Neue Ansätze zur Prävention der Entzündungsassoziierten Karzinogenese und zum Verständnis von Chemotherapieresistenz

Abstract

Lipide und Lipidmediatoren in Inflammation und Karzinogenese: Mehrfach ungesättigte Omega-6 (n-6) und omega-3 (n-3) Fettsäuren (polyunsaturated fatty acids, PUFA) sind Vorläufer von potenten Lipidmediatoren und spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation inflammatorischer Vorgänge. Meist fördern n-6 PUFA die Entzündung, während n-3 PUFA anti-inflammatorische Eigenschaften haben. In den hier vorgestellten Studien benutzten wir die transgene fat-1 Maus, die eine Desaturase des Nematoden C. elegans exprimiert und dadurch endogen n-3 PUFA aus n-6 PUFA bilden kann. In diesem Tiermodell untersuchten wir den Effekt eines erhöhten n-3 PUFA Gewebestatus auf eine akute chemisch induzierte Hepatitis, auf eine akute chemisch induzierte Kolitis und auf die Kolontumorigenese. Unsere Daten zeigen geringer ausgeprägte entzündliche Leberschäden in fat-1 Mäusen mit einem ausgeglichenen n-6/n-3 PUFA Verhältnis. Zudem führte ein erhöhter n-3 PUFA Gewebestatus in den transgenen fat-1 Mäusen zur signifikanten Bildung anti-inflammatorischer Resolvine und zur Verringerung der Entzündung und Gewebeverletzung in dem verwendeten Kolitismodell. Die endogene Zunahme von n-3 PUFA und ihrer Stoffwechselprodukte führte unter anderem zur Suppression der Aktivität des pro-inflammatorischen Transkriptionsfaktors Nuclear Factor kappa B (NFkB). Der endogen erhöhte Gehalt an n-3 PUFA in fat-1 Mäusen senkte zudem die Inzidenz und das Wachstum von Kolontumoren, die durch die Kombination eines entzündlichen Stimulus mit einem Karzinogen induziert wurden. Zusammengefasst etablieren diese Resultate die transgene fat-1 Maus als neues experimentelles Modell für die Untersuchung der aus n-3 PUFA gebildeten Lipidmediatoren und liefern neue Hinweise für die hemmende Wirkung von n-3 PUFA auf Entzündung und Karzinogenese im Gastrointestinaltrakt. Chemotherapieresistenz durch intrazelluläre Chloridkanäle: Chemotherapieresistenz limitiert die therapeutischen Möglichkeiten bei metastasierten Tumorerkrankungen. Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass die Azidifizierung von intrazellulären Organellen Chemotherapieresistenz begünstigen kann, indem die Organellen zu Orten der Medikamenten-Sequestrierung werden. ClC-3, ein Mitglied der ClC Chloridkanal/Transporter-Familie, wird in intrazellulären Kompartimenten neuronaler Zellen exprimiert und ist bei der Azidifizierung dieser Kompartimente beteiligt. Somit könnte die die ClC-3 Expression eine Chemotherapieresistenz begünstigen. Diesen Überlegungen folgend konnten wir zeigen, dass ClC-3 auch in gastrointestinalen neuroendokrinen Tumorzelllinien exprimiert wird und in endosomal/lysosomalen LAMP-1-positiven Kompartimenten dieser Zellen lokalisiert. Die Überexpression von ClC-3 erhöhte die Azidität der intrazellulären Vesikel und die Resistenz der Zellen gegen das Chemotherapeutikum Etoposid. Damit liefern diese Resultate die ersten Hinweise für eine Rolle von intrazellulären ClC Proteinen bei der Modulation von Chemotherapieresistenz.

Lipids and lipid mediators in inflammation and carcinogenesis: Polyunsaturated omega-6 (n-6) and omega-3 (n-3) fatty acids (PUFA) are precursors of potent lipid mediators and play an important role in inflammatory processes. Most n-6 PUFA promote inflammation whereas n-3 PUFA have anti-inflammatory properties. In the studies presented here we used the fat-1 transgenic mouse expressing an n-3 desaturase of the nematode C. elegans and thereby able to endogenously produce n-3 PUFA from n-6 PUFA. In this animal model, we examined the effect of the increased n-3 PUFA tissue status in models of chemically induced acute hepatitis, acute chemically induced colitis and in colon tumorigenesis. Our data show less pronounced inflammatory liver injury in fat-1 mice with a balanced n-6/n-3 PUFA ratio. Moreover, an increased n-3 PUFA tissue status resulted in significant formation of anti-inflammatory resolvins in the fat-1 transgenic mice and effective reduction of inflammation and tissue injury in the colitis model used. Among other effects, the endogenous increase of n-3 PUFA and their metabolic products led to a decreased activity of pro- inflammatory transcription factor nuclear factor kappa B (NFkB). The endogenously elevated levels of n-3 PUFA in fat-1 mice also reduce the incidence and growth of colon tumors induced by the combination of an inflammatory stimulus with a carcinogen. Taken together, these results establish the fat-1 transgenic mouse as a new experimental model for the study of n-3 PUFA derived lipid mediators and provide new evidence for the inhibitory effect of n-3 PUFA on inflammation and carcinogenesis in the gastrointestinal tract. Chemotherapy resistance by intracellular chloride channels: Drug resistance limits the therapeutic options for metastatic tumors. Previous studies have shown that acidification of intracellular organelles can promote chemotherapy resistance by organellar drug sequestration. ClC-3, a member of the ClC chloride channel / transporter family, is expressed in intracellular compartments of neuronal cells and is involved in the acidification of these compartments. Thus, ClC-3 expression could favour chemotherapy resistance. On the basis of this hypothesis, we have shown that ClC-3 is also expressed in gastrointestinal neuroendocrine tumor cell lines and is localized in endosomal/lysosomal LAMP-1-positive compartments of these cells. The overexpression of ClC-3 increased the acidity of intracellular vesicles and the resistance of the cells against the chemotherapeutic agent etoposide. Thus, these results provide first evidence for a role of intracellular ClC proteins in the modulation of chemotherapy resistance.