Palliative Therapie inklusive Chemotherapie und andere Behandlungsmethoden wie Hyperthermie ist oftmals die einzig verbleibende Option bei der Behandlung von bestimmten soliden Tumoren wie Magen- und Pankreaskarzinom. Leider ist der Erfolg dieser Therapien limitiert durch geringes Ansprechen der Tumoren auf die Behandlung und die Entwicklung einer Therapieresistenz. In dieser Arbeit wurde die globale Proteinexpression von chemo- und thermoresistenten Varianten der Magenkarzinomzellinie EPG85-257 und der Pankreaskarzinomzellinie EPP85-181 mit Hilfe von Proteomics (Kombination aus zweidimensionaler Elektrophorese, computergestützter Gel-Analyse und Massenspektrometrie) in vitro untersucht, um Kandidatenproteine zu finden, die potentiell mit Thermoresistenz bzw. Chemoresistenz assoziiert sind. In diesem Zusammenhang wurde eine mit Maldi-TOF kompatible Spezialsilberfärbung neu entwickelt. Es zeigte sich eine differentielle Expression einer Vielzahl von Proteinen in den thermoresistenten Zellen, darunter eine Hochregulation von Proteinen mit Chaperonaktivität aus nahezu allen subzellulären Kompartimenten sowie eine Überexpression von Enzymen des Arzneimittelmetabolismus in Zellen mit sowohl chemo- als auch thermoresistentem Phänotyp. Darüber hinaus wurden weitere Proteine identifiziert, welche hinsichtlich ihrer Beteiligung an Resistenzphänomenen im Vorfeld noch gar nicht charakterisiert worden sind (u.a. Aldehyd-Dehydrogenase 1, Transgelin, Phosphoglyceromutase). / Palliative treatment including chemotherapy and other modes of treatment, e.g. hyperthermia, is often the only remaining option in the management of certain solid tumours including gastric and pancreatic carcinoma. Unfortunately, its efficacy is poor due to low tumour sensitivity and the development of therapy resistance. The aim was to study in vitro global protein expression of chemo- and thermoresistant variants of the stomach cancer cell line EPG85-257 and the pancreatic cancer cell line EPP85-181 using proteomics (two-dimensional electrophoresis in combination with computer-assisted image analysis and mass spectrometry) to identify candidate proteins potentially associated with thermoresistance alone or in combination with chemoresistance. In this context, a special silver stain compatible with Maldi-TOF was developed. A large number of proteins was found to be differentially expressed in thermoresistant cells including up-regulation of molecular chaperones at practically every sub-cellular level as well as over-expression of enzymes involved in drug metabolism in both chemo- and thermoresistant cells. Furthermore, other proteins were identified that have not yet been linked to resistance phenomena (e.g. aldehyde dehydrogenase 1, transgelin, phosphoglycerate mutase).

Krebs gehört zu den häufigsten Todesursachen weltweit. Ein großer Hoffnungsträger für die Behandlung maligner Tumore ist die Gentherapie. Die nicht-virale Gentherapie gilt als sicherere Alternative zur viralen Gentherapie. Für den nicht viralen Gentransfer sind sowohl Vektor als auch Gentransfertechnologie von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Gentransfereffizienz und Sicherheit der Jet-Injektion in einer klinischen Phase I Gentransferstudie mit Hilfe des Swiss-Injektors untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass diese Technologie sicher klinisch angewendet werden kann, dass jedoch die Sicherheit der Vektoren und vor allem die Gentransfereffizienz weiter optimiert werden müssen. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurden optimierte nicht-virale Vektoren (Minicircle, MIDGE) miteinander und mit ihren parentalen Plasmiden verglichen. Mit Hilfe des MIDGE Vektors konnte die höchste Transgenexpression aufgrund einer erhöhten Transkription erzielt werden. In Vorbereitung der klinischen Anwendung des MIDGE-Vektors wurde die Kombination von hTNF-alpha Gentransfer und Vindesin Chemotherapie untersucht. Auch hier zeigte der MIDGE-Vektor eine erhöhte in vitro Genexpression, die in vitro zu einer erhöhten Zytotoxizität von Vindesin aufgrund einer verstärkten Aktivierung der Apoptose führte. Auch in vivo konnte