Das Mammakarzinom tritt wesentlich früher auf als die meisten anderen Krebsarten. Bei der Diagnosestellung ist etwa jede vierte Frau jünger als 55 Jahre und jede zehnte unter 45 Jahre alt. In Deutschland erkrankten 2010 rund 70.000 Frauen neu an Brustkrebs und bei Männern lag die Inzidenz im Jahr 2010 in Deutschland bei 610/Jahr.
Die Prognose der Neuerkrankungen für das Jahr 2014 liegt bei 75.200 Frauen/Jahr.
Die Mortalitätsrate lag in Deutschland bei 17.466 Sterbefällen/Jahr. In den neuen Bundesländern liegen die Inzidenz und Mortalitätsraten deutlich niedriger als in den alten. Das Mammakarzinom tritt in der europäischen Region gemessen an der prozentualen Gesamtinzidenz aller auftretenden Krebsarten am häufigsten mit 28% auf. Auch in Bezug auf die Krebsmortalität stellt das Mammakarzinom mit 17%, gemessen an der Gesamtzahl der krebsbedingten Todesfälle in der europäischen Region die Krebsart mit der größten Mortalität da. Im Jahr 2012 war das Mammakarzinom mit einer Inzidenz von 1,67 Millionen/Jahr die häufigste Krebsart der Frau weltweit.
Die höchste Inzidenz weltweit wurde in Nordamerika und die niedrigste Inzidenz des Mammakarzinoms in Asien und Afrika beobachtet. Das Mammakarzinom tritt in Asien weniger häufig auf, was besonders auf den Anteil an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen wie Flavone/ Isoflavone, die mit einem hohen Anteil in Soja vorkommen und für einen präventiven Effekt verantwortlich sind, zurückzuführen ist. Am höchsten waren die Mortalitätsraten im internationalen Vergleich in Dänemark, den Niederlanden und Irland und am niedrigsten in Korea und Japan. Trotzdem die gemessenen Inzidenzraten beim Brustkrebs im letzten Jahrzehnt in den meisten Ländern zu- genommen haben, ist die Brustkrebsmortalität zurückgegangen oder stabil geblieben, was auf einen Anstieg der Überlebensquoten dank frühzeitiger Diagnose und verbesserter Therapiemöglichkeiten zurückzuführen ist.
Inhaltsverzeichnis
I. ABBILDUNGSVERZEICHNIS
II. TABELLENVERZEICHNIS
III. ABKÜ
1 Einleitung
1.1 DAS MAMMAKARZINOM
1.1.1 Inzidenz und Mortalität des Mammakarzinoms
1.1.2 Kanzerogenese des Mammakarzinoms
1.1.3 Risikofaktoren für das Mammakarzinom
1.1.4 Prävention des Mammakarzinoms
1.2 NATURSTOFFE
1.3 ANGRIFFSPUNKTE FÜR ANTIKANZEROGENE SUBSTANZEN
1.3.1 Zelltod: Apoptose und Nekrose (Nekroptose)
1.3.2 Metabolismus: Die aerobe Glykolyse
1.3.3 Metastasierung: Migration und Invasion
1.4 ZIELSTELLUNG
2 Material und Methoden
2.1 MATERIAL
2.1.1 Chemikalien
2.1.2 Laborgeräte
2.1.3 Verbrauchsmaterialien
2.1.4 Kits
2.1.5 Software
2.1.6 Antikörper
2.1.7 Medien, Puffer, Lösungen
2.1.8 Zelllinien
2.1.9 Lupinus angustifolius (Sorte Boregine): Das Ausgangsmaterial
2.2 METHODEN
2.2.1 Mikrowellenextraktion (microwave assisted extraction MAE)
2.2.2 Bestimmung der Substanzklassen über die Pyrolyse-Feldionisation Massenspektrometrie (Screening)
2.2.3 Messung der Proteinkonzentration (BCA Protein Assay Kit)
2.2.4 Zellkultur
2.2.5 Untersuchung zur Proliferation, Vitalität und Zytotoxizität
2.2.6 Untersuchungen zum apoptotischen und nekrotischen Zelltod
2.2.7 Untersuchungen zur Migration und Invasion der Tumorzellen
2.2.8 Methoden zur metabolischen Analyse
2.2.9 Berechnung der mittleren Hemmkonzentration (Inhibitory Concentration, IC50)
2.2.10 Statistische Analyse
3 Ergebnisse
3.1 BESTIMMUNG DER SUBSTANZKLASSEN
3.2 ZELLCHARAKTERISIERUNG DURCH IMMUNHISTOCHEMIE
3.3 ERGEBNISSE ZUR PROLIFERATION, VITALITÄT UND ZYTOTOXIZITÄT
3.3.1 Einfluss des Proteinisolats auf die Proliferation von MCF-7 und BT
3.3.2 Einfluss des Lupinenöls auf die Proliferation, Vitalität und Zytotoxizität der Mammakarzinomzellen MCF-7 und BT20 sowie benignen Zellen ad. Fibroblasten und MCF12A
3.3.3 Wirkung des Samen-, Blatt-, Spross- und Wurzelextraktes (19.07.2010) von Lupinus angustifolius auf die Zellproliferation und Zytotoxizität von MCF-7 und BT
3.3.4 Einfluss des Wurzelalters auf die Zellproliferation, Vitalität sowie Zytotoxizität der Mammakarzinomzelllinien MCF-7 und BT
3.3.5 Einfluss des Wurzelalters auf die Zellproliferation, Vitalität sowie Zytotoxizität der benignen Zellen MCF12A und ad. Fibroblasten
3.3.6 Die Wirkung des Spross- und Wurzelextraktes (05.08.2011) auf die Zellproliferation, Vitalität sowie Zytotoxizität der Mammakarzinomzelllinien MCF-7 und BT
3.3.7 Die Wirkung des Spross- und Wurzelextraktes (05.08.2011) auf die Zellproliferation, Vitalität sowie Zytotoxizität der benignen Zellen MCF12A und ad. Fibroblasten
3.3.8 Wirkung des Wurzel- und Sprossextraktes nach 24 h, 48 h und 72 h Inkubation auf die Zellproliferation, Vitalität und Zytotoxizität von MCF-7 Zellen
3.3.9 Wirkung des Wurzel- und Sprossextraktes nach 24 h, 48 h und 72 h Inkubation auf die Vitalität der BT20 Zellen
3.3.10 Wirkung der Kontrollen Tamoxifen und 17-ß Estradiol auf die Zellproliferation, Vitalität und Zytotoxizität der malignen MCF-7 und BT20 Zellen sowie benignen MCF Zellen und ad. Fibroblasten
3.4 ERGEBNISSE ZUM APOPTOTISCHEN UND NEKROTISCHEN ZELLTOD
3.4.1 Morphologische Differenzierung von Apoptose und Nekrose durch die Licht- mikroskopie
3.4.2 Qualitative Bestimmung von Apoptose und Nekrose über die Fluoreszenzmikroskopie (Annexin V-FITC Kit, Miltenyi Biotec)
