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Titel: The role of MMP3 and Rac1b during development and progression of pancreatic cancer
Autor: Förster, Juliane
Weitere Beteiligte: Buchholz, Malte (Prof.)
Veröffentlicht: 2017
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2017/0608
DOI: https://doi.org/10.17192/z2017.0608
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2017-06083
DDC: 610 Medizin, Gesundheit
Publikationsdatum: 2017-11-01
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0

Dokument

Schlagwörter:
Pankreatitis, Rac1b, PDAC, pancreatitis, Pankreaskarzinom, Pankreatitis, pancreatic cancer, EMT, PanIN, EMT, EMT, Pankreaskarzinom, MMP3

Summary:
Chronic pancreatitis is a major risk factor for pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), one of the deadliest cancer types. During the progression to cancer the inflammatory-harmed tissue undergoes formations such as acinar to ductal metaplasia (ADM), pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN) and epithelial mesenchymal transition (EMT). Previously it has been shown that MMP3 and Rac1b play important roles during the progression of lung and mammary cancer and transition in different cell lines. To investigate whether MMP3 and Rac1b have an influence on the development and progression of pancreatic cancer, different cell lines for in vitro and two triple transgenic mouse models (rtTA-Ela1/tet-HA-MMP3/tet-KRAs and rtTA-Ela1/tet-YFP-Rac1b/tet-KRas) for in vivo experiments were examined. The in vitro results were achieved by comparing different cell lines to the amount of endogenous MMP3 and Rac1b and the growth behavior. S2-007, an invasive and epithelial cell line, and MiaPaCa, a more mesenchymal behaving cell line, were the most promising ones and used for further investigations. To examine the effects on EMT, the cells were treated with recombinant protein or adenoviral constructs to overexpress MMP3 and Rac1b and screened for EMT marker proteins by RT-qPCR. The results show an influence of MMP3 and Rac1b on EMT machinery mainly in S2-007 cells and less in MiaPaCa cells. In the same way, a higher migration potential in S2-007 cells after MMP3 overexpression was found by using a wound healing assay performed. The infection with adenoviral constructs showed different effects on EMT marker expression compared to the ectopic expression with recombinant proteins. Additionally, both kinds of treatment resulted in higher Rac1b, E-cadherin, and Vimentin expression levels on Plastic than on Matrigel. For in vivo experiments mice were treated for 5 months either with NaCl or Caerulein to induce chronic pancreatitis. The transgene was activated by using a reverse tetracycline-dependent promotor. The expectation that KRas on the background of chronic pancreatitis drives forward the tissue alterations to pancreatic cancer could not be confirmed, but ADM was found, what is one of the pre-stages of PDAC. All these findings suggested that MMP3 and Rac1b seem not to influence the EMT machinery in pancreatic tissue as much as expected, especially under in vivo conditions. Here additional pathways, such as TGFβ or NFκB signaling, seem to prefer Rac1b as interaction partner to promote EMT.

Zusammenfassung:
Die chronische Pankreatitis ist der Hauptrisikofaktor für die Entstehung eines duktalen Adenokarzinoms des Pankreas (PDAC). Während der Entwicklung zum Karzinom, durchläuft das belastete Gewebe verschiedene Vorläuferstadien, wie z.B. die azinäre-duktale Metaplasie (ADM), intraepitheliale Neoplasie des Pankreas (PanIN) und die epithelial-mesenchymale Transition (EMT). Es ist bekannt, dass MMP3 und Rac1b wichtige Rollen während der Entstehung von Brust- und Lungenkrebs und der EMT in Krebszelllinien im Allgemeinen spielen. Um herauszufinden, ob MMP3 und Rac1b auch einen Einfluss auf die Entstehung und Entwicklung von Pankreaskarzinomen haben, untersuchte ich verschiedene Zelllinien und nutzte zwei dreifach transgenen Mausmodelle (rtTA-Ela1/tet-HA-MMP3/tet-KRAs and rtTA-Ela1/tet-YFP-Rac1b/tet-KRas). Für die in vitro Experimente wurden verschiedene Zelllinien auf ihren endogenen Gehalt von MMP3 und Rac1b und ihr Wachstumsverhalten untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass S2-007, eine sehr invasive, epitheliale Zelllinie, und MiaPaCa, eine eher mesenchymale Zelllinie, die vielversprechendsten Zelllinien sind, um die Effekte von MMP3 und Rac1b Überexpression auf die EMT zu untersuchen. Die Überexpression wurde durch die Behandlung mit rekombinanten Proteinen oder adenoviralen Konstrukten erreicht. Anschließend wurde die Expression typischer EMT-Marker mittels RT-qPCR untersucht. Es stellte sich heraus, dass MMP3 und Rac1b hauptsächlich in S2-007 und weniger in MiaPaCa Zellen einen Einfluss auf die EMT-Maschinerie zu haben scheinen. Auch das Migrationspotenzial wurde maßgeblich in S2-007 Zellen durch die Überexpression von MMP3 erhöht. Die Infektion mit adenoviralen Konstrukten zeigte andere Effekte auf die EMT-Marker Expression als die Behandlung mit rekombinantem Protein. Außerdem zeigten sich auf Plastik für beide Behandlungsarten höhere Expressionslevel für Rac1b, E-cadherin und Vimentin als auf Matrigel. Während der in vivo Experimente wurden die Mäuse für 5 Monate mit Caerulein behandelt, um eine chronische Pankreatitis hervorzurufen. Die Transgenaktivierung erfolgte über einen reversen Tetracyclin abhängigen Promotor. Die Annahme, dass KRas auf einem Hintergrund der chronischen Pankreatitis, die entstehenden Gewebsveränderungen bis zum Karzinom vorantreibt, konnte nicht bestätigt werden. Jedoch konnte ich das Auftreten von ADM nachweisen, welche eine der Vorstufen des PDAC darstellt. Die erzielten Ergebnisse deuten darauf hin, dass MMP3 und Rac1b speziell unter in vivo Bedingungen einen geringeren Einfluss auf die EMT-Maschinerie haben, wie erwartet. Hier scheint es, dass EMT-Signalwege, die an Rac1b gebunden sind (z.B. TGFβ und NFκB), vor MMP3-assoziierten Wegen, bevorzugt werden.


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