Expression, Funktion und endogene Modulatoren der transient receptor potential Kanälen TRPV1, TRPV6 und TRPM8 in gastroenteropankreatischen neuroendokrinen Tumoren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Forschungsprojektes war die nähere Untersuchung von transient receptor potential-Ionenkanälen erstmals in neuroendokrinen Tumorzellen. Die Funktionen und Expression wurden in anderen malignen sowie nicht malignen Zellen und Geweben verglichen. TRPV1 reguliert das intrazelluläre Calcium sowie die Calcium-abhängige Freisetzung von Chromogranin A in neuroendokrinen Tumorzellen des Pankreas. Der TRPV1 Agonist Capsaicin hemmt die Wachstum und die Proliferation neuroendokriner Tumorzellen, während die Apoptose stimuliert wird. Als zugrundeliegenden Mechanismen der Wirkung von Capsaicin wurde der Verlust des Mebranpotentials der Mitochodrien identifiziert. Darüber hinaus scheint die Induktion der reaktiven Oxygenierung und die Hemmung der ATP-Produktion dabei eine Rolle zu spielen. Diese Wirkungen führen zur Stimulation des Cytochrom C und der zytotoxischen Caspasen in neuroendokrinen Tumorzellen. Für den TRPV4 konnte die Potenzierung der die Glukose-stimulierten Insulinsekretion in den neuroendokrinen INS-1E Zellen (Insulinom der Ratte) charakterisiert werden. Ebenso wie der TRPV4 wurde der TRPV6 zwar schon in diversen Tumoren identifiziert (Brustkrebs, Prostatakrebs), jedoch noch nicht in neuroendokrinen Tumoren. In diesem Forschungsprojekt konnte die Expression des TRPV6 Kanals erstmals sowohl in den zuvor genannten INS-1 Zellen als auch in der BON-1 Zelllinie (humaner Pankreas) gezeigt werden. Da aktuell keine selektiven TRPV6 Modulatoren zur Verfügung stehen, wurden die Untersuchungen der TRPV6 Funktion an Zellen mit modifizierter Expression diese Kanals durchgeführt. Als Folge der Herunterregulation der TRPV6 Expression in INS-1 Zellen wurde der Ca2+ Einfluss deutlich reduziert und außerdem noch die Calcineurin/NFAT-abhängige Proliferation und die Genexpression von Proinsulin. Die Insulinsekretion blieb hierbei unberührt. Wie in der Insulinomen (INS-1) der Ratte führt TRPV6 auch in den humanen pankreatischen BON-1 Zellen zu einer Reduktion des intrazellulären Ca2+ und außerdem noch zur Verminderung der Aktivität von des NFAT. Als Folge dieser Prozesse wurde die Reduktion der pro-inflammatorischen Zytokine beobachtet. Insgesamt scheinen die TRP Kanäle auch eine Funktion für die Orexin A-vermittelte Insulinfreisetzung aus den Insulinomzellen zu spielen. Orexin kann nur bei intakten TRP Kanälen die Wirksamkeit auf die Calcium-abhängige Insulinsekretion entfalten. Zur Fragestellung betreffend der mutmaßlichen Interaktion zwischen tumorrelevanten Wachstumsfaktoren bzw. Hormonrezeptoren und TRP-Kanälen wurde dies am Beispiel VEGF und TRPM8/TRPV1 näher untersucht. Wegen der hohen Expression von beta adrenergen Rezeptoren in Augenzellen, die speziell über das Schilddrüsenhormonderivat 3-T1AM aktiviert werden können, wurden zur molekularen Charakterisierung zunächst Horn- und Bindehaut Zellen eingesetzt. Es konnte erstmals ein Zusammenhang 3-T1AM und dem TRPM8 in diesen Zellen belegt werden. Diese Interaktion konnte überraschenderweise auch in neuroendokrinen Tumorzellen (BON-1) erstmalig nachgewiesen werden. Die mögliche klinische Relevanz ergibt sich aus den Tierexperimenten, die einen Zusammenhang zwischen Hypothermie nach Zugabe von 3-T1AM gezeigt haben. In den BON-1 Zellen konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass der VEGF-induzierte Ca2+ Anstieg in mit 3-T1AM vorbehandelten Zellen unterdrückt werden konnte. Der zuvor genannte Effekt konnte auch in Patch-Clamp Messungen bestätigt werden. Als Konsequenz der reduzierten VEGF-Wirksamkeit auf die BON-1 Zellen kann die Unterdrückung des Wachstums erwartet werden. Dieser Zusammenhang kann künftig in weiterführenden Studien untersucht werden. Zusammenfassend betrachtet, spielen TRP Kanäle für das Wachstum, Proliferation und die Apoptose neuroendokriner Tumorzellen eine Rolle. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist der Einfluss auf die Calcium-abhängigen Sekretionsvorgänge am Beispiel von Chromogranin A und Insulin. Schließlich konnte in Cross Studien gezeigt werden, dass GPCRs über Hormonliganden TRP Kanäle triggern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Thermo-sensitive transient receptor potential vanilloid channel-1 regulates intracellular calcium and triggers chromogranin A secretion in pancreatic neuroendocrine BON-1 tumor cells.
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Mergler S., Skrzypski M., Sassek M., Pietrzak P., Pucci C., Wiedenmann B., Strowski M.Z.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2011.09.005) - Activation of TRPV4 channel in pancreatic INS-1E beta cells enhances glucose-stimulated insulin secretion via calcium-dependent mechanisms. FEBS Letters, Vol. 587. 2013, Issue 19, pp. 3281–3287.
Skrzypski M., Kakkassery M., Mergler S., Grötzinger C., Khajavi N., Sassek M., Szczepankiewicz D., Wiedenmann B., Nowak K.W., Strowski M.Z.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.febslet.2013.08.025) - Charakterisierung des Transient-Rezeptor-Potential-Kationenkanals TRPV4 in Insulin-produzierenden INS-1-Zellen. Dissertation, Medizinische Fakultät Charité – Universitätsmedizin Berlin, 2013, 76 S.
Kakkassery, Manoj
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Mergler, S., Mertens, C., Valtink, M., Reinach, P. S., Szekely, V. C., Slavi, N., Garreis, F., Abdelmessih, S., Turker, E., Fels, G., Pleyer, U.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.exer.2013.10.003) - Calcium regulation by temperature-sensitive transient receptor potential channels in human uveal melanoma cells. Cellular Signalling, Vol. 26. 2014, Issue 1, pp. 56-69.
Mergler, S., Derckx, R., Reinach, P. S., Garreis, F., Bohm, A., Schmelzer, L., Skosyrski, S., Ramesh, N., Abdelmessih, S., Polat, O. K., Khajavi, N., Riechardt, A. I.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2013.09.017) - Capsaicin induces cytotoxicity in pancreatic neuroendocrine tumor cells via mitochondrial action. Cellular Signalling, Vol. 26. 2014, Issue 1, pp. 41-48.
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Sadanandam A., Wullschleger S., Lyssiotis C.A., Grötzinger C., Barbi S., Bersani S., Körner J., Wafy I., Mafficini A., Lawlor R.T., Simbolo M., Asara J.M., Bläker H., Cantley L.C., Wiedenmann B., Scarpa A., Hanahan D.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-15-0068) - Functional expression of temperature-sensitive transient receptor potential channels (TRPs) in cultured human corneal and conjunctival cells. Habilitationsschrift Medizinische Fakultät
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Mergler, Stefan
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Khajavi, N., Reinach, P. S., Slavi, N., Skrzypski, M., Lucius, A., Strauss, O., Kohrle, J., Mergler, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2014.11.015) - TRPV6 channel modulates proliferation of insulin secreting INS-1E beta cell line. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research, Vol. 1853. 2015, Issue 12, pp. 3202-3210.
Skrzypski M., Khajavi N., Mergler S., Szczepankiewicz D., Kołodziejski P.A., Metzke D., Wojciechowicz T., Billert M., Nowak K.W., Strowski M.Z.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2015.09.012) - 3-Iodothyronamine increases transient receptor potential melastatin channel 8 (TRPM8) activity in immortalized human corneal epithelial cells. Cellular Signalling, Vol. 28. 2016, Issue 3, pp. 136-147.
Lucius, A., Khajavi, N., Reinach, P. S., Kohrle, J., Dhandapani, P., Huimann, P., Ljubojevic, N., Grotzinger, C., Mergler, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2015.12.005) - Orexin a modulates INS-1E cell proliferation and insulin secretion via extracellular signal-regulated kinase and transient receptor potential channels. Journal of Physiology and pharmacology, Vol. 67. 2016, Issue 5, pp. 643-652.
Skrzypski M., Khajavi N., Mergler S., Billert M., Szczepankiewicz D., Wojciechowicz T., Nowak K.W., Strowski M.Z.
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Skrzypski M., Kołodziejski P.A., Mergler S., Khajavi N., Nowak K.W., Strowski M.Z.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1042/BSR20160106) - Upregulation of Transient Receptor Potential Vanilloid Type-1 Channel Activity and Ca2+ Influx Dysfunction in Human Pterygial Cells. Investigative Ophthalmology & Visual Science, Vol.57. 2016, Issue 6, pp. 2564-2577.
Garreis, F., Schroder, A., Reinach, P. S., Zoll, S., Khajavi, N., Dhandapani, P., Lucius, A., Pleyer, U., Paulsen, F., Mergler, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1167/iovs.16-19170) - Role of TRPV channels in regulating various pancreatic beta cell functions: lessons from in vitro studies. BioScience Trends, Vol. 11. 2017, No. 1, pp. 9-15.
Skrzypski M., Billert M., Mergler S., Khajavi N., Nowak K.W., Strowski M.Z.
(Siehe online unter https://doi.org/10.5582/bst.2016.01226)
