Dokument: Molekulare Analysen zur Fehlregulation der Apoptose im humanen Nierenzellkarzinom

Titel:	Molekulare Analysen zur Fehlregulation der Apoptose im humanen Nierenzellkarzinom
Weiterer Titel:	Molecular analyses of the dysregulation of apoptosis in human renal cell carcinoma
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=24135
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130314-111659-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Caliskan, Ercan [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,21 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 12.03.2013 / geändert 12.03.2013
Beitragende:	Prof. Dr. Gerharz, Claus Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Klein, Thomas [Gutachter]
Stichwörter:	Apoptose, TRAIL, Chemotherapieresistenz, Strahlentherapieresistenz, differentielle Genexpression, Nierenzellkarzinom
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Apoptose ist ein streng reguliertes genetisches Selbstmordprogramm, das sowohl für die Embryonalentwicklung von Organismen als auch für die Aufrechterhaltung der Gewebehomöostase oder ein intaktes Immunsystem unverzichtbar ist. Es sorgt dafür, dass überflüssige, alte oder beschädigte Zellen kontrolliert absterben und eliminiert werden. Der Zelltod durch Apoptose ist deshalb für eine gezielte Tumortherapie von zentraler Bedeutung. Die meisten Tumore weisen jedoch eine Resistenz gegenüber einer Vielzahl apoptotischer Stimuli auf. Neben anderen zellulären Mechanismen ist diese Resistenz vor allem auf eine Fehlregulation der Apoptose zurückzuführen. Sowohl für die Aufklärung der Tumorpathogenese als auch im Hinblick auf die Entwicklung neuer Therapiekonzepte ist deshalb zunächst eine bessere Kenntnis der molekularen Apoptose-Mechanismen erforderlich. Speziell im humanen Nierenzellkarzinom, einem malignen Tumor, der sich ebenfalls durch eine weitgehende Apoptoseresistenz sowie eine ausgeprägte Chemo- und Strahlentherapieresistenz auszeichnet, sind diesbezüglich noch viele Fragen offen oder nur unvollständig beantwortet. Ziel der vorliegenden Dissertation war es deshalb, die im Nierenzellkarzinom vorliegenden Störungen der Apoptoseregulation unter den kontrollierten experimentellen Bedingungen eines in-vitro-Tumormodells zu analysieren. Hierbei wurden folgende Fragen aufgegriffen: 1.) das Expressionsmuster Apoptose-relevanter Gene in Zytostatika- und TRAIL-vermittelter Apoptose sowie die Bedeutung der differentiellen Genexpression für die Apoptoseresistenz des Nierenzellkarzinoms und 2.) die Möglichkeit, diese Apoptoseresistenz durch eine Kombinationsbehandlung von TRAIL und ionisierender Gamma-Strahlung zu überwinden. Zur Beantwortung der ersten Fragestellung wurde die Wirkung des geno-toxischen Zytostatikums Topotecan und des rekombinanten löslichen humanen Todesliganden TRAIL, eines weitgehend tumorzellspezifischen Zytokins der TNF-Familie, auf humane Nierenkarzinomzelllinien untersucht. Dabei konnte eine signifikante Heterogenität in der Sensitivität der Tumorzelllinien gegenüber einer Topotecan- oder TRAIL-induzierten Apoptose nachgewiesen werden. Die mittels Northern Blot verifi-zierten cDNA-Microarray Analysen zeigten überraschenderweise keine direkte Korrelation zwischen der heterogenen Apoptosesensitivität und dem Expressionsstatus der Apoptose-relevanten Gene. Folglich scheint der hier untersuchte apoptotische Stimulus mit einer zellulären Reaktionsumgebung konfrontiert zu sein, die entweder zur Apoptose führt (apoptosesensitiv) oder nicht (apoptoseresistent). Zur Beantwortung der zweiten Fragestellung wurde die Kombinationswirkung von TRAIL und ionisierender Gamma-Strahlung auf sechs humane Nierenkarzinomzelllinien untersucht. In einer der verwendeten Tumorzelllinien konnte lichtmikroskopisch ein signifikanter Sensibilisierungseffekt beobachtet werden. In Western Blot Analysen konnte gezeigt werden, dass sowohl die durch TRAIL als auch die durch Gamma-Strahlung induzierte Apoptose durch die Aktivierung der Caspase-8 als Zeichen eines funktionell intakten TRAIL-Systems vermittelt wurde, wohingegen eine Aktivierung der Caspase-9 als Zeichen einer mitochondrialen Aktivierung der Apoptose nicht zu beobachten war. Zusammengefasst ergeben sich aus den Daten der vorliegenden Arbeit erste empirische Anhaltspunkte dafür, dass die Apoptoseresistenz am ehesten ein charakteristisches Merkmal des humanen Nierenzellkarzinoms ist. Die Mechanismen der Apoptoseresistenz dieses malignen Tumors sind möglicherweise