Go to page
 

Bibliographic Metadata

Title
Chemoprevention of colorectal cancer on the example of the natural compound thymoquinone and the HuR inhibitor MS-444 / submitted by Michaela Lang
Additional Titles
Chemoprävention des Kolorektalkarzinoms am Beispiel der Natursubstanz Thymoquinon und des HuR Inhibitors MS-444
AuthorLang, Michaela
CensorGasche, Christoph
PublishedWien, 2016
DescriptionXVIII, 151 Seiten
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zusammenfassung in deutscher Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Kolorektalkarzinom / chronisch entzündliche Darmerkrankungen / Chemoprävention / FAP / APCMin / AOM/DSS / HuR / MS-444 / Thymoquinon / Mikrobiom
Keywords (EN)Colorectal cancer / inflammatory bowel disease / chemoprevention / FAP / APCMin / AOM/DSS / HuR / MS-444 / thymoquinone / microbiota
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-14955 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Chemoprevention of colorectal cancer on the example of the natural compound thymoquinone and the HuR inhibitor MS-444 [9.45 mb]
Links
Reference
Classification
Abstract (German)

Patienten mit vererbbaren Formen des Kolorektalkarzinoms (KRK) oder chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) haben ein erhöhtes Darmkrebsrisiko. Um die Entstehung von Darmkrebs zu verzögern oder zu verhindern sind neben der Früherkennung und einer chirurgischen Behandlung chemopräventive Maßnahmen ausschlaggebend. Innerhalb dieser Dissertation haben wir zwei Substanzen, nämlich Thymoquinon, isoliert aus dem Öl von Nigella sativa Samen, und MS-444, ein Inhibitor des RNA-bindenden Proteins HuR, in Darmkrebs-Mausmodellen untersucht. Einen große Anzahl an Genen, die in Krebs und Entzündung eine Rolle spielen, werden durch HuR auf mRNA Ebene stabilisiert oder translational reguliert. HuR ist hochreguliert und cytoplasmatisch aktiv in verschiedensten humanen Krebsformen, inklusive dem KRK.

Thymoquinon, in einer Konzentration von 375 mg/kg aber nicht bei 37.5 mg/kg Diät, reduzierte die Anzahl der großen Polypen in Dünndarm von APCMin Mäusen und induzierte Tumorzell-spezifische Apoptose, gezeigt mittels TUNEL-Assay. Immunohistochemische Analysen wiesen auf ein Ansteigen von membranösen ß-catenin und eine Verringerung von nukleärem c-myc Protein in Tumoren hin. Thymoquinon aktivierte GSK-3ß und dies führte zu einer Verlagerung von ß-catenin aus dem Nukleus an die Membran, begleitet durch eine Verminderung von c-myc Protein in der KRK Zelllinie RKO. Eine Änderung im WNT/ß catenin Signalweg durch Thymoquinon könnte helfen die operative Tumorentfernung und Chemoprävention in familiärer adenomatöser Polyposis (FAP) zu ergänzen.

Immunohistochemische Analysen wiesen auf einen Anstieg der cytoplasmatischen HuR Expression in Darmgewebeproben bei CED hin. Im Gegensatz zu einem kontinuierlichen Anstieg von HuR bei der Adenom-Karzinom-Sequenz beim sporadischen KRK fanden wir eine sehr geringe cytoplasmatische HuR Expression in dysplastischen Läsionen von CED Patienten, obwohl eine hohe Expression in Kolitis-assoziierten Tumoren zu finden war. Intraperitoneale Gabe von 10 mg MS-444/kg Körpergewicht verschlechterte AOM/DSS induzierte Tumorgenese, verstärkte die Gewichtsabnahme, erhöhte die Tumorlast und führte zu mehr invasiven Tumoren. Apoptose in Tumorzellen war vermindert und die Zahl der Tumor-assoziierten Eosinophile reduziert, begleitet durch einen Verlust von Eotaxin-1 und IL-18. Im Gegensatz, HuR Inhibierung in APCMin Mäusen führte zu einem Rückgang der Tumoren im Dünndarm, unabhängig von Apoptose. Eine 16S rRNA Gen-Amplikon Sequenzierung der fäkalen Mikrobiota zeigte eine Verringerung der mikrobiellen Diversität und eine Anhäufung der Genera Prevotella, Akkermansia und Lachnospiraceae.

Systemische HuR Inhibierung ändert das inflammatorische Profil und Apoptose in Tumorzellen in zwei unterschiedlichen Mausmodellen, mit einem protektiven Effekt in APCMin Mäusen und schädlichen Auswirkungen in AOM/DSS Mäusen. HuR Inhibierung könnte sich günstig auf den Therapieverlauf beim sporadischen KRK oder bei FAP zeigen, verstärkt aber möglicherweise die Tumorgenese bei CED.

Abstract (English)

Patients with hereditary forms of colorectal cancer (CRC) or inflammatory bowel disease (IBD) have an increased risk to develop CRC.

Besides early detection and surgery, chemopreventive measures are most effective to prevent or delay CRC development. Within this thesis we investigated two compounds, namely thymoquinone, extracted from Nigella sativa seed oil, and MS-444, an inhibitor of the RNA-binding protein HuR, in mouse models of CRC. HuR alters mRNA stability or translation of a pleiotropy of genes involved in cancer and inflammation and was shown to be upregulated and cytoplasmically active in various human cancers, including CRC. Thus, HuR was selected as target of chemoprevention.

Thymoquinone fed at 375 mg/kg but not 37.5 mg/kg diet decreased large polyps in the small intestine of APCMin mice and induced tumor-cell specific apoptosis, as analyzed by TUNEL staining. Immunohistochemical analysis revealed an increase in membranous ß-catenin and a decrease in nuclear c-myc protein in tumors. Thymoquinone activated GSK-3ß, thereby shifting ß-catenin from the nucleus to the membrane, accompanied by decreased c myc levels, as shown for the CRC cell line RKO. Modulating WNT/ß-catenin signaling by thymoquinone may help to complement surgery and chemoprevention in familial adenomatous polyposis (FAP).

Immunohistochemical analysis revealed increased cytoplasmic HuR expression in IBD intestinal tissue samples. In contrast to the continuous increase of HuR following the adenoma-carcinoma sequence in sporadic CRC, cytoplasmic HuR was very low in dysplastic lesions of IBD patients, although highly present in colitis-associated cancer. MS-444 administered intraperitoneally at 10 mg/kg body weight aggravated AOM/DSS-induced tumorigenesis, as shown by increased weight loss, tumor burden and more invasive tumors. Tumor cell apoptosis was impeded and the number of tumor-associated eosinophils reduced, accompanied by a decrease eotaxin-1 and IL-18 levels. In contrast, in APCMin mice HuR inhibition diminished small intestinal tumor numbers, independent of apoptosis. 16S rRNA gene amplicon sequencing revealed reduced fecal microbiota diversity and an increase of Prevotella, Akkermansia and Lachnospiraceae genera. In summary, systemic HuR inhibition alters the inflammatory profile and tumor cell apoptosis in two distinct mouse models, being protective in APCMin mice and harmful in AOM/DSS mice. HuR inhibition might prove favorable in sporadic CRC or FAP but might aggravate tumorigenesis in IBD.

Stats
The PDF-Document has been downloaded 11 times.