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Johanna Susanne Kreuzeder

• Die kombinierte Radiochemotherapie erzielt bei vielen Tumorerkrankungen höhere Remissionsraten als eine Monotherapie. Jedoch ist bis heute nicht eindeutig geklärt, ob dieser gesteigerte Effekt auf einer Addition der Wirkungen zweier unabhängiger Einzelbehandlungen beruht, oder ob es sich um einen Synergismus, also eine wechselseitige Verstärkung, handelt. Weiterer Klärungsbedarf besteht beim Einfluß der Reihenfolge und des zeitlichen Abstands zwischen Bestrahlung und Applikation des Chemotherapeutikums auf den Therapieerfolg. Zur Beantwortung dieser Fragen wurden in dieser Arbeit Ehrlich-Aszites-Tumorzellen (EAT) unterschiedlich lange mit 25 nmol/l Paclitaxel inkubiert und mit verschiedenem zeitlichen Abstand entweder vorher oder nachher einmalig mit gamma-Strahlung mit einer Dosis von 2 Gy bestrahlt. Als Vergleichsparameter diente das Überleben der Zellen, das mit dem Makrokolonietest bestimmt wurde. Bei kontinuierlicher Inkubation mit Paclitaxel konnten folgende Erkenntnisse gewonnen werden: * Das Überleben ist bei Inkubation mit Paclitaxel gefolgt von Bestrahlung (P --> B) immer geringer als bei Bestrahlung gefolgt von Inkubation mit Paclitaxel (B --> P). * Das Überleben nimmt mit zunehmendem zeitlichen Abstand bei B --> P zu. * Die Reihenfolge der Applikation ist bis zu einem Abstand von 6 Stunden unerheblich. * Das Überleben nimmt bis zu einem Abstand von 9 Stunden bei P --> B ab, danach steigt es wieder. * Ein Abstand von 9 Stunden zwischen Paclitaxelzugabe und Bestrahlung ist optimal in Bezug auf ein möglichst geringes Überleben. Bei zeitlich begrenzter Inkubation mit Paclitaxel ergaben sich folgende Resultate: * Das Überleben ist bei zeitlich begrenzter Inkubation mit Paclitaxel gefolgt von Bestrahlung (Pw --> B) außer bei einem Abstand und einer Inkubationsdauer von 3 Stunden geringer als bei Bestrahlung gefolgt von zeitlich begrenzter Inkubation mit Paclitaxel (B --> Pw) * Mit zunehmender Inkubationsdauer sinkt das Überleben sowohl bei B --> Pw als auch bei Pw --> B. * Bei einer Inkubationsdauer von 3 und 6 Stunden und einem Abstand von 3 und 6 Stunden ist die Reihenfolge der Verabreichung beider Noxen unerheblich. * Mit zunehmender Inkubationsdauer vergrößert sich der Abstand der Überlebensraten zwischen B --> Pw und Pw --> B. * Bei zeitlich begrenzter Inkubation mit Paclitaxel mit bis zu 12 Stunden wird bei keiner Probe ein so geringes Überleben erreicht wie bei kontinuierlicher Inkubation mit Paclitaxel. Bei kontinuierlicher Inkubation mit Paclitaxel konnten von der Reihenfolge abhängige Überlebensraten verzeichnet werden, die auf einen Synergismus schließen lassen, wenn Paclitaxel vor der Bestrahlung angewandt wird. Der in Kap. 2.3.1 beschriebene Wirkmechanismus von Paclitaxel kann diesen synergistischen Effekt erklären. Bei einem Abstand von 9 Stunden ist dieser Effekt am stärksten ausgeprägt. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass Paclitaxel keinen Einfluß auf die Reparaturvorgänge nach Bestrahlung hat. Die Versuche mit zeitlich begrenzter Inkubation mit Paclitaxel lassen darauf schließen, dass die Zellen nach beendeter Disposition das Chemotherapeutikum abbauen oder ausscheiden können. Ebenso läßt sich ein Synergismus nicht eindeutig nachweisen. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit und unter Berücksichtigung der Literatur zu diesem Thema (Kap. 6) muß ein allgemeiner strahlensensibilisierender Effekt des Paclitaxels weiterhin kritisch betrachtet werden, da er neben Konzentration und Inkubationsdauer auch von der Zellart abhängt. Die verwendeten EAT-Zellen zeigen eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit durch Paclitaxeleinfluss. Diese Arbeit hat zu drei als zuverlässig einzustufende Kernaussagen geführt: 1) Die Reihenfolge P --> B ist der umgekehrten Reihenfolge klar überlegen. 2) Der optimale zeitliche Abstand liegt bei 9 Stunden. 3) Die kontinuierliche Inkubation erzielt bessere Ergebnisse als die zeitliche begrenzte Inkubation. Überträgt man diese in vitro gewonnen Resultate auf die klinische Praxis, so ließe sich mit 24-Stunden-Infusionen über 5-7 Tage eventuell nicht nur der therapeutische Nutzen gegenüber den derzeit meist verwendeten 1- bis 3-Stunden-Infusionen ein- bis dreimal pro Woche steigern, sondern auch die auftretenden Nebenwirkungen senken.
