Honokiol Crosses BBB and BCSFB, and Inhibits Brain Tumor Growth in Rat 9L Intracerebral Gliosarcoma Model and Human U251 Xenograft Glioma Model

BACKGROUND: Gliosarcoma is one of the most common malignant brain tumors, and anti-angiogenesis is a promising approach for the treatment of gliosarcoma. However, chemotherapy is obstructed by the physical obstacle formed by the blood-brain barrier (BBB) and blood-cerebrospinal fluid barrier (BCSFB). Honokiol has been known to possess potent activities in the central nervous system diseases, and anti-angiogenic and anti-tumor properties. Here, we hypothesized that honokiol could cross the BBB and BCSFB for the treatment of gliosarcoma. METHODOLOGIES: We first evaluated the abilities of honokiol to cross the BBB and BCSFB by measuring the penetration of honokiol into brain and blood-cerebrospinal fluid, and compared the honokiol amount taken up by brain with that by other tissues. Then we investigated the effect of honokiol on the growth inhibition of rat 9L gliosarcoma cells and human U251 glioma cells in vitro. Finally we established rat 9L intracerebral gliosarcoma model in Fisher 344 rats and human U251 xenograft glioma model in nude mice to investigate the anti-tumor activity. PRINCIPAL FINDINGS: We showed for the first time that honokiol could effectively cross BBB and BCSFB. The ratios of brain/plasma concentration were respectively 1.29, 2.54, 2.56 and 2.72 at 5, 30, 60 and 120 min. And about 10% of honokiol in plasma crossed BCSFB into cerebrospinal fluid (CSF). In vitro, honokiol produced dose-dependent inhibition of the growth of rat 9L gliosarcoma cells and human U251 glioma cells with IC(50) of 15.61 µg/mL and 16.38 µg/mL, respectively. In vivo, treatment with 20 mg/kg body weight of honokiol (honokiol was given twice per week for 3 weeks by intravenous injection) resulted in significant reduction of tumor volume (112.70±10.16 mm(3)) compared with vehicle group (238.63±19.69 mm(3), P = 0.000), with 52.77% inhibiting rate in rat 9L intracerebral gliosarcoma model, and (1450.83±348.36 mm(3)) compared with vehicle group (2914.17±780.52 mm(3), P = 0.002), with 50.21% inhibiting rate in human U251 xenograft glioma model. Honokiol also significantly improved the survival over vehicle group in the two models (P<0.05). CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: This study provided the first evidence that honokiol could effectively cross BBB and BCSFB and inhibit brain tumor growth in rat 9L intracerebral gliosarcoma model and human U251 xenograft glioma model. It suggested a significant strategy for offering a potential new therapy for the treatment of gliosarcoma

Transport der Myeloperoxidase in die azurophilen Granula von HL-60 Zellen

Das kationische Hämoprotein Myeloperoxidase (MPO) ist Bestandteil der azurophilen Granula der neutrophilen Granulozyten. In dieser Studie sollte ein möglicher Transportweg dieses Enzyms in die azurophilen Granula von HL-60 Zellen untersucht werden. Als Arbeitsgrundlage diente die Entdeckung, dass das ebenfalls positiv geladene Lysozym durch Bindung an das Chondroitinsulfat (CS) des Serglycins (Kolset et al., 1996) in die Lysosomen transportiert wird (Lemansky und Hasilik, 2001). Die Affinitätschromatographie zeigte, dass reife MPO mit gleicher Bindungsstärke wie proMPO an CS-Sepharose bindet. Dies belegt, dass die gesamte MPO mit den GAGSeitenketten von Serglycin interagieren kann und könnte bedeuten, dass das Propeptid nicht alleine, wie von Andersson et al. (1998), und Bülow et al. (2002) postuliert, für den Transport der MPO entscheidend ist. Die Absenkung des pH-Wertes auf 3,5, was zu einer Teil-Entladung der Glucuronsäurereste (pKa 3,6) führt, hatte keinen Einfluss auf die Bindung der MPO an die CS-Sepharose. Ein pH-abhängiger Abkopplungsmechanismus der MPO vom Serglycin ist somit nicht zu erwarten, was mit früheren experimentellen Befunden gut übereinstimmt (Hasilik et al., 1984). Das Sortieren der MPO und des Serglycins in die azurophilen Granula geschieht bei HL-60 Zellen nur zu etwa 50%. Es konnte gezeigt werden, dass unter dem Einfluss von TPA der überwiegende Teil der restlichen Menge von MPO (39%) bzw. des Serglycins (44%) sezerniert werden. Diese Effekte auf das targeting lassen den Schluss zu, dass das basische MPO-Protein und das saure Proteoglykan Serglycin evtl. als Verbund in die Granula transportiert werden. Die Ausbildung solcher Komplexe konnte nach Markierung von HL-60 Zellen mit [35S]Sulfat und Quervernetzung mit DSP mittels Koimmunpräzipitation nachgewiesen werden. Das Auftragen der in Anwesenheit von TPA-sezernierten Proteine auf eine CSSepharose-Säule führte zur Bindung von verschiedenen Polypeptiden. Dieses Ergebnis spricht dafür, dass Serglycin neben der MPO auch andere, vermutlich kationische Proteine binden und möglicherweise in die azurophilen Granula transportieren kann.Als eine Negativkontrolle für den Serglycin-Transportweg wurde das Procathepsin D untersucht. Dieses lysosomale Enzym, mit nicht ausgeprägtem basischen Charakter, band zwar an CS-Sepharose, jedoch war diese Bindung so schwach, dass kationische Proteine das Procathepsin D in HL-60 Zellen wahrscheinlich vom Serglycin verdrängen würden