3.4.3 Quantitative Bestimmung von Apoptose und Nekrose (Cell Death Detection ELISA)
3.5 ERGEBNISSE ZUR MIGRATION UND INVASION DER TUMORZELLEN
3.6 ERGEBNISSE DER METABOLISCHEN ANALYSE
3.6.1 Ergebnisse der quantitativen Glukosebestimmung
3.6.2 Ergebnisse der quantitativen Laktatbestimmung
3.6.3 Bestimmung der H2O2 Konzentration
3.7 DARSTELLUNG DER MITTLEREN HEMMKONZENTRATION (INHIBITORY CONCENTRATION, IC50)
4 Diskussion
4.1 SUBSTANZKLASSENANALYSE (PYROLYSE-FELDIONISATION MASSENSPEKTROMETRIE)
4.2 UNTERSUCHUNG ZUR PROLIFERATION, VITALITÄT UND ZYTOTOXIZITÄT
4.2.1 Einfluss des Proteinisolates auf die Proliferation von MCF-7 und BT
4.2.2 Einfluss des Lupinenöls auf die Proliferation, Vitalität und Zytotoxizität der Mammakarzinomzellen MCF-7 und BT20 sowie benignen Zellen ad. Fibroblasten und MCF12A
4.2.3 Wirkung des Samen, Blatt, Spross und Wurzelextraktes (19.07.2010) von Lupinus angustifolius auf die Zellproliferation und Zytotoxizität von MCF-7 und BT
4.2.4 Der Einfluss des Wurzelalters auf die Zellproliferation, Vitalität sowie Zytotoxizität der malignen Zellen MCF-7 und BT20 sowie benignen Zellen MCF12A und ad. Fibroblasten
4.2.5 Wirkung von Wurzel- und Sprossextrakt (05.08.2011) auf verschiedene in vitro Parameter
5 Zusammenfassung
6 Ausblick
7 Literaturverzeichnis
I. Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Mehrschrittmodel der Kanzerogenese des Mammakarzinoms
Abbildung 2: Herkunft der Antitumor-Medikamente weltweit, 1981-2010
Abbildung 3: Schematische Darstellung des Zellzyklus
Abbildung 4: Glykolyse der Tumorzelle
Abbildung 5: Fließschema der Arbeitsschwerpunkte
Abbildung 6: Beispiel für eine H2O2 Standardkurve
Abbildung 7: Grafische Darstellung der Substanzklassen über die Totalionenintensität (%), des Wurzel- und Sprossextraktes (05.08.2011, 200 µg/ml)
Abbildung 8: Immunhistochemische Charakterisierung der Mammakarzinom- zelllinien MCF-7 und BT
Abbildung 9: Immunhistochemische Charakterisierung der benignen Zelllinien ad. Fibroblasten und MCF12A
Abbildung 10: Grafische Darstellung des BrdU-Tests für das Proteinisolat (L. angustifolius, Boregine)
Abbildung 11: Grafische Darstellung des BrdU, MTT und LDH-Tests des Öls von L. angustifolius
Abbildung 12: Grafische Darstellung der Wirkung des Samen-, Blatt-, Spross- und Wurzelextraktes (19.07.2010) auf die Zellproliferation und Zytotoxizität von MCF-7 und BT20 Zellen
Abbildung 13: Grafische Darstellung des BrdU, MTT und LDH-Tests der MCF-7 und BT20 Zellen nach 24 h Inkubation mit dem Wurzelextrakt (01.07.2010, 19.07.2010) von L. angustifolius
Abbildung 14: Grafische Darstellung des BrdU, MTT und LDH-Tests der MCF12A Zellen und ad. Fibroblasten nach 24 h Inkubation mit dem Wurzelextrakt (01.07.2010 (9 W.), 19.07.2010 (12 W.)) von L. angustifolius
Abbildung 15: Grafische Darstellung des BrdU, MTT und LDH-Tests der MCF-7 und BT20 Zellen nach 24 h Inkubation mit dem Wurzel- (05.08.2011) und Sprossextrakt (05.08.2011) von L. angustifolius
Abbildung 16: Grafische Darstellung des BrdU, MTT und LDH-Tests der MCF12A Zellen und ad. Fibroblasten nach 24 h Inkubation mit dem Wurzel- (05.08.2011) und des Sprossextrakt (05.08.2011) von L. angustifolius
Abbildung 17: Grafische Darstellung des Ergebnisses des BrdU, MTT und LDH- Tests der MCF-7 Zellen nach 24 h, 48 h und 72 h Inkubation mit dem Wurzel- (05.08.2011) und Sprossextrakt (05.08.2011) von L. angustifolius
Abbildung 18: Grafische Darstellung des MTT-Tests der BT20 Zellen nach 24 h, 48 h und 72 h Inkubation mit dem Wurzel- (05.08.2011) und Sprossextrakt (05.08.2011) der blauen Süßlupine (L. angustifolius)
Abbildung 19: Morphologische Differenzierung von Apoptose und Nekrose
Abbildung 20: Bestimmung von Apoptose und Nekrose über die Fluoreszenzmikroskopie
Abbildung 21: Quantitative Bestimmung von Apoptose und Nekrose (Cell Death Detection ELISA)
Abbildung 22: Grafische Darstellung des Migrations- und Invasionstests der MCF-7 Zellen nach 24 h Inkubation mit dem Wurzel- (05.08.2011) und Sprossextrakt (05.08.2011) von L. angustifolius
Abbildung 23: Grafische Darstellung der quantitativen Glukosebestimmung
Abbildung 24: Grafische Darstellung der prozentualen Laktatproduktion
Abbildung 25: Grafische Darstellung der quantitativen Bestimmung der H2O2 Konzentration
II. Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Risikofaktoren für das Mammakarzinom nach
Tabelle 2: Charakterisierung der verwendeten Zelllinien
Tabelle 3: Auflistung der in vitro untersuchten Pflanzenorgane und Produkte von L. angustifolius (Sorte Boregine)
Tabelle 4: Darstellung des pflanzlichen Ausgangsmaterials für die Mikrowellenextraktion, Zerkleinerung und Trocknung des Ausgangsmaterials, Extraktion, Verdünnungen der Rohextrakte und Lagerung der Extrakte
Tabelle 5: Immunreaktiver Score (IRS): SI x PP
Tabelle 6: Immunhistochemische Charakterisierung der unterschiedlichen Zelltypen: dargestellt ist die Zelllinie, das nachzuweisende Protein (Antigen), die Funktion des Proteins (Antigen) sowie der Antikörper
Tabelle 7: Kontrollen des MTT, LDH und BrdU Tests
Tabelle 8: Kontrollen des Cell Death Detection ELISAs (Roche)
Tabelle 9: Überblick über die IC50-Werte
III. Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Einleitung
1.1 Das Mammakarzinom
1.1.1 Inzidenz und Mortalität des Mammakarzinoms
Das Mammakarzinom tritt wesentlich früher auf als die meisten anderen Krebsarten. Bei der Diagnosestellung ist etwa jede vierte Frau jünger als 55 Jahre und jede zehnte unter 45 Jahre alt [111]. In Deutschland erkrankten 2010 rund 70.000 Frauen neu an Brustkrebs [111] und bei Männern lag die Inzidenz im Jahr 2010 in Deutschland bei 610/Jahr [33]. Die Prognose der Neuerkrankungen für das Jahr 2014 liegt bei 75.200 Frauen/Jahr [111]. Die Mortalitätsrate lag in Deutschland bei 17.466 Sterbefällen/Jahr [111]. In den neuen Bundesländern liegen die Inzidenz und Mortalitätsraten deutlich niedriger als in den alten [111]. Das Mammakarzinom tritt in der europäischen Region gemessen an der prozentualen Gesamtinzidenz aller auftretenden Krebsarten am häufigsten mit 28% auf [149]. Auch in Bezug auf die Krebsmortalität stellt das Mammakarzinom mit 17%, gemessen an der Gesamtzahl der krebsbedingten Todesfälle in der europäischen Region die Krebsart mit der größten Mortalität da [149]. Im Jahr 2012 war das Mammakarzinom mit einer Inzidenz von 1,67 Millionen/Jahr die häufigste Krebsart der Frau weltweit [145]. Die höchste Inzidenz weltweit wurde in Nordamerika und die niedrigste Inzidenz des Mammakarzinoms in Asien und Afrika beobachtet [145]. Das Mammakarzinom tritt in Asien weniger häufig auf, was besonders auf den Anteil an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen wie Flavone/ Isoflavone, die mit einem hohen Anteil in Soja vorkommen und für einen präventiven Effekt verantwortlich sind, zurückzuführen ist [163]. Am höchsten waren die Mortalitätsraten im internationalen Vergleich in Dänemark, den Niederlanden und Irland und am niedrigsten in Korea und Japan [93]. Trotzdem die gemessenen Inzidenzraten beim Brustkrebs im letzten Jahrzehnt in den meisten Ländern zu- genommen haben, ist die Brustkrebsmortalität zurückgegangen oder stabil geblieben, was auf einen Anstieg der Überlebensquoten dank frühzeitiger Diagnose und verbesserter Therapiemöglichkeiten zurückzuführen ist [93].
1.1.2 Kanzerogenese des Mammakarzinoms
1.1.2.1 Das Mehrschrittmodel
Das Mammakarzinom ist eine maligne Entartung der Drüsenepithelien der Brust [107]. Das maligne Wachstum geht dabei von den Epithelien der Drüsengänge oder den Läppchen aus [107]. Die Kanzerogenese des Mammakarzinoms kann anhand des Mehrschrittmodells in vier Phasen eingeteilt werden, welche als Initiation, Promotion, maligne Transformation und Progression bezeichnet werden [71]. Die Initiation ist der erste Schritt der Kanzerogenese und kann durch Kanzerogene ausgelöst werden [144]. Initiatoren der Kanzerogenese können unter anderen Viren, Strahlen oder chemische Substanzen w.z.B. Nitrosamine, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe sowie heterozyklische Amine sein [144]. Die Initiation stellt dabei eine nicht reversible Veränderung einer Zelle zur präneoplastischen Zelle dar, welche Mutationen in kritischen Genen beinhaltet [139]. Während der Kanzerogenese verändert sich durch Mutationen eine Reihe von intrazellulären Signal- und Stoffwechselwegen, es werden Onkogene aktiviert und Tumorsuppresseorgene inaktiviert (Abb. 1) [56]. Onkogene, die an der Entstehung des Mammakarzinoms beteiligt sind, sind zum Beispiel c-myc, int2, EMS1, CCND1 und c-erB2 [8, 66]. Wichtige Tumorsuppressorgene der Kanzerogenese des Mammakarzinoms, die normalerweise die Zellteilung inhibieren und für die DNA-Reparatur codieren, jedoch durch Mutation ihre Funktion nicht mehr ausführen können sind p[53], BRCA1, BRCA2, ATM, PTEN, CDH1 und RB1 [16, 66].
In der Phase der Promotion findet eine Wachstumsförderung dieser initiierten Zelle bis zur Entstehung eines (prä-) neoplastischen Zellherdes statt[139]. Tumorpromotoren sind generell nicht mutagen und alleine in ihrer Wirkung nicht kanzerogen[71]. Der Tumorpromotor wirkt proliferationsfördernd, jedoch nur zusammen mit dem Tumorinitiator[71]. Tumorpromotoren des Mammakarzinoms sind zum Beispiel Estrogene, Progesteron und Prolaktin[67].
Die maligne Transformation ist die Veränderung einer präneoplastischen Zelle in eine Zelle mit malignem Phänotyp[71]. Dieser Prozess erfordert weitere genetische Veränderungen.
Die Tumorprogression stellt den letzten Schritt der Kanzerogenese da. Dieser umfasst die Expression des malignen Phänotyps und die Tendenz von malignen Zellen noch mehr aggressive Merkmale zu erwerben[71]. Eine bedeutende Eigenschaft des malignen Phänotyps ist die Tendenz zur genetischen Instabilität und unkontrolliertem Wachstum sowie die Fähigkeit der Tumorzelle Proteasen zu sezernieren, welche ihnen die Invasion ermöglicht und zur Metastasierung beiträgt[71].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Mehrschrittmodel der Kanzerogenese des Mammakarzinoms[8].
1.1.2.2 Bedeutung der Tumorstammzellen
Neben dem bisherigen Modell der Kanzerogenese, welches seine Berechtigung hat, jedoch in wesentlichen Teilen inkomplett ist[57], hat sich das Verständnis der Tumorentstehung grundlegend geändert. Die Krebsstammzell-Hypothese beschreibt eine kleine Population von Zellen innerhalb des Tumors, welche die Kapazität zur grenzenlosen Selbsterneuerung besitzen[55].
Durch ihre Fähigkeit der unbegrenzten Selbsterneuerung und Apoptoseresistenz haben Tumorstammzellen eine zentrale Rolle bei der Kanzerogenese[57]. Die Hauptmasse eines Tumors kann durch Medikamente oder Bestrahlung meist schnell zerstört werden[28]. Widerstandsfähiger sind dagegen die Tumorstammzellen, sie können sich in einer Art Ruhezustand befinden und überstehen so die Krebstherapie[28]. Überlebende Krebsstammzellen können so nach Monaten oder Jahren wieder aktiv werden und neue Tumore und Metastasen entwickeln[28]. Brustkrebsstammzellen existieren in zwei verschiedenen Stadien und jedes Stadium spielt eine Rolle in der Krebsentwicklung[77].
An der Außenseite des Tumors existiert ein Typ von Tumorstammzellen, welcher sich im Stadium der epithelial-mesenchymal transition (EMT) befindet[77]. Diese Tumorstammzellen scheinen ruhend, sind aber sehr invasiv.
Im zweiten Stadium zeigen die Tumorstammzellen charakteristische Eigenschaften der mesenchymal-epithelial transition (MET) [77]. Diese Tumorstammzellen proliferieren und bilden neue Tumore. Beide Formen der Tumorstammzellen sind notwendig, um zu metastasieren und in andere Organe zu wachsen [77]. Das Verständnis beider Stadien der Tumorstammzellen ist wichtig für die Entwicklung neuer Therapien.
1.1.3 Risikofaktoren für das Mammakarzinom
Im Allgemeinen wird zwischen endogenen und exogenen Risikofaktoren unterschieden. In Tabelle 1 auf Seite 5 sind mögliche Risikofaktoren für das Mammakarzinom aufgeführt.
Tabelle 1: Risikofaktoren für das Mammakarzinom nach[148].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1.1.4 Prävention des Mammakarzinoms
Die Nomenklatur präventiver Maßnahmen beim Mammakarzinom sieht eine Gruppierung in primäre, sekundäre und tertiäre Interventionen vor [119].
1.1.4.1 Primäre Prävention
Die primäre Prävention ist der Versuch durch die Beseitigung möglicher Ursachen und Risiken die Erkrankung zu verhindern [119]. Hierbei werden einige Faktoren, die das Brustkrebsrisiko erhöhen, wie Übergewicht, körperliche Inaktivität, hoher Alkoholkonsum oder die Hormonersatztherapie, durch Änderungen des Lebensstils günstig beeinflusst [134]. Bei erhöhtem Risiko aufgrund nicht modifizierbarer Risikofaktoren, wie höheres Lebensalter, hereditäre Brustkrebsformen, Kinder- losigkeit, frühe Menarche oder späte Menopause, kann nach individueller Nutzen- Risiko-Abwägung eine medikamentöse (Tamoxifen, Raloxifen, Aromatasehemmer, Chemoprävention) oder chirurgische (bilaterale Mastektomie) Primärprävention in Betracht gezogen werden [134].
1.1.4.2 Sekundäre Prävention
Die sekundäre Prävention hat das Ziel die Brustkrebserkrankung in einem möglichst frühen Stadium zu diagnostizieren und damit die Heilungschancen zu verbessern. In dieses Ziel einbezogen sind auch die präinvasiven Veränderungen [119]. Hinsichtlich der Bildgebung zur Entdeckung des Mammakarzinoms werden 3 Modalitäten ein- gesetzt: die Mammografie, der Ultraschall und Mamma-MRT (Magnetresonanz- tomografie), wobei die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Modalitäten unter- schiedlich ist [39]. Die Mammografie wird als Standardverfahren in der Brustkrebs- früherkennung mit einer Sensitivität von 70% und einer Spezifität von 90% eingesetzt [39]. Das leistungsfähigste Verfahren in der Früherkennung des Mammakarzinoms ist jedoch die Mamma-MRT mit einer Sensitivität von 90% und einer Spezifität von über 90% [39].
1.1.4.3 Tertiäre Prävention
Die tertiäre Prävention entspricht dem Prinzip der Tumornachsorge unter dem Aspekt der Rezidivfrüherkennung, wobei allerdings nur die Früherkennung lokoregionärer Rezidive unter den aktuellen therapeutischen Möglichkeiten einen Überlebensvorteil für betroffene Frauen bietet[119]. Ziele der Nachsorge sind neben der Erkennung lokoregionärer bzw. intramammärer Rezidive, kontralateraler Mammakarzinome und Zweitkarzinome, vorzugsweise die physische und psychische Gesundung sowie die psychosoziale Rehabilitation der Patientinnen[50].
1.1.5 Therapie des Mammakarzinoms
1.1.5.1 Operative Therapie
Die operative Behandlung wird entweder als Tumorexzision oder Quadranten- resektion mit zusätzlicher axillärer Lymphonodektomie vorgenommen (brusterhaltende Therapie = BET), oder als modifiziert radikale Mastektomie, bestehend aus der Entfernung der Brustdrüse inklusive der Faszie des M. pectoralis major und der ipsilateralen axillären Lymphknoten [84]. Unabhängig von der sich postoperativ meist anschließenden systemischen Behandlung (Chemo- und/oder Hormontherapie) muss nach brusterhaltender Operation stets eine Radiotherapie der Brust erfolgen [84]. Der plastische Wiederaufbau der Brust kann im Rahmen der Primäroperation oder nach Abschluss der adjuvanten Behandlung stattfinden [84].
1.1.5.2 Radioonkologische Therapie des Mammakarzinoms
Das Ziel der postoperativen Strahlentherapie ist die Senkung des Lokalrezidivrisikos[84]. Nach brusterhaltender Operation ist die Radiatio der Brust obligat, nach modifiziert radikaler Mastektomie wird sie in Abhängigkeit von der Höhe des Rezidivrisikos indiziert[84]. Ferner kommt die Strahlentherapie oftmals im Rahmen der Rezidivtumor Behandlung sowie der Palliativbehandlung von Metastasen zum Einsatz[84] aber auch bei primärer Inoperabilität[39].
1.1.5.3 Medikamentöse Therapie
Beim Mammakarzinom besteht eine Indikation zur medikamentösen Therapie als neo- adjuvante Therapie, als adjuvante Therapie und in der Behandlung des metastasierten Mammakarzinoms [126]. Die Indikationsstellung ist abhängig vom Stadium der Expression der Hormonrezeptoren und der Amplifikation des HER2-Gens [126].
