Die Rolle von Wnt5a bei der Regression des Basalzellkarzinoms
The Role of Wnt5a during Regression of Basal Cell Carcinoma
by Simone König
Date of Examination:2012-03-08
Date of issue:2013-01-04
Advisor:Prof. Dr. Heidi Hahn
Referee:Prof. Dr. Heidi Hahn
Referee:Prof. Dr. Matthias Dobbelstein
Referee:Prof. Dr. Felix Hermann Brembeck
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Abstract
English
Basal Cell Carcinomas (BCCs) are the most commonly diagnosed tumors among people in the western world. Interestingly, approximately 20% of BCCs show signs of spontaneous regression. Regression of BCCs also occurs in conditional Ptchflox/floxERT2+/- knockout mice. In this model BCC regression is accompanied by a more differentiated tumor phenotype and by Wnt5a expression in the tumor stroma. Cell culture experiments revealed that Wnt5a is upregulated in tumor-adjacent macrophages by unknown signals derived from BCC cells. In turn, Wnt5a induces the expression of the differentiation marker K10 in tumor cells, which is mediated by Wnt/Ca2+ signaling in a CaMKII-dependent manner (published as second author in Nitzki, F et al., Cancer Research 2010). These data suggest that macrophage-derived Wnt5a is directly involved in BCC regression by initiating differentiation processes in the tumor. In order to prove this assumption, we have treated BCC-bearing Ptchflox/floxERT2+/- knockout mice with the calcium ionophore ionomycin. In addition, we have tried to deplete Wnt5a-expressing macrophages by application of clodrolip (liposome-encapsulated clodronate). Finally, we have generated Ptchflox/floxERT2+/-Wnt5a+/- knockout mice. The experiments revealed that Ca2+, but not Wnt5a, induces BCC differentiation. Furthermore, the data suggested that differentiation processes are not involved in BCC regression. nterestingly, clodronate-mediated macrophage depletion resulted in decreased Wnt5a expression levels, which was accompanied by a significantly enhanced BCC growth. These data suggest that Wnt5a is indeed expressed by macrophages and acts as a tumor suppressor in BCCs. The final assumption of this hypothesis will be provided by a not yet finished experiment, in which macrophages of BCC-bearing Ptchflox/floxERT2+/- mice are replaced by Wnt5a-deficient ones. During the course of our experiments, we also made the unexpected observation that a systemic treatment of BCC-bearing mice with empty liposomes resulted in a significant tumor growth inhibition as compared to controls. This was accompanied by a significant decrease in tumor-associated macrophages. Indeed, in vitro experiments revealed that empty liposomes inhibited proliferation and survival of macrophages and additionally altered their migratory capacity. Together, the findings of the study provide novel important insights into spontaneous regression of BCCs and might help to devise new options for the treatment of this most common human tumor.
Keywords: Basal Cell Carcinoma; Wnt5a
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Das Basalzellkarzinom (BCC) ist der
häufigste Tumor des Menschen. Interessanterweise zeigen etwa 20%
der BCC eine Spontanregression. Eine Spontanregression der BCC
tritt auch im Ptchflox/floxERT2+/-
Mausmodell auf und geht mit einer Differenzierung der Tumoren sowie
einer stromalen Wnt5a Expression einher. In
Zellkulturexperimenten wird gezeigt, dass Wnt5a in
tumorassoziierten Makrophagen durch unbekannte Faktoren induziert
wird. Wnt5a wiederum induziert in den Tumorzellen die Expression
des Differenzierungsmarkers K10, was über den
Wnt/Ca2+ Signalweg in Abhängigkeit der CaMKII vermittelt
wird (veröffentlicht als Zweitautor in (Nitzki, F et al., Cancer
Research 2010)). Aufgrund dieser Daten wurde die Hypothese
aufgestellt, dass Wnt5a direkt in die Regression von BCC involviert
ist, wobei es Differenzierungsvorgänge im BCC anregt.
Um zu überprüfen, ob diese Hypothese zutrifft, wurden mehrere
Experimente an BCC-tragenden
Ptchflox/floxERT2+/- Mäusen
durchgeführt. Diese Experimente umfassten den Einsatz des
Calcium-Ionophors Ionomycin, die Generierung einer
Ptchflox/floxERT2+/-Wnt5a+/-
Mauslinie, sowie die Applikation von Clodrolip (in
Liposomen-verpacktes Clodronat).
Zusammengefasst zeigen diese Experimente, dass der
Differenzierungsmarker K10 in der tumortragenden Haut nicht
durch Wnt5a, sondern lediglich Ca2+-abhängig reguliert
wird. Auch wird gezeigt, dass Differenzierungsvorgänge eine
untergeordnete Rolle beim BCC-Wachstum spielen. Sehr interessant
ist die Beobachtung, dass eine Clodronat-vermittelte
Makrophagendepletion in der Haut neben einer Reduzierung des
Wnt5a Expressionslevels mit einem stärkeren BCC-Wachstum
korreliert. Daher kann man davon ausgehen, dass Wnt5a im BCC
tatsächlich die Rolle eines Tumorsuppressors spielt. Den
eindeutigen Beweis hierfür wird ein noch nicht abgeschlossenes
Experiment liefern, in dem in BCC-tragenden
Ptchflox/floxERT2+/- Mäusen
Wnt5a-positive Makrophagen durch Wnt5a-defiziente ersetzt
wurden.
Weiterhin wurde im Verlauf der Arbeit deutlich, dass auch
Leerliposomen zur Makrophagendepletion und zur BCC-Wachstumshemmung
führen können. Diese Effekte werden möglicherweise durch
Liposomen-induzierte Proliferationshemmung, Apoptose und
Migrationsstörung von Makrophagen ausgelöst, was eine Abnahme von
tumorassoziierten Makrophagen in der BCC-tragenden Haut zur Folge
hat.
Die Daten der vorliegenden Arbeit tragen somit zum besseren
Verständnis der Spontanregression von BCC bei und können dadurch
möglicherweise zu neuen Therapieansätzen gegen diesen sehr häufig
auftretenden Tumor führen.
Schlagwörter: Basalzellkarzinom; Wnt5a