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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:9-001989-2

Induktion von Apoptose bei der humanen Pankreaskarzinomzelllinie COLO 357 durch Anwendung von gewebekompatiblem Atmosphärendruckplasma

  • „Plasmamedizin“ bezeichnet einen jungen und interdisziplinären Forschungsbereich. An der Schnittstelle zwischen Physik, Biologie und Medizin werden potentielle Anwendungsmöglichkeiten physikalischer Plasmen für medizinische Zwecke untersucht. Seit der Entwicklung nicht-thermischer, gewebekompatibler Plasmaquellen mit einer Plasmatemperatur in oder nur gering über physiologischen Temperaturbereichen, gewinnt die Erforschung potentieller therapeutischer Einsatzmöglichkeiten am Menschen immer mehr an Bedeutung. Die Bildung von reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies, die Emission von UV-Strahlung sowie milde Hyperthermie stellen für die Tumortherapie nutzbare Effekte dar. Die Behandlung maligner Erkrankungen ist eine der größten Herausforderungen an die moderne Medizin. Beim Pankreaskarzinom und vielen weiteren Tumorerkrankungen stellen selbst geringste maligne Residuen nach chirurgischer Tumorresektion einen wichtigen Prognosefaktor dar. Auf der Suche nach geeigneten adjuvanten Therapieoptionen könnte gewebekompatibles Atmosphärendruckplasma (tissue tolerable plasma - TTP) in Zukunft eine Möglichkeit zur Reduktion von Tumorrezidiven darstellen. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst in vitro die Wirkung von TTP auf die humane Pankreaskarzinomzelllinie COLO 357 untersucht. Die Zellkultur-Analysen zeigten einen deutlichen Einfluss der TTP-Anwendung auf das Überleben der Tumorzellen. Die zellschädigenden Effekte traten nicht unmittelbar, sondern im Verlauf von Tagen auf. Im AnnexinV-FITC/DAPI-Assay führten bereits Plasmabehandlungen von 5 bis 10 Sekunden Dauer zu einer signifikanten Apoptoseinduktion. Zellschädigende Effekte nahmen bei längerer Plasmabehandlungsdauer zu und der Anteil apoptotischer und toter Zellen erreichte 72 Stunden nach Plasmabehandlung sein Maximum. Die Applikation von nicht ionisiertem Argon-Gas bewirkte hingegen keine signifikante Zellschädigung. Längere Behandlungsdauern bis 20 Sekunden führten im Propidiumiodid-Assay zu vermehrt nicht-apoptotischen Zelltod. In dieser Arbeit gelang zudem die Etablierung einer geeigneten in vivo-Methode zur Untersuchung der direkten Plasmaanwendung bei soliden Tumoren auf der Chorioallantoismembran befruchteter Hühnereier im TUM-CAM-Modell. In vivo induzierte die TTP-Applikation nur in den oberflächlichen Zelllagen der Tumoren Apoptose. Es wurde jedoch eine effektive Gewebepenetrationstiefe (depth of effective tissue penetration – DETiP) von bis zu 60 μm erreicht. Zukünftig könnte der intraoperative adjuvante Einsatz von TTP bei potentiellen R1-Resektionen möglicherweise zur Tumorreduktion beitragen und somit die Prognose des Pankreaskarzinoms verbessern.
  • Plasma medicine - The development of non-thermal atmospheric plasmas displaying spectra of temperature within or just above physiological ranges allows biological or medical applications of plasmas. The rate of microscopic incomplete resections of gastrointestinal cancers including pancreatic cancer has not changed considerably over the past years. Future intra-operative applications of tissue tolerable plasmas (TTP) could help to address this problem. The effect of tissue tolerable plasmas (TTP) was investigated on the human pancreatic cancer cell line COLO 357 in vitro (Annexin-V-FITC/DAPI-Assay and propidium iodide DNA staining assay) as well as in the in vivo tumour chorio-allantoic membrane (TUM-CAM) assay. TTP of 20 seconds (s) induced a mild elevation of an experimental surface temperature. In vitro TTP significantly decreased cell viability showing the strongest effects after 20s TTP. Also, TTP effects increased over time levelling off after 72 hours. However, analyzing these cells for apoptosis 10s TTP revealed the largest proportion of apoptotic cells suggesting non-apoptotic cell death in the majority of cells after 20s TTP. Using solid COLO 357 tumours in the TUM-CAM model TUNEL-staining showed TTP-induced apoptosis up to a depth of tissue penetration (DETiP) of 60 µm). This was mirrored by a significant reduction of Ki-67+ proliferating cells in the top cell layers as well as typical changes on HE specimens. The bottom cell layers were not affected by TTP. These datas suggest possible future intra-operative applications of TTP to reduce microscopic residual disease in pancreatic cancer resections.

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Metadaten
Author: Jan Haugk
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001989-2
Title Additional (English):Induction of apoptosis in pancreatic cancer cells COLO 357 by tissue tolerable plasma
Advisor:Dr . Lars Ivo Partecke, Dr. Wolfram von Bernstorff
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2014/09/01
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2014/08/08
Release Date:2014/09/01
Tag:Apoptose, COLO 357, TTP, gewebekompatibles Atmosphärendruckplasma
apoptosis, pancreatic cancer, tissue tolerable plasma
GND Keyword:Apoptose, Pankreaskarzinom
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Chirurgie Abt. für Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit