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Background: Matrix metalloproteinases (MMPs) are involved in the degradation of protein components of the extracellular matrix and thus play an important role in tumor invasion and metastasis. Their expression is related to the progression of gynecological cancers (e.g. endometrial, cervical or ovarian carcinoma). In this study we investigated the expression pattern of the 23 MMPs, currently known in humans, in different gynecological cancer cell lines. Methods: In total, cell lines from three endometrium carcinomas (Ishikawa, HEC-1-A, AN3 CA), three cervical carcinomas (HeLa, Caski, SiHa), three chorioncarcinomas (JEG, JAR, BeWo), two ovarian cancers (BG-1, OAW-42) and one teratocarcinoma (PA-1) were examined. The expression of MMPs was analyzed by RT-PCR, Western blot and gelatin zymography. Results: We demonstrated that the cell lines examined can constitutively express a wide variety of MMPs on mRNA and protein level. While MMP-2, -11, -14 and -24 were widely expressed, no expression was seen for MMP-12, -16, -20, -25, -26, -27 in any of the cell lines. A broad range of 16 MMPs could be found in the PA1 cells and thus this cell line could be used as a positive control for general MMP experiments. While the three cervical cancer cell lines expressed 10-14 different MMPs, the median expression in endometrial and choriocarcinoma cells was 7 different enzymes. The two investigated ovarian cancer cell lines showed a distinctive difference in the number of expressed MMPs (2 vs. 10). Conclusions: Ishikawa, Caski, OAW-42 and BeWo cell lines could be the best choice for all future experiments on MMP regulation and their role in endometrial, cervical, ovarian or choriocarcinoma development, whereas the teratocarcinoma cell line PA1 could be used as a positive control for general MMP experiments.
Kardiovaskuläre Erkrankungen stellen im Alter führende Todesursachen in der westlichen Welt dar. Der Proteinkinase B, auch AKT genannt, kommt am Herzen eine zentrale Rolle bezüglich der Organogenese zu. Ihre Funktion wird in Verbindung mit der Insulinwirkung, dem Einfluss auf den Kohlenhydrat-stoffwechsel sowie die Steuerung von Entwicklung und Differenzierung von Geweben durch Modulation des Zellüberlebens, des Zellwachstum und der Zellteilung diskutiert. Auch das postnatale Herzwachstum in physiologischer sowie pathologischer Ausprägung wird durch den PKB/AKT-Signalweg reguliert. Diez et al.zeigten bei seneszenten Kardiofibroblasten der Ratte in vitro eine reduzierte Expression der PKB/AKT-1. Auch bei Myokard-Biopsaten von jungen und alten Patienten (ohne Myokardpathologie) konnte gezeigt werden, dass die Expressionstärke der AKT-1/PKB mit dem Alter abnahm. Die vorliegende Arbeit sollte die Frage klären ob AKT/PKB zu einer veränderten Expression von extrazellulären Matrix-Proteinen, die sie abbauenden Matrixmetalloproteinasen bzw. deren Inhibitoren führt und damit zu einer Umstrukturierung der Extrazellulären Matrix im Sinne einer Fibrose des Myokards beitragen könnte. Nach adenoviraler Transfektion von Kardiofibroblasten mit einer konstitutiv aktiven bzw. inaktiven PKB/AKT-Mutanten, erfolgte die Analyse der differentiellen Genexpression fibroserelevanter Gene mittels RT-PCR und Agarosegelelektrophorese in drei verschiedenen Zellzuständen. Die Auswertung der gewonnen Daten zeigte, dass von den untersuchten Genen lediglich die Matrix-Metalloproteinasen (MMPs).-2/-9/-13 einer deutlichen Regulation unterworfen sind. Die Darstellung auf Proteinebene gelang für die MMP-9 und MMP-2 letztendlich mittels Zymographie. Bezugnehmend auf die Fragestellung zeigte sich bei der durchgeführten Genexpressionsanalyse fibroserelevanter Gene eine Regulation der MMP-2/-9 und -13 durch die PKB/AKT auf m-RNS-Ebene, mit deutlichem Anstieg der für die MMP-9 und MMP-13 kodierenden m-RNS bei Inaktivierung der PKB/AKT. Auf Proteinebene besteht lediglich bei der MMP-9 eine entsprechende Änderung der Proteinmenge. Die MMP-2-Enzymmenge zeigte sich auf basalem Expressionsniveau als nicht reguliert. Die MMP-13 konnte zymographisch nicht nachgewiesen werden. Bezugnehmend auf die durch Diez et al. gefundene Herabregulation der PKB-Akt in seneszenten Kardiofibroblasten der Ratte könnte die in der Arbeit gezeigte Steigerung der Genexpression der MMP-2/-9 und 13 die Voraussetzung eines zur Fibrose führenden Remodelings der kardialen extrazellulären Matrix im Sinne einer Degradation der EZM darstellen. Nach Schram und Sweeney et al. kann sich ein Remodeling der extrazellulären Matrix des Herzens schwerpunktmäßig sowohl als Veränderungen in der Synthese von matrixbildenden Proteinen als auch in Veränderungen der Expression und Aktivität von MMPs und TIMPs darstellen. Neben der wichtigen Wirkung eines antiapoptotischen Zellschutzes könnte die Serin-Threonin-Kinase PKB/AKT mit an der Entstehung einer myokardialen Fibrose beteiligt sein. Weitere Untersuchungen sind aber nötig, diese Frage eindeutig zu klären.
