The Therapeutic Effect of Sodium Butyrate and Celastrol Combination in Glioblastoma

Abstract

Glioblastoma (GB) merkezi sinir sistemi tümörleri arasında en ölümcül ve en invaziv beyin tümörüdür. GB'nin küratif bir tedavi protokolü bulunmamaktadır. Histon deasetilaz inhibitörlerinin kanser tedavi protokollerinde kullanılabilirliğine ilişkin çalışmalar, bu inhibitörlerin hücre proliferasyon inhibisyonu ve apoptoz gibi antikanser etkileri nedeniyle konu ile ilgili çalışmalar artmaktadır. Hücresel proteozomal inhibisyon, antianjiogenez, antimetastaz, antienflamatuar gibi kanserin yaşam dinamiklerini hedef alan önemli bir mekanizmadır ve GB'de yeni tedavi yaklaşımlarından biri olma potansiyeline sahiptir. Kanser tedavilerinde ve özellikle GB'de alkilasyon ajanlarına karşı gelişen kemoterapötik dirençte apoptozis, otofaji ve DNA tamir enzimlerinin rolü büyüktür. Bu nedenle, bu tez çalışmasında histon deasetilaz inhibitörü Sodyum Bütirat (SB) ile bir proteazom inhibitörü olan Celastrol'ün GB hücrelerinde ki terapötik etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. SB ve Celastrol'ün GB hücreleri LN-405 ve T98G'deki sitotoksisiteleri MTT ile belirlenmiştir. Apoptozis, otofaji ve DNA tamir genlerinin (MGMT, MLH1,MSH2 ve MSH6) ekspresyonları RT-PZR ile saptanmıştır. SB ve Celastrol'ün hücre döngüsüne etkisi akım sitometri ile belirlenmiştir. SB ve Celastrol'ün GB hücreleri üzerindeki etkisi birbirinden farklılık göstermektedir. SB, Celastrol ve SB ile Celastrol'ün birlikte kullanımımın LN-405'te Kaspaz 9 üzerinden hücreleri apoptoza sürüklemiştir. Ancak T98G'de belirgin bir apoptoz saptanmamıştır. Her iki hücrede Atg6 ekspresyon değişimi anlamlı değildir (p>0.05). Her iki molekülde SubG1'deki hücre birikimi açısından LN-405'te ve T98G'de anlamlı fark saptanmıştır (p=0.002; p<0.001, sırasıyla). SB ve Celastrol tamir genlerinin ekspresyonlarını hücrelerde farklı düzeylerde azaltmıştır. Sonuçlarımız, SB ve Celastrol'ün hücre tipine göre farklı etki gösterebileceğini ve tamir genlerinin ekspresyonlarını azaltıp hücreleri apoptozun indüklenmesini sağlayabileceğini göstermiştir. Bu çalışma, GB'deki alkilasyon ajanlarına karşı gelişen kemoterapötik dirençte SB ve Celastrol'ün terapötik etkisinin araştırıldığı ilk çalışmadır. Anahtar Kelimeler: Glioblastoma, Sodyum Bütirat, Celastrol

Glioblastoma (GB) is the deadliest and most invasive brain tumor among central nervous system tumors. GB does not have a curative treatment protocol. Studies on the use of histone deacetylase inhibitors in cancer treatment protocols are increasing due to their anticancer effects such as cell proliferation inhibition and apoptosis. Proteasomal inhibition in the cell is an important mechanism targeting the life dynamics of cancer such as antiangiogenesis, antimetastasis, and anti-inflammatory and has the potential to be one of the new treatment approaches in GB. In cancer therapies and specifically developing chemotherapeutic resistance against alkylating agents in GB, apoptosis, autophagy, and DNA repair enzymes play an important role. Therefore, it was aimed to investigate the therapeutic effect of histone deacetylase inhibitor, sodium butyrate (SB) and a proteasome inhibitor, Celastrol, on GB cells in this thesis study. Cytotoxicity of SB and Celastrol in GB cells LN-405 and T98G was determined by MTT. Expressions of apoptosis, autophagy and DNA repair genes (MGMT, MLH1, MSH2 and MSH6) were determined by RT-PCR. The effect of SB and Celastrol on the cell cycle was determined by flow cytometry. The cellular effects of SB and Celastrol on GB cells differ from each other. SB, Celastrol, and their combination induced apoptosis in LN-405 via caspase 9. However, no prominent apoptosis was detected in T98G. The changing level of Atg6 expression in both cells was not significant (p> 0.05). A significant difference was found in LN-405 and T98G in terms of cell accumulation in Sub G1 in both molecules (p = 0.002; p <0.001, respectively). SB and Celastrol decreased the expression of repair genes at different levels in cells. Our results have shown that SB and Celastrol can show different effects according to cell type and reduce the expression of repair genes and induce apoptosis in cells. This study is the first study investigating the therapeutic effect of SB and Celastrol on chemotherapeutic resistance against alkylation agents in GB. Keywords: Glioblastoma, Sodium butyrate, Celastrol