Modulation und funktionelle Relevanz des RANKL/TRAIL/Osteoprotegerin-Systems beiMammakarzinomzellen

6. Zusammenfassung Obwohl es in der Behandlung des Mammakarzinoms deutliche Fortschritte gibt, bleiben die Therapieoptionen für Hormonrezeptor-negative und ossär metastasierte Tumoren begrenzt. Die Entdeckung des RANKL/RANK/OPG-Systems im Jahre 1997 hat das Verständnis über die komplexe Regulation des Knochenstoffwechsels grundlegend beeinflusst. Das Zytokin RANKL, sein Rezeptor RANK und der Rezeptorantagonist OPG sind essenzielle Regulatoren der Osteoklastenbiologie. Zunehmend wird auch die Bedeutung von OPG und RANKL in der Tumorbiologie akzeptiert. So konnte gezeigt werden, dass RANKL die Migration von Brust- und Prostatakarzinomzellen in vitro und in vivo fördert. TRAIL ist ein Mitglied der TNF-Familie, das in malignen Zellen Apoptose induziert. Als Rezeptorantagonist für sowohl RANKL als auch TRAIL, besitzt OPG prinzipiell die Fähigkeit, zwei fundamentale Prozesse der Tumorbiologie zu beeinflussen, die Apoptose und die ossäre Migration. Östrogene regulieren vielfältige Zytokine und Wachstumsfaktoren in Östrogen-Rezeptor (ER)-positiven Brustkrebszellen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Regulation des RANKL/OPG-Systems durch Östrogene und Androgene in der ER-positiven MCF-7- und der ER-negativen MDA-MB-231-Brustkrebszelllinie untersucht. In den hauptsächlich ER-α-exprimierenden MCF-7-Zellen führte die Exposition mit 17β-Estradiol und Testosteron zu einer dosisabhängigen Hemmung der OPG-mRNA-Expression und -Proteinsekretion um 70 bzw. 65%. Ferner konnte die Expression von RANKL in beiden Zelllinien nachgewiesen werden. Während IL-1β in beiden Zelllinien zu einer Induktion von RANKL führte, unterdrückte 17β-Estradiol die RANKL-Spiegel der MCF-7-Zellen, nicht aber der MDA-MB-231-Zellen. Die Suppression der OPG-Produktion durch 17β-Estradiol und Testosteron konnte durch die Gabe des Anti-Östrogens ICI 182,780 verhindert werden. Zudem konnte der Testosteron-Effekt durch einen Aromataseinhibitor blockiert werden, was darauf hinweist, dass Androgene die OPG-Spiegel in Brustkrebszellen indirekt nach einer Aromatisierung und Bindung an den ER beeinflussen können. Im zweiten Teil wurde die Expression und Modulation von OPG und TRAIL durch IL-1β und Dexamethason in den MCF-7- und den MDA-MB-231-Zellen untersucht. In beiden Zelllinien, wurden die OPG-mRNA-Spiegel und -Proteinsekretion zeit- und dosisabhänig durch IL-1β gesteigert und durch Dexamethason gehemmt. Im Gegensatz zu den MCF-7-Zellen exprimierten die MDA-MB-231-Zellen TRAIL, welches durch IL-1β gesteigert und durch Dexamethason unterdrückt wurde. TRAIL aktivierte die pro-apoptotischen Caspase-3,-7 und PARP und führte zum Zellverlust in den MDA-MB-231-Zellen, hatte jedoch keinen Einfluss auf die MCF-7-Zellen. Der OPG-Knock down mittels siRNA führte zu einer um 31% gesteigerten Apoptoserate im Vergleich zu mit Kontroll-siRNA behandelten MDA-MB-231-Zellen. Zudem schützte das ins konditionierte Medium sezernierte OPG die Zellen vor der TRAIL-vermittelten Apoptose. Dieser protektiven Effekte konnten durch die Blockade von OPG mit seinem spezifischem Liganden RANKL aufgehoben werden. Die Assoziation zwischen Zellschutz und OPG-Produktion in den MDA-MB-231-Zellen wurde ferner durch die Beobachtung unterstützt, dass die Modulation der OPG-Sekretion mittels IL-1β und Dexamethason vor einer TRAIL-Exposition zu einer Senkung bzw. Steigerung der Apoptose führte. Bisphosphonate sind etablierte Medikamente zur Behandlung von Knochenmetastasen, welche die Osteoklastenaktivität hemmen und so den Circulus vitiosus aus Osteoklast-Tumorzell-Interaktion unterbrechen. Im dritten Teil dieser Arbeit wurden die direkten Effekte von Zoledronsäure auf die MDA-MB-231- und MCF-7-Zellen evaluiert. Während Zoledronsäure (100 µM) die Zellproliferation der MDA-MB-231-Zellen nach 72 h hemmte und die Apoptose über eine Aktivierung von Caspase-3 und -7 induzierte, zeigten sich nur geringe Effekte in den MCF-7-Zellen. Des Weiteren steigerte Zoledronsäure die Expression von TRAIL in den MDA-MB-231-Zellen, hatte jedoch keinen Einfluss auf die Expression seines Rezeptorantagonisten OPG. In den MCF-7-Zellen wurden beide Zytokine durch die Gegenwart von Zoledronsäure gehemmt. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit zwei potentielle Ergänzungen zur Therapie des Mammakarzinoms erforscht. Zum einen wurde der direkte pro-apoptotische Effekt von Zoledronsäure auf ER-negative Brustkrebszellen nachgewiesen und weiter geklärt. Zum anderen wurde die vielfältige Regulation des OPG/TRAIL/RANKL-Systems durch karzinomrelevante Substanzen untersucht. Die Bedeutung der endogenen OPG-Sekretion als Überlebensfaktor für TRAIL-sensitive Mammakarzinomzellen wurde dargestellt sowie die Möglichkeit diese Fähigkeit therapeutisch durch eine gezielte pharmakologische Hemmung der OPG-Sekretion zu nutzen