1.1.5.3.1 Neoadjuvante Therapie
Die neoadjuvante systemische Therapie umfasst alle medikamentösen Therapieformen, die nach der histologischen Diagnosesicherung eines Mammakarzinoms vor Durchführung der operativen Maßnahmen verabreicht werden. Somit kann eine Chemotherapie neoadjuvant vor der Operation durchgeführt werden[39]. Eine neoadjuvante (primäre, präoperative) systemische Therapie wird als Standardbehandlung bei Patientinnen mit lokal fortgeschrittenen, primär inoperablen oder inflammatorischen Mammakarzinomen im Rahmen eines multimodalen Therapiekonzeptes angesehen[39]. Die neoadjuvante Therapie kann zu einer höheren Rate an brusterhaltenden Therapien führen[39]. Der Effekt der neoadjuvanten Therapie ist bei hormonrezeptornegativen Karzinomen am größten[39].
1.1.5.3.2 Adjuvante Therapie
Die adjuvante Behandlung der Primärerkrankung wird in Form einer endokrinen Therapie, einer Chemotherapie, einer anti-HER2-Antikörpertherapie oder in Kombination bzw. Sequenz dieser Therapieformen nach der Operation durchgeführt [39]. Für das Ansprechen auf die adjuvante endokrine Therapie ist der Status der Hormonrezeptoren ein prädiktiver Faktor [85]. Tamoxifen ist dabei ein integraler Bestandteil der antihormonellen Therapie sowohl beim prä- wie auch beim postmenopausalen Mammakarzinom [85]. Durch den Einsatz von Aromatasehemmern wurden in den letzten Jahren bei hormonsensitiven Tumoren neue Fortschritte erzielt[15]. Es wird zwischen nicht steroidialen Aromatasehemmern wie Anastrozol (Arimidex) und Letrozol (Femara) und steroidalen Aromatasehemmern wie Exemestan (Aromasin) unterschieden[15]. Für die postmenopausale Patientin lautet die Empfehlung für die standard endokrine systemische Therapie, die Verabreichung eines Aromatasehemmers für 5 Jahre oder Verabreichung von Tamoxifen für 2-3 Jahre mit anschließender Aromatasehemmerbehandlung[97].
Bei prämenopausalen Patientinnen erfolgt dagegen die Ausschaltung der Ovarialfunktion mittels GnRH-Analoga/LHRH-Analoga über einen Zeitraum von mindestens 2 Jahren mit anschließender Kombination von Tamoxifen für 5 Jahre [97]. Die adjuvante Chemotherapie gilt als Standard für folgende Indikationen: hormonrezeptornegative Tumore, fraglich hormonrezeptornegative Tumore, HER2- positive Tumore mit simultaner Antikörpertherapie, nodalpositive Tumore, Grading: 3, junges Erkrankungsalter unter 35 Jahren und triple negative Tumore (ER-, PR-, HER2) [39]. Standardsubstanzen der adjuvanten Chemotherapie sind Anthrazykline und Taxane [39]. Bei 15-30% aller invasiven Mammakarzinome kann eine HER2 Überexpression festgestellt werden [97]. Die adjuvante Therapie mit dem Antikörper Trastuzumab (Herceptin) wird beim immunhistochemischen Nachweis (3+) oder einer Amplifikation mittels FISH-Technik bei mittlerem oder hohem Risiko indiziert [97].
1.2 Naturstoffe
Als Naturstoffe werden alle organischen Verbindungen bezeichnet, die im Pflanzen- und Tierreich vorkommen [17]. Naturstoffe und von ihnen abgeleitete Derivate oder Analoga haben in der medizinischen Anwendung und Forschung einen festen Platz (Abb. 2). So sind etwa die Hälfte der in den letzten Jahren zugelassenen Arzneimittel Naturstoffe, Naturstoffderivate oder Naturstoffanaloga. Historisch gesehen stehen die Pflanzen als Quelle für Arzneimittel an erster Stelle [133]. Schätzungsweise sind von ca. 250000 Pflanzenarten auf der Erde weniger als 10% bezüglich ihres medizinischen Nutzens systematisch untersucht worden [133]. Mikrobielle Arzneistoffe erlangten mit der Entdeckung des Penicillins große Bedeutung. Neben der Suche nach neuen Antibiotika war es überraschend, dass Mikroorganismen auch Metaboliten bereitstellen, welche Einsatz als Zytostatika, Immunsuppressiva oder Inhibitor der Cholesterinbiosynthese fanden. Große Hoffnung setzt man in der medizinischen Forschung auf biologisch aktive Naturstoffe aus Meeresorganismen[133]. Immer wieder stellte sich heraus, dass Wirbellose Tiere, d.h. Schwämme, Korallen, Manteltiere oder Muscheln, in ihren Extrakten Wirkstoffe enthielten, die nur in geringer Konzentration in Tieren enthalten waren[133].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Herkunft der Antitumor-Medikamente weltweit, 1981-2010[91].
1.2.1 Therapeutika des Mammakarzinoms auf Naturstoffbasis
Ein zugelassenes Krebsmedikament auf der Basis eines Naturstoffes ist das Eribulin (Halaven), welches bei der Behandlung des metastasierenden Mammakarzinoms eingesetzt wird [106, 122, 161]. Eribulin (Halaven) ist ein synthetisches Derivat aus dem Meeresschwamm Halichondria okadai[122], welcher an der pazifischen Küste von Japan vorkommt[106]. Die hauptsächlich antikanzerogene Substanz aus dem Meeresschwamm Halichondria okadai, ist das Halichondrin B, dessen synthetisches Analogon das Eribulin (Halaven) ist [106, 122]. Durch Bindung an Tubuline hemmt Eribulin (Halaven) die Mikrotubuli-Dynamik und somit die Replikation, wodurch es infolgedessen zur Apoptose der Tumorzellen kommt [122,161].
Weitere natürlich vorkommende Zytostatika sind die Taxane, welche eine signifikante Wirksamkeit beim frühen und fortgeschrittenen Mammakarzinom haben [26]. Die am häufigsten eingesetzten Zytostatika während der Brustkrebsbehandlung sind die Taxane Paclitaxel (Taxol®) und Docetaxel (Taxotere®) [78]. Paclitaxel (Taxol®) ist eine in der Rinde der pazifischen Eibe (Taxus brefolia) vorkommende Substanz [40, 114].
Die Gewinnung von Paclitaxel (Taxol®) aus der Rinde der pazifischen Eibe hätte zu enormen Bestandsschäden geführt [114, 133]. Dieses Problem konnte gelöst werden indem der Biosynthesevorläufer 10-Deacetylbaccatin III aus den Nadeln schnell nachwachsender europäischer Eiben (Taxus baccata) oder aus pflanzlichen Zellkulturen gewonnen werden konnte und halbsynthetisch in Taxol umgewandelt wurde [114, 133]. Docetaxel (Taxotere®) ist halbsynthetisch von 10-Deacetylbaccatin III abgeleitet und ist etwas besser wasserlöslich als Paclitaxel (Taxol®) [114]. Taxane hemmen die Zellproliferation durch Auslösung einer mitotischen Blockade in der Metaphase/Anaphase, wodurch es zu einer unvollständigen Anordnung der Chromosomen in der Metaphase kommt und einer nicht normalen Organisation des Spindelapparates [114].