die verbesserte hTNF-alpha-Genexpression des MIDGE-Vektors nach Jet-Injektion gezeigt werden. Dies führte in Kombination mit Vindesin zu einem signifikant reduzierten Tumorwachstum. Durch Analyse der systemischen Vektorverteilung im Blut und in den Organen sowie in einer präklinischen toxikologischen Untersuchung konnte die sichere Anwendung des MIDGE-Vektors bestätigt werden. Abschließend wurden weitere Anwendungsmöglichkeiten des MIDGE-Vektors für die stabile Genexpression und für die Verwendung in kombinierten Gentransferprotokollen untersucht. / Cancer is one leading causes of death worldwide. Gene therapy belongs to the promising options for treatment of malignant tumors. The non-viral gene therapy is known as safer alternative to the viral gene therapy. For non-viral gene transfer the vector and the transfer technology are of crucial importance. As part of this work a clinical trial was performed to assess efficiency and safety of the non-viral jet-injection. It was shown, that this technology can be used safely in a clinical setting. As a result of this clinical trial we concluded, that vector safety and especially efficiency need further improvements. Based on this optimized non-viral vectors (minicircle, MIDGE) were compared with each other and their respective parental plasmids. The MIDGE vector showed the highest transgene expression due to increased transcription. In preparation of a clinical trial the combined treatment of hTNF-alpha gene transfer and Vindesine chemotherapy was analyzed. Again, the MIDGE vector showed the highest transgene expression. This expression led to an increased cytotoxicity of Vindesine in vitro due to an elevated apoptosis signaling. Furthermore, these results could be assigned to an in vivo model. The increased hTNF-alpha expression after MIDGE vector jet-injection in combination with Vindesine led to a significant decrease in tumor growth. Detailed analysis of systemic vector distribution in the blood and organs as well as the preclinical toxicity evaluation showed the safety of the non-viral MIDGE vector. Initial experiments were performed to show further options for stable gene expression and combined gene transfer protocols using the MIDGE vector.

Die jährliche Inzidenz von Krebserkrankungen liegt in Deutschland bei 450.000. Angst und Depression können zu jedem Zeitpunkt als Folge der Erkrankung selbst, aber auch der oft schwerwiegenden Behandlungen auftreten. In Studie 1 wurde der Frage nach der Wirksamkeit psychoonkologischer Interventionen im perioperativen Setting nachgegangen. 132 Patienten wurden anhand des kritischen Wertes von 12 in der HADS entweder in eine low-risk- oder eine high-risk-Gruppe eingeteilt. Innerhalb jeder Gruppe wurden diese in einen Arm mit Intervention und in einen Arm ohne Intervention randomisiert. Am Ende des stationären Aufenthaltes wurden Angst und Depression erneut erfasst. Es konnte eine Reduktion von Angst und Depression bei psychisch hoch belasteten Patienten bereits während des stationären Aufenthaltes durch psychoonkologische Intervention nachgewiesen werden. Studie 2 untersuchte die Frage nach der Wirksamkeit zwei verschiedener psychoonkologischer Interventionen. Dazu sollten die Effekte eines einmaligen Gespräches und einer einmaligen Entspannung vergleichend analysiert werden. Die Besonderheit dieser Studie liegt in der Erfassung sowohl subjektiver als auch objektiver Stressparameter. Die Einteilung in low-risk- und high-risk-Gruppe erfolgte analog zu Studie 1. In diese Studie konnten 45 Patientinnen eingeschlossen werden. Innerhalb der high-risk-Gruppe erfolgte die Randomisierung in die Interventionsarme. Beide Interventionen führten zu Reduktion von Angst und Depression. Das Gespräch zeigte sich bezüglich Depression wirksamer. Hinsichtlich subjektiv und objektiv gemessener Stressparameter ergab sich ein Vorteil für den Entspannungsarm. Die Resultate geben jedoch Hinweise darauf, dass bei über einem Drittel der Patientinnen eine einmalige Intervention nicht ausreichend ist. Die Ergebnisse beider Studien werden zusammengefasst und aus stresstheoretischer Sicht diskutiert. Daran schließen sich Empfehlungen für die Praxis und weitere notwendige Untersuchungen. / In Germany the annual incidence rate of cancer is 450,000. Anxiety and depression can occur at any time point as a consequence of the disease itself or as a result of severe therapies. In study 1 the efficacy of psycho-oncological interventions in a peri-surgical setting has been analysed. 