"Die Mistel in der Tumortherapie - Grundlagenforschung und Klinik"
"Mistletoe in Tumor Therapy - Basic Research and Clinical Practice"
Wirkungsmechanismus von Mistellektinen - Untersuchungen an Zellkulturen und humanen Tumoren
Mechanism of Action of Mistletoe Lectins - Studies on Cell Culture and Human Carcinomas
Es wurden mögliche molekulare Mechanismen des Mistellektin-induzierten Zelltodes in verschiedenen Zelltypen untersucht. Um eine optimale Standardisierung aller Zellkulturexperimente in dieser Studie zu erhalten, wurden die Versuche mit rekombinantem Mistellektin (rML) durchgeführt, wobei aber auch Mistellektin-I (ML-I) vergleichbare Wirkungen zeigte. Verwendet wurden eine leukämische T-Zellinie (Jurkat), eine nichtkleinzellige Lungenkarzinom-Zellinie (A549) und eine humane Nabelschnur-Zellinie (ECV 304). Nur in T-Zellen war eine Aktivierung der Caspase-3 sowohl im Immunoblot als auch durch Enzymaktivität nachweisbar. Des weiteren ließ sich bei diesem Zelltyp auch eine Fragmentierung des Caspase-3 Substrates PARP zeigen. Dagegen scheint der CD95 Todes-Rezeptor keinen Einfluss auf die rML Zytotoxizität zu haben, da a) keine substantielle Wirkung auf die Caspase-8 Enzymaktivität beobachtbar war; b) anti-CD95 Antikörper rML-vermittelte Apoptose nicht gehemmt wurde; c) rML Applikation nicht zur Synthese von Fas-Liganden führte. Überraschenderweise zeigte rML zytotoxische Effekte auf A549 und ECV 304 Zellen, ohne jedoch Caspase-3-abhängige Apoptose aufzuweisen. In einem weiteren immunhistochemischen Ansatz wurden mögliche Korrelationen zwischen Mistellektin-I-Bindungskapazität und Überlebensraten in verschiedenen soliden Tumoren und Lymphomen der Haut analysiert. Hierbei wurde nicht rML eingesetzt, sondern isoliertes ML-I. Es zeigte sich, dass ein hoher Prozentsatz an Tumorzellen in der Lage ist, ML-I zu binden. Allerdings war nur beim Ovarial-karzinom eine vermehrte Expression von ML-I-Bindungsstellen mit schlechter Prognose verbunden. Daher scheint eine notwendige Grundvoraussetzung für eine direkte zytotoxische Wirkung der Mistellektine in vivo erfüllt.
Schlüsselwörter: Rekombinantes Mistellektin (rML), Mistellektin-I (ML-I), Zytotoxizität, Apoptose, Caspase-3, Caspase-8, CD95, Poly-ADP-Ribose-Polymerase (PARP), Immun-histochemie
Up to now, it is not clear whether ML-induced cytotoxicity is predominantly mediated by apoptosis. In the current investigation, the molecular mechanism of rML-induced cell death was examined in a leucemic T-cell line (Jur-kat), a non-small lung carcinoma cell line (A549) and a human umbilical vein endothelial cell line (ECV 304). However, we used exclusively recombinant mistletoe lectin (rML) for all in vitro cell culture tests to standardize experimental conditions, although isolated mistletoe lectin-I (ML-I) also showed comparable effects. Only in T-cells caspase-3 involvement was detected by immunoblotting in conjunction with enzyme activity. Subsequently, cleavage of the caspase-3-specific substrate PARP was also determined in Jurkat cells. Several results have indicated that CD95 death receptor is not involved in rML-induced apoptosis since a) caspase-8 enzyme activity was not measurable, b) anti-CD95-antibodies did not block rML-mediated apoptosis, and c) rML treatment did not result in induction of Fas-ligand. Surprisingly, rML has clearly shown cytotoxic effects on A549 and ECV304 without contributing to apoptotic processes such as activation of caspase-3. Furthermore, with an immunohistochemical approach the relationship between ML-I binding capacity and survival were investigated for different solid tumors and lymphoma of the skin. For this set of experiments isolated ML-I was used. Only expression of ML-I-binding sites in ovarian carcinoma were of poor prognosis. However, we observed that mistletoe lectins predominantly bind to tumor cells which is the basis for an effective killing of cancer cells in vivo.
Keywords: Recombinant mistletoe lectin (rML), mistletoe lectin-I (ML-I), cytotoxicity, apoptosis, caspase-3, caspase-8, CD95, poly-ADP-ribose-polymerase, immunohistochemistry