Sorafenib steuert differentielle Signalwege in murinen Hepatozyten und Hepatomzellen und inhibiert Leberregeneration durch Zellzyklusarrest und nicht-apoptotische Leberschädigung

Hintergrund: Der Multikinase-Inhibitor Sorafenib erhöht signifikant das Überleben in Patienten mit fortgeschrittenem hepatozellulärem Karzinom (HCC). Bisherige Daten zeigten, dass Sorafenib mitogen-aktivierte Proteinkinasen (MAPK) inhibiert und Apoptose induziert. Allerdings wurden diese Sorafenib-bedingten Effekte bislang weitestgehend in Tumorzelllinien untersucht. In dieser Studie sollte die Wirkung von Sorafenib in isogenen murinen Hepatomzellen und gesunden Hepatozyten miteinander verglichen werden, um protektive oder schädigende Einflüsse in der regenerierenden Leber zu identifizieren.

Methoden: Sorafenib Tosylat wurde von Bayer Pharmazeutika bereitgestellt. Für in vitro Studien wurden murine Hepa1–6 Hepatomzellen sowie primäre Hepatozyten aus C57/BL6Mäusen verwendet. C57/BL6 Wildtypmäuse wurden vor und nach partieller Hepatektomie (PH) einmal täglich mit Sorafenib (100mg/kg, p.o.) behandelt und zu verschiedenen Zeitpunkten auf Hepatozytenproliferation, Leberschädigung und Regeneration bis zu einem Zeitpunkt von 96h nach PH analysiert.

Ergebnisse: In vitro inhibierte Sorafenib gleichermaßen die Zellzyklusprogression in Hepatomzellen und Hepatozyten, unter anderem durch Inhibition der Cycline D, E und A über transkriptionelle und post-translationale Mechanismen. Zusätzlich bewirkt Sorafenib in beiden Zellspezies die Herabregulation der anti-apoptotischen Proteine Akt, Bcl-2 und Mcl-1. Interessanterweise induzierte Sorafenib Apoptose ausschließlich in Hepatomzellen, aber nicht in primären Hepatozyten. Diese Ergebnisse zeigen, dass die pro-apoptotische Wirkung von Sorafenib nicht allein auf einer Reduktion anti-apoptotischer Signale beruht, sondern eine maligne Zelltransformation erfordert. In vivo führte die Applikation von Sorafenib über einen Zeitraum von bis zu 4 Tagen zu einer transienten Inhibition der DNA-Synthese und Zellzyklusprogression nach PH. Allerdings wurde die Rekonstitution der Lebermasse nach PH durch Sorafenib nicht beeinflusst. In Übereinstimmung mit den in vitro erhobenen Daten induzierte Sorafenib keine Apoptose in hepatektomierten Lebern. Allerdings erhöhte sich durch die Applikation von Sorafenib die nicht-apoptotische Leberschädigung nach PH, was anhand erhöhter Serumtransaminasenaktivität sowie dem vermehrten Auftreten von Hepatozyten mit irregulären Mitosen und freier (cytoplasmatischer) kondensierter DNA nachgewiesen wurde

Schlussfolgerung: Sorafenib induziert selektiv Apoptose in maligne transformierten Hepatomzellen, jedoch nicht in proliferierenden Hepatozyten in vitro oder in vivo. Weiterhin deuten unsere Daten darauf hin, dass Sorafenib in regenerierenden Lebern eine nicht-apoptotische Schädigung der Hepatozyten hervorrufen kann.