International Poster Journal of Dentistry and Oral Medicine
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Int Poster J Dent Oral Med 16 (2014), DGMKG     11. June 2014
Int Poster J Dent Oral Med 16 (2014), DGMKG  (11.06.2014)

Supplement, Poster 775, Language: German/English


Der Einfluss der Paraoxonase-2 (PON-2) auf die Strahlentherapieresistenz beim Mundhöhlenkarzinom
The influence of Paraoxonase-2 (PON-2) on resistance against radiotherapy in oral squamous cell carcinoma

Krüger, Maximilian / Moergel, Maximilian / Horke, Sven / Al-Nawas, Bilal
Einleitung: Hauptwirkmechanismus der Strahlentherapie des Plattenepithelkarzinoms der Mundhöhle ist die Induktion der Apoptose. Die Überexpression antiapoptotischer Proteine innerhalb der Tumorzelle stellt einen Überlebensvorteil unter Radiotherapie dar.
In Gefäßzellen reduziert das körpereigene Enzym Paraoxonase-2 (PON-2) eine übermäßige ROS-Produktion und wirkt somit der mitochondrial induzierten Apoptose entgegen.
Da die strahlenvermittelte Apoptose ebenfalls durch die Entstehung von ROS induziert wird, könnte PON-2 prinzipiell auch Tumorzellen schützen. Zudem konnte eine Überexpression von PON-2 in verschiedenen Malignomen (Leber, Oesophagus, NHL) nachgewiesen werden. Die Expression und der funktionelle Einfluss von PON-2 auf die Therapieresistenz des oralen Plattenepithelkarzinoms wurden bisher noch nicht untersucht.
Material und Methoden: Die basale PON-2 Proteinexpression wurde mittels Western blot in vier Plattenepithelkarzinomzelllinien der Mundhöhle (in vitro) als auch an humanen Proben (in vivo) untersucht. Zusätzlich erfolgte eine Analyse der PON-2 Proteininduktion nach singulärer Bestrahlung mit 7 Gy in der Zellkultur. Parallel hierzu wurde die strahlenvermittelte Aktivität der Caspasen 3/7, sowie nach temporärem PON-2 knockdown mittels si-RNA, gegenüber einer unbehandelten Kontrollgruppe untersucht.
Ergebnis: Es konnte eine variable PON-2 Proteinexpression in oralen Plattenepithelkarzinomen in vivo und in vitro nachgewiesen werden. Eine erhöhte basale PON-2 Expression innerhalb der Tumorzellen, korreliert dabei mit einer erhöhten Resistenz gegenüber der strahlentherapeutisch induzierten Apoptose. Umgekehrt führt der temporäre knockdown von PON-2 zu einer erhöhten Caspaseaktivität nach Bestrahlung.
Diskussion: Während manche Tumore eine erhöhte PON-2 Proteinexpression aufweisen, reagieren andere auf die Bestrahlungstherapie mit einer Induktion von PON-2. Eine vermehrte PON-2 Expression in der Tumorzelle, basal oder als Antwort auf eine Bestrahlung, könnte einen Überlebensvorteil für die Tumorzelle unter Bestrahlung darstellen.

Background: In oral cancer apoptosis induction is a key mechanism of radiotherapy. Upregulation of antiapoptotic proteins inside the tumor leads to an advantage for survival under therapy. In vascular cells Paraoxonase-2 (PON-2) reduces overwhelming ROS-production with the potential to prevent endothelial cells to undergo mitochondrial induced apoptosis. Since irradiation typically induces elevated levels of ROS, PON-2 could also protect squamous cell carcinoma against oxidative stress. Further, some cancers (liver, oesophagus, lymphatic tissue) showed overexpression of PON-2. For today expression pattern and functional influence of PON-2 in squamous cell carcinoma of the head and neck has not been investigated.
Methods: Basal PON-2 expression was determined in vitro in four squamous cell carcinoma cell lines and in human specimen of five patients with oral cancer by western blot analysis. Induction of PON-2 protein expression after singular radiation with 7 Gray 24, 48 and 72 hours after irradiation was examined also. Simultaneously, activity of Caspase 3/7 was examined for apoptosis detection after singular irradiation and temporary PON-2 knockdown by siRNA treatment.
Results: A variable PON-2 expression pattern in vitro and in vivo was detected. Intriguingly, higher basal levels of PON-2 seem to protect cells against radiation-induced apoptosis., while singular irradiation leads to induction of PON-2. On the other hand, temporary PON-2 knockdown leads to elevated apoptosis after irradiation.
Discussion: While some tumors showed higher levels of basal PON-2 expression, other tumors upregulated PON-2 as response to therapy. Tumor cells with higher expression levels of PON-2 basal or as response to therapy may have a biological advantage to suppress irradiation induced apoptosis.

Keywords: Mundhöhlenkarzinom, Strahlentherapie, ROS, Paraoxonase-2
Oral cancer, ROS, PON-2, irradiation therapy


Conference/Exhibition:
64. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (DGMKG)
11.-14. Juni 2014
Mainz, Deutschland