@phdthesis{Basler2014, author = {Nicole Basler}, title = {Untersuchungen zur Expression und Funktion pH-regulatorischer Transporter beim Glioblastoma multiforme}, journal = {Expression and function of pH-regulatory transporters in glioblastoma multiforme}, url = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001674-2}, year = {2014}, abstract = {Glioblastome geh{\"o}ren zu den aggressivsten Gehirntumoren. Trotz intensiver Forschung an neuen Therapieoptionen liegt die mittlere {\"U}berlebenszeit bei nur 12 bis 15 Monaten. Wie andere solide Tumoren weist das Glioblastom Abweichungen im extra- (pHe) und intrazellul{\"a}ren (pHi) pH im Vergleich zu gesundem Gewebe auf. In Tumoren liegt der pHi im alkalischen Bereich und das extrazellul{\"a}re Milieu ist saurer. Diese pH-Unterschiede beg{\"u}nstigen die Tumorentstehung und -progression und sind an der Auspr{\"a}gung typischer Merkmale von Glioblastomen wie der hohen Infiltrierungsrate, der unkontrollierten Proliferation und den Resistenzmechanismen beteiligt. Die Aufrechterhaltung des pHi wird u.a. durch pH-regulatorische Transporter wie den Natrium-Protonenaustauschern (NHE), den Monocarboxylattransportern (MCT) und dem Natriumabh{\"a}ngigen Chlorid-Bicarbonat-Austauscher (NDCBE) gew{\"a}hrleistet. Diese Transporter sind wichtige Regulatoren des pHi in gesunden, wie auch in malignen Zellen und werden in vielen Tumoren verst{\"a}rkt exprimiert und/oder weisen eine erh{\"o}hte Aktivit{\"a}t auf. Ziel dieser Arbeit war es daher, in humanen Gliomproben die Expression der Transporter NHE1, NHE5, MCT1, MCT4, MCT5 und NDCBE zu untersuchen. Des Weiteren sollte die Regulation dieser Transporter durch antitumorale Substanzen (Zytostatika, NSAIDs) in den humanen Glioblastomzelllinien LN18 und U87MG betrachtet werden. Auf mRNA-Ebene konnte eine erh{\"o}hte Expression von NHE1, MCT1, MCT4 und MCT5 in humanem Glioblastomgewebe im Vergleich zu nicht-malignem Gehirngewebe nachgewiesen werden. Der Transporter MCT4 zeigten zudem einen Anstieg im mRNA-Gehalt der Grad-IV-Glioblastome verglichen mit Hirntumoren der Grade I-III. F{\"u}r NHE1, NHE5 und MCT5 wurden des Weiteren interindividuelle Expressionsunterschiede detektiert. Patienten, die zum Zeitpunkt der Diagnosestellung ein Alter oberhalb des Medians aufwiesen, zeigten eine erh{\"o}hte Expression von NHE1, NHE5 und MCT5. Zudem lag eine erh{\"o}hte NHE5- und MCT5-Expression bei denjenigen Patienten vor, deren {\"U}berlebenszeit k{\"u}rzer als die mediane {\"U}berlebenszeit war. Als antitumorale Wirkstoffe zur Beeinflussung der Transporterexpression und der Transporteraktivit{\"a}t in vitro wurden Zytostatika und als neue Therapieoption nichtsteroidale Antiphlogistika (NSAIDs) betrachtet. Als einziges Zytostatikum zeigte Teniposid Effekte auf die Expression der pH-regulatorischen Transporter und auf die Transportaktivit{\"a}t von NHE1 und MCT1. Zudem f{\"u}hrte Teniposid zu einer verminderten Phosphorylierung von NHE1, was die reduzierte Transportaktivit{\"a}t erkl{\"a}ren k{\"o}nnte. Die Proteinexpression der m{\"o}glicherweise durch alternatives Splicen entstandenen 52 kDa gro{\"s}en NHE1-Variante 2 wurde durch Teniposid beg{\"u}nstigt. Diese NHE1-Variante zeigte zudem eine vermehrte mitochondriale Lokalisation. Des Weiteren konnte in Transportstudien mit Laktat eine Beeinflussung der MCT1-Aktivit{\"a}t durch Teniposid beobachtet werden. Ob eine direkte Interaktion von Teniposid mit MCT1 vorliegt, muss in weiteren Untersuchungen gekl{\"a}rt werden. Durch Teniposid wurde zudem der pHi erniedrigt und die Zellviabilit{\"a}t gesenkt. Das NSAID Diclofenac reduzierte ebenfalls die Zellviabilit{\"a}t und verminderte die NHE1-Transportaktivit{\"a}t unabh{\"a}ngig von der NHE1-Phosphorylierung. Unter Celecoxib kam es zu einer ver{\"a}nderten intrazellul{\"a}ren Lokalisation von NHE1- sowie LAMP2-positiven Signalen. Die Akkumulation dieser Strukturen in Kernn{\"a}he und die reduzierte Zellviabilit{\"a}t k{\"o}nnten auf Autophagozytose unter Celecoxib hinweisen. Trotz bekannter anti-tumoraler Wirkung von Ibuprofen in verschiedenen In-vivo- und In-vitro-Studien, erh{\"o}hte dieses NSAID interessanterweise die Zellviabilit{\"a}t der Glioblastomzellen. Die Transporterexpression und -aktivit{\"a}t blieb jedoch unbeeinflusst. Auf Grund dieser Befunde wurde zur weiteren Untersuchung von Ibuprofen ein intrakranielles Maus-Glioblastommodell unter Verwendung der murinen Glioblastomzellen GL261-GFP am Institut f{\"u}r Pharmakologie etabliert. In diesem In-vivo-Glioblastommodell konnte ein vermindertes Tumorwachstum bei den Ibuprofen-behandelten Tieren im Vergleich zu den Kontrolltieren festgestellt werden. Die Diskrepanz der In-vitro- und In-vivo-Daten k{\"o}nnte u.a. auf die in der Literatur beschriebene anti-angiogenetischen Wirkung von Ibuprofen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden und zeigt die Wichtigkeit von tierexperimentellen Untersuchungen bei der Aufkl{\"a}rung von Medikamentenwirkungen. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern erste Hinweise, dass pH-regulatorischen Transporter wie NHEs und MCTs in humanen Glioblastomen eine Bedeutung bei der Tumorprogression und beim Ansprechen auf antitumorale Substanzen haben k{\"o}nnen. Die durch Teniposid und den NSAIDs modulierte Transporterexpression und –aktivit{\"a}t k{\"o}nnte eine Bedeutung f{\"u}r die antitumorale Wirksamkeit der Substanzen haben. Eine detaillierte Aufkl{\"a}rung dieser Mechanismen kann neue Erkenntnisse {\"u}ber die Interaktionen von bekannten Substanzen mit neuen Zielstrukturen liefern.}, language = {de} }