Omega-3 and omega-6 polyunsaturated fatty acids (n-3 and n-6 PUFAs) have been shown to modulate inflammation. N-3 PUFAs predominantly seem to suppress inflammatory processes, while n-6 PUFAs have been shown to act as pro-inflammatory agents. Additionally, n-3 and n-6 PUFAs may have an effect on the growth and progression of colorectal cancer (CRC), a tumor in close relationship with immune cells. PUFA-derived lipid mediators play an important role in mediating these effects. The exact role of n-3 and n-6 PUFAs in inflammation and in CRC, however, remains controversial. To further explore the effect of n-3 and n-6 PUFAs on CRC, in particular with regard to the formation of PUFA-derived lipid mediators, we investigated whether incubation with two n-3 PUFAs (eicosapentaenoic acid, EPA; and docosahexaenoic acid, DHA) and one n-6 PUFA (arachidonic acid, AA) affects the lipid metabolism of human colorectal adenocarcinoma HT-29 cells. Additionally, we explored the effect of PUFAs on immune cell function in general, as well as with regard to the crosstalk between immune and CRC cells. For this, we assessed whether incubation with DHA, EPA, or AA would modulate the secretion of TNF-a, IL-6, or IL-10 by human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), stimulated with lipopolysaccharide (LPS) or conditioned media (CM) of HT-29 cells. Incubation with EPA significantly increased the synthesis of EPA-derived lipid metabolites in HT-29 cells. Incubation of PBMCs with DHA enhanced a pro- inflammatory cytokine profile. Thus, DHA significantly decreased LPS- and CM-induced secretion of IL-10 and increased CM-induced secretion of TNF-α. AA, on the other hand, reduced TNF-α secretion (stimulation with LPS and CM). Analysis of variance revealed that, when compared to incubation with n-3 PUFAs (EPA and DHA), secretion of TNF-α was significantly lower in PBMCs incubated with AA. The observed increase in EPA-derived lipid metabolites may be a mechanism for how EPA exerts its previously described effects on CRC. Our results further demonstrate that the general paradigm of the role of PUFAs in inflammation represents an oversimplification. Similar to other studies, we were able to show that under certain conditions n-3 PUFAs may have pro-inflammatory and n-6 PUFAs anti-inflammatory 1 effects. Moreover, with regard to recent studies on tumor immune therapy, as well as prostaglandin-E2-mediated immune dysfunction and tumor growth, changes in CM- induced cytokine secretion upon incubation with DHA raise the possibility of a beneficial effect of n-3 PUFAs in patients with CRC, through a more aggressive immunological response against tumor cells.
Zusammenfassung Mehrere Studien konnten einen Einfluss von mehrfach ungesättigten Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren (n-3 und n-6 PUFAs) auf das Immunsystem nachweisen. In diesem Zusammenhang scheinen n-3 PUFAs eine überwiegend antiinflammatorische Wirkung zu haben, während n-6 PUFAs die Immunantwort fördern. Ebenfalls wurde ein möglicher Einfluss dieser Fettsäuren auf das kolorektale Karzinom (CRC) beschrieben, ein Malignom, welches in enger Verbindung mit dem Immunsystem steht. Insbesondere potente Lipidmediatoren, entstanden aus enzymatischer Katalyse von n-3 und n-6 PUFAs, spielen eine wichtige Rolle in diesen beschriebenen Effekten. Der genaue Einfluss von n-3 und n-6 PUFAs auf das Immunsystem und das CRC ist jedoch weiterhin unklar. Ziel der vorliegenden Studie war daher, die Wirkung von n-3 und n-6 PUFAs auf den Lipidstoffwechsel der Kolonkarzinom-Zelllinie HT-29 sowie auf die Immunantwort, insbesondere mit Hinblick auf das CRC, zu untersuchen. In einem ersten Experiment wurde der Einfluss von zwei n-3 PUFAs (Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA)) und einer n-6 PUFA (Arachidonsäure (AA)) auf die Synthese von Lipidmediatoren von HT-29 Zellen untersucht. In einem weiteren Versuch wurde der Effekt von EPA, DHA und AA auf die Zytokin-Sekretion (TNF-a, IL-6 und IL- 10) von mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) untersucht. PBMCs wurden hierfür mit Lipopolysacchariden (LPS) oder konditioniertem Medium von HT-29 Zellen (CM) stimuliert. Die Inkubation von HT-29 Zellen mit EPA erhöhte den Anteil an EPA-basierten Lipidmetaboliten. Die Inkubation von PBMCs mit DHA führte zu einem proinflammatorischen Zytokinprofil: Es zeigte sich eine reduzierte Sekretion von IL-10 nach Stimulation mit LPS und CM sowie eine erhöhte CM-induzierte Sekretion von TNF-α. Im Gegensatz hierzu, reduzierte AA die LPS- und CM-induzierte Sekretion von TNF-α. Die durchgeführte Varianzanalyse bestätigte diesen Trend: Verglichen mit PBMCs, welche mit n-3 PUFAs (DHA und EPA) inkubiert wurden, verringerte AA die LPS- und CM-induzierte Sekretion von TNF-α. Eine Zunahme von EPA-basierten Lipidmetaboliten ist ein wahrscheinlicher Wirkmechanismus, über den EPA seine bisher beschriebenen Effekte auf das CRC ausübt. Die Ergebnisse der Versuche mit PBMCs zeigen, dass das bisherige Paradigma von n-3 und n-6 PUFAs in Hinblick auf die Immunantwort eine Vereinfachung darstellt. Ähnlich wie andere Studien, zeigen die vorliegenden Experimente, dass n-3 PUFAs unter bestimmten Bedingungen proinflammatorische und n-6 PUFAs antiinflammatorische Effekte haben können. Diese Ergebnisse sind insbesondere im Hinblick auf aktuelle Studien zur Immuntherapie bei Malignomen sowie zu Tumorwachstum aufgrund von Prostaglandin-E2-vermittelter Immundysfunktion von Interesse: Der demonstrierte Einfluss von DHA auf die CMinduzierte Immunantwort macht deutlich, dass n-3 PUFAs mögliche antikanzerogene Effekte bei Patienten mit CRC über eine verstärkte Immunantwort ausüben könnten.
