Ttoxicity analyses and therapeutic modification of the anti-cancer drug camptothecin
Final Report Abstract
Ein vermehrtes Auftreten und die Schwere von Nebenwirkungen einer Irinotecan-Therapie wurden mit dem UGT1A1*28- und UGT1A7*3-Genotyp assoziiert, die sich durch eine stark verminderte Transkriptionsaktivität der entsprechenden UGT1A-Gene auszeichnet. Unsere Hypothese war, dass die reduzierte Transkriptionsaktivität in Patienten mit UGT1A1*28/UGT1A7*3-Genotyp womöglich durch geeignete nichttoxische UGT1A-Induktoren wie Kaffee bzw. dessen Inhaltsstoffe kompensiert und damit die SN38-Clearance erhöht bzw. die Toxizität reduziert werden könnte. Im ersten Schritt wurden dazu verschiedene Kaffeeinhaltsstoffe in vitro auf die Induzierbarkeit der UGT1A-Expression getestet und dabei caffeic acid (CA) und caffeic acid pheylethyl ester (CAPE) als induzierende Substanzen identifiziert. Allerdings konnte die UGT1A-Induktion nur durch eine kombinierte und nicht durch eine separate Behandlung mit CA und CAPE erreicht werden. Im zweiten Teil des Projektes wurde die Irinotecan-Konzentration (200mg/kg für 24 Stunden) ermittelt, bei der in den humanisierten transgenen (htg) UGT1A-Mäusen eine Leukopenie entwickelt wurde. Dabei wurde wie erwartet in htgUGT1A-SNP-Mäusen im Vergleich zu htgUGT1A-WT Mäusen eine signifikant geringere Leukozyten/Granulozyten-Anzahl nach Irinotecan- Behandlung detektiert. Nach einer 14-tägigen Vorbehandlung mit Kaffee oder CA+CAPE wurde in beiden Irinotecan behandelten Mauslinien eine signifikante Induktion der UGT1A-mRNA und -Proteinexpression sowie der UGT-Enzymaktivität beobachtet. Obwohl die mRNA-, Protein- und Aktivitätslevel der htgUGT1A-SNP Maus unter denen der WT-Maus lagen, unterschieden sich die beiden Mauslinien im Hinblick auf die SN- 38-Glukuronid-Ausscheidung nach Kaffee/CA+CAPE-Vorbehandlung im Urin nicht signifikant voneinander. Dieses Ergebnis spiegelte sich auch in der Ausbildung der Leukopenie wider. Die Vorbehandlung mit Kaffee bzw. CA+CAPE führte in Irinotecan behandelten Mäusen zu einer signifikanten Erhöhung der Leukozyten/Granulozyten. Die gemessenen Werte unterschieden sich nicht signifikant zwischen den beiden Mauslinien. Weiterhin kam es durch die Kaffee bzw. CA+CAPE Vorbehandlung zu einer Verbesserung der Irinotecan-induzierten Erhöhung der Aminotransferasen und der Level an Wasserstoffperoxid im Kolon. Auch die durch Irinotecan verursachte Induktion der TNFalpha und IL-6 Expression im Kolon konnte durch die Kaffee/CA+CAPE Vorbehandlung signifikant reduziert werden, was insgesamt auf eine Verbesserung des durch Irinotecan induzierten Zellschaden im Darm hindeutet. Im Kolon wurde eine bereits in der Literatur beschriebene Induktion der p65 Expression in den Mäusen detektiert. Eine hohe p65 Expression ist mit einer geringeren Chemosensitivität assoziiert und stellt einen potentiellen Mechanismus für die induzierbare Resistenz maligner Zellen gegen Irinotecan dar. Eine Kaffee/CA+CAPE Vorbehandlung führte zu einer signifikanten Reduktion der p65 mRNA Expression im Kolon beider Mauslinien. Diese könnte dazu beitragen, die Chemosensitivität gegenüber Irinotecan zu erhöhen. Obwohl es vereinzelt geschlechtsspezifische Unterschiede in der UGT1A-Expression und der Ausbildung der Leukopenie gab, konnten keine generellen Aussagen daraus abgeleitet werden. Die Kaffee bzw. CA+CAPE-Vorbehandlung führte in allen Mauslinien und allen Geschlechtern zu einer signifikanten Verbesserung der Leukopenie und Granulozytopenie nach Irinotecan-Behandlung. Damit stellen CA und CAPE potentielle Kandidaten für die Therapie der Irinotecan induzierten Toxizität dar und zwar sowohl für Patienten mit dem Wildtyp-UGT1A-Genotyp als auch für Patienten mit UGT1A-Polymorphismen, die mit einer erhöhten Irinotecan-Toxizität assoziiert sind.
Publications
- “Coffee protects against irinotecan toxicity: Identification of caffeic acid (CA) and caffeic acid phenylethyl ester (CAPE) as mediators of coffee-induced antioxidant protection”. AASLD 2019 in Boston
Kalthoff S, Paulusch P, Rupp A, Holdenrieder S, Hartmann G, Strassburg CP