132 patients beginning inpatient treatment at a hospital specializing in surgical oncology were either classified as ‘low-risk’ or ‘high-risk’, according to the HADS. Patients from both categories were then randomly placed in either an ‘intervention’ group or an ‘observation’ group. Anxiety and depression levels were measured again prior to the patients discharge from the department of surgical oncology. Thereby a reduction of anxiety and depression in patients with a severe psychological burden has been demonstrated, already during their inpatient stay. Study 2 explored the question if there are any differences in the efficacy of two psycho-oncological interventions. The effects of a single therapy session versus a non-recurring relaxation have been analysed in this present study. The distinctiveness of this study is the collection of subjective and objective stress parameters. The classification in high-risk or low-risk-group took place according to study 1. Both interventions lead to a reduction in anxiety and depression. An advantage concerning depression was found in the conversation arm. With regards to the subjectively and objectively measured stress parameters, an advantage in the relaxation arm has been observed. In cancer patients with a severe psychological burden, psycho-oncological interventions in an inpatient setting represent instrumental support as part of interdisciplinary care. Nonetheless, the results suggest that in more than one third of patients a non-recurring intervention is not sufficient. The findings of both studies are summarised and discussed from a stress-theoretical viewpoint, followed by recommendations on further necessary examinations.

Die Gentherapie hat in den letzten Jahren wesentliche Entwicklungen im Vektordesign, der kontrollierte Expression sowie der Sicherheit ihrer Anwendung durchgemacht. Die Erkenntnis, dass die Tumorgentherapie allein nur in begrenztem Maße zum erhofften therapeutischen Benefit für den Patienten beitragen kann, führte zum Konzept der lokalen Gentherapie als Teil anderer, etablierter Tumortherapien. In diesem Zusammenhang wird die Gentherapie als eine moderne Option zur Steigerung der Effizienz von Chemotherapie, Strahlentherapie oder Hyperthermie verstanden. Zum Erreichen dieses Zieles ist die Etablierung Therapie-regulierbarer Vektorsysteme von besonderer Attraktivität. Im Rahmen der Strategie des lokalen Transfers therapeutischer Gene bietet inzwischen die Anwendung nicht-viraler Transfersysteme, wie z.B. in vivo-Elektrotransfer, Gene-Gun oder Jet-Injection eine klinisch applikable Technologie. Die Etablierung einer effizienten, auf der Jet-Injection basierenden nicht-viralen Transfertechnologie und die Analyse ihres Potentials für eine klinische Anwendung in einem multimodalen Therapiekonzept war ein wesentliches Ziel der Arbeit. Es wurde gezeigt, dass die Jet-Injection in tierexperimentellen Tumormodellen zur effizienten Expression der Transgene führt, dass sowohl Eindringtiefen, als auch Verteilung der Jet-Injection optimal für einen effizienten Gentransfer sind und die Höhe der Genexpression mit etablierten Gentransfer-Technologien, wie z.B. der in vivo-Lipofektion, vergleichbar ist. Basierend auf der Strategie des Einsatzes der Gentherapie in Kombination mit anderen Therapien, bestand ein weiteres Ziel der Arbeit in der Charakterisierung und Anwendung konditioneller Vektorsysteme, mit denen die Expression therapeutischer Gene durch Chemotherapie oder Hyperthermie kontrollierbar ist. Derartige Vektoren, in denen der humane Multidrug Resistenzgen 1- (mdr1) Promotor genutzt wurde, exprimierten vor allem Zytokingene, die die therapeutische Effizienz von Zytostatika oder der Hyperthermie verbessern. Die Zytostatika-und auch Hitze-Induzierbarkeit