Die Rolle des VEGF im Ovarialkarzinom

Abstract

Viele Tumoren sind durch das Vorhandensein einer entzündlichen Umgebung mit Leukozyten, Lymphozyten oder tumor-assoziierte Makrophagen gekennzeichnet. Dieses entzündliche Milieu schafft durch die Produktion von Zytokinen, Wachstumsfaktoren, Chemokinen, Proteasen und angiogenetischen Faktoren eine das Tumorwachstum begünstigende Umgebung. Die beteiligten Faktoren, u.a. VEGF, können jedoch auch von den Tumorzellen selbst z.B. unter dem Einfluss von Hypoxie gebildet werden. Ziel dieser Arbeit war es die Interaktion zwischen VEGF und Entzündungsmediatoren beim Ovarialkarzinom mittels Zellkulturversuchen an den Ovarialkarzinomzelllinien SKOV-3, OVCAR-3, OAW-42 und CAOV-3 genauer zu beleuchten, da es sich beim Ovarialkarzinom meist um hypervaskularisierte Tumoren handelt, welche in fortgeschrittenen Stadien häufig große Mengen Aszites bilden. Es wurde angenommen, dass dem VEGF als Faktor mit hoher angiogenetischer Potenz und Gefäßpermeabilität erhöhender Wirkung, hinsichtlich Wachstum und v .a. der Entstehung des malignen Aszites beim Ovarialkarzinom, eine besondere Rolle zukommt. Die ELISA-Untersuchungen konnten ein heterogenes Expressionsmuster für VEGF, IL-8, IL-6, IL-10 und TNF- alpha in den unterschiedlichen Zelllinien zeigen. Während VEGF von allen Zelllinien gebildet wurde, konnten IL-10 und TNF-alpha überhaupt nicht nachgewiesen werden. Die Zugabe von IL-1β, IL-10, IL-8, IL-6, TGF-β und TNF-α wirkte sich in den einzelnen Zelllinien unterschiedlich auf die VEGF- Konzentration aus. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass proinflammatorische Mediatoren eine Erhöhung des VEGF bewirkten, während das entzündungshemmende IL-10 keine Wirkung zeigte. Dies führt zu der Annahme, dass die Angiogenese im Ovarialkarzinom durch inflammatorische Botenstoffe aus dem Stroma angeregt werden kann. Hinsichtlich des Proliferationsverhaltens ließ sich in keiner der untersuchten Zelllinien eine Veränderung unter dem Einfluss von VEGF, IL-8 oder IL-6 feststellen. Auch die Invasivität oder das Migrationsverhalten konnte durch VEGF nicht beeinflusst werden. Die Tatsache, dass erhöhte VEGF- und IL-8-Spiegel mit einer schlechteren Prognose und hohem Tumorstadium beim Ovarialkarzinom einhergehen, scheint also nicht primär in einer Wirkung auf das Verhalten der Tumorzellen begründet. Vielmehr wäre dieses durch die VEGF- und IL-8-vermittelte Neovaskularisation erklärlich. Unter dem Einfluss von Hypoxie kam es zu einer Erhöhung der VEGF- Konzentration, während für IL-8 keine signifikanten Änderungen festgestellt wurden. Für IL-6 konnte bei CAOV-3 nach Hypoxie sogar eine deutliche Abnahme der Konzentration verzeichnet werden. Es scheint somit auch für Ovarialkarzinomzellen zu gelten, dass unter hypoxischen Bedingungen verstärkt VEGF gebildet wird, um eine Hypervaskularisation zu erzielen und Tumorwachstum und Metastasierung zu begünstigen. Unter dem Aspekt, dass physiologische Angiogenese beim Erwachsenen nur selten vorkommt und ein maligner Tumor für sein Wachstum die Bildung neuer Blutgefäße benötigt, stellt die Hemmung der Angiogenese einen innovativen Ansatz in der Tumortherapie dar. Ein unterschiedlich gutes Ansprechen verschiedener Tumorspezies auf Mono- bzw. Kombinationstherapie mit VEGF- Inhibitoren legt nahe, dass die Tumorangiogenese ein sehr komplexer Vorgang ist, welcher weitere Untersuchungen notwendig macht. Hierbei sollte auch auf inflammatorische Einflüsse aus der Tumorumgebung Augenmerk gelegt werden.

Many tumors exhibit inflammatory responses such as elevated leukocytes, lymphocytes or tumor-associated macrophages. The production of cytokines, growth factors, chemokines, proteases and angiogenic factors within this inflammatory milieu provide conditions favorable to tumor growth. Some of these factors, such as vascular endothelial growth factor (VEGF), can be produced by the tumor cells themselves e.g. in the presence of hypoxia. In view of the hypervascularity seen in ovarian cancer and its tendency to present with ascites in late-stage disease, the aim of the present study was to examine the interaction between VEGF and other inflammatory mediators in the ovarian cancer cell lines SKOV-3, OVCAR-3, OAW-42 and CAOV-3. It was assumed that the angiogenic properties of VEGF may play an important role in both tumor growth and the production of malignant ascites in ovarian cancer. ELISA studies revealed a heterogeneous pattern of expression for VEGF, IL-8, IL-6, IL-10 and TNF-alpha in the studied cell lines. VEGF was produced by all cell lines, whereas IL-10 and TNF-alpha were not detected in any cell lines. By adding IL-1β, IL-10, IL-8, IL-6, TGF-β and TNF-α to the various cell cultures, their impact on VEGF concentration could be explored. The pro- inflammatory mediators induced an increase of VEGF, whereas the anti- inflammatory mediator, IL-10, showed no effect on VEGF concentration. Thus, it can be surmised that in ovarian cancer angiogenesis can be stimulated by stromal cell release of inflammatory mediators. None of the studied cell lines demonstrated a change in proliferation behavior in the presence of VEGF, IL-8 or IL-6. Also, the invasiveness and migration behavior could not be influenced by VEGF. The fact that increased VEGF and IL-8 levels are associated with a worse prognosis and late-stage disease in ovarian cancer appears not to be primarily due to a direct effect on tumor cells, but rather, due to VEGF and IL-8-mediated neovascularization. Under hypoxic conditions, there was an increase in VEGF concentration, whereas no significant changes in IL-8 concentration were detected. One cell line, CAOV-3, showed a marked decrease in IL-6 concentration under hypoxic conditions. Thus, it would seem that in ovarian cancer it is increased VEGF production in the presence of hypoxia that leads to hypervascularity and promotes tumor growth and metastatic disease. Under physiological conditions and in the absence of a neoplasm, angiogenesis in adults is rare. As such, the inhibition of angiogenesis offers an innovative approach in tumor therapy. Previous studies have demonstrated mixed tumor responses to mono- or combination chemotherapy with VEGF inhibitors, suggesting that tumor angiogenesis is a very complex process, which still is only partially understood and in which further study of the interaction of local inflammatory mediators may play a crucial role.