• Combined radiochemotherapy is known to be more effective regarding the remission of cancer than monotherapy. However, it has not been definitely clarified yet, whether these increased effects are due to the addition of two independent single therapies, or can be attributed to a synergistic mode of action. Furthermore, the importance of the order of application and of the interval between the two treatments has to be ascertained. In order to find answers to these questions, we incubated Ehrlich-Aszites-Tumourcells (EAT-cells) different periods of time with 25 nmol/l of the chemotherapeutic agent Paclitaxel and applied a single dose of 2 Gy gamma-radiation at certain time-schedules either before or after incubation. The surviving fraction (SF) of the EAT-cells was being detected by the clonogenic assay. Under continuous incubation with Paclitaxel, the following results were obtained: * The surviving fraction (SF) in the order of application Paclitaxel followed by Radiation (P --> R) is always lower than the SF in the inverse order Radiation followed by Paclitaxel (R --> P). * The SF increased in the order R --> P with increasing intervals between the applications. * The order of application is irrelevant up to an interval of 6 hours. * Up to an interval of 9 hours, the SF decreases in the order of P --> R. After that, it begins to increase. * The optimum result occurs at an interval of 9 hours between the application of Paclitaxel and radiation regarding a minimal survival of the EAT-cells. Under temporally limited incubation with Paclitaxel, the following results were obtained: * The SF in the order Paclitaxel limited --> Radiation (P --> R) is always lower than in the inverse order Radiation --> Paclitaxel limited (R --> Pl), except from an interval and incubating duration of 3 hours. * With increasing duration of incubation with Paclitaxel, the SF increases in both orders R --> Pl and Pl --> R. * In the interval of 3 and 6 hours and a duration of incubation of 3 and 6 hours, the order of application is irrelevant. * With increasing duration of incubation, the gap of the SF between R --> Pl and Pl --> R becomes larger. * Under temporally limited incubation with Paclitaxel up to 12 hours no equally low SF could be reached as was possible with continuous incubation with Paclitaxel. Under continuous incubation with Paclitaxel we acquired SFs, which were dependent on the order of application, which suggests synergistic effects when Paclitaxel is applied before radiation. The synergistic effect can be explained by the mode of action of Paclitaxel, as is described in chapter 2.3.1. At an interval of 9 hours this effect is most distinctive. Moreover it could be demonstrated that Paclitaxel does not influence the repair mechanisms after radiation. The experiments with temporally limited incubation with Paclitaxel lead to the assumption that after exposure to the chemotherapeutic agent EAT-cells are able to either metabolize or excrete Paclitaxel. In addition, no synergistic effect can be definitely verified. Regarding the results of this thesis and the contemporary literature (chapter 6), a general sensitizing effect of Paclitaxel to radiation has further on to be critically considered. Besides the concentration and duration of incubation, the effects of Paclitaxel are also dependent on the different celltypes. EAT-cells show an increased sensitivity to radiation after the influence of Paclitaxel. This thesis leads to three reliable conclusions: 1) The order P --> R is clearly superior to the inverse order. 2) The optimal interval between Paclitaxel and Radiation is 9 hours. 3) Continuous incubation with Paclitaxel shows better results regarding minimal SF than temporally limited incubation. Referring to the daily routine in hospitals, 1- to 3-hour-infusions one to three times a week, which is the most usual at the moment, should possibly be replaced by 24-hour-infusions five to seven times a week. The therapeutical benefit can be higher and the side-effects can be reduced.