Die Rolle von TRAIL und der TRAIL-Rezeptoren in der HDAC Inhibitor-vermittelten Apoptoseinduktion

Hintergrund: Inhibitoren der Histondeacetylasen (HDACi) stellen eine neue Therapieoption von Karzinomen dar. In Vorarbeiten konnte gezeigt werden, dass die Wirkung der HDACi u.a. auf einer Reaktivierung des Tumorsuppressorgens p21 beruht. In knockout-Zellen für p21 und dessen Regulator p53 konnte eine weitere Beteiligung des TRAIL-Systems beobachtet werden. Ziel der Arbeit ist es, die differentielle Rolle von TRAIL und der TRAIL-Rezeptoren DR4, DR5, DcR1 und DcR2 im Rahmen der durch HDACi-vermittelten Apoptoseinduktion kolorektaler Karzinomzellen näher zu untersuchen.

Methoden: HCT116-Zellen (Wildtyp (WT); p53 -/-; p21 -/-) und humane Fibroblasten (HF) als nichtmaligne Kontrollzellen wurden mit dem HDAC-Inhibitor A-423378.0 (Abbott Laboratories; 1 und 10µM) für 12h inkubiert. Nach Isolation von mRNA und Gesamtprotein wurde die Expression von TRAIL und seiner Rezeptoren mittels quantitativer Real Time-PCR (LightCycler) sowie semiquantitativem Westernblot untersucht und danach die Apoptoserate von p53-/- Zellen durch aktivierende Antikörper des apoptoseauslösenden Rezeptors DR5 und erneute Behandlung mit HDACi mittels Durchflusszytometrie bestimmt. Die Apoptoseinduktion wurde qualitativ durch Nachweis der Zytokeratin-18-Fragmentierung (M30 CytoDeath) in der Immunfluoreszenz bestätigt. Außerdem wurde das den intrinsischen Apoptoseweg induzierende Protein Bid mittels Westernblot untersucht.

Ergebnisse:

Die Inkubation der verschiedenen HCT116-Zelllinien führte zu einer vermehrten Expression von TRAIL und der Todesrezeptoren DR4 und DR5 auf mRNA- und Proteinebene, insbesondere im WT und in p21-/-. Dies konnte jedoch nicht bei p53-/- beobachtet werden. In allen untersuchten Zelllinien blieb die Expression der Decoy-Rezeptoren DcR1 und DcR2 konstant. Bei mit HDACi behandelten p53-/- Zellen konnte eine erhöhte Apoptoserate durch aktivierende DR5-Antikörper erzielt werden. Außerdem konnte Bid und seine aktive Form t-Bid in p53-aktiven HCT116-Zellen nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung: A-422378.0 induziert die Expression von TRAIL in HCT116-Kolonkarzinomzellen. Parallel dazu werden die Todesrezeptoren DR4 und v.a. DR5 vermehrt exprimiert, wodurch die Apoptoseinduktion erleichtert wird. Dieser Mechanismus scheint durch p53 verstärkt zu werden, ist jedoch auch in p53-/- nachweisbar. Die vermehrte Expression von TRAIL und der Todesrezeptoren durch HDACi stellt einen vielversprechenden Therapieansatz auch in p53-defizienten humanen Tumoren dar.