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Abstract

Tumorwachstum ist abhängig von vielfältigen Faktoren und wird durch komplexe Interaktionen in der Tumormikroumgebung beeinflusst. Zu den Bestandteilen der Tumormikroumgebung gehören neben den Tumorzellen selbst auch Stromazellen, Immunzellen, Blutgefäße und die extrazelluläre Matrix. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wirkung des tumoreigenen extrazellulären Matrixproteins Fibronektin und seiner Isoformen als Teil der Tumormikroumgebung in Brustkrebs untersucht. Durch alternatives Spleißen liegt Fibronektin in verschiedenen Isoformen vor, von denen insbesondere die Isoformen EDA (Extradomäne A)- und EDB (Extradomäne B)-Fibronektin oft in Tumoren hochreguliert werden. Zunächst wurde die Tumor-fördernde Wirkung des Tumorzellfibronektins in einem Modell für Knochenmetastasen bestätigt. Der Knockdown des Gesamttumorzellfibronektins erhöhte die Immunzellinfiltration und modulierte die Zusammensetzung der Immunzellsubpopulationen in den Tumoren. Um die spezifische Wirkung der Fibronektin-Isoformen im Tumor zu analysieren, wurden Subklone der humanen Brustkrebszelllinie MDA-MB-231-B mit selektiver Expression von EDA-Fibronektin, EDB-Fibronektin und Fibronektin ohne Extradomäne (FN) generiert. Im intratibialen Modell für Knochenmetastasen führte EDA-Fibronektin zu den größten Tumoren, FN-Tumore ohne beide Extradomänen waren am kleinsten. Der stimulierende Effekt von EDA-Fibronektin in Knochenmetastasen ist vermutlich auf eine Stimulation der Myelopoese und eine gesteigerte Anzahl myeloider Suppressorzellen zurückzuführen. In Abwesenheit der beiden Extradomänen im Tumorzellfibronektin kam es zur Reduktion der CD31+ Blutgefäße im Vergleich zu EDB-Fibronektin und einer Verminderung pro-tumoraler F4/80+CD206+ Makrophagen, was das verlangsamte Tumorwachstum erklären könnte. In einem orthotopen Brustkrebsmodell waren hingegen EDB-Fibronektin-Tumore am größten und die anderen beiden Gruppen gleich klein. Die Auswertung der Blutgefäße ergab eine erhöhte Anzahl an CD31+αSMA+ (engl. α smooth muscle cell actin) Blutgefäßen in den kleinen Tumoren und legt nahe, dass das verstärkte Wachstum durch EDB-Fibronektin nicht an einer gesteigerten Vaskularisierung liegt. Zwei Versuchsansätze lieferten weitere Erkenntnisse: Zum einen kam es in Abwesenheit beider Extradomänen zu einer vermehrten Rekrutierung und einer stärkeren Aktivierung anti-tumoraler Neutrophile, deren Depletion die Tumorzelllast in FN-Tumoren erhöhte. Dies war auf ein unterschiedliches Zytokinprofil der MDA-MB-231-B-Subklone zurückzuführen. Zum anderen führte die Cre-vermittelte Ausschaltung von Integrin β1 unter dem LysM-Promotor zur Reduktion der Tumorzelllast in EDB-Fibronektin-Tumoren im orthotopen Modell. Da die Ausschaltung von Integrin β1 auch die Expressionsdichte von Integrin β2 erhöhte, lässt sich folgern, dass EDB-Fibronektin in der Brustdrüse, entweder Integrin β1- oder β2-vermittelt, auf eine LysM-exprimierende Makrophagenpopulation wirkt, die das Tumorwachstum fördert. Tatsächlich zeigte die Proteomanalyse der Tumor-assoziierten Makrophagen der orthotopen Tumore eine verstärkte Polarisation hin zu pro-inflammatorischen anti-tumoralen Makrophagen in den EDA-Fibronektin-Tumoren bzw. eine verstärkte Polarisierung zu pro-tumoralen Makrophagen in den EDB-Tumoren, was den Wachstumsunterschied zwischen diesen beiden MDA-MB-231-B-Subklonen erklären kann. Die im Rahmen dieser Arbeit erzielten Ergebnisse beschreiben eine Kontext-abhängige Wirkung der Fibronektin-Isoformen, die sich zwischen Primärtumor und Knochenmetastasen unterscheidet. Dies wird durch eine differenzielle Modulation der myeloiden Immunantwort gegen den Tumor durch die Fibronektin-Isoformen vermittelt. Somit konnte diese Arbeit einen Beitrag zum Verständnis der myeloiden Immunantwort gegen Krebs leisten.