Die Strahlenreaktion der Mundschleimhaut ist die häufigste und Dosis limitierende frühe Nebenwirkung der Radio(chemo)therapie von Kopf-Hals-Tumoren. Sie führt zu einer starken Beeinträchtigung des Allgemeinzustandes sowie der Lebensqualität der Patienten. Nicht selten muss die Strahlentherapie unterbrochen werden, wodurch sich die Tumorheilungschance deutlich reduziert. Trotz zahlreicher experimenteller und klinischer Ansätze konnte bisher kein allgemein gültiges Konzept zur Prophylaxe und Therapie der radiogenen Mucositis enoralis in der Klinik etabliert werden. Die Pathogenese der oralen Mukositis ist komplex. Sie wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, darunter verschiedene Signalkaskaden, wie die Rho- und Ras-vermittelte Signaltransduktion. Die vorliegende tierexperimentelle Arbeit untersuchte deshalb den Ein-fluss des 3-Hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoenzymA-Reduktase-Hemmers Lovastatin, welcher unter anderem die genannten Signalkaskaden modifiziert, auf die Reaktion der Mundschleimhaut auf fraktionierte Bestrahlung. Ergänzende histologische Untersuchungen sollen weitere Anhaltspunkte auf den Wirkmechanismus von Lovastatin geben. Alle Untersuchungen erfolgten am etablierten Tiermodell der Schleimhaut der Zungenunter-seite der Maus (Inzucht-Stamm C3H/Neu). Die Bestrahlung wurde als fraktionierte, perkutane Schnauzenbestrahlung (200 kV Röntgenstrahlung) mit wöchentlich 5x3 Gy über eine (Tag 0-4) bzw. zwei Wochen (Tag 0-4 und 7-11) durchgeführt. Das Bestrahlungsfeld war dabei so definiert, dass die gesamte Schnauze bis zu einer Ebene von den Augen bis zur Kehle, und damit die gesamte Zunge, eingeschlossen wurden. Daraus resultierte zunächst nur ein subklinischer Effekt an der Mundschleimhaut. Durch die lokale Testbestrahlung (25 kV Röntgen-strahlung) eines 3x3 mm² großen Feldes auf der Zungenunterseite wurde eine klinische Reaktion indiziert. Die lokale Bestrahlung erfolgte mit jeweils 5 gestaffelten Dosisgruppen (je-weils 10 Tiere zur Generierung vollständiger Dosis-Effekt-Kurven (Logit-Analyse). Als quantaler Endpunkt diente das Auftreten einer Ulzeration, entsprechend einer konfluenten Mukositis Grad 3 nach RTOG/EORTC-Klasifikation. Die Latenzzeit zwischen lokaler Bestrahlung und Diagnosestellung und die Dauer der Ulzeration bis zur Reepithelialisierung beschreiben den zeitlichen Verlauf der Veränderungen. Der Beschreibung des Dosiseffektes dienten die ED50-Werte (Dosis, bei der bei 50 % der Tiere eine Ulzeration innerhalb des Testfeldes zu erwarten ist) und deren Standardabweichung σ bzw. deren 95 %-Vertrauensbereiche. Für histologische Untersuchungen wurden an 16 aufeinander folgenden Tagen jeweils 3 Tiere einer Versuchsgruppe getötet. Als Kontrolle dienten 3 unbehandelte Tiere. Die Zungen wurden entnommen und mit Hämatoxylin und Eosin gefärbte Schnitte angefertigt. Anschließend erfolgte die lichtmikroskopische Auswertung von mindestens 2 mm Epithellänge pro Präparat, wobei die Zahl der kernhaltigen Zellen in der Funktions- und Germinativschicht sowie die Dicken der Germinativ-, Funktions- und Keratinschicht bestimmt wurden. Lovastatin (1A Pharma, Oberhaching) wurde in einer Dosierung von 16 mg/kg, entsprechend der empfohlenen Dosis beim Menschen, appliziert. Die Gabe des in destillierten Wasser suspendierten Medikamentes, erfolgte täglich per os über eine Schlundsonde. Bei fraktionierter Bestrahlung über 1 Woche erhielten die Versuchstiere Lovastatin von Tag -3 (bezogen auf den Tag der ersten Fraktion) bis Tag +7 oder bis zur Ausheilung der Ulzerationen. Bei fraktionierter Bestrahlung über 2 Wochen wurden 4 Behandlungszeiträume von Lovastatin getestet: Tag -3 bis +4, Tag +7 bis +14, Tag 0 bis +14 oder Tag 0 bis zur Heilung der Ulzeration. Für die histologischen Untersuchungen erfolgte eine fraktionierte Bestrahlung mit 10x3 Gy über 2 Wochen. An den Tagen 0-14 bzw. 7-14 wurde Lovastatin verabreicht. Als Kontrolle dienten die Versuchsgruppen, welche eine alleinige Bestrahlung bzw. Lovastatingabe erhielten. Zur Testung der Verträglichkeit des Medikamentes erhielten zunächst 5 Versuchstiere einmal täglich 16 mg/kg Lovastatin über einen Zeitraum von 25 Tagen. Dabei konnten keine wesentlichen unerwünschten Arzneimittelwirkungen beobachtet werden. Die alleinige Einzeitbestrahlung ergab einen ED50-Wert von 11,5±1,0 Gy mit einer signifikan-ten Dosisabhängigkeit der Ulkusfrequenz (p=0,0007). Die Latenzzeit war 12,2±0,5 Tage, die Ulkusdauer 3,1±0,6 Tage. Der ED50-Wert für die alleinige fraktionierte Bestrahlung über 1 Woche war 8,6±1,4 Gy (p=0,0002). Es wurden für die Latenzzeit 9,7±0,8 Tage und für die Ulkusdauer 5,4±1,1 Tage bestimmt. In beiden Versuchsprotokollen mit Lovastatingabe und fraktionierter Bestrahlung über eine Woche konnte eine signifikante Erhöhung der ED50-Werte gegenüber der alleinigen Fraktionierung festgestellt werden. Bei Medikamentengabe von Tag -3 bis +7 war die ED50 10,1±0,1 Gy, von Tag -3 bis zur Ausheilung 11,6±0,7 Gy. Die mittleren Latenzzeiten waren gegenüber der Kontrolle nicht signifikant verändert, es konnte jedoch in beiden Versuchsarmen eine Verkürzung der mittleren Ulkusdauer um ca. 2 Tage festgestellt werden. Für die Testbestrahlung nach alleiniger fraktionierter Bestrahlung über 2 Wochen ergab sich ein ED50-Wert von 7,9±1,3 Gy (p=0,0002). Für die Latenzzeit wurden 11,8±0,8 Tage und für die Ulkusdauer 4,5±1,0 Tage ermittelt. Die Gabe von Lovastatin führte in allen Behandlungs-protokollen zu einer signifikanten Erhöhung der ED50-Werte: Tag -3 bis +4: 12,7±0,9 Gy; Tag +7 bis +14: 11,6±0,9 Gy; Tag 0 bis 14: 14,3±1,2 Gy, Tag 0 bis Ausheilung der Ulzeration: 12,9±1,3 Gy. Ebenso wie bei fraktionierter Bestrahlung über eine Woche, konnte eine Verkürzung der Ulkusdauer um ca. 2 Tage festgestellt werden. Außerdem wurde eine Verkürzung der mittleren Latenzzeit von 2,4 Tagen (Medikamentengabe von Tag -3 bis +4) bis 4,1 Tagen (Tag 0 bis zur Ausheilung) gefunden. Bei fraktionierter Bestrahlung über 2 Wochen konnte für den gesamten Behandlungszeitraum eine gegenüber der unbehandelten Kontrolle reduzierte Gesamtzellzahl (Minimalwert Tag 4: 51%) festgestellt werden. Erst am Tag 16 wurde der Ausgangswert wieder erreicht. Demgegenüber ergab die alleinige Applikation von Lovastatin von Tag 0 bis 14 im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle signifikant höhere Gesamtzellzahlen (Maximalwert Tag 9: 144% des Ausgangswertes). Bei fraktionierter Bestrahlung und Lovastatingabe konnten gegenüber der Kontrolle reduzierte, jedoch höhere Gesamtzellzahlen als bei alleiniger Fraktionierung festgestellt werden. Die Gesamtschichtdicken aller 4 Behandlungsprotokolle ergaben ähnliche Verläufe ohne signifikante Unterschiede. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Applikation von Lovastatin während fraktionierter Bestrahlung einen mukoprotektiven Effekt aufweist. In allen Behandlungsprotokollen war eine signifikante Erhöhung der isoeffektiven Dosen festgestellt werden. Dabei scheint der mukoprotektive Effekt umso größer zu sein, je länger die Behandlung mit Lovastatin andauerte. Lovastatin führte zu einer eindeutigen Akumulation der epithelialen Zellproliferation. Die exakten Wirkmechanismen der Mukoprotektion durch Statine sind jedoch bisher nicht geklärt und bedürfen weitergehender Untersuchungen. / The radiation response of oral mucosa is a frequent and dose-limiting side effect of radio(chemo)therapy of tumours in the head-and-neck region. Oral mucositis substantially im-pacts on the general condition and the quality of life of the patients. It necessitates treatment interruptions in a number of patients, with the consequence of a marked reduction of the tumour cure probability. Despite various experimental and clinical approaches, no general strategy for the prophylaxis or management of radiation-induced oral mucositis has so far been established in clinical routine. The pathogenesis of oral mucositis is complex and is influenced by a variety of factors, including miscellaneous signalling cascades, such as rho- and ras-dependent signal transduction. The present preclinical study in experimental animals was hence initiated to characterize the effect of the 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoenzymeA-reductase inhibitor Lovastatin, which modulates the latter signalling chains, on the response of oral mucosa to fractionated irradiation. Accompanying histological studies were performed to illuminate the mechanism of action of Lovastatin. All investigations were performed in the mucosa of the lower surface of mouse tongue (C3H/Neu inbred strain) as an established animal model. Irradiation was administered as fractionated, percutaneous treatment of the entire snout of the animals (200 kV X-rays). The protocols comprised the application of 5x3 Gy/week over 1 week (days 0-4) or 2 weeks (days 0-4, 7-11). The treatment volume encompassed the snout of the animals to a plane from the eyes to the throat, thus including the entire tongue. With snout irradiation, only a subclinical mucosal effect was induced. Subsequent local test irradiation (25 kV X-rays) yielded a clinically manifest reaction within a 3x3 mm2 test area at the lower tongue surface. Local irradiation was performed in 5 graded dose groups with 10 animals each, in order to generate complete doseeffect curves (logit analyses). For this, mucosal ulceration, corresponding to confluent mucositis grade 3 according to the RTOG/EORTC classification, was analyzed as the quantal endpoint. The latent time between test irradiation and first ulcer diagnosis and the ulcer duration until reepithelialisation served as parameters of the time course of the radiation response. The dose effect was described by ED50 values (dose at which an ulceration within the test area is expected in 50 % of the animals) and their standard deviation  or their 95 % confidence intervals. For histological studies, 3 mice of each experimental group (see below) were sacrificed per day over a period of 16 days. Three untreated mice served as controls. The tongues were excised and the sections stained with haematoxylin and eosin. At least 2 mm epithelial length were examined by standard light microscopy, and the number of nucleated cells in the functional and germinal layers as well as the thickness of the individual epithelial layers was quantified. Lovastatin (1A Pharma, Oberhaching, Germany) was administered at a dose of 16 mg/kg, according to the recommended dose in patients. The drug was suspended in A. dest. and applied daily per os via gavage. With fractionated irradiation over 1 week, Lovastatin was administered from day -3 (before the first fraction) until day 7 or until clinical healing of all reactions. Fractionated irradiation over 2 weeks was combined with Lovastatin in 4 admini-stration intervals: day -3 to +4, day +7 to +11, day 0 to +14 or day 0 until clinical healing of all ulcerations. For the histological investigations, irradiation was applied with 10x3 Gy over 2 weeks. Lovastatin was administered on days 0-14 or 7-14, respectively. Groups that received either radiation alone or Lovastatin alone in similar protocols served as controls. To test for tolerability of the drug, 5 animals were treated daily with 16 mg/kg Lovastatin over 25 days. No adverse events were observed. Single dose irradiation alone resulted in an ED50 value of 11.5±1.0 Gy, with a significant dose dependence of ulcer frequency (p=0.0007). The latent time was 12.2±0.5 d, ulcer duration 3.1±0.6 d. The ED50 value for test irradiation after fractionated irradiation over 1 week was 8.6±1.4 Gy (p=0.0002). Latent time was 9.7±0.8 d, ulcer duration 5.4±1.1d. In both protocols with Lovas-tatin, a significant increase of the ED50 values was observed, with 10.1±0.1 Gy and 11.6±0.7 Gy for drug administration from day -3 to +7 and day -3 to ulcer healing, respectively. The mean latencies were not significantly different from the control. However, mean ulcer duration was shortened by ca. 2 d. For test irradiation after 2 weeks of fractionation alone, the ED50 was 7.9±1.3 Gy (p=0.0002). Mean latency was 11.8±0.8 d, mean ulcer duration 4.5±1.0 d. Lovastatin administration yielded a significant increase in ED50 values in all experimental protocols, with 12.7±0.9 Gy for day -3 to +4, 11.6±0.9 Gy for day +7 to +14, 14.3±1.2 Gy for day 0 to +14 and 12.9±1.3 Gy for day 0 until healing. Similar to one week of fractionation, a shortening of ulcer duration by ca. 2 d was found. Mean latencies were reduced by 2.4 days (drug administration day -3 to +4) to 4.1 days (day 0 to healing). Epithelial cell numbers were clearly reduced by fractionated irradiation (minimum day 4: 51 % of the control). Original values were not observed before day 16. In contrast, administration of Lovastatin alone significantly increased the total cell numbers in the epithelium (maximum day 9: 144 % of control). The combination of irradiation and Lovastatin resulted in total cell numbers that were reduced compared to the control, but markedly higher than with irradiation alone. No differences were found for epithelial thickness in comparison to irradiation alone. In conclusion, the administration of Lovastatin during fractionated irradiation showed a substantial mucoprotective effect. Isoeffective doses were significantly increased in all Lovastatin treatment arms. The longer the interval of drug administration was, the more pronounced was the effect. Lovastatin yielded a clear stimulation of epithelial cell proliferation. The detailed mechanisms of action of Lovastatin, however, remain unclear and require further investigation.

Soft tissue sarcomas account for about 1% of all malignancies. The increase in incidence of soft tissue sarcomas during the recent decades may predominantly be attributed to AIDS-related Kaposi’s sarcoma; when this tumor is excluded, conclusive evidence for an age-adjusted increase is lacking. Beside the well investigated role of the human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) and the human herpesvirus 8 (HHV-8) in the tumorigenesis of AIDS-related Kaposi’s sarcoma and several inherited disorders, considerable evidence support a relationship between occupational chemicals as vinyl chloride, phenoxyacetic acid herbicides, chlorphenols, dioxin, medicinal measures as Thorotrast exposure and therapeutic irradiation, and the development of soft tissue sarcoma. Hormones and chronic repair processes are further probably sarcoma-promoting factors. Considering the rarity of soft tissue sarcomas despite the vast portion that soft tissues comprise in the human body, additional knowledge on the tumorigenesis of soft tissue sarcomas might considerably contribute to the understanding of the etiologic pathways of malignant tumors in humans. / Weichteilsarkome stellen etwa 1% aller bösartigen Neubildungen. Der in den vergangenen Jahrzehnten beobachtete Inzidenzanstieg geht fast ausschließlich auf die rasante Zunahme an AIDS-assoziierten Kaposi-Sarkomen zurück. Bei Außerachtlassung dieses Tumors gibt es bisher keinen schlüssigen Beweis für eine wirkliche alterskorrigierte Häufigkeitszunahme der Weichteilsarkome. Neben der gut untersuchten Rolle des HIV-1-Virus und des humanen Herpes-Virus 8 bei der Entstehung des AIDS-assoziierten Kaposi-Sarkoms und einigen prädisponierenden genetischen Erkrankungen existieren starke Hinweise für einen Zusammenhang zwischen Industriegiften wie Vinylchlorid, Phenoxyessigsäure-Herbiziden, Chlorphenolen, Dioxinen, medizinischen Maßnahmen wie therapeutischer Bestrahlung oder dem Einsatz von Thorotrast, und der Entwicklung von Weichteilsarkomen. Hormone und chronische Reparaturprozesse sind weitere wahrscheinlich fördernde Einflüsse auf die Entstehung von Weichteilsarkomen. Die Tatsache, daß trotz des großen Anteils, den die Binde- und Stützgewebe an der Körpermasse stellen, nur selten maligne Tumoren von diesen Strukturen ausgehen, läßt hoffen, daß ein besseres Verständnis der an der Kanzerogenese von Weichteilsarkomen beteiligten Mechanismen in der Zukunft wichtige Erkenntnisse über die Entstehung menschlicher Tumoren liefern kann. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Bei der Strahlentherapie fortgeschrittener Tumoren im Kopf-Hals-Bereich gilt die radiogene Mucositis enoralis als schwerwiegende und dosislimitierende frühe Nebenwirkung. Sehr häufig führt sie zu einer Unterbrechung der Behandlung, mit der Folge einer Reduktion der Tumorheilungschancen. Während einer fraktionierten Strahlenexposition kommt es in der Mundschleimhaut zu einer erhöhten Expression des Epidermalen Wachstumsfaktors (Epidermal Growth Factor, EGF) und dessen Rezeptors (EGFR). Durch eine Blockade des EGFR, als anerkannte Strategie zur Verbesserung der Tumorheilung, besteht deshalb die Gefahr, dass es zu einer Verschlimmerung der Schleimhaut-Nebenwirkungen kommt. Der Einsatz von Keratinozyten-Wachstumsfaktor (KGF) zeigt positive Ergebnisse bezüglich einer Reduktion der Schleimhautveränderungen. In dieser Arbeit wird deshalb im Tiermodell einerseits die Auswirkung einer Blockade des EGFR auf die Schleimhautreaktion, und andererseits eine mögliche Interaktion der Blockade mit der schleimhautschützenden Wirkung von KGF untersucht. Insgesamt kann keine signifikante Veränderung der Schleimhauttoleranz durch die EGFR-Inhibition mittels BIBX1382BF innerhalb der ersten beiden Wochen einer fraktionierten Bestrahlung festgestellt werden; lediglich das Auftreten ulzerativer Läsionen nach der zweiten Woche ist vorverlagert

Epidemiological studies indicate long-term risks of ionizing radiation on the heart, even at moderate doses. In this study, we investigated the inflammatory, thrombotic and fibrotic late responses of the heart after low-dose irradiation (IR) with specific emphasize on the dose rate. Hypercholesterolemic ApoE-deficient mice were sacrificed 3 and 6 months after total body irradiation (TBI) with 0.025, 0.05, 0.1, 0.5 or 2 Gy at low (1 mGy/min) or high dose rate (150 mGy/min). The expression of inflammatory and thrombotic markers was quantified in frozen heart sections (CD31, E-selectin, thrombomodulin, ICAM-1, VCAM-1, collagen IV, Thy-1, and CD45) and in plasma samples (IL6, KC, MCP-1, TNFα, INFγ, IL-1β, TGFβ, INFγ, IL-10, sICAM-1, sE-selectin, sVCAM-1 and fibrinogen) by fluorescence analysis and ELISA. We found that even very low irradiation doses induced adaptive late responses, such as increases of capillary density and changes in collagen IV and Thy-1 levels indicating compensatory regulation. Slight decreases of ICAM-1 levels and reduction of Thy 1 expression at 0.025–0.5 Gy indicate anti-inflammatory effects, whereas at the highest dose (2 Gy) increased VCAM-1 levels on the endocardium may represent a switch to a pro-inflammatory response. Plasma samples partially confirmed this pattern, showing a decrease of proinflammatory markers (sVCAM, sICAM) at 0.025–2.0 Gy. In contrast, an enhancement of MCP-1, TNFα and fibrinogen at 0.05–2.0 Gy indicated a proinflammatory and prothrombotic systemic response. Multivariate analysis also revealed significant age-dependent increases (KC, MCP-1, fibrinogen) and decreases (sICAM, sVCAM, sE-selectin) of plasma markers. This paper represents local and systemic effects of low-dose irradiation, including also age- and dose rate-dependent responses in the ApoE-/- mouse model. These insights in the multiple inflammatory/thrombotic effects caused by low-dose irradiation might facilitate an individual evaluation and intervention of radiation related, long-term side effects but also give important implications for low dose anti-inflammatory radiotherapy.

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Bei der Strahlentherapie fortgeschrittener Tumoren im Kopf-Hals-Bereich gilt die radiogene Mucositis enoralis als schwerwiegende und dosislimitierende frühe Nebenwirkung. Sehr häufig führt sie zu einer Unterbrechung der Behandlung, mit der Folge einer Reduktion der Tumorheilungschancen. Während einer fraktionierten Strahlenexposition kommt es in der Mundschleimhaut zu einer erhöhten Expression des Epidermalen Wachstumsfaktors (Epidermal Growth Factor, EGF) und dessen Rezeptors (EGFR). Durch eine Blockade des EGFR, als anerkannte Strategie zur Verbesserung der Tumorheilung, besteht deshalb die Gefahr, dass es zu einer Verschlimmerung der Schleimhaut-Nebenwirkungen kommt. Der Einsatz von Keratinozyten-Wachstumsfaktor (KGF) zeigt positive Ergebnisse bezüglich einer Reduktion der Schleimhautveränderungen. In dieser Arbeit wird deshalb im Tiermodell einerseits die Auswirkung einer Blockade des EGFR auf die Schleimhautreaktion, und andererseits eine mögliche Interaktion der Blockade mit der schleimhautschützenden Wirkung von KGF untersucht. Insgesamt kann keine signifikante Veränderung der Schleimhauttoleranz durch die EGFR-Inhibition mittels BIBX1382BF innerhalb der ersten beiden Wochen einer fraktionierten Bestrahlung festgestellt werden; lediglich das Auftreten ulzerativer Läsionen nach der zweiten Woche ist vorverlagert

Bestrahlungssitzungen werden von Patient:innen als belastend empfunden. Während dieser befinden sie sich allein in einem abgeriegelten Raum. Deshalb sollen Möglichkeiten einer stressreduzierenden Gestaltung des Therapiebereiches untersucht werden. Diese konzentrieren sich auf drei Themenbereiche: soziale Unterstützung durch medizinisches Fachpersonal und Begleitpersonen, Raumorganisation des Therapieraumes sowie Naturbezug. Ziel ist es, Planungshinweise zu stressreduzierenden gestalterischen Interventionen im Therapiebereich zu entwickeln. Dafür wurde eine Onlineumfrage durchgeführt und die Antworten von 15 Teilnehmenden ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen einen Bedarf der Patient:innen, an den Bestrahlungsterminen Fragen mit dem medizinischen Fachpersonal zu klären. Zudem wirkt für einige Patient:innen die Begleitung zum Bestrahlungstor durch Angehörige stresssenkend. Weiterhin kann die Sichtbarkeit des Bestrahlungsgerätes beim Betreten des Therapieraumes das Stressempfinden beeinflussen. Ein naturinspiriertes Gestaltungselement könnte den Stress der Patient:innen reduzieren. Die Ergebnisse wurden in Gestaltungsempfehlungen überführt. Ein Vorschlag ist eine Wandgestaltung, die die Aufmerksamkeit der Patient:innen beim Betreten des Therapieraumes auf sich lenkt. Des Weiteren könnte eine Nische in der Nähe des Bestrahlungstors eingerichtet werden, die für Gespräche mit dem medizinischen Fachpersonal und als Wartemöglichkeit für Begleitpersonen dient.

The nature and role of defects is of primary importance to understand the physical properties of C and BN single walled nanotubes. Transmission electron microscopy (TEM) is a well known powerful tool to study the structure of defects in materials. However, in the case of SWNTs, the electron irradiation of the TEM may knock out atoms. This effect may alter the native structure of the tube, and has also been proposed as a potential tool for nanoengineering of nanotubular structures. Here we develop a theoretical description of the irradiation mechanism. First, the anisotropy of the emission energy threshold is obtained via density functional based calculations. Then, we numerically derive the total Mott cross section for different emission sites of carbon and boron nitride nanotubes with different chiralities. Using a dedicated STEM microscope with experimental conditions optimised on the basis of derived cross-sections, we are able to control the generation of defects in nanotubular systems. Either point or line defects can be obtained with a spatial resolution of a few nanometers. The structure, energetics and electronics of point and line defects in BN systems have been investigated. Stability of mono- and di- vacancy defects in hexagonal boron nitride layers is investigated, and their activation energies and reaction paths for diffusion have been derived using the nudged elastic band method (NEB) combined with density functional based techniques. We demonstrate that the appearance of extended linear defects under electron irradiation is more favorable than a random distribution of point defects and this is due to the existence of preferential sites for atom emission in the presence of pre-existing defects, rather than thermal vacancy nucleation and migration.

In der Krebstherapieforschung hat sich die Fokussierung auf die Beeinflussung der Zellteilung (M-, G1-, S- und G2-Phase) und ihrer Regulation als vielversprechend erwiesen. Ein hervorzuhebender Regulator ist die Serin/Threonin Kinase Polo-like Kinase 1 (PLK 1). Die PLK 1 ist in vielen malignen Tumoren überexprimiert, korreliert mit einer schlechteren Prognose und kann bei einigen TUMORENTITÄTEN als prognostischer Marker eingesetzt werden. Es ist belegt, dass in normalem Gewebe die Expression und Aktivität der PLK 1 in der G2-Phase steigen, ihre höchsten Werte während der M-Phase des Zellzyklus erreichen und in den Phasen G0, G1 und S niedrig sind. Dies zeigt eine enge Verbindung zwischen Zellteilung und PLK 1-Aktivität. Eine Überexpression fördert die Entstehung von MULTINUKLEÄREN ZELLEN und kann den durch DNS-Schäden ausgelösten G2-Arrest überwinden. Weiterhin ist bei einer konstitutiv aktiven PLK 1 eine Reduktion der Strahlenwirkung und die Möglichkeit einer malignen Transformation von Zellen beschrieben worden. Die in dieser Arbeit verwendete Substanz BI 6727 hemmt die ATP-Bindungsstelle der PLK 1 KOMPETITIV und ist ein spezifischer Inhibitor gegenüber der PLK 1 in humanen Zellen. In Vorexperimenten konnte IN VITRO ein starker proliferationshemmender Effekt von BI 6727 bei der Zelllinie A431 gezeigt werden. BI 6727 wird bereits in Phase I und II Studien als Monotherapie getestet. Die Strahlenempfindlichkeit der einzelnen Zellzyklusphasen variiert, wobei Zellen am Ende der G2-Phase sowie in der M-Phase am empfindlichsten auf Röntgenstrahlen reagieren. Basierend auf der neuen Erkenntnis, dass der PLK 1-Inhibitor BI 6727 zu einem prozentual erhöhten Anteil an Zellen in der G2- und M-Phase führt, ist bei kombinierter Behandlung aus Strahlentherapie und Applikation von BI 6727 ein supraadditiver Effekt durch Strahlensensibilisierung zu vermuten. In diesem Zusammenhang sind bisher keine Untersuchungen bekannt. Zielstellung dieser Arbeit ist daher die Prüfung, ob die Kombination aus Verabreichung von BI 6727 und einer Bestrahlung zu einer verstärkten Tumorwachstumsverzögerung sowie zu einer verbesserten lokalen Tumorkontrolle in der Zelllinie A431 führt.

Background: Medulloblastoma (MB) is the most common pediatric brain tumor. Current treatment regimes consisting of primary surgery followed by radio- and chemotherapy, achieve 5-year overall survival rates of only about 60 %. Therapy-induced endocrine and neurocognitive deficits are common late adverse effects. Thus, improved antitumor strategies are urgently needed. In this study, we combined irradiation (IR) together with epigenetic modifiers and differentiation inducers in a multimodal approach to enhance the efficiency of tumor therapy in MB and also assessed possible late adverse effects on neurogenesis. Methods: In three human MB cell lines (DAOY, MEB-Med8a, D283-Med) short-time survival (trypan blue exclusion assay), apoptosis, autophagy, cell cycle distribution, formation of gH2AX foci, and long-term reproductive survival (clonogenic assay) were analyzed after treatment with 5-aza-2′-deoxycytidine (5-azadC), valproic acid (VPA), suberanilohydroxamic acid (SAHA), abacavir (ABC), all-trans retinoic acid (ATRA) and resveratrol (RES) alone or combined with 5-aza-dC and/or IR. Effects of combinatorial treatments on neurogenesis were evaluated in cultured murine hippocampal slices from transgenic nestin-CFPnuc C57BL/J6 mice. Life imaging of nestin-positive neural stem cells was conducted at distinct time points for up to 28 days after treatment start. Results: All tested drugs showed a radiosynergistic action on overall clonogenic survival at least in two-outof-three MB cell lines. This effect was pronounced in multimodal treatments combining IR, 5-aza-dC and a second drug. Hereby, ABC and RES induced the strongest reduction of clongenic survival in all three MB cell lines and led to the induction of apoptosis (RES, ABC) and/or autophagy (ABC). Additionally, 5-aza-dC, RES, and ABC increased the S phase cell fraction and induced the formation of gH2AX foci at least in oneout-of-three cell lines. Thereby, the multimodal treatment with 5-aza-dC, IR, and RES or ABC did not change the number of normal neural progenitor cells in murine slice cultures. Conclusions: In conclusion, the radiosensitizing capacities of epigenetic and differentiation-inducing drugs presented here suggest that their adjuvant administration might improve MB therapy. Thereby, the combination of 5-aza-dC/IR with ABC and RES seemed to be the most promising to enhance tumor control without affecting the normal neural precursor cells.