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Zusammenfassung:
In soliden Tumoren, wie etwa dem pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), ist die Verhärtung des Stromas eine essentielle Barriere gegen die Immunantwort oder den effizienten Einsatz von Chemotherapeutika. Die Aktivierung der im Stroma liegenden Sternzellen durch die pankreatischen Tumorzellen fördert die Sekretion von Komponenten der extrazellulären Matrix (ECM), wie etwa Kollagen oder Fibronektin. Diese tragen schließlich zu einem Großteil der Verhärtung des Stromas bei. Die Modulation von einer weichen zu einer harten Umgebung hat wiederum Einfluss auf die Sternzellen und Fibroblasten. Eine Proteinanalyse zeigte eine Hochregulierung der AMP-aktvierten Proteinkinase AMPK, einem essentiellen metabolischen Regulator der Energiehomöostase, in Zellen auf hartem Untergrund. Diese Kinase wird unter anderem durch Nährstoffmangel aktiviert und reguliert die anabolischen und katabolischen Prozesse der Zelle zur Regenerierung des Energiehaushaltes. Somit ist sie vor allem in dem hypoxischen, nährstoffarmen Milieu des PDAC von Bedeutung. Sie besitzt dort jedoch nicht nur pro- sondern auch antitumorgene Eigenschaften. Die Proteinanalyse des direkten AMPK-Gegenspielers mTOR, der unter anderem ATP-verbrauchende Prozesse fördert, zeigte keinen Effekt der Untergrundhärte auf die Proteinexpression. Der zugrunde liegende Regulationsmechanismus durch die Untergrundhärte ist demnach spezifisch für AMPK. Die Analyse der Halbwertszeit der AMPK in Zellen auf fester und weicher Matrix zeigte einen schnelleren proteasomalen Abbau des Proteins auf weichem Untergrund. Die Zellen auf einem harten Untergrund dagegen konnten das Protein durch einen Stabilisierungsmechanismus erhalten. Hierfür musste jedoch die Beschaffenheit der ECM durch die Zellen erkannt und die Information zur AMPK-Regulation in das Zellinnere weitergeleitet werden. Die notwendigen Komplexe waren dabei die an der Zellmembran lokalisierten fokalen Adhäsionen (FA), bestehend aus den transmembranen Integrinen, sowie einer Reihe von Proteinen zur Signalweiterleitung. Die Integrine bestehen in der Regel aus einer α- und einer β-Untereinheit und sind außerdem in der Lage durch bestimmte ECM-Komponenten aktiviert zu werden. Im Rahmen eines Screenings konnte gezeigt werden, dass speziell die Herunterregulierung der αV-Untereinheit zu einer Destabilisierung des AMPK-Proteins führte. Dieses Ergebnis konnte auch im Zusammenhang mit der fokalen Adhäsionskinase (FAK) erzielt werden, auch war nach dem Knockdown eine verringerte AMPK-Proteinmenge zu detektieren. Folglich ist der Mechanismus zur Stabilisierung von AMPK in den Sternzellen des PDAC sowohl abhängig von der αV-Untereinheit der Integrine, als auch von der Kinase FAK. Das Protein AMPK besitzt als metabolischer Regulator eine Reihe von Funktionen, unter anderem die Aktivierung der Makroautophagie zur Gewinnung von Nährstoffen und Energie. Makroautophagie ist dabei das Verdauen von Proteinen, Proteinkomplexen und Organellen der Zelle bei Nährstoffmangel. Aufgrund der erhöhten Proteinmenge an AMPK in Zellen auf festem Untergrund ist auch die Autophagierate in diesen Zellen erhöht. Es konnte gezeigt werden, dass diese erhöhte Autophagierate der Sternzellen einen proliferationsfördernden Effekt auf die PDAC-Tumorzellen besaßen. Der Knockout des ItgαV-Gens in Sternzellen dagegen führte zu einer Destabilisierung von AMPK und der wachstumsfördernde Effekt durch die Sternzellen wurde inhibiert. Dies konnte sowohl in vitro als auch in vivo bestätigt werden. Der Stabilisierungsmechanismus der AMPK im Tumorstroma ist demnach sowohl für das Wachstum als auch das Überleben der Tumor- und auch Stromazellen von entscheidender Bedeutung. Diese Ergebnisse liefern einen neuen Einblick in die Tumor-Stroma-Interaktion des PDAC und könnten nach weiterführenden Untersuchungen als möglicher Therapieansatz Verwendung finden.

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