Die Regulation und Aktivierung von Matrix Metalloproteinasen durch Interaktionen von humanen Melanomzellen mit dermalen Fibroblasten und mikrovaskulären Endothelzellen

In dieser Arbeit konnte mit Hilfe eines in-vitro-Kokultur-Systems gezeigt werden, dass hoch invasive Melanomzellen der Linie BLM hauptsächlich über die Abgabe löslicher Faktoren die proMMP-1- und proMMP-3-Synthese in primären dermalen Fibroblasten induzieren können. Wenig invasive Melanomzellen der Linie WM164 hingegen zeigen keinen Effekt auf die Synthese dieser Proteasen in Fibroblasten. Der Einsatz neutralisierender Antikörper gegen Zytokine und Wachstumsfaktoren sowie des rekombinanten IL-1RA zeigten, dass IL-1a und bFGF maßgeblich an der Interaktion zwischen BLM Melanomzellen und Fibroblasten und der damit verbundenen Induktion der MMP-1-Synthese beteiligt waren. Die gleichzeitige Inhibition der IL-1- und bFGF-Signaltransduktion zeigte allerdings, dass neben IL-1a und bFGF weitere Faktoren als Mediatoren in dieser Interaktion involviert sind. Aus diesen Ergebnissen ergab sich die folgende Arbeitshypothese für die Kommunikation der Zellen in vivo: hoch invasive Melanomzellen induzieren über die Abgabe löslicher Faktoren, IL-1a, bFGF und anderer noch nicht identifizierter Faktoren, die Synthese von MMPs, insbesondere der humanen Kollagenase MMP-1, in stromalen Fibroblasten. Dadurch wird die perizelluläre Proteolyse des interstitiellen Bindegewebes eingeleitet, welches die Invasion von Melanomzellen in die Dermis erleichtert. Weiterhin wurde ein Mausmodell etabliert, in dem die Ausbildung von Tumoren und das Vorhandensein von Organmetastasen nach intradermaler Injektion von hoch invasiven humanen BLM Melanomzellen gezeigt werden konnte. Die Behandlung dieser Tiere mit dem rekombinanten humanen IL-1RA hatte keinen Effekt auf die Bildung des Tumors, verhinderte jedoch die Metastasierung in innere Organe. Dies deutet darauf hin, dass IL-1 eine bedeutende Rolle in der Metastasierung über das Lymph- und Blutsystem spielt. Unklar ist derzeit, ob die Inhibition der Metastasierung direkt auf die Blockade der Synthese von interstitiellen Kollagenasen zurückzuführen ist, oder ob die IL-1RA-Applikation andere Kommunikationswege wie z.B. die Expression von Chemokinen bzw. ihrer Rezeptoren beeinflusst. Der zweite Teil der Arbeit befasste sich mit den molekularen Mechanismen die der Interaktion zwischen Melanomzellen und Endothelzellen zugrunde liegen. Die Kokultivierung der Melanom- und mikrovaskulären Endothelzellen unter den Bedingungen der Monolayerkultur zeigte keine Veränderungen in der Zellmorphologie und der Synthese von MMPs in Endothelzellen. Endothelzellen, die auf einer dreidimensionalen Fibrinmatrix kultiviert wurden bildeten dagegen in Gegenwart von BLM-konditioniertem Medium tubuläre Strukturen aus und zeigten eine vermehrte Migration in diese Matrix. Konditioniertes Medium der wenig invasiven WM164 Melanomzellen hatte dagegen keinen Einfluss auf Morphologie und Migration der Endothelzellen. Diese Befunde weisen darauf hin, dass Endothelzellen zum einen den Kontakt zu einer dreidimensionalen Matrix, z.B. Fibrin oder Kollagen, benötigen und zum anderen, dass die Expression von Proteasen für die Invasion wesentlich ist. Inhibitionsstudien mit VEGF neutralisierender Antikörpern und dem MMP-Inhibitor Phenanthrolin machten deutlich, dass sowohl VEGF als auch MMPs bei der Induktion tubulärer Strukturen involviert sind. Die erhöhte Proliferation und Differenzierung der Endothelzellen ist abhängig von VEGF, welches in erhöhten Mengen von Melanomzellen sezerniert wird. Dieser Wachstumsfaktor induziert die Synthese von MT1-MMP und könnte somit zur vermehrten Degradation der Fibrinmatrix führen. Das Verständnis der hier analysierten molekularen Mechanismen stellt eine grundlegende Basis zur Entwicklung neuer Therapien zur Behandlung maligner Melanome dar, die nicht nur die Tumorzellen selbst, sondern auch das peritumorale Stroma als Ansatzpunkt für ein gezieltes Eingreifen in die Invasion und Metastasierung von Tumorzellen einbeziehen