Die PAC1-Agonisten und PACAP-Rezeptoren in murinen und humanen kleinzelligen Bronchialkarzinom Zelllinien

Zusammenfassung Die pleiotropen Neuropeptide PACAP (pituitary adenylate cyclase activating peptide) und VIP (vasoactive intestinal polypeptide) sind Mitglieder der VIP/PACAP/Glucagon/Secretin-Superfamilie und wirken über G-Proteingekoppelte-Rezeptoren. PACAP wirkt auf den PA...

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Main Author: Kalmbach, Norman
Contributors: Weihe, Eberhard (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2014
Anatomie und Zellbiologie
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Summary:Zusammenfassung Die pleiotropen Neuropeptide PACAP (pituitary adenylate cyclase activating peptide) und VIP (vasoactive intestinal polypeptide) sind Mitglieder der VIP/PACAP/Glucagon/Secretin-Superfamilie und wirken über G-Proteingekoppelte-Rezeptoren. PACAP wirkt auf den PAC1-Rezeptor und wie VIP auf VPAC1 und VPAC2. Der Nachweis pharmakologischer Wirkungen von Agonisten und Antagonisten der VIP-/PACAP-Familie auf Bronchialkarzinomzelllinien durch Terry Moody lieferte erste Evidenzen, dass Bronchialkarzinomzellen funktionelle VIP-/PACAP-Rezeptoren exprimieren. Allerdings wurde das differentielle PAC1-, VPAC1- und VPAC2-Rezeptorprofil von Bronchialkarzinomzellen bisher noch nicht entschlüsselt. Deshalb setzte sich die vorliegende Arbeit zum Ziel, die mRNAExpressionsprofile der PAC1-, VPAC1- und VPAC2-Rezeptoren inklusive der PAC1-Splicevarianten in der murinen kleinzelligen Lewis-lung-carcinoma-1-(LLC1)-Zelllinie und deren subkutanen und pulmonalen Transplantaten sowie in verschiedenen humanen kleinzelligen Bronchialkarzinomzelllinien und -karzinomen zu differenzieren. Darüber hinaus sollten die Funktionalität des PAC1-Rezeptors in der LLC1-Zelllinie und die Wirkung von PAC1-Agonisten auf die Proliferation bzw. Apoptoserate in der humanen kleinzelligen NCI-H82-BronchiallkarzinomZelllinie getestet werden. Ein weiteres Ziel war, die Expression der tumorrelevanten PAC1-Zielgene Stanniocalcin 1 und Stathmin 1 in der murinen und den humanen Zelllinien und im humanen kleinzelligen Bronchialkarzinom zu bestimmen und den Einfluss PAC1-spezifischer Liganden auf ihre Expression zu erfassen. Folgende wesentliche neue Erkenntnisse wurden erzielt. Es gelang, die RNA-Expressionsprofile von PAC1, VPAC1 und VPAC2 und aller bekannten PAC1-Splicevarianten in der murinen LLC1-Tumorzelllinie und ihren subkutanen und pulmonalen Transplantaten sowie im humanen kleinzelligen Bronchialkarzinom zu differenzieren. Zwei Gruppen humaner Zelllinien kleinzelliger Bronchialkarzinome mit reziproker Abundanz von PAC1 und PACAP mRNA wurden differenziert. In Gruppe 1 war PAC1 hoch exprimiert und PACAP nicht detektierbar, in Gruppe 2 war PAC1 niedrig und PACAP hoch exprimiert. Mithilfe einer FRET-(Förster Resonanz Energie Transfer)-Messung konnte eine funktionell relevante Aktivierung des PAC1-Rezeptors in LLC1-Zellen durch subnanomolare Konzentrationen von PACAP38 nachgewiesen werden, welche die Synthese von cAMP induzierte und zur Freisetzung von Ca 2+ führte. Während die PAC1-Rezeptoraktivierung in der murinen LLC1-Zelllinie zu einer mäßigen Reduktion der Proliferationsrate führte, resultierte eine PAC1-Rezeptoraktivierung in der humanen NCI-H82-Zelllinie nur in einer marginalen Änderung der Proliferationsrate ohne nachweisbare Änderung der durch CisPt induzierten Apoptoserate. Die PAC1-Liganden Maxadilan, PACAP38 und PACAP27 schienen in LLC1-Zellen eine Rückkopplungshemmung der Expression des PAC1-Rezeptors auf mRNA-Niveau zu verursachen. Die murine LLC1-Zelllinie und das murine pulmonale LLC1 -Transplantat wiesen mRNA-Koexpression des PAC1-Rezeptors und seiner putativen Zielgene Stanniocalcin 1 und Stathmin 1 auf. Hingegen war das mRNA Koexpressionsmuster von PAC1 und seinen putativen Zielgenen Stanniocalcin 1 und Stathmin 1 in humanen kleinzelligen Bronchialkarzinomzelllinien und kleinzelligen Bronchialkarzinomen heterogen. Eine eindeutige Regulation der Transkription der genannten Zielgene durch eine PAC1-Rezeptoraktivierung konnte weder für die murine noch für die humanen kleinzelligen Bronchialkarzinomzelllinie(n) nachgewiesen werden. Die Ergebnisse lassen folgende Schlussfolgerungen zu. Da PAC1 und seine putativen Zielgene Stathmin 1 und Stanniocalcin 1 in murinen und humanen Zelllinien kleinzelliger Bronchialkarzinome in der Regel stark exprimiert sind, eignen sie sich sowohl in der präklinischen als auch klinischen Forschung als Bio- bzw. Tumormarker. Zum einen bietet sich an, Maxadilan -PET-Liganden zu entwickeln und für die diagnostische bzw. prognostische Tumorbildgebung einzusetzen. Zum anderen könnten PAC1-Rezeptoren auf kleinzelligen Bronchialkarzinomzellen für „Drug-targeting“ genutzt werden. Angesichts heterogener Ko-Expressionsmuster von PAC1-Rezeptoren und seinen beiden putativen Zielgenen Stanniocalcin 1 und Stathmin 1 in humanen kleinzelligen Bronchialkarzinomzelllinien liegt es nahe, das jeweilige kombinatorische Expressionsprofil von PAC1, PACAP, Stanniocalcin 1 und Stathmin 1 in Tumorbiopsien, Metastasen und Blutproben als Biomarker zur diagnostischen und prognostischen Differenzierung der Malignität von Bronchialkarzinomen im 3 Patienten zu nutzen. Insgesamt offerieren die hier erzielten Ergebnisse einen Beitrag für neue translationale Ansätze in der personalisierten Krebsmedizin. Schlüsselworte: kleinzelliges Bronchialkarzinom, kleinzellige Bronchialkarzinomzelllinien, LLC1-Zelllinie, PACAP, PAC1, VPAC1, VPAC2, PAC1-Splicevarianten, Stanniocalcin 1, Stathmin 1, Genexpression, Maxadilan
DOI:https://doi.org/10.17192/z2014.0597