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Bedeutung der Gewebe-Azidose für die Funktion intratumoraler NK-Zellen
Bedeutung der Gewebe-Azidose für die Funktion intratumoraler NK-Zellen
Die Laktatazidose ist ein Mechanismus der Immunsuppression im Tumormikromilieu und ein klassisches Kennzeichen maligner Transformation. In den letzten Jahren wurde immer deutlicher, dass sie jedoch durch vergleichsweise simple Methoden, wie nebenwirkungsarme Medikamente oder systemische Puffer, neutralisiert werden kann. Ziel der Arbeit war es, die Auswirkungen der Laktatazidose und ihrer Neutralisierung anhand von oraler Natriumbikarbonatgabe auf die Funktion natürlicher Killerzellen (NKZ) zu untersuchen und die verantwortlichen Mechanismen aufzuzeigen. Zu diesem Zweck wurde ein transgenes Spontanlymphommodell der Maus verwendet, das klinisch dem humanen Burkitt-Lymphom, einem aggressiven B-Zell-Lymphom aus der Gruppe der Non-Hodgkin-Lymphome entspricht. Es war bereits bekannt, dass das mittlere Überleben erkrankter Mäuse durch orale Applikation von Natriumbikarbonat signifikant verlängert wird. Dieser Effekt konnte anhand eines Depletionsversuches eindeutig auf NKZ zurückgeführt werden. Es zeigte sich, dass NKZ unter Therapie in Tumoren stärker akkumulieren und der zugrunde liegende Mechanismus möglicherweise die CXCR3-vermittelte Chemotaxis darstellt. Darüber hinaus konnte für das hier verwendete c-MYC-Lymphom bereits gezeigt werden, dass intratumorale NKZ progredient ihre Funktion verlieren und in einen Zustand funktioneller Anergie eintreten. Die NKZ-Funktion sollte daher unter Therapie überprüft werden. Obwohl die Therapie zu einer signifikant höheren Interferon-(IFN)-γ-Expression führte, konnte anhand von Zytotoxizitätsversuchen und der Analyse der Synthese zytolytischer Enzyme keine eindeutige Verbesserung der Zytotoxizität nachgewiesen werden. Bei der Untersuchung der verantwortlichen Signalmoleküle ergab sich jedoch eine gesteigerte Aktivierung sowohl des ERK-, als auch des JNK-Signalweges. ERK, das sowohl Degranulation als auch die Zytokinexpression (IFN-γ) natürlicher Killerzellen reguliert, scheint alleine nicht ausreichend zu sein, die effektive Lysekapazität zu steigern. Es könnte jedoch - zusammen mit JNK, welches ausschließlich die Zytokinexpression reguliert - eine Erklärung für die unter Therapie signifikant höhere IFN-γ-Expression bieten. Ähnliche Effekte konnten auch in T-Zellen beobachtet werden - hierfür bedarf es jedoch weiterer Untersuchungen. Des Weiteren wies die Analyse von ex vivo entnommenen Seren unter Therapie auf eine effektive Antitumorantwort hin. Zudem wurde gezeigt, dass die Therapie auch im transplantierbaren Lymphom-Modell und unter adoptivem NKZ-Transfer antitumorale Effekte zur Folge hat. Hierfür wurden Donor-NKZ aus Wildtyp-Mäusen entnommen, markiert und anschließend adoptiv in subkutane Tumoren unbehandelter sowie behandelter Mäuse transferiert. 24h später zeigte die Analyse von behandelten Empfängertieren sowohl in transferierten als auch endogenen NKZ eine höhere Expression des - für eine effektive Antitumorantwort essenziellen - Immunmediators IFN-γ. Zusammenfassend liefert die vorliegende Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der immunsuppressiven Effekte der Laktatazidose auf die Funktion natürlicher Killerzellen in soliden Tumoren und bietet Ausblick auf künftige, klinisch anwendbare Interventionen zur Neutralisierung der tumorinduzierten Laktatazidose.
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Roser, David Andreas
2020
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Roser, David Andreas (2020): Bedeutung der Gewebe-Azidose für die Funktion intratumoraler NK-Zellen. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die Laktatazidose ist ein Mechanismus der Immunsuppression im Tumormikromilieu und ein klassisches Kennzeichen maligner Transformation. In den letzten Jahren wurde immer deutlicher, dass sie jedoch durch vergleichsweise simple Methoden, wie nebenwirkungsarme Medikamente oder systemische Puffer, neutralisiert werden kann. Ziel der Arbeit war es, die Auswirkungen der Laktatazidose und ihrer Neutralisierung anhand von oraler Natriumbikarbonatgabe auf die Funktion natürlicher Killerzellen (NKZ) zu untersuchen und die verantwortlichen Mechanismen aufzuzeigen. Zu diesem Zweck wurde ein transgenes Spontanlymphommodell der Maus verwendet, das klinisch dem humanen Burkitt-Lymphom, einem aggressiven B-Zell-Lymphom aus der Gruppe der Non-Hodgkin-Lymphome entspricht. Es war bereits bekannt, dass das mittlere Überleben erkrankter Mäuse durch orale Applikation von Natriumbikarbonat signifikant verlängert wird. Dieser Effekt konnte anhand eines Depletionsversuches eindeutig auf NKZ zurückgeführt werden. Es zeigte sich, dass NKZ unter Therapie in Tumoren stärker akkumulieren und der zugrunde liegende Mechanismus möglicherweise die CXCR3-vermittelte Chemotaxis darstellt. Darüber hinaus konnte für das hier verwendete c-MYC-Lymphom bereits gezeigt werden, dass intratumorale NKZ progredient ihre Funktion verlieren und in einen Zustand funktioneller Anergie eintreten. Die NKZ-Funktion sollte daher unter Therapie überprüft werden. Obwohl die Therapie zu einer signifikant höheren Interferon-(IFN)-γ-Expression führte, konnte anhand von Zytotoxizitätsversuchen und der Analyse der Synthese zytolytischer Enzyme keine eindeutige Verbesserung der Zytotoxizität nachgewiesen werden. Bei der Untersuchung der verantwortlichen Signalmoleküle ergab sich jedoch eine gesteigerte Aktivierung sowohl des ERK-, als auch des JNK-Signalweges. ERK, das sowohl Degranulation als auch die Zytokinexpression (IFN-γ) natürlicher Killerzellen reguliert, scheint alleine nicht ausreichend zu sein, die effektive Lysekapazität zu steigern. Es könnte jedoch - zusammen mit JNK, welches ausschließlich die Zytokinexpression reguliert - eine Erklärung für die unter Therapie signifikant höhere IFN-γ-Expression bieten. Ähnliche Effekte konnten auch in T-Zellen beobachtet werden - hierfür bedarf es jedoch weiterer Untersuchungen. Des Weiteren wies die Analyse von ex vivo entnommenen Seren unter Therapie auf eine effektive Antitumorantwort hin. Zudem wurde gezeigt, dass die Therapie auch im transplantierbaren Lymphom-Modell und unter adoptivem NKZ-Transfer antitumorale Effekte zur Folge hat. Hierfür wurden Donor-NKZ aus Wildtyp-Mäusen entnommen, markiert und anschließend adoptiv in subkutane Tumoren unbehandelter sowie behandelter Mäuse transferiert. 24h später zeigte die Analyse von behandelten Empfängertieren sowohl in transferierten als auch endogenen NKZ eine höhere Expression des - für eine effektive Antitumorantwort essenziellen - Immunmediators IFN-γ. Zusammenfassend liefert die vorliegende Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der immunsuppressiven Effekte der Laktatazidose auf die Funktion natürlicher Killerzellen in soliden Tumoren und bietet Ausblick auf künftige, klinisch anwendbare Interventionen zur Neutralisierung der tumorinduzierten Laktatazidose.