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Malignomerkrankungen gehen mit einer erhöhten Inzidenz thrombembolischer
Ereignisse einher, wobei GBM-Patienten am meisten gefährdet sind. Die genauen
Ursachen des hohen prokoagulativen Potentials von GBM-Patienten sind wenig
untersucht. Diese Dissertationsarbeit beschreibt zum ersten Mal die primäre
Hämostase in einer homogenen Gruppe von GBM Patienten. Gemessen wurde die
Thrombozytenaktivierung und -reaktivität von jeweils 21 GBM-Patienten und
gesunden Kontrollprobanden. Dabei zeigten die Thrombozyten der GBM-Patienten
eine stärkere Aktivierung, weil in den Messungen die Oberflächenexpression von
CD63, sowie die Sekretion von P-Selektin ins Plasma erhöht waren. Durch eine
gesteigerte Fibrinogenanbindung an den aktivierten GPIIb/IIIa-Rezeptor bzw.
erhöhte Oberflächenexpression von CD63, zeigten die Thrombozyten der GBMPatienten
nach ex vivo Stimulation mit ADP und TRAP eine erhöhte Reaktivität.
Eine erhöhte Bildung von Thrombozyten-Leukozyten-Konjugaten konnte trotz
gesteigerter Thrombozytenaktivität in der GBM-Patienten-Gruppe nicht beobachtet
werden. Tendenziell war die Konjugatbildung in der Monozytenpopulation sogar
vermindert. Dieser Zusammenhang lässt sich nicht in den Kontext der gängigen
Literatur bringen, insbesondere da sich die Funktion der Leukozyten gleichwertig als
unbeeinträchtigt zwischen GBM-Patienten und Kontrollprobanden zeigte. Um diesen
Sachverhalt zu erklären, müssen weitere Untersuchungen, wie die Studie zur
Untersuchung des PSGL-1 auf Leukozyten, durchgeführt werden. Darüber hinaus ist
unklar, wie es zu den hier beschriebenen Veränderungen kommt. Interaktionen
zwischen dem GBM und seinem Tumormikromilieu (TAM) wurden bereits
untersucht, aber eine aktive Beeinflussung von Zellen außerhalb seines Mikromilieus
ist für das GBM noch nicht beschrieben worden, jedoch wäre es ein denkbarer
Erklärungsansatz. Die S1P-Spiegel im PRP von GBM-Patienten zeigten sich signifikant
reduziert gegenüber denen der Kontrollprobanden, was einen systemischen
Ausdruck des antiinflammatorischen Status des GBM darstellen könnte. Die globale
Hämostase zeigte sich bei GBM-Patienten und Kontrollprobanden in der
vorliegenden Dissertation uneingeschränkt, wobei dies nicht der zentrale
Gegenstand der Arbeit war.
Gas Plasma Exposure of Glioblastoma Is Cytotoxic and Immunomodulatory in Patient-Derived GBM Tissue
(2022)
Simple Summary
Despite treatment advances, glioblastoma multiforme (GBM) remains an often-fatal disease, motivating novel therapeutic avenues. Gas plasma is a technology that has been recently employed in preclinical oncology research and acts primarily via reactive oxygen-species-induced cell death. In addition, the modulation of immune processes and inflammation have been ascribed to gas plasma exposure. This is the first study that extends those observations from in vitro investigations to a set of 16 patient-derived GBM tumor biopsies analyzed after gas plasma treatment ex vivo. Besides cell culture results showing cell cycle arrest and apoptosis induction, an immunomodulatory potential was identified for gas plasma exposure in vitro and cultured GBM tissues. The proapoptotic action shown in this study might be an important step forward to the first clinical observational studies on the future discovery of gas plasma technology’s potential in neurosurgery and neuro-oncology.
