The influence of intravenous vs. intraperitoneal application of emodin and BTB 14431 on advanced intra- and extraperitoneal tumor growth in rats

Zur Therapie des Kolorektalen Karzinoms gibt es zahlreiche neue Präparate auf dem Markt, die jedoch häufig Resistenzen und Nebenwirkungen zeigen. Auf der Suche nach neuen pharmakologischen Substanzen mit verbesserten Eigenschaften wurde in vorhergehenden Experimenten mittels des Kinase-Inhibitors Emodin eine neue Substanz (BTB 14431) durch ein in silico Screening entdeckt und bereits einmalig in vivo in einem Tumorsuspensionsmodell untersucht. Verschiedene Studien zeigten, dass Emodin Apoptose induziert, Zellproliferation hemmt sowie Angiogenese unterbindet und somit Tumorwachstum reduzieren kann. In dem hier vorgestellten Tierexperiment wurde nun der Einfluss von Emodin und BTB 14431 auf das Wachstum von fortgeschrittenen Tumoren in Hinblick auf Unterschiede in der Applikationsart und der Dosierung untersucht. Es wurde ein standardisiertes tierexperi-mentelles Tumormodell etabliert und zunächst die Freisetzung vitaler Tumorzellen durch einen onkotischen Eingriff simuliert. Hierzu erhielten 100 Ratten (WAG-RIJ) eine sterile intraperitoneale Injektion von 105 syngenetischen Kolonadenokarzinomzellen (CC-531) mittels Laparotomie. Außerdem erhielten die Tiere eine subkutane Zellinjektion von ebenfalls 105 syngenetischen Tumorzellen des gleichen Zelltyps, die periphere Metastasen simulieren sollten. Um den systemischen Einflusses der neu identifizierten Substanz BTB 14431 sowie von Emodin auf solide Tumoren zu untersuchen, wurde die Hälfte der Tiere 28 Tage nach Zellapplikation mittels Ports in der Vena jugularis externa über eine Woche in einem 12-stündigen Rhythmus behandelt (Kontrollgruppe: Behandlung mit Ringer-Laktat, Therapiegruppen: Behandlung mit 0,3 mg/kg KG BTB 14431, 1,7 mg/kg KG BTB 14431, Emodin 2,5 mg/kg KG oder Emodin 5 mg/kg KG). Die andere Hälfte der Tiere erhielt die intermittierende Therapie über intraperitoneale Injektionen. Drei Wochen nach Behandlungsende wurden die Tiere euthanasiert und die Tumorgewichte bestimmt. In diesem Experiment konnte ein dosisabhängiger Einfluss von Emodin und BTB 14431 auf das Wachstum der Tumoren gezeigt werden. Dabei schien Emodin potenter und besser verträglich zu sein als BTB 14431. Dies ist jedoch sowohl von der Dosis als auch von der Applikationsart abhängig. Die besten Ergebnisse zeigten die Gruppen, die Emodin in einer der beiden Dosierungen oder BTB 14431 in der Dosierung 0,3 mg/kg KG intravenös erhielten. Die Tiere dieser Gruppen nahmen mehr an Körpergewicht zu und die Tumore hatten ein geringeres Gewicht als bei der Kontrollgruppe. Des Weiteren konnte bei den genannten Gruppen eine bessere Wirksamkeit der Behandlung bei intravenöser Applikation im Vergleich zur intraperitonealen Applikation festgestellt werden. Bei den intraperitoneal behandelten Tieren gab es lediglich bei der Behandlung mit 5 mg/kg KG Emodin einen Unterschied im Gewicht der Tumormassen zur Kontrollgruppe. BTB 14431 zeigte bei höherer Dosierung nicht den erwarteten Effekt.For the treatment of colorectal cancer many new products are on the market, but often with drug resistance and side effects. Looking for new pharmacological agents with improved properties, a new substance (BTB 14431) was discovered by using the kinase inhibitor emodin and “in silico screening”. It was already examined once in vivo in a tumor suspension model in a previous experiment. Various studies have shown that emodin induces apoptosis, inhibits cell proliferation and suppresses angiogenesis and so may reduce tumor growth. In this experimental study the effect of emodin and BTB 14431 on the growth of advanced tumors with relation to differences in the mode of application and the dosage has now been investigated. A standardized animal model of cancer has been established and the release of vital tumor cells by an oncotic intervention was simulated. For this purpose 100 rats (WAG RIJ) received a sterile intraperitoneal injection of 105 syngenetic colon adenocarcinoma cells (CC-531) by laparotomy. In addition, the animals were given a subcutaneous injection of also 105 syngenetic tumor cells of the same cell type, which should simulate peripheral metastases. To investigate the systemic influence of the newly identified substance BTB 14431 and of emodin to solid tumors half of the animals were treated by ports in the external jugular vein over a week in a 12-hour rhythm 28 days after cellapplication (control group: treatment with Ringer’s solution, treatment groups: treatment with 0,3 mg/kg bw BTB 14431, 1,7 mg/kg bw BTB 14431, emodin 2,5 mg/kg bw or emodin 5 mg/kg bw). The other half of the animals received intraperitoneal injections of the intermittent therapy. Three weeks after treatment, the animals were euthanized and the tumor weights were determined. As a result of this experiment, a dose- dependent effect of emodin and BTB 14431 on the growth of tumors could be shown. Moreover, emodin seems to be more potent and better tolerated than BTB 14431. However, this is dependent on both the dose and the mode of application. The best results were shown in the groups with intravenous emodin treatment in one of the dosages or BTB 14431 0,3 mg/kg. The animals in this group increased more in weight and the tumors had a lower weight than in the control group. Furthermore, a better efficacy of treatment for intravenous application was observed in the mentioned groups as compared to the intraperitoneal application. In the groups with animals treated intraperitoneally there was only a difference in the weight of the tumor mass compared to the control group treated with 5 mg/kg KG emodin. BTB 14431 did not show the expected effect at higher doses