Analysen zu Interaktionen zwischen dem Vitamin-D-Rezeptor Signalweg und der Hedgehog Signalkaskade

Abstract

Der Hedgehog (Hh)-Signalweg ist an der Entstehung verschiedener Tumorentitäten beteiligt. Es wird vermutet, dass die Signalwegskomponente Patched (Ptch) physiologischerweise als Oxysterolpumpe dient und ein Molekül - vermutlich ein Vitamin D3 Derivat - sezerniert, welches den Hh Signalweg durch Bindung an das Transmembranprotein Smoothened (Smo) hemmt. Durch inaktivierende Ptch Mutationen wird die Sekretion dieses Moleküls vermutlich gestört, was zu einer Aktivierung des Signalwegs führt. Vorarbeiten lassen vermuten, dass es sich bei dem sezernierten Vitamin D3-Derivat um 1α,25(OH)2D3 (Calcitriol) handeln könnte. Da Calcitriol seine antitumorale Wirkung neben der Hemmung der Hh-Signalkaskade auch über die Aktivierung des Vitamin-D-Rezepor (Vdr) -Signalwegs vermitteln kann, sollten in dieser Arbeit mögliche Schnittpunkte der Hh-Signalkaskade, des Vdr-Signalwegs und des Calcitriol Metabolismus untersucht werden. Zunächst ergaben die Untersuchungen, dass Ptch-defiziente Rhabdomyosarkom Zellen, verglichen mit Wildtyp-Ptch Zellen, eine verminderte Calcitriol-Synthese aufweisen, die vermutlich durch eine herabgesetzte Aktivität der 1α Hydroxylase bedingt ist. Die dadurch verminderte Calcitriol Konzentration ist wahrscheinlich die Ursache der gleichzeitig erhöhten Hh Signalwegsaktivität in den Zellen. Dies bestätigten weitere Untersuchungen mit dem 1α Hydroxylaseinhibitor Itraconazol an Ptch-/- Zellen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Itraconazol mit Calcitriol hinsichtlich der Hemmung des Hh-Signalwegs kooperiert. Die verstärkte Hemmung ist aber unabhängig von einer Itraconazol-abhängigen Herabsetzung der 24 Hydroxylaseaktivität. Zudem zeigten die Untersuchungen, dass Calcitriol (neben der Aktivierung des Vdr Signalwegs) den Hh-Signalweg in Ptch / Zellen effizienter hemmt als Cyclopamin. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Calcitriol auch mit Cyclopamin bezüglich der Hemmung der Hh-Signalkaskade kooperiert. Weitere Untersuchungen bekräftigen die Hypothese, dass Calcitriol, ähnlich wie der bekannte Smo-Inhibitor Cyclopamin, an Smoothened (Smo) bindet. Daneben weisen die Untersuchungen darauf hin, dass 1α,25(OH)2D3 den Hh-Signalweg zusätzlich über einen nicht-kanonischen, Suppressor of fused-unabhängigen Weg hemmen könnte. Transfektionsuntersuchungen an Gli-Knock-Out-Zellen zeigten, dass Gli3 möglicherweise die Vdr-Expression und dadurch auch die Calcitriol/Vdr-vermittelte Proliferationshemmung von Calcitriol reguliert. Schließlich konnte im Tiermodell für BCC die antitumorale Wirkung von 100 ng/kg/d Calcitriol gezeigt werden. Die Studie zeigte die effektive Wirkung von Calcitriol, wenn die Substanz ab einem frühen Tumorstadium verabreicht wird. Daneben scheint die Dauer der Behandlung eine entscheidende Rolle für die antiproliferative in vivo Wirkung von Calcitriol zu spielen.