The effect of irradiation on the Eph family of receptor tyrosine kinases in lung adenocarcinoma

Das Lungenkarzinom ist weltweit die am häufigsten zum Tode führende Krebserkrankung in der westlichen Welt und hat nach wie vor eine sehr schlechte Prognose trotz moderner Fortschritte in Diagnostik und Therapie. Die angiogenetischen Prozesse sind für das lokale Wachstum und die systemische Metastasierung von Tumoren von essentieller Bedeutung. Angiogenetische Endothelzellen unterscheiden sich von ruhenden Endothelzellen durch die Expression einiger Rezeptoren auf ihrer Zelloberfläche wie die Eph Familie. Die Interaktion zwischen Eph-Rezeptoren und ephrin-Liganden, die in den Endothelzellen und zugehörigen Geweben exprimiert sind, hat großen Einfluss auf die Neubildung der Blut- und Lymphgefäße in embryonaler Entwicklung. Sowohl die Eph-Rezeptoren als auch die ephrin-Liganden sind häufig in verschiedenen bösartigen Tumoren dysreguliert und spielen eine wichtige Rolle in der Angiogenese und Metastasierung der Tumore. Jedoch bleibt der Einfluss ionisierender Strahlung auf die Eph-Familie von RTKs ungeklärt. Die Response der Tumorgewebe auf ionisierende Strahlung ist hoch abhängig von der Tumorumgebung. Die Mechanismen der Wirkung ionisierender Strahlung auf Tumorendothelzellen und die induzierte Interaktion zwischen Tumorzellen und Tumorumgebung sind bisher wenig bekannt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Wirkung ionisierender Strahlung auf die Eph-Familie in der Lungenkarzinomzelle A549 und Endothelzellen in vitro und in vivo zu analysieren. Außerdem soll die funktionelle Interaktion zwischen Tumorzellen und Endothelzellen, besonders die Rolle der Eph-Familie in der Tumor-Umgebung-Kommunikation auf ionisierende Strahlung untersucht werden. Eine Blockade des angiogenetischen Prozesses oder ein gezieltes Töten von angiogenetischen Zellen ist eine potenziell vielversprechende Krebstherapie. Das Hauptziel der Arbeit ist, die Mechanismen und die Wirkung der Kombination von neuen Eph Inhibitor und ionisierender Strahlung bei Krebstherapie zu erläutern. In der vorliegenden Arbeit wird ein kritischer Überblick über klinische und biologische Aspekte der angiogenetischen Faktoren bzw. die Biologie der Eph/ephrin Familie beim Lungenkarzinom dargestellt. Des weiteren wurden in dieser Arbeit die Mechanismen der Eph Familie in funktioneller Interaktion zwischen Tumor- und Endothelzellen untersucht. Die experimentellen Ergebnisse könnten darauf hinweisen, dass ionisierende Strahlung mit der angewendeten Dosis die Expression unterschiedlicher Mitglieder von Eph/ephrin in Tumorzellen induziert und damit die Tumorangiogenese stimuliert werden konnte. Dabei konnte eine transkriptionelle Aktivierung von EphA2 und seinem Liganden ephrinA1, aber nicht EphB4/ephrinB2 in Lungenadenokarzinomzellen in vitro gezeigt werden, während die analysierten Faktoren bei bestrahlten Endothelzellen nicht induziert werden konnten. Mit Hilfe der Immunfluoreszenz-Untersuchungen wurde eine stärkere Membranfärbung der EphA2 in bestrahlten Xenontransplantaten von Lungentumorzelle A549 gefunden. Immunohistochemische Analysen zeigten stärkere Expression der EphA2 und ephrinA1 in bestrahlten A549-Xenotransplantaten im Vergleich mit den nicht bestrahlten Geweben. Weiterhin wurde mit Hilfe des WTT-Assay festgestellt, dass die Inhibition der EphA2 durch lösbare EphA2-Fc Rezeptorchimäre keine Wirkung auf Viabilität der Lungenadenokarzinomzellen in vitro nach ionisierender Strahlung hat. Im Gegenteil konnte erhöhte Migration der Endothelzellen in Kokultivierung mit bestrahlten A549-Zellen in vitro festgestellt werden. Eine Blockade des EphA2-Rezeptors könnte die Tumor-induzierte Migration der Endothelzellen signifikant vermindern. Die vorliegende Arbeit zeigte erstmals die mögliche Beteiligung verschiedener Mitglieder von Eph/ephrin an der induzierten Tumorangiogenese durch ionisierende Strahlung sowohl in vitro als auch in vivo. Die vorliegenden Daten könnten auf einen neuen Mechanismus hinweisen, dass die Tumorzellen wahrscheinlich ihr vaskuläres System vor der zytotoxischen Wirkung ionisierender Strahlung schützen können, um so durch die Verwendung der EphA2-Inhibitoren in Kombination mit Strahlentherapie die Behandlung des Lungenadenokarzinoms zu rationalisieren.