der mdr1-Promotor gesteuerten Genexpression konnte in verschiedenen Tumormodellen in vitro und in vivo erfolgreich demonstriert werden Diese Untersuchungen zeigten, dass eine Zytostatika-induzierte Gentherapie zu einer besseren Tumortherapie beiträgt. Die Kombinations-Experimente der konditionellen Gentherapie im Kontext einer Hyperthermie geben erste Hinweise, dass auch hier die therapeutische Effektivität in vitro und in vivo gesteigert werden kann. Im Rahmen des Konzepts der kombinierten Gen- und Chemotherapie von Tumoren ist in der Arbeit vor allem auf das chemosensitivierende Potential von Zytokinen gesetzt worden. Besonders für TNF-a, IL-2 sowie IFN-g konnte gezeigt werden, dass diese Zytokine zu einer Modulation der Expression MDR-assoziierter Gene, wie dem mdr1, MVP/LRP und auch MRP1 in der Lage sind und dadurch zur Chemosensitivierung in verschiedenen Tumormodellen führt. Diese Befunde bildeten eine wichtige Rationale für den Einsatz von Zytokingenen im Rahmen der Tumorgentherapie zur Überwindung der MDR. Gentransferexperimente mit TNF-a- und IL-2-exprimierenden Vektoren konnten analog zur Applikation rekombinanter Zytokine die Modulation der Gene mdr1 und MVP/LRP zeigen, die mit der Erhöhung der Sensitivität gegenüber Zytostatika wie Vincristin oder Adriamycin assoziiert ist. / Gene therapy has made great achievements in vector design, controlled gene expression and in safety. The fact, that gene therapy as single therapy has only limited potential for the benefit in the therapy for cancer patients, has led to the concept of local gene therapy as part of other, established therapies. In this context, gene therapy serves as a modern option to improve the efficiency of chemotherapy, radiotherapy or hyperthermia. To achieve this goal, the establishment of therapy-regulatable vectors is of particular attractiveness. For the concept of local transfer of therapeutic genes non-viral transfer systems, such as in vivo electrotransfer, gene gun or jet-injection represent clinically applicable transfer technologies. One major issue of this work was the establishment of an efficient, jet-injection based non-viral transfer technology and the analysis of its potential for clinical application in a concept of multimodal therapy. It has been shown in vivo, that efficient transgene expression can be achieved by jet-injection, that penetration and distribution of the transgene are optimal for an efficient gene transfer and that the level of gene expression is comparable to established gene transfer technologies, sch as in vivo lipofection. Based on the strategy of combination of gene therapy with other therapies, another goal of this work aimed at the characterization and utilization of conditional vector systems, by which expression of therapeutic genes is controllable by chemotherapy or hyperthermia. By such vectors, in which the human multidrug resistance gene 1 (mdr1) promoter was employed, cytokine genes were expressed, which are capable to improve the therapeutic efficacy of cytostatic drugs or of hyperthermia. The drug- and heat-inducibility of mdr1 promoter-driven gene expression has successfully been demonstrated in in vitro and n vivo tumor models. The studies have also shown, that drug-induced gene therapy leads to improved tumor treatment. Combination experiments of conditional gene therapy in the context with hyperthermia give first indication of an increased therapeutic efficiency in vitro and in vivo. For the concept of combined gene- and chemotherapy the chemosensitizing potential of cytokines was exploited. It has been shown, particularly for TNF-a, IL-2 and IFN-g, that these cytokines are capable to modulate the expression of MDR-associated genes, such as mdr1, MVP/LRP or MRP1 leading to chemosensitization in different tumor models. These observations represent an important rationale for the use of cytokine genes in gene therapy for MDR-overcoming. Gene transfer experiments with TNF- or IL-2 expressing vectors showed the modulation of mdr1 or MVP/LRP expression, associated with increased sensitivity towards cytostatic drugs, such as vincristine or adriamycin.

