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Der Effekt der humanen neutrophilen Elastase auf den Protease-aktivierten Rezeptor 2 in humanen Pankreas-Karzinomzelllinien

  • Das duktale Adenokarzinom des Pankreas gehört zu den Tumorentitäten mit geringen therapeutischen Möglichkeiten. Neue Erkenntnisse über relevante Signalwege in der Tumorprogression und Metastasierung sind daher von hoher Relevanz für den klinischen Alltag. Die vorliegende Arbeit untersuchte den Einfluss der Humanen neutrophilen Elastase (HNE) auf humane Pankreaskarzinomzelllinien über den Protease-aktivierten Rezeptor 2 (PAR-2). In Immunfluoreszenzfärbung und Western Blot konnte gezeigt werden, dass PAR-2 von verschiedenen Pankreaskarzinomzelllinien exprimiert wird. Die HNE ist ein bekannter Aktivator dieses Rezeptors, wobei der zugrunde liegende Mechanismus einzigartig im Vergleich zu anderen Proteasen wie bspw. Trypsin ist. Im Folgenden wurden die grundlegenden Tumorcharakteristika wie gesteigerte Proliferation, Migration und Unabhängigkeit von externen Wachstumsfaktoren in verschiedenen Verfahren untersucht. Hierfür wurden neben der HNE das synthetische PAR-2- Aktivierungspeptid (SLIGKV) bzw. reverse Peptid (VKGILS) genutzt. Dabei zeigten sich signifikante Steigerungen von Migration und Proliferation im Scratch- bzw. MTT-Assay für HNE und SLIGKV, jedoch nicht für VKGILS. Auch nach kombinierter Inkubation mit HNE und VKGILS konnte kein signifikanter Unterschied zur Kontrolle festgestellt werden, was einen PAR-2-abhängigen Wirkmechanismus der HNE belegt. Eine Ausnahme bildet hierbei die Zelllinie Patu-89888T bezogen auf den Scratch-Assay. Dieser und weitere Unterschiede stellen die Komplexität der Interaktionen in verschiedenster Weise dar. Des Weiteren zeigte die Inkubationen mit HNE und SLIGKV vergleichbare Ergebnisse im Western Blot bezüglich einer Aktivierung des MAP/Erk- und des PI3K/Akt-Signalweges. Darüber hinaus steigern sowohl HNE als auch SLIGKV die Sekretion von Vascular endothelial growth factor wie mittels ELISA demonstriert werden konnte. Abschließend kann also davon ausgegangen werden, dass die Effekte die HNE auf Pankreaskarzinomzelllinien in bedeutendem Maße über PAR-2 vermittelt werden. Hierbei werden verschiedene Signalkaskaden stimuliert, die letztendlich zu einer gesteigerten Proliferation, Migration und VEGF-Sekretion der Zellen führen. Sowohl eine Inhibition des PAR-2 als auch der HNE könnten daher neue mögliche Therapieoptionen darstellen.
  • Pancreatic ductal adenocarcinoma is one of the tumor entities with limited therapeutic options. New insights into relevant signaling pathways in tumor progression and metastasis are therefore of high relevance for clinical practice. The present work investigated the influence of human neutrophil elastase (HNE) on human pancreatic cancer cell lines via protease-activated receptor 2 (PAR-2). Immunofluorescence staining and Western blot demonstrated that PAR-2 is expressed by various pancreatic cancer cell lines. HNE is a known activator of this receptor, and the underlying mechanism is unique compared to other proteases such as trypsin. In the following, the basic tumor characteristics such as increased proliferation, migration and independence from external growth factors were investigated in different methods. In addition to HNE, the synthetic PAR-2 activation peptide (SLIGKV) and reverse peptide (VKGILS) were used. Significant increases in migration and proliferation were observed in the scratch and MTT assays, respectively, for HNE and SLIGKV, but not for VKGILS. No significant difference from control was detected even after combined incubation with HNE and VKGILS, supporting a PAR-2-dependent mechanism of action of HNE. An exception to this is the Patu-89888T cell line related to the scratch assay. This and other differences represent the complexity of the interactions in a variety of ways. Furthermore, incubations with HNE and SLIGKV showed comparable results in Western blot with respect to an activation of the MAP/Erk and the PI3K/Akt signaling pathway. Furthermore, both HNE and SLIGKV increase the secretion of vascular endothelial growth factor as demonstrated by ELISA. In conclusion, it can be assumed that the effects of HNE on pancreatic cancer cell lines are mediated to a significant extent via PAR-2. Here, various signaling cascades are stimulated, ultimately leading to increased proliferation, migration, and VEGF secretion by the cells. Inhibition of both PAR-2 and HNE may therefore represent new potential therapeutic options.

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Metadaten
Author:Dr. med. Caroline Tornow
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-43948
Title Additional (English):The effect of human neutrophil elastase on protease activated receptor 2 in pancreatic cancer cell lines
Referee:Univ. - Prof. Dr. med. Markus Lerch, Prof. Dr. med. habil. Robert Jaster
Advisor:Univ. - Prof. Dr. med. Markus Lerch
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Date of first Publication:2021/03/17
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2021/03/05
Release Date:2021/03/17
Tag:Protease aktivierter Rezeptor 2
GND Keyword:Bauchspeicheldrüsenkrebs, Leukocyte Elastase
Pagenumber:65
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Innere Medizin Abt. Gastroenterologie, Endokrinologie und Ernährungsmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit