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Fragestellung und Ziel: Das Urothelkarzinom der Harnblase zeigt trotz radikaler Chirurgie in einem klinisch lokalisierten Stadium (pT1-T3, pN0) eine 5-Jahres-Überlebensrate von nur 50-60%.

Die meisten Patienten versterben an den Folgen einer bereits frühzeitig einsetzenden okkulten Metastasierung. Ein essentieller Schritt bei der Bildung von Metastasen ist die trans-endotheliale-Migration (TEM) von Tumorzellen. Vorarbeiten konnten zeigen, dass die Interaktion zwischen Tumor- und Endothelzellen zu einer Endothelzellaktivierung (EZA) und konsekutiv einem pro-inflammatorischen, pro-thrombotischen, Zell-adhäsiven intravasalen Mikromilieu führt, das die TEM begünstigen könnte. Von Tumorzellen sezerniertem Interleukin-1 (IL-1) kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Ziel unserer Arbeit war die genauere Charakterisierung der IL-1 vermittelten EZA und ihrem Einfluss auf die endotheliale Barrierefunktion sowie Invasion von Urothelkarzinomzellen.

Methoden und Resultate: Mittels Electric Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS) wurde der Einfluss von IL-1 auf die elektrische Impedanz als Surrogat für die endotheliale Barrierefunktion untersucht. Das Sekretom aggressiver Blasenkarzinom Zellen verursachte eine signifikante Reduktion des Membranwiderstandes einer Barriere aus Endothelzellen (Human-Umbilical-Vein- Endothelial-Cells/HUVECs). Einen ähnlichen Effekt hatte die alleinige Zugabe von IL-1 während eine Antagonisierung mittels IL-1-Rezeptor-Antagonist (IL-1ra) einen Großteil des Membranwiderstandes konservieren konnte. Immunfluoreszenzfärbungen des Zelladhäsionsmoleküls CD31 auf HUVEC Zellen nach Inkubation mit IL-1 sowie Tumor-Sekretom +/- IL-1ra zeigten ein IL-1 abhängiges Aufbrechen des endothelialen Zellverbandes als morphologisches Korrelat des Barriere Einbruchs. Auf funktioneller Ebene konnten wir nach Exposition mit Tumor-Sekretom durch ELISA Messungen in den Endothelzellen eine IL-1 abhängige Hochregulation pro-thrombotischer und pro-inflammatorischer Proteine wie CXCL-1, IL-6, IL-8, GM-CSF und PAI-1 nachweisen. In einem modifizierten Boyden-Chamber Experiment wurde die IL-1 induzierte EZA als möglicher Invasionsfaktor für Tumorzellen untersucht. Dabei wurden Endothelzellen als Invasionsbarriere auf ein Transwell aufgebracht. Nach Ausbildung einer intakten Monolayer wurden T24 Tumorzellen +/- IL-1 im Medium zugegeben. IL-1 führte zu einer signifikant höheren Anzahl an transmigrierten Tumorzellen.

Fazit: Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass IL-1 eine Schlüsselrolle bei der Kommunikation zwischen Tumor- und Endothelzellen spielt. Es kommt zur vermehrten Bildung pro-inflammatorischer und pro-thrombotischer Moleküle und zu einer Beeinträchtigung der Endothelzellbarriere. Unsere in-vitro Experimente zeigen, dass die eingeschränkte Endothelzellbarriere zudem die trans-endotheliale-Invasion von Urothelkarzinomzellen zu begünstigen scheint.