Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Kaiserslautern, Techn. Univ., Diss., 2007

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

Thesis (doctoral)--Universität, Erlangen, Nürnberg, 2004.

Stuttgart, Univ., Diss., 2001.

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss des lokal applizierten, proangiogenen Faktors CYR61 auf die Muskelkraftregeneration, die mögliche Reduktion der Fibrosierung und auf die Gefäßneubildung untersucht. Wir erzeugten ein standardisiertes Trauma des M. tibialis anterior durch Kontusion und Ischämie mit erhöhtem Kompartmentdruck bei 10 Kaninchen der Rasse Weiße Neuseeländer. Anschließend erfolgten die primäre Resektion der Tibia mit lokaler Einlage des CYR61-getränkten Kollagenträgers und die graduelle Distraktion zur Wiederherstellung der ursprünglichen Tibialänge. / In this study we examined the effect of