Korrelation von Glyoxalase-I-Expression und -aktivität mit Proliferation sowie Einfluss einer partiellen Inhibition der Glo-I auf Migrations-, Angiogenese- und Inflammationsmarker in verschiedenen HCC-Tumorzelllinien

Einleitung: Eigene Vorarbeiten zeigen eine Abnahme der Expression der Glo-I mit fortschreitender Zirrhose. Die Aktivität in den Hepatozyten nahm mit fortschreitender Zirrhose jedoch zu. Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) basiert auf veränderten Hepatozyten und entsteht fast ausschließlich in Patienten mit Zirrhose. Oxidativer Stress (ROS) und Inflammation sind wesentliche Mechanismen in der Entstehung eines HCC. ROS entstehen u.a. durch Bindung von „advanced glycation endproducts“ (AGEs), welche durch hohe Dosen Methylglyoxal (MGO) gebildet werden. AGEs binden an den Rezeptor RAGE, welcher wiederum einen positiven Feed-back loop mit NF-κB hat. MGO wird durch die Glyoxalase-I (Glo-I) detoxifiziert. Ziel der Arbeit war die Bedeutung der Glo-I für die Proliferation und Angiogense im HCC zu analysieren.

Methode: Analyse der Glo-I in verschiedenen HCC-Zelllinien (HepG2, AML12, Huh7) mittels Immunfluoreszenz, Westernblot (WB), RT-PCR und Enzymkinetik sowie Korrelation mit Proliferation (Wst-Assay). Mittels pharmakologischer Inhibition der Glo-I über Ethylpyruvat (EP, 1 – 20mM, 24h Inkubation) Analyse von Prolifation (Wst), Migration/Invasion (WB: PDGFR, ERK, pERK), Angiogenese (WB: VEGF, VEGFR2) sowie Inflammation (WB: NF-κB, Nrf2, RAGE).

Ergebnisse: Huh7-Zellen wiesen sowohl in WB als auch RT-PCR die höchste Expression und auch höchste spezifische Aktivität der Glo-I (0.6 ± 0.1 U/mg) auf und zeigten die größte Proliferationsrate verglichen mit HepG2 und AML12. Mittels EP-Gabe konnte in Huh7-Zellen die Proliferationsrate nach 6h (64.8 ± 5.7%, p = 0.006), 12h (55 ± 3.0%, p < 0.001) und 24h (66.9 ± 6.4%, p = 0.03) signifikant reduziert werden, im WB war eine signifikante Abnahme der Expression von PDGFR (17.5 ± 5.5%, p = 0.014), pERK (75.8 ± 6.2%, p = 0.038), VEGF (61.2 ± 5.8%, p = 0.003), VEGFR2 (45.5 ± 6.1%, p = 0.006), RAGE (44.9 ± 8.6%, p = 0.002) sowie NF-κB (43.5 ± 6.9%, p = 0.024) zu verzeichnen. Ferner wurde eine signifikante Stimulation von Nrf2 (242.7 ± 21%, p = 0.006) gesehen.

Schlussfolgerung: Höhere Glo-I-Expression und -aktivität korreliert mit einer höheren Proliferationsrate. Partielle Inhibition der Glo-I-Aktivität führt zu einer Abnahme von Proliferation, Migrations-, Angiogenese- und Inflammationsmarkern.