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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-22960
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2005/2296/


Untersuchungen über die Resveratrol-induzierte Kolontumorzellapoptose in Abhängigkeit des proapoptotischen Bak-Proteins

Examinations on the Resveratrol-induced Colon-tumor-cell apoptosis in dependence on the proapoptotic Bak-protein

Pöhland, Thorsten


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Virologie, Institute für Infektionsmedizin, Institut für Virologie der Universitätskliniken des Saarlandes, Homburg/Saar
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 13.07.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 03.08.2005
Kurzfassung auf Deutsch: Kolorektale Tumoren gehören zu den lebensbedrohlichsten Neoplasien in der Tier- und Humanmedizin. Die konventionelle Chemoprävention sieht den Einsatz von Nichtsteroidalen Antiphlogistika (NSAIDs) vor, welche die Induktion der mitochondrialen Apoptose über die Veränderung des Verhältnisses vom proapoptotischen BCL- 2- Protein Bax zum antiapoptotischen BCL- 2- Protein BCL- XL bewirken. Die Effizienz der NSAIDs wird dadurch limitiert, dass es im Laufe der Entstehung maligner Geschwulste durch Mutationen zur raschen Inaktivierung von Bax kommt.

Eine vielversprechende Alternative stellt der Einsatz von Resveratrol, einem Phytoalexin, dar. Versuche an Bax- defizienten Kolontumorzellen haben bewiesen, dass die Apoptose- induzierende Wirkung von Resveratrol durch den Ausfall von Bax zwar gehemmt, nicht aber, wie im Fall der bislang untersuchten anderen NSAIDs, gänzlich ausgeschaltet wird. Diese Beobachtung implizierte das Vorhandensein weiterer Effektoren von Resveratrol, die mit großer Wahrscheinlichkeit unter den anderen proapoptotischen BCL- 2- Proteinen zu suchen sein würden. Ein möglicher Kandidat war das dem Bax homologe Bak- Protein, da an transgenen Mäusen, welche defizient für Bax und Bak waren, die mitochondriale Apoptose nach Applikation diverser Stimuli gänzlich zum Erliegen kam.

Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Resveratrol in der Lage ist, Bak zu aktivieren. Dies führte zu einer Oligomerisierung des Proteins und dadurch zur Freisetzung von Cytochrom c und anderen Zelltod- Effektoren aus den Mitochondrien. Die Aktivierung des mitochondrialen Zelltodweges erfolgte in Anwesenheit, aber auch unabhängig von p53.
Mittels siRNA- Technik konnten Derivate der Zelllinien HCT116 und HCT116 Bax-/- erzeugt werden, welche eine weitestgehende transiente Defizienz von Bak aufwiesen. Eine vergleichende Behandlung der im Bax- und Bak- Gehalt unterschiedlichen Zelltypen ergab, dass die Wirkung von Resveratrol in annähernd gleichem Maße von Bax und Bak vermittelt werden kann, und dass ein Ausfall beider Proteine in einer vollständigen Insensitivität der HCT116- Kolontumorzellen gegenüber einer Resveratrol- induzierten Apoptose mündet. Die Sensitivität von Kolontumoren gegen Resveratrol könnte generell also von der Anwesenheit von Bax und Bak abhängen.
Kurzfassung auf Englisch: Colorectal tumours are amongst the most life- threatening neoplasia in man and small companion animals. The current chemoprevention relies on the application of ´Nonsteroidal Antiinflammatory Drugs´ (NSAIDs) which induce mitochondrial apoptosis by altering the ratio of the proapoptotic BCL- 2- protein Bax to the antiapoptotic BCL- 2- protein Bcl- XL. However, the effectiveness of the NSAIDs is limited by the rapid inactivation of Bax due to mutations in the early stages of arising malignant tumours.

The use of Resveratrol (RSV), a phytoalexin, constitutes a promising alternative. Examinations on the treatment of Bax- deficient colon tumour cells with RSV showed a decreased but – unlike the treatment with NSAIDs – not completely abolished rate of apoptosis.

These findings suggested the presence of further effectors of RSV which were likely to be found among the remaining proapoptotic BCL- 2- proteins. One possible candidate was the Bax homologue Bak, since the application of multiple mitochondrial apoptosis inducing stimuli showed no effect in Bax and Bak deficient transgenic mice.

In the present study we were able to show that RSV was capable of activating Bak thus leading to an oligomerization of the protein and thereby causing the release of cytochrome c and other death effectors from the mitochondria. The recruitment of the mitochondrial apoptotic pathway occured in the presence but also independently of p53.

Using siRNA techniques we were able to create Bak deficient derivatives of HCT116 and HCT116 Bax -/- cells. The analysis of a RSV treatment of such cells with differences in their Bax and/or Bak content showed that the effects of RSV could be mediated almost equally by Bax and Bak and that a loss of both proteins resulted in a complete insensibility of HCT116 cells to a RSV induced apoptosis. The response of colon tumours to Resveratrol might therefore be generally dependent on the presence of Bax and Bak.