Curcumin potenziert den anti-proliferativen Effekt von 5-aza-CdR ohne dabei mit globaler oder genspezifischer Hypomethylierung zu interagieren

Einleitung: Das kolorektale Karzinom (KRK) ist das Resultat von genetischen und epigenetischen Alterationen, jedoch nur epigenetische Veränderungen wie z.B. Promotermethylierung sind potentiell reversibel. Die Therapie mit DNMT-Inhibitor 5-Aza-2′-Deoxycytidin (5-aza-CdR) führt durch DNA Hypomethylierung zur Reaktivierung der Genexpression, dies ist jedoch mit einer hohen Toxizität assoziiert. Curcumin ist einer der effektivsten diätetischen Polyphenolen mit vielversprechendem Potential zur Chemoprävention bzw. Therapie vom KRK. Ziel unserer Studie war die Interaktion von 5-aza-CdR und Curcumin auf Proliferation und DNA Methylierung im KRK in vitro zu untersuchen.

Methoden: Zwei KRK Zelllinien (RKO und HCT116) wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen von Curcumin und 5-aza-CdR einzeln und in Kombination therapiert. Die Proliferationsuntersuchungen erfolgten mittels MTT-Assay. Globale (LINE-1) und genspezifische (z.B. miR-137, MLH1, UCHL1) Methylierungsanalyse erfolgte mittels quantitativen bisulfite Pyrosequenzierung. Die funktionelle Validierung der methylierungsabhängigen Genexpressionsveränderungen erfolgte durch quantitative RT-PCR.

Ergebnisse: Sowohl 5-aza-CdR als auch Curcumin inhibierten konzentrationsabhängig die Proliferation der KRK Zellen in vitro. Die Kombination von beiden Substanzen führte im Vergleich zur Monotherapie zu einer stärkeren Hemmung der Proliferation (RKO 60% vs. 32% und HCT116 42% vs. 26%; p < 0,001). Wie erwartet, führte 5-aza-CdR, jedoch nicht Curcumin, zur globalen (LINE-1) und genspezifischen Hypomethylierung und nachfolgend zur Genexpression von miR-137, MLH1 etc. Die gleichzeitige Therapie von 5-aza-CdR und Curcumin war mit ähnlicher bzw. etwas stärkeren DNA Hypomethylierung- und entsprechenden Genexpressionsveränderungen assoziiert, nicht jedoch wenn Curcumin 24h vor der 5-aza-CdR gegeben wurde.

Zusammenfassung: Unsere Ergebnisse liefern wertvolle Information zur Interaktion von 5-aza-CdR und Curcumin im KRK in vitro. Die gleichzeitige Applikation von 5-aza-CdR und Curcumin führt zu einer höheren Hemmung der Tumorzellproliferation, ohne dass die therapeutische Wirksamkeit von 5-aza-CdR auf die Methylierung reduziert wird. Weitere Studien sind notwendig um die Wirksamkeit beider Substanzen in vivo zu untersuchen.