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Helge Zum Buttel

• Fuer die schlechte Prognose von Glioblastompatienten mit einer ueberlebenszeit von 9-15 Monaten (Norden and Wen, 2006) ist vor allem die hohe Invasivitaet dieser Tumore verantwortlich. Nach operativer Entfernung des Haupttumors entstehen aus den verbleibenden invadierten Zellen sekundaere Tumore, die sich mitunter ueber weite Bereiche des Hirns verteilen. Des Weitern sind die hochinvasiven Tumorzellen oft resistent gegen Chemo- und Strahlentherapie (Drappatz et al., 2009; Lefranc et al., 2005). In Maustumormodellen und Pateinten konnte zudem gezeigt werden, dass die neuartige antiangiogenetische Therapie zwar das Tumorwachstum verringert, jedoch die Invasivitaet stark erhoeht. (Norden et al., 2008; Ebos et al., 2009; Paez-Ribes et al., 2009). Ueber die Mechanismen die diese hohen Invasivitaet induzieren, ist bislang nur sehr wenig bekannt. Die durch Reduktion von Blutgefaessen steigende Hypoxie des Tumors foerdert die Expression von Matrix-Metalloproteinasen (MMPs). Dies fuehrt zum Abbau der extrazelluaeren Matrix des umgebenden gesunden Gewebes und beguenstigt dadurch die Tumorzellinvasion (Indelicato et al., 2010; Miyazaki et al., 2008; Shyu et al., 2007). Die Umformung des Aktinzytoskeletts und damit die Mobilitaet von Zellen wird vorwiegend durch ein akkurates Zusammenspeil der Rho GTPasen Rac, Rho und Cdc42, kontrolliert (Ridley et al., 2003). Fuer die Organisation von Axonen im Nervensystem und fuer die Blut- und Lymphgefaessbildung wurde gezeigt, dass die Interaktion der Eph-Rezeptortyrosinkinasen und Ihrer Ephrin-Liganden Signalwege induziert, die in die Regulation dieses Zusammenspiels involviert sind (Egea and Klein, 2007; Makinen et al., 2005; Palmer et al., 2002; Sawamiphak et al., 2010). Des Weiteren zeigt die Analyse der Genloci von Eph-Rezeptoren und Ephrinen in verschieden Hirntumoren eine gehaeufte Deletionen des Ephrin-B2-Gens. Die Quantifizierung von Ephrin-B2 mRNA in diesen Tumoren hat ausserdem ergeben, dass mit zunehmender Malignitaet die Expression von Ephrin-B2 sinkt. Aus diesen Gruenden wurden die Untersuchungen in dieser Arbeit auf die Rolle von Ephrin-B2 anhaengigen Signalwegen in der Glioblastomzellinvasion konzentriert. In einem modifiziertem Boyden-Chamber-Assay konnte gezeigt werden, dass das Ephrin-B2 induzierte EphB4 forward signaling und EphB4 induzierte Ephrin-B2 reverse signaling die Invasivitaet der human Glioblastomzelllinien LN-229, G55 und SNB-19 reduziert. In einem Maustumormodel konnte weiterhin gezeigt werden, dass Ephrin-B2 Knock-Out (KO) Astrozytomzellen, im Vergleich zu Wild-Typ (WT) Zellen, Tumore mit einem groesseren Volumen und einer erhoehten Invasivitaet bilden. Da die Expressionslevel fuer die Ephrin-B2 bindenden Rezeptoren EphA4, EphB1 EphB3 und EphB6 auch im adulten Hirn hoch sind (Hafner et al., 2004), weisen diese in vitro und in vivo Ergebnisse auf eine Tumorsupressorfunktion von Ephrin-B2 hin, die durch repulsive Effekte des Ephrin-B2 reverse signaling vermittelte werden koennten. Dies geht mit Erkenntnissen ueber kolorektale Tumore einher (Batlle et al., 2005). Die in einem Sphaeroid-Invasionsassay mit einer EphB-Rezeptoren freien Umgebung beobachtete verminderte Invasion von Ephrin-B2 WT deutet auf eine zusaetzliche invasionsblockierende Rolle der Ephrin-B2-Eph-Rezeptor Interaktion zwischen benachbarten Tumorzellen hin, wie sie auch in Brusttumoren gefunden wurde (Noren et al., 2006). Es scheint als sei Tumorprogression und Invasion erst moeglich, nachdem die Expression von Ephrin-B2 vermindert wurde. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass in hypoxischen Glioblastomzellen die Ephrin-B2 Expression durch die direkte Bindung des den Transkriptionsfaktors ZEB2 an den Ephrin-B2 Promoter reprimiert wird. In einem Weiteren Maustumormodel konnte gezeigt werden, dass die Blockierung der ZEB2 Expression mittels shRNA und die damit einhergehenden Inhibition der hypoxie induzierten Ephrin-B2 Repression das Wachstum und die Invasivitaet von Glioblastomen verringert. Zusaetzlich wurde gezeigt, dass der Verlust von ZEB2 ausreicht, die durch antiangiogenetische Therapie induzierte stark erhoehte Invasivitaet zu vermeiden. Die in dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse fuehren zu folgendem Modelmechanismus. In kleinen normoxischen Tumoren koennen repulsive Effekte des Ephrin-B2 reverse signalings und EphB forward signalings zwischen Tumorzellen und Zellen des umgebenden Gewebes die Ausbreitung und Invasion des Tumors unterdruecken. Zusaetzlich koennte das Ephrin-B2 induzierte EphB forward signaling zwischen benachbarten Tumorzellen die Mobilitaet der Tumorzellen wie in Brusttumoren inhibieren. Beim Erreichen einer bestimmten Tumorgroesse tritt Hypoxie auf, wodurch HIF-1alpha stabilisiert wird. Dies fuehrt dann zur ZEB2 Expression und leitet die Repression von Ephrin-B2 ein, was wiederum zur erhoehten Tumorzellemobilitaet und im Zusammenspiel mit MMPs zu Invasion fuehren kann. Gleichzeitig werden durch den HIF-induzierten VEGF-Gradienten neue Blutgefaesse rekrutiert. Damit wird der hypoxie-induzierten Invasivitaet entgegengewirkt. Wird mittels antiangiogenetischer Behandlung versucht Tumorprogression entgegenzuwirken, resultiert daraus eine erneut gesteigerte Hypoxie, die dann durch die ZEB2 vermittelte Repression von Ephrin-B2 wieder eine erhoehte Invasivitaet induzieren kann. Das Blockieren der ZEB2 Expression kann dieser durch antiangiogenetischen Behandlung induzierten Invasivitaet entgegenwirken.