Lungenkrebs stellt die häufigste durch Krebs verursachte Todesfolge in der westlichen Hemisphäre dar (1), wobei das das nicht-kleinzellige Lungenkarzinom (englisch: non-small cell lung cancer; NSCLC) mit etwa 85% aller Fälle den dominierenden histologischen Subtyp darstellt (4).Die Strahlentherapie stellt alleine oder in Kombination mit Chemotherapie und Operation, eine wichtige Komponente der Krebstherapie dar. Neben diesen Therapieformern kamen in den letzten Jahren die Immuntherapie und die sogenannte targeted therapy hinzu. Bei der targeted therapy werden zum Beispiel Tyrosinkinase Inhibitoren (TKI) gegen aktivierende Mutationen des Epidermal growth factor receptor (EGFR) eingesetzt.Bakterielle pulmonale Infektionen sind eine häufige Komplikation bei der Behandlung von Patienten mit NSCLCs und verschlechtern deren Prognose (61). Diese Infektionen werden vielfach von gram-negativen Bakterien verursacht (60), deren Hauptpathogenitätsfaktor Lipopolysaccharid (LPS) darstellt (60). LPS bindet in pulmonalen Epithelzellen an den Toll-like receptor 4 (TLR-4), sodass es zu einer Entzündungsantwort kommt (65) mit Freisetzung von Zytokinen wie Interleukin-6 (IL-6) (86, 87). Auch ist eine Interaktion zwischen TLR-4 und EGFR beschrieben (101).Des Weiteren ist bekannt, dass LPS das Tumorwachstum in vitro, ex vivo und in vivo stimuliert (108). Ob LPS jedoch direkt oder indirekt die Strahlensensitivität von NSCLC Zelllinien beeinflusst und welche Proteine und Signalwege dabei eine Rolle spielen ist noch nicht näher geklärt und wurde in dieser Arbeit untersucht.Zunächst wurden drei verschiedene NSCLC Zelllinien mit unterschiedlichem TLR-4 und EGFR Status ausgewählt. Anhand dieser sollte der Effekt von LPS auf die zelluläre Überlebensfraktion mittels Koloniebildungsassays untersucht werden. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die beiden Adenokarzinomzelllinien H1975 und A549, die eine mittlere bis hohe TLR-4 und EGFR mRNA Expression aufweisen, mit einer verringerten Strahlensensibilität reagieren. Die Plattenepithelkarzinom Zelllinie H520, die kaum TLR-4 und EGFR exprimiert, reagiert mit keiner veränderten Strahlenansprache auf die LPS-Behandlung.Zur Identifizierung involvierter Proteine, mittels eines Proteom Profiling Arrays, wurde die Zelllinie H1975 ausgewählt, da diese auf die LPS-Behandlung mit einer Verdopplung der Überlebensfraktion reagierte. Die Kombinationsbehandlung aus 10 Mikrogramm/ml LPS und 6 Gy zeigte im Proteom Profiling Array eine verstärkte Hochregulation des Phosphorylierungslevels der Src family kinases (SFKs) Lck, Fyn und Fgr. Die SFK Lyn zeigte dahingegen keinen so starken Anstieg des Phosphorylierungslevels im Vergleich zu Lck, Fyn und Fgr. EGFR wurde nur durch die Bestrahlung verstärkt phosphoryliert. Einen Anstieg des Phosphorylierungslevels um 200% wurde außerdem bei dem cAMP response element-binding protein (CREB) gemessen. Bei CREB handelt es sich um einen Transkriptionsfaktor, der unter anderem, die DNA-Doppelstrangbruch (DSB) Reparatur beeinflusst (51, 232, 233). Daher wurde pCREB in weiteren Versuchen indirekt durch die Inhibition des CREB binding protein (CBP) inhibiert. Zusätzlich wurde als interne Kontrolle EGFR inhibiert. Die Inhibition von CBP korreliert mit einer verstärkten Strahlensensibilität, wohingegen es nach der EGFR Inhibition nur zu einer Aufhebung der LPS-induzierten Strahlenresistenz kommt.Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die LPS-induzierte Strahlenresistenz in H1975 Zellen möglicherweise auf eine veränderte DNA-DSB Reparatur zurückzuführen ist. So korreliert eine LPS-Behandlung mit weniger residuellen gammaH2AX/53BP1 Foci nach der Bestrahlung mit 4 Gy, im Vergleich zur alleinigen Bestrahlung. Dahingegen führt die CBP Inhibition zu einem signifikanten Anstieg von residuellen DNA-DSB, im Vergleich zur alleinigen Bestrahlung.Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass LPS in der Lage ist, in den TLR-4 und EGFR mRNA exprimierenden Zellen H1975 und A549 eine Strahlenresistenz zu induzieren. Als möglicher grundlegender Mechanismus wurde in der Zellinie H1975 die verstärkte Phosphorylierung von CREB identifiziert. Nach der Inhibition des CBP als indirekter CREB-Inhibitor kommt es zu einer Aufhebung der Strahlenresistenz und weiter noch zu einer verstärkten Strahlensensibilität. Dieser Effekt kann auf eine verminderte Anzahl der residuellen DNA-DSB zurückzuführen sein.Die Inhibition des CREB-abhängigen Signalwegs könnte eine zukünftige therapeutische Option bei Patienten mit strahlenresistentem NSCLC darstellen.
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