Untersuchungen zur induzierbaren Expression des Adhäsionsmoleküls E-Selektin und dessen potentieller Bedeutung bei der Tumormetastasierung

Abstract

In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl die durch TNFalpha-, als auch durch Röntgenstrahlen vermittelte Expression des Adhäsionsmoleküls E-Selektin in Endothelzellen durch kleine GTPasen der Rho-Proteinfamilie reguliert ist. Hemmung dieser kleinen G-Proteine z.B. durch HMG-CoA Reduktase-Inhibitoren (Statine) oder clostridiale Toxine führt zu verminderter Expression von E-Selektin in humanen Endothelzellen (HUVEC; EA.hy-926). Aus den in der Arbeit erhaltenen Ergebnissen kann außerdem die Schlussfolgerung gezogen werden, dass die Regulation der zytokininduzierten E-Selektin-Genexpression von der gamma-Strahlen-vermittelten Expression des E-Selektingens differiert. Für die strahleninduzierte endotheliale E-Selektin-Expression scheint beispielsweise der Transkriptionsfaktor AP-1 als ein weiterer Kontrollfaktor neben NF-kappaB zu fungieren. Des Weiteren konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass eine gesteigerte E-Selektin-Proteinexpression mit erhöhter Tumorzelladhäsion und -transmigration an bzw. durch humane Endothelzellen korreliert. Hemmung der TNFalpha- bzw. gamma-Strahlen-induzierten Expression von E-Selektin durch Statine oder Retinsäuren ist ausreichend, sowohl Tumorzelladhäsion als auch Tumorzelldiapedese zu reduzieren. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass das Adhäsionsmolekül E-Selektin eine vielversprechende Zielstruktur ist, über deren kontrollierte Beeinflussung es auch in vivo möglich sein sollte, das Risiko der Metastasierung zu reduzieren. Mit Statinen und Retinsäurederivaten wurden somit Pharmaka identifiziert, die durch Hemmung der Rho-regulierten E-Selektin-Expression der Tumorzellmetastasierung vorbeugen könnten. Um diese Hypothese in zukünftigen tierexperimentelle Studien zu bestätigen, wurde im Rahmen dieser Arbeit mit der Generierung transgener Tiermodelle begonnen.

The present study shows that the induction of the E-selectin gene in human endothelial cells (i.e. HUVEC, EA.hy-926) by TNFalpha and ionizing radiation (IR) is regulated by small GTPases of the Rho family. Inhibition of Rho-proteins by HMG-CoA reductase inhibitors (statins) or clostridial toxins attenuates the inducible E-selectin expression in endothelial cells. Yet the regulation of the cytokine-induced E-selectin gene expression differs from that of the IR-provoked expression of E-selectin. Thus beside NF-kappaB, the transcription factor AP-1 seems to interfere with the IR-induced endothelial E-selectin expression. Furthermore the study shows that an augmented E-selectin protein expression is followed by an increase in tumor cell adhesion and transmigration on and through human endothelial cell monolayers, respectively. The results obtained provide evidence that inhibition of TNFalpha- and IR-induced E-selectin expression by statins and retinoic acids is sufficient for a significant reduction of tumor cell adhesion and transmigration. Taken together, we suggest that controlling the expression of the adhesion molecule E-selectin is a promising therapeutical approach to reduce tumor cell metastasis. The present study identified statins and isomers of retinoic acid as putative anti-metastaic drugs which might reduce metastatic processes in vivo by blocking Rho-regulated E-selectin expression. To support this hypothesis in forthcoming studies using in vivo model system, transgenic mice were generated.