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Glioblastome sind die häufigsten hirneigenen Tumoren im Erwachsenenalter. Trotz intensiver Forschung und multimodaler Therapie geht die Erkrankung noch immer mit einer äußerst schlechten Prognose und einer mittleren Überlebenszeit von nur 12-15 Monaten einher. Umso wichtiger ist die Suche nach neuen therapeutischen Strategien unter Einbeziehung von tumorspezifischen Zielstrukturen. In diesem Zusammenhang sind onkogene Kinasen in den letzten Jahren zunehmend in den Mittelpunkt neuer Therapieansätze gerückt, da für viele Tumorentitäten gezeigt werden konnte, dass die Überexpression einzelner Kinasen wesentlich zur Tumorprogression beiträgt. Im Gegensatz zu anderen Tumoren gab es bislang keinerlei Daten zur Expression und Funktion der onkogenen Kinase Pim1 bei Glioblastomen. Daher sollte die Bedeutung von Pim1 für die Pathogenese des Glioblastoms im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden. In der vorliegenden Arbeit konnte eine bis dato nicht beschriebene signifikant erhöhte Pim1-Expression in Glioblastom-Patientenproben gegenüber den nicht-malignen Normal-hirngeweben nachgewiesen werden. Im Gegensatz zur erhöhten c-Myc- und EGFR-Expression in Astrozytomen Grad II und III, war keine Pim1-Überexpression in diesen niedriggradigen Astrozytomen nachweisbar. Die Spearman-Korrelationsanalyse der mRNA-Expressionen ergab für Pim1 und den EGFR bzw. Pim1 und dem Transkriptionsfaktor c-Myc jeweils eine signifikant positive Korrelation, die für den EGFR und Pim1 auch auf Proteinebene bestätigt werden konnte. Dies wies auf eine mögliche Regulation von Pim1 über den EGFR hin, die auch in in vitro-Untersuchungen in LN18-Glioblastom-Zellen auf mRNA- und Proteinebene u. a. durch die Stimulation mit EGF und dem Einsatz von EGFR-Kinaseinhibitoren gezeigt werden konnte. Der spezifische siRNA-vermittelte knockdown von Pim1 in LN18-Zellen zeigte eine essentielle Rolle von Pim1 für das Zellüberleben auf, da sich die Zellviabilität im Vergleich zu den Kontrollzellen etwa halbierte. Der kombinierte knockdown von Pim1 und dem EGFR verstärkte diesen Effekt und wies auf einen Synergismus zwischen Pim1 und dem EGFR hin. Interessanterweise war die Pim1-Expression in den EGFRvIII-positiven Glioblastomen gegenüber den EGFRwt-exprimierenden Tumoren signifikant erhöht, was auf eine unter-schiedliche Regulation von Pim1 in Abhängigkeit vom EGFR-Status hindeuten könnte. Die Pim1-Expression zeigte sich in der untersuchten Patientenkohorte weder alters- noch geschlechtsabhängig und stand auch nicht im Zusammenhang mit der postoperativen Therapie. Es ließ sich jedoch ein signifikanter Überlebensvorteil für Patienten nachweisen, die eine Pim1-Expression unterhalb des Medians aufwiesen und das sowohl in der Median- als auch in der Kaplan-Meier-Überlebensanalyse. Für den EGFR und c-Myc konnte dies hingegen nicht gezeigt werden. Auffällig war jedoch in allen Analysen, dass sich die Überlebenskurven nach circa 450 Tagen, was der mittleren Überlebenszeit von etwa 15 Monaten entspricht, überkreuzten und einige wenige Patienten trotz einer sehr hohen Pim1-mRNA-Expression überdurchschnittlich lange überlebten. Die zugrunde liegenden Ursachen bleiben bislang ungeklärt und bedürfen weiterer Untersuchungen. Kombinations¬analysen zeigten zudem, dass eine hohe Pim1-Expression sich sowohl bei einer niedrigen als auch hohen c-Myc- bzw. EGFR-Expression als prognostisch ungünstig auswirkt und somit eine Pim1-Überexpression als isolierter negativer Faktor in Glioblastomen angesehen werden kann. Abschließend wurde in einem orthotopen, murinen Glioblastom-Modell der Einfluss einer pharmakologischen Pim1-Inhibiton auf das Tumorwachstum in vivo untersucht, um die zuvor erhobenen in vitro- und patientenbasierten Daten zu verifizieren. Für den spezifischen, ATP-kompetitiven Pim1-Inhibitor TCS konnte ein signifikant vermindertes Tumorwachstum gegenüber den Kontrolltieren nachgewiesen werden, wobei bei zwei von sechs Tieren zum Versuchsende im MRT kein Tumor mehr nachweisbar war. Für den als unspezifisch geltenden ATP-kompetitiven Pim-Inhibitor SGI1776 ergaben sich inkonsistente Ergebnisse, da einige Tiere einen Tumorregress zeigten, andere wiederum einen Tumorprogress. Im Mittel lag das Tumorwachstum jedoch auch für die mit SGI1776 behandelten Tiere signifikant unter dem Tumorwachstum der ausschließlich mit Dextrose behandelten Kontrolltiere. Insgesamt betrachtet zeigen die Ergebnisse dieser Studie eine wichtige Rolle der Kinase Pim1 in der Pathogenese von Glioblastomen. Pim1 könnte somit als potentielles Zielmolekül für die Glioblastom-Therapie von Bedeutung sein, insbesondere auch in Hinblick auf eine Kombinationstherapie mit EGFR-Kinaseinhibitoren, um das Überleben von Glioblastom-Patienten in Zukunft zu verbessern.

