Induktion eines alternativen Makrophagenphänotyps durch die Tumorzellen im HCC

Hintergrund: Das hepato-zelluläre Karzinom [HCC] ist ein Tumor, der im inflammatorischen Umfeld einer chronischen Leberentzündung entsteht. Im Rahmen dieser Entzündung und der resultierenden Tumorentstehung kommt den Makrophagen eine zentrale Rolle als Regulatoren zu, welche bereits gut charakterisiert ist. Dagegen ist bisher wenig über die Relevanz und den Phänotyp von Makophagen im fortgeschrittenen HCC bekannt.

Das Ziel dieser Untersuchung war es, den Makrophagenphänotyp anhand seiner Markerexpression im HCC zu charakterisieren und zu prüfen, ob der Phänotyp durch die HCC-Tumorzellen moduliert werden kann.

Methoden: Es wurden an 19 HCC-Tumorgeweben immunhistochemisch die Expression der Makrophagenmarker CD68, CD163 und CD204 untersucht und mit dem umliegenden tumorfreien Gewebe verglichen. In vitro wurde der Einfluss von verschiedenen HCC-Tumorzellen (Huh7, Hep3B, HepG2) auf die Markerexpression und das Zytokinprofil von Makrophagen (differenziert aus der Pro-Monozytenzelllinie THP-1) in der Ko-Kultur analysiert.

Ergebnisse: Die Makrophagen im HCC-Tumorgewebe waren sowohl für CD68 (pan-Makrophagenmarker) als auch für CD163 und CD 204 (Marker für alternativ aktivierte Makrophagen) positiv. Insgesamt waren aber mehr Zellen für CD163/CD204 positiv als für CD68 mit einer guten Korrelation zwischen der CD163 und der CD204 Expression (r = 0,82, r²= 0,68). Im Vergleich zum umliegenden tumorfreien Gewebe zeigte sich allenfalls eine leicht verminderte Infiltration von CD68 positiven Makrophagen im Tumorgewebe, während es diese Unterschiede für CD163 und CD204 nicht gab. Eine Korrelation der Makrophageninfiltration mit dem Tumorstadium bzw. der zugrundeliegenden Lebererkrankung fand sich in dieser Kohorte nicht.

In der Ko-Kultur von HCC-Tumorzellen mit THP-1 Makrophagen zeigte sich eine signifikante Induktion des alternativen Makrophagenmarkers CD204 auf das 2,56-fache der Makrophagen in Mono-Kultur. Daneben war auch die Expression von NOS2 (Marker klassisch aktivierter Makrophagen) in der Ko-Kultur auf 22% vermindert. Funktionell fand sich eine deutliche Induktion tumorfördernder Zytokine (IL-6: +170600%, IL-8: +205400%, IL-10: +885%) sowie der am Gewebeumbau und Angiogenese beteiligten Metalloproteinase MMP-9 (+1015%). Die Induktion dieser Gene war unabhängig davon, ob die Makrophagen naiv waren oder bereits klassisch (IFNγ/LPS) bzw. alternativ (IL4/IL13) voraktiviert waren. Interessanterweise konnten die HCC-Tumorzellen auch in undifferenzierten THP-1 Zellen eine Differenzierung zu Makrophagen auslösen.

Zusammenfassend zeigen die Tumor-assoziierten Makrophagen im HCC eine alternative Aktivierung, welche durch den direkten Kontakt mit HCC-Tumorzellen induziert werden kann. Durch die Induktion von Zytokinen und MMPs in Makrophagen können HCC-Zellen die Entsehung eines tumor-fördernden Mikromillieus modulieren.