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Funktionelle Untersuchungen zum Einfluss von FAP-Inhibitoren auf die Tumorzellmigration und Invasion
(2004)
Das Fibroblasten-Aktivierungs-Protein (FAP) ist eine Oberflaechenprotease mit kollagenolytischer Aktivität in vitro, die in vivo spezifisch von Fibroblasten in der Umgebung maligner epithelialer Tumoren in der Phase der Invasion und Disseminierung aufreguliert wird. Da Matrixproteasen durch proteolytischen Umbau extrazellulärer Matrix zu Invasion und Metastasierung von Tumoren beitragen, stellen sie interessante Zielstrukturen für die Pharmakotherapie von Tumorerkrankungen dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Lokalisation und der Funktion von FAP in migrierenden fibroblastoiden HT1080 Fibrosarkomzellen, die FAP ueberexprimierten. FAP war in Zellen, die durch 3D Kollagenmatrices migrieren, an Zellkontakten zu Kollagenfasern geclustert, mit ß1-Integrin kolokalisiert (Konfokalmikroskopie) und wurde im Verlauf der Kultur auf der Zelloberflaeche aufreguliert bzw. stabilisiert (Durchflusszytometrie). Ein spezifischer FAP-Inhibitor BIBX 1899, nicht jedoch die strukturhomologe Kontrollsubstanz BIBX 1954, fuehrte zu einer subtotalen Inhibition der Zellmigration (Zeitraffervideomikroskopie und Zelltracking). Die Inhibition der Motilitaet war nicht toxisch, dosisabhaengig, spezifisch für FAP-exprimierende Zellen und in der gesamten Zellpopulation nachweisbar. Die Inhibition von FAP fuehrte darueber hinaus zu einer spezifischen, dosisabhaengigen Hemmung der Matrixverdichtung und Kontraktion von Kollagenmatrices durch FAP-positive humane Lungenfibroblasten (GM 5387). Die Befunde zeigen eine Fokalisierung von FAP an Bindungsstellen zu Kollagenfasern, eine Beteiligung an kontraktilen Zell-Matrix Interaktionen und der Zellbewegung in komplexen 3D Matrixkulturen. Somit konnte belegt werden, dass FAP als Zielmolekuel für die Hemmung dynamischer Zell-Matrix-Interaktionen mit spezifischen FAP-Inhibitoren geeignet ist.
Hyaluronsäure (HS) ist ein weit verbreitetes Glykosaminoglykan in der Extrazellulärmatrix vieler Gewebe und tritt in erhöhten Konzentrationen in der Umgebung solider Tumore auf. Es ist bekannt, daß HS die Zellmigration vieler Zellarten stimuliert. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Rolle der HS in der Tumorzellmigration auf der Basis eines dreidimensionalen Fibringel-Systems, in welches Tumorzell-bedeckte Microcarrier eingebettet wurden, untersucht. Ein Vergleich zwischen zwei- und dreidimensionaler Migration unterverschiedenen Bedingungen ergab, daß die dreidimensionale Migration nicht von HS-spezifischen Oberflächenrezeptoren abhängt, sondern hauptsächlich von der Porosität der Matrix. In zweidimensionalen Systemen war die Migration durch Antikörper gegen den HS-Rezeptor CD44 inhibierbar, unter dreidimensionalen Bedingungen jedoch nicht. Zur Bestimmung der strukturellen Eigenschaften der Fibringele wurden spektrometrische Messungen, konfokale Mikroskopie, Kompaktionsmessungen und Flüssigkeitspermeation herangezogen. Eine weitere Lokalisation ergab ein intrazelluläres Auftreten von HS vorwiegend perinukleär mit dem Zytoskelett assoziiert. Ein direkter Einfluß auf die Aktinpolymerisation konnte ausgeschlossen werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die direktionale Migration von Tumorzellen auf Endothelzellen sowohl in dreidimensionalen Fibringelsystemen als auch unter zweidimensionalen Bedingungen untersucht. Endothelzell-konditioniertes Medium wurde weiter aufgereinigt und es konnten massenspektrometrisch mehrere potentiell chemotaktisch aktive Moleküle im Medium bestimmt werden.