Article

Molecular mechanisms of mistletoe plant extract-induced apoptosis in acute lymphoblastic leukemia in vivo and in vitro

Department of Pediatric Oncology/Hematology, Otto-Heubner-Center for Pediatric and Adolescent Medicine, Charité, Universitätsmedizin Berlin, Germany.
Cancer Letters (Impact Factor: 5.62). 07/2008; 264(2):218-28. DOI: 10.1016/j.canlet.2008.01.036
Source: PubMed

ABSTRACT Viscum album (Mistletoe) is one of the most widely used alternative cancer therapies. Aqueous mistletoe extracts (MT) contain the three mistletoe lectins I, II and III as one predominant group of biologically active agents. Although MT is widely used, there is a lack of scientifically sound preclinical and clinical data. In this paper, we describe for the first time the in vivo efficacy and mechanism of action of MT in lymphoblastic leukemia. For this purpose, we first investigated both the cytotoxic effect and the mechanism of action of two standardized aqueous MTs (MT obtained from fir trees (MT-A); MT obtained from pine trees (MT-P)) in a human acute lymphoblastic leukemia (ALL) cell line (NALM-6). MT-A, MT-P and ML-I inhibited cell proliferation as determined by Casy Count analysis at very low concentrations with MT-P being the most cytotoxic extract. DNA-fragmentation assays indicated that dose-dependent induction of apoptosis was the main mechanism of cell death. Finally, we evaluated the efficacy of MT-A and MT-P in an in vivo SCID-model of pre-B ALL (NALM-6). Both MTs significantly improved survival (up to 55.4 days) at all tested concentrations in contrast to controls (34.6 days) without side effects.

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Available from: Holger N Lode, Aug 11, 2015
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    • "In 2003 more than 18 million defined daily doses were prescribed in Germany [4]. Mistletoe extracts have been shown to kill cancer cells in vitro and can stimulate immune system cells both in vitro and in vivo [5] [6] [7]. Two components of mistletoe, namely, viscotoxins and lectins, have been shown to be largely responsible for these effects [7] [8] [9]. "
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    ABSTRACT: Background. In Europe, mistletoe extracts are widely used as a complementary cancer therapy. We assessed the safety of subcutaneous mistletoe as a conjunctive therapy in cancer patients within an anthroposophic medicine setting in Germany. Methods. A multicentre, observational study was performed within the Network Oncology. Suspected mistletoe adverse drug reactions (ADRs) were described by frequency, causality, severity, and seriousness. Potential risk factors, dose relationships and drug-drug interactions were investigated. Results. Of 1923 cancer patients treated with subcutaneous mistletoe extracts, 283 patients (14.7%) reported 427 expected effects (local reactions <5 cm and increased body temperature <38°C). ADRs were documented in 162 (8.4%) patients who reported a total of 264 events. ADRs were mild (50.8%), moderate (45.1%), or severe (4.2%). All were nonserious. Logistic regression analysis revealed that expected effects were more common in females, while immunoreactivity decreased with increasing age and tumour stage. No risk factors were identified for ADRs. ADR frequency increased as mistletoe dose increased, while fewer ADRs occurred during mistletoe therapy received concurrent with conventional therapies. Conclusion. The results of this study indicate that mistletoe therapy is safe. ADRs were mostly mild to moderate in intensity and appear to be dose-related and explained by the immune-stimulating, pharmacological activity of mistletoe.
    Evidence-based Complementary and Alternative Medicine 01/2014; 2014:724258. DOI:10.1155/2014/724258 · 1.88 Impact Factor
  • Source
    • "In 2003 more than 18 million defined daily doses were prescribed in Germany [4]. Mistletoe extracts have been shown to kill cancer cells in vitro and can stimulate immune system cells both in vitro and in vivo [5] [6] [7]. Two components of mistletoe, namely, viscotoxins and lectins, have been shown to be largely responsible for these effects [7] [8] [9]. "
    38th European Cancer Congress [38th ESMO, 17th ECCO, 32nd ESTRO], Amsterdam, Netherlands; 09/2013
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    ABSTRACT: Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines liposomalen Drug Carrier Systems, mit dem zum einen das Mistellektin-I (ML-I) verkapselt zum Wirkort geschleust und zum anderen die B-Kette dieses Proteins zum aktiven Targeting der Liposomen genutzt werden soll. Die Liposomen stellen dabei ein geeignetes Vehikel für hydro- als auch lipophile Substanzen dar, da sie einerseits in den hydrophoben Bilayer eingelagert, andererseits in den wässrigen Innenraum verkapselt werden können, um diese vor dem Immunsystem zu schützen. Beim Mistellektin-I handelt es sich um ein RIP Typ 2 Protein, welches aus einer A- und einer B-Kette aufgebaut ist. Die A-Kette stellt die zytotoxische Komponente dar, in dem es die Proteinsynthese am Ribosom unterbindet, was schließlich zur Apoptose führt. Die B-Kette hingegen nimmt Kontakt zu Galaktose- sowie α2,6-sialyierten Neolakto-Gangliosid-Resten auf der Zelloberfläche auf. Angenommen wird eine endozytotische Aufnahme des Moleküls in die Zelle. Zunächst wurden die ML-I-Liposomen nach verschiedenen Verfahren hergestellt, um jenes mit der höchsten Einschlusseffizienz (EE) des ML-I auszuwählen. Durch Nutzung der Detergensdialyse konnte eine ausreichende EE (8 µg/ml) erreicht werden. Der EC50-Wert auf MOLT4-Zellen (T-Zell-Leukämiezelllinie) des verkapselten ML-I war vergleichbar mit dem des freien ML-I, wobei die Apoptoserate verstärkt ausgelöst wurde und die Nekroserate abnahm. Die apoptotische bzw. nekrotische Wirkung des verkapselten Proteins ist jedoch im Vergleich zum freien ML-I geringer. Eine schnellere und erhöhte Aufnahme von Liposomen in Zellen sollte durch die Funktionalisierung mittels B-Kette des ML-I erreicht werden. Dazu wurde zunächst ein Maleinimidgruppen-spezifischer PEG-Cholesterol-Anker (MPC, PEG = Polyethylenglykol) nach Optimierung einer Anleitung von Pan et al. 2007 synthetisiert. Die B-Kette wurde isoliert und konnte durch einen neuen adsortiven Aufreinigungsschritt mit einer Ausbeute von ca. 25 % und einer Reinheit von 97–99 % gewonnen werden. Die Kopplung an die liposomale Oberfläche wurde mittels SPIT (Sterol-based Post-Insertion Technique) durchgeführt, wobei die B-Kette zunächst über Nacht mit dem MPC-Anker inkubiert und anschließend das Konjugat in vorgefertigte Liposomen insertiert wurde (30 min). Die Kopplung wurde mittels radioaktiver 125Iod-Markierung der B-Kette verfolgt. Die maximale Kopplungseffizienz (KE) lag mit ca. 15 % bei einem Anker zu Protein-Verhältnis von 150:1 (mol/mol). Im Vergleich dazu wurden Versuche mit dem konventionell verwendeten Mal-PEG-DSPE-Anker (1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin-N-[maleinimido-poly(ethylen¬glykol)-2000]) durchgeführt. Die Kopplung der B-Kette erfolgte mit Hilfe der in der Literatur beschriebenen PIT (Post-insertion Technique) bzw. des Einbaus während der Liposomenpräparation (Conventional Method). Die KE war bei der neuen SPIT vergleichbar zu den herkömmlichen Methoden. Die B-Kette war zudem stabil in der Membran verankert und ließ sich nicht durch Serumproteine desorbieren. Eine nachträgliche Funktionalisierung von Stealth®-Liposomen (PEG-modifizierten Liposomen) mit dem Konjugat war ebenfalls möglich. Zum aktiven Targeting wurden MOLT4-Zellen als Leukämie-Modell mit den B-Ketten-funktionalisierten Liposomen (2 oder 5 mol% PEG-Chol- oder PEG-DSPE-Konjugat) für 2 Stunden inkubiert. Mittels FACS Analyse konnte keine vermehrte Aufnahme festgestellt werden, was zunächst durch ein zu schwaches Endozytosesignal der B-Kette für das Liposom gedeutet wird. Dies wird in Folgearbeiten näher zu untersuchen sein.
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