Der Einfluss mesenchymaler Stammzellen und Karzinom-assoziierter Fibroblasten auf die Aktivität des PI3K/AKT-Weges und die Anti-Östrogenresistenz in Brustkrebszellen

Fragestellung:

Die Aktivität des Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K)/AKT-Weges wird durch ein komplexes Zusammenspiel von Aktivatoren, IGF (insulin-like growth factors)-1 und -2, und ihren Inhibitoren, IGFBP (insulin-like growth factor binding proteins) 1 – 7, der Protease PAPPA (pregnancy-associated plasma protein A) und den heterotetrameren IGF-Rezeptor-Komplexen kontrolliert. Stromale Zellen, wie mesenchymale Stammzellen (MSC) und Karzinom-assoziierte Fibroblasten (CAFs), zu denen MSCs differenzieren können, sind wichtige Modulatoren dieses Zusammenspiels und tragen entscheidend zur Tumorprogression und zum Therapieansprechen bei. Um die Effekte von MSCs und CAFs auf Brustkrebszellen zu untersuchen, haben wir deren Einfluss auf die Genexpression, auf die Aktivität des IGF/PI3K/AKT-Weges und auf das Ansprechen von Brustkrebszellen auf das Anti-Östrogen Fulvestrant analysiert.

Methodik:

Der Stroma-Einfluss auf den PI3K/AKT-Weg wurde in MCF-7- und BT474-Zellen mittels konditioniertem Medium (CM) von MSCs und CAFs untersucht. Zur Analyse der Aktivität des PI3K/AKT-Weges wurden Westernblotanalysen gegen IGF1R-und P-AKT durchgeführt. Zusätzlich wurden per quantitativer Reverse Transkriptase-PCR die Expression von IGF1/2, IGFBP1 – 7, IGF1R und PAPPA in verschiedenen Brustkrebszelllinien und in MSC-Isolaten und CAFs analysiert, sowie der Effekt von MSC/CAFS-CM auf deren Expression in MCF-7 gemessen. Des Weiteren wurde der Einfluss von MSCs/CAFs auf das Ansprechen der Brustkrebszellen gegen Fulvestrant im Klonogen-Assay untersucht.

Ergebnisse:

Unsere Daten zeigen eine durch Stromazellen induzierte Phosphorylierung von AKT in MCF-7- und BT474-Zellen. Gleichzeitig beobachteten wir eine durch MSCs und CAFs vermittelte Erhöhung der Expression von IGF-2, eine Erniedrigung des IGFBP5-Levels, sowie eine gesteigerte Expression des IGF1-Rezeptors in der Plasmamembran. Außerdem exprimieren die stromalen Zellen die IGFBP4/5-prozessierende Protease PAPPA in großen Mengen. Des Weiteren führte das CM von MSCs und CAFs zur einer Desensibilisierung der MCF-7 Zellen gegen Fulvestrant.

Schlussfolgerung:

MSCs und CAFs können durch parakrine Effekte die IGF1R- und IGF2-Expression erhöhen und das mRNA-Level von IGFBP5 senken, sowie große Mengen der IGFBP4/5-prozessierenden Protease PAPPA synthetisieren. Unsere Daten lassen vermuten, dass MSCs und CAFs den PI3K/AKT-Überlebensweg über die IGF/IGFBP5/IGF1R-Route regulieren. Diese Regulation könnte mit der MSC/CAF-CM-vermittelten Desensibilisierung der Brustkrebszellen gegenüber Fulvestrant im Zusammenhang stehen.