Einfluss von fokussiertem Ultraschall und Stoßwelle auf die DNA-Integrität in vitro

Autor: M. Siegsmund, Maurice Stephan Michel, P. Alken, J. Blazek, V. Mersch-Sundermann, K. U. Köhrmann
Rok vydání: 2001
Předmět:
Zdroj: Aktuelle Urologie. 32:277-282
ISSN: 1438-8820
0001-7868
DOI: 10.1055/s-2001-17284
Popis: Fragestellung: Stoswellen und fokussierter Ultraschall konnen unterschiedliche Effekte im Gewebe hervorrufen. In experimentellen Studien konnte gezeigt werden, dass hochenergetische akustische Energie auch ein Potential fur die Anwendung im Bereich der Transfektion, Gentherapie und Genregulation hat. Dabei spielt neben der Kavitation auch die Erzeugung sonochemischer Effekte eine Rolle. Das Ziel dieser Studie war es, mittels des Comet Assay die Auswirkung von fokussiertem Ultraschall (FOKUS) und Stoswellen auf die DNA-Morphologie zu untersuchen. Material und Methodik: Polyurethanrohrchen mit einer Zellsuspension des Dunning R3327 Prostata Adenokarzinoms (Sublinie MatLu) wurden in entgastes Wasser bei 37 °C versenkt und mit Stoswellen beziehungsweise mit FOKUS unterschiedlicher Intensitat behandelt. Es wurden Proben mit und ohne Wasser-Luft-Grenze eingesetzt. Die Zellen der Positivkontrolle wurden mit H2O2 (0,15 %) inkubiert. Unmittelbar nach der Behandlung wurde der Comet Assay durchgefuhrt. Ergebnisse: Fur die Erfassung unterschiedlicher Grade von DNA-Schadigung wurde der Olive Tail Moment (Olive TM) als Standardparameter benutzt. Die Mittelwerte der Olive TMs waren sowohl in der Positivkontrolle als auch in allen Behandlungsproben signifikant hoher als der Mittelwert der Negativkontrolle, was einer signifikant hoheren DNA-Schadigung entspricht. Die Anwesenheit einer Wasser-Luft-Grenze produzierte signifikant mehr Strangbruche. Schlussfolgerung: Diese Studie hat gezeigt, dass akustische Energie in vitro signifikante DNA-Schaden in malignen Zellen erzeugen kann. Aufgrund bisheriger Untersuchungen und der langjahrigen klinischen Erfahrung kann jedoch davon ausgegangen werden, dass die induzierten Schaden von den zelleigenen Reparaturmechanismen behoben werden. Gegenwartig wird untersucht, ob der hier beobachtete Effekt therapeutisch zunutze gemacht werden kann, indem man die Ultraschallbehandlung maligner Tumoren mit der Applikation eines Reparaturhemmstoffes kombiniert. Purpose: Ultrasound shockwaves and high intensity, focused ultrasound (HIFU) can induce various effects in tissue. Experimental studies have shown that acoustic energy has a potential for use in transfection, gene therapy and regulation. Next to cavitation, sonochemical effects play an important role. The goal of this study was to examine the influence of shockwaves and HIFU on DNA morphology. Materials and Methods: Polyurethane tubes filled with a suspension of the MatLu R3327 Dunning prostate adenocarcinoma were immersed in 37 °C warm, degassed water. Shockwaves and HIFU of varying intensity were applied. Different probes with and without water-air borderline served the examination of cavitation effects. An equivalent cell solution was incubated with H2O2 (0.15 %) as a positive control. Immediately after treatment, the Comet Assay was applied. Results: The Olive Tail Moment (Olive TM) was used as standard parameter of DNA damage. The means of the Olive TMs were in both positive control and treatment groups significantly higher than in the negative control, corresponding to a significantly higher DNA damage. The presence of a water-air borderline produced significantly more strandbreaks. Conclusions: This study has proved that acoustic energy can induce a significant amount of DNA damage in malignant cells in vitro. Based on earlier studies and clinical experience, however, it can be assumed that this damage can be repaired by the cells’ own repair mechanisms. We are presently examining the possibility of using the effect described here therapeutically by combining the treatment of malignant cells by ultrasound with the application of a repair inhibitor.
Databáze: OpenAIRE
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