Deregulation of signal transduction pathways in macrophages by arachidonic acid in the ovarian cancer microenvironment

Maligner Aszites trägt zu allen Merkmalen des Ovarialkarzinoms (OC) bei. Er tritt als Flüssigkeitsansammlung in der Bauchhöhle in fortgeschrittenen Krankheitsstadien auf. Aszites ist mit einer schlechten Prognose verbunden und führt zu einer Verringerung der Lebensqualität aufgrund der abdominalen Distension. Es ist gut belegt, dass maligner Aszites durch seine zellulären und löslichen Bestandteile verschiedene Charakteristika des OC fördert. Die zelluläre Komponente des Aszites besteht hauptsächlich aus Tumor- und Immunzellen. In der Mikroumgebung des Tumors (TME) sind die Immunzellen so umprogrammiert, dass sie das Fortschreiten des Tumors unterstützen anstatt eine tumorizide Wirkung zu entfalten. Tumor-assoziierte Makrophagen (TAMs) sind die wichtigsten Immunzellen im Aszites und sind an Tumorwachstum, Migration, Metastasierung und Angiogenese beteiligt. Darüber hinaus wirken TAMs auch immunsuppressiv und behindern die Eliminierung von Tumorzellen durch verschiedene Mechanismen. Daher sind sie häufig mit einer schlechten Prognose des OCs wie auch anderer Tumorentitäten assoziiert. Krebs- und Wirtszellen interagieren hauptsächlich über Zytokine, Wachstumsfaktoren, extrazelluläre Vesikel und bioaktive Lipide. Aszites ist reich an bioaktiven Lipiden, die als wichtige Energiequelle genutzt werden und sowohl Tumor- als auch tumorassoziierte Immunzellen regulieren. Hierzu gehören Lysophosphatidsäuren (LPAs) und mehrfach ungesättigte Fettsäuren (PUFAs) sowie deren Metabolite. Arachidonsäure (AA) ist eine besonders wichtige PUFA, da sie im Aszites des OCs abundant und mit einem verkürzten rezidivfreien Überleben (RFS) assoziiert ist. Die Immunsuppression in der TME stellt eine große Herausforderung bei der Optimierung von Immuntherapien dar. Daher ist ein tiefgehendes Verständnis der kompromittierten Immunantwort in der TME dringend notwendig. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Aufklärung der Mechanismen der AA-induzierten Dysfunktion von Makrophagen beim OC. Unsere Ergebnisse zeigen, dass AA die grundlegenden Funktionen von Makrophagen behindert und die durch Makrophagen vermittelte Antitumor-Immunantwort durch Störung der Lipid-Raft-Strukturen beeinträchtigt. Um die durch AA stimulierten Signalwege zu definieren haben wir eine umfassende phosphoproteomische Analyse von Makrophagen durchgeführt und dabei zahlreiche Phosphoproteine, die durch AA moduliert werden, identifiziert. Dies beinhaltet die Identifizierung der Ca2+ - CAMK II - ASK1 - p38δ/α (MAPK13/14) - HSP27 - Achse als einen zentralen, durch AA induzierten Signalweg in Makrophagen. Des Weiteren ergab unsere Phosphoproteom-Analyse, dass viele der AA-regulierten Phosphoproteine an der Organisation des Zytoskeletts und der Signalübertragung durch RHO-GTPasen beteiligt sind. In Übereinstimmung mit diesem Ergebnis zeigen unsere Daten, dass AA die Bildung von Aktinfilamenten stört und die aktinabhängige Makropinozytose beeinträchtigt. Mittels Transkriptomanalysen konnten wir darüber hinaus zeigen, dass AA die Expression von Genen unterdrückt, die durch Interferone (IFNs) oder IL-6 induziert werden. Wichtig ist, dass viele dieser Gene auch in TAMs von Patientinnen mit kurzem RFS reprimiert sind. Um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen aufzuklären, haben wir die durch IL-6, IFNβ und IFNγ induzierten Signalwege genauer analysiert. Wir konnten zeigen, dass sich AA in Lipid Rafts akkumuliert und die JAKSTAT-Signalübertragung durch Störung der Lipid Rafts-Struktur beeinträchtigt. Dese Effekte konnten zumindest teilweise durch die Wiederherstellung der Lipid Raft-Struktur durch die Zugabe von exogenem wasserlöslichem Cholesterol rückgängig gemacht werden. Diese Ergebnisse deuten auf eine zentrale Rolle von AA bei der Beeinträchtigung der Makrophagen-abhängigen Anti-Tumor-Antwort in der Mikroumgebung des OC hin.