Konzentrationen von MMP-9 und TIMP-1 (mittels ELISA) waren in der BALF von Lungenfibrosepatienten am höchsten, gefolgt von Sarkoidose- und Kontrollpersonen. Eine Beteiligung an der Entstehung einer Lungenfibrose konnte dementsprechend sowohl für MMP-9, als auch für TIMP-1 bestätigt werden. Dies ist vereinbar mit der Pathogenese der Erkrankung. MMP-9 degradiert Basalmembranen, ein Mechanismus, der für die Proliferation von Fibroblasten-Foci von Bedeutung ist. Die Konzentration von MMP und TIMP korrelierte positiv mit der Anzahl neutrophiler Granulozyten sowie Lymphozyten in der BAL und negativ zu Alveolarmakrophagen. Es stellte sich keine Beziehung zwischen MMP-9 bzw. TIMP-1 und dem klinischen Ausmaß der Erkrankung, gemessen an den Lungenfunktionswerten, heraus. Die molare Ratio von Patienten im Follow-up korrelierte jedoch signifikant negativ mit deren Vitalkapazität nach zwei Jahren. Aufgrund dieser Ergebnisse kamen wir zu der Schlussfolgerung, dass eine höhere Ratio mit einer Verschlechterung der Lungenfunktion im Verlauf einhergehen könnte.
Das Glioblastom ist der häufigste primäre maligne Hirntomor. Es zeichnet sich durch ein besonders aggessives und invasives Wachstumsverhalten aus. So konnte bis heute trotz moderner Diagnostik und Entwicklung neuer Behandlungsstrategien bestehend aus Operation, Radiatio und Chemotherapie mit Temozolamid die mittlere Überlebenszeit von 14.6 Monaten nicht überschritten werden. Matrixmetalloproteinasen sind zinkabhängige Endopeptidasen, die in der Lage sind die Extrazellulärmatrix zu degradieren, die Basalmembran zu durchbrechen, und somit Migration, Invasion, und Neovaskularisierung von Tumoren zu erleichtern. In zahlreichen Tumoren, so auch im Glioblastom, konnte eine Überexpression von MMPs, besonders von MMP2 und MMP9, nachgewiesen werden. Verschiedene Substanzen sind in der Lage, auf unterschiedlichen Ebenen die MMP-Synthese zu hemmen. Vor allem Doxycyclin, ein Antibiotikum aus der Gruppe der Tetracycline, sowie COL-3, ein chemisch modifiziertes Tetracyclinderivat, wurden an vielen Tumorentitäten in präklinischen und klinischen Studien erfolgreich eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 2 Antibiotika, Doxycyclin und Cefotaxim, auf ihre Wirkung auf 4 Gliomzelllinien, C6, U251, U373 und GaMG, sowie 4 Primärzellen, 2406, 2418, 2421 und 2464, untersucht. Sowohl Doxycyclin, als auch Cefotaxim hemmen teilweise die Expression von MMP2 und MMP9, was durch eine semiquantitative PCR nachgewiesen wurde; die Expression von TIMP1 bleibt weitgehend unverändert. Auch auf Proteinebene konnte mittels Immunhistochemie ein Rückgang von MMP2 und MMP9 bei den meisten Zelllinien und Primärzellen unter Behandlung mit den Antibiotika beobachtet werden. Außerdem konnten Veränderungen im Wachstunsverhalten der Zellen in der Zellkultur verzeichnet werden, wahrscheinlich durch Inhibition der MMPs bedingt. Bei allen Zelllinien und allen Primärzellen wurde eine Abnahme der Proliferation im MTT-Assay, eine Zunahme der Adhäsion im Amidoblackassay, eine Abnahme der Migration im Migrationsassay, und eine Abnahme der Invasion im 3-D-Kollagengel-Assay beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigten die Resultate anderer Arbeitsgruppen mit Doxycyclin an anderen Tumoren, wie dem Prostata-Ca. Der deutliche Einfluss des Doxycyclins auf grundlegende Zelleigenschaften, wie z.B. dem Migrations-, Proliferations- und Invasionsverhalten, erfordert einen kritischen Umgang mit dem Tet-On/Off Systems zur Genregulation, insbesondere dann, wenn funktionelle Untersuchungen Teil der Versuchszielsetzung sind.