Neueste Arbeiten zeigen, dass die Selbsterneuerung und Pluripotenz von Stammzellen durch hochkonservierte Signalwege kontrolliert werden. Störungen dieser Prozesse verursachen Tumoren, die von Zellen mit stammzellähnlichen Eigenschaften ausgehen, den sog. Krebsstammzellen. Diese Arbeit zeigt, dass erhöhte Wnt/beta-Catenin- und erniedrigte Bmp-Signalgebung eine wichtige Rolle in der Entstehung humaner Plattenepithel-Karzinome der Speicheldrüsen spielen. Es wurde ein Mausmodell hergestellt, bei dem die Aktivierung der Wnt/beta-Catenin und der Verlust der Bmp-Signalgebung ebenfalls Speicheldrüsenkarzinome verursachen. Die Speicheldrüsen-Tumoren der Maus enthielten eine erhöhte Zahl von CD24+CD29+-Stammzellen, von denen bereits 500 Zellen transplantierbare Tumoren in NOD/SCID-Mäusen induzierten, d. h. dass sie Krebsstammzellen darstellen. Die Veränderung nur eines Signalweges, Wnt/beta-Catenin oder Bmp allein, war nicht tumorigen, resultierte aber in einer erhöhten Anzahl von CD24+CD29+-Stammzellen in der Speicheldrüse und einer fünffach schnelleren Geweberegeneration nach Verwundung. Die Krebsstammzellen der Speicheldrüsen zeigten eine erhöhte Expression von Pluripotenzgenen und globale Veränderungen von trimethyliertem Lysin 4 und 27 des Histons 3. Diese Veränderungen korrelieren häufig mit einer Zunahme aktiven und einer Abnahme repressiven Chromatins. Die Krebsstammzellen wuchsen in vitro als undifferenzierte Salisphären und konnten durch Inhibierung des Wnt/beta-Catenin-Signalweges in drüsenartige Strukturen differenziert werden. Dieser Prozess war von repressivem Chromatin abhängig, da DNA-Methylierungs- oder Histon-Deazetylase-Inhibitoren den ursprünglichen Krebsstammzell-Status wieder reaktivieren konnten. Diese Arbeit zeigt, dass ein aktiver Wnt/beta-Catenin-Signalweg die Transformation von normalen Stammzellen zu Krebsstammzellen durch einen epigenetischen Mechanismus fördert. Die Ergebnisse eröffnen neue Strategien für die Tumortherapie beim Menschen. / Little is known about the processes by which cancer stem cells arise in the different tissues. Our analysis of aggressive squamous cell carcinomas (SCCs) of the salivary gland in human patients suggested a link to the Wnt/beta-catenin and Bmp signaling systems. Using a genetically modified mouse strain in which Wnt signaling is up-regulated and Bmp is suppressed, we found that Wnt/beta-catenin promotes the transformation of normal stem cells into cancer stem cells through an epigenetic mechanism. Mouse SCCs of the salivary gland contained high numbers of CD24+CD29+ cancer stem cells. As few as 500 of these cells sufficed to cause tumors when transplanted into NOD/SCID mice. Mice in which only one of the signaling systems was altered had higher numbers of stem cells in the salivary gland, more efficient tissue regeneration, and no apparent tumors. We discovered that the difference of normal compared to cancer stem cells in the salivary gland is an up-regulation of specific pluripotency genes, e.g. Dppa5, as well as global changes in trimethylated Lysine 4 and 27 of histone 3. This indicates an increase of active chromatin and a decrease in the repressive form, which suggests a mechanistic explanation for the change of cell fate. Cancer stem cells of the salivary gland grew as non-adherent spheres and retained the capacity for differentiation if beta-catenin is inhibited. This depended on repressive chromatin, as shown by the fact that 5-azacytidine or HDAC inhibitors restored stemness. Our data opens new strategies for future cancer therapies in humans.