Abstract
Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common primary malignant adult brain tumor. Therapeutic options for glioblastoma are maximal surgical resection, chemotherapy, and radiotherapy. Therapy resistance and tumor recurrence demand, however, new strategies. Several experimental studies have suggested gas plasma technology, a partially ionized gas that generates a potent mixture of reactive oxygen species (ROS), as a future complement to the existing treatment arsenal. However, aspects such as immunomodulation, inflammatory consequences, and feasibility studies using GBM tissue have not been addressed so far. In vitro, gas plasma generated ROS that oxidized cells and led to a treatment time-dependent metabolic activity decline and G2 cell cycle arrest. In addition, peripheral blood-derived monocytes were co-cultured with glioblastoma cells, and immunomodulatory surface expression markers and cytokine release were screened. Gas plasma treatment of either cell type, for instance, decreased the expression of the M2-macrophage marker CD163 and the tolerogenic molecule SIGLEC1 (CD169). In patient-derived GBM tissue samples exposed to the plasma jet kINPen ex vivo, apoptosis was significantly increased. Quantitative chemokine/cytokine release screening revealed gas plasma exposure to significantly decrease 5 out of 11 tested chemokines and cytokines, namely IL-6, TGF-β, sTREM-2, b-NGF, and TNF-α involved in GBM apoptosis and immunomodulation. In summary, the immuno-modulatory and proapoptotic action shown in this study might be an important step forward to first clinical observational studies on the future discovery of gas plasma technology’s potential in neurosurgery and neuro-oncology especially in putative adjuvant or combinatory GBM treatment settings.
HINTERGRUND:
Die chirurgische Resektion von Kavernomen oder kavernösen Malformationen (CM) in eloquenten Arealen ist heutzutage möglich und wird mit gutem Ergebnis berichtet. Die Lebensqualität der Patienten postoperativ ist hingegen nicht genug untersucht.
ZIELSETUNG:
Analyse der langfristigen Lebensqualität nach ZNS-Kavernomresektion
METHODEN:
Daten für Patienten mit ZNS-Kavernom, die zwischen 2000 und 2016 mikrochirurgisch in einem tertiären medizinischen Zentrum behandelt wurden, wurden retrospektiv überprüft. Es wurden nur Patienten mit histopathologischer Sicherung des Kavernoms und mit vollständigen Dateninformationen eingeschlossen. Die klinischen Daten wurden analysiert. Zwischen 2017 und 2019 wurde ein Follow-up durchgeführt.
Die eloquenten Areale wurden nach Spazler-Martin-Definition definiert. Die Lebensqualität (QoL) wurde mit dem Short Form-12-Fragebogen (SF12) bewertet.
ERGEBNISSE:
Insgesamt 69 Patienten (39 Männer, 30 Frauen) wurden in die Studie eingeschlossen.
41 Läsionen befanden sich in einem eloquenten Bereich. Die Verteilung war wie folgt: Hirnstamm n = 8, Sensomotorisch n = 14, Sprachzentrum n = 8, Sehbahnen n = 5, tiefe Kleinhirnkerne oder Kleinhirnstiele n = 4 und Basalganglien n = 2.
22 Läsionen wurden in einem nicht eloquenten Bereich gefunden. 3 Läsionen befanden sich im Orbit und 3 im Rückenmark. 8 Patienten hatten multiple Kavernome.
42,0% der Patienten hatten fokale neurologische Defizite (FND), 34,8% hatten Anfälle und 11,6% hatten beide Symptome. Die postoperative Verschlechterung der modifizierten Rankin-Skala (mRS) betrug 19,5% für die Eloquente-Gruppe (EG) gegenüber 4,5% für die Nicht-Eloquente-Gruppe (NEG).
Nach einer mittleren Nachbeobachtungszeit von 6,5 Jahren war der neurologische Status besser oder unverändert bei 85,4% der EG und bei 100% der NEG im Vergleich zum Ausgangswert.
44 Patienten (EG n = 27, NEG n = 14) konnten an der letzten Nachuntersuchung teilnehmen. Die EG hatte mit Ausnahme der physischen Rolle (RP) größtenteils vergleichbare QoL-Ergebnisse, die mit der NEG übereinstimmten. Die Studienpopulation schnitt im Vergleich zu den Normen nur bei der Hälfte der Parameter von SF12 gut ab. Die allgemeine Gesundheit (GH), Vitalität, körperliche (RP) und emotionale Rolle (RE) waren jedoch signifikant schlechter.
FAZIT:
Bei einem späten Follow-up war die chirurgische Morbidität in der NEG vorübergehend und erholte sich größtenteils in der EG. In Bezug auf die Lebensqualität berichteten Patienten nach eloquenter Kavernomresektion in den meisten SF12-Domänen (mit Ausnahme der physischen Rolle) im Vergleich zur NEG über eine nicht minderwertige Lebensqualität. Sie berichteten jedoch über eine „Allgemeine Gesundheitswahrnehmung (GH)“, die unterhalb der Normstichprobe lag und von den eingeschränkten physisch bedingten (RP) und emotional bedingten Rollenfunktionen (RE) beeinflusst wurde.
Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and most aggressive malignant tumor of the central nervous system in adults. The median survival time of patients suffering from GBM is only 14-15 months. Despite a great progress in the technique of resection, radiation therapy, and chemotherapeutic drugs, survival time has not been significantly prolonged. Interestingly, the progression of GBM has been associated with intratumoral immune dysfunction states, and the GBM tissue represents a complex formation of tumor cells itself and diverse non-malignant cells such as endothelial cells, microglia or immunocompetent cells from peripheral blood. In that regard, accumulating evidence supports that Sphingosine 1-phosphate (S1P) acts as a key signal in the cancer extracellular milieu. S1P has been intensively discussed to be an important pro-tumoral molecule, since it is involved in proliferation, migration and invasion of both healthy and malignant cells. An increase in S1P has been associated with proliferation and invasion of GBM and other cancers that display a propensity for brain metastasis. S1P binds to five different cell surface G protein-coupled receptors called S1P receptor 1-5 (S1PR1-5), it has been shown in previous studies that particularly the S1PR1 and 2 are involved in regulating proliferation, metastasis, invasion, vascular angiogenesis and maturation of GBM cells and thus play an important role in tumorigenesis. Therefore, we used S1PR1 (ACT-209905, W146) and S1PR2 modulators/antagonists (Compound 16, JTE013) to investigate the role of these S1P receptor subtypes in the growth of human (prGBM, LN18) and murine (GL261) GBM cells to gain insight into the molecular processes of the pro-tumorigenic S1P signaling cascade in GBM cells. Further, we analyzed the influence of the human monocytic cell line THP-1 on GBM cell growth by co-culture experiments together with simultaneous application of S1PR1/S1PR2 modulators/antagonists to determine the role played by S1PR1 and S1PR2 signaling pathways in the interaction between tumor and immune cells. We found that all tested S1PR1/2 modulators (ACT-209905, W146, Compound 16, JTE013) significantly reduced the viability (Resazurine assay) and vitality (Crystal violet assay) as well as the migration and invasion of prGBM, LN18 and GL261 cells in a concentration dependent manner. The growth inhibitory effect of S1PR1 blocking by ACT-209905 was accompanied by the induction of apoptosis in GBM cells seen by increased caspase 3 activity. When S1PR1 antagonist (ACT-209905, W146) was co-administered with S1PR2 antagonist (Compound 16, JTE013) the inhibitory effect was much stronger compared to the single administration. Further, single and dual application of S1PR1 modulator and S1PR2 antagonist caused a stronger inhibition of GBM cell viability and vitality compared to 100 μM Temozolomide (TMZ) as the standard chemotherapeutic for GBM. These results suggest that both S1PR1 and S1PR2 are involved in the growth of GBM cells and that a simultaneous inhibition of both receptors has synergistic effects. In addition, the influence of THP-1 cells as a model for human monocytes/macrophages on GBM cell growth was analyzed since it has been shown that S1P signaling polarizes macrophages to the pro-tumoral M2 phenotype and S1PR1 has been linked to macrophage activation. Co-culture of GBM cells with THP-1 cells or THP-1 conditioned medium significantly enhanced the viability and vitality as well as the migration and invasion of GBM cells in a cell number dependent manner suggesting that THP-1 cells might secrete to date unknown pro-tumoral molecules which stimulate the pro-invasive growth of GBM cells. Our FACS analyses showed that THP-1 cells express not only the CD11b macrophage marker but also CD163 and CD206 as marker for the pro-tumorigenic M2 phenotype. Interestingly, the concomitant application of the S1PR1 modulator ACT-209905 had a significant inhibitory effect on the THP-1 induced increase of GBM cell growth and migration, which argues for a role of S1PR1 in the pro-tumoral characteristic of THP-1 on GBM cells. Immunoblot analyses further showed that blocking of the S1PR1 pathway leads to a reduced activation of several kinases including p38, AKT1 and ERK1/2 whereas THP-1 cells and THP-1 conditioned medium caused an activation of these kinases. To clarify the role of p38, AKT1 and ERK1/2 in the inhibitory effects of S1PR1 antagonists on GBM proliferation and migration in detail further studies are needed. Beside an impact on growth promoting kinases, S1PR1 blocking by ACT-209905 diminished surface expression (Median Fluorescence Intensity measured by FACS) of the pro-migratory molecules CD54 (ICAM-1) and CD166 (ALCAM), and reduced the percentage of CD62P (P-Selectin) positive GBM cells. In contrast, co-culture with THP-1 cells increased ICAM-1 and P-Selectin content of GBM cells which was reversed by ACT-209905 arguing for a role of ICAM-1 and P-Selectin in the migration of GBM cells. In conclusion, our study suggests a role of S1PR1 and S1PR2 signaling pathways in the growth and progression of GBM, improves our understanding of the complex mechanisms of S1P signaling in GBM cells, and gives at least a partial explanation for the pro-tumorigenic effects that macrophages might have on GBM cells combined with potential underlying mechanisms. Thus, this study argues for a further preclinical and clinical evaluation of a pharmacological modulation of S1PR1 and S1PR2 as a new or adjunctive therapeutic principle in GBM.