Glioblastome gehören zu den aggressivsten Gehirntumoren. Trotz intensiver Forschung an neuen Therapieoptionen liegt die mittlere Überlebenszeit bei nur 12 bis 15 Monaten. Wie andere solide Tumoren weist das Glioblastom Abweichungen im extra- (pHe) und intrazellulären (pHi) pH im Vergleich zu gesundem Gewebe auf. In Tumoren liegt der pHi im alkalischen Bereich und das extrazelluläre Milieu ist saurer. Diese pH-Unterschiede begünstigen die Tumorentstehung und -progression und sind an der Ausprägung 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 Natriumabhängigen Chlorid-Bicarbonat-Austauscher (NDCBE) gewährleistet. Diese Transporter sind wichtige Regulatoren des pHi in gesunden, wie auch in malignen Zellen und werden in vielen Tumoren verstärkt exprimiert und/oder weisen eine erhöhte Aktivität 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 erhöhte 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. Für NHE1, NHE5 und MCT5 wurden des Weiteren interindividuelle Expressionsunterschiede detektiert. Patienten, die zum Zeitpunkt der Diagnosestellung ein Alter oberhalb des Medians aufwiesen, zeigten eine erhöhte Expression von NHE1, NHE5 und MCT5. Zudem lag eine erhöhte NHE5- und MCT5-Expression bei denjenigen Patienten vor, deren Überlebenszeit kürzer als die mediane Überlebenszeit war. Als antitumorale Wirkstoffe zur Beeinflussung der Transporterexpression und der Transporteraktivität 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 Transportaktivität von NHE1 und MCT1. Zudem führte Teniposid zu einer verminderten Phosphorylierung von NHE1, was die reduzierte Transportaktivität erklären könnte. Die Proteinexpression der möglicherweise durch alternatives Splicen entstandenen 52 kDa großen NHE1-Variante 2 wurde durch Teniposid begünstigt. Diese NHE1-Variante zeigte zudem eine vermehrte mitochondriale Lokalisation. Des Weiteren konnte in Transportstudien mit Laktat eine Beeinflussung der MCT1-Aktivität durch Teniposid beobachtet werden. Ob eine direkte Interaktion von Teniposid mit MCT1 vorliegt, muss in weiteren Untersuchungen geklärt werden. Durch Teniposid wurde zudem der pHi erniedrigt und die Zellviabilität gesenkt. Das NSAID Diclofenac reduzierte ebenfalls die Zellviabilität und verminderte die NHE1-Transportaktivität unabhängig von der NHE1-Phosphorylierung. Unter Celecoxib kam es zu einer veränderten intrazellulären Lokalisation von NHE1- sowie LAMP2-positiven Signalen. Die Akkumulation dieser Strukturen in Kernnähe und die reduzierte Zellviabilität könnten auf Autophagozytose unter Celecoxib hinweisen. Trotz bekannter anti-tumoraler Wirkung von Ibuprofen in verschiedenen In-vivo- und In-vitro-Studien, erhöhte dieses NSAID interessanterweise die Zellviabilität der Glioblastomzellen. Die Transporterexpression und -aktivität 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 für 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 könnte u.a. auf die in der Literatur beschriebene anti-angiogenetischen Wirkung von Ibuprofen zurückgeführt werden und zeigt die Wichtigkeit von tierexperimentellen Untersuchungen bei der Aufklärung 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 können. Die durch Teniposid und den NSAIDs modulierte Transporterexpression und –aktivität könnte eine Bedeutung für die antitumorale Wirksamkeit der Substanzen haben. Eine detaillierte Aufklärung dieser Mechanismen kann neue Erkenntnisse über die Interaktionen von bekannten Substanzen mit neuen Zielstrukturen liefern.