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Der hypoxie-induzierbare Faktor-1 (HIF-1) vermittelt die Transkription des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF). In präklinischen Modellen wurde eine Überexpression der sauerstoff-regulierten HIF-1 Untereinheit (HIF-1α) mit einer gesteigerten Angiogenese, Tumorprogression und Invasivität assoziiert. In experimentellen Modellen führte jedoch eine HIF-1 Blockade zu widersprüchlichen Auswirkungen auf das Tumorwachstum in vivo, wobei Studien an orthotopen Modellen gastrointestinaler Tumore bislang nicht durchgeführt wurden. Wir postulierten, dass eine Inhibition der HIF-1α Aktivität in menschlichen Magenkarzinomzellen zu einer Reduktion der Angiogenese und des Tumorwachstums in vivo führen würde.

Humane Magenkarzinomzellen (TMK-1) wurden stabil mit einem dominant-negativen HIF-1α Konstrukt (HIF-1α DN) oder dem leeren Expressionsvektor (pCEP4) (als Kontrolle) transfiziert. Erfolg der Transfektion wurde mittels Western Blot Analyse für nukleares HIF-1α Protein unter hypoxischen und nicht-hypoxischen Bedingungen untersucht. Unterschiede in der basalen (nicht-hypoxischen) und induzierten (hypoxischen) VEGF Sekretion transfizierter TMK-1 Zellen wurden mittels ELISA in vitro ermittelt. Wachstum von HIF-1α DN- oder pCEP4-transfizierter Zellen in vivo wurde zunächst in einem subkutanem Xenograft-Modell (SQ), und konsekutiv in einem orthotopen Modell des Magenkarzinoms an der Nacktmaus untersucht. Die Experimente wurden nach 22 Tagen (SQ) beziehungsweise 45 Tagen (orthotop) terminiert. Die Gefäßdichte, Gefäßfläche (als Parameter des funktionellen vaskulären Volumens), Tumorzellproliferation und Perizytendeckung tumoraler Gefäße (als Parameter der Gefäßreife/Morphologie) wurden mittels Immunhistochemie für CD31, BrdU oder CD31/αSMA ermittelt.

Inhibition der HIF-1α Funktion führte zu einer 60-70% Reduktion der konstitutiven VEGF Sekretion in HIF-1α DN Zellen (P<0,05). Eine Induktion der VEGF Sekretion, als Antwort auf einen hypoxischen Stimulus, fehlte in den DN Zellen (P<0,05). Im SQ Modell zeigten HIF-1α DN Zellen eine signifikante Reduktion der Tumorwachstumsrate, der Tumorvolumina und -gewichte, der Tumorzellproliferation und der Gefäßfläche (P<0,05 für alle), im Vergleich zur pCEP4 Gruppe. Die in vivo Ergebnisse des orthotopen Modells sind in der Tabelle [Tab. 1] zusammengefasst.

HIF-α ist ein wichtiger Regulator für das Wachstum des menschlichen Magenkarzinoms. Eine Inhibition der HIF-1α Funktion in Magenkarzinomzellen führt zu einer dramatischen Beeinträchtigung des Tumorwachstums, der Angiogenese, der Gefäßmorphologie und der Rekrutierung von Perizyten. Zudem vermag das vorgestellte Modell weiteren Aufschluss über HIF-1 regulierte molekulare Mechanismen zu liefern.