Sulforaphan steigert synergistisch die Oxaliplatin-induzierte Hemmung des Zellwachstums kolorektaler Karzinomzellen über eine COX-2 vermittelte Induktion der Apoptose

Einleitung: In der Behandlung solider Tumore limitieren sowohl die Ausbildung von Resistenzen als auch die Toxizität der chemotherapeutischen Substanzen den Erfolg der Therapie. Ein kombinierter Einsatz sekundärer Pflanzenstoffe mit konventionellen Chemotherapeutika könnte durch synergistische Effekte auf verschiedene Signaltransduktionswege sowohl eine Steigerung der antikarzinogenen Wirkungen, sowie eine Verminderung von Chemoresistenzen bewirken.

Ziele: Mögliche synergistische Wirkungen des natürlichen Isothiocyanats Sulforaphan (SFN) und Oxaliplatin (Oxa) in Kolonkarzinomzelllinien genauer zu charakterisieren.

Methodik: Caco-2 and SW-620 wurden mit steigenden Konzentrationen von SFN [1–20µM] und/oder Oxa [100nM-10µM]über definierte Zeiträume inkubiert. Für die Co-Inkubation wurden die Zellen für 24h mit SFN vorbehandelt. Die Zellproliferation wurde mittels eines BrdU-Assays bestimmt. Proteine wurden mit der Western Blot-Analyse detektiert. Die Messung der Caspase-3-Aktivität diente als Marker der Apoptose-Induktion. Zur Identifikation synergistischer Effekte wurde der Kombinationsindex (CI) berechnet. CI<1 indiziert Synergismus.

Ergebnis: SFN [IC50=19µM] und Oxa [IC50=7,5µM] hemmten dosisabhängig die Zellproliferation sowohl in Caco-2- als auch in SW-620 Zellen (***p<0,001). Die IC50-Werte konnten in kombinierter Behandlung signifikant reduziert werden (SFN [7µM], Oxa [100nM], CI=0,38, ***p<0,001). Zudem konnte eine synergistisch gesteigerte Caspase-3-Aktivität nach 24h gemessen werden (**p<0,01). Ergänzend führte SFN [10–20µM] zu einer Steigerung der Oxa-induzierten Hemmung der antiapoptotischen Proteine XIAP und Bcl-2 sowie zur Induktion von PARP- und Caspase-8-Protein. Weiterhin reduzierte SFN dosisabhängig COX-2-mRNA und Protein (***p<0,001) nach 24h. Die Beteilung des COX-2 Signalweges an den antikanzerogenen Effekten von SFN/Oxa konnte durch Add-back-Experimente mit exogenem PGE₂ [5µM] bestätigt werden, welches weitestgehend die beschriebenen Wirkungen aufheben konnte (***p<0,001).

Schlussfolgerung: Die vorliegenden Daten belegen erstmals, dass SFN und Oxa synergistisch das Zellwachstum von Kolonkarzinomzellen durch Apoptose-Induktion hemmen. Dabei scheint der COX-2 Signalweg eine regulatorische Schlüsselrolle einzunehmen.