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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-71168
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7116/


Johnsen, Inga Kristina

Einfluss von BMP-2 und BMP-5 auf Funktion und Tumorgenese der Nebenniere

Impact of BMP-2 and BMP-5 on adrenal function and tumorigenesis

Dokument1.pdf (7.343 KB) (md5sum: d7e408acc509a6546a2a95b6ffa90a9f)

Kurzfassung in Deutsch

In den letzten Jahren konnte für die Gruppe der „Bone morphogenetic proteins“ (BMPs) gezeigt werden, dass diese neben ihren knocheninduzierenden Eigenschaften ebenfalls in Wachstums-, Proliferations- und Entwicklungsprozessen involviert sind. Störungen des BMP-Signalweges wurden für verschiedene Tumorentitäten nachgewiesen und mit erhöhter Proliferationsrate und Tumorprogression in Zusammenhang gebracht.
Auch in der Nebenniere zeigte sich im tumorösen Gewebe (NN-Karzinome und Tumorzelllinien) eine veränderte Expression einiger BMP-Mitglieder, darunter der Proteine BMP 2 und BMP 5 was mit einer verminderten Aktivität der BMP-Signalkaskade assoziiert war. Die exogene Zugabe von rekombinanten BMP führte in adrenokortikalen Tumorzellen zu einer Aktivierung der pSMAD 1/5/8- und der ID-Proteine und bestätigte die Integrität der BMP-Kaskade in dem gewählten in vitro Modell.
Auf funktioneller Ebene zeigten BMPs einen inhibierenden Effekt auf Proliferation und Vitalität adrenaler Tumorzellen, was zudem in vivo in einem retardierten Wachstum BMP-behandelter NN-Tumore bestätigt werden konnte. In diesem Zusammenhang fielen Interaktionen von BMP- mit IGF-abhängigen Kaskaden, wie dem MAPK/ERK und PI3K/PKB-Signalweg auf, die ein gemeinsames, aber gegenläufiges Agieren der Kaskaden in der Regulation des adrenalen Zellwachstums vermuten lassen. Aufgrund der Tatsache, dass die Nebenniere das Hauptorgan der Steroidbiosynthese darstellt, interessierte uns die Produktion und Expression von verschiedenen Steroidenzymen sowie -rezeptoren unter dem Einfluss von BMP. Die Analysen ergaben einen durchgängig inhibierenden Effekt auf die adrenale Steroidbiosynthese, wobei detaillierte Promoteranalysen des MC2-Rezeptors einen SF-1 unabhängigen, jedoch einen möglichen, über bHLH-Proteine gesteuerten, Wirkmechanismus der BMPs anzeigten.
Weiterhin untersuchten wir in dieser Arbeit die zugrundeliegenden Mechanismen der erniedrigten BMP-Expression in NN-Karzinomen. Methylierungsstudien des BMP 2-Promoters konnten die vermutete Hypermethylierung in den untersuchten ACC-Proben nicht bestätigen, während interessanterweise in vitro sowohl eine Demethylierungsbehandlung als auch die Zugabe des Transkriptionsfaktors GATA 6, des Phorbolesters PMA und von Retinsäure (RA) zu einer Aktivitätssteigerung des BMP-Promoters, einer Re-expression endogener BMPs und zur Beeinflussung BMP-abhängiger Gene führten.
Insgesamt zeigten die durchgeführten Untersuchungen, dass eine Störung im BMP-Signalweg mit einem Ungleichgewicht in Wachstum und der Steroidbiosynthese einhergeht und in der Ausprägung des malignen und funktionalen Phänotyps von NN-Karzinomen eine Rolle spielen kann. Weiterhin konnten wir verschiedene Methoden aufzeigen, die eine Re-Aktivierung der BMP-Kaskade bewirken und als hoffnungsvolle Ansätze in der Therapie des NN-Karzinoms zu sehen sind.


Kurzfassung in Englisch

Bone morphogenetic proteins (BMPs) are cytokines belonging to the transforming growth factor beta (TGF-ß) superfamily. Besides their capacity to induce endochondral bone formation, they have been recognized to play a much widespread role, particularly in the regulation of cell growth, apoptosis or differentiation and impact tumorigenesis in a variety of tumors, including endocrine organs. As for the adrenal cortex, quantitative real time PCR analyses revealed down-regulation of BMP-2 and BMP-5 in tissue samples from adrenocortical carcinoma and adrenocortical tumor cell lines in comparison to normal adrenal glands. Integrity of BMP dependant pathways in these cell lines could be demonstrated by activation of the Smad1/5/8 pathway with subsequent increase of ID protein expression upon incubation with recombinant BMP-2 or -5. On a functional level, BMP treatment resulted in inhibition of cell proliferation and viability in a dose- and time-dependant manner in vitro, whereas growth decelerating effects could also be seen by treatment of adrenocortical tumor xenografts with rhBMP-5. These inhibitory effects may be partially explained by BMP dependant modulation of IGF mediated signalling as it was shown that BMPs are able to counteract with the PI3K/Akt pathway, which mediates IGF dependant actions on proliferation, apoptosis and cell survival in the adrenal cortex. Furthermore, BMPs influenced steroidogenic function, whereas BMP treatment reduced MC2-receptor and steroidogenic enzyme expression which was accompanied by reduced aldosterone, cortisol and DHEA-S secretion. Thus, whereas SF-1 independent mechanisms seem not to be necessary for the observed BMP-induced inhibition of MC2-receptor expression, the inhibitory effects on genes involved in adrenal steroidogenesis could be a direct consequence of BMP-dependent up-regulation of ID protein levels.
In vivo hypermethylation studies of BMP-2 promoter could not prove the hypothesized silencing of BMP-expression in ACCs by promoter-hypermethylation. However, in vitro demethylation treatment and overexpression of the transcription factor GATA-6 resulted in re-activation of BMP dependent pathways with concomitant modulation of steroidogenesis. Treating the cells with the pharmacologic agents PMA and 9-cis retinoid acid, which have been described to modulate BMP expression, resulted in further increase of BMP-promoter activity. Taken together, we demonstrate that loss of expression of members of the BMP family of ligands is a common finding in adrenocortical tumors and we provide evidence that BMP dependant pathways are likely to be involved in modulation of the malignant and functional phenotype of adrenocortical cancer cells. Furthermore, we were able to demonstrate different prospects to re-store BMP-expression in adrenocortical carcinoma, which might be promising tools in ACC treatment.


SWD-Schlagwörter: Nebenniere , Tumor , Knochen-Morphogenese-Proteine , Steroidstoffwechsel , Proliferation , Apoptosis
Freie Schlagwörter (deutsch): Tumorgenese, NCIh295R, BMP-2, BMP-5
Freie Schlagwörter (englisch): tumorigenesis, NCI295R, BMP-2, BMP-5
Institut: Institut für Pharmazeutische Wissenschaften
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Bechthold, Andreas (Prof. Dr.)
Quelle: Cancer Research 2009; 69 (14):5784-92
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 11.12.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 21.12.2009
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