| Der Metabolismus von Tumorzellen ist an die rasche Zellteilung angepasst. Eine erhöhte Synthese von Lipiden, insbesondere die Synthese von Phospholipiden als Baustein von Zellmembranen, ist wichtig für die Zellproliferation. Daher werden metabolische Stoffwechselwege als mögliche therapeutische Angriffspunkte zur Behandlung von Krebserkrankungen intensiv untersucht, diese werden jedoch stark von der tumorspezifischen Mikroumgebung in vivo beeinflusst. Untersuchungen an Gewebemodellen ex vivo können neue Erkenntnisse liefern.
Das Ziel dieser Studie war, ein ex vivo Modell zu etablieren, welches die Untersuchung der Phospholipidsynthese in Lungenkrebszellen unter physiologischen Bedingungen ermöglicht. Es wurden Gewebefragmente aus frischem Lungengewebe sowie präoperativ unbehandelten Lungentumoren
(Nicht-kleinzelliges Lungenkarzinom) von sieben PatientInnen für 72 Stunden kultiviert. In diesen Fragmenten wurde in Tracerversuchen die Konversion von
13C6-Glukose und 13C5-Glutamin zu phospholipidgebundenem Glycerin untersucht. Glukose liefert das Glycerinrückgrat der Phospholipide dabei über den Stoffwechselweg der Glykolyse, während Glutamin potenziell entlang des Glyceroneogeneseweges zu Glycerinphosphat umgewandelt werden kann. Die Konzentration der isotop markierten Glukose in den Medien entsprach entweder physiologischen (5 mM) oder nährstoffarmen, tumorspezifischen Bedingungen (1 mM). Die Aufnahme markierter Kohlenstoffatome ins Glycerin der Phospholipide wurde mit Hilfe von Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie analysiert.
Die zu mehreren Zeitpunkten gemessene Vitalität der Fragmente war variabel. Jedoch war in allen Proben im gesamten Verlauf des Experiments vitales Gewebe vorhanden. Tumorfragmente zeigten nach 72 Stunden mehr nekrotische Veränderungen im Vergleich zu Lungenfragmenten.
Der Einbau von 13C6-Glukose ins phospholipidgebundene Glycerin (es resultiert ein Glycerinfragment mit drei 13C) wurde sowohl in Tumor- als auch Lungenfragmenten entdeckt. Interessanterweise war der Anteil des Einbaus bei Lunge und Tumor ähnlich. Die Kontrollgruppe mit unmarkierter Glucose zeigte keine Anreicherung. Unabhängig vom Nährstoffgehalt wurde 13C5-Glutamin nicht zu Glycerin konvertiert.
Dieses ex vivo Modell eignet sich gut zum Nachweis der Konversion von
13C6- Glukose in das phospholipidgebundene Glycerin in frischen Lungen- und Tumorfragmenten. Aufgrund des Gebrauchs von PatientInnengeweben in einem dreidimensionalen Kontext unter (patho-)physiologischen Bedingungen, erlaubt dieses Modell die Untersuchung des Tumormetabolismus unter Bedingungen, die der in vivo Situation ähnlich sind. Ein limitierender Faktor ist die beeinträchtige Gewebevitalität aufgrund der ex vivo Kultivierung. Kürzere Inkubationszeiten und verbesserte Kulturbedingungen (schütteln oder schaukeln, etc.) könnten die Vitalität der Fragmente erhöhen.
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