Autokrine Interaktionen zwischen VEGF- und Endothelin-System in humanen Mammakarzinom-Zelllinien

Hintergrund: Der vaskuläre Wachstumsfaktor VEGF mit seinen Rezeptoren und die so genannte Endothelin (ET)-Achse gehören zu den bedeutenden Regulatoren der tumorassoziierten Angiogenese. Über beide Signalwege werden Wachstum und Gefäßbildung vaskulärer Endothelzellen stimuliert. Hierbei werden die pro-angiogenen Effekte von VEGF hauptsächlich über den VEGF-Rezeptor-2 (KDR, flk-1) und die der Endothelin-Achse durch Bindung des Peptides ET-1 an den Endothelin-Rezeptor A (ETAR) vermittelt. Auch in zahlreichen Tumorzelllinien einschließlich Mammakarzinom-Zelllinien konnten Gen- und Proteinexpression von VEGF und ET-1 sowie ihren Rezeptoren nachgewiesen werden. Als Voraussetzung für die weitere Entwicklung einer zielgerichteten Kombinationstherapie gegen VEGF- und ET-System, haben wir in dieser Studie potenzielle Wechselwirkungen zwischen beiden Systemen bei Mammakarzinom-Zellen auf Gen- und Proteinebene untersucht.

Material und Methoden: Für die Genexpressionsstudien wurden die Mammakarzinom-Zelllinien MCF-7 und BT-474 für 2, 8 und 24 Stunden mit VEGF 100ng/mL, Bevacizumab (monoklonaler Antikörper gegen VEGF) 10µg/mL, ET-1 100nM und Atrasentan (selektiver ETAR-Antagonist) 1µM behandelt. Anschließend erfolgte die Bestimmung der relativen Genamplifikation von ET-1 und ETAR bzw. VEGF und KDR sowie weiteren assoziierten Genen mittels real time-PCR. Aus den Zellkulturüberständen der Genexpressionsstudien wurde mittels ELISA die relative Sekretion von ET-1 bzw. VEGF bestimmt.

Ergebnisse: In MCF-7-Zellen konnte durch VEGF die ET-1-Sekretion leicht auf 110% (p ≤0,05) gesteigert werden. Umgekehrt konnte durch Inkubation mit ET-1 die VEGF-Sekretion auf 122% (n.s.) erhöht werden. Das „Abfangen“ endogen gebildeten VEGFs mithilfe von Bevacizumab bewirkte in MCF-7- und BT-474-Zellen eine deutliche Reduktion der ET-1 Sekretion (MCF-7: um 50% (8h) bzw. 20% (24h), p ≤0,05; BT-474: um 64% (8h) bzw. 48% (24h), p ≤0,05). Durch Hemmung der ET-1-vermittelten Signaltransduktion mittels Atrasentan konnte die VEGF-Sekretion von MCF-7 Zellen um 49% (8h) bzw. 19% (24h) (p ≤0,05) gesenkt werden. Bei keiner der durchgeführten Stimulationen kam es zu einer Beeinflussung der Genexpression von ET-1 und ETAR bzw. VEGF und KDR.

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse haben eine von der Genexpression unabhängige gegenseitige Beeinflussung der ET-1- und VEGF-Proteinexpression in Mammakarzinom-Zelllinien gezeigt. Insbesondere die Reduktion der ET-1- und VEGF-Sekretion durch Hemmung des jeweils konträren Signaltransduktionsweges könnten auf potenzielle synergistische Effekte einer anti-tumoralen Kombinationstherapie bestehend aus Bevacizumab und Atrasentan hindeuten.