Die aneurysmatische Subarachnoidalblutung stellt eines der schwerwiegendsten neurochirurgischen Krankheitsbilder dar. Die Mortalität beträgt 35 % innerhalb der ersten drei Monate nach Ereignis. Zudem erleiden Patienten, die bereits eine aneurysmatische SAB überlebt haben, 22-mal häufiger eine erneute Blutung. Die Inzidenz und die patientenbezogenen Risikofaktoren von de novo-Aneurysmen sind nicht ausreichend untersucht, um Hochrisikogruppen zu definieren, die von einem gezielten Screening profitieren. Im Rahmen dieser Studie wurden daher die Inzidenz von de novo-Aneurysmen und patientenbezogene Risikofaktoren im Einzugsgebiet des Klinikums der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald untersucht.
Es wurden CT-Angiographien und eine neurologische Untersuchung durchgeführt, sowie ein Fragebogen zu Risikofaktoren erhoben.
Von den 379 von 1981 bis 2000 im Klinikum Greifswald behandelten Patienten nahmen 87 Patienten an unserer Studie teil. Die Inzidenz von de novo-Aneurysmen betrug nach einer durchschnittlichen Follow-up-Periode von 15,5 Jahren 9,2 %. Die jährliche Inzidenz von 0,59 % liegt im unteren Bereich der in der Literatur publizierten Inzidenzen. Der Nikotinkonsum wies als einziger signifikanter Parameter eine erhöhtes Risiko für eine Bildung von de novo-Aneurysmen auf. Zudem lässt sich ein erhöhtes Risiko für Patienten des weiblichen Geschlechts und mit einer positiven Familienanamnese vermuten. Entgegen unserer Erwartungen wurde ein nur gering erhöhtes Risiko für Patienten mit arterieller Hypertonie erhoben.
Basierend auf unseren Daten sollte ein Screening den Hochrisikopatienten vorbehalten bleiben, gleichwohl deren Definition schwierig bleibt. Da bezüglich der Zweckmäßigkeit von Screeninguntersuchungen auch das Therapierisiko und das Rupturrisiko Berücksichtigung finden müssen, haben insbesondere junge Patienten aufgrund der inversen Korrelation von Rupturrisiko und Patientenalter den größten Nutzen. Noch wichtiger ist jedoch die Modulation beeinflussbarer Risikofaktoren, wie z.B. die Behandlung einer bestehenden arteriellen Hypertonie, und das Einstellen eines Nikotinkonsums. Es bedarf weiterer Multicenterstudien zum Spontanverlauf von de novo–Aneurysmen mit langen und engmaschigen Nachuntersuchungen. Auch der ökonomische Aspekt muss unter geändertem Screeningmodus und frühzeitigem Intervenieren bei jungen Patienten mit kleineren Aneurysmen neu überprüft werden.
Objective: To develop an instrument for the observation of therapeutic communication interactions during rehabilitation sessions and test its inter-rater reliability.
Methods: The new instrument THER-I-ACT (THERapy–related Inter-ACTion) has been designed to assess both the frequency and timing of therapeutic interactions in the thematic fields information provision, feedback, other motivational interaction, and bonding. For this inter-rater reliability study, a sample of stroke survivors received arm rehabilitation as either arm ability training, arm basis training, or mirror therapy, or neglect training as individually indicated. Therapy sessions were video-recorded (one for each participant) and therapeutic interactions rated by two independent raters using THER-I-ACT.
