Einfluss der Inhibition der Glutathionperoxidase 4 auf die Progression von Cholangiokarzinomen im murinen Modell

Cholangiokarzinome stellen eine schwer kurativ therapierbare Tumorentität dar. Neue Therapiestrategien zielen auf die Zelltodinduktion in den Tumorzellen ab. Aufgrund erhöhter intrazellulärer Eisenkonzentrationen sind Tumorzellen besonders vulnerabel für den Zelltodmechanismus der Ferroptose. Dabei führt die vermehrte Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) zur Oxidation von Membranlipiden und zur Auslösung des Zelltodes. Ferroptose kann durch Hemmung antioxidativer Enzyme, wie beispielsweise der Glutathionperoxidase 4 (GPX4), induziert werden. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der GPX4 auf das Tumorwachstum bei Cholangiokarzinomen zu untersuchen.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Mäuse mit reduzierter Funktion der GPX4 in einem induzierbaren Cholangiokarzinom-Modell untersucht. Hierfür kam ein genetisches Mausmodell zum Einsatz, bei dem die für die enzymatische Aktivität essenzielle Aminosäure Selenocystein in einem Allel gezielt durch Cystein ersetzt wurde (GPX4^Cys). Die Induktion der Cholangiokarzinome erfolgte mittels hydrodynamischer Schwanzveneninjektion über das Einbringen des NOTCH-1-Rezeptors und des AKT-Gens sowie einer Transposase. Die heterozygoten GPX4^Cys-Tiere wurden mit einer Wildtyp-Gruppe (WT) verglichen.

Die Tiere entwickelten zystische Lebertumore, deren Ausprägung zwischen den WT- und den GPX4^Cys-Tieren keine signifikanten Unterschiede in der Tumorausprägung aufwies. Unsere Ergebnisse zeigten, dass trotz der durch GPX4-Hemmung induzierten Steigerung der ROS-Bildung in den Tumoren kein erhöhter hepatischer Zelltod beobachtet werden konnte. Zur weiteren Untersuchung des ausbleibenden verstärkten Zelltodes analysierten wir assoziierte antioxidative Signalwege. Diese zeigten eine leichte, jedoch nicht signifikante Hochregulation. Die GPX4-mRNA-Expression blieb in beiden Gruppen unverändert, hingegen war auf Proteinebene in den heterozygoten Tieren eine signifikante Hochregulation der GPX4-Proteinmenge nachweisbar. Diese Kompensationsreaktion ermöglichte eine funktionelle Aufrechterhaltung der antioxidativen Kapazität trotz reduzierter enzymatischer Aktivität der GPX4. Infolgedessen traten weder signifikante Unterschiede in der Immunantwort noch makroskopische Veränderungen im Phänotyp auf.

Zusammenfassend zeigen die Untersuchungen eine Hochregulation der GPX4-Expression auf Proteinebene in den GPX4^Cys-Tieren. Diese Hochregulation könnte einen Kompensationsmechanismus der Tumorzellen als Reaktion auf oxidativen Stress darstellen.