Onkologische Forschung
Organspezifische Adhäsion metastatischer humaner Kolonkarzinomenzellen in unterschiedlichen Targetorganen in vivo
Einleitung:
Die Kolonisation verschiedener Targetorgane durch metastatische Tumorzellen ist ein nicht zufälliger Prozeß, bei dem
Adhäsionsvorgänge in der Mikrozirkulation wesentlich beteiligt sind. In unserer Studie untersuchen wir die adhäsiven Interaktionen von metastatischen
humanen Kolonkarzinomzellen in der Mikrozirkulation von Leber, Lunge und Niere als potentielle Targetorgene für metastatische Tumorzellen.
Zielsetzung
Die
Mikroarchitektur in typischen metastatischen Zielorganen wie Lunge oder Leber ist sehr unterschiedlich. Ziel dieser Untersuchung ist die Charakterisierung der beteiligten
Adhäsionsmoleküle in der frühen Phase der hämatogenen Metastasierung in Lunge und Leber.
Material und Methoden:
Einzelzellsuspensionen
(106 Zellen/ml) metastatischer humaner Kolonkarzinomzellen (HT-29LMM) wurden mit CalceinAM fluoreszenzmarkiert, mit unspezifischem IgG, blockierenden anti-Integrin
Antikörpern oder Neuraminidase zur enzymatischen Entfernung sialylierter Glykoproteine inkubiert und intrakardial in Sprague-Dawley-Ratten injiziert. Die initialen
Interaktionen zwischen den Tumorzellen und der Mikrozirkulation von Lunge, Leber und Niere wurde in-situ mittels Intravital-Fluoreszenzmikroskopie für 30 min
(unterteilt in 5 min Intervalle) untersucht und semiquantitativ ausgewertet. Die Integrinexpression und die Expression sialylisierter Glykoproteine wurde mittels
Durchflußzytometrie bestimmt. Die statistische Analyse umfasste die Überprüfung auf Normalverteilung und 2-seitigen t-Test.
Bisherige
Ergebnisse:
Auf HT-29 LMM waren mehrere β1-Integrin und β4-Intergin-Heterodimere sowie Sialyl-Lewisa (sLe a) exprimiert. Zirkulierende Tumorzellen
konnten die Mikrozirkulation in allen untersuchten Organen ohne wesentliche mechanische Behinderung passieren. In Leber und Lunge wurden spezifische Adhäsionen
beobachtet, wobei ein perfundiertes Restlumen erhalten blieb. In der renalen Mikrozirkulation wurden keine adhärenten Tumorzellen beobachtet. In der Leber wurde pro 5
Minuten Intervall nach unspezifischer IgG Behandlung 30-40 Zellen /30 GF beobachtet. Nach Inkubation der Zellen mit blockierendem anti-β1-Integrin (n=11) oder
anti-β4-Integrin (n=7) war die Zahl adhärenter Zellen in den Lebersinusoiden signifikant reduziert (17-20/GF und 16-19/30GF; p<0,05-0,001). Nach
Vorbehandlung der Zellen mit Neuraminidase (1U/ml, 30 min) wurden ebenfalls signifikant weniger adhärente Zellen in den Lebersinusoiden beobachtet (3-15/30GF;
p<0,001). Während die Inkubation der Zellen mit blockierenden anti-β1-Integrin (n=7) oder anti-β4-Integrin Antikörpern (n=8) keinen signifikanten
Einfluß auf die Tumorzelladhäsion in der Lunge, im Vergleich zur Vorbehandlung mit unspezifischem IgG (n=8) (6,8-10,7/15GF) zeigte, konnte durch die
enzymatische Entfernung der sialylierten Glykoproteine durch Neuraminidase (n=7) auch in der Lunge eine signifikante Reduktion der Tumorzelladhäsion auf
4,1-6 Zellen/15 GF
erreicht werden (p<0,05). Endothelzell-bindende a4- oder a5-Integrine wahren auf den untersuchten Zellen nicht signifikant exprimiert.Diese Ergebnisse zeigen,
dass die initiale Tumorzelladhäsion in der Lunge nur durch Selectin-vermittelte Tumorzell-Endothelzell-Adhäsionen erfolgen kann, während in der Leber
offenbar direkte Tumorzell-Matrix-Adhäsionen möglich sind.
Perspektive:
Die Ergebnisse der In vivo Mikroskopie werden durch Langzeit-
Metastasierungs assays in Nude-Ratten ergänzt. Das würde erstmals den direkten Nachweis erbringen, daß die spezifische Tumorzelladhäsion ein
Raten-limitierender Schritt in der organspezifischen Metastasierung darstellt. In einer zweiten Testserie sollen weitere Tumorzellentitäten mit differenten
Adhäsionsmolekülen in ihrem Verhalten in der Mikrozirkulation evaluiert werden.
Beteiligte Wissenschaftler:
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