option for highly aggressive glioblastoma multiforme. To date, the efficacy of treating glioblastoma cells with CAP has been confirmed both in vitro and in vivo, and reactive oxygen species (ROS) have been identified as an important mediator of CAP action. We confirmed both the cytotoxic effect of CAP on glioblastoma cells and a positive correlation of treatment duration with the strength of CAP action. With the aim of molecular characterization of the underlying processes within the cells, we investigated the change in the expression and activation pattern of relevant proteins of central growth and apoptosis pathways, as well as microRNA-1 in the human glioblastoma cell lines U87-MG and LN-18 under treatment with CAP. The kinase ERK1/2, the cell cycle regulator p21, and the heat shock protein Hsp90 are central effectors of tumor progression. Although CAP treatment showed slight changes in the expression levels of these proteins, the involvement of these factors cannot be assumed without further investigation. However, an influence on cell proliferation is conceivable. In the case of the proliferative kinase AKT1, an induction was detected in both glioblastoma cell lines studied. This could possibly represent a cytoprotective response to CAP-mediated redox stress and would thus be considered a resistance to CAP treatment. In contrast, induction of the tumor suppressive microRNA miR-1, consistent with inhibition of cell growth upon induction reported in the literature, represents a mechanism of action of CAP. Overall, alteration of various signaling cascades occurs in glioblastoma cells after treatment with CAP. In particular, the putative protective effect of the kinase AKT1, as well as the possible effect-enhancing role of miR-1, may represent a crucial role in the action of CAP on glioblastoma cells. Further studies especially of these mediators and their interactions could contribute to a deeper understanding of the mode of action of CAP on the cell and advance the development of this new and innovative treatment modality.

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Metadaten
Author: Sebastian Lehmann
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-42631
Title Additional (German):Analysis of the activity and expression of selected molecules in the glioblastoma multiforme under treatment with cold atmospheric plasma
Referee:Prof. Dr. med. Henry W. S. Schroeder, Prof. Dr. med. Hartmut Vatter
Advisor:Prof. Dr. med. Henry W. S. Schroeder
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Date of first Publication:2021/01/11
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2020/12/16
Release Date:2021/01/11
Tag:AKT1, CAP, LN-18, U87-MG, cold atmospheric plasma, kaltes atmosphärisches Plasma, miR-1
GND Keyword:Glioblastom
Pagenumber:75
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit