TY  - THES
A1  - Köstlin, Sebastian Michael Cosmann
T1  - Die Sekretion angiogenetischer Zytokine durch menschliche Melanomzellen unter Hypoxie
T1  - Secretion of angiogenic cytokines by human melanoma cells under hypoxia
N2  - Das maligne Melanom ist ein Tumor der Hautpigmentzellen mit weltweit steigender Inzidenz. Aufgrund seiner frühzeitigen lymphogenen und hämatogenen Metastasierung zählt das maligne Melanom zu den prognostisch sehr ungünstigen Tumorerkrankungen. Nach erfolgter Metastasierung werden mit den derzeitig etablierten Therapieschemata noch keine ausreichenden Prognoseverbesserungen erzielt. Einen möglichen neuen Therapieansatz stellt die Blockade der Tumorangiogenese dar. Besondere Bedeutung wird dabei der zyto- bzw. chemokinvermittelten Angiogenese zugemessen. In den letzten Jahren zeigten verschiedene diesbezügliche Studien richtungsweisende und erfolgversprechende Ergebnisse. Trotzdem besteht weiterhin hoher Bedarf an Verbesserung des Verständnisses der zugrundeliegenden Regulationsmechanismen. Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Sekretion acht angiogenetisch wirksamer Zyto- und Chemokine in vitro durch hoch- und niedrigmaligne Melanomzellen unter normalen Kulturbedingungen sowie unter Hypoxie, Serum- und Glukosemangel zu erfassen. Diese Stressbedingungen dienten als vereinfachtes in vitro-Modell der Mangelbedingungen, die in schnell wachsenden bzw. Nekrosezonen angrenzenden Tumorarealen vorherrschen. Mittels ELISA wurden die abgegeben Mengen der Zytokine VEGF, b-FGF, Angiogenin, PDGF und TGF-ß sowie der Chemokine IL-8, Gro-α und GM-CSF in den Zellüberständen bestimmt. Dabei zeigten die verschiedenen Melanomzelllinien für alle getesteten Zyto- bzw. Chemokine außer GM-CSF charakteristische Sekretionsverhalten unter bestimmten Kulturbedingungen. Insbesondere unter Hypoxie und nach Reoxigenierung ließen sich signifikante Veränderungen im Sekretionsverhalten der verschiedenen Melanomzelllinien feststellen. Eine signifikante Steigerung in der Freisetzung der Zyto- bzw. Chemokine durch Melanomzellen unter Hypoxie ließ sich nur für VEGF, b-FGF, Angiogenin und IL-8 feststellen. Zudem unterschieden sich hochmaligne Melanomzelllinien signifikant von niedrigmalignen Zelllinien in ihrer Sekretion von VEGF, Angiogenin, PDGF, IL-8 und Gro-α unter normalen Kulturbedingungen und unter Hypoxie (Angiogenin, PDGF, IL-8 und Gro-α). In weiterführenden Experimenten wurde das Sekretionsverhalten von normalen Melanozyten, Endothelzellen und Fibroblasten untersucht. Dabei wiesen differenzierte Melanozyten im Vergleich zu den Melanomzellen signifikante Unterschiede in den abgegebenen Zyto-/ Chemokinmengen für VEGF, Angiogenin, PDGF, IL-8 und Gro-α unter normalen bzw. hypoxischen Kulturbedingungen auf. Differenzierte Melanozyten unterschieden sich also von Melanomzellen in ihrer Sekretion bei den selben Zyto- bzw. Chemokinen wie niedrigmaligne von hochmalignen Melanomzelllinien (VEGF, Angiogenin, PDGF, IL-8 und Gro-α). Im Sekretionsverhalten für VEGF, Angiogenin, IL-8 und Gro-α ähnelten Fibroblasten und Endothelzellen (bzgl. VEGF nur HMEC-1) den Melanomzellen. Der Einfluss dieser vier Zyto- und Chemokine und b-FGF auf das in-vitro-Wachstumsverhalten von Endothelzellen wurde mit einem BrD-U-Proliferationsassay untersucht. Sowohl mikrovaskuläre (HMEC-1) als auch makrovaskuläre (HUVEC) Endothelzellen steigerten ihre Proliferation unter dem Einfluss von VEGF, b-FGF, Angiogenin, IL-8 und Gro-α signifikant. HMEC-1 reagierten dabei mit einem tendenziell stärkeren Ansprechen auf die Stimulation als HUVEC. In weiteren Versuchen zeigten HUVEC eine erhöhte Sensibilität für Zytokine (insbesondere für b-FGF) unter Serummangelbedingungen, nicht jedoch für Chemokine (IL-8 und Gro-α). Am deutlichsten fiel die Proliferationssteigerung unter dem Einfluss der einzelnen Zyto- und Chemokine aus, wenn HUVEC in nonadhärentem Zustand stimuliert wurden. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit konnte erstmalig bzw. zeitgleich mit anderen Publikationen gezeigt werden, dass Melanomzellen unter Hypoxie nicht nur VEGF, sondern auch Angiogenin und IL-8 deutlich vermehrt sezernieren, dass diese Sekretionssteigerung nach Reoxigenierung weiter anhält und Melanomzellen signifikant von differenzierten Melanozyten unterscheidet. Jedes dieser Zyto- und Chemokine stimulierte die Endothelzellproliferation in vitro. Dabei erhöhten Serummangel und vor allem initial fehlende Zell-Zellkontakte die Zyto- bzw. Chemokinwirkung. Im Gegensatz zu dem bisher intensiver untersuchten VEGF sezernierten hochmaligne Melanomzellen unter Hypoxie signifikant mehr Angiogenin und IL-8 als niedrigmaligne Melanomzellen. Nur für Angiogenin zeigte sich darüber hinaus eine gegensätzliche Sekretionsregulation unter Hypoxie aller Melanomzellen im Vergleich zu normalen Melanozyten. Dies könnte für IL-8 und im Besonderen für Angiogenin auf eine mögliche Schlüsselfunktion in der Melanom-induzierten Angiogenese hindeuten. Inwieweit Rückschlüsse auf die in vivo-Verhältnisse und eine klinische Relevanz zulässig sind, werden weitere Untersuchungen und ggf. Therapiestudien zeigen müssen.
N2  - The aim of this study was to investigate the secretion of angiogenic cytokines by human melanoma cells under normal cell culture conditions and conditions of deficiency. Hypoxia, serum- or glucose deficiency served as a simplified in-vitro-model of the deficiency existing in rapid growing tumors or metastasis. The supernatants of highly and low metastatic melanoma cell lines were tested by ELISA for both the angiogenic cytokines VEGF, b-FGF, Angiogenin (ANG), PDGF and TGF-ß and the angiogenic chemokines IL-8, Gro-alpha and GM-CSF. Especially under hypoxia and after reoxygenation the different melanoma cell lines changed their secretion significantly for most of these factors. Melanoma cells showed significant up-regulation of their secretion under hypoxia for VEGF, b-FGF, ANG and IL-8. Over and above that significant differences between low and highly metastatic cell lines could be seen for their secretion of VEGF, ANG, PDGF, IL-8 and Gro-alpha under normal culture conditions and for ANG, PDGF, IL-8 and Gro-alpha under hypoxia. In further experiments the secretion of these eight factors by normal melanocytes, fibroblasts and endothelial cells was tested. In comparison to melanoma cells normal melanocytes showed significant differences in their secretion of VEGF, ANG, PDGF, IL-8 and Gro-alpha under normal culture conditions and/or hypoxia as described before for highly and low metastatic melanoma cell lines. Fibroblasts and endothelial cells showed a similar secretion of VEGF, ANG, IL-8 and Gro-alpha as melanoma cells. To investigate the effect of these four cytokines and b-FGF on the proliferation of endothelial cells a BrD-U-proliferationassay was performed. All angiogenic factors significantly stimulated both microvascular (HMEC-1) and macrovascular (HUVEC) endothelial cell growth. Cytokine stimulation showed a tendency to effect HMEC-1 proliferation more than growth of HUVEC. In further experiments lack of serum revealed an increased sensibility for the tested cytokines (i.e. b-FGF) but not for the chemokines IL-8 and Gro-alpha. All angiogenic factors achieved their strongest proliferative effect stimulating non-adherent endothelial cells. The results of this study showed for the first time respectively contemporaneous that melanoma cells increase not only their secretion of VEGF but also of ANG and IL-8 under hypoxia. It could also be demonstrated that this effect endures under reoxygenation and significantly differenciates melanoma cells from normal melanocytes. Each of these cyto-/ chemokines stimulated endothelial cell proliferation in vitro. Lack of serum and especially of cell-cell contact increased the stimulatory effect of the cytokines and cyto-/chemokines respectively. In contrast to VEGF highly metastatic melanoma cell lines secreted significantly more ANG and IL-8 than the low metastatic cell lines. On top of that all melanoma cells revealed a contrasting regulation only for ANG in comparison to normal melanocytes. This could indicate a key role for IL-8 and especially for ANG within the melanoma induced angiogenesis. To what extent these results admit conclusions to in-vivo conditions and to a clinical relevance has to be evaluated in further studies.
KW  - Angiogenese
KW  - Zytokine
KW  - Melanom
KW  - Hypoxie
KW  - Angiogenin
KW  - Angiogenesis
KW  - cytokine
KW  - melanoma
KW  - hypoxia
KW  - Angiogenin
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-21305
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kraft, Peter
T1  - Einfluß des Tumormikromilieus auf die Akkumulation des Hypoxia-inducible Factor-1 alpha (HIF-1 alpha) in humanen Tumorzellen
T1  - Impact of the tumour microenvironment on the accumulation of hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF 1 alpha) in human tumour cells
N2  - Die Transduktionsfaktoruntereinheit HIF-1alpha ist der zentrale Sauerstoffsensor für Säugerzellen aller Art. Er ist in der Lage durch Steuerung der Transkription entsprechender Gene auf die Zellproliferation, verschiedene Transportvorgänge, die Angiogenese, die Glykolyse und andere Vorgänge Einfluß zu nehmen. Zahlreiche Studien belegen den Zusammenhang zwischen HIF-1alpha-Überexpression in soliden Tumoren und Verkürzung der Überlebens- bzw. der rezidivfreien Zeit. Schon lange ist die Assoziation von Tumorhypoxie mit der Verschlechterung der Prognose der Erkrankung bekannt. Die Trennung der hypoxischen Srahlenresistenz von der pro-proliferativen und pro-metastatischen Potenz von HIF-1alpha als Ursache der Prognoseverschlechterung von tumorkranken Patienten ist derzeit nicht möglich. Die vorliegende Arbeit zeigt anhand zweier etablierter humaner Tumorzellinien, daß Faktoren des Tumormikromilieus in der Lage sein können, die HIF-1alpha-Expression zu modulieren. Hypoxie war stets eine Grundvoraussetzung für die Messung erhöhter HIF-1alpha-Spiegel. Jedoch waren annähernd normale Glukosespiegel des Tumormikromilieus für eine nennenswerte HIF-1alpha-Überexpression erforderlich. Dies könnte erklären, warum immunhistochemische Schnitte von HIF-1alpha und von exogenen Hypoxiemarkern bezüglich der angefärbten Areale differieren. Sowohl die mangelnde Spezifität der HIF-1alpha-Expression für Hypoxie, als auch die für klinische Routinearbeiten ungünstige Kinetik des endogenen Hypoxiemarkers HIF-1alpha, lassen an seiner praktischen Einführung in der Klinik zweifeln. Da noch kein endogener Hypoxiemarker gefunden werden konnte, der spezifisch bei Hypoxie akkumulieren würde, und darüber hinaus alle bekannten endogenen Hypoxiemarker bei Sauerstoffmangel unterschiedlich reagieren, scheint es derzeit am sinnvollsten zu sein, neben der Kombination von verschiedenen Markern außerdem andere Faktoren, wie die Vaskularisierungsdichte zu bestimmen. Die Tatsache, daß nicht alle hypoxischen Zellen HIF-1alpha exprimieren, und die, daß aufgrund der nicht-hypoxischen Aktivierung von HIF-1alpha unter Umständen auch nicht hypoxische Zellen gesteigerte HIF-1alpha-Spiegel aufweisen, könnte ein therapeutisches Eingreifen auf Ebene von HIF-1alpha – als vermeintlich tumorspezifische Therapieform – in Frage stellen. Die Ergebnisse zahlreicher Studien zeigen deutlich, daß HIF-1alpha weder hypoxiespezifisch noch tumorspezifisch in der Zelle akkumuliert. Die Zukunft wird zeigen, ob es eine neue Substanzklasse der „HIF-1-Inhibitoren“ geben wird. Derzeit laufen mehrere klinische Studien zur Evaluierung denkbarer Substanzen.
N2  - Hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1alpha) is both a potential endogenous marker of tumor hypoxia and therapeutic target. Here, it could be found that in FaDu (pharyngeal carcinoma) and HT1080 tumour cells (fibrosarcoma) no significant HIF-1alpha protein accumulation was detectable by either flow cytometry or Western blot, despite the presence of hypoxia. To investigate the effect of different tumor microenvironment conditions on hypoxic HIF-1alpha accumulation, in vitro hypoxia experiments (0.1% O2, 24 h) with manipulation of pH (7.4 vs. 6.7), glucose (0-1 g/l) and serum (0 or 10%) availability in FaDu and HT 1080 cells were performed. Hypoxic induction of HIF-1alpha protein was strongly dependent on glucose availability and largely abolished at 0.1 g/l glucose or less in both cell lines. This glucose effect was confirmed in a hypoxia-responsive-element (HRE)/enhanced-green-fluorescent-protein (EGFP) reporter assay in transfected HT 1080 cells and possibly explains a lack of HIF-1alpha protein in hypoxic tumor cells.
KW  - Hypoxie
KW  - Sauerstoffeffekt
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - HIF 1 alpha
KW  - Tumooxygenierung
KW  - Endogene Hypoxiemarker
KW  - hypoxia
KW  - oxygen effect
KW  - HIF 1 alpha
KW  - transcription factor
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-27135
ER  -