zumindest zum Teil auf der transkriptionalen Ebene lokalisiert und scheinen hierbei insbesondere auf eine Regulationsstörung der mitochondrialen Apoptose zurückzuführen zu sein: Dabei scheint der Caspase-9-Signalweg unmittelbar durch eine derartige Störung betroffen zu sein. Möglicherweise könnten deshalb zukünftig Substanzen, die die Caspase-9-Aktivierung wieder herstellen, auch für die Überwindung der breiten Apoptoseresistenz des Nierenzellkarzinoms nützlich werden. Apoptosis is a strictly regulated cell suicide program essential for developing and maintaining adult tissue homeostasis or properly functioning immune system. This program ensures the controlled demolition and elimination of redundant, old or damaged cells. The decline of apoptosis frequency promotes survival and accumulation of neoplastic cells and contributes thereby significantly to the tumorgenesis. As a consequence, the restoration of the apoptosis in tumor cells could be used immediately for the targeted tumor therapy. However, most tumors exhibit a marked resistance to a variety of apoptotic stimuli. Beside other cellular mechanisms, this resistance is primarily due to a dysregulation of apoptosis. Therefore, a better knowledge of the molecular mechanisms of apoptosis is essential both for understanding the tumor pathogenesis and with regard to the development of new therapeutic concepts. Especially in human renal cell carcinoma, a malignant tumor which is characterized by extensive resistance to apoptosis as well as marked resistance to chemotherapy and radiotherapy, many questions in this context are still open or answered only incompletely. The aim of the present study was to analyze in vitro the disturbances of apoptosis regulation in renal cell carcinoma. The following questions were addressed: 1.) the expression pattern of apoptosis relevant genes in anticancer drug- and TRAIL-induced apoptosis as well as the impact of differential gene expression on apoptosis resistance in renal cell carcinoma, and 2.) the option to overcome apoptosis resistance by combination of TRAIL with ionising radiation (IR). Concerning the first question, the effect of the anticancer drug Topotecan and the recombinant human soluble TRAIL, a member of the TNF family inducing apoptosis in cancer cells without affecting most non-neoplastic cells, to renal cell carcinoma cell lines was analyzed. The results demonstrated a marked heterogeneity in the sensitivity of the tumor cell lines to Topotecan- or TRAIL-induced apoptosis. The cDNA microarray analyses verified by northern blot have shown a little correlation between heterogeneous apoptotic sensitivity and expression of apoptosis relevant genes. The proapoptotic stimulus – both extrinsic and intrinsic – seems to be confronted with a cellular context that allows the apoptotic signal to be transduced to apoptotic death machinery (in the sensitive cell line) or not (in the resistant cell line). To answer the second question, the effect of a combination of TRAIL with IR to renal cell carcinoma cell lines was analyzed in the next part of this study. Combined exposure to TRAIL and IR resulted in a sensitisation to TRAIL-induced apoptosis in one tumor cell line only. In addition, western blot anal-yses have shown that TRAIL- and IR-induced apoptosis is predominantly mediated via the caspase-8 pathway indicating an intact TRAIL system, whereas the caspase-9 pathway is not utilized indicating a defective mitochondrial apoptosis pathway. Thus, it is most likely that renal cell carcinoma is characterized by a dysregulation of the intrinsic mitochondrial apoptosis pathway that is based pri-marily on a deficient activation of caspase-9. In conclusion, the results from this study provide first empirical evidence that apoptosis sensitivity and resistance are most likely characteristic phenotypic properties in renal cell carcinoma. Mechanisms of apoptosis resistance of this malignant tumor are, at least in part, located upstream the transcriptional activation and seem to be due to a dysregulation of mitochondrial apoptosis. The Caspase-9 signal pathway seems to be directly affected by such a dysregulation. Therefore, substances which restore the caspase-9 activation could possibly help in future also for overcoming the wide apoptosis resistance of renal cell carcinoma.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	14.03.2013
Dateien geändert am:	14.03.2013
Promotionsantrag am:	03.09.2012
Datum der Promotion:	27.02.2013