Gesteigerte Apoptoseinduktion durch HDAC-Inhibitoren in p21-defizienten Kolonkarzinomzellen in vitro

Hintergrund: Inhibitoren der Histondeacetylase (HDAC) stellen ein vielversprechendes neues Prinzip in der Therapie solider Tumore dar. Ein Kennzeichen ihrer Wirkungsweise ist die vermehrte Expression von p21, einem endogenen Inhibitor der Zyklin-abhängigen Kinasen (CDK). Wir haben daher den Effekt des HDAC-Inhibitors A-422378.0 auf HCT116-Kolonkarzinomzellen, sowie den Verlustmutanten für p21 und p53, in vitro untersucht.

Methoden: HCT116^wt, HCT116^p21-/- und HCT116^p53-/- wurden mit 0.01 bis 10µM des HDAC-Inhibitor A-423378.0 für 3 bis 120h. Als nicht-transformierte Kontrollzellen dienten primäre humane Vorhautfiblasten. Die Apoptoserate wurde durchflusszytometrisch nach Propidiumjodidfärbung gemessen, die Proliferationsrate nach Trypanblaufärbung in der Neubauer-Zählkammer bestimmt und durch einen BrdU-Inkorporations-ELISA verifiziert. Mittels JC-1-Färbung wurde das mitochondriale Membranpotential im FACS dargestellt, die Apoptose wurde durch Nachweis der Zytokeratin-Fragmentierung in der Immunfluoreszenz qualitativ bestätigt. Die Aktivität der Caspasen 3 und 8 wurde kolorimetrisch mittels ELISA quantifiziert, apoptoserelevante Proteine wurden semiquantitativ im Westernblot erfasst.

Ergebnisse: Während in den Kontrollzellen nur eine geringe Induktion der Apoptoserate nach Inkubation mit 10µM A-423378.0 zu beobachten war, zeigten die Tumorzellen einen zeit- und dosisabhängigen Anstieg der Apoptoserate bereits nach Inkubation mit 0.1µM. Deutliche Effekte waren in allen drei Zelllinien bei 1 und 10µM zu beobachten. Die Sensitivität für die HDAC-Behandlung war HCT116^p21-/- > HCT116^wt > HCT116^p53-/-. Die Apoptoseinduktion ging mit einem Zusammenbruch des mitochondrialen Membranpotentials einher und führte zu einer Aktivierung der Caspase 3, nicht jedoch von Caspase 8.

Schlussfolgerung: 1) HDAC-Behandlung führt in HCT116-Kolonkarzinomzellen zu einer zeit- und dosis-abhängigen Induktion der Apoptoserate. 2) Die Apoptoseinduktion erfolgt über den mitochondrialen Weg. 3) Verlust von p21, nicht jedoch von p53, steigert die Apoptose in HCT116. 4) HDAC-Inhibitoren können auch in Tumoren mit p53-Mutation zur Apoptoseinduktion beitragen.