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Bibliografische Informationen

Titel

Bioaktive Sphingolipide und ihre Rolle in Proliferation und Überleben von Merkelzellkarzinomen

Kurzfassung

Das Merkelzellkarzinom (MCC) ist ein aggressiver, metastasierender und neuroendokriner Tumor der Haut. Seine Inzidenz beträgt 0,6/100.000 Personen und die Sterblichkeitsrate liegt mit 33% über jener des Melanoms. MCC wird hauptsächlich durch klonal integrierte Merkelzell-Polyomaviren (MCPyV)-DNA und durch UV-vermittelte DNA-Schäden verursacht.
Bioaktive Sphingolipide gehören zu einer Gruppe von Sphingolipiden, die das Überleben und die Proliferation von Krebszellen regulieren. Sphingosin-1-phosphat (S1P) und Ceramide (Cer) sind die am besten untersuchten bioaktiven Sphingolipide. S1P ist ein pro-proliferatives Molekül und Cer ist meist pro-apoptotisch. Die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts zwischen S1P und Cer ist für die normale Zellfunktion unerlässlich. Krebszellen hingegen forcieren die S1P-Synthese und hemmen die Cer-Bildung, um somit ihr Überleben und ihre Vermehrung zu fördern. Die Serin-Palmitoyltransferase (SPTLC1-3) ist ein Enzym, das den ersten Schritt des S1P-Synthesewegs reguliert, und Sphingosinkinase 1 und 2 (SK1/2) sind jene Enzyme, die S1P durch Phosphorylierung des Vorläufermoleküls Sphingosin synthetisieren. Beide Enzyme sind in verschiedenen Krebsarten hochreguliert.
Wir stellten die Hypothese auf, dass das Eingreifen in das Sphingomyelin-Ceramid-S1P-Gleichgewicht eine neue Strategie in der Therapie des Merkelzellkarzinoms darstellen könnte.
Um unsere Hypothese zu testen, wurde von uns zuerst die Expression von SPTLC1-3 und SK1/2 in 21 MCC-Gewebeproben und 16 MCC-Zelllinien charakterisiert. Ferner konnten wir zeigen, dass die Transfektion von MCPyV-LTA isoliert aus MKL-1-, MKL-2- und MS1-MCC-Zellen in Fibroblasten zu einer erhöhten Transkription von SK1 und SK2 führt. Dies wurde in einer erneuten Analyse bereits veröffentlichter RNA-Sequenzierungsdaten bestätigt. In diesem Datensatz führte eine erzwungene MCPyV-sT-Expression in Lungenfibroblasten zu einer gesteigerten Expression von SPTLC1/2- und SK1/2. Die Analyse weiterer GEO-Datensätze erbrachte eine gesteigerte Expression von SK1 in MCC im Vergleich zu normalem Hautgewebe.
Für in-vitro-Studien eignen sich die gut charakterisierten MKL-1- und WaGa-MCC-Zelllinien sowie nicht transformierte humane dermale Fibroblasten (NHDF) als Kontrollzellen. Um die Bedeutung der S1P-Synthese im MCC zu testen, wurde die Aktivität der Serin-Palmitoyltransferase mit Myriocin, sowie die SK1/2-Aktivität mit SKI-II und ABC294640 pharmakologisch inhibiert. SKI-II hemmt beide SK-Isoformen, während ABC294640 spezifisch für SK2 ist. Ferner setzten wir das von der FDA zugelassene Medikament FTY720/Fingolimod für MCC-Proliferationsversuche ein. Myriocin verringerte die zellulären Cer-, Sphingomyelin (SM)- und S1P-Konzentrationen in MKL-1- und WaGa-MCC-Zellen, während SKI-II die S1P- und SM-Konzentrationen verringerte, die Cer-Konzentration jedoch erhöhte. Die Zellviabilität wurde von Myriocin, SKI-II, ABC294640 und FTY720 reduziert, Apoptose und Nekrose hingegen gesteigert. Von Bedeutung ist, dass die Viabilität von nicht-transformierten NHDF-Zellen durch die Behandlung mit Myriocin, SKI-II und ABC294640 nicht beeinträchtigt wurde, während FTY720 Apoptose induzierte. Mit S1P angereichertes HDL erhöhte die Lebensfähigkeit von MKL1- und WaGa-Zellen im Vergleich zu nativem HDL. Darüber hinaus verringerte die Hemmung von SPTLC1-3 und SKI-II durch Myriocin bzw. SKI-II die Phosphorylierung von AKT und erhöhte die Caspase3- und PARP-Aktivität in MKL-1- und WaGa-Zellen. Präklinisch noch relevanter, reduzierten Myriocin und SKI-II das Wachstum und die Proliferation von MKL-1- und WaGa- Xenotransplantaten im ex-ovo-Chorioallantoismembran-Tumormodell.
Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass der S1P-Signalweg für das Überleben von MCC-Zellen in-vitro und im ex-ovo-Modell essentiell ist, und dass ein Eingreifen in das SM-Cer-S1P-Gleichgewicht einen vielversprechenden Therapieansatz zur Behandlung von MCC-Tumoren darstellt.

Schlagwörter

Merkelzellkarzinom, Sphingolipide, S1P, Zellproliferation, CAM

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2019

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