Results: With regard to the instrument's comprehensiveness to document therapeutic interactions with pre-defined categories the data from 29 sessions suggested almost complete coverage. Inter-rater reliability was very high both for individual categories of therapeutic interaction (frequency and time used for interaction) (intraclass correlation coefficient, ICC 0.91–1.00) and summary scores for the thematic fields of interaction (again for frequency and time used for interaction) (ICC 0.98–1.00).
The inter-rater reliability for rating engagement and being focussed for both the therapist and patient was substantial (ICC 0.71 and 0.86).
Conclusions: The observational study documented that by use of the newly designed THER-I-ACT various types of therapy-related communication interactions performed by therapists can be assessed with a very high inter-rater reliability. In addition, the thematic fields and categories of therapeutic interaction as defined by the instrument comprehensively covered the type of interaction that occurred in the therapeutic sessions observed.
Over the past 10 years, the crisis of sepsis has remained a great challenge. According to data from 2016, the sepsis-related mortality rate remains high. In addition, sepsis consumes extensive medical resources in intensive care units, and anti-inflammatory agents fail to improve sepsis-associated hyperinflammation and symptoms of immunosuppression. The specific immune mechanism of sepsis remains to be elucidated. Reactive oxygen species (ROS) are triggered by energy metabolism and respiratory dysfunction in sepsis, which not only cause oxidative damage to tissues and organelles, but also directly and indirectly promote NOD-, LRR-, and pyrin domain-containing protein 3 (NLRP3) inflammasome activation. NLRP3 inflammasomes enlarge the inflammatory response and trigger apoptosis of immune cells to exacerbate sepsis progression. Inhibiting the negative effects of ROS and NLRP3 inflammasomes therefore provides the possibility of reversing the excessive inflammation during sepsis. In this review, we describe the interaction of ROS and NLRP3 inflammasomes during sepsis, provide prevention strategies, and identify fields that need further study.
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.
Das Ziel der stabilisierenden Wirbelsäulenchirurgie ist es, einen ausreichend langfristigen, suffizienten Implantatsitz zu gewährleisten und damit den instrumentierten Wirbelsäulenabschnitt ruhigzustellen, um ein Abheilen der Pathologie bzw. eine knöcherne Fusion herbeizuführen. In einigen Fällen können jedoch Bedingungen vorliegen, die die standardmäßige Instrumentierung mit Pedikelschrauben verhindern. So können beispielsweise anatomische Varianten, vorherige transpedikuläre Zementanwendungen oder Lockerungen von zuvor angewendetem Osteosynthesematerial, die üblicherweise angewendete Stabilisierung mittels Pedikelschrauben in den betreffenden Wirbelkörpern unmöglich machen. Vor dem Hintergrund der hohen, beziehungs- weise weiter steigenden Zahlen an Wirbelsäuleneingriffen, sind alternative Instrumentierungs- techniken zunehmend gefragt. Dabei stellt die Platzierung von intralaminären Schrauben zur Osteosynthese von Wirbelkörpern eine mögliche Alternative zu Pedikelschrauben dar.
Zur Beschreibung der Anatomie der Laminae wurden anhand von Selektionskriterien ausgewählte anonymisierte Computertomographien mittels einer Planungs- und Analysesoftware für radiologische Bildgebungen nach Kriterien für die Platzierung von ILS vermessen. Dabei wur- den die Wirbelkörperlaminae, die Dornfortsätze und zum Vergleich die Pedikel analysiert und ausgewertet und zur Qualitätssicherung die Richtigkeit und Reproduzierbarkeit der erhobenen Daten gezeigt.
Die vergleichenden statistischen Analysen zeigten, dass intralaminäre Schrauben eine alter- native Fixierungsmöglichkeit im Lendenwirbelsäulenbereich darstellen können. Mehr als 90% der Laminae aller Lendenwirbelkörper hatten eine Länge über 30 mm bei beiden Geschlechtern. Dadurch ist die Laminalänge für eine Anwendung im gesamten Lendenwirbelsäulenbereich möglich. Jedoch zeigten sich für die Laminabreiten Limitationen. Bei LWK 4 (57,1%) und LWK 5 (46,9%) bei den Frauen und bei LWK 5 (67,3%) bei den Männern waren bedeutsame Anteile der Laminae mit geringen Breiten unter 5 mm messbar. Im Vergleich zu den standardmäßig zur Instrumentierung belegten Pedikeln hatten die Lamina vom LWK 1 und vom LWK 2 bei dem weiblichen Geschlecht im Durchschnitt einen größeren Querschnitt. Demgegenüber fanden sich bei LWK 4 und LWK 5 bei den Frauen und bei LWK 5 bei den Männern in einem bedeutsamen Anteil der Fälle zu kleine Querschnitte der Laminae, um eine Instrumentierung zu ermöglichen. Diese Einschränkung könnte im Vorfeld anhand einer Bildgebung überprüft werden, um festzustellen, ob intralaminäre Schrauben bei dem jeweiligen Patienten, im Gegensatz zu der etablierten Methode der Pedikelschraubenfixierung, platzierbar und möglich sind. In der Mehrzahl der Fälle kann bei einer Hypoplasie der Pedikel oder Laminae auf die jeweils andere Struktur ausgewichen werden.
