Dokument: Untersuchungen zum Einfluss der kleinen Rho GTPase Rac1 auf die Diethylnitrosamin-induzierte Hepato-Kanzerogenese und die Suszeptibilität von Leberkrebszellen gegenüber dem Tumortherapeutikum Doxorubicin.

Titel:	Untersuchungen zum Einfluss der kleinen Rho GTPase Rac1 auf die Diethylnitrosamin-induzierte Hepato-Kanzerogenese und die Suszeptibilität von Leberkrebszellen gegenüber dem Tumortherapeutikum Doxorubicin.
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=30592
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140918-103007-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wartlick, Friedrich [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,78 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 11.09.2014 / geändert 11.09.2014
Beitragende:	Prof. Dr. Fritz, Gerhard [Gutachter] Prof. Dr. Kassack, Matthias U. [Gutachter]
Stichwörter:	Rac1; Doxorubicin; Leberkrebs; Diethylnitrosamin
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Zusammenfassung: Das Hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist eine der häufigsten Krebs-assoziierten Todesursachen weltweit, wobei die Inzidenz weiter zunimmt. Bisher ist Sorafenib der einzige für die medikamentöse Behandlung von fortgeschrittenem HCC zugelassene Wirkstoff. Dieses wirkt dabei über die Inhibition mehrerer Rezeptor-Tyrosin-Kinasen sowie der Raf-Kinase. In aktuellen Phase II/III Studien wird auch das Tumortherapeutikum Doxorubicin als Mittel zur Bekämpfung des HCC untersucht. In einer bereits abgeschlossenen vergleichenden Studie zwischen Doxorubicin und Doxorubicin/Sorafenib stellte sich die Kombinationstherapie als vorteilhaft dar. Problematisch könnte hier aber werden, dass die Kombinationstherapie eine erhöhte Kardiotoxizität aufweist. Interessanterweise kann Lovastatin, eines der häufigsten Medikamente zur Cholesterinsenkung, die Kardiotoxizität von Doxorubicin abmildern und gleichzeitig die Toxizität gegenüber Tumorzellen erhöhen. Diese Effekte des Lovastatin konnten auf seine inhibierende Wirkung der kleinen Ras homologen (Rho) GTPase Rac1 zurückgeführt werden. Die Inhibition der Rho GTPasen wirkt dabei ähnlich wie Sorafenib inhibierend auf Rezeptor-Tyrosin-Kinase-vermittelte Signalwege. Im ersten Teil dieser Arbeit sollte der Einfluss eines Rac1-spezifischen Inhibitors auf die Behandlung verschiedener Zelllinien mit Doxorubicin untersucht werden. Hier konnte gezeigt werden, dass eine pharmakologische Inhibition von Rac1 in den Leberkrebszelllinien HepG2 und Hep3B zu einer geringeren Anzahl an Strangbrüchen, einer abgeschwächten DNA-Schadensantwort und zu einer erhöhten Viabilität nach Behandlung mit Doxorubicin führt. Von 12 weiteren Zelllinien konnte nur in 3 ein ähnlicher Schutzeffekt gegenüber Doxorubicin durch Rac1 Inhibition erzielt werden. Eine Inhibition von „downstream“ Kinasen wie JNK, ERK und CK1 zeigte dabei ähnliche Effekte wie die Rac1 Inhibition. Diese Inhibition führt darüber hinaus zu einer an mehreren Stellen veränderten Phosphorylierung der Topoisomerase IIalpha. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass es durch die Inhibition von Rac1 zur Inaktivierung der Rac1 „downstream“ Kinasen wie JNK, ERK und CK1 und dadurch zu einer veränderten Phosphorylierung der Topoisomerase IIalpha kommt, was wiederum zu einer verminderten Suszeptibilität gegenüber dem Topoisomerase-II-Gift Doxorubicin führt. Im zweiten Teil der Arbeit sollte der Einfluss eines leberspezifischen Rac1 Knockouts (KO) auf die durch Diethylnitrosamin (DEN) chemisch induzierte Leberkanzerogenese und akute hepatische Stressantworten untersucht werden. Hier konnte gezeigt werden, dass ein Mangel an Rac1 zu einer verringerten basalen Cyp2E1 Expression, zu einer verstärkten DNA Schadensantwort und vermehrter Apoptose nach DEN Behandlung führt. In Bezug auf die Leberkanzerogenese durch DEN führt ein Rac1 KO zu einer deutlich geringeren Anzahl und auch kleineren Tumorarealen. Die in den KO Tieren untersuchten Tumorareale waren dabei alle p-ERK und Gluthaminsynthethase GS negativ, was darauf hindeutet, dass Rac1 sowohl für die Ras/Raf-vermittelte als auch die beta-Catenin-vermittelte Kanzerogenese essentiell ist. Obwohl die Tumorareale in den Rac1 KO Tieren deutlich kleiner waren, zeigten diese, bei ähnlicher Apoptoserate, eine stark erhöhte Anzahl an mitotischen Zellen (pH3-positiv). Dies könnte auf Probleme während der Mitose hindeuten, was wiederum mit dem Einfluss von Rac1 auf die Topoisomerasen IIalpha oder den Aufbau der Mitosespindel zusammenhängen könnte. Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung und Komplexität Rac1-regulierter Signalkaskaden auf die durch unterschiedliche Noxen induzierten hepatischen Stressantworten und die Leberkanzerogenese im Besonderen. Summary: Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most common cancer-related deaths worldwide and its incidence is further increasing. Sorafenib is up to now the only approved drug for medication of advanced HCC. Sorafenib inhibits several receptor tyrosine kinases as well as the Raf kinase. In current phase II/III clinical trials the well-known tumor therapeutic doxorubicin is also often used. A comparative trial between doxorubicin and doxorubicin/sorafenib showed the beneficial effects of the co-treatment. However, it may be problematic that the combination treatment exhibits an increased cardiotoxicity. Interestingly, lovastatin, which is widely used for cholesterol lowering could reduce the doxorubicin mediated cardiotoxicty while improving its toxic effects on cancer cells. These effects of lovastatin can be attributed to its inhibition of the small Rho GTPase Rac1. Like sorafenib, inhibition of Rho GTPases impedes receptor tyrosine-related signaling pathways. The first goal of this work was to check the influence of specific Rac1 inhibitors on the doxorubicin-mediated DNA damage response in several different cell lines. In the two liver cancer cell lines Hep3B and HepG2 Rac1 inhibition led to a reduced number of DNA breaks, an attenuated DNA damage response and a higher viability after treatment with doxorubicin. Only 3 of 12 additionally tested cell lines showed a Rac1 inhibition-mediated protective effect against doxorubicin. Blocking of Rac1 downstream kinases JNK, ERK and CK1 showed similar effects as Rac1 inhibiton. This inhibition also led to an altered phosporylation of the topoisomerase IIalpha at several sites. Thus, it can be concluded that Rac1 inhibition leads to an attenuation of the downstream kinases JNK, ERK and CK1 which in turn modifies the phosphorylation state of the topoisomerase IIalpha and thereby mediates the reduced susceptibility against the topoisomerase-II-poison doxorubicin. In the second part of this work the involvement of Rac1 in processes of liver cancerogenesis ought to be elucidated. Therefore, the influence of a liver-specific Rac1 KO on with diethylnitrosamine (DEN) chemically induced liver cancerogenesis and acute stress responses after DEN treatment were analyzed. Lack of Rac1 led to a reduced number of smaller tumors. The analyzed tumors of the Rac1 KO animals were all pERK and glutamine synthethase negative. Therefore it was concluded that Rac1 is essential for the Ras/Raf as well as the beta-catenin driven cancerogenesis. Despite the fewer tumor number and smaller tumor size of the Rac1 KO mice, the rate of mitotic cells was largely increased. This may point to problems during mitosis in Rac1 KO tumors. These problems may be related to the function of Rac1 in regulatory mechanisms of the topoisomerase-IIalpha or the mitotic spindle formation. Altogether the results underline the importance and complexity of Rac1 regulated signaling pathways on via several noxes induced hepatic stress response and liver cancerogenesis in particular.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Toxikologie
Dokument erstellt am:	18.09.2014
Dateien geändert am:	18.09.2014
Promotionsantrag am:	05.05.2014
Datum der Promotion:	21.08.2014