Vergleichende in vitro Analyse des murinen hepatozytären Zellsystems AML-12 mit L929 unter Methioninrestriktion hinsichtlich Zellproliferation, Metabolismus und Genexpression

Trotz stetiger Fortschritte in der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden bleibt die erfolgreiche Therapie von Tumorerkrankungen eine Herausforderung für die Wissenschaft und moderne Medizin. Dies gilt auch für HNSCCs, welche den Großteil aller Tumoren des Kopfbereichs ausmachen. Trotz modernen, multimodalen Therapiemethoden sind die Überlebensraten noch nicht zufriedenstellend und es wird an weiteren Möglichkeiten geforscht, neoplastisches Zellwachstum zu beeinflussen. Seit Otto Warburg den gesteigerten Energiebedarf von Krebszellen durch eine erhöhte Glukoseaufnahme erklärte, ist „Energie“ ein zentraler Ansatzpunkt und Gegenstand der Krebsforschung (Warburg, 1924). Die Einflussnahme auf den Energiezustand einer Zelle und damit auf den zelleigenen Metabolismus führt dazu, dass Zellen in einen umprogrammierten Zustand, den LEM, übergehen, welcher unter anderem die Zellproliferation hemmen kann. Dabei spielt die Aminosäure Methionin eine entscheidende Rolle, da sie durch ihre übergeordnete Rolle im Hinblick auf Energie und Biomasse den LEM durch mTOR-Hemmung effizient induzieren kann. Am Fibroblasten L929 durchgeführte Versuche zur MetR konnten bereits deutliche Ergebnisse hinsichtlich der Inhibition der Zellproliferation zeigen. Fraglich war jedoch, wie ein stoffwechselspezifisches Organ, aufgrund seiner umfangreichen Enzymausstattung mit dem Entzug dieser AS umgehen würde. Da die Leber in Hinblick auf Energielieferanten eine altruistische Rolle im Organismus einnimmt, könnte sie möglicherweise die MetR besser oder anders kompensieren. Die Untersuchungen wurden modellhaft an der Hepatozyten-Zelllinie AML-12 durchgeführt. Proliferationsassays konnten zeigen, dass auch die Leberzelllinie mit einer gehemmten Proliferation auf MetR reagierte. Es konnte auch herausgearbeitet werden, dass sie deutlich niedrigere AS-Konzentrationen tolerierte, bis zu denen sie ein „normales“ Wachstum ihrer Zellpopulation fortführen konnte. Bei der Untersuchung von Genen, die im Zusammenhang mit dem Energiestatus der Zelle stehen, konnte gezeigt werden, dass der durch MetR eintretende Effekt innerhalb der ersten 72 h auf metabolen Anpassungen beruht. Mittels LC/MS konnten schlussendlich über 150 Metabolite unter MetR und Normalbedingungen gemessen werden, die letztendlich den metaboler Finger- und Fußabdruck generierten, definiert durch die Metabolite Citrat, Metabolite der Kreatin-Gruppe (Kreatin), GSSG, ADP, die NAD-Gruppe, Pentose5-P und die Fettsäurespeicherung (CoA). Dies veranschaulichte, dass AML-12 intrazellulär im Gegensatz zu Zelltypen ohne Verteilerfunktion wichtige Metabolite anreicherte und zur Aufrechterhalten des RedOx-Status beitrug.