Biomechanische und klinische Langzeitstudien sollten vor dem Einsatz von intralaminären Schrauben erfolgen, um die technische Machbarkeit und den Nutzen von intralaminären Schrauben an der Lendenwirbelsäule zu beurteilen. Die vorgelegte anatomisch-radiologische Studie der lumbalen Laminae kann als Referenz für zukünftige Anwendungen dienen.
The glioblastoma multiforme (GBM) not only presents the most common tumor of the central nervous system in adults, it is also the most aggressive brain tumor. Although patients suffering from GBM standardly receive a combination of multiple treatments including surgery, radiotherapy and chemotherapy, its prognosis is still poor with a median survival time of only 12-15 months. Therefore, new and effective treatment methods are urgently needed.
A signaling molecule which is both involved in proliferation, migration and invasion of a broad range of healthy and malignant cells is the lipid mediator sphingosine-1-phosphate (S1P). Previous studies have confirmed that sphingosine-1-phosphate (S1P) receptor 1 (S1PR1) is involved in the regulation of proliferation, invasion, metastasis, vascular maturation and angiogenesis of GBM cells, and is closely related to the occurrence and development of tumors. Thus, ACT-209905 (provided by Actelion Pharmaceuticals) as a selective S1PR1 modulator was applied to gain insights into the molecular processes activated by S1PR1 in GBM cells using two human (LN18, U87MG) and one murine (GL261) GBM cell line.
In our in vitro cell viability analyses, we found that ACT-209905 significantly reduced viability of LN18 cells in a concentration dependent manner. A combined administration of ACT-209905 with S1PR2 inhibitors (Compound 16, Compound 16ME – both provided by ONO Pharmaceuticals, and JTE-013 – commercially available) showed a stronger effect than the single administration demonstrating that both S1PR1 and S1PR2 are involved in growth of GBM cells and may interact with each other. Our results also demonstrated that ACT-209905 can induce apoptosis in GBM cells since caspase 3 activity was induced by the S1PR1 modulator which might therefore play an important role in inhibiting the proliferation of GBM cells. Further, we found a significant inhibitory effect of ACT-209905 on the migration and invasion of LN18 and U87MG GBM cells arguing for a participation of S1PR1 signaling in migration and invasion of GBM cells, too. Stimulation of S1P receptors results in the activation of several kinases such as AKT1 and ERK1/2, correspondingly our immunoblot analyses showed a strong activation of both kinases by S1P which was reduced by ACT-209905 in LN18 cells but not in GL261 cells suggesting that different pathways are activated by S1P in these GBM cell lines. Further studies have to be performed to clarify the role of AKT1 and ERK1/2 in the inhibitory effects of ACT-209905 on GBM proliferation, migration and invasion.
Currently, GBM stem cells are discussed as a reason for resistance against the radiochemotherapy and the recurrence of the tumor. Our immunoblot analyses showed that Nestin and CD133, two marker proteins for GBM stem cells, were higher expressed in GBM cells treated with ACT-209905 compared to control or S1P treated LN18 cells. Further investigations in the future might contribute to the elucidation of an involvement of the S1P receptors in the stem cell behavior of GBM cells. Paradoxically to the up-regulation of CD133 and Nestin by ACT-209905, treatment of LN18 stem-like neurospheres with ACT-209905 showed a significant cytotoxic effect of the compound which was even more pronounced in the stem-like neurosphere cells compared to the adherent parental LN18 cells.
Overall, the studies of this work improve our understanding of the complex mechanisms of S1P signaling in GBM cells and might drive the development of its pharmacological modulation as a new therapeutic principle in GBM. Furthermore, an extended knowledge about the molecular effects of ACT-209905 on GBM cells will broaden the understanding for possible future applications and clinical indications.
