Der Transkriptionsfaktor NF-κB in der zellulären Antwort nach Röntgen- und Schwerionenbestrahlung

Kurzfassung

Astronauten sind bei langfristigen Weltraummissionen durch Exposition mit galaktischer kosmischer Strahlung (GCR) einem erhöhten Krebsrisiko ausgesetzt. Schwerionen als biologisch besonders relevante Komponente der GCR lösen eine stärkere Aktivierung des überlebensfördernden Transkriptionsfaktors Nuclear Factor κB (NF-κB) aus und könnten damit das Überleben von Zellen mit DNA-Schäden fördern. Die Untersuchung dieses Signalwegs spielt deshalb eine große Rolle für die Risikoabschätzung und die Entwicklung prophylaktischer Maßnahmen. Eine Dysregulation des NF-κB-Signalwegs steht außerdem im Verdacht, eine Ursache für Strahlenresistenzen von Tumoren zu sein. Mit dem Versuch durch NF-κB-Inhibitoren diesen Signalweg zu unterdrücken, erhofft man sich eine Sensitivierung von strahlenresistenten Tumoren gegenüber Strahlentherapien. Deshalb wurden in dieser Arbeit unterschiedliche vielversprechende Inhibitoren untersucht, die den NF-κB-Signalweg nach einer Aktivierung durch verschiedene Agentien (TNF-α, Röntgenstrahlung und Schwerionenstrahlung) unterdrücken sollten. Das HEK-pNF-κBd2EGFP/ Neo-Testsystem ermöglichte eine Messung der NF-κB-Aktivierung durch ein Reportersystem, welches nach Anlagerung von NF-κB an ein NF-κB-Bindungsstellen (κB)- enthaltendes Promotorkonstrukt das Reporterprotein d2EGFP exprimiert. Es stellte sich heraus, dass E3330, Epigallocatechingallat, Capsaicin, Resveratrol und IKK Inhibitor VII in den getesteten Konzentrationen unwirksam waren. Eine Beurteilung des Inhibitors Curcumin musste ausbleiben, da die d2EGFP-Fluoreszenz von der Eigenfluoreszenz dieses Inhibitors überlagert wurde. Die Inhibitoren CAPE und Isohelenin, inhibieren die durch TNF-α oder Schwerionenbestrahlung ausgelöste NF-κB-Aktivierung teilweise. Besondere Beachtung verdienen die Inhibitoren TPCK und MG-132, die durch TNF-α- und Schwerionenbestrahlung-vermittelte NF-κB-Aktivierung in HEK-pNF-κB-d2EGFP/Neo-Zellen fast vollständig inhibierten. Die Progression im Zellzyklus und das Überleben nach Röntgenbestrahlung in An- und Abwesenheit von TPCK bzw. MG-132 weisen auf unterschiedliche Wirkmechanismen der Inhibitoren hin. So zeigen mit TPCK-behandelte Zellen im Vergleich zu unbehandelte Zellen nur eine kurzfristige Verzögerung des durch Röntgenstrahlung induzierten G2-Arrests. MG-132 bewirkt hingegen eine Zellzyklusverteilung, die derjenigen von unbestrahlten Zellen gleicht. Beide Inhibitoren erhöhen die Anzahl apoptotischer Zellen nach Röntgenbestrahlung, was die Beobachtung der steiler abfallenden Überlebenskurven nach Röntgenbestrahlung unterstützt. Insgesamt scheinen die NF-κB-Inhibitoren eine effektive Methode zu bieten, eine überlebensfördernde zelluläre Strahlenantwort zu unterdrücken. Somit könnten einerseits Strahlenresistenzen von Tumorzellen überwunden werden und andererseits durch Weltraumstrahlung geschädigte Zellen abgetötet werden bevor sie zu einer Tumorzelle werden.