IGF-1 stimuliert konstitutive Aktivierung von Arf GTPasen und Sekretion in humanen neuroendokrinen Tumorzellen

Einleitung: Konstitutive Sekretion von Hormonen ist das Hauptsymptom funktioneller neuroendokriner Tumore. Der Mechanismus und die Regulation dieser übermäßigen Hormonproduktion sind bislang nur wenig verstanden. Wichtige Regulatoren der Sekretion sind die Proteine der Familie der Adenosyl-Ribosylierungs-Faktoren (Arfs), die aus sechs Mitgliedern (Arf1–6) in drei Klassen, gebildet wird. Die Funktion von Arfs besteht u.a. in der Rekrutierung von Hüllproteinen an die Oberfläche von Membranen, an denen Vesikel gebildet werden (z.B. Golgi-Apparat). Damit haben Arfs eine Schlüsselfunktion in jeder Form der Sekretion.

Fragestellung: Ist eine konstitutive Arf-Aktivität an der Hypersekretion neuroendokriner Tumore beteiligt? Welche Mechanismen führen zu einer konstitutiven Aktivierung von Arf GTPasen?

Methodik: Die Mechanismen neuroendokriner Hypersekretion wurden anhand der humanen Zellline BON in vitro untersucht. Die subzelluläre Lokalisation von Arfs und das Verhältnis zu unterschiedlichen Membransystemen wurde mittels Immunfluoreszenzfärbungen analysiert. Der Effekt der Arf Aktivität auf die Sekretion wurde durch Verwendung spezifischer Inhibitoren und inhibitorischer Konstrukte quantifiziert. Weiterhin wurde der Signaltranduktionsweg, der zur konstitutiven Aktivierung von Arfs führt, unter Verwendung spezifischer Inhibitoren ermittelt.

Ergebnisse: In Immunfluoreszenzanalysen konnten Arf Proteine am Golgi-Apparat sowie an endosomalen Strukturen nachgewiesen werden. Zudem kolokalisieren Arf-GTPasen mit neuroendokriner Granula. Die Inhibition der Arf-Aktivität durch Brefeldin A führt zum Verlust neuroendokriner Granula in BON-Zellen. Dem entsprechend konnte in BON-Zellen eine konstitutive Aktivierung von Klasse I-Arfs als treibendes Moment der Hypersekretion nachgewiesen werden. Ein bekannter konstitutiver Schlüsselsignalweg in BON-Zellen ist die autokrin vermittelte IGF-1-Signaltransduktion. Die Unterbrechung dieses Signalweges an verschiedenen Stellen, z.B. am IGF-1 Rezeptor oder der nachgeschalteten ERK-Kaskade, führt zum Verlust der konstitutiven Arf-Aktivität.

Schlussfolgerung: Neuroendokrine Hypersekretion wird durch konstitutive Aktivität von Klasse I Arfs vermittelt. Arf GTPasen sind ein potentielles Target zur Therapie funktioneller neuroendokriner Tumore.