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Auf dem Weg vom Primärtumor zur systemischen Metastasierung, der Haupttodesursache von Krebserkrankungen, ist die Einzelzellmigration von Tumorzellen durch dreidimensionales Bindegewebe ein entscheidender Schritt. Die vorliegende Arbeit zeigt Untersuchungen zur Tumorzellmigration und –plastizität in einem 3D-Migrationsmodell. Kleine G-Proteine kontrollieren Zytoskelettfunktionen, insbesondere Aktinpolymerisation und die Bildung von Zellprotrusionen durch Rac sowie Actomyosinkontraktion durch Rho. Durch pharmakologische Inhibitoren von Rac und dem Rho-Effektor ROCK soll deren Bedeutung für Einzelzellmigration in einem dreidimensionalen Modell und vor allem der Effekt auf Morphologie, Plastizität und Migration von Tumorzellen geklärt werden. Nach Inhibition von ROCK zeigen hochinvasive HT1080 Fibrosarkomzellen einen multipolar-dendritischen und sessilen Phänotyp. Nach Hemmung von Rac wird hingegen ein rundlicher, aber ebenfalls apolarer und sessiler Phänotyp induziert. Bei simultaner Inhibition von Rac und ROCK entstehen rundliche, apolare, sessile Zellen mit abortiven Pseudopodien. Wird das Gleichgewicht von Rac und ROCK durch konstitutive Aktivierung von ROCK gestört, so entsteht eine zweigeteilte Population, bestehend aus rundlichen Zellen, die Blebs bilden, und langgezogenen Zellen. Nach Sortierung nach ihrem ß1-Integrinexpressionsniveau zeigten Zellen mit niedriger Integrin-Expression einen rundlichen Migrationstyp mit blasenartigen dynamischen Protrusionen, während Zellen mit hoher Integrin-Expression langgezogen-mesenchymal migrierten. Somit steuern ROCK und Rac gemeinsam und zeitgleich die mesenchymale Einzelzellmigration. Während Rac Protrusion vermittelt, ist ROCK für Kontraktilität und Retraktion verantwortlich. Erst durch Koordination von Rac und Rho/ROCK entsteht somit Polarität und 3D mesenchymale Migration.
Die Migration von Tumorzellen im Bindegewebe erfordert adhäsive Zell-Matrix-Interaktionen, die durch Integrine und andere Adhäsionsmoleküle auf der Zelloberfläche vermittelt werden. In 3DKollagenmatrices benötigen hochinvasive MV3-Melanomzellen überwiegend α2β1-Integrine zur Elongation, Adhäsion an den Kollagenfasern und zur Faserbündelung, sowie zur Kraftgenerierung und Migration. Wir haben untersucht, ob die Migration von Tumorzellen in 3D-Kollagenmatrices vollständig durch die Blockade der Integrinfunktion inhibierbar ist, oder ob es kompensatorische Mechanismen gibt, die zur Migration beitragen. Die β1-Integrinfunktion wurde durch verschiedene Methoden reduziert: a) durchflusszytometrische Sortierung der Zellen in Subgruppen mit niedriger und hoher β1-Integrin-Oberflächenexpression; b) Adhäsionsblockade mit monoklonalem anti β1-Antikörper 4B4 oder Rhodocetin, einem selektiven α2β1-Integrininantagonist; und c) Expression von dominant-negativen Peptiden zur Blockade der Funktion der β1-Integrin-zytoplasmatischen Domäne. Alle β1-Integrin-Interferenzstrategien induzierten einen Übergang der konstitutiv vorhandenen mesenchymalen Migration in einen neuen, amöboiden Migrationstyp (Mesenchymal-Amoeboid Transition, MAT), ähnlich der Migrationsweise von Monozyten oder Lymphozyten. Der Übergang zu amöboider Migration ging einher mit dem Verlust der zellvermittelten Kollagenkontraktion und -reorganisation. Subtotale Inhibition der Integrinfunktion (ca. 50%) durch Antikörper 4B4 ergab eine schnelle (0,3-0,4 >m/min) amöboide Migration, während 90-95%ige Absättigung des β1-Integrin- Epitops zu langsamer amöboider Migration (0,03-0,2 >m/min) führte. Induzierte amöboide Migration verursachte eine gleichmäßige Verteilung der β1-Integrine auf der Zelloberfläche, ein diffuses kortikales Aktin-Zytoskelett, und war mit einer ausgeprägten Formanpassung der Zelle an die Matrixstrukturen verbunden, die von kleinen Filopodien oder Oberflächenblebs getragen wurde. Die Befunde wurden für β1-Integrin-defiziente murine embryonale Fibroblasten (MEF) und murine embryonale Stammzellen (GD25) bestätigt. β1-Integrin-defiziente Fibroblasten zeigten eine schnelle, und GD25 ES-Zellen eine langsame amöboide Migration. Somit erfolgte die amöboide Migration ohne β1-Integrin-vermittelte Zell-Matrix-Interaktionen. Weil keine vollständige Immobilisierung der Zellen erzielt wurde, haben wir alternative Mechanismen von Zell-Matrix-Interaktionen untersucht, die zur Restaktivität der amöboiden Migration beitragen. Als potentielle Kandidaten wurden αv-Integrine, die an denaturiertes Kollagen binden, und Oberflächen-Glycokonjugate getestet. Es wurden keine promigratorischen Funktionen RGDabhängiger Integrine (αv oder β3) mittels zyklischer Arginin-Glycin-Asparaginsäure (cRGD)beobachtet. Um herauszufinden, welche Rolle die Oberfächen-Glycokalyx bei der Zellmigration spielen, wurden verschiedene Methoden angewandt: a) Die an die Proteine gebundenen Glycokonjugate wurden mit Hilfe von N- und O-Glycosidasen von der Oberfläche der lebenden Zellen enzymatisch abgespalten; b) um die Sulfatierung der Glycokonjugate zu verhindern, wurden die Zellen in sulfatfreiem Medium kultiviert. Durch beide Methoden wurde die Bindung von Rutheniumrot an die Zelloberfläche(Glycokalyx) um 60% bzw. die von Heparansulfat der Zelloberfläche um 60% bis 100% reduziert. Nicht die Desulfatierung führte zur Ablösung der Zellen vom Kulturflaschenboden, sondern allein dieBehandlung mit N- und O-Glycosidasen. Die gleichzeitige Behandlung von MV3 Melanomzellen mit N-, O- Glycosidase mit Inhibition der β1-, αvβ3-Integrine führten zur Abrundung der Mehrzahl der Zellen, gefolgt von oszillierender Immobilität (‚Running on the spot’) bzw. sehr langsamer Restmigration (<0,1 >m/min). Dagegen war die Migration der MV3-Zellen nach Kultivierung in sulfatfreiem Medium unverändert. Eine ähnliche Hemmung der Migration erfolgte in β1-/- MEFs nach Glycanverdau. Folglich sind β1-Integrine essentiell für fokalisierte Zell-Matrix-Interaktionen, für die mesenchymale Migration und den Matrixumbau, während amöboide Migration ohne Beteiligung von β1-Integrinen erfolgt, aber durch niedrigaffine, diffuse Zell-Matrix-Interaktionen von Oberflächenglycanen vermittelt wird. Somit ist die Glycokalyx ein alternatives Adhäsionssystem für die integrinunabhängige Zellmigration.
Infektionen mit der Krätzemilbe Sarcoptes scabiei varietas hominis können in Gemeinschaftseinrichtungen wie Krankenhäusern, Altenpflege- oder Behindertenheimen weit reichende Ausbrüche hervorrufen. In einer großen Werkstatt für behinderte Menschen und den angegliederten Wohnheimen kam es ab August 2003 zu einem weit reichenden Skabiesausbruch, welcher sich über 10 Monate hinzog. Erst nachdem Vertreter der Werkstatt und Wohnheime und Ärzte der Universitäts-Hautklinik gemeinsam ein Behandlungskonzept erstellt hatten, konnte die Skabies erfolgreich eingedämmt werden. Aufgrund der dabei gemachten Erfahrungen sowie in der Fachliteratur publizierter Skabiesausbrüche wurde ein umfangreiches Konzept zum Vorgehen bei Skabiesausbrüchen in Gemeinschaftseinrichtungen erstellt.
