Zelladhäsionsmoleküle involviert in die Invasion von Nierenkarzinomzellen in die extrazelluläre Matrix

Zusammenfassung

Fragestellung: Die Invasion von Tumorzellen in die subendotheliale extracelluläre Matrix (ECM) ist ein entscheidender Schritt zur Bildung von hematogenen Metastasen bei Nierentumoren. An diesen Prozess beteiligte Zelladhäsionsmoleküle sind vor allem β₁-Integrine, die spezifisch die Aminosäuresequenz Arginin-Glycin-Asparagin (RGD) binden. Wir haben die Invasion einer Nierenzellkarzinom (NZK)-Linie (CCF-RC1) in verschiedene Komponenten der EZM sowie den Einfluss von Tumornekrosefaktor α (TNFα) und Interferon γ (IFNγ) in diesen Prozess untersucht. Zudem wurde der inhibitorische Effekt eines die β₁-Untereinheit der Integrine (CD29) und CD44-blockierenden monoklonalen Antikörpern sowie eines Pentapeptids getestet, das die Aminosäuresequenz RGD beinhaltet.

Material und Methode: Zur Quantifizierung der Invasion der NZK-Zellen wurde eine Mikrochemotaxis-Kammer mit einer Polycarbonatmembran (Porendurchmesser 8 µm) verwendet. Als chemotaktische Faktoren wurden Fibronektin (6 mg/ml), Laminin (250 µg/ml) oder Kollagen IV (100 µg/ml) eingesetzt. CCF-RC1-Zellen wurden vor Versuchsbeginn für 24 Stunden mit TNFα, IFNγ bzw. serumfreiem Kulturmedium vorinkubiert. Blockierungsversuche wurden unter Präinkubation mit Antikörpern gegen CD29 oder CD44 bzw. dem RGD-enthaltenden Peptid durchgeführt.

Ergebnisse: Unter Einsatz der ECM-Komponenten Fibronektin, Kollagen IV und Laminin zeigte sich eine fünf- bis zehnfach erhöhte Migration der Zellen. Diese erhöhte Invasion war stark abhängig von β₁-Integrinen, es erfolgte unter Einsatz eines anti-CD29-Antikörpers bzw. eines RGD-beinhaltenden Peptids eine annähernd vollständige Hemmung der Migration. CD44 scheint in nur geringem Maße an der Kollagen IV-abhängigen Migration beteiligt zu sein, die Fibronektin- und Laminin-abhängige Migration bleibt durch einen anti-CD44-Antikörper weitgehend unbeeinflusst. TNFα und IFNγ konnten weder eine erhöhte Expression von CD29 und CD44 hervorrufen, noch zeigte sich unter ihrem Einfluss ein deutlich verändertes Migrationsverhalten der Tumorzellen.

Schlussfolgerung: Die Resultate zeigen, dass die Invasion von Nierenkarzinomzellen von verschiedenen Substanzen der ECM in unterschiedlichem Maß stimuliert wird, wobei Fibronektin die größte Rolle zukommt. Dabei werden die Interaktionen auf molekularer Ebene entscheidend durch die β₁-Integrine und die korrespondierende Aminosäuresequenz RGD beeinflusst.

Abstract

Purpose: A dexisive step towards the formation of haematogenous metastases of renal tumours is the invasion of tumour cells into the subendothelial extracellular matric (EXM). The cell adhesion molecules mainly involved in this process are the β₁ integrins which specifically bind the amino acid sequence arginine-glycine-asparagine (RGD). We examined the invasion of a renal cell carcinoma line (CCF-RC1) into various components of ECM, as well as the invluence of tumour necrosis factor α (TNFα) and interferon γ (IFNγ) in this process. In addition, we also tested the inhibitory action of an antibody blocking the β₁ subunit of the integrins (CD 29) and of a CD44-blocking monoclonal antigen as well as of a pentapeptide comprising the amino acid sequence RGD.

Material and method: We used a microchemotaxis chamber with a polycarbonate membrane (pore diameter 8 µm) to quantify the invasion by the renal cell carcinoma cells. The chemotactic factors used by us were fibronectin (6 mg/ml), laminin (250 µg/ml) or collagen IV (100 µg/ml). CCF-RC1 cells were pre-incubated before the test for 24 hours with TNFα, IFNγ or with serum-free culture medium. Blocking tests were conducted under pre-incubation with antigens against CD29 or CD44 or the RGD-containing peptide.

Results:Using the ECM components fibronectin, collagen IV and laminin we found a cell migration that was five to ten times higher. This enhanced invasion depended markedly on the β₁ integrins; in fact, migration was almost completely inhibited when using another anti-CD29 antigen or a peptide comprising RGD. It appears that CD44 participates only slightly in the collagen IV-dependent migration; migration dependent on fibronectin and laninin remains largely unaffected by an anti-CD44 antigen. TNFα and IFNγ were neither acapable of causing an increased expression of CD29 and CD44, nor did they markedly change the migration behaviour of the tumour cells.

Conclusion: These results show that the invasion by renal carcinoma cells is stimulated by different substances of the ECM to a different degree, fibronectin playing the most prominent part. The interactions on a molecular level are dexisively influenced by the β₁ integrins and the corresponding amino acid sequence RGD.

Key words:

Metastasis - Carcinoma - Renal Cell - Extracellular matrix - Integrins - CD 44 antigen

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