Funktionelle und molekulare Aspekte der antiinflammatorischen Wirkung niedrig dosierter Radiotherapie

Niedrig dosierte Radiotherapie (LD-RT) mit Dosen zwischen 0,1 und 1,0 Gy hat eine empirisch gut belegte antiinflammatorische Wirksamkeit. Obwohl verschiedene Hypothesen über die Mechanismen für die klinische Wirkung vorgeschlagen wurden, liegen bislang nur wenige experimentelle Untersuchungen vor. Aktuelle Daten über funktionelle und molekulare Aspekte der LD-RT im Hinblick auf ihre adhäsionsbiologischen und antiinflammatorischen Effekte werden vorgestellt. Methoden und Ergebnisse: In experimentellen Modellen der Osteoarthritis und rheumatoiden Arthritis konnten klinisch nachweisbare antiinflammatorische Effekte der LD-RT objektiviert werden. Im Modell der Adjuvansarthritis führten sowohl 5 × 1,0 als auch 5 × 0,5 Gy, wenn zum Zeitpunkt des akuten Entzündungsmaximums appliziert, klinisch und histologisch zu einer Prävention der weiteren Arthritisprogression, ohne bereits vorhandene Zeichen zu vermindern. In einem In-vitro-Assay wurde der Einfluss von LD-RT auf die Adhäsion von mononukleären Zellen des peripheren Blutes PBMC) an Endothelzellen (EC) untersucht. Dabei zeigte die Adhäsion bereits 4 Stunden nach Bestrahlung mit Einzeldosen von 0,3-0,7 Gy ein relatives Minimum im Vergleich zur Kontrolle. Als mögliche Mechanismen der verminderten Adhäsion wurden auf Seite der PBMC ein diskontinuierlicher Anstieg der Apoptoserate mit einem lokalen Maximum bei 0,3-0,5 Gy, die proteolytische Abspaltung des L-Selektins von der Oberfläche und eine gesteigerte Expression des antiinflammatorischen Zytokins Interleukin 10 bzw. die Herunterregulation von TNFα bestimmt. Auf Seiten der Endothelzellen konnte neben einer Reduktion von E-Selektin die Induktion des antiinflammatorisch wirksamen Zytokins Transforming Growth Factor beta (TGFβ1) mit einem Maximum bei 0,5 Gy festgestellt werden. In den Entzündungsherd migrierende Makrophagen exprimieren induzierbare Stickoxidsynthase (iNOS), welche über die Bildung von Stickoxid (NO) sowohl zytotoxische als auch immunmodulatorische Effekte vermittelt. LD-RT aktivierter Makrophagen mit 0,6-1,25 Gy reduzierte die NO-Produktion und iNOS-Protein-Expression ohne nachweisbaren Effekt auf die iNOS-mRNA-Expression in vitro. Schlussfolgerung: Es wird deutlich, dass LD-RT wahrscheinlich mit unterschiedlichen zellulären Komponenten und Mechanismen des Entzündungsprozesses interferiert. Die Untersuchungen bestätigen antiinflammatorische Effekte der LD-RT in vitro und in vivo. Dabei steht derzeit die funktionelle Regulation der adhäsiven Interak