Diese Arbeit umfasst eine retrospektive Analyse von 108 Patienten mit leukozytoklastischer Vaskulitis (LcV), welche an der Universitätshautklinik Würzburg in den Jahren 2001-2007 behandelt wurden. Zunächst wurde eine Auswertung aller Patienten unter demographischen, labordiagnostischen wie auch therapeutischen Gesichtspunkten durchgeführt. Zusätzlich erfolgte eine Analyse von Patienten mit schwerem Krankheitsverlauf in fünf Patientengruppen (hämorrhagisch-nekrotisierende Vaskulitis (n=42), Vaskulitis oberhalb der Gürtellinie (n=62), Nierenbeteiligung (n=36), Rezidiv (n=19), prästationärer Krankheitsverlauf über drei Wochen (n=39)). Ziel dieser Arbeit war, Risikofaktoren für einen schwerwiegenden oder chronischen Verlauf der Erkrankung aufzuzeigen. Zusätzlich wurde ein weiterer Schwerpunkt auf die Analyse möglicher Auslöser einer LcV gelegt. Die Auswertung zeigte am häufigsten Infekte (68,3%) als Ursache einer LcV. Eher selten schienen maligne Erkrankungen (6,7%), Kollagenosen (5,8%) oder Medikamente (6,7%) an der Entwicklung der LcV beteiligt zu sein. In 12,5% der Fälle konnte trotz intensiver Focus-Suche und ausgedehnter Labordiagnostik keine Ursache für die Entstehung einer LcV gefunden werden. Die Ergebnisse widerlegen Angaben älterer Studien, die Medikamente als primären Auslöser einer LcV postulieren. Bei 21,74% der Patienten mit Rezidiv konnte keine Ursache für die LcV gefunden werden, im Vergleich zu 9,26% der Patienten ohne Rezidiv (p=0,075). So konnte gezeigt werden, dass eine intensive Infektfocussuche und deren anschließende Sanierung das Auftreten von Rezidiven der LcV reduziert. Risikofaktoren für einen schwerwiegenden oder chronischen Verlauf einer LcV werden in der Literatur bisher kontrovers diskutiert. In der vorliegenden Studie konnten folgende Korrelationen aufgezeigt werden: Patienten mit nekrotisierender Vaskulitis litten hoch signifikant (p=0,0001) und Patienten mit Nierenbeteiligung signifikant (p=0,016) häufiger an Diabetes mellitus. Zudem war bei Patienten mit systemischer Beteiligung der LcV (p=0,005) und schwerwiegendem Hautbefall (p=0,008) signifikant häufiger IgA im Serum erhöht. Als Risikofaktoren für einen schwerwiegenden Krankheitsverlauf wie für eine systemische Beteiligung der LcV konnten somit folgende Parameter erhoben werden: Diabetes mellitus (RR=1:1,95 (1,17-3,25)) und IgA-Erhöhung im Serum (RR=1:2,11 (1,28-3,48)). Bei Patienten mit chronischem Krankheitsverlauf waren signifikant häufiger B-Symptome (RR=1: 3,19 (1,27-3,19)), der Nachweis von Kryoglobulinen (RR=1: 4,12 (1,65-10,24)), eine Komplement-Erhöhung von C3/C4 (RR=1:4,88 (2,36-10,05)), ein prästationärer Verlauf von über 3 Wochen (RR=1:6,64 (2,37-18,60)) sowie eine Urtikaria-Vaskulitis (RR=1:3,33 (1,44-7,68)) zu beobachten. Die in dieser Arbeit ermittelten Risikofaktoren für einen schwerwiegenden oder chronisch-rezidivierenden Verlauf einer LcV könnten in Zukunft dazu beitragen, früher einen bestimmten Krankheitsverlauf abschätzen zu können und entsprechende Therapieoptionen einzuleiten.