Das Bronchialkarzinom ist die häufigste Todesursache bei den Krebserkrankungen und weist eine schlechte Prognose auf. Die Behandlung besteht aus einer Chemotherapie mit platinbasierten Medikamenten, doch der Erfolg ist unbefriedigend. In den letzten Jahren wurden zielgerichtete Therapien gegen Proteine wie den EGFR entwickelt. Klinische Studien zeigten, dass nur Subpopulationen von den Medikamenten Erlotinib und Cetuximab profitieren. Eine bessere (Vor-)Selektion der Patienten ist wünschenswert, um unnötige Behandlungen zu vermeiden. Für diese Analysen bedarf es relevanter präklinischer Modelle. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 25 Xenograftmodelle des Lungenkarzinoms vergleichend charakterisiert. Ein Schwerpunkt bestand im Vergleich der Xenografts mit ihren Patiententumoren. Die Analyse der Histologie, der Proliferationsmarker als auch der Genexpressionsprofile fand übereinstimmende Ergebnisse in den Patiententumoren und ihren abgeleiteten Xenografts. Mit Hilfe von mRNA-, Protein- und SNP-Profilen ressistenzassoziierter Marker der Chemotherapie konnte die Bedeutung der Modelle zur Charakterisierung von prädiktiven und prognostischen Markern aufklärt werden. Diese Arbeit untersuchte auch Marker der anti-EGFR-Therapien. mRNA- und Proteinprofile der ERBB-Rezeptoren sowie der Liganden wurden erstellt und stimmten mit publizierten klinischen Daten überein. Genexpressionsstudien in Erlotinib Respondern und Non-Respondern zur Therapieoptimierung identifizierten den Wachstumsfaktor VEGFA als Ziel für eine Kombinationsbehandlung mit dem Angiogeneseinhibitor Bevacizumab. Die Kombination von Bevacizumab mit Erlotinib führte zu einem reduzierten Tumorwachstum. Die Ergebnisse dieser Arbeit machten deutlich, dass die individuellen Tumoreigenschaften in den patientenabgleiteten Xenografts auf Gen- und Proteinebene erhalten bleiben und diese als Modelle zur Markeranalyse sowie zur Therapieoptimierung eingesetzt werden können. / Lung cancer is still one of the most frequent cancers worldwide. The treatment option is classical chemotherapy that is based upon the combination of platin-based drugs. But no further improvement seems to be possible. For some years targeted drugs against single proteins like the EGFR were developed. The clinical trials showed that only subpopulations of patients benefit from the treatment. A better selection of patients to avoid treatment would be helpful. Therefore, pre-clinical models that are suitable for analysis and that represent clinical populations of patients are required. In this work 25 patient derived xenografts from lung cancer were intensely studied. First, the xenografts were compared with their corresponding patient tumor. The analysis of the histology and the expression of proliferation and epithelial or mesenchymal markers showed concordance of the patient tumor and the derived xenograft. The gene expression profiles were also maintained. Further analysis should elucidate the relevance of the xenografts as models for the characterisation and validation of predictive and prognostic markers. SNP, mRNA and protein expression profiles of resistance markers for chemotherapy were generated and showed similarities with clinical data. As marker for the anti-EGFR targeted therapies the ERBB receptors and the ligands of the EGFR were analysed. The mRNA and protein expression profiles resemble clinical data sets. An optimisation of the therapy should be achieved with gene expression studies. The vascular endothelial growth factor A was identified for a combination treatment with the anti-angiogenic drug bevacizumab in erlotinib resistant tumors. The combination of erlotinib and bevacizumab reduced the tumor growth in selected models. In summary, the analysis could show that the individual characteristics of the patient tumor were maintained in the xenograft. The models are a reliable tool for studies designed to improve treatment strategies.

Chez Bacillus subtilis, la transcription de l'opéron gapA, comprenant les gènes de la partie centrale de la glycolyse, est stimulée en présence de sources de carbone glycolytiques. Nos études in vivo et in vitro de CggR, le répresseur qui contrôle cette stimulation, ont démontré d'une part que celui-ci a la capacité de se lier à une séquence d'ADN inhabituellement longue, consistant en une répétition directe de deux motifs (CGGGACN6TGTCN4CGGGACN6TGTC) et située entre le promoteur et le codon d'initiation de l'opéron cggR-gapA, et d'autre part que son activité est inhibée par le fructose-1,6-biphosphate. Des analyses de séquence et des expériences de transcriptome ont indiqué que CggR, qui est très conservé chez les bactéries à Gram positif et qui définit une sous-famille de la famille de régulateurs transcriptionnels SorC/DeoR, est spécialisé dans le contrôle des gènes de la glycolyse. Ainsi, une collaboration a été engagée avec des structuralistes (CBS, Montpellier) pour aller plus loin dans la connaissance de ce prototype d'une famille encore peu connue de régulateurs. Deux paires de gènes paralogues ont été détectés dans le génome (ywkA et malS, ytsJ et mleA) dont les produits sont homologues à des enzymes maliques. L'analyse transcriptomique globale d'une souche sauvage cultivée en présence de glucose ou de malate comme seule source de carbone montre que l'expression d'ywkA est induite en présence de malate. En collaboration avec l'équipe de Y. Fujita, nous avons montré qu'ywkA codait bien une enzyme malique NADdépendante dont l'expression est spécifiquement induite par le malate extracellulaire et insensible à la répression catabolique. De plus, nous avons montré que le système à deux composants YufL-YufM active directement la transcription d'ywkA en présence de malate. Cependant, YwkA n'est pas requis pour la croissance en présence de malate comme seule source de carbone. La technique d'analyse du transcriptome au moyen de membranes à haute densité est maintenant acquise au laboratoire. Nous avons commencé à mettre à profit cet outil pour une étude globale de l'expression génique en fonction de différentes sources de carbone.

