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Strahlentherapie und Onkologie

, Volume 176, Issue 3, pp 135–143 | Cite as

Optimization of Tumor Radiotherapy Part VI: Modification of Tumor Glucose Metabolism for Increasing the Bioavailability of 2-Deoxy-D-Glucose (2-DG) in a Mutine Tumor Model

Part VI: Modification of Tumor Glucose Metabolism for Increasing the Bioavailability of 2-Deoxy-D-Glucose (2-DG) in a Mutine Tumor Model
  • Rakesh Kumar Sharma
  • Surender Singh
  • Mahavir Degaonkar
  • Partha Raghunathan
  • Amarnath Maitra
  • Viney Jain
Originalarbeit

Aim:

Differential radiomodification induced by 2-deoxy-D-glucose (2-DG) is proving to be a feasible modality for optimizing tumor radiotherapy. Our earlier work on Ehrlich ascites tumor cells has shown that pretreatment with hematoporphyrin derivatives increases the uptake and phosphorylation of 2-DG. Moreover, the alteration induced in bioenergetic profile was more drastic and less reversible. The promising combination of hematoporphyrin derivatives and 2-DG has been further evaluated in the Ehrlich ascites tumor bearing mice for determining the effects on radiotherapeutic response.

Materials and Methods: Solid tumors (average volume = 0.9 ± 0.1 cm3) implanted in Swiss-albino strain “A” mice were focally irradiated (10 Gy) using 60Co teletherapy. Drugs were administered intravenously. Tumor bioenergetics was assessed by 31P MR spectroscopy.

Results: The uptake and phosphorylation of 2-DG was observed to be increased following pretreatment with hematoporphyrin derivatives. Upon hematoporphyrin derivatives + 2-DG treatment followed by irridiation, the intracellular pH reduced and a remarkable increase in glycerophosphorylcholine and inorganic phosphate levels was observed.

Conclusion: The present study demonstrates the potential of hematoporphyrin derivative pretreatment in increasing the bioavailability of 2-DG in a mice Ehrlich ascites tumor model. The finding may have interesting clinical implications in the form of increased manifestation of the radiation-induced damage in the case of use of these drugs as a potential adjuvant in radiotherapy of tumors.

Key Words: MRS Bioenergetics Metabolic engineering 2-deoxy-D-glucose Hematoporphyrin derivative Ehrlich ascites tumor Radiotherapy optimization 

Hintergrund:

Die durch 2-Deoxy-D-Glucose (2-DG) induzierte differentielle Radiomodifikation kann zur Optimierung der Radiotherapie bei Tumoren benutzt werden. Unsere früheren Arbeiten mit Ehrlich-Aszites-Tumorzellen haben gezeigt, daß die Vorbehandlung mit Hämatoporphyrinderivaten die Aufnahme und Phosphorylierung von 2-DG erhöht. Die Veränderungen des bioenergetischen Profils waren außerdem ausgeprägter und länger anhaltend. Die vielversprechende Kombination von Hämatoporphyrinderivaten und 2-DG wurde nun an Ehrlich-Aszites-Tumor-tragenden Mäusen weiter untersucht, um die Auswirkungen auf das Ansprechen nach Radiotherapie zu bestimmen.

Material und Methoden: Solide Tumoren (mittleres Volumen = 0,9 ± 0,1 cm3) wurden auf Swiss-Albino-A-Mäuse implantiert und mittels 60Co fokal bestrahlt (10 Gy). Die Medikamente wurden intravenös verabreicht. Das bioenergetische Profil im Tumor wurde mittels 31P-MR-Spektroskopie untersucht.

Ergebnisse: Die Aufnahme und Phosphorylierung von 2-DG konnte nach Vorbehandlung mit Hämatoporphyrinderivaten erhöht werden. Nach kombinierter Hämatoporphyrinderivat- und 2-DG-Behandlung und Bestrahlung zeigten sich eine Reduzierung des intrazellulären pH sowie ein deutlicher Anstieg an Glycerolphosphorylcholin und anorganischer Phosphaten.

Schlußfolgerung: Die vorgelegte Studie zeigt, daß eine Vorbehandlung mit Hämatoporhyrinderivaten die Bioverfügbarkeit von 2-DG in einem Mäuse-Ehrlich-Ashites-Tumor-Modell erhöhen kann. Diese Ergebnisse könnten interessante klinische Konsequenzen haben, wenn man diese Substanzen zusammen mit der Bestrahlung von Tumoren verwendet, da sich der bestrahlungsinduzierte Schaden möglicherweise verstärkt manifestiert.

Schlüsselwörter: MRS Bioenergetik 2-Deoxy-D-Glucose Hämatoporphyrinderivate Ehrlich-Aszites-Tumor Radiotherapieoptimierung 

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Copyright information

© Urban & Vogel München 2000

Authors and Affiliations

  • Rakesh Kumar Sharma
    • 1
  • Surender Singh
    • 1
  • Mahavir Degaonkar
    • 2
  • Partha Raghunathan
    • 2
  • Amarnath Maitra
    • 3
  • Viney Jain
    • 4
  1. 1.Institute of Nuclear Medicine and Allied Sciences, DelhiIN
  2. 2.Department of NMR, All India Institute of Medical Sciences, New DelhiIN
  3. 3.Department of Chemistry for Biomedical Research, University of Delhi, IndiaIN
  4. 4.BR Ambedker Center for Biomedical Research, University of Delhi, IndiaIN

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