Einfluß von Komponenten der extrazellulären Matrix auf Hypophysenzellphysiologie und Hypophysentumorpathogenese

Die extrazelluläre Matrix umgibt Zellen, stabilisiert Gewebe und
reguliert Zellfunktionen. Bestandteile der ECM transduzieren
Signale durch Zellmembranrezeptoren, sog. Integrine. Integrine
vermitteln Änderungen der Zellmorphologie, Proliferation,
Differenzierung und Apoptose in Zellen. Die Frage ob die ECM eine
wichtige Rolle in der Physiologie und Tumorgenese der Hypophyse
spielt, ist immer noch offen. In der vorliegenden Arbeit wurden zum
ersten Mal die regulatorischen Möglichkeiten der ECM in der
Hypophyse dargestellt. Es wurde der Einfluß der extrazellulären
Matrix auf das Wachstum und die Zytokinsekretion von
follikulostellaren Zellen, sowie Hormonsekretion, Proliferation und
Signaltransduktion in kortikotropen Zellen untersucht. Desweiteren
werden in dieser Arbeit Änderungen der Expression von Laminin, als
auch deren mögliche funktionale Konsequenzen innerhalb der
Prolaktinomgenese demonstriert. In der follikulostellaren Zellinie
TtT-GF konnte gezeigt werden, daß Fibronektin und Kollagen I die
Zellproliferation stimulieren. Simultan führte nur Kollagen I zu
einer Erhöhung der Interleukin-6 Sekretion, welches ein bekannter
Wachstumsfaktor für follikulostellare Zellen ist. Die signifikante
Hemmung der Proliferation von FS-Zellen bei Kombination von
Kollagen I mit einem anti-IL6-Antikörper läßt darauf schließen, daß
Kollagen I die Proliferation und Zytokinsekretion von
follikulostellaren Zellen reguliert. Die Fibronektin vermittelte
Proliferationsteigerung scheint dagegen einem anderen Mechanismus
zugrunde zu liegen. In der kortikotropen Tumorzellinie AtT-20
konnte nachgewiesen werden, daß die ACTH Sekretion durch
Fibronektin, Laminin und Kollagen I inhibiert wird. Ein
Reporterkonstrukt bestehend aus dem POMC Promoter und Luciferasegen
zeigte ähnliche Ergebnisse, was auf eine Hemmung der ACTH Sekretion
bereits auf Ebene der POMC-Transkription schließen läßt. Im
Gegensatz dazu konnte keine signifikante Veränderung der ACTH
Sekretion in normalen Hypophysenzellen festgestellt werden. AtT-20
Zellproliferation wurde durch Kollagen IV und Fibronektin
stimuliert, wogegen Kollagen I und Laminin zu einer Inhibition
führten. Parallel dazu fand eine Veränderung der Zellform statt.
Ein möglicher integrinvermittelter Signalweg umfasst die
Aktivierung von Rac, einer kleinen GTPase, mit der konsekutiven
Produktion von reaktiven Sauerstoffradikalen (ROS) und einer runden
Zellform. Es konnte gezeigt werden, daß eine Inhibition der AtT-20
Proliferation durch Laminin mit einer signifikanten Erhöhung der
reaktiven Sauerstoffradikalen und einer runden Zellform einhergeht.
Dieser Effekt war mit NAcetylcystein (NAC), einem ROS-Antagonisten,
umkehrbar und am ehesten Rac vermittelt. Unter Kollagen IV fand
ebenfalls eine Inhibition des Zellwachstums statt. AtT-20 Zellen
nahmen auch hier eine runde Zellform an und produzierten, wenn auch
weniger stark als Laminin und Kollagen I, ROS. Dieser Effekt war
jedoch nicht durch NAC umkehrbar. Kollagen I führte dagegen zu
einer Steigerung der Proliferation und ROS-Produktion, sowie zu
ausgebreiteten als auch runden Zellen. Diese z.T. gegensätzlichen
durch Kollagen I+IV vermittelten Effekte könnten durch simultane
Aktivierung alternativer Mechanismen, wie z.B. eine
integrinbedingte Aktivierung als auch Hemmung von Rezeptoren für
Wachstumsfaktoren, verursacht sein. Ein weiterer, oft mit
Fibronektin assoziierter Signalweg, beinhaltet die
integrinvermittelte Aktivierung von Rho, einer weiteren kleinen
GTPase. Die fehlende ROS Erhöhung, der Einsatz eines β1-integrin
stimulierenden Antikörpers, sowie die integrinunabhängige
Stimulation von Rho durch Lysophosphatidatsäure läßt auf eine Rho
assoziierte Proliferationserhöhung in AtT-20 Zellen durch
Fibronektin schließen. In GH3 Zellen führte Laminin zu einer
Abnahme der Prolaktinsekretion und zur Inhibition der
Proliferation. Im Gegensatz dazu konnten keine Veränderungen der
Prolaktinsekretion in normalen Rattenhypophysenzellen beobachtet
werden. Übereinstimmend zeigte sich im Dopamin2 Rezeptor
defizienten Mausprolaktinom, einem Knock-Out in vivo Modell für
spontane Prolaktinomentwicklung, und humanen Prolaktinom eine
bereits sehr frühe Abnahme der Lamininexpression. Diese Hemmung der
Lamininexpression während der Prolaktinomgenese könnte einen
weiteren Faktor für erhöhte Hormonproduktion und Zellproliferation
in Prolaktinomen darstellen. Die hier erstmalig beschriebenen
Auswirkungen der extrazellulären Matrix auf
Hypophysenzellproliferation und -hormonsekretion verdeutlichen die
wichtige, aber wenig erforschte Rolle der ECM in der Hypophyse.
Diese Resultate sind nicht nur neue Ansatzpunkte der
Hypophysenphysiologie und -pathophysiologie, sondern lassen auch
die Weitläufigkeit der unterschiedlichen regulativen Systeme
innerhalb der Hypophyse erkennen.