Die Krebsentstehung wurde vor rund 80 Jahren auf veränderten zellulären Energiestoffwechsel zurückgeführt. Diese Hypothese konnte bisher weder experimentell bewiesen noch widerlegt werden. Durch den Einsatz zweier Modellsysteme mit unterschiedlicher Expression des mitochondrialen Proteins Frataxin konnte in der vorliegenden Arbeit <br> gezeigt werden, dass der mitochondriale Energiestoffwechsel einen Einfluss auf die Tumorentstehung zu besitzen scheint. Eine Reduktion des mitochondrialen Energiestoffwechsels wurde durch die hepatozytenspezifische Ausschaltung des mitochondrialen Proteins Frataxin in Mäusen erreicht. Der durch das Cre-/loxP-Rekombinasesystem erreichte organspezifische Knock-out wurde auf Transkriptions- und Translationsebene nachgewiesen. Anhand verminderter Aconitaseaktivität, geringeren Sauerstoffverbrauches und reduzierten ATP-Gehaltes im Lebergewebe wurde ein signifikant verminderter Energiestoffwechsel dargestellt. Zwar entsprach die Genotypenverteilung in den Versuchsgruppen der erwarteten Mendelschen Verteilung, dennoch war die mittlere Lebenserwartung der <br> Knock-out-Tiere mit ca. 30 Wochen stark reduziert. Bereits in jungem Alter war bei diesen Tieren die Ausbildung von präneoplastischen Herden zu beobachten. Mit proteinbiochemischen Nachweistechniken konnte in Lebergewebe 4-8 Wochen alter Tiere eine verstärkte Aktivierung des Apoptosesignalweges (Cytochrom C im Zytosol, <br> verstärkte Expression von Bax) sowie eine Modulation stressassoziierter Proteine (geringere Phosphorylierungsrate p38-MAPK, vermehrte Expression HSP-25, verminderte Expression HSP-70) aufgezeigt werden. Im inversen Ansatz wurde eine Steigerung des mitochondrialen Energiestoffwechsels durch stabile transgene Frataxinüberexpression in zwei Kolonkarzinomzelllinien erreicht. Diese Steigerung zeigte sich durch erhöhte Aconitaseaktivität, erhöhten Sauerstoffverbrauch, gesteigertes mitochondriales Membranpotenzial und erhöhten ATP-Gehalt in den Zellen. Die frataxinüberexprimierenden Zellen wuchsen signifikant langsamer als Kontrollzellen und zeigten im Soft-Agar-Assay und im Nacktmausmodell ein deutlich geringeres Potenzial zur Ausbildung von Kolonien bzw. Tumoren. Mittels Immunoblot war hier eine vermehrte Phosphorylierung der p38-MAPK festzustellen. <br> Die zusammenfassende Betrachtung beider Modelle zeigt, dass ein reduzierter mitochondrialer Energiestoffwechsel durch Regulation der p38-MAPK und apoptotischer Signalwege ein erhöhtes Krebsrisiko zu verursachen vermag. / Eigthy years ago, it was suggested that impaired energy metabolism might cause cancer. Compelling experimental evidence for this hypothesis is lacking. By use of two different model systems here we show that impaired expression of the mitochondrial protein frataxin leading to impaired mitochondrial energy metabolism appears to be <br> inversely related to tumour growth. To generate mice with reduced mitochondrial energy metabolism the expression of mitochondrial protein frataxin was disrupted in a hepatocyte-specific manner by using the cre/loxP-system. Presence, efficiency and specificity of disruption were shown at transcriptional and translational levels. Decreased activity of aconitase, reduced oxygen consumption and diminished ATP level in the liver revealed diminished energy <br> metabolism. Although knock-out mice were born in the expected Mendelian frequency, they exhibited a significantly decreased life expectancy. Young mice exhibited hepatic preneoplasia. The use of proteinbiochemical techniques revealed activation of apoptotic <br> pathways (cytochrome c in the cytosol, increased expression of bax) and modulation of stress-associated cascades (decreased phosphorylation of p38-MAPK, increased expression of HSP-25 and diminished expression of HSP-70). Inversely, transgenic overexpression of frataxin in colon cancer cell lines lead to increased mitochondrial energy metabolism as demonstrated by elevated activity of aconitase, increased oxygen consumption, elevated mitochondrial membrane potential and increased ATP levels. Frataxin-overexpressing colon cancer cells exhibit a <br> concurrent decrease in replication rate. The colony forming capacity in soft-agar-assay and tumour formation in nude mice were clearly decreased. Immunoblotting revealed elevated phosphorylation of p38-MAPK. Taken together, these models suggest that reduced mitochondrial energy metabolism may promote cancer through regulation of p38-MAPK and apoptotic pathways.

Objective: Insulin-like growth factor-I (IGF-I) has been suggested to be a prognostic marker for the development of cancer and, more recently, cardiovascular disease. These diseases are closely linked to obesity, but reports of the association of IGF-I with measures of obesity are divergent. In this study, we assessed the association of age-dependent IGF-I standard deviation scores with body mass index (BMI) and intra-abdominal fat accumulation in a large population. Design: A cross-sectional, epidemiological study. Methods: IGF-I levels were measured with an automated chemiluminescence assay system in 6282 patients from the DETECT study. Weight, height, and waist and hip circumference were measured according to the written instructions. Standard deviation scores (SDS), correcting IGF-I levels for age, were calculated and were used for further analyses. Results: An inverse U-shaped association of IGF-I SDS with BMI, waist circumference, and the ratio of waist circumference to height was found. BMI was positively associated with IGF-I SDS in normal weight subjects, and negatively associated in obese subjects. The highest mean IGF-I SDS were seen at a BMI of 22.5–25 kg/m2 in men (+0.08), and at a BMI of 27.5–30 kg/m2 in women (+0.21). Multiple linear regression models, controlling for different diseases, medications and risk conditions, revealed a significant negative association of BMI with IGF-I SDS. BMI contributed most to the additional explained variance to the other health conditions. Conclusions: IGF-I standard deviation scores are decreased in obesity and underweight subjects. These interactions should be taken into account when analyzing the association of IGF-I with diseases and risk conditions.

Alcoholic beverages have been classified as carcinogenic to humans. As alcoholic beverages are multicomponent mixtures containing several carcinogenic compounds, a quantitative approach is necessary to compare the risks. Fifteen known and suspected human carcinogens (acetaldehyde, acrylamide, aflatoxins, arsenic, benzene, cadmium, ethanol, ethyl carbamate, formaldehyde, furan, lead, 4-methylimidazole, N-nitrosodimethylamine, ochratoxin A and safrole) occurring in alcoholic beverages were identified based on monograph reviews by the International Agency for Research on Cancer. The margin of exposure (MOE) approach was used for comparative risk assessment. MOE compares a toxicological threshold with the exposure. MOEs above 10,000 are judged as low priority for risk management action. MOEs were calculated for different drinking scenarios (low risk and heavy drinking) and different levels of contamination for four beverage groups (beer, wine, spirits and unrecorded alcohol). The lowest MOEs were found for ethanol (3.1 for low risk and 0.8 for heavy drinking). Inorganic lead and arsenic have average MOEs between 10 and 300, followed by acetaldehyde, cadmium and ethyl carbamate between 1,000 and 10,000. All other compounds had average MOEs above 10,000 independent of beverage type. Ethanol was identified as the most important carcinogen in alcoholic beverages, with clear dose response. Some other compounds (lead, arsenic, ethyl carbamate, acetaldehyde) may pose risks below thresholds normally tolerated for food contaminants, but from a cost-effectiveness point of view, the focus should be on reducing alcohol consumption in general rather than on mitigative measures for some contaminants that contribute only to a limited extent (if at all) to the total health risk.