Untersuchung der Wirkung von HDAC-Inhibitoren auf das Amyloid-Vorläufer-Protein (APP) in Tumorzellen

Abstract

Das Amyloid-Vorläufer-Protein (APP) ist ein integrales Membranprotein, welches in neuronalen und nicht neuronalen Geweben des Menschen exprimiert wird. Neben seiner bekannten Relevanz in der Pathogenese der Alzheimer-Erkrankung nimmt es eine weitere physiologische Rolle ein: APP ist ein Wachstumsfaktor. Diese Funktion machen sich auch Karzinomzellen zunutze. APP wird in Kolon-, Pankreas- und weiteren Karzinomzelllinien überexprimiert. Durch den HDAC-Inhibitor Valproat kann die Proliferation von Tumorzellen verringert werden. Dabei führt die Behandlung der Zellen mit Valproat zu einer Hyperacetylierung des Histons H4 und damit verbunden auch zu einer erhöhten Konzentration des Chaperon GRP78. Dieses hemmt die APP-Reifung, indem es das unreife APP bindet. Die intrazelluläre APP-Konzentration sinkt und die extrazellulären wachstumsfördernden Spaltprodukte wie sAPPα werden vermindert sezerniert. In der Folge wird die Proliferation der Tumorzellen signifikant inhibiert. Die Identifikation neuer und potenter HDAC-Inhibitoren hat eine große Relevanz, um neue Therapiestrategien in der Krebstherapie zu ermöglichen und die Überlebenschancen von Tumorpatienten zu verbessern. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung der Histon-Deacetylase-Inhibitoren Apicidin, Scriptaid, Sirtinol sowie APHA-Compound 8 auf die Tumorzelllinien Sw480 (Kolonkarzinom) und BxPc3 (Pankreaskarzinom) getestet. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass alle vier getesteten HDAC-Inhibitoren die Proliferation der untersuchten Tumorzellen hemmen. Die getesteten Medikamente wirkten dabei ohne Ausnahme in geringeren Konzentrationen auf Sw480 und BxPc3 als Valproat. Apicidin, Scriptaid und Sirtinol inhibierten zudem die Reifung von APP. In der Western-Blot-Analyse zeigte sich, dass die Konzentration des Amyloid-Vorläufer-Proteins nach Zugabe der Medikamente sank. Die Immunfluoreszenz bestätigte, dass Apicidin die APP-Konzentration in Sw480-Zellen konzentrationsabhängig vermindert. Dieses Ergebnis stützt die These, dass der Wachstumsfaktor APP auch durch die getesteten HDAC-Inhibitoren gehemmt wird. Zudem konnte in der Western-Blot-Analyse der molekulare Mechanismus der Medikamente, welcher mit dem von Valproat identisch ist, verifiziert werden. Histon H4 zeigte sich erwartungsgemäß hyperacetyliert, GRP78 wurde hochreguliert und APLP2 als APP-homologes Protein blieb unverändert. Eine Ausnahme stellt der HDAC-Inhibitor APHA-Compound 8 dar. Dieser inhibierte zwar die Proliferation der Zellen und in der Western-Blot-Analyse konnte eine starke Hyperacetylierung von Histon H4 dargestellt werden. Dennoch konnte in der Western-Blot-Analyse weder eine Inhibition des reifen noch des unreifen APP nachgewiesen werden. Zusammenfassend zeigte sich, dass Apicidin und Scriptaid das Amyloid-Vorläufer-Protein in niedriger Dosierung inhibieren können. Somit könnten die Medikamente in Zukunft in der Therapie von APP-positiven Tumoren und besonders im Fall der getesteten Karzinome neue Behandlungsoptionen bieten und das Spektrum der Behandlung erweitern.