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Viele periphere Blutzellen exprimieren ABC-Transporter an ihrer Zelloberfläche. Insbesondere konnten ABCC4 (MRP4) und ABCC5 (MRP5), die in Plasmamembranen verschiedener peripherer Blutzellen identifiziert wurden, spezifische Funktionen für die entsprechenden Zellpopulationen, wie z.B. die Mediatorspeicherung in den dichten Granula der Thrombozyten zugewiesen werden. Alle reifen Blutzellen stammen von derselben Stammzelle ab, sodass man annehmen muss, dass sich die spezifische Funktionalität und die dazugehörige zelluläre Ausstattung erst im Verlauf der Differenzierung ausbilden. Inwiefern sich diese Prozesse während der Differenzierung auf die Expression und Lokalisation von MRP4 und MRP5 auswirken, wurde bisher nicht untersucht. So wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Zellmodell zur Isolierung CD34-positiver hämatopoetischer Stammzellen aus Nabelschnurblut entwickelt. Dies beinhaltete zudem die Behandlung CD34-positiver Zellen mit bestimmten Wachstumsfaktoren zur Differenzierung in die thrombozytäre und die myelomonozytäre Richtung. Darüber hinaus wurden die Leukämiezelllinien K562 und HL60 mit PMA, DMSO und Butyrat ausdifferenziert. Erstere in Richtung Thrombozyten, letztere in Richtung Makrophagen, Granulozyten und Monozyten. Der Differenzierungsnachweis wurde mittels FACS-Analyse geführt und die Expression von MRP4 und MRP5 im Anschluss auf mRNA und Protein-Ebene, mittels Real-Time PCR, Immunhistochemie, Western Blot und Akkumulationsassay erforscht. In den thrombozytär differenzierten CD34-positiven Zellen fand sich ein signifikant positiv korreliertes Verhältnis von MRP4 zu CD41a (Glykoprotein IIb/IIIa), hingegen eine negative Korrelation von MRP5 zu CD41a. Außerdem konnte im Laufe der Differenzierung in der Immunfluoreszenz eine zunehmende intrazelluläre Expression von MRP4 und eine Kolokalisation mit LAMP-2, einem Lysosomen- und Dense-Granula-Marker, gezeigt werden. Die myelomonozytären Zellen wiesen eine signifikante Reduktion an MRP4 und ebenfalls eine Verminderung der MRP5-Expression auf. In der Differenzierung der leukämischen Zelllinien wurde eine generelle Zunahme von MRP4 und MRP5 mit der Entdifferenzierung der Zellen in allen Linien gefunden. Die komplexen Vorgänge im Verlauf der menschlichen Hämatopoese umfassen also auch Veränderungen an MRP4- und MRP5-Expression in Qualität und Quantität. Sowohl in der physiologischen als auch in der pathologischen Zellentwicklung findet sich eine Regulation dieser beiden Transporter. Die Ergebnisse der Arbeit stützen die Annahme, dass MRP4 eine wichtige Rolle im Metabolismus der Thrombozyten spielt, hier besonders in der Speicherung und Freisetzung von cGMP, ADP und Serotonin. Die Transporterexpression in den Leukämiezelllinien steigt mit der Entdifferenzierung der Zellen. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich therapeutische Überlegungen, Differenzierungsagenzien zur Überwindung der Multi-Drug-Resistenz mit Chemotherapeutika zu kombinieren.
Die Akute Myeloische Leukämie (AML) ist eine klonale Neoplasie der hämatopoetischen Stammzellen, die das Knochenmark, das Blut und andere Organe infiltriert (Döhner and Bloomfield, 2015; Herold, 2015). Patienten mit malignen hämatologischen Erkrankungen haben ein erhöhtes Risiko an einer invasiven Pilzinfektion zu erkranken, dies gilt insbesondere für Patienten mit prolongierter und starker Neutropenie, die bei Patienten nach intensiver Chemotherapie regelhaft auftritt (Rodríguez-Veiga et al., 2019). Von einer schweren Neutropenie spricht man, wenn der Wert der Neutrophilen Granulozyten im Blut 500 Zellen/ μL unterschreitet (Herold, 2015, p.66). Aus diesem Grund gibt es eine starke Empfehlung zur Anwendung einer antimykotischen Prophylaxe bei diesen Patienten (Mellinghoff et al., 2018). Hierfür kommen verschiedene Azol- Antimykotika zum Einsatz. Nach Umstellen des Standards der antimykotischen Prophylaxe bei AML- Patienten nach intensiver Chemotherapie auf Posaconazol, welches auf Grund mehrerer Studien zur Erstlinienanwendung empfohlen wurde, schien die Rate an prolongierter Neutropenie und Thrombozytopenie zuzunehmen (Mellinghoff et al., 2018). Ziel dieser retrospektiven Studie war es Hinweise zu ermitteln, ob dieser Zusammenhang zufällig ist oder ob die Gabe von Posaconazol tatsächlich durch Arzneimittelwechselwirkungen mit den eingesetzten Zytostatika zu einer verlängerten Aplasiedauer führen könnte. Hier untersuchten wir den Einfluss der antimykotischen Medikation und anderer Faktoren auf die Dauer der Aplasie an Patienten mit AML in der Klinik für Hämatologie und Onkologie der Universitätsmedizin Greifswald. Es konnten 83 erwachsene Patienten mit einem medianen Alter von 54 Jahren in die Studie eingeschlossen und 218 Therapiezyklen ausgewertet werden. Es zeigten sich signifikante Assoziationen zwischen der Dauer der Aplasie der Neutrophilen und der Medikation mit Voriconazol oder Posaconazol im Vergleich zu Fluconazol oder keiner antimykotischen Prophylaxe. Insbesondere in den zweiten und dritten Chemotherapie- Zyklen zeigte sich ein erhöhtes Risiko einer prolongierten Aplasie für Neutrophile bei der Anwendung mit Posaconazol oder Voriconazol. Für die Thrombozyten- Regeneration zeigten sich Assoziationen, die zwar nicht signifikant waren, allerdings den gleichen Trend anzeigen. Es erscheint uns möglich, dass hier auf Grund des Interaktionspotenzials von Posaconazol und Voriconazol ein erhöhtes Risiko einer prolongierten Aplasie besteht.
Hämatopoetische Stammzellen und zahlreiche reife periphere Blutzellen exprimieren Effluxtransporter vom ABC-Typ, darunter auch die Vertreter MRP4 und MRP5. Weiterhin sind Nukleosidtransporter wie hENT1 in vielen Blutzellen nachgewiesen worden. Über die Regulation dieser an der Vermittlung von Zytostatikaresistenzen beteiligten Transporter im Verlauf der hämatopoetischen Differenzierung ist bisher nur wenig bekannt. Um diesen Prozess genauer zu studieren, wurden zunächst CD34-postive Blutzellvorläufer aus Nabelschnurblut und reife Monozyten und Granulozyten aus peripherem Blut isoliert und hinsichtlich ihrer Transporterexpression charakterisiert. Anschließend wurden die leukämischen Modellzelllinien HL-60, U-937 und M-07e in vitro zur myelomonozytären beziehungsweise megakaryozytären Differenzierung angeregt und die Expression, Lokalisation und Funktion von MRP4, MRP5 und hENT1 während dieses Vorgangs per Real-Time PCR, Western Blot, Immunfluoreszenzmikroskopie und Zytotoxizitäts-Assay untersucht. Der Erfolg der Differenzierung wurde durchflusszytometrisch mittels spezifischer Oberflächenmarker überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass MRP4, MRP5 und hENT1 in CD34-positiven hämatopoetischen Vorläuferzellen aus Nabelschnurblut sowie in reifen Monozyten und Granulozyten exprimiert sind. In den Progenitorzellen konnte eine signifikant höhere MRP4-Expression als in den reifen Blutzellen gefunden werden. Dementsprechend ging auch die modellhafte myelomonozytäre Differenzierung der Zelllinien HL-60 und U-937 mit einer signifikanten Reduktion der MRP4-Expression einher. Im Zuge der megakaryozytären Ausreifung der Zelllinie M-07e hingegen konnte ein signifikanter Anstieg der MRP4-Expression beobachtet werden. Die hENT1-Expression war nach Induktion von Differenzierung signifikant vermindert. Weiterhin konnte nach Induktion von Differenzierung eine signifikante Veränderung der Sensitivität gegenüber 6-Mercaptopurin und Cytarabin beobachtet werden. MRP5 blieb unter Differenzierungsbedingungen im Wesentlichen unverändert. Die Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass insbesondere MRP4 im Zuge der hämatopoetischen Differenzierung spezifisch reguliert wird. Der beobachtete Anstieg während der Megakaryopoese unterstützt die Vorstellung einer Beteiligung von MRP4 bei der Thrombozytenfunktion. Weiterhin scheint sich die Expression von MRP4 und hENT1 im Zuge der myelomonozytären Differenzierung zu verringern, was sich auch in Resistenzveränderungen gegenüber 6-Mercaptopurin und Cytarabin niederschlägt. Diese Effekte sollten bei der Entwicklung von neuen Therapieschemata zur Behandlung einer AML berücksichtigt werden, falls eine Applikation von Differenzierungsagenzien in Kombination mit konventionellen Zytostatika vorgesehen ist.