Die Mechanismen der Hirnmetastasierung

Kienast, Yvonne (2010): Die Mechanismen der Hirnmetastasierung: Ein neuer experimenteller Ansatz mittel in vivo 2-Photonen-Mikroskopie. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Metastasen sind die häufigsten bösartigen Hirntumore und gehen mit einer hohen Morbidität und Mortalität einher. Die steigende Inzidenz von Hirnmetastasen sowie die limitierten Therapieoptionen unterstreichen die Notwendigkeit der Entwicklung neuer, wirkungsvollerer Ansätze zur Prävention und Therapie dieser gravierenden Erkrankung. Da momentan im Wesentlichen lediglich Endpunktuntersuchungen vorliegen, sind viele Schritte des Metastasierungsprozesses noch wenig verstanden. In der vorliegenden Dissertation wurde daher ein neuartiges Tiermodell etabliert, welches erstmalig das qualitative und quantitative Studium der einzelnen Prozesse der Hirnmetastasierung erlaubte, vom Arrest der Tumorzellen in Blutkapillaren bis hin zum Wachstum einer großen Metastase. Dabei wurden individuelle, fluoreszierende Tumorzellen in Gehirnen lebender Mäuse über einen Zeitraum von Minuten bis Monaten mittels 2-Photonen-Mikroskopie in vivo verfolgt und quantifiziert. Es konnten obligate, ineffiziente und erfolglose Schritte der Hirnmetastasierung bestimmt sowie die Rolle der bestehenden Hirngefäße, Endothelzellen und der Angiogenese ermittelt werden. Die in die Arteria carotis interna injizierten Lungenkarzinom- und Melanomzellen mussten folgende Schritte absolvieren, um über Wochen erfolgreich zu einer Makrometastase zu proliferieren (was nur wenigen Prozent gelang): 1.) vaskulärer Arrest durch Größenrestriktion in Gefäßgabeln, 2.) aktive und frühe Extravasation, 3.) Beibehaltung einer strikt perivaskulären Position über Wochen, 4.) Wachstum entlang bestehender Gefäße (Melanom) oder sehr frühe Angiogenese (Lungenkarzinom). Die Persistenz nicht-proliferierender Tumorzellen über viele Wochen (Ruhezustand, "dormancy") geschah nur im Einzelzellstadium und nur unter Beibehaltung eines strikten Gefäßkontaktes. "Dormancy" war bei Melanomzellen mit hoher Mobilität im Gehirn verbunden, wohingegen Lungenkarzinomzellen statisch blieben. Effiziente und ineffiziente Schritte waren vergleichbar für die Zell-Linien einer Tumorentität, unterschieden sich aber deutlich zwischen den Tumortypen und waren über die gesamte späte metastatische Kaskade verteilt. Chronische VEGF-A-Inhibition durch Bevacizumab induzierte einen Ruhezustand von Lungenkarzinom-Mikrometastasen durch Verhinderung ihres Angiogenese-abhängigen Wachstums zu Makrometastasen. Diese Ergebnisse sprechen für ein Potential antiangiogener Therapien für die Prophylaxe und Therapie der Hirnmetastasierung des Lungenkarzinoms. Das neue Tiermodell erlaubt es somit erstmals, die Wirkung von Therapien und molekularen Faktoren auf jeden einzelnen Schritt der späten metastatischen Kaskade zu bestimmen.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Hirnmetastasen, in vivo Mikroskopie, Lungenkarzinom, Melanom
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 10. Mai 2010
• 1. Bericht­erstatter:in: Pfister, Hans-Walter