Synergistische antiproliferative und proapoptotische Wirkungen von Mesalazin und Butyrat in kolorektalen Karzinomzellen – Rolle von PPARγ als wichtiger molekularer Mechanismus

Einleitung: Epidemiologische Studien zur Prophylaxe des kolorektalen Karzinoms belegen den chemopräventiven Effekt einer langjährigen Mesalazintherapie. Mesalazin wirkt am intestinalen Epithel antiproliferativ und proapoptotisch. Eine therapeutische Wirkung von Mesalazin und Butyrat, welche ebenfalls antineoplastische Eigenschaften aufweist, ist in der Therapie der Colitis ulcerosa hinreichend belegt. Ziel unserer Untersuchungen war es, einen möglichen synergistischen Effekt beider Substanzen hinsichtlich der Kolonkarzinomprophylaxe auf molekularer Ebene aufzuzeigen.

Methodik: Caco-2 Zellen wurden mit Mesalazin (10–70 mM) oder der Kombination aus Mesalazin (30 mM) und Butyrat (3 mM) stimuliert. Zellproliferation wurde mittels BrdU, Zellzahl mittels Kristallviolettassay bestimmt. Die Analyse der Proteinexpression von aktiviertem PARP, Caspase-8 und -9, sowie Xiap und Survivin erfolgte jeweils mittels Immunoblot. Die potentielle Beteiligung von PPARγ an den durch Mesalazin vermittelten antiproliferativen und proapoptotischen Wirkungen wurde zusätzlich in transfizierten Caco-2 Zellen mit unterdrückter PPARγ Funktion untersucht.

Ergebnis: Zellzahl und -proliferation wurden durch Mesalazin zeit- und dosisabhängig ab Konzentrationen ≥30 mM reduziert. Co-Inkubation mit Butyrat verstärkte diese Effekte signifikant. Mesalazin (30 mM) führte nach 48h koinzident zu einem Anstieg von aktiviertem PARP (+223±21%) und Caspase-8 (+49±11%) bei gleichzeitiger Hemmung von XIAP (-28±4%) und Survivin (-13±4%). Die Expression von aktiver Caspase-9 wurde hingegen durch Mesalazin nicht beeinflusst. Für sämtliche apoptotische Marker wurden synergistische Effekte durch Co-Inkubation mit Butyrat erzielt, lediglich die Expression von XIAP blieb hierunter unverändert. Sämtliche Wirkungen auf die untersuchten apoptischen Marker waren unter Stimulation von dominant-negativ PPARγ transfizierten Caco-2 Zellen mit Mesalazin nicht mehr nachweisbar, ebenso wurden die Mesalazin-vermittelten antiproliferativen Effekte partiell aufgehoben.

Schlussfolgerung: Unsere Daten belegen einen synergistischen Effekt von Butyrat auf die antiproliferativen und proapoptotischen Wirkungen von Mesalazin. Diese zellbiologischen Wirkungen werden dabei partiell über PPARγ vermittelt.