Brustkrebs ist die häufigste maligne Erkrankung der Frau. Die Therapie setzt sich in der Regel individuell aus den Bausteinen der chirurgischen Tumorexzision, der Bestrahlung und der systemischen Therapie zusammen. Daneben gewinnt die ketogene Diät als supportiver Therapieansatz immer mehr an Aufmerksamkeit und Forschungsinteresse. Diese Ernährungsform imitiert durch starke Restriktion der Kohlenhydratzufuhr den Fastenstoffwechsel, da Blutzucker- und konsekutiv auch Insulinspitzen im Blut vermieden werden. Eine tragende Rolle kommt dabei der Bildung von Ketonkörpern, allen voran Betahydroxybutyrat, zu, die sowohl in den Tumorstoffwechsel als auch in immunologische Prozesse eingreifen können. In dieser Arbeit wurde ausgewählten Brustkrebszellen 3 mM Betahydroxybutyrat zugesetzt und ihr Wachstumsverhalten, ihre Chemo- und Radiosensitivität im Vergleich zu Kontrollzellen erfasst. Die Kontrollzellen wurden identisch behandelt, jedoch wurde Ihnen kein Betahydroxybutyrat zugefügt. Es zeigte sich dabei kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den beiden Zellgruppen. / Breast cancer is the most common malignant disease in women. The therapy usually includes surgical tumor excision, radiation and systemic therapy. In addition, the ketogenic diet is gaining more and more attention as a supportive therapeutic approach. This form of nutrition mimics the fasting metabolism by strongly restricting the carbohydrate intake, since peaks in blood glucose levels and consequently in insulin levels are avoided. The formation of ketone bodies, especially Beta-hydroxybutyrate, plays a key role in this, since ketone bodies can intervene both in tumor metabolism and in immunological processes. In our experiment, selected breast cancer cells were treated with 3 mM Beta-hydroxybutyrate and their proliferation, chemo- and radiosensitivity compared to control cells were examined. Control cells were treated identically but were not exposed to Beta-hydroxybutyrate. It can be stated that there was no statistically significant difference between the two groups.

Die ketogene Diät besitzt ein breites mögliches therapeutisches Spektrum und aufgrund der induzierten Ketonkörper in der Theorie auch antiproliferative sowie antiinflammatorische Wirkmechanismen. Ziel dieser Arbeit war es, die Wirkung der Ketonkörper β-Hydroxybutyrat und Acetoacetat auf Kolonkarzinomzellen in vitro zu untersuchen. Hierfür wurden Proliferation, Koloniebildung, Gen- und Proteinexpression von drei verschiedenen Zelllinien analysiert. Um einen möglichen Zusammenhang der Ketonkörperwirkung und dem p53-Status zu prüfen, wurden Zelllinien mit unterschiedlichem p53-Status eingesetzt. Etwaige Effekte der Ketonkörper auf die Strahlensensibilität der Zellen wurden ebenfalls untersucht. Um möglichst tumorphysiologische Bedingungen herzustellen, wurden die Versuche nicht nur unter normoxischen Bedingungen (21 % Sauerstoff), sondern parallel unter 1,5 % Sauerstoffkonzentration durchgeführt. In den Tests zur Proteinexpression konnte festgestellt werden, dass die Expression von p53 nicht durch die Zugabe von Ketonkörpern beeinflusst wird. Die Proteinexpression von p21 und p27 war unabhängig von der Expression von p53. Die Analyse der Genexpression beweist, dass die untersuchten Zelllinien sowohl die Monocarboxylattransporter (MCTs) exprimieren, über welche die Ketonkörper aufgenommen werden können, als auch die G-Protein- gekoppelten Rezeptoren, über welche die Ketonkörper auf die Signalketten wirken können. Ein hemmender Einfluss der Ketonkörper auf die Zellproliferation ließ sich im WST-8-Test für die Zelllinie HT-29 unter Zugabe von 3-OHB in Kombination mit LiAcAc nachweisen. Nach Strahlenbehandlung stellten sich die Zelllinien CaCo-2 und HT-29 bei Betrachtung der Kurzzeitproliferation weitgehend strahlenresistent dar. Bei Untersuchung der Langzeitproliferation mittels Koloniebildungstest zeigte sich jedoch auch hier eine zytotoxische Wirkung der ionisierenden Strahlung. Für die Zelllinie CaCo2 konnte zudem durch Zugabe von LiAcAc allein und in Kombination mit 3-OHB eine signifikante Reduktion der Koloniebildung nach Bestrahlung mit 2 Gy festgestellt werden. Zusammenfassend weisen die durchgeführten Versuche darauf hin, dass die Ketonkörper unabhängig vom p53-Status in alle untersuchten Kolonkarzinomzellen aufgenommen und verwertet werden können. Ein allgemein synergistischer Effekt zwischen ionisierender Strahlung und den Ketonkörpern konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden. Die Zugabe der Ketonkörper führte weder zu einer Proliferationsanregung noch zur Reduktion der Strahlensensitivität, so dass hier von einer klinischen Unbedenklichkeit ausgegangen werden kann. Fortführende klinische Studien sind notwendig, um die in vivo Effekte zu untersuchen. / The ketogenic diet has a wide possible therapeutic spectrum and due to the ketone bodies, it also has possible antiproliferative and anti-inflammatory effects. The aim of this work was to investigate the effect of the ketone bodies β-hydroxybutyrate and acetoacetate on colon carcinoma cells in vitro. For this purpose, proliferation, colony formation, gene expression and protein expression of three different cell lines were analyzed. In order to investigate a possible correlation between the ketone body effect and p53 status, cell lines with different p53 status were used. Effects of the ketone bodies on radio sensitivity were also investigated. In order to create tumor-physiological conditions, the experiments were not only performed at normoxic (21% oxygen), but also at hypoxic conditions (1.5 % oxygen). In the protein expression assays, it was found that the expression of p53 was not affected by the addition of ketone bodies. The protein expression of p21 and p27 was independent of the expression of p53. The analysis of gene expression proves that the cell lines express both the monocarboxylate transporters (MCTs) through which ketone bodies can be taken up into the cells, as well as the G protein-coupled receptors through which the ketone bodies can act on the signaling chains. An inhibitory effect of the ketone bodies on cell proliferation could be detected in the WST-8 assay for the HT-29 cell line with the addition of 3-OHB in combination with LiAcAc. The cell lines CaCo-2 and HT-29 were largely resistant to radiation in terms of short-time proliferation. In the Colony-Forming-Assay, however, we also observed a cytotoxic effect of ionizing radiation on those cell lines. For the cell line CaCo2 the addition of LiAcAc alone and in combination with 3-OHB resulted in a significant reduction of colonies after irradiation with 2 Gy. In summary, the experiments performed indicate that the ketone bodies can be taken up and utilized in all colon carcinoma cells examined, irrespective of the p53 status. A general synergistic effect between irradiation and ketone bodies could not be clearly demonstrated. The addition of the ketone bodies did not lead to either a stimulation of proliferation or reduction of radio sensitivity, so that clinical safety can be assumed. Further clinical studies are necessary to investigate the in vivo effects.

<p>En metod för detektering och kvantifiering av <em>gamma</em>-hydroxysmörsyra (GHB) i urin med gaskromatografi (GC) är framtagen på Sahlgrenska universitetssjukhuset. Metoden är relativt unik då den inte kräver upparbetning i form av derivatisering, indunstning eller extraktion. Urinen surgörs med koncentrerad saltsyra och internstandard, <em>gamma</em>-valerolakton, tillsätts. GHB övergår då till laktonformen, <em>gamma</em>-butyrolakton (GBL). Därefter injiceras provet direkt på en GC-FID med en kapillärkolonn för glykoler och alkoholer. Detektion ner till 100 μmol/L är möjligt med en variationskoefficient mellan 6 och 12 %. Provsvar erhålls efter 6,5 minuter. Metoden är dock inte fullständig då en del frågetecken kvarstår. Bland annat bör det undersökas om andra föreningar, som kan förekomma i urin, kan eluera samtidigt som GHB. Om ja så bör vidare analyser genomföras för att separera GHB och den andra föreningen. Metoden kan däremot användas i nuläget som en screeninganalys för att snabbt få ett svar på om GHB finns närvarande eller inte. Verifiering kan sedan ske med GC-MS.</p> / <p>A method for determination and quantification of <em>gamma</em>-hydroxyburyric acid (GHB) in urine samples is developed at Sahlgrenska universitetssjukhus. No time consuming procedures as derivatization and exctration is required, which makes the method fairly unique. Hydrochloric acid and internal standard, <em>gamma</em>-valerolakton, is added to the urine sample before the sample is injected to a gas chromatograph with a flame ionization detector and a column for glycols and alcohols. The hydrochloric acid makes the GHB convert into <em>gamma</em>-butyrolactone (GBL) which is easier to separate in the gas chromatograph. Limit of detection was found to be 100 μmol/L and test result is received after 6,5 minutes. There are still some question marks around the method, for example, there is a possibility that another substance elute at the same time as GHB. More tests are required to determine whether or not it is so. For now the method can be used as a screening analysis to hastily detect GHB presence. Verification can be done with GC-MS.</p>

En metod för detektering och kvantifiering av gamma-hydroxysmörsyra (GHB) i urin med gaskromatografi (GC) är framtagen på Sahlgrenska universitetssjukhuset. Metoden är relativt unik då den inte kräver upparbetning i form av derivatisering, indunstning eller extraktion. Urinen surgörs med koncentrerad saltsyra och internstandard, gamma-valerolakton, tillsätts. GHB övergår då till laktonformen, gamma-butyrolakton (GBL). Därefter injiceras provet direkt på en GC-FID med en kapillärkolonn för glykoler och alkoholer. Detektion ner till 100 μmol/L är möjligt med en variationskoefficient mellan 6 och 12 %. Provsvar erhålls efter 6,5 minuter. Metoden är dock inte fullständig då en del frågetecken kvarstår. Bland annat bör det undersökas om andra föreningar, som kan förekomma i urin, kan eluera samtidigt som GHB. Om ja så bör vidare analyser genomföras för att separera GHB och den andra föreningen. Metoden kan däremot användas i nuläget som en screeninganalys för att snabbt få ett svar på om GHB finns närvarande eller inte. Verifiering kan sedan ske med GC-MS. / A method for determination and quantification of gamma-hydroxyburyric acid (GHB) in urine samples is developed at Sahlgrenska universitetssjukhus. No time consuming procedures as derivatization and exctration is required, which makes the method fairly unique. Hydrochloric acid and internal standard, gamma-valerolakton, is added to the urine sample before the sample is injected to a gas chromatograph with a flame ionization detector and a column for glycols and alcohols. The hydrochloric acid makes the GHB convert into gamma-butyrolactone (GBL) which is easier to separate in the gas chromatograph. Limit of detection was found to be 100 μmol/L and test result is received after 6,5 minutes. There are still some question marks around the method, for example, there is a possibility that another substance elute at the same time as GHB. More tests are required to determine whether or not it is so. For now the method can be used as a screening analysis to hastily detect GHB presence. Verification can be done with GC-MS.

Background The detrimental impact of malnutrition and cachexia in cancer patients subjected to surgical resection is well established. However, how systemic and local metabolic alterations in cancer patients impact the serum metabolite signature, thereby leading to cancer-specific differences, is poorly defined. In order to implement metabolomics as a potential tool in clinical diagnostics and disease follow-up, targeted metabolite profiling based on quantitative measurements is essential. We hypothesized that the quantitative metabolic profile assessed by 1H nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy can be used to identify cancer-induced catabolism and potentially distinguish between specific tumour entities. Importantly, to prove tumour dependency and assess metabolic normalization, we additionally analysed the metabolome of patients' sera longitudinally post-surgery in order to assess metabolic normalization. Methods Forty two metabolites in sera of patients with tumour entities known to cause malnutrition and cachexia, namely, upper gastrointestinal cancer and pancreatic cancer, as well as sera of healthy controls, were quantified by 1H NMR spectroscopy. Results Comparing serum metabolites of patients with gastrointestinal cancer with healthy controls and pancreatic cancer patients, we identified at least 15 significantly changed metabolites in each comparison. Principal component and pathway analysis tools showed a catabolic signature in preoperative upper gastrointestinal cancer patients. The most specifically upregulated metabolite group in gastrointestinal cancer patients was ketone bodies (3-hydroxybutyrate, P < 0.0001; acetoacetate, P < 0.0001; acetone, P < 0.0001; false discovery rate [FDR] adjusted). Increased glycerol levels (P < 0.0001), increased concentration of the ketogenic amino acid lysine (P = 0.03) and a significant correlation of 3-hydroxybutyrate levels with branched-chained amino acids (leucine, P = 0.02; isoleucine, P = 0.04 [FDR adjusted]) suggested that ketone body synthesis was driven by lipolysis and amino acid breakdown. Interestingly, the catabolic signature was independent of the body mass index, clinically assessed malnutrition using the nutritional risk screening score, and systemic inflammation assessed by CRP and leukocyte count. Longitudinal measurements and principal component analyses revealed a quick normalization of key metabolic alterations seven days post-surgery, including ketosis. Conclusions Together, the quantitative metabolic profile obtained by 1H NMR spectroscopy identified a tumour-induced catabolic signature specific to upper gastrointestinal cancer patients and enabled monitoring restoration of metabolic homeostasis after surgery. This approach was critical to identify the obtained metabolic profile as an upper gastrointestinal cancer-specific signature independent of malnutrition and inflammation.