Wechselwirkungen zwischen kapillar-morphogenese gen 2 und androgenen bei der genese und progression des prostatakarzinoms

Abstract

CMG2 has been identified as a gene that is upregulated during angiogenesis. It has since been shown that CMG2 plays an important role in endothelial cell proliferation and in the formation of capillary-like networks in vitro. CMG2 was identified in vivo as a regulator of membrane-type 1 metalloproteinase, which is a key mediator of type 1 collagen degradation and an important promoter of angiogenesis and tumor growth. In 2009, increased expression of the CMG2 isoform 322 was detected in prostate cancer tissue. Furthermore, it has been shown that CMG2 is induced by testosterone in the prostate cancer cell line HPr-1AR. The aim of this study is to investigate in more detail the regulation of CMG2 mRNA by androgens in prostate cancer cells, as well as the association of serum CMG2 with the genesis and progression of prostate cancer. CMG2 mRNA expression in prostate cancer cells under the influence of androgens was examined in vitro. The prostate cancer cell lines DU145 and LNCaP were treated with 2 or 10 nM testosterone or dihydrotestosterone (DHT) for 24 hours, and CMG2 mRNA expression was measured by qPCR. The in vitro treatment of LNCaP cells (hormone-sensitive) with 10 nM DHT for 24 hours resulted in a 2.11-fold increase in CMG2 mRNA expression compared to untreated LNCaP cells (p=0.01; Student’s t-test). Treatment of LNCaP cells with 2 and 10 nM testosterone and with 2 nM DHT did not significantly affect CMG2 mRNA expression, and the same treatment of DU145 cells (hormone-insensitive) also did not result in any statistically significant induction of CMG2 mRNA. Furthermore, secreted CMG2 protein (CMG2-322) was measured in the serum of prostate cancer patients (n=210) at various tumor stages and under different treatment regimens. The results were compared with the levels of CMG2-322 in the serum of “healthy” men (control group, n=133). The measurements were performed using a commercial ELISA (antibodies.online, Aachen). The study received approval from the Ethics Committee of Martin Luther University Halle-Wittenberg. Overall, no direct correlation was found between serum CMG2 levels and the presence of prostate cancer. However, a statistically significant positive correlation was demonstrated between the metastasis and progression of prostate cancer and elevated serum CMG2 protein levels (p=0.009; Mann-Whitney U test).

Το CMG2 ταυτοποιήθηκε ως γονίδιο που παρουσιάζει αυξημένη έκφραση κατά την αγγειογένεση. Έχει δειχθεί ότι το CMG2 είναι σημαντικό για τον πολλαπλασιασμό των ενδοθηλιακών κυττάρων και για τον σχηματισμό τριχοειδών δομών (capillary-like networks) in vitro. Επιπλέον, το CMG2 ταυτοποιήθηκε in vivo ως ρυθμιστής της μεταλλοπρωτεϊνάσης μεμβρανικού τύπου 1, η οποία αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την αποδόμηση του κολλαγόνου τύπου I και προάγει την αγγειογένεση και την ανάπτυξη των όγκων. Το 2009 ανιχνεύθηκε αυξημένη έκφραση της ισομορφής 322 του CMG2 σε ιστό καρκίνου του προστάτη. Επιπλέον, έχει δειχθεί ότι η έκφραση του CMG2 αυξάνεται μετά από έκθεση σε τεστοστερόνη στην κυτταρική σειρά καρκίνου του προστάτη HPr-1AR. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η περαιτέρω διερεύνηση της ρύθμισης της CMG2-mRNA έκφρασης από τα ανδρογόνα σε καρκινικά κύτταρα του προστάτη, καθώς και της συσχέτισης του CMG2 στον ορό με την παθογένεση και την εξέλιξη του καρκίνου του προστάτη. Η έκφραση του mRNA του CMG2 σε καρκινικά κύτταρα του προστάτη μελετήθηκε in vitro μετά από έκθεση σε ανδρογόνα. Οι κυτταρικές σειρές καρκίνου του προστάτη DU145 και LNCaP εκτέθηκαν σε 2 ή 10 nM τεστοστερόνης ή διυδροτεστοστερόνης (DHT) για 24 ώρες και στη συνέχεια η έκφραση του mRNA του CMG2 μετρήθηκε με ποσοτική PCR πραγματικού χρόνου (qPCR). Η in vitro έκθεση κυττάρων LNCaP (ορμονο-εξαρτώμενη κυτταρική σειρά) σε 10 nM διυδροτεστοστερόνης (DHT) για 24 ώρες οδήγησε σε αύξηση της έκφρασης του mRNA του CMG2 κατά 2,11 φορές σε σύγκριση με μη εκτεθειμένα κύτταρα (p = 0,01; Student’s t-Test). Η in vitro έκθεση κυττάρων LNCaP σε 2 και 10 nM τεστοστερόνης και σε 2 nM διυδροτεστοστερόνης δεν είχε στατιστικώς σημαντική επίδραση στην έκφραση του mRNA του CMG2, ενώ αντίστοιχα η έκθεση κυττάρων DU145 (ορμονο-ανεξάρτητη κυτταρική σειρά) δεν οδήγησε σε στατιστικώς σημαντική αύξηση της έκφρασης του mRNA του CMG2. Στη συνέχεια, μετρήθηκε η εκκρινόμενη ισομορφή του CMG2 (CMG2-322) στον ορό ασθενών με καρκίνο του προστάτη (n = 210) σε διαφορετικά στάδια της νόσου και υπό διαφορετικά θεραπευτικά σχήματα. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα επίπεδα του CMG2-322 στον ορό υγιών ανδρών (ομάδα ελέγχου, n = 133). Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με εμπορικά διαθέσιμο ELISA (antibodies.online, Άαχεν). Η μελέτη έλαβε θετική γνωμοδότηση από την Επιτροπή Δεοντολογίας του Πανεπιστημίου Μαρτίνου-Λούθηρου στο Χάλλε-Βιτεμβέργης [Martin-Luther Universität Halle-Wittenberg]. Συνολικά, δεν διαπιστώθηκε άμεση συσχέτιση μεταξύ των επιπέδων του CMG2 στον ορό και της παρουσίας καρκίνου του προστάτη. Αντιθέτως, διαπιστώθηκε στατιστικώς σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ της μετάστασης και της εξέλιξης του καρκίνου του προστάτη και των αυξημένων επιπέδων της πρωτεΐνης CMG2 στον ορό (p = 0,009; Mann–Whitney U test).

CMG2 wurde als Gen identifiziert, das während der Angiogenese verstärkt exprimiert wird. Inzwischen wurde gezeigt, dass CMG2 wichtig bei der Endothelzell-Proliferation und für die Bildung von Kapillar-ähnlichen Netzwerk in vitro ist. CMG2 wurde in vivo identifiziert als Regulator der Membrane-Typ-1-Metalloproteinase, welche ein wichtiger Vermittler der Degradation von Kollagen Typ 1 und ein wichtiger Promoter von Angiogenese und Tumorwachstum ist. Im Jahr 2009 wurde eine vermehrte Expression der Isoform 322 des CMG2 im Prostatakarzinomgewebe detektiert. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass CMG2 durch Testosteron in der Prostatakarzinom-Zelllinie HPr-1AR induziert wird. Ziel dieser Arbeit ist es, die Regulation der CMG2-mRNA durch Androgene in Prostatakarzinomzellen sowie die Assoziation von CMG2 im Serum mit der Genese und Progression des Prostatakarzinoms näher zu untersuchen. Die CMG2-mRNA-Expression in Prostatakarzinomzellen unter der Wirkung von Androgenen wurde in vitro untersucht. Die Prostatakarzinom-Zelllinien DU145 und LNCaP wurden mit 2 oder 10 nM Testosteron oder Dihydrotestosteron (DHT) über 24 h behandelt und die CMG2-mRNA-Expression mittels qPCR gemessen. Die in vitro Behandlung von LNCaP Zellen (hormon-sensitiv) mit 10 nM DHT über 24h verursachte eine 2,11fach erhöhte CMG2-mRNA-Expression im Vergleich mit unbehandelten LNCaP-Zellen (p=0,01; Student’s t-Test). Die Behandlung von LNCaP-Zellen mit 2 und 10 nM Testosteron und mit 2 nM DHT ergab keine signifikante Beeinflussung der CMG2-mRNA-Expression, und auch die gleiche Behandlung von DU145-Zellen (hormon-insensitiv) resultierte in keiner statistisch signifikante CMG2-mRNA-Induktion. Weiterhin wurde sezerniertes CMG2-Protein (CMG2-322) im Serum von Prostatakarzinompatienten (n=210) in verschiedenen Tumorstadien und unter unterschiedlichen Therapieverfahren gemessen. Die Ergebnisse wurden mit dem Spiegel von CMG2-322 im Serum von „gesunden“ Männern (Kontrollgruppe, n=133) verglichen. Die Messungen erfolgten mittels kommerziellen ELISA (antibodies.online, Aachen). Die Studie hatte ein positives Votum der Ethik-Kommission der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Insgesamt wurde keine direkte Korrelation zwischen dem CMG2 Serumspiegel und dem Vorhandensein eines Prostatakarzinoms gefunden. Andererseits konnte eine statistisch positive Korrelation zwischen der Metastasierung und Progression eines Prostatakarzinoms und einem erhöhten CMG2-Protein-Serumspiegel gezeigt werden (p=0,009; Mann-Whitney-U-Test).