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Einleitung: Die gerichtete Motilität von Tumorzellen ist ein entscheidendes Charakteristikum für Tumorprogression und Metastasierung. Neben Wachstumsfaktoren stellen Chemokine entscheidende chemotaktische Stimulantien dar. Deren spezifische Organexpression (CXCL12 in der Leber) und die korrespondierende Verfügbarkeit der entsprechenden Rezeptoren auf Tumorzellen (CXCR4) wird als ein wesentlicher Mechanismus angesehen, der die organspezifische Metastasierung beeinflußt. Mit Hilfe eines neu entwickelten Algorhythmus zur Analyse der trajektoriellen Motilität wurde die Abhängigkeit verschiedener Charakteristika der Zellmotilität von verschiedenen Komponenten der extrazellulären Matrix (ECM) und verschiedenen Konzentrationen von CXCL12 an metastatischen und nicht metastatischen Mammakarzinomzellen untersucht.

Material und Methoden: Durch Kombination von Phasenkontrast- und Zeitraffermikroskopie über 1 h sowie Einzelzelltracking wurden die Streckentrajektorien, Membranruffling und Lamellipodienbildung während Tumorzellmigration bestimmt. Spontane und chemotaktische Migration (25-100 ng/ml CXCL12) wurde auf Typ I Kollagen, Laminin und Fibronektin ermittelt. Hoch- (MDA-MB231, MDA-MB361) und nicht (MDA-MB468) metastatische Zellen wurden in ihrem Verhalten verglichen.

Ergebnisse: Alle untersuchten Zellen wiesen eine spontane zeitabhängige Grundmotilität auf, die unabhängig von chemotaktischen Stimuli, jedoch in Abhängigkeit von der ECM different war (z.B. MDA-MB231/C I: 35,6±11,2 µm/h; Ln: 55,5±21,8 µm/h; Fn: 16,6±11,8 µm/h). Durch CXCL12 war bei metastastischen Zellen eine signifikante Zunahme (p<0,05) der Streckentrajektorien auf C I und Ln (nur MDA-MB361) zu induzieren, während die Migration auf Fn nur mit höheren Doses beeinflußt werden konnte. Dies ging jedoch nicht mit einer Zunahme der Lamellipodienbildung einher. Das Membranruffling bei den einzelnen Zellinien war je nach Matrixkomponenten unterschiedlich und nur bedingt zeitabhängig. Eine Stimulierbarkeit durch CXCL12 war ebenfalls nicht zu beobachten.

Schlussfolgerung: Die untersuchten Mammakarzinomzellen weisen eine differentielle Zellmotilität auf unterschiedlichen Matrixkomponenten auf. Dabei ist trotz vergleichbarer CXCR4-Rezeptorexpression die Stimulierbarkeit durch den Liganden CXCL12 unterschiedlich und korreliert mit dem Metastasierungspotential der Zellen. Die fehlende Korrelation mit Membranruffling und Lamellipodienbildung weist darauf hin, daß die Interaktion von matrixvermittelten Integrin-Signalen und Chemokin-induzierten Signalwegen während der Tumorzellmigration über Rho, aber nicht Rac oder CDC42 laufen.