Molekulare Analysen zur Fehlregulation der Apoptose im humanen Nierenzellkarzinom

Die Apoptose ist ein streng reguliertes genetisches Selbstmordprogramm, das sowohl fur die Embryonalentwicklung von Organismen als auch fur die Aufrechterhaltung der Gewebehomoostase oder ein intaktes Immunsystem unverzichtbar ist. Es sorgt dafur, dass uberflussige, alte oder beschadigte Zellen kontrolliert absterben und eliminiert werden. Der Zelltod durch Apoptose ist deshalb fur eine gezielte Tumortherapie von zentraler Bedeutung. Die meisten Tumore weisen jedoch eine Resistenz gegenuber einer Vielzahl apoptotischer Stimuli auf. Neben anderen zellularen Mechanismen ist diese Resistenz vor allem auf eine Fehlregulation der Apoptose zuruckzufuhren. Sowohl fur die Aufklarung der Tumorpathogenese als auch im Hinblick auf die Entwicklung neuer Therapiekonzepte ist deshalb zunachst eine bessere Kenntnis der molekularen Apoptose-Mechanismen erforderlich. Speziell im humanen Nierenzellkarzinom, einem malignen Tumor, der sich ebenfalls durch eine weitgehende Apoptoseresistenz sowie eine ausgepragte Chemo- und Strahlentherapieresistenz auszeichnet, sind diesbezuglich noch viele Fragen offen oder nur unvollstandig beantwortet. Ziel der vorliegenden Dissertation war es deshalb, die im Nierenzellkarzinom vorliegenden Storungen der Apoptoseregulation unter den kontrollierten experimentellen Bedingungen eines in-vitro-Tumormodells zu analysieren. Hierbei wurden folgende Fragen aufgegriffen: 1.) das Expressionsmuster Apoptose-relevanter Gene in Zytostatika- und TRAIL-vermittelter Apoptose sowie die Bedeutung der differentiellen Genexpression fur die Apoptoseresistenz des Nierenzellkarzinoms und 2.) die Moglichkeit, diese Apoptoseresistenz durch eine Kombinationsbehandlung von TRAIL und ionisierender Gamma-Strahlung zu uberwinden. Zur Beantwortung der ersten Fragestellung wurde die Wirkung des geno-toxischen Zytostatikums Topotecan und des rekombinanten loslichen humanen Todesliganden TRAIL, eines weitgehend tumorzellspezifischen Zytokins der TNF-Familie, auf humane Nierenkarzinomzelllinien untersucht. Dabei konnte eine signifikante Heterogenitat in der Sensitivitat der Tumorzelllinien gegenuber einer Topotecan- oder TRAIL-induzierten Apoptose nachgewiesen werden. Die mittels Northern Blot verifi-zierten cDNA-Microarray Analysen zeigten uberraschenderweise keine direkte Korrelation zwischen der heterogenen Apoptosesensitivitat und dem Expressionsstatus der Apoptose-relevanten Gene. Folglich scheint der hier untersuchte apoptotische Stimulus mit einer zellularen Reaktionsumgebung konfrontiert zu sein, die entweder zur Apoptose fuhrt (apoptosesensitiv) oder nicht (apoptoseresistent). Zur Beantwortung der zweiten Fragestellung wurde die Kombinationswirkung von TRAIL und ionisierender Gamma-Strahlung auf sechs humane Nierenkarzinomzelllinien untersucht. In einer der verwendeten Tumorzelllinien konnte lichtmikroskopisch ein signifikanter Sensibilisierungseffekt beobachtet werden. In Western Blot Analysen konnte gezeigt werden, dass sowohl die durch TRAIL als auch die durch Gamma-Strahlung induzierte Apoptose durch die Aktivierung der Caspase-8 als Zeichen eines funktionell intakten TRAIL-Systems vermittelt wurde, wohingegen eine Aktivierung der Caspase-9 als Zeichen einer mitochondrialen Aktivierung der Apoptose nicht zu beobachten war. Zusammengefasst ergeben sich aus den Daten der vorliegenden Arbeit erste empirische Anhaltspunkte dafur, dass die Apoptoseresistenz am ehesten ein charakteristisches Merkmal des humanen Nierenzellkarzinoms ist. Die Mechanismen der Apoptoseresistenz dieses malignen Tumors sind moglicherweise zumindest zum Teil auf der transkriptionalen Ebene lokalisiert und scheinen hierbei insbesondere auf eine Regulationsstorung der mitochondrialen Apoptose zuruckzufuhren zu sein: Dabei scheint der Caspase-9-Signalweg unmittelbar durch eine derartige Storung betroffen zu sein. Moglicherweise konnten deshalb zukunftig Substanzen, die die Caspase-9-Aktivierung wieder herstellen, auch fur die Uberwindung der breiten Apoptoseresistenz des Nierenzellkarzinoms nutzlich werden.