1.2.2 Die blaue Süßlupine (Lupinus angustifolius)
Die blaue Süßlupine (Lupinus angustifolius) gehört zur Familie der Fabaceae und wird zurzeit in Deutschland angebaut, um aus den Samen Proteine und Ballaststoffe zu gewinnen, welche eine breite Anwendung in der industriellen Lebensmittelindustrie haben sollen [101]. Die Lupine als Hülsenfrucht besitzt einen hohen Proteingehalt, Ballaststoffe, Mikronährstoffe sowie bioaktive Substanzen [116]. Die hauptsächlichen Sekundärmetabolite der Gattung Lupinus sind Alkaloide, Flavonoide und triterpenoide Saponine [168]. Zusätzlich zu dem hervorragenden Ernährungsprofil der Lupine können die in ihr enthaltenen bioaktiven Substanzen wie phenolische Verbindungen und Phytosterole gegen Krebs und Herz-Kreislauferkrankungen schützen [116]. So vermindert zum Beispiel, der Verzehr von Lupinen Samenfasern das Risiko an einem Kolonkarzinom zu erkranken [37, 61]. Weitere Studien konnten zeigen, dass die Samen der blauen Süßlupine antibakterielle Wirkungen [95] haben sowie immunotrope Aktivität [12]. Außerdem wird auch über eine cholesterinsenkende (hypercholesterolemischen) Wirkung des Lupinenproteins [147] sowie der Bindung von Insulin in vitro und einer Reduzierung des Plasma-Glukosespiegels berichtet [81]. Eine antikanzerogene Wirkung der blauen Süßlupine (L. angustifolius) bezogen auf das Mammakarzinom ist bisher nicht bekannt.
1.3 Angriffspunkte für antikanzerogene Substanzen
Eine gesunde Zelle kann proliferieren, differenzieren und als differenzierte Zelle ihre Funktion ausüben, in eine vorübergehende Ruhephase des Zellzyklus (G0) eintreten oder den programmierten Zelltod (Apoptose) sterben. Tumorzellen unterscheiden sich in mehreren Eigenschaften von gesunden Zellen. Die Moleküle und Mechanismen, die diesen tumorspezifischen Merkmalen zugrunde liegen, werden als therapeutische Angriffspunkte genutzt. Fünf grundlegende Aspekte seien genannt [140].
1. Verglichen mit gesunden Zellen benötigen Tumorzellen weniger externe Wachstumsfaktoren. Tumorzellen können entweder unabhängig von Wachstumsfaktoren wachsen oder diese selbst produzieren. So können sie ihre Zellteilung und ihr Wachstum autonom regulieren.
2. Tumorzellen können sich unbegrenzt teilen und beachten bei ihrem Wachstum keine natürlichen Barrieren, wie Organgrenzen.
3. Tumorzellen sind bis zu einem gewissen Grad resistent gegen äußere wachstumshemmende und Apoptose induzierende Signale.
4. Der direkte Kontakt zu Nachbarzellen, der bei gesunden Zellen zur Hemmung der Zellteilung führt, hat bei Tumorzellen keinen Effekt.
5. Sehr häufig sind in Tumorzellen intrazelluläre Signalwege defekt, die für die Apoptose verantwortlich sind.
1.3.1 Zelltod: Apoptose und Nekrose (Nekroptose)
Die Lebenszeit jeder normalen Zelle ist begrenzt. Unterschieden werden prinzipiell die zwei Wege Apoptose und Nekrose (Nekroptose), welche zum Zelltod führen können.
1.3.1.1 Apoptose
Die Apoptose spielt zum einen eine wichtige Rolle bei der Zell- und Organ- entwicklung und ist im erwachsenen Organismus der Gegenspieler der Zell- proliferation und verantwortlich für die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Zellzahl [140]. Des Weiteren handelt es sich bei der Apoptose um eine Qualitätskontrolle und einen Reparaturmechanismus, durch welchen einzelne genetisch geschädigte oder alternde Zellen entfernt werden [130]. Die Apoptose ist ein aktiver, ATP abhängiger und strikt regulierter biochemischer Prozess, der gewährleistet, dass Zellen ohne Schädigung des Nachbargewebes sterben. Apoptose kann durch Bindung von Liganden an die sogenannten Todesrezeptoren über den extrinsischen oder den intrinsischen mitochondrialen Weg ausgelöst werden [22, 96, 130]. Defekte in den Signalwegen der Apoptose sind verantwortlich für die Tumorentwicklung sowie der Resistenz von Tumoren gegenüber der Chemo- und Strahlentherapie [130]. Tumorzellen haben eine Vielzahl von molekularen Mechanismen um Apoptose zu unterdrücken [130]. Durch die Expression antiapoptotischer Proteine wie Bcl-2 (B-cell lymphoma protein 2) oder durch die Herabregulierung von proapoptotischen Proteinen wie Bax (Bcl-2-interactive cell death susceptibility regulator) können Tumorzellen eine Apoptoseresistenz erwerben [130]. Die Expression von Bcl-2 (B-cell lymphoma protein 2) und Bax (Bcl-2-interactive cell death susceptibility regulator) ist durch das Tumorsuppressorgen p[53] reguliert, welches in über 50% aller Tumore mutiert ist [130]. Deshalb ist p[53] ein Angriffspunkt in der Krebstherapie. PRIMA-1 ((2,2-bis(Hydroxymethyl)-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-one), (p[53] reactivation and induction of massive apoptosis)) ist ein zellpermeabler p[53] Reaktivator. Die antionkogene Substanz verursacht Apoptose indem sie p[53] in seine aktive Konformation bringt und wieder DNA-bindefähig und damit funktionsfähig macht [88]. Das Trp[73] Gen enthält zwei Promotoren, welche die Expression der zwei Hauptgruppen der p[73] Isoform mit unterschiedlicher zellulärer Funktion steuern [130]. Die TAp[73] Isoform umfasst dabei die p[73] transaktivierende Domaine (TA) und zeigt proapoptotische Aktivität, wohingegen die N-terminal verkürzte Isoform ΔNp[73] eine antiapoptotische Wirkung hat [130]. In einigen Tumoren ist die Herabregulierung von Tap[73] gekoppelt mit einer Hochregulation von ΔNp[73] und dient als Marker für eine ungünstige Prognose bei vielen Krebsarten [130]. Deshalb wird pharmakologisch versucht die Expression von ΔNp[73] zu hemmen [130].
1.3.2 Nekrose (Nekroptose)
Der nekrotische Zelltod wurde lange Zeit als ein passiver unregulierter Prozess beschrieben [25, 34, 102]. Forschungen der letzten Jahre konnten jedoch zeigen, dass auch die Nekrose über zielgerichtete programmierte Zelltodsignalwege verfügt [25, 34, 102]. Reguliert wird die programmierte Nekrose (Nekroptose) durch die Proteinkinasen RIP1 sowie RIP3 (receptor interaction protein kinase 1 and 3) [25, 154]. Der gebildete Komplex aus RIP1/RIP3 (receptor interaction protein kinase 1 and 3) innerhalb des Nekrosoms ist entscheidend für die Induktion der Nekroptose [47]. Die Proteinkinase RIP1 (receptor interaction protein kinase 1) kann zum Beispiel aktiviert werden durch TNF (tumor necrosis factor), TRAIL (tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand), LPS (lipopolysaccharides), oxidativen Stress und DNA-Schäden (über die Poly-ADP-Ribosepolymerase) [102]. Die Signalübertragung erfolgt dabei direkt oder indirekt über weitere Kinasen durch die Proteinkinase RIP1 (receptor interaction protein kinase 1) zu den Mitochondrien, wodurch spezifische Schäden entstehen [102]. Durch den Zusammenbruch der Mitochondrien werden verschiedene Proteasen (Calpaine, Cathepsine) und Phospholipasen aktiviert, was letztendlich zur Zerstörung der Plasmamembran führt, einem Merkmal des nekrotischen Zelltodes [102]. Ein therapeutischer Angriffspunkt wäre die Kontrolle von Nekroptose über bestimmte Signaltransduktionswege.
1.3.2.1 Zellteilung
Um Tumorzellen möglichst selektiv abzutöten, werden spezifische und selektive Unterschiede zu den Normalzellen als Angriffspunkte ausgewählt. Da die erhöhte Proliferationsrate einer der Hauptunterschiede ist, stellt der Zellzyklus einer Tumorzelle mit den erhöhten Raten der DNA, RNA und Proteinsynthese einen wichtigen Angriffspunkt für antikanzerogene Substanzen dar [35, 120]. Typische Zellzyklusunterschiede zwischen Tumorzellen und sich schnell teilenden Normal- sowie somatischen Stammzellen können jedoch verwischen [140]. Daher bedeutet ein Angriff auf den Zellzyklus der Tumorzelle immer auch ein Angriff auf bestimmte Normalzellen, woraus auch die häufig beobachteten Nebenwirkungen einiger Zytostatika resultieren [140]. Ein möglicher Angriffspunkt der Tumortherapie sind die CDKs (cyclin-dependet kinases) (Abb.3), welche als zentrale Zellzyklusregulatoren identifiziert wurden. Hier wird versucht, CDK spezifische Kinaseinhibitoren als Tumortherapeutika zu finden und zu entwickeln [45]. Neben CDKs als Zielmoleküle für die Entwicklung neuer Pharmaka werden auch gegen zahlreiche andere Kinasen etwa der Aurora-Familie oder der Checkpoint-Kinasen ATM (ataxia telangiectasia mutated), ATR (ataxia telangiectasia and Rad3-related), CHK1 (checkpoint kinase-1) und CHK2 (checkpoint kinase-2), Inhibitoren entwickelt und getestet[45].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: Schematische Darstellung des Zellzyklus[45].
Dargestellt sind die einzelnen Zellzyklusphasen, deren wichtigste Cyclin-CDK-Komplexe sowie eine vereinfachte Darstellung wichtiger zellulärer Vorgänge während des Zellzyklus (Verdoppelung der DNA und des Zentrosoms sowie die Ausbildung der mitotischen Spindel während der Mitose). Die schwarzen Balken symbolisieren jene Zellzyklusübergänge, die durch Checkpoint-Proteine reguliert werden. Kursiv sind Faktoren dargestellt, die zur Aktivierung des Checkpoint medierten Zellzyklusarrestes führen können.
1.3.3 Metabolismus: Die aerobe Glykolyse
Der Stoffwechsel von Tumorzellen unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von dem ihres Ursprungsgewebes. Zellen gewinnen normalerweise den größten Teil ihrer Energie durch die oxidative Phosphorylierung. Bei vielen Tumorzellen zeigte sich trotz Anwesenheit von Sauerstoff eine vermehrte Glukoseaufnahme und Laktatproduktion. Diese aerobe Form der Glykolyse (Abb. 4), die nach ihrem Entdecker auch als „Warburg-Effekt“ bezeichnet wird, ist das bekannteste Beispiel für metabolische Veränderungen in Tumorzellen und stellt eine Gemeinsamkeit vieler Tumore dar [68, 162]. Diesen veränderten Stoffwechsel als möglichen therapeutischen Ansatz zu nutzen, gewann in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Die involvierten Enzyme stellen ein direktes Ziel spezifischer Inhibitoren dar [132] ebenso wie die Manipulation der Signalwege die in Tumorzellen überaktiviert oder unterdrückt sind. So lässt sich zum Beispiel durch den spezifischen PFKBP3 (6-phosphofructo-2- kinase/fructose-2,6-biphosphatase 3) Inhibitor 3 PO (3-(3-pyridinyl)-1-(4-pyridinyl)-2- propen-1-one) die Konzentration an F2,6BP (fructose-2,6-bisphosphate) in Tumorzellen verringern, was zu einer geringeren Glukoseaufnahme führt und einer damit verbundenen Wachstumshemmung [27]. Die PKM2 (pyruvate kinase M2) als ein Schlüsselenzym der Glykolyse ist ebenfalls ein attraktives Ziel für die Tumortherapie [99]. Das Enzym PDK1 (pyruvate dehydrogenase kinase 1) ist ein mitochondriales Enzym, welches die Aktivität der PDH (pyruvate dehydrogenase) einem Enzymkomplex, der zytosolisches Pyruvat in den Mitochondrien zu Acetyl-CoA als Substrat für den TCA (tricarbonacid cycle) umwandelt, selektiv inhibiert [131]. Dichloracetat (DCA) ist ein bekannter PDK Inhibitor [99, 131]. Das Enzym LDH5 (lactate dehydrogenase 5) spielt eine essenzielle Rolle bei der Aufrechterhaltung einer hohen Glykolyserate von Tumorzellen und ist somit ein weiterer therapeutischer Angriffspunkt in der Krebstherapie [74, 155]. In vielen Tumortypen sind die Glukosetransporter GLUT1 und GLUT3 überexprimiert und somit geeignete Ziele für Tumorhemmstoffe. Auch der MCT1 (monocarboxylate transporter 1), welcher ein Schlüsselregulator des Laktattransportes zwischen Tumorzellen ist, eignet sich als therapeutisches Ziel [123]. Als ein Hauptregulator der Glykolyse ist HIF-1 (hypoxia- inducible factor 1) ein weiterer bedeutender Angriffspunkt in der Krebstherapie [99].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 4: Glykolyse der Tumorzelle[137].
Enzyme sowie Transporter sind blau gekennzeichnet und ihre Substrate schwarz. PKM2 (pyruvate kinase M2), ALAT (alanine aminotransferase), PDK1 (pyruvate dehydrogenase kinase 1), PDH (pyruvate dehydrogenase), GLUT (glucose transporter), MCT (monocarboxylate transporter), IDH (isocitrate dehydrogenase).
1.3.4 Metastasierung: Migration und Invasion
Die gerichtete Migration von Tumorzellen sowie deren invasive Kapazität sind fundamentale Bestandteile des Metastasierungsprozesses [70]. Metastasen sind aufgrund der schwierigen Behandlung und der Ausbreitung von Tumorzellen in Lunge, Leber, Gehirn und andere Organe [104] eine der Hauptursachen für die Mortalität von Krebspatienten [126, 158]. Beim metastasierenden Mammakarzinom beträgt die 5-Jahres Überlebensrate nur 26% [104]. Die Tumormetastasierung ist ein mehrstufiger Prozess, bei welchen Tumorzellen einige funktionelle Proteine und Methoden benötigen, um vom Primärtumor aus zu migrieren, damit sie in das umliegende Gewebe sowie in Blut und Lymphgefäße eindringen können [104]. Deshalb sind die Moleküle, welche involviert sind in die Tumorzellmigration/invasion potenzielle Angriffspunkte für die Anti-Metastasen Therapie.
Die funktionellen Proteine aus der Gruppe der MMPs (matrix metalloproteinases) sind zum Beispiel kritische Faktoren innerhalb des Metastasierungsprozesses [104]. Sie spielen eine zentrale Rolle beim Durchdringen der Tumorzellen von Geweben, der Ausbreitung von Tumoren sowie der Bildung von Metastasen [156]. MMPs (matrix metalloproteinases) sind somit potenzielle therapeutische Zielmoleküle innerhalb der Krebstherapie [32].
Des Weiteren wurde der CXCR4 (chemokine receptor type 4) wegen seiner bedeutenden Rolle bei der Metastasierung intensiv untersucht [48]. CXCR4 (chemokine receptor type 4) ist ein G-Protein gekoppelter Rezeptor, der die Zell- migration entlang des Chemokingradienten in Richtung des Chemokins SDF1 (stromal derived factor 1) reguliert [48]. Die CXCR4 (chemokine receptor type 4) Ligandenbindung kann zur Aktivierung von PI3K (phosphoinositide 3-kinase) und Rho-GTPasen führen, welche beteiligt sind an der Regulierung der Chemotaxis [48]. Jedes dieser Moleküle spielt ebenfalls eine wichtige Rolle beim metastasierenden Mammakarzinom. Geeignete CXCR4-Inhibitoren sind somit von pharmakologischem Interesse.
1.4 Zielstellung
Pflanzen werden traditionell nicht nur zur Ernährung, sondern auch zur Therapie von Krankheiten eingesetzt, da sie pharmakologisch wirksame Substanzen enthalten. Dabei beruhen die therapeutischen und protektiven Wirkungen auf einer Vielfalt an gesundheitsfördernden sekundären Pflanzenstoffen.
Die blaue Süßlupine (L. angustifolius), welche ebenfalls wie die Sojapflanze (Glycine max) einen hohen Proteingehalt aufweist, wird auch „Sojabohne des Nordens“ genannt. Im Gegensatz zur Sojapflanze lässt sich die blaue Süßlupine unter hiesigen Klimabedingungen leicht kultivieren. Beide Pflanzen gehören zur Familie der Leguminosen (Fabaceae). Epidemiologische Studien der asiatischen Bevölkerung zeigten ein deutlich verringertes Brustkrebsrisiko, durch eine mit der Nahrung aufgenommene hohe Menge an Soja [87, 152].
Neben dem ähnlich hohen Proteingehalt der blauen Süßlupine und dem ernährungsphysiologischen Wert der hochwertigen Lupinenproteine, welche aus dem Samen der Pflanzen gewonnen werden, stellte sich die Frage ob die blaue Süßlupine (L. angustifolius) ebenfalls wie die Sojapflanze (Glycine max) gesundheitsfördernde Eigenschaften am Mammakarzinom besitzt.
Im Rahmen des BMBF-Projektes „PlantsProFood“ erfolgte die Testung der durch Mikrowellenextraktion gewonnenen ethanolischen Extrakte aus den pflanzlichen Organen Samen, Blatt, Spross und Wurzel sowie dem Öl und dem Proteinisolat in vitro am Mammakarzinom.
Neben Tumorgröße, Ausbreitungsmuster und Zellart sind auch die Expression der Hormonrezeptoren sowie die Expression des HER2 (human epidermal growth factor receptor 2) entscheidend für die Typisierung und Therapie des Mammakarzinoms. Deshalb wurden für die in vitro Untersuchungen die Mammakarzinomzelllinie MCF-7 mit positiven Hormonrezeptorstatus und Expression des HER2 (human epidermal growth factor receptor 2) verwendet sowie die Mammakarzinomzelllinie BT20 mit negativen Hormonrezeptorstatus und negativer Expression von HER2 (human epidermal growth factor receptor 2). Als Kontrolle für nichtkanzerogenes Gewebe wurde die benigne Zelllinie MCF12A und primäre ad. Fibroblasten verwendet.
Die über die Mikrowellenextraktion gewonnenen Vielstoffgemische aus Samen, Blatt, Spross und Wurzel sollten zunächst Aufschluss darüber geben, welches Pflanzen- organ von L. angustifolius über antikanzerogene Eigenschaften verfügt. Die Biosynthese pflanzlicher Sekundärmetabolite ist abhängig von biotischen und abiotischen Faktoren, somit stellte sich die Frage, welchen Einfluss das Pflanzenalter auf eine antitumorale Wirkung in vitro am Mammakarzinom besitzt. Des Weiteren wurden die Extrakte der Pflanzenorgane, welche eine antikanzerogene Wirkung zeigten auf weitere in vitro Parameter wie Apoptose, Nekroptose, Migration, Invasion, Glukoseaufnahme, Laktatproduktion und H2O2-Konzentration an den malignen Mammakarzinomzellen sowie benignen Zellen untersucht. Die einzelnen Arbeitsschwerpunkte dieser Arbeit können aus folgenden Fließschema in Abbildung 5 betrachtet werden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 5: Fließschema der Arbeitsschwerpunkte.
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