Effects of Wnt and different TLR stimulations on microglia-induced invasion of breast cancer cells

Abstract

Seit einigen Jahren steht die Rolle der benignen Zellen eines Primärtumors im Fokus der Forschung. In diesem Zusammenhang konnte bereits gezeigt werden, dass vor allem aus dem Blut eingewanderte Makrophagen die Tumorprogression fördern können. Die Rolle der residenten Makrophagen während der Metastasierung von Tumorzellen, insbesondere der zerebralen Metastasierung, wurde jedoch erst wenig untersucht. Aufgrund der stark eingeschränkten Therapiemöglichkeiten zerebraler Metastasierung, analysierten wir die Rolle der Mikroglia in diesem Prozess. Um die direkte Interaktion zwischen Karzinomzellen und dem lebenden Hirngewebe besser untersuchen zu können, etablierten wir ein neuartiges Ko-Kulturmodell, das einen murinen organotypischen Hirnschnitt und einen angrenzenden Tumorplug umfasste. Wir zeigten, dass Mikroglia die Invasion und Kolonisation von Mammakarzinomzellen fördern indem sie als aktive Transporter dienen. Proinvasive Mikroglia zeigten eine veränderte Morphologie jedoch keine gesteigerte Expression von Cytokinen des M2-Phänotyps noch eine veränderte Genexpression. Die Aktivierung des Toll-like Rezeptor (TLR) 4 Signalwegs durch bakterielles Lipopolysaccharid (LPS) induzierte einen klassischen M1-Phänotyp in Mikroglia, die durch Tumorzellen beeinflusst wurden, und auf diese Weise eine Hemmung der proinvasiven Funktion. Ein ähnlicher Effekt auf die Invasion der Tumorzellen wurde durch die Hemmung der Mikroglia mittels Clodronat oder die Inaktivierung des WNT Signalwegs durch Hemmung des Rezeptors oder des WNT Zielgens CXCR4 erreicht. Eine wesentliche Erkenntnis war, dass TLR (4) sowie Stickstoffoxid (NO) eine vielseitige Funktion aufwiesen, die über die Adaptorproteine MyD88 und TRIF des TLR Signalwegs vermittelt wurde. Während der Signalweg über MyD88 in Mikroglia für die Tumor fördernden Effekte erforderlich war, konnte die (zusätzliche) Aktivierung des Signalwegs über TRIF das Resultat umkehren. Zusammenfassend zeigten unsere Daten, dass Mikroglia eine Schlüsselfunktion in der Tumorprogression aufweisen, wobei sowohl der WNT Signalweg als auch der TLR Signalweg aber auch bestimmte gemeinsame Ziele entscheidende Funktionen in diesem Prozess vermitteln.