Die Rolle niedermolekularer Hyaluronsäurefragmente und LYVE-1 bei der Lymphangiogenese

Jochen Bauer
2012
Lymphangiogenese ist die Neubildung lymphatischer Gefäße aus bereits bestehenden. Im adulten Organismus findet Lymphangiogenese nahezu ausschließlich während pathologischer Prozesse statt. Im Tumorkontext korreliert eine Neubildung lymphatischer Gefäße häufig mit erhöhter Metastasierung und einer schlechten Prognose für den Patienten. Im Gegensatz dazu kann ein Mangel an funktionellen Lymphgefäßen zu Lymphödemen führen. Lymphangiogenese kontrolliert zu manipulieren ist deshalb ein
more » ... nder Ansatz bei der Entwicklung neuer Therapien für verschiedene Krankheitsbilder. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Fragmente der Extrazellulären Matrix-Komponente Hyaluronsäure als neue lymphangiogene Faktoren identifiziert. Diese niedermolekularen Hyaluronsäure (sHA)-Moleküle kommen in gesundem Gewebe nur in geringen Mengen vor, bei Entzündungsreaktionen oder im Tumorkontext kann es allerdings zu einer Akkumulation kommen. Die stark bioaktive sHA verfügt über pro-inflammatorische und pro-angiogene Eigenschaften. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sHA einen größenund konzentrationsabhängigen biphasischen Effekt auf die Proliferation primärer humaner Lymphendothelzellen (LECs) vermittelt, während kleinere Fragmente eine stärkere proproliferative Wirkung als größere sHA-Moleküle besitzen. Die pro-lymphangiogene Wirkung von sHA wird über den lymphatischen Marker LYVE-1 vermittelt, der in stark sialisierter Form auf den LECS exprimiert wird. Hohe sHA-Konzentrationen hingegen inhibierten die Proliferation, Migration und Gefäßbildung von LECs in vitro. Neben einer morphologischen Veränderung der LECs induzierten hohe sHA-Konzentrationen zusätzlich eine TGF-βunabhängige Herrunterregulierung der lymphatischen Marker LYVE-1, Prox-1 und VEGFR-3. Zur Untersuchung der möglichen Rolle von sHA und seinem Rezeptor LYVE-1 in der Tumormetastasierung wurde das murine 4T1-Brusttumormodell verwendet und sowohl in Wildtyp-als auch in LYVE-1 defizienten Tieren getestet. Dabei stellte sich heraus, dass sowohl das Tumorwachstum als auch die Metastasierung in die Lunge von LYVE-1 unabhängig war. Allerdings war die Metastasierung in die Lymphknoten in den LYVE-1 defizienten Tieren bei identischen sHA-Konzentrationen in der interstitiellen Flüssigkeit der Primärtumore signifikant beeinträchtigt. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass mit niedermolekularen Fragmenten von Hyaluronsäure neue lymphangiogene Faktoren beschrieben wurden, die konzentrations-und größenabhängig die Funktion und Identität von LECs auf mehreren Ebenen beeinflussen. II Abstract Lymphangiogenesis is defined as the formation of new lymphatic vessels from preexisting ones. In Adults, lymphangiogenesis is nearly completely restricted to pathological conditions. In the context of tumors, the formation of new lymphatic vessels often correlates with increased metastasis formation and a poor prognosis for cancer patients. In contrast, a lack of functional lymphatic vessels can lead to the formation of lymphedema. Thus, a controlled manipulation of lymphangiogenesis represents a promising approach in the treatment of various pathological disorders. In the present work, fragments of the extracellular matrix component Hyaluronic Acid were identified as new lymphangiogenic factors. These low-molecular weight Hyaluronic Acid molecules (sHA) occur only in very low concentrations in healthy tissues, whereas during inflammation and tumor growth, an accumulation of sHA can take place. sHA is highly bioactive and possesses pro-inflammatory and pro-angiogenic properties. In the present work, it has been shown, that sHA mediates a size-and dose-dependent biphasic effect on the proliferation of primary human lymphatic endothelial cells (LECs), while small sHA molecules had a stronger pro-proliferative effect than bigger HA-fragments. The prolymphangiogenic impact of sHA is mediated via the lymphatic marker LYVE-1, which is expressed on the surface of the LECs in a highly sialylated manner. In contrast, high sHA concentrations inhibit in vitro the proliferation, migration and tubule formation of LECs. Additionally to a morphological alteration from an epithelial to a fibroblast-like phenotype, high sHA concentrations induced, by a TGF-β independent way, the downregulation of the lymphatic marker LYVE-1, Prox-1 and VEGFR-3 in LECs. To investigate the putative role of sHA and its receptor LYVE-1 in tumor metastasis, murine 4T1 breast cancer cells were implanted into wildtype-and LYVE-1 -/mice. Thereby, it has been demonstrated that tumor growth and lung metastasis were independent of LYVE-1. However, despite having detected the same amounts of sHA in the interstitial fluid of the primary tumors of wildtype and LYVE-1 -/mice, lymph node metastasis in the LYVE-1 deficient mice were significantly affected. In summary, fragments of Hyaluronic Acid have been described as new lymphangiogenic factors which influence the function and identity of LECs in a size-and dose-dependent manner at various levels. III Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung I Abstract II Inhaltsverzeichnis III Literaturverzeichnis 99 Abbildungsverzeichnis 120 Abkürzungsverzeichnis 122 Danksagung 125 Einleitung_________________________________________________________________________ 1
doi:10.11588/heidok.00014012 fatcat:yhniql2ijfhc3b3pdupy437tdu