Die invasive Front von Plattenepithelkarzinomen des oberen Aerodigestivtraktes exprimiert MMP-9 und ist eine bevorzugte Lokalisation von Tumorstammzellkandidaten

Plattenepithelkarzinome stellen mit ca. 90% die häufigsten Malignome im Kopf-Hals- Bereich dar. Seit mehr als 30 Jahren konnte keine wesentliche Verbesserung in der Überlebenszeit von Patienten mit diesen auch als HNSCC (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma) bezeichneten Tumoren erreicht werden....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
1. Verfasser: Sterz, Carolina
Beteiligte: Mandic, Robert (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2011
Hals- Nasen- und Ohrenheilkunde
Ausgabe:http://dx.doi.org/10.17192/z2011.0028
Schlagworte:
MMP
CSC
Online Zugang:PDF-Volltext
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url http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2011/0028/pdf/dcs.pdf
contents Head and neck squamous cell carcinomas (HNSCCs) are the most frequent malignancies of the upper aerodigestive tract. The cancer stem cell (CSC) hypothesis concludes that CSCs constitute the dangerous tumor cell population due to their ability of self-renewal and being associated with relapse of tumor disease, invasiveness and resistance to chemo(radio)therapy. The aim of this study was to look for CSC candidates and expression of MMP-9 that previously was implicated in HNSCC invasiveness. Immunohistochemical, immunofluorescence and Western blot analysis were performed on HNSCC tumor specimens using antibodies specific for MMP-9, CD44, ALDH1 and CK14. Gelatinolytic activity was assessed by zymography. Pearson correlation analysis was used for statistical comparison. Immunohistochemical analysis found CD44 and MMP-9 to co-localize in tumor cells at the invasive front. Western blot analysis demonstrated a significant correlation (p = 0.0047) between CD44 and MMP-9 in the tested tissues. In addition gelatinolytic activity of HNSCC tissues was found to significantly correlate (p = 0.0010) with MMP-9 expression. The CD44+ invasive front of the tumor was also positive for ALDH1 and CK14, all of them being typically expressed by cells in the basal cell layer of normal stratified squamous epithelia that also harbors the epithelial stem cells. The observations point to a role of a MMP-9 positive basal-cell-like cell layer in the process of HNSCC invasiveness. This compartment likely contains CSCs since it is expressing the putative CSC markers CD44, ALDH1 and CK14. This cell layer therefore should be considered a major therapeutic target in the treatment of head and neck cancer.
spellingShingle Head and neck squamous cell carcinomas (HNSCCs) are the most frequent malignancies of the upper aerodigestive tract. The cancer stem cell (CSC) hypothesis concludes that CSCs constitute the dangerous tumor cell population due to their ability of self-renewal and being associated with relapse of tumor disease, invasiveness and resistance to chemo(radio)therapy. The aim of this study was to look for CSC candidates and expression of MMP-9 that previously was implicated in HNSCC invasiveness. Immunohistochemical, immunofluorescence and Western blot analysis were performed on HNSCC tumor specimens using antibodies specific for MMP-9, CD44, ALDH1 and CK14. Gelatinolytic activity was assessed by zymography. Pearson correlation analysis was used for statistical comparison. Immunohistochemical analysis found CD44 and MMP-9 to co-localize in tumor cells at the invasive front. Western blot analysis demonstrated a significant correlation (p = 0.0047) between CD44 and MMP-9 in the tested tissues. In addition gelatinolytic activity of HNSCC tissues was found to significantly correlate (p = 0.0010) with MMP-9 expression. The CD44+ invasive front of the tumor was also positive for ALDH1 and CK14, all of them being typically expressed by cells in the basal cell layer of normal stratified squamous epithelia that also harbors the epithelial stem cells. The observations point to a role of a MMP-9 positive basal-cell-like cell layer in the process of HNSCC invasiveness. This compartment likely contains CSCs since it is expressing the putative CSC markers CD44, ALDH1 and CK14. This cell layer therefore should be considered a major therapeutic target in the treatment of head and neck cancer.
Invasiveness
Stammzelle
HNSCC
MMP-9
MMP
Hals-Nasen-Ohren-Tumor
CSC
Invasivität
ALDH1
Medizin, Gesundheit
CD44
Sterz, Carolina
Die invasive Front von Plattenepithelkarzinomen des oberen Aerodigestivtraktes exprimiert MMP-9 und ist eine bevorzugte Lokalisation von Tumorstammzellkandidaten
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publisher Philipps-Universität Marburg
language German
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author Sterz, Carolina
publishDate 2011
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genre Medical sciences, Medicine
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description Plattenepithelkarzinome stellen mit ca. 90% die häufigsten Malignome im Kopf-Hals- Bereich dar. Seit mehr als 30 Jahren konnte keine wesentliche Verbesserung in der Überlebenszeit von Patienten mit diesen auch als HNSCC (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma) bezeichneten Tumoren erreicht werden. Eine wesentliche Ursache hierbei sind Resistenzmechanismen gegen klassische Therapiemaßnahmen wie Radiound Chemotherapie. Cisplatin stellt das zentrale Chemotherapeutikum in der Behandlung von HNSCC Tumoren dar und gerade Resistenzen gegen Cisplatin bzw. Platin-Analoga sind häufige Ursachen einer infausten Prognose bei Kopf- Halskarzinomen. Die in den letzten Jahren aufgestellte Tumorstammzell Hypothese besagt, dass Tumorstammzellen den eigentlich gefährlichen Anteil eines Tumors ausmachen, da sie in der Lage sind sich zu reproduzieren und mit Invasivität, Metastasierung und Chemotherapieresistenz in Verbindung gebracht werden. Vorangegangene Untersuchungen anderer Gruppen konnten zeigen, dass HNSCC Tumorzellen, welche den Hyaluronsäure-Rezeptor (CD44) exprimieren verstärkt Stammzelleigenschaften aufweisen. Aufgrund der Bedeutung dieser Zellpopulation war es ein Ziel der vorliegenden Arbeit, diesen Zelltyp in HNSCC Tumoren darzustellen und näher zu untersuchen. Bei den immunhistochemischen Untersuchungen an Formalin-fixierten, Paraffin-eingebetteten HNSCC Geweben, zeigten sich die Tumorzellen im Bereich der Tumor-Stroma Grenze, welche der Invasionsfront des Tumors entspricht, verstärkt CD44 positiv. Diese Tumorstammzellkandidaten waren auch positiv für Aldehyd- Dehydrogenase 1 (ALDH1) ebenfalls ein Stammzellmarker. Interessanterweise zeigten sich klare Übereinstimmungen in der Expression von CD44 und ALDH1 zwischen den Tumorstammzellkandidaten und Basalzellen normaler Mukosa, welche die Nische normaler Stammzellen repräsentiert. In Übereinstimmung mit diesen Beobachtungen zeigten sich die stroma-nahen HNSCC Zellen auch positiv für das basalzelltypische Zytokeratin 14 (CK14). Zymographische Untersuchungen in Verbindung mit Western blot Analysen von HNSCC Gewebe und normaler Mukosa zeigten, dass Matrix Metalloproteinase 9 (MMPZusammenfassung -65- 9) für die in HNSCC Tumoren beobachtete hohe Gelatinaseaktivität verantwortlich ist (p=0,0010). In der immunhistochemischen Untersuchung zeigte sich eine deutliche Kolokalisation von MMP-9 und CD44. Die mittels Western Blot quantifizierte Expression beider Marker ergab eine signifikante Korrelation (p=0,0047). Normale Kontroll-Mukosa hingegen war negativ für aktives MMP-9. Abschliessend kann gesagt werden, dass Zellen der invasiven Front von HNSCC Tumoren positiv sind für die basalzelltypischen Stammzellmarker CD44, ALDH1 und CK14 aber im Gegensatz zur nichtinvasiven Basalzellschicht normaler Mukosa zusätzlich auch positiv sind für aktives MMP9, welches die gelatinolytische Aktivität von HNSCC Tumoren vermittelt. Diese Beobachtungen weisen auf ein Modell hin, wobei sich Zellen der invasiven Front in HNSCC Tumoren von der Basalzellschicht normaler Mukosa ableiten (basal cell like cell layer, BCLC) und die Tumorstammzell Nische beherbergen. Weiterführende Untersuchungen sollten daher auf Tumorzellen der BCLC Schicht fokussieren, da anzunehmen ist, dass Tumorrezidive sowie Resistenzentwicklungen von diesen Zellen ihren Ausgang nehmen.
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Western blot analysis demonstrated a significant correlation (p = 0.0047) between CD44 and MMP-9 in the tested tissues. In addition gelatinolytic activity of HNSCC tissues was found to significantly correlate (p = 0.0010) with MMP-9 expression. The CD44+ invasive front of the tumor was also positive for ALDH1 and CK14, all of them being typically expressed by cells in the basal cell layer of normal stratified squamous epithelia that also harbors the epithelial stem cells. The observations point to a role of a MMP-9 positive basal-cell-like cell layer in the process of HNSCC invasiveness. This compartment likely contains CSCs since it is expressing the putative CSC markers CD44, ALDH1 and CK14. This cell layer therefore should be considered a major therapeutic target in the treatment of head and neck cancer. opus:3357 Oral oncology 2011-02-18 2011-02-03 2011-08-08 urn:nbn:de:hebis:04-z2011-00283 2011 The invasive front of HNSCC is expressing MMP-9 and is a typical localisation of cancer stem cell candidates Plattenepithelkarzinome stellen mit ca. 90% die häufigsten Malignome im Kopf-Hals- Bereich dar. Seit mehr als 30 Jahren konnte keine wesentliche Verbesserung in der Überlebenszeit von Patienten mit diesen auch als HNSCC (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma) bezeichneten Tumoren erreicht werden. Eine wesentliche Ursache hierbei sind Resistenzmechanismen gegen klassische Therapiemaßnahmen wie Radiound Chemotherapie. Cisplatin stellt das zentrale Chemotherapeutikum in der Behandlung von HNSCC Tumoren dar und gerade Resistenzen gegen Cisplatin bzw. Platin-Analoga sind häufige Ursachen einer infausten Prognose bei Kopf- Halskarzinomen. Die in den letzten Jahren aufgestellte Tumorstammzell Hypothese besagt, dass Tumorstammzellen den eigentlich gefährlichen Anteil eines Tumors ausmachen, da sie in der Lage sind sich zu reproduzieren und mit Invasivität, Metastasierung und Chemotherapieresistenz in Verbindung gebracht werden. Vorangegangene Untersuchungen anderer Gruppen konnten zeigen, dass HNSCC Tumorzellen, welche den Hyaluronsäure-Rezeptor (CD44) exprimieren verstärkt Stammzelleigenschaften aufweisen. Aufgrund der Bedeutung dieser Zellpopulation war es ein Ziel der vorliegenden Arbeit, diesen Zelltyp in HNSCC Tumoren darzustellen und näher zu untersuchen. Bei den immunhistochemischen Untersuchungen an Formalin-fixierten, Paraffin-eingebetteten HNSCC Geweben, zeigten sich die Tumorzellen im Bereich der Tumor-Stroma Grenze, welche der Invasionsfront des Tumors entspricht, verstärkt CD44 positiv. Diese Tumorstammzellkandidaten waren auch positiv für Aldehyd- Dehydrogenase 1 (ALDH1) ebenfalls ein Stammzellmarker. Interessanterweise zeigten sich klare Übereinstimmungen in der Expression von CD44 und ALDH1 zwischen den Tumorstammzellkandidaten und Basalzellen normaler Mukosa, welche die Nische normaler Stammzellen repräsentiert. In Übereinstimmung mit diesen Beobachtungen zeigten sich die stroma-nahen HNSCC Zellen auch positiv für das basalzelltypische Zytokeratin 14 (CK14). Zymographische Untersuchungen in Verbindung mit Western blot Analysen von HNSCC Gewebe und normaler Mukosa zeigten, dass Matrix Metalloproteinase 9 (MMPZusammenfassung -65- 9) für die in HNSCC Tumoren beobachtete hohe Gelatinaseaktivität verantwortlich ist (p=0,0010). In der immunhistochemischen Untersuchung zeigte sich eine deutliche Kolokalisation von MMP-9 und CD44. Die mittels Western Blot quantifizierte Expression beider Marker ergab eine signifikante Korrelation (p=0,0047). Normale Kontroll-Mukosa hingegen war negativ für aktives MMP-9. Abschliessend kann gesagt werden, dass Zellen der invasiven Front von HNSCC Tumoren positiv sind für die basalzelltypischen Stammzellmarker CD44, ALDH1 und CK14 aber im Gegensatz zur nichtinvasiven Basalzellschicht normaler Mukosa zusätzlich auch positiv sind für aktives MMP9, welches die gelatinolytische Aktivität von HNSCC Tumoren vermittelt. Diese Beobachtungen weisen auf ein Modell hin, wobei sich Zellen der invasiven Front in HNSCC Tumoren von der Basalzellschicht normaler Mukosa ableiten (basal cell like cell layer, BCLC) und die Tumorstammzell Nische beherbergen. Weiterführende Untersuchungen sollten daher auf Tumorzellen der BCLC Schicht fokussieren, da anzunehmen ist, dass Tumorrezidive sowie Resistenzentwicklungen von diesen Zellen ihren Ausgang nehmen. http://dx.doi.org/10.17192/z2011.0028 Die invasive Front von Plattenepithelkarzinomen des oberen Aerodigestivtraktes exprimiert MMP-9 und ist eine bevorzugte Lokalisation von Tumorstammzellkandidaten ths Prof. Dr. Mandic Robert Mandic, Robert (Prof. Dr.) Philipps-Universität Marburg Sterz, Carolina Sterz Carolina
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