Die Bedeutung der Paraoxonase 2 (PON2) für die Resistenz gegenüber adjuvanten Therapieformen beim Mundhöhlenkarzinom

• Antragsteller: Dr. Maximilian Krüger
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240969075

Das Plattenepithelkarzinom (PECA) ist mit 90% die häufigste Tumorentität im Kopf-Hals-Bereich und steht auf Platz sieben der Malignome weltweit. Trotz eines interdisziplinären Therapiekonzepts aus Chirurgie, Strahlen- und Chemotherapie liegt die 5-Jahres Gesamtüberlebensrate nur bei 50%. Hauptwirkmechanismus der adjuvanten Therapien ist die Induktion des programmierten Zelltods (Apoptose). Leider weisen orale PECA oftmals eine veränderte Proteinexpression mit einer Heraufregulation antiapoptotischer Proteine auf, sodass das individuelle Ansprechen von Tumoren auf eine Therapie bisher nicht sicher vorhersagbar ist. Arbeiten der eigenen Arbeitsgruppe konnten für Zellen des vaskulären Systems eine deutliche Schutzfunktion vor oxidativem Stress durch das körpereigene Enzym Paraoxonase2 (PON2) aufzeigen, welches vornehmlich in Nukleus, dem ER und den Mitochondrien lokalisiert ist. Ausserdem ist PON2 in einen als unfolded protein response (UPR) bekannten ER-Stress vermittelten Signalweg beteiligt, welcher kritischen Einfluss auf Überleben und Absterben von Zellen hat. Im vaskulären Endothel reduziert PON2 eine überschießende reactive oxygen species (ROS) Produktion innerhalb der mitochondrialen Atmungskette und wirkt somit der Freisetzung von Cytochrom C, der Kaspasen-Aktivierung und letztlich der mitochondrial induzierten Apoptose entgegen. Da die strahlentherapeutisch und Cisplatin-induzierte Apoptose ebenfalls durch erhöhte ROS-Spiegel in Mitochondrien, ER und Nukleus induziert wird, könnte PON2 prinzipiell auch orale PECA vor therapeutisch induzierter Apoptose schützen.Bisher konnte eine Überexpression von PON2 in Tumoren von Blase, Endometrium, Leber und Niere festgestellt werden, während die PON2 Expression in oralen PECA bisher noch nicht untersucht wurde. In Tumorzelllinien von Lunge und Leukämie führt ein PON2 Knock-down zu Spontanapoptose, während PON2 knock-out Mäuse überlebensfähig bleiben. Dies unterstreicht die Bedeutung einer vermehrten PON2 Expression für das Überleben von Tumorzellen, was besonders unter adjuvanter Therapie einen signifikanten Überlebensvorteil darstellen könnte.Ausgehend von der Hypothese PON2 schützt orale PECA vor strahlentherapeutisch und Cisplatin-induzierter Apoptose sollen im in vitro Modell die PECA-Zelllinien PCI-13, PCI-52, SCC-4 und SCC-68, sowie Humane Orale Keratinozyten als Referenz auf ihr PON2 Expressionsmuster basal, unter Bestrahlung, sowie nach Inkubation mit Cisplatin auf RNA- und Proteinebene untersucht werden. Durch Immunfluoreszenzfärbungen soll die subzelluläre Lokalisation von PON2 analysiert werden. Der protektive Effekt von PON2 auf die radio-/chemotherapeutisch induzierte Apoptose soll nach temporärem PON2 Protein knockdown durch siRNA-Behandlung mittels FACS-Messung und Aktivitätsbestimmung der Caspasen 3/7 untersucht werden. Parallel dazu wird die basale PON2 Proteinexpression anhand von Probebiopsien aus Tumor- und Normalgewebe von 20 Tumorpatienten der MKG-Chirurgie Mainz analysiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Bilal Al-Nawas; Privatdozent Dr. Sven Horke; Privatdozent Dr. Maximilian Moergel