Hintergrund: Das Glioblastoma multiforme (GBM) ist der am häufigsten auftretende und letals-te primäre Hirntumor des Erwachsenen. Trotz multimodaler Behandlungsansätze bleibt die mittlere Lebenserwartung nach Diagnosestellung anhaltend gering. Eine ausgeprägte Tumorangiogenese ist eines der pathologischen Kennzeichen des Glioblastoms, sodass antiangiogene Therapieansätze einen relevanten Stellenwert im Therapieregime haben. Der in den 90er Jahren entdeckte Apelin-APLNR-Signalweg spielt neben diversen physiologischen Prozessen im menschlichen Körper vor allem in der embryonalen Angiogenese eine Rolle. Vorangegangene Studien zeigten eine Hochregulierung von Apelin und seines Rezeptors (APLNR) im Gewebe menschlicher Glioblastome und dort insbesondere in Arealen mikrovaskulärer Proliferationen. Methoden: Um den Einfluss Apelins auf die Vaskularisierung und die Größenentwicklung des Glioblastoma multiforme zu analysieren, wurde für diese Arbeit ein orthotopes Xenograftmodell humaner Glioblastomzellen (U 87 MG) für die Maus genutzt und eine von U 87 MG ausgehende Glioblastomzelllinie mit herabgesetzter Apelinexpression mittels lentiviraler shRNA-Transduktion geschaffen. Als Versuchstiere dienten einerseits immundefiziente Mausstämme mit natürlicher Apelinkompetenz sowie institutsintern gekreuzte immundefiziente Mäuse mit reduzierter Apelin-produktion. Weiterhin wurde in der Versuchsgruppe mit eingeschränkter muriner und tumoraler Apelinexpression Apelin-13-Peptid oder ein Apelinantagonist nach intrazerebral in das Tumorgebiet gebracht. Detaillierte stereologische, histologische Schnittbild und MRT analytische Auswertungsmethoden wurden genutzt, um Parameter der Tumorvaskularisation (Vessel Length Den-sity (Gefäßlängendichte), Gesamtgefäßlänge, Komplexität des vaskulären Netzwerks, Gefäß-/Perizytenanzahl, Gefäß-/Perizytenfläche, Gefäß-/Perizytendiameter, perizytärer Bedecktheits-grad sowie Vorkommen von Nekrosen und Hämorrhagien) und Tumorvolumina zu vergleichen. Ergebnisse: Eine Reduktion der Apelinexpression in den Tumorzellen bewirkte eine Herabsetzung der Tumorvaskularisation. Darüberhinaus führte die Inokulation von Apelin-Knock-down-Tumorzellen in Knock out Tieren zu kombinatorischen Effekten in der Reduktion der Neoangiogenese und resultierte in einer derart reduzierten Tumorvaskularisation, die sie mit der im physiologischen Hirngewebe des Striatum vergleichbar werden ließ. Die direkte Infusion von Apelin in dieses Setting der kombinatorischen Apelindeletion stellte die typische Tumorvaskularisation wieder her und steigerte die Tumorangiogenese. Der Verlust der Apelinexpression resultierte des Weiteren in dem verringerten angiogeneseabhängigen Tumorwachstum. Die verwendeten Methoden erbrachten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen bzgl. des perizytären Bedecktheitsgrads sowie im Vorkommen von Nekrosen und Hämorrhagien. Schlussfolgerung: Diese Arbeit bestätigt die Annahme, dass Apelin-APLNR-Signalwege einen Einfluss auf die Ausbildung des tumoralen vaskulären Gefäßbetts und Tumorgröße des verwendeten orthotopen Xenograftmodells hat. Des Weiteren liefert sie einen Einblick über die Funktion eines weiteren, bisher wenig beachteten, angiogenetischen Faktors in der Pathogenese des Glioblastoma multiforme und bietet eine Grundlage zu alternativen Therapieansätzen in der Behandlung dieser aggressiven Tumorentität.
Background: Gliomblastoma multiforme (GBM) are the most frequent malignant primary tu-mors of the brain. They are highly invasive, infiltrate normal brain tissue and total surgical resection is difficult. GBM survival and growth is determined by its characteristic intense tumor angiogenesis. As a result, anti-angiogenic therapies play a significant role in current multimodal treatment strategies and ongoing scientific studies. The peptide hormone apelin, which was first described in 1998 and signals through its G-protein coupled receptor APLNR, is closely associated with embryonic angiogenesis. In addition to that, findings in previous studies show an apelin and APLNR upregulation in regions of microvascular proliferations in GBM specimens, implying a role in tumor angiogenesis. Methods: To investigate apelin-APLNR signaling in tumor growth and pathological vessel for-mation in glioblastoma multiforme an orthotopic model of tumor formation in the mouse was established. Next to the glioma cell line U87MG, expressing high levels of apelin in vitro, an ape-lin-lacking U87MG cell line was created by lentiviral shRNA transduction. Both mice with the ability to express apelin and mice lacking apelin were used to test for a potential complementary role of apelin originating from the glioma microenvironment. Furthermore, apelin lacking xeno-grafts in APLN knockout mice were directly infused either with apelin-13 or an antagonist. De-tailed analyses of vascularization, glioma growth as well as vascular und pericytal morphology and degree of pericytal coverage by stereomorphology, MR imaging and immunohistochemistry were conducted in the mentioned test animal groups. Results: A knockdown of the tumour cell-derived apelin reduced the tumour angiogenesis of U87 xenografts. An additional depletion of apelin expression in APLN-knockout mice led to an aggravated decrease in vascularization, which was comparable to healthy striatal vasculature. Direct infusion of the bioactive peptide apelin-13 directed the angiogenesis to normalization. Furthermore, loss of apelin caused a reduction of angiogenesis-dependent tumour growth. The pericytal coverage as well as the incidence of necrosis and hemorrhages did not significantly differ in relation to the existing apelin level. Conclusion: Overall, the results suggest that apelin signaling is required for the formation of glioma vascular beds and, consequently, glioma growth. We are anticipating that apelin-APLNR signaling may serve as novel target for anti-angiogenic tumor therapy.
