Untersuchung der Expression von Cyclooxygenase-2, VEGF und der Gefäßdichte im Nierenzellkarzinom

Abstract

Die Cyclooxygenase-2 (COX-2) hat Einfluß auf die maligne Transformation von Zellen, deren Proliferation, Migration und Invasion ins Gewebe, auf die Apoptose und auf die Gefäßneubildung in Tumoren. Letztere ist bei der Tumorentstehung ein fundamentaler Prozeß, und VEGF nimmt unter den daran beteiligten angiongenen Wachstumsfaktoren eine zentrale Stellung ein. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Expression der COX-2 im Nierenzellkarzinom zu untersuchen. Im Speziellen sollte geklärt werden, ob die COX-2 im Zusammenhang mit VEGF zur Tumorangiogenese im Nierenzellkarzinom beiträgt, und inwiefern sich der Mangel an Sauerstoff dabei auswirkt.Wir untersuchten Gewebeproben aus 24 Tumoren und angrenzendem Normalgewebe. Die Proteinexpression von COX-2 und VEGF und die mikrovaskuläre Gefäßdichte wurden immunhistochemisch bestimmt. Die Expression von COX-2-mRNA und VEGF-mRNA wurden mittels Realtime PCR ermittelt. In Zellkulturexperimenten wurden Tumorzellen und Makrophagen hinsichtlich der Expression von COX-2 und VEGF unter hypoxischen Bedingungen und unter Stimulation mit nekrotischem Tumormaterial untersucht.COX-2-Protein konnte im Tumorepithel, im Gefäßendothel und in Makrophagen detektiert werden. In tumorfreiem Gewebe war es in den Zellen der Sammelrohre und im Tubulusepithel nachweisbar. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Tumorgewebe und Normalgewebe. Die Expression von COX-2-mRNA war im Tumorgewebe im Vergleich zum Normalgewebe erniedrigt. Eine Korrelation zwischen der COX-2-Expression und der VEGF-Expression oder der Gefäßdichte der Tumoren lag nicht vor. VEGF-Protein konnte im Tumorepithel und in Makrophagen detektiert werden. In tumorfreiem Gewebe war es in den Zellen der Sammelrohre und im Tubulusepithel nachweisbar. Die Expression von VEGF-Protein und VEGF-mRNA war im Tumor erhöht. Tumoren mit einer hohen Gefäßdichte wiesen eine niedrige Expression von VEGF-Protein und eine hohe Expression von VEGF-mRNA auf. Im Zellkulturexperiment zeigten Tumorzellen unter Hypoxie zelllinenabhängig nur moderate Veränderungen der COX-2- und VEGF-Expression. Im Unterschied dazu war die Expression von COX-2 und VEGF in Makrophagen unter Hypoxie und unter Stimulation mit nekrotischem Tumormaterial signifikant hochreguliert.Insgesamt konnte die Annahme einer erhöhten Expression von COX-2 im Nierenzellkarzinom nicht bestätigt werden. Der Nachweis von COX-2 in normalem Nierengewebe läßt sich vermutlich darauf zurückführen, daß die COX-2 ein physiologische Rolle bei der Regulation des Wasser- und Elektrolythaushaltes in der Niere spielt. Die in Tumoren erniedrigte Expression von COX-2-m-RNA läßt sich vermutlich durch epigenetische Veränderungen der DNA wie Methylierung oder durch posttranskriptionelle Modifikationen der mRNA erklären. Während die Ergebnisse die Bedeutung der COX-2 für die Steuerung der VEGF-Expression und der Gefäßbildung im Nierenzellkarzinom in Frage stellen, unterstreichen sie die zentrale Rolle von VEGF in der Tumorangiogenese. Es ist anzunehmen, daß VEGF im Nierenzellkarzinom anderen Regulationsmechanismen unterliegt, wobei Mutationen im von-Hippel-Lindau-Gen eine Rolle spielen dürften. Die Ergebnisse der Zellkulturexperimente weisen darauf hin, daß Makrophagen aufgrund ihrer tumormodulierenden Eigenschaften zum Tumorprogreß des Nierenzellkarzinoms beitragen.