Einfluss von lysosomalen Cysteinproteasen auf das Migrations-/Invasionsverhalten von Prostatakarzinomzelllinien

Die lysosomalen Cysteinproteasen (Cathepsine) wurden bereits bei verschiedenen Tumorentitäten untersucht und ihre Beteiligung bei der Tumorprogression, insbesondere der Tumorinvasion und der Metastasierung belegt. Während eine Überexpression der Cathepsine B und L nur bei invasiven Prostatakarzinomen zu beobachten ist, ist Cathepsin X auch in Präkanzerosen, einschließlich der prostatischen intraepithelialen Neoplasie (PIN), deutlich erhöht. Anders als bei Cathepsin B war zu Beginn der Arbeit über die Ursachen und Wirkung dieser erhöhten Cathepsin X-Expression nur wenig bekannt. Um festzustellen, ob Cathepsine Invasions- oder Migrationsprozesse beim Prostatakarzinom beeinflussen, wurde mittels der siRNA-Technologie ein transienter Knock-Down der Cathepsine X, B und L in der Prostatakarzinomzelllinie PC-3 etabliert. Die Effizienz des Knock-Downs wurde durch qRT-PCR und ELISA verifiziert. Das invasive Potential und die Migrationsfähigkeit der Cathepsin-defizienten PC-3-Zellen wurde in vitro in Transwell-Kammersystemen analysiert. Es wurde eine deutliche Verringerung der Invasions-/Migrationsfähigkeit gegenüber der Kontrolle festgestellt. Dies deutet auf eine Rolle dieser Cathepsine bei Invasionsprozessen hin. Cathepsin B und L, die über endoproteolytische Aktivität verfügen, sind wahrscheinlich an der Degradation der extrazellulären Matrix beteiligt. Da Cathepsin X nur Carboxypeptidaseaktivität besitzt, ist ein direkter Abbau der extrazellulären Matrix unwahrscheinlich. Erste Studien belegen, dass diese Protease auch nicht-proteolytische Funktionen hat, zum Beispiel als Ligand bestimmter Zelloberflächenstrukturen. Cathepsin X wird von einer Vielzahl verschiedener Zelltypen sezerniert und könnte an outside-in-Signalkaskaden durch Bindung an die Zelloberfläche beteiligt sein. Um die potentielle extrazelluläre Rolle von Cathepsinen in der Signaltransduktion zu untersuchen, wurden PC-3-Zellen mit den Cathepsinen X, B und L stimuliert. Daraufhin wurde die Aktivierung von Signaltransduktionswegen, die bekanntermaßen Zellproliferation, Zellmotilität und Zellüberleben beeinflussen, untersucht. Es zeigte sich, dass die Interaktion von Cathepsin X und B mit PC-3-Zellen zu einer Aktivierung des MAPK-Signalweges durch Phosphorylierung von ERK führt. Darüber hinaus wurde ein möglicher Zusammenhang zwischen der Expression der Cathepsine X, B und L und dem Seneszenzverhalten von PC-3-Zellen untersucht. Hierfür wurden ß-Galaktosidasefärbungen und die Untersuchung der Seneszenzmarker p16, p21 und p53 durchgeführt. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass nach einem transienten Knock-Down der Cathepsine X, B und L der Anteil der seneszenten Zellen steigt. Die Erkenntnis, dass Cathepsine auch in der Signaltransduktion und der zellulären Seneszenz eine Rolle spielen können, eröffnet für die Tumorforschung neue Ansatzpunkte, um effizientere Strategien zur Therapie des Prostatakarzinoms entwickeln zu können