Die Rolle von MIF und xCT in Hypophysenadenomen

Introduction and objectives: Pituitary adenomas, the neoplasms derived from the master organ in endocrine system, are one of the most common brain tumors with high morbidity and poor outcome without treatment. The pathogenic mechanisms of pituitary adenomas are versatile and complex, including autocrine and paracrine signaling. MIF, as a key cytokine in inflammatory and cancerigenesis, is synthesized in anterior pituitary tissue and may generate effect to pituitary adenomas. The glutamate/cystine transporters xCT (system xc-) are widely distributed in the central nervous system and mediate essential functions such as neurotransmitter and glutathione metabolism, as well as defense reactions in oxidative stress. The aim of this study is to define the role of MIF and xCT in pituitary adenomas. Material and methods: I facilitated three well-established pituitary tumor cell lines (AtT20, GH3 and TtT/GF) and tumor tissues from 40 patients and investigated MIF and xCT expressions. Further the cell viability, tumor migration and invasion, peritumor angiogenesis and hormone secretion were studied in the control conditions and in cases of upregulated and suppressed MIF and xCT expression. Results: MIF gene expression increased in pituitary adenoma cell lines and tumor tissues. MIF diminished the cell viability and proliferation and strengthened tumor cells migration and invasion, as well as angiogenesis surrounding the tumor area. In corticotrophs MIF regulated the ACTH secretion in a CD74 dependent manner. The xCT transporters expressed in pituitary tumors to a vary degree; significantly lower in thyrotrophinomas and null cell adenomas. The viable cell number declined intensively when xCT was knocked down and blocked by specific inhibitors, and increased apoptosis and cell cycle arrest were also presented in these situations. FS cells and corticotrophs were sensitive to ferroptosis inducers (erastin and sorafenib) via xCT inhibition. ACTH releasing was impeded by xCT inhibition. Conclusion: In this study, pituitary adenomas were found overexpressing MIF significantly in somatotrophinomas, gonadotrophinomas and null cell adenomas. In context of pituitary adenoma, MIF contributed to tumor cells migration and invasion in vitro and ex vivo, mediated peritumor angiogenesis, besides regulated ACTH releasing from corticotrophs. In addition, xCT expression in pituitary tissues and adenomas were first investigated, and the presence of this cystine/glutamate transporter remained crucial for survival of pituitary folliculostellate cells and corticotrophs. Augmented function of xCT promoted tumor proliferation. Both MIF and xCT play important roles in pituitary adenoma microenvironment and provide novel treatment targets for conventional resistant or post-operative recurrent tumors.Hypophysenadenome sind Neoplasien, die sich aus dem Masterorgan des endokrinen Systems, der Hypophyse, entwickeln und mit einer hohen Morbidität und Mortalität vergesellschaftetet sind. Der zugrundeliegende Pathomechanismus bei Hypophysenadenome ist komplex und noch nicht vollständig aufgeklärt. MIF ist ein Schlüsselzytokin, dass bei Entzündungen und Neoplasien involviert ist und im Hypophysenvorderlappen exprimiert wird. Der Glutamat/Zystin Transporter xCT (System xc-) ist in verschiedenen Zellen des ZNS exprimiert und reguliert verschiedene Funktionen wie Neurotransmitterfreisetzung, Glutathionmetabolismus und oxidative Stressverteidigung. In dieser Dissertationsschrift wurden drei etablierte Hypophysenzelllinien verwendet (AtT20, GH3 und TTT/GF) und Tumorgewebe von 40 Patienten analysiert. Dabei wurden Zellviabilität, Tumormigration und Invasion, Angiogenese und die Hormonsekretion unter Kontrollbedingungen und bei MIF und xCT Gensilencing und Überexpression analysiert. Es zeigte sich dabei, dass MIF in Hypophysentumoren und Hypophysenzelllinien erhöht vorliegt. Die Überexpression von MIF führte zu einer Proliferationsreduktion und gleichzeitig zu einer verstärkten Tumormigration und Invasion. Die siRNA vermittelte MIF Reduktion induzierte umgekehrt eine verstärkte Proliferation von Hypophysentumorzellen. Weiterhin führte die MIF Überexpression zu einer erhöhten Tumorangiogenese. Weiterhin zeigte sich, dass MIF die ACTH Sekretion CD74 abhängig reguliert. Der xCT Antiporter ist in Hypophysenzellen differentiell exprimiert. So zeigten Nullzelladenome sowie Thyrotropinome signifikant niedrigere xCT Expressionswerte im Vergleich zu physiologisch normalen Hypophysengewebe. Der siRNA vermittelte Knockdown von xCT reduzierte signifikant die Proliferation von Hypophysenzellen. Pharmakologische Untersuchungen mit xCT-spezifischen Inhibitoren bestätigten diese Ergebnisse. Die xCT Inhibition ging einher mit einer erhöhten Apoptose und einem Zellzyklusarrest und einer verminderten ACTH Sekretion. FS und ATCH exprimierende Hypophysenzellen zeigten weiterhin, dass die xCT Inhibition mit einer verstärkten Ferroptosis einherging. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass Hypophysenadenome signifikant MIF überexprimieren. In Hypophysenadenomen reguliert MIF die Zellmigration und Tumorinvasion sowohl in vitro als auch in ex vivo Analysen. Weiterhin ist MIF an der Tumorangiogenese beteiligt und wirkt regulierend auf die ATCH Sekretion. Weiterhin zeigen die vorliegenden Untersuchungen, dass xCT eine zentrale Funktion in Hypophysenadenomen einnimmt und die Zellproliferation reguliert. Die hier vorgelegten Untersuchungen legen nahe, dass sowohl MIF als auch xCT das Mikromilieu von Hypophysenadenomen entscheidend beeinflussen und somit unter therapeutischen Gesichtspunkten einen vielversprechenden Ansatz bei der Therapie von therapieresistenten und rekurrenten Hypophysendadenomen bieten