Titelaufnahme

Titel
Molecular targeted therapies in portal hypertension and hepatocellular carcinoma : targeting angiogenesis with sorafenib and GDC-0449 / submitted by Matthias Pinter
VerfasserPinter, Matthias
Begutachter / BegutachterinPeck-Radosavljevic, Markus
Erschienen2014
Umfang91 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Portale Hypertension / Hepatozelluläres Karzinom / Angiogenese / Sorafenib / GDC-0449 / Hedgehog Signalweg
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-3961 Persistent Identifier (URN)
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Molecular targeted therapies in portal hypertension and hepatocellular carcinoma [8.07 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Hintergrund: Die portale Hypertension (PHT) und das hepatozelluläre Karzinom (HCC) sind 2 schwerwiegende Komplikationen der Leberzirrhose, welche das Endstadium jeder chronischen Lebererkrankung repräsentiert. Die Angiogenese spielt eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie der PHT und des HCC. Der orale Multikinase-Inhibitor Sorafenib ist der Referenzstandard für die Behandlung von Patienten mit fortgeschrittenem HCC. Aufgrund seiner anti-angiogenetischen Effekte wurde Sorafenib auch in diversen präklinischen Studien zur portalen Hypertension eingesetzt und zeigte dort durchwegs positive Auswirkungen auf den Pfortaderhochdruck und dessen Komplikationen. Trotz der Zulassung von Sorafenib zur Behandlung von Patienten mit HCC haben diese Patienten eine sehr schlechte Prognose. Weitere Behandlungsfortschritte sind daher notwendig und die Entwicklung und Zulassung neuer systemisch wirksamer Substanzen wird hoffnungsvoll erwartet.

Ziele: Ziel dieser Arbeit war es, die Effekte von Sorafenib auf den Pfortaderdruck (hepatic venous pressure gradient, HVPG), die systemischen hämodynamischen Effekte und die intrahepatische mRNA Expression von proangiogenetischen, profibrogenen und proinflammatorischen Genen zu untersuchen. Zudem wurde die Anti-Tumor-Wirkung des Hedgehog-Inhibitors GDC-0449 in in vivo und in vitro Modellen des HCC getestet, wobei insbesondere der Effekt auf die Angiogenese untersucht wurde.

Methoden: Patienten mit Leberfibrose/-zirrhose und HCC wurden mit einer Tagesdosis von 800mg Sorafenib behandelt. Es erfolgte eine HVPG-Messung sowie eine transjuguläre Leberbiopsie vor Therapiebeginn und 2 Wochen nach Beginn der Sorafenib-Behandlung. Es wurden Veränderungen des HVPG und der mRNA Expression von VEGF, PDGF, RhoA, TNF-[alpha] und PlGF evaluiert. Als nächstes wurden die Auswirkungen von GDC-0449 (Blockade des Hedgehog Signalweges auf Höhe von Smoothened Protein) auf das Tumorwachstum in einem orthotopen Rattenmodell untersucht. Um die Effekte auf die Angiogenese zu erforschen, erfolgte eine immunhistochemische Färbung des von-Willebrand-Faktor-Antigens und eine Analyse der mRNA Expression von diversen angiogenetischen Faktoren. Zudem wurden HCC Zelllinien mit GDC-0449 behandelt und hinsichtlich Zellwachstum und VEGF Expression untersucht. Die Wirkung von GDC-0449 auf das Wachstum und die Migration von Endothelzellen wurde ebenfalls getestet. Ergebnisse: Dreizehn Patienten, davon 12 Männer und 1 Frau, wurden in die Studie eingeschlossen. Zehn Patienten hatten ein Child-Pugh Stadium A und 3 Patienten ein Stadium B. Die häufigste Ursache der Lebererkrankung war chronischer Alkoholkonsum (n=7). Der Pfortaderdruck war bei insgesamt 11 Patienten erhöht, wovon 8 Teilnehmer eine klinisch signifikante portale Hypertension hatten. Eine signifikante Abnahme des HVPG um >=20% vom Ausgangswert konnte bei 4 Patienten beobachtet werden.

Während Patienten mit einem signifikanten HVPG Abfall eine Runterregulation der mRNA von VEGF, PDGF, PlGF, RhoA Kinase und TNF-[alpha] zeigten, kam es bei den anderen Patienten zu keiner nennenswerten Abnahme der mRNA Expression dieser 5 Gene. Im orthotopen Rattenmodell führte GDC-0449 zu einer signifikanten Abnahme der tumoralen VEGF Expression, was eine Reduktion der Mikrogefäßdichte und letztendlich eine signifikante Abnahme des Tumorwachstums bewirkte. Dies deutet auf eine indirekte anti-angiogenetische Wirkung durch Hemmung der tumoralen VEGF Produktion beim HCC hin. In den HCC Zelllinien hatte GDC-0449 zwar keinen Einfluss auf das Zellwachstum, führte aber zu einer signifikanten Reduktion der Zielgenregulation und VEGF Expression. GDC-0449 hatte keine Auswirkung auf Wachstum und Migration von Endothelzellen.

Konklusionen: Unsere Ergebnisse bestärken die präklinischen Daten zu den positiven Effekten von Sorafenib auf die portale Hypertension. Große kontrollierte Studien sind notwendig, um die vielversprechenden Effekte von Sorafenib auf die portale Hypertension und deren Komplikationen abschließend beurteilen zu können.

Die Blockade des Hedgehog Signalwegs mit GDC-0449 verminderte die tumorale VEGF Produktion in vitro und reduzierte die tumorale VEGF Produktion, die Angiogenese und das Tumorwachstum in einem orthotopen Rattenmodell.

Zusammenfassung (Englisch)

Background: Portal hypertension (PHT) and hepatocellular carcinoma (HCC) are two major complications of liver cirrhosis, the end-stage of every chronic liver disease. Angiogenesis plays an important role in the pathophysiology of both, PHT and HCC. The oral multikinase inhibitor sorafenib is the reference standard for the treatment of patients with advanced HCC. Due to its antiangiogenic properties several preclinical studies have also investigated sorafenib in preclinical models of PHT and found benefical effects of sorafenib on the portal hypertensive syndrome. Despite the recent approval of sorafenib the prognosis of patients with advanced HCC remains poor.

Thus, improvements regarding treatment of advanced HCC are absolutely essential and the development and approval of novel systemic drugs are highly expected.

Aims: To investigate the effect of sorafenib on hepatic venous pressure gradient (HVPG), systemic hemodynamics, and intrahepatic mRNA expression of proangiogenic, profibrogenic, and proinflammatory genes and to evaluated the effect of the hedgehog (Hh) pathway inhibitor GDC-0449 in in vivo and in vitro models of HCC, in particular with respect to angiogenesis.

Methods: Patients suffering from liver fibrosis/cirrhosis and HCC underwent HVPG measurement and transjugular liver biopsy at baseline and after two weeks during sorafenib treatment (400mg bid). We investigated the impact of sorafenib on HVPG and intrahepatic mRNA expression of VEGF, PDGF, RhoA, TNF-[alpha], and PlGF. Next, we evaluated the effect of Hh inhibition on tumor growth by means of an orthotopic rat model of HCC. Antiangiogenic properties of GDC-0449, a hedgehog pathway inhibitor blocking at the level of smoothened homologue (Smo), were investigated by immunohistochemical staining of von-Willebrand-Factor-antigen and by assessing the mRNA expression of certain angiogenic factors. In vitro, HCC cells treated with GDC-0449 were evaluated for cell viability and VEGF expression. The effect of Hh inhibition on endothelial cells was assessed by means of viability, migration, and tube formation assays.

Results: Thirteen patients of whom twelve subjects were male were included into the study. Child-Pugh class A/B was 10/3. The most common underlying etiology was alcoholic liver disease (n=7). Of eleven patients with elevated portal pressure eight subjects had clinically significant portal hypertension. Four patients experienced a >=20% decrease of HVPG from baseline. In HVPG responders, sorafenib treatment effectively decreased mRNA expression of VEGF, PDGF, PlGF, RhoA kinase, and TNF-[alpha]. In non-responders and patients without PHT mRNA levels increased (i.e. VEGF, PDGF, and RhoA) or remained stable (i.e. TNF- [alpha], PlGF) after 2 weeks of sorafenib treatment. Of note, we observed a significant mRNA downregulation of all 5 investigated genes in 2 of 4 HVPG responders.

In the orthotopic HCC model, Hh inhibition with GDC-0449 markedly reduced tumoral VEGF expression and microvessel density and led to a significant inhibition of tumor growth, indicating potential indirect antiangiogenic activity in HCC through inhibition of VEGF production. In vitro, GDC-0449 significantly reduced target gene regulation and VEGF expression but had no effect on viability in HCC cells. In endothelial cells, Hh inhibition had no effect on cell viability, migration, and tube formation.

Conclusions: Our results support the preclinical data on the effects of sorafenib on portal hypertension. A potential benefit of sorafenib treatment in patients with liver cirrhosis and portal hypertension has to be investigated in randomized controlled clinical trials. GDC-0449 reduces VEGF expression in HCC cell lines and downregulates tumoral VEGF production, angiogenesis, and HCC growth in an orthotopic rat model of HCC.