Die Wirkung von GnRH-Analoga auf die Expression von Wachstumsfaktoren und deren Rezeptoren in humanen Mammakarzinomzellen und der Osteoblasten-ähnlichen Zellreihe MG-63 während der Kokultur
The effect of GnRH-analogues on the expression of growth factors and their receptors in human breast cancer cells and in the osteoblast-like cell line MG-63 during coculture
by Anja Heineke
Date of Examination:2014-12-10
Date of issue:2016-01-13
Advisor:Prof. Dr. Carsten Gründker
Referee:Prof. Dr. Frauke Alves
Referee:Prof. Dr. Steven Johnsen
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Format:PDF
Abstract
English
Breast cancer is the most common cancer of women worldwide. In the advanced stage of the disease, up to 75% of all patients develop bone metastases. Based on the finding that GnRH analogues inhibit the migration and invasion of breast cancer cells during co-culture with human osteoblasts and the osteoblast-like cell line MG-63 in vitro, this study investigates the underlying molecular mechanisms. It is known that GnRH analogues in many GnRH receptor-expressing tumor cell lines affect the growth factor and growth factor receptor expression and thus, for example, mediate antiproliferative or apoptosis-inducing effects. In this study the human breast cancer cell line MCF-7 was co-cultured with osteoblast-like cell line MG-63. The treatment of the breast cancer cells with three different GnRH analogues (GnRH-I agonist Triptorelin, GnRH antagonist Cetrorelix and the GnRH-II agonist [D-lysine] -GnRH II ) was performed at certain intervals. Non-co-cultures of each cell line and untreated co-cultures served as controls. After 48 h (respectively, after 72 h and 96 h) the experiment was terminated and the mRNA expression of EGF, EGFR, TGF-beta and TGFBRI and -II in MCF-7 and MG-63 was determined by PCR. In addition, the mRNA expression of EGF, EGFR and TGF-beta was observed even after prolonged co-culture and treatment time, as well as under stress conditions. It has been found that neither MG-63 nor MCF-7 showed significant differences in expression of EGF, EGFR and TGF-beta in comparison to co-culture-control. This has changed neither over time nor under stress conditions. MG-63 has also not shown any differences in expression of TGFB receptors. But for the first time it could be demonstrated that all three GnRH analogues significantly inhibit the mRNAexpression of TGFBR I and II during the co-culture with osteoblast-like cell line MG-63. Whereas a decreased expression of TGFBR-I and -II after treatment with GnRH analogues in other tissue types has already been proven, it has now successfully been proven in a breast cancer cell line, too. Furthermore the results suggest that the decreased expression of TGFB receptors is of significance for the GnRH analogues mediated migration and invasion inhibition.
Keywords: GnRH-analogues; breast cancer; bone metastasis; EGF; TGF-beta; TGF-beta-receptor
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Das Mammakarzinom ist weltweit eine der häufigsten Malignomerkrankung der Frau. Im fortgeschrittenen Stadium der Erkrankung entwickeln bis zu 75 % der Patientinnen ossäre Metastasen. Basierend auf der Erkenntnis, dass GnRH-Analoga in vitro die Migration und Invasion von Mammakarzinomzellen während der Kokultur mit humanen Osteoblasten bzw. der Osteoblasten-ähnlichen Zellreihe MG-63 hemmen, sollten in dieser Arbeit die dem zugrundeliegenden molekularen Mechanismen näher betrachtet werden. Es ist bekannt, dass GnRH-Analoga in vielen verschiedenen GnRH-Rezeptor exprimierenden Tumorzelllinen die Wachstumsfaktor- und Wachstumsfaktorrezeptor-Expression beeinflussen und somit z.B. antiproliferative oder Apoptose-induzierende Effekte vermitteln. In dieser Arbeit wurde die humane Mammakarzinomzelllinie MCF-7 mit der osteoblasten-ähnlichen Zellreihe MG-63 kokultiviert. Zu bestimmten Zeitpunkten erfolgte die Behandlung der Mammakarzinomzellen mit drei verschiedenen GnRH-Analoga. Dem GnRH-I-Agonisten Triptorelin, dem GnRH-I-Antagonisten Cetrorelix und dem GnRH-II-Agonisten [D-Lysin]-GnRH-II. Neben einer nicht-kokultivierten Kontrolle jeder Zelllinie wurde eine nicht behandelte Kokulturkontrolle mitgeführt. Nach 48 h (bzw. nach 72 h od. 96 h) wurde der Versuch beendet und die mRNA-Expression von EGF, EGFR, TGF-beta und TGFBRI und -II in MCF-7 und MG-63 mittels PCR bestimmt. Zudem wurde die mRNA-Expression von EGF, EGFR und TGF-beta auch nach längerer Kokultur- und Behandlungszeit sowie unter Stressbedingungen beobachtet. Es hat sich gezeigt, dass es weder in MG-63 noch in MCF-7 signifikante Expressionsunterschiede von EGF, EGFR und TGF-beta im Vergleich zur Kokulturkontrolle gab. Dies hat sich auch weder im Zeitverlauf noch unter Stressbedingungen geändert. In MG-63 konnte man ebenfalls keine Expressionsunterschiede der TGFB-Rezeptoren beobachten. Dagegen konnte erstmals gezeigt werden, dass alle drei GnRH-Analoga die mRNA-Expression des TGFBR-I und -II während der Kokultur mit der osteoblasten-ähnlichen Zellreihe MG-63 signifikant hemmen. Während man in anderen Gewebetypen bereits eine verminderte Expression von TGFBR-I und -II nach Behandlung mit GnRH-Analoga nachweisen konnte, ist dies erstmals in einer Mammakarzinomzelllinie gelungen. Desweiteren kann man aus den vorliegenden Ergebnissen den Schluss ziehen, dass die verminderte Expression der TGFB-Rezeptoren eine Rolle in der bereits nachgewiesene GnRH-Analoga-vermittelten Migrations- und Invasionshemmung spielt.
Schlagwörter: GnRH-Analoga; Mammakarzinom; Knochenmetastasen; EGF; TGF-beta; TGF-beta-Rezeptor