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123. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

02. bis 05.05.2006, Berlin

Eine kinase-aktive Mutante des alternativen TGF-β Rezeptors ALK1 inhibiert das Tumorwachstum von Pankreastumorzellen in vitro und in vivo: Differentielle Effekte auf Smad- und nicht-Smad Signalwege

Meeting Abstract

  • corresponding author H. Ungefroren - Chirurgische Klinik des Universitätskrankenhauses Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • S. Groth - Chirurgische Klinik des Universitätskrankenhauses Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • B. Schniewind - Chirurgische Klinik des Universitätskrankenhauses Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • W.B. Chen - Chirurgische Klinik des Universitätskrankenhauses Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • M. Schulze - Chirurgische Klinik des Universitätskrankenhauses Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • H. Kalthoff - Chirurgische Klinik des Universitätskrankenhauses Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • F. Fändrich - Chirurgische Klinik des Universitätskrankenhauses Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 123. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. Berlin, 02.-05.05.2006. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2006. Doc06dgch5048

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2006/06dgch351.shtml

Veröffentlicht: 2. Mai 2006

© 2006 Ungefroren et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Transforming growth factor-β (TGF-β) und seine Rezeptoren (Typ II und Typ I/ALK5) besitzen bei der Entstehung des Pankreaskarzinoms sowohl tumorsupprimierende als auch onkogene Eigenschaften, wobei deren relativer Anteil vom Stadium der malignen Progression abhängt. Ausgehend von unserer Beobachtung, dass Pankreastumorzellen den alternativen TGF-β Rezeptor ALK1 (activin receptor-like kinase 1) exprimieren, der bisher nur in Endothelzellen beschrieben wurde und dort antagonistisch zu ALK5 wirkt, haben wir analysiert, ob ein aktivierter ALK1 Signalweg 1) das Tumorwachstum in vivo beeinflusst und 2) wie die Signaltransduktion dieses Rezeptors (Aktivierung von Smad1/5) mit der von ALK5 (Aktivierung von Smad2/3) in Pankreastumorzellen interagiert.

Material und Methoden: Die TGF-β-sensitive Pankreastumorzelllinie PANC-1 wurde retroviral mit einer kinase-aktiven (ka) Mutante von ALK1 stabil transduziert und mittels Western Blot Analyse, 3H-Thymidin-Einbau und real-time RT-PCR auf spezifische TGF-β Antworten und die Regulation von TGF-β responsiven Genen untersucht. Daneben wurden die transduzierten Zellen in das Pankreas von immundefizienten (SCID) Mäusen injiziert; 3 Wochen später wurden die entstandenen Tumoren chirurgisch entfernt und vermessen.

Ergebnisse: Bei der Analyse von PANC-1-ka ALK1 Zellen im orthotopen Tumormodell zeigte sich ein gegenüber den Kontrollzellen um durchschnittlich 50% reduziertes Tumorwachstum. In vitro führte die Expression dieser Mutante zu einer erniedrigten (basalen) Proliferationsrate, beeinflusste aber nur marginal die TGF-β/ALK5-induzierte Wachstumsinhibition. Ka ALK1 blockierte die TGF-β/ALK5-induzierte epithelial-zu-mesenchymale Transdifferenzierung (EMT), was anhand der zellulären Morphologie und der fehlenden Stimulierung des mesenchymalen Markerproteins Biglycan zu erkennen war. Da TGF-β-induzierte EMT und Biglycan Aufregulation beide auf einer Smad-abhängigen Aktivierung der p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) beruhen, ermittelten wir die Aktivierung dieses Signalweges. Interessanterweise supprimierte ka ALK1 die TGF-β/ALK5-vermittelte Aktivierung von p38 und die seines Aktivators MKK6, interferierte aber nicht mit der TGF-β-induzierten Phosphorylierung von Smad2 und Smad3. Ka ALK1 induzierte ausserdem die Expression verschiedener Smad-abhängiger Matrixgene (Fibronektin, Plasminogen activator inhibitor-1, Thrombospondin-1) in der Abwesenheit von exogenem TGF-β. Im Gegensatz dazu inhibierte ka ALK1 spezifisch die Expressionserhöhung von GADD45β, einem frühen TGF-β Zielgen, dass den Smad Signalweg mit dem p38 Signalweg verbindet. Das läßt vermuten, dass ALK1 die TGF-β-induzierte p38 Aktivierung und p38-abhängige Antworten auf der Ebene von GADD45β unterbricht.

Schlussfolgerung: Die vorliegenden Ergebnisse zeigen erstmals, dass der ALK1 Signalweg differentiell mit der TGF-β/ALK5-induzierten Smad Kaskade und nicht-Smad Signalwegen (p38) interagiert und lassen vermuten, dass eine Verstärkung der ALK1 Expression in den Tumorzellen einige der (ALK5-vermittelten) tumor-fördernden Effekte von TGF-β inhibieren kann, mit der Konsequenz einer Tumorsuppression unter in vivo Bedingungen.