Einfluss der Immunsuppressiva Cyclosporin A und Everolimus auf die funktionelle DNA-Reparaturfähigkeit sowie auf die Regulation von DNA-Reparatur-Genen

Abstract

Cyclosporin A verursacht im Gegensatz zu Everolimus ein dramatisch erhöhtes Hautkrebsrisiko bei Transplantationspatienten. Die molekulargenetische Wirkung von Cyclosporin A, welche über eine immunsuppressive Wirkung hinauszugehen scheint, ist weitgehend unerforscht. Auch Xeroderma Pigmentosum (XP-) Patienten besitzen ein mehr als 1000-fach erhöhtes Hautkrebsrisiko aufgrund einer defekten Nukleotid-Exzisions-Reparatur (NER) von UV-induzierten DNA-Schäden. Daher sollte der Einfluss des Immunsuppressivums Cyclosporin A im Vergleich zu Everolimus auf die funktionelle DNA-Reparaturfähigkeit in verschiedenen Zellsystemen sowie auf die Regulation von DNA-Reparatur-Genen untersucht werden.Anhand funktioneller DNA-Reparatur-Studien konnte eine Cyclosporin A-induzierte Hemmung der NER in immortalisierten SV40-transformierten Fibroblasten- und EBV-transformierten Lymphoblastenzelllinien nachgewiesen werden. Im Gegensatz zu Cyclosporin A wurde durch Everolimus die NER nicht beeinflusst. Diese Ergebnisse könnten eine mögliche Erklärung für das unterschiedliche Hautkrebsrisiko bei Transplantationspatienten darstellen. Um den molekularen Mechanismus der Cyclosporin A-vermittelten Hemmung der NER besser zu verstehen, wurden anhand von Expressionsanalysen alle XP-Gene (XPA bis XPG) darauf hin untersucht, ob sie von Cyclosporin A auf mRNA- oder Proteinebene differenziell reguliert werden. Cyclosporin A verminderte die mRNA-Expression von XPB, XPC, XPD und XPG. Auf Proteinebene führte Cyclosporin A lediglich zu einer reduzierten XPA- und XPG-Proteinexpression. Durch Überexpression von XPA und XPG in normalen und XP-defizienten Fibroblastenzelllinien konnte die funktionelle Bedeutung dieser beiden Proteine auf die Cyclosporin A-induzierte NER-Inhibierung bestätigt werden, da das XPA- oder das XPG-Protein die Cyclosporin A-Wirkung auf die NER vollständig aufheben konnte. Ferner wurde untersucht, ob die Cyclosporin A-induzierte NER-Hemmung über ähnliche molekulare Mechanismen wie die immunsuppressive Wirkung, nämlich über eine Hemmung der Calcium-abhängigen Phosphatase Calcineurin und über Calcineurin-abhängige Signalwege (z. B. CREB, NFAT), vermittelt wird. Es zeigte sich, dass Calcium die NER ansteigen lässt. Darüber hinaus konnte auch eine Calcineurin-Überexpression die NER erhöhen sowie die Cyclosporin A-induzierte Inhibierung der NER wieder vollständig aufheben. Weiterhin wurde demonstriert, dass eine Calcineurin-Herunterregulierung mittels RNAi die XPA- und XPG-Proteinexpression reduzierte. Diese Ergebnisse belegen, dass die Cyclosporin A-induzierte NER-Inhibierung durch Calcineurin und über eine Herunterregulierung der XPA- und XPG-Proteinexpression vermittelt wird. Überdies konnte gezeigt werden, dass eine CREB-Überexpression die NER ebenfalls erhöhte, was auf die Mitbeteiligung einer CREB-vermittelten Transkriptionsregulation hinweist.Die Ergebnisse dieser Arbeit demonstrieren, dass Cyclosporin A über einen Calcineurin-abhängigen Signalweg eine differenzielle Regulation der XPA- und XPG-Proteine bewirkt, welche die NER inhibiert. So kann zumindest zum Teil das erhöhte Hautkrebsrisiko von Transplantationspatienten auf der molekularen Ebene erklärt werden.