Skip to main content
Erschienen in: Surgical Endoscopy 3/2018

15.09.2017

Simvastatin enhances radiation sensitivity of colorectal cancer cells

verfasst von: Georgios Karagkounis, Jennifer DeVecchio, Sylvain Ferrandon, Matthew F. Kalady

Erschienen in: Surgical Endoscopy | Ausgabe 3/2018

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Introduction

Neoadjuvant chemoradiation (CRT) for rectal cancer induces variable responses, and better response has been associated with improved oncologic outcomes. Our group has previously shown that the administration of HMG-CoA reductase inhibitors, commonly known as statins, is associated with improved response to neoadjuvant CRT in rectal cancer patients. The purpose of this study was to study the effects of simvastatin on colorectal cancer cells and explore its potential as a radiation-sensitizer in vitro.

Methods

Four colorectal cancer cell lines (SW480, DLD1, SW837, and HRT18) were used to test the effects of simvastatin alone, radiation alone, and combination therapy. Outcome measures included ATP-based cell viability, colony formation, and protein (immunoblot) assays.

Results

The combination of radiation and simvastatin inhibited colony formation and cell viability of all four CRC lines, to a greater degree than either treatment alone (p < 0.01). In addition, the effects of simvastatin in this combination therapy were dose dependent, with increased concentrations resulting in more potentiated inhibitory effects. The radiosensitizing effects of simvastatin on cell viability were negated by the presence of exogenous GGPP in the media. On protein analyses of irradiated cells, simvastatin treatment inhibited phosphorylation of ERK1/2, in a dose-dependent manner, while the total levels of ERK1/2 remained stable. In addition, the combined treatment resulted in increased levels of cleaved caspase 3, indicating greater apoptotic activity in the cells treated with radiation and simvastatin together.

Conclusions

Treatment with simvastatin hindered CRC cell viability and enhanced radiation sensitivity in vitro. These effects were tied to the depletion of GGPP and the decreased phosphorylation of ERK1/2, suggesting a prominent role for the EGFR-RAS-ERK1/2 pathway, through which statin enhances radiation sensitivity.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat O’Connell MJ, Martenson JA, Wieand HS, Krook JE, Macdonald JS, Haller DG, Mayer RJ, Gunderson LL, Rich TA (1994) Improving adjuvant therapy for rectal cancer by combining protracted-infusion fluorouracil with radiation therapy after curative surgery. N Engl J Med 331(8):502–507. doi:10.1056/nejm199408253310803 CrossRefPubMed O’Connell MJ, Martenson JA, Wieand HS, Krook JE, Macdonald JS, Haller DG, Mayer RJ, Gunderson LL, Rich TA (1994) Improving adjuvant therapy for rectal cancer by combining protracted-infusion fluorouracil with radiation therapy after curative surgery. N Engl J Med 331(8):502–507. doi:10.​1056/​nejm199408253310​803 CrossRefPubMed
2.
Zurück zum Zitat Kapiteijn E, Marijnen CA, Nagtegaal ID, Putter H, Steup WH, Wiggers T, Rutten HJ, Pahlman L, Glimelius B, van Krieken JH, Leer JW, van de Velde CJ (2001) Preoperative radiotherapy combined with total mesorectal excision for resectable rectal cancer. N Engl J Med 345(9):638–646. doi:10.1056/NEJMoa010580 CrossRefPubMed Kapiteijn E, Marijnen CA, Nagtegaal ID, Putter H, Steup WH, Wiggers T, Rutten HJ, Pahlman L, Glimelius B, van Krieken JH, Leer JW, van de Velde CJ (2001) Preoperative radiotherapy combined with total mesorectal excision for resectable rectal cancer. N Engl J Med 345(9):638–646. doi:10.​1056/​NEJMoa010580 CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Sauer R, Becker H, Hohenberger W, Rodel C, Wittekind C, Fietkau R, Martus P, Tschmelitsch J, Hager E, Hess CF, Karstens JH, Liersch T, Schmidberger H, Raab R (2004) Preoperative versus postoperative chemoradiotherapy for rectal cancer. N Engl J Med 351(17):1731–1740. doi:10.1056/NEJMoa040694 CrossRefPubMed Sauer R, Becker H, Hohenberger W, Rodel C, Wittekind C, Fietkau R, Martus P, Tschmelitsch J, Hager E, Hess CF, Karstens JH, Liersch T, Schmidberger H, Raab R (2004) Preoperative versus postoperative chemoradiotherapy for rectal cancer. N Engl J Med 351(17):1731–1740. doi:10.​1056/​NEJMoa040694 CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Sauer R, Liersch T, Merkel S, Fietkau R, Hohenberger W, Hess C, Becker H, Raab HR, Villanueva MT, Witzigmann H, Wittekind C, Beissbarth T, Rodel C (2012) Preoperative versus postoperative chemoradiotherapy for locally advanced rectal cancer: results of the German CAO/ARO/AIO-94 randomized phase III trial after a median follow-up of 11 years. J Clin Oncol 30(16):1926–1933. doi:10.1200/jco.2011.40.1836 CrossRefPubMed Sauer R, Liersch T, Merkel S, Fietkau R, Hohenberger W, Hess C, Becker H, Raab HR, Villanueva MT, Witzigmann H, Wittekind C, Beissbarth T, Rodel C (2012) Preoperative versus postoperative chemoradiotherapy for locally advanced rectal cancer: results of the German CAO/ARO/AIO-94 randomized phase III trial after a median follow-up of 11 years. J Clin Oncol 30(16):1926–1933. doi:10.​1200/​jco.​2011.​40.​1836 CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Rodel C, Martus P, Papadoupolos T, Fuzesi L, Klimpfinger M, Fietkau R, Liersch T, Hohenberger W, Raab R, Sauer R, Wittekind C (2005) Prognostic significance of tumor regression after preoperative chemoradiotherapy for rectal cancer. J Clin Oncol 23(34):8688–8696. doi:10.1200/jco.2005.02.1329 CrossRefPubMed Rodel C, Martus P, Papadoupolos T, Fuzesi L, Klimpfinger M, Fietkau R, Liersch T, Hohenberger W, Raab R, Sauer R, Wittekind C (2005) Prognostic significance of tumor regression after preoperative chemoradiotherapy for rectal cancer. J Clin Oncol 23(34):8688–8696. doi:10.​1200/​jco.​2005.​02.​1329 CrossRefPubMed
6.
Zurück zum Zitat Maas M, Nelemans PJ, Valentini V, Das P, Rodel C, Kuo LJ, Calvo FA, Garcia-Aguilar J, Glynne-Jones R, Haustermans K, Mohiuddin M, Pucciarelli S, Small W Jr, Suarez J, Theodoropoulos G, Biondo S, Beets-Tan RG, Beets GL (2010) Long-term outcome in patients with a pathological complete response after chemoradiation for rectal cancer: a pooled analysis of individual patient data. Lancet Oncol 11(9):835–844. doi:10.1016/s1470-2045(10)70172-8 CrossRefPubMed Maas M, Nelemans PJ, Valentini V, Das P, Rodel C, Kuo LJ, Calvo FA, Garcia-Aguilar J, Glynne-Jones R, Haustermans K, Mohiuddin M, Pucciarelli S, Small W Jr, Suarez J, Theodoropoulos G, Biondo S, Beets-Tan RG, Beets GL (2010) Long-term outcome in patients with a pathological complete response after chemoradiation for rectal cancer: a pooled analysis of individual patient data. Lancet Oncol 11(9):835–844. doi:10.​1016/​s1470-2045(10)70172-8 CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Agarwal B, Bhendwal S, Halmos B, Moss SF, Ramey WG, Holt PR (1999) Lovastatin augments apoptosis induced by chemotherapeutic agents in colon cancer cells. Clin Cancer Res 5(8):2223–2229PubMed Agarwal B, Bhendwal S, Halmos B, Moss SF, Ramey WG, Holt PR (1999) Lovastatin augments apoptosis induced by chemotherapeutic agents in colon cancer cells. Clin Cancer Res 5(8):2223–2229PubMed
9.
Zurück zum Zitat Chan KK, Oza AM, Siu LL (2003) The statins as anticancer agents. Clin Cancer Res 9(1):10–19PubMed Chan KK, Oza AM, Siu LL (2003) The statins as anticancer agents. Clin Cancer Res 9(1):10–19PubMed
11.
Zurück zum Zitat Poynter JN, Gruber SB, Higgins PD, Almog R, Bonner JD, Rennert HS, Low M, Greenson JK, Rennert G (2005) Statins and the risk of colorectal cancer. N Engl J Med 352(21):2184–2192. doi:10.1056/NEJMoa043792 CrossRefPubMed Poynter JN, Gruber SB, Higgins PD, Almog R, Bonner JD, Rennert HS, Low M, Greenson JK, Rennert G (2005) Statins and the risk of colorectal cancer. N Engl J Med 352(21):2184–2192. doi:10.​1056/​NEJMoa043792 CrossRefPubMed
12.
13.
14.
Zurück zum Zitat Konstantinopoulos PA, Karamouzis MV, Papavassiliou AG (2007) Post-translational modifications and regulation of the RAS superfamily of GTPases as anticancer targets. Nat Rev Drug Discov 6(7):541–555. doi:10.1038/nrd2221 CrossRefPubMed Konstantinopoulos PA, Karamouzis MV, Papavassiliou AG (2007) Post-translational modifications and regulation of the RAS superfamily of GTPases as anticancer targets. Nat Rev Drug Discov 6(7):541–555. doi:10.​1038/​nrd2221 CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Huang EH, Johnson LA, Eaton K, Hynes MJ, Carpentino JE, Higgins PD (2010) Atorvastatin induces apoptosis in vitro and slows growth of tumor xenografts but not polyp formation in MIN mice. Dig Dis Sci 55(11):3086–3094. doi:10.1007/s10620-010-1157-x CrossRefPubMed Huang EH, Johnson LA, Eaton K, Hynes MJ, Carpentino JE, Higgins PD (2010) Atorvastatin induces apoptosis in vitro and slows growth of tumor xenografts but not polyp formation in MIN mice. Dig Dis Sci 55(11):3086–3094. doi:10.​1007/​s10620-010-1157-x CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Lee SJ, Lee I, Lee J, Park C, Kang WK (2014) Statins, 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase inhibitors, potentiate the anti-angiogenic effects of bevacizumab by suppressing angiopoietin2, BiP, and Hsp90alpha in human colorectal cancer. Br J Cancer 111(3):497–505. doi:10.1038/bjc.2014.283 CrossRefPubMedPubMedCentral Lee SJ, Lee I, Lee J, Park C, Kang WK (2014) Statins, 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase inhibitors, potentiate the anti-angiogenic effects of bevacizumab by suppressing angiopoietin2, BiP, and Hsp90alpha in human colorectal cancer. Br J Cancer 111(3):497–505. doi:10.​1038/​bjc.​2014.​283 CrossRefPubMedPubMedCentral
17.
Zurück zum Zitat Lee J, Lee I, Han B, Park JO, Jang J, Park C, Kang WK (2011) Effect of simvastatin on cetuximab resistance in human colorectal cancer with KRAS mutations. J Natl Cancer Inst 103(8):674–688. doi:10.1093/jnci/djr070 CrossRefPubMed Lee J, Lee I, Han B, Park JO, Jang J, Park C, Kang WK (2011) Effect of simvastatin on cetuximab resistance in human colorectal cancer with KRAS mutations. J Natl Cancer Inst 103(8):674–688. doi:10.​1093/​jnci/​djr070 CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat Lee J, Hong YS, Hong JY, Han SW, Kim TW, Kang HJ, Kim TY, Kim KP, Kim SH, Do IG, Kim KM, Sohn I, Park SH, Park JO, Lim HY, Cho YB, Lee WY, Yun SH, Kim HC, Park YS, Kang WK (2014) Effect of simvastatin plus cetuximab/irinotecan for KRAS mutant colorectal cancer and predictive value of the RAS signature for treatment response to cetuximab. Invest New Drugs 32(3):535–541. doi:10.1007/s10637-014-0065-x CrossRefPubMed Lee J, Hong YS, Hong JY, Han SW, Kim TW, Kang HJ, Kim TY, Kim KP, Kim SH, Do IG, Kim KM, Sohn I, Park SH, Park JO, Lim HY, Cho YB, Lee WY, Yun SH, Kim HC, Park YS, Kang WK (2014) Effect of simvastatin plus cetuximab/irinotecan for KRAS mutant colorectal cancer and predictive value of the RAS signature for treatment response to cetuximab. Invest New Drugs 32(3):535–541. doi:10.​1007/​s10637-014-0065-x CrossRefPubMed
19.
Zurück zum Zitat Kodach LL, Jacobs RJ, Voorneveld PW, Wildenberg ME, Verspaget HW, van Wezel T, Morreau H, Hommes DW, Peppelenbosch MP, van den Brink GR, Hardwick JC (2011) Statins augment the chemosensitivity of colorectal cancer cells inducing epigenetic reprogramming and reducing colorectal cancer cell ‘stemness’ via the bone morphogenetic protein pathway. Gut 60(11):1544–1553. doi:10.1136/gut.2011.237495 CrossRefPubMed Kodach LL, Jacobs RJ, Voorneveld PW, Wildenberg ME, Verspaget HW, van Wezel T, Morreau H, Hommes DW, Peppelenbosch MP, van den Brink GR, Hardwick JC (2011) Statins augment the chemosensitivity of colorectal cancer cells inducing epigenetic reprogramming and reducing colorectal cancer cell ‘stemness’ via the bone morphogenetic protein pathway. Gut 60(11):1544–1553. doi:10.​1136/​gut.​2011.​237495 CrossRefPubMed
20.
Zurück zum Zitat Lacerda L, Reddy JP, Liu D, Larson R, Li L, Masuda H, Brewer T, Debeb BG, Xu W, Hortobagyi GN, Buchholz TA, Ueno NT, Woodward WA (2014) Simvastatin radiosensitizes differentiated and stem-like breast cancer cell lines and is associated with improved local control in inflammatory breast cancer patients treated with postmastectomy radiation. Stem Cells Transl Med 3(7):849–856. doi:10.5966/sctm.2013-0204 CrossRefPubMedPubMedCentral Lacerda L, Reddy JP, Liu D, Larson R, Li L, Masuda H, Brewer T, Debeb BG, Xu W, Hortobagyi GN, Buchholz TA, Ueno NT, Woodward WA (2014) Simvastatin radiosensitizes differentiated and stem-like breast cancer cell lines and is associated with improved local control in inflammatory breast cancer patients treated with postmastectomy radiation. Stem Cells Transl Med 3(7):849–856. doi:10.​5966/​sctm.​2013-0204 CrossRefPubMedPubMedCentral
21.
Zurück zum Zitat Sanli T, Liu C, Rashid A, Hopmans SN, Tsiani E, Schultz C, Farrell T, Singh G, Wright J, Tsakiridis T (2011) Lovastatin sensitizes lung cancer cells to ionizing radiation: modulation of molecular pathways of radioresistance and tumor suppression. J Thorac Oncol 6(3):439–450. doi:10.1097/JTO.0b013e3182049d8b CrossRefPubMed Sanli T, Liu C, Rashid A, Hopmans SN, Tsiani E, Schultz C, Farrell T, Singh G, Wright J, Tsakiridis T (2011) Lovastatin sensitizes lung cancer cells to ionizing radiation: modulation of molecular pathways of radioresistance and tumor suppression. J Thorac Oncol 6(3):439–450. doi:10.​1097/​JTO.​0b013e3182049d8b​ CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Theodoropoulos G, Wise WE, Padmanabhan A, Kerner BA, Taylor CW, Aguilar PS, Khanduja KS (2002) T-level downstaging and complete pathologic response after preoperative chemoradiation for advanced rectal cancer result in decreased recurrence and improved disease-free survival. Dis Colon Rectum 45(7):895–903CrossRefPubMed Theodoropoulos G, Wise WE, Padmanabhan A, Kerner BA, Taylor CW, Aguilar PS, Khanduja KS (2002) T-level downstaging and complete pathologic response after preoperative chemoradiation for advanced rectal cancer result in decreased recurrence and improved disease-free survival. Dis Colon Rectum 45(7):895–903CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Simvastatin enhances radiation sensitivity of colorectal cancer cells
verfasst von
Georgios Karagkounis
Jennifer DeVecchio
Sylvain Ferrandon
Matthew F. Kalady
Publikationsdatum
15.09.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Surgical Endoscopy / Ausgabe 3/2018
Print ISSN: 0930-2794
Elektronische ISSN: 1432-2218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00464-017-5841-1

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2018

Surgical Endoscopy 3/2018 Zur Ausgabe

Wie erfolgreich ist eine Re-Ablation nach Rezidiv?

23.04.2024 Ablationstherapie Nachrichten

Nach der Katheterablation von Vorhofflimmern kommt es bei etwa einem Drittel der Patienten zu Rezidiven, meist binnen eines Jahres. Wie sich spätere Rückfälle auf die Erfolgschancen einer erneuten Ablation auswirken, haben Schweizer Kardiologen erforscht.

Hinter dieser Appendizitis steckte ein Erreger

23.04.2024 Appendizitis Nachrichten

Schmerzen im Unterbauch, aber sonst nicht viel, was auf eine Appendizitis hindeutete: Ein junger Mann hatte Glück, dass trotzdem eine Laparoskopie mit Appendektomie durchgeführt und der Wurmfortsatz histologisch untersucht wurde.

Mehr Schaden als Nutzen durch präoperatives Aussetzen von GLP-1-Agonisten?

23.04.2024 Operationsvorbereitung Nachrichten

Derzeit wird empfohlen, eine Therapie mit GLP-1-Rezeptoragonisten präoperativ zu unterbrechen. Eine neue Studie nährt jedoch Zweifel an der Notwendigkeit der Maßnahme.

Ureterstriktur: Innovative OP-Technik bewährt sich

19.04.2024 EAU 2024 Kongressbericht

Die Ureterstriktur ist eine relativ seltene Komplikation, trotzdem bedarf sie einer differenzierten Versorgung. In komplexen Fällen wird dies durch die roboterassistierte OP-Technik gewährleistet. Erste Resultate ermutigen.

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.