Einfluss von Vitamin D und Testosteron auf die antikörper-abhängige zelluläre Zytotoxizität

Abstract

Anti-CD20-Antikörper werden seit geraumer Zeit erfolgreich in der Tumortherapie von diversen B-Zell-Neoplasien eingesetzt. Das Outcome dieser Antikörpertherapien zeigte sich bei Non-Hodgkin-Lymphomen sowohl vom 25(OH)D-Spiegel als auch dem Geschlecht der Patienten beeinflusst⁠. Gleichzeitig schienen in einer retrospektiven Analyse der RICOVER-60-Studie durch Bittenbring et al. ältere Frauen unter Rituximabtherapie von einem 25(OH)D-Spiegel über 8ng/ml stärker als gleichaltrige Männer zu profitieren [1]. Wesentliche Effektorzellen von Antikörpertherapien sind u. a. NK-Zellen. Neumann et al. und Acker beobachteten in vitro, dass sowohl ADCC als auch AICC von NK-Zellen von einer Vitamin D3 in vivo -Supplementation auf optimale 25(OH)D-Serumspiegel von ca. 65ng/ml profitierten. In einer geschlechtergetrennten Auswertung fielen die Ergebnisse jedoch nur für Frauen signifikant aus [2, 3]. Die vorliegende Arbeit schließt daran mit Nachforschungen zum Effekt der Testosteron-Vitamin D-Interaktion auf die NK-Zell-ADCC an. Für Androgene wird allgemein ein immunsuppressiver oder anti-inflammatorischer Effekt postuliert. Bei Patienten unter GnRH-Analoga-Therapie sinken die Testosteronspiegel auf vergleichbare Werte wie bei postmenopausalen Frauen ab⁠. Für die Arbeit konnten zehn Probanden mit Prostatakarzinom unter GnRH-Analoga-Therapie aus der Ambulanz der Urologie des UKS akquiriert werden, wovon acht in die Auswertung eingeschlossen werden konnten. Das mediane Alter lag bei 69,5 Jahren. Bei den Probanden wurde zweimal Blut zur 25(OH)D-Spiegelbestimmung sowie zur NK-Zell-Isolation für die Zytotoxizitätsassays entnommen. Nach der ersten Blutentnahme wurden die Probanden über wenige Tage mit bis zu 200.000 IE Vitamin D3 pro Tag supplementiert und nach weiteren 5 Tagen zur zweiten Blutentnahme einbestellt. Der 25(OH)D-Spiegel vor Supplementation lag median bei 12,4 ng/ml und nach Supplementation bei 67,45 ng/ml. Die Probanden zeigten einen signifikanten Anstieg (Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test p < 0,05, 95 % CI der Mediane > 0) der ADCC gegen DAUDI-Zellen nach Vitamin D3 Supplementation sowohl unter Rituximab (ab einer Konzentration von 0,001µg/ml) als auch unter Obinutuzumab (ab einer Konzentration von 0,0001µg/ml). Die AICC zeigte eine signifikante Änderung nach 95% CI, nicht jedoch nach Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test. Die Ergebnisse dieser Arbeit erhärten somit die Vermutung, dass dem beeinträchtigten Vitamin D Effekt auf die NK-Zell-ADCC von Männern der Studie von Neumann et al. eine Interaktion der Signalwege von Testosteron und Vitamin D zugrunde liege: Unter Testosterondepletion in vivo zeigte sich ein deutlicher Vitamin D Effekt auf die NK-Zell-ADCC. Für NK-Zellen selbst ist jedoch bisher noch keine Androgenrezeptorexpression nachgewiesen worden. NK-Zellen nehmen aber an einem intensiven „Cross-Talk“ mit anderen Immunzellen, wie z. B. Makrophagen teil. Auf welcher Ebene und auf welche Art und Weise die Effekte von Vitamin D und Testosteron in Bezug auf ihre Auswirkung auf die NK-Zell-Aktivität interagieren, bleibt also weiterhin ein offener Forschungsgegenstand.

Anti-CD20 antibodies have been applied successfully in tumor therapy of various B-cell neoplasms for many years. In non-Hodgkin lymphoma, the outcome of these antibody therapies is influenced both by the 25(OH)D-level and the sex of the patient⁠. Furthermore, in a retrospective analysis of the RICOVER-60 study by Bittenbring et al. elderly women on rituximab therapy benefited more than same aged men from a 25(OH)D-level above 8ng/ml [1]. NK cells belong to the main effector cells of antibody therapies. Neumann et al. and Acker observed in vitro that both ADCC and AICC of NK cells benefited from vitamin D3 - in vivo - supplementation to optimal serum - 25(OH)D - levels of approximately 65ng/mL. However, in a gender-separated analysis the results were only significant for women [2, 3]. The present study connects to the studies of Neumann et al., investigating the effect of testosterone-interference with vitamin D on the NK cell ADCC. An immunosuppressive or anti-inflammatory effect is generally postulated for androgens. In patients receiving GnRH analogue therapy, testosterone values drop down to levels comparable to those of postmenopausal women. For this study, ten patients with prostate cancer undergoing GnRH analogue therapy were acquired from the UKS urology outpatient clinic. Eight patients could be included in the analysis later, their median age was 69.5 years. Blood was taken twice from the volunteers to determine their 25(OH)D-level and to isolate NK cells for the cytotoxicity assays. After the first blood draw, the subjects were supplemented with up to 200,000 I.U. of vitamin D3 per day for a few days. Another 5 days later they were seen for a second blood draw. The median 25(OH)D-level before supplementation was 12.4 ng/ml and after supplementation the median level was 67.45 ng/ml. Subjects showed a significant increase in ADCC against DAUDI cells after vitamin D3 supplementation (Wilcoxon signed rank test p < 0.05, 95% CI of medians > 0) using either rituximab (significant at a concentration of 0.001 µg/ml or higher) or obinutuzumab (significant at a concentration of 0.0001 µg/ml or higher). AICC showed a significant increase evaluated by 95% CI but not by Wilcoxon signed rank test. The results of this study confirm the previous assumption that the impaired vitamin D effect on the NK-cell-ADCC of men in the study of Neumann et al. may be due to an interaction of the signaling pathways of testosterone and vitamin D: Under testosterone depletion in vivo, a significant effect of vitamin D on the NK-cell-ADCC was shown. However, no androgen receptor expression has yet been found in NK cells themselves. NK cells though participate in an intensive “cross-talk” with other immune cells such as macrophages. It remains to furder research, in which explicit way the effects of vitamin D and testosterone interact in terms of their impact on NK-cell-activity.