English Title: gamma irradiation leads to CD95 dependent invasion in apoptosis resistant glioblastoma cells

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Abstract

Hirntumore, wie das Glioblastom multiform (GBM), zählen zu den häufigsten und bösartigsten Tumoren des zentralen Nervensystems (ZNS). Trotz sich weiterentwickelnder Diagnosemöglichkeiten ist die Überlebensrate sehr gering. Weniger als 3% der Patienten überleben die ersten 5 Jahre nach der Diagnose. Der klinische Verlauf bösartiger Glioblastome ist von der Invasion isolierter Tumorzellen in das normale Gehirngewebe abhängig. Diese Zellen entkommen der operativen Entfernung des Tumors. Sie sind Ziel der postoperativen Strahlen- und Chemotherapie. Diese postoperativen Therapieformen induzieren Apoptose durch Induktion der Expression der Todesrezeptoren und ihrer Liganden, wie beispielsweise das CD95-(Fas/Apo-1) Todessystem. In den letzten 20 Jahren wurden immer wieder neue Therapieformen entwickelt, die oftmals aber einen gegenteiligen Effekt erzielten. So führten beispielsweise die Antiangiogenese Medikamente zu einem verstärkten Auswachsen der Zellen aus dem Glioblastom (Lamszus et al., 2003). Ein weiteres Problem ist die zunehmende Resistenz der Glioblastome gegenüber apoptoseinduzierender Therapien. Das Anliegen dieser Studie war den Mechanismus der Invasion genauer zu untersuchen. Wir konnten zeigen, dass die Stimulierung des CD95-Rezeptors einen Anstieg der Migration/Invasion in apoptoseresistenten etablierten und primären Glioblastomzellen auslöste. Diese Zunahme konnte sowohl mit exogenen Stimuli (α-Apo-1 Antikörper bzw. LZ-CD95L) als auch durch die Hochregulierung des endogenen CD95/CD95L-Systems nach -Bestrahlung beobachtet werden. Der CD95-vermittelte Anstieg konnte durch einen neutralisierenden Antikörper gegen CD95L blockiert werden. Die Tendenz der Zellen zu migrieren, anstatt durch Apoptose zu sterben, steigt mit dem Malignitätsgrad primärer Glioblastome an. Der Signalweg der CD95-vermittelten Migration läuft über die Aktivierung der PI3Kinase (PI3K), der Integrin-Linked-Kinase (ILK), der Inhibierung von GSK3 und der Expression der Matrix-Metalloproteinasen (MMPs). Caspasen sind an diesem Signalweg nicht beteiligt. Das direkte Verbindungsglied unterhalb des CD95-Rezeptors konnte in dieser Studie nicht detektiert werden. Das „phosphoprotein enriched in diabetes/phosphoprotein enriched in astrocytes-15-kDalton“ (PED/PEA-15) wurde als möglicher Kandidat untersucht. Jedoch konnte nach dem Ausschalten der PED/PEA-15-Expression keine Veränderung in der Inhibierung von GSK3 detektiert werden. Vor diesem Hintergrund sollten die postoperativen Therapieformen sehr gut überlegt und durch vorherige Test des entnommen Tumors auf seine Reaktion gegenüber CD95-Stimulierung getroffen werden.

Translation of abstract (English)

Gliomas account for more than 50% of all brain tumors and are by far the most common primary brain tumors in adults. Despite, development of new diagnostic technologies, the survivalrate is extremely low. Only 3% are still alive five years after diagnosis. The clinical outcome of malignant gliomas depends on the invasion of isolated tumor cells in the nomal brain tissue. Migrating cells can escape the surgical ablation of the tumor and are then the prime targets of post-surgical radiotherapy and adjuvant chemotherapy. Chemotherapeutic agents and irradiation act primarily by inducing apoptosis. This induction of apoptosis often involves activation of the CD95 (Apo-1/Fas) death receptor/ligand system. Nevertheless, most malignant glioma cells are resistant to CD95-induced apoptosis. Here we show that triggering of CD95 increases migration/invasion in apoptosis-resistant human long-term and primary glioma cultures. The tendency of primary glioma tumors of migration over apoptosis increases with the degree of malignancy. CD95 mediates migration via the PI3K/ILK/GSK3/MMP pathway in a caspase-independent manner. Futhermore we tried to figure out the linker molecule downstream of CD95. A possible candidate was Phosphoprotein enriched in Diabetes/Phosphoprotein enriched in Astrocytes-15-kDalton“ (PED/PEA-15). Knockdown experiments excluded PED/PEA-15 as linker molecule in the signalingpathway of migration mediated through CD95/CD95L-System. Most importantly, -irradiation also increased migration of cells resistant to CD95-induced death. Irradiation-mediated migration could be blocked by neutralization of CD95L. Thus, a tumor‘s reaction to CD95 stimulation should dictate subsequent therapy options.