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Bibliographic Metadata

Title
The transforming growth factor-beta signaling axis in liver cancer progression and intrahepatic metastasis / submitted by Petra Koudelkova
Additional Titles
The transforming growth factor-beta signaling axis in liver cancer progression and intrahepatic metastasis
AuthorKoudelkova, Petra
Thesis advisorMikulits, Wolfgang
Published2018
DescriptionXIV,126 Seiten : Diagramme, Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diss., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionMarch 2018
LanguageEnglish
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Hepatozelluläres Karzinom / HCC / Leberkrebs / Metastasierung / Intravasation / Transforming Growth Factor beta / TGF-beta / Endothelzellen / LSEC / epithelial zu mesenchymal Transition / EMT / Peroxiredoxin-3 / Transgelin-2 / Collectin 12 / Epoxidhydrolase
Keywords (EN)Hepatocellular carcinoma / HCC / epithelial-mesenchymal transition / EMT / endothelial cells / LSEC / intravasation / transendothelial migration / transforming growth-factor beta / TGF-beta / metastasis / peroxiredoxin-3 / epoxide hydrolase / transgelin-2 / collectin 12
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-14200 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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The transforming growth factor-beta signaling axis in liver cancer progression and intrahepatic metastasis [11.26 mb]
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Classification
Abstract (German)

Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist die häufigste Form von primärem Leberkrebs. Im Gegensatz zu anderen bösartigen Tumoren zeigt das HCC weltweit eine zunehmende Prävalenz. Der Mangel an zuverlässigen Biomarkern, eine späte Diagnose sowie eingeschränkte Behandlungsmöglichkeiten führen zu einer schlechten Prognose bei HCC Patienten. Das HCC weist bereits in sehr frühen Stadien eine zelluläre Heterogenität und intrahepatische Metastasierung auf. Eine hohe Chemoresistenz der Tumorzellen trägt zum Versagen herkömmlicher Chemotherapeutika bei. Die chirurgische Leberresektion oder Lebertransplantation stellt oft die einzige kurative Option dar, die aber ausschließlich im Frühstadium verfügbar ist. Dieser dringende Bedarf an zuverlässigen Biomarkern und die Suche nach systemischen Behandlungsmöglichkeiten sind daher die wichtigsten Ziele der gegenwärtigen HCC Bekämpfung. Es ist bekannt, dass der Transforming Growth Factor- (TGF-) an beinahe allen Schritten der metastatischen Kaskade beteiligt ist. Jedoch ist der Prozess der Intravasation, bei dem metastatische Zellen eine Barriere aus Endothelzellen überwinden müssen, der am wenigsten verstandene Prozess der metastatischen Kaskade. Daher war das Hauptziel dieser Arbeit, ein homotypisches zelluläres HCC-Modell zu entwickeln und die Rolle von TGF- während der Intravasation von HCC Zellen zu untersuchen. In dieser Arbeit konnten wir zeigen, dass durch den Verlust von p19ARF die zelluläre Seneszenz überwunden werden kann und murine sinusoidale Endothelzellen (mLSECs) immortalisiert werden können. Die p19ARF-/- mLSECs sind phänotypisch stabil, besitzen keine malignen Eigenschaften und konnten somit als Modell für Endothelzellen dienen. Unter diesen Voraussetzungen verwendeten wir p19ARF-/- LSECs, um ein Intravasationsmodell auf der Basis von halbdurchlässigen Transwell Membranen zu etablieren und Veränderungen der Genexpression während der Intravasation zu analysieren. Das entwickelte Modell stellte nicht nur die Endothelbarriere dar, sondern spiegelte auch die physiologische Polarität des Endothels wider. Ferner verwendeten wir murine maligne Hepatozyten, die nach der TGF- Behandlung die epithelial zu mesenchymal Transition (EMT) durchlaufen haben, um eine Transmigration durch die mLSEC-Schicht zu erreichen. Wir fanden heraus, dass die autokrine TGF- Signalschleife, die von den EMT-transformierten Zellen erzeugt wurde, nicht ausreichend war, um eine Intravasation zu induzieren. Mittels stabiler Isotopenmarkierung mit Aminosäuren und massenspektrometrischer Analyse konnten wir gleichzeitig Veränderungen der Proteinexpression in den mLSECs als auch in den malignen Hepatozyten während der Intravasation nachweisen. Eine wichtige Erkenntnis aus der Auswertung der In vitro Ergebnisse und dem Vergleich mit der Expression in HCC Patienten war, dass Veränderungen von Peroxiredoxin-3, Transgelin-2, Collectin 12 und der Epoxidhydrolase für das Überleben der Patienten wichtig sind. Zusammenfassend konnten wir neue Zielproteine identifizieren, die während der TGF--vermittelten Intravasation von HCC Zellen exprimiert werden und die für zukünftige Strategien zur Bekämpfung der HCC Progression relevant sein könnten.

Abstract (English)

Hepatocellular carcinoma (HCC) represents the most common form of primary liver cancer. In contrast to other malignancies, HCC shows increasing prevalence worldwide. Lack of reliable biomarkers, late diagnosis and therefore limited treatment options leave HCC patients with poor prognosis. HCC evinces high levels of heterogeneity and intrahepatic metastasis may occur already at very early stages. High chemoresistance of tumor cells causes failure of conventional chemotherapeutics and surgical liver resection or liver transplantation represent the only curative options available exclusively at the early HCC stages. Urgent need of reliable biomarkers and search for systemic treatment solutions are the hottest objectives in current HCC therapy. Transforming growth factor (TGF-) has been previously proved to be involved in all steps of the metastatic cascade with the exception of intravasation, a process when metastatic cells have to overcome the barrier of endothelial cells. At the same time, intravasation remains the least understood process of the metastatic cascade. Therefore, as the main goal of this thesis, we developed a homotypic cellular HCC model and addressed the role of TGF- during intravasation of HCC cells. In this thesis, we proved the concept that loss of p19ARF allows to overcome cellular senescence and to immortalize murine liver sinusoidal endothelial cells (mLSECs). We showed that p19ARF-/- mLSECs are phenotypically stable and do not gain malignant properties and thus could serve as a model of endothelial cells. In this regard, we used p19ARF-/- LSECs to establish a model of intravasation based on Transwell semi-permeable supports and to analyze changes in gene expression during intravasation. Notably, the devised model did not only represent the endothelial barrier but also reflected the physiological polarity of the endothelium. Furthermore, we used murine malignant hepatocytes that have undergone an epithelial to mesenchymal transition (EMT) upon TGF- treatment for transmigration through the mLSEC layer. We found that the autocrine TGF- signaling loop generated by the EMT-transformed cells was not sufficient to mediate intravasation. Using stable isotopic labeling with amino acids and mass spectrometry analysis, we were able to simultaneously detect changes in protein expression in both mLSECs and in malignant hepatocytes during intravasation. Importantly, the translation of in vitro findings into the HCC patient situation revealed alterations of peroxiredoxin-3, epoxide hydrolase, transgelin-2 and collectin 12 that are relevant for patients survival. In conclusion, we identified novel target proteins that are regulated during the TGF--mediated intravasation of HCC cells, which are suggested for future strategies to combat HCC progression.

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