Apoptosis and Chemoresistance in acute lymphoblastic leukemias of the precursor T cell ALL subtype

Titelblatt und Danksagung Inhaltsverzeichnis 4 Einleitung 7 Material und Methoden 29 Ergebnisse 42 Diskussion 73 Zusammenfassung 86 Summary 88 Literatur 90In der vorliegenden Arbeit wurden kindliche Vorläufer-T-Zell ALL in vitro hinsichtlich Apoptose-Verhalten unter zellbiologischen und klinischen Aspekten untersucht. Folgende Ergebnisse wurden in dieser Arbeit erbracht: 1\. Sensitivität gegenüber Apoptose-Induktion und Expression Apoptose-relevanter Regulationsfaktoren in Vorläufer-T-Zell ALL Kortikale Vorläufer-T-Zell ALL stellen den sensitivsten Subtyp gegenüber der Chemotherapeutika-induzierten Apoptose dar. Das CD95-Rezeptor/Ligand-System ist nicht essentiell für die Induktion der spontanen Apoptose oder der durch Dexamethason oder Doxorubicin induzierten Apoptose in Vorläufer-T-Zell ALL. Die Sensitivität gegenüber der spontanen oder Chemotherapeutika-induzierten Apoptose korreliert nicht mit der konstitutiven Expression von Bcl-2 und Bax. Die spontane Apoptose kann durch eine Hochregulation von Bax erklärt werden. Bax ist auf der Ebene der intrazellulären Lokalisationsänderungen vom Cytosol zu den Mitochondrien in der Apoptose-Induktion in Vorläufer-T-Zell ALL beteiligt. 2\. IL-7 als antiapoptotischer Überlebensfaktor in Vorläufer-T-Zell ALL IL-7 stellt einen anti-apoptotischen Überlebensfaktor in Vorläufer-T-Zell ALL dar, der sowohl die spontane Apoptose als auch die Dexamethason- und Doxorubicin-induzierte Apoptose in Vorläufer-T-Zell ALL inhibieren kann. Kortikale Vorläufer-T-Zell ALL stellen den sensitivsten Subtyp gegenüber der Apoptose-Inhibition durch IL-7 dar. Die durch IL-7 induzierte Inhibition der spontanen Apoptose sowie der Dexamethason-induzierten Apoptose wird durch eine Expressionserhöhung von Bcl-2 begleitet. Bcl-2 könnte einen gemeinsamen Regulationsfaktor des IL-7- und des Dexamethason-induzierten Signalweges darstellen. 3\. In vitro Sensitivität gegenüber Chemotherapeutika und IL-7 � prognostische Bedeutung für das klinische Ansprechen in vivo Die in vitro Sensitivität gegenüber Dexamethason korreliert mit dem frühen in vivo Ansprechen auf die Chemotherapie. Die in vitro Sensitivität gegenüber IL-7 korreliert mit der frühen in vivo Blastenreduktion und stellt einen unabhängigen Parameter zur Erkennung Vorläufer-T-Zell ALL Subtypen mit unterschiedlicher Sensitivität gegenüber Apoptose-Induktion dar. Die funktionellen Untersuchungen zum in vitro Apoptose-Verhalten liefern wertvolle Informationen über die zellbiologischen Eigenschaften primärer Vorläufer-T-Zell ALL Leukämiezellen und leisten im Zusammenhang mit den klinischen Daten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Vorläufer-T-Zell ALL-Pathophysiologie. Vor allem die Sensitivität gegenüber Glukokortikosteroiden und der Zytokin-vermittelten Modulation der Apoptose in vitro hat sich als ein prädiktiver Faktor für das Ansprechen auf die Induktions-Chemotherapie in vivo erwiesen. Die mittels dieser Untersuchungen nachgewiesenen zellbiologischen Unterschiede hinsichtlich des programmierten Zelltodes bieten zudem die Möglichkeit in zukünftigen Studien spezifische therapeutische Substanzen zu entwickeln, die durch eine gezielte Apoptose-Induktion zu einer Verbesserung des Therapieansprechens bestimmter Vorläufer-T-Zell ALL-Subtypen beitragen könnten.Childhood precursor T cell ALL were investigated in vitro with respect to apoptosis in consideration of cell biological and clinical aspects. The following results were obtained: 1\. Sensitivity to apoptosis-induction and expression of apoptosis-relevant regulation factors in precursor T cell ALL Cortical precursor T cell ALL represent the most sensitive subtype to drug- induced apoptosis. The CD95-receptor/ligand-system is not essential for the induction of spontaneous apoptosis or drug-induced apoptosis in precursor T cell ALL. Sensitivity to spontaneous and drug-induced apoptosis does not correlate with constitutive expression levels of Bcl-2 or Bax. Spontaneous apoptosis can be explained by an upregulation of Bax in precursor T cell ALL. Bax is involved in apoptosis-induction on the level of intracellular changes of localization from the cytosol to mitochondria. 2\. IL-7 represents an antiapoptotic survival factor in precursor T cell ALL IL-7 represents an antiapoptotic survival factor in precursor T cell ALL which inhibits both, spontaneous apoptosis and apoptosis induced by the drugs dexamethasone and doxorubicin. Cortical precursor T cell ALL represent the most sensitive subtype of ALL towards apoptosis-inhibition by IL-7. Bcl-2 expression is upregulated during IL-7-induced inhibition of spontaneous apoptosis as well as during IL-7-induced inhibition of dexamethasone-induced apoptosis. Bcl-2 could function as a common regulatory factor in the IL-7- and dexamethasone-induced signaling pathway. 3\. In vitro sensitivity to chemotherapeutic drugs and IL-7 � prognostic relevance for the response in vivo In vitro sensitivity to dexamethasone correlates with early in vivo response to chemotherapy. In vitro sensitivity to IL-7 correlates with early in vivo reduction of blasts and represents an independent parameter for the identification of precursor T cell ALL subtypes with differential sensitivity to apoptosis-induction. Functional in vitro investigations of apoptosis provide valuable informations about cell biological characteristics of primary precursor T cell ALL cells. In combination with clinical data, these investigations could contribute to the understanding of the pathophysiology of precursor T cell ALL. Especially the sensitivity to glucocorticosteroids and cytokine-mediated modulation of apoptosis in vitro turned out to be a predictive factor for the response to induction therapy in vivo. In future studies, cell biological differences regarding the induction of programmed cell death offer the chance to develop specific therapeutic substances which, by selective induction of apoptosis, could contribute to an improvement of the response to therapy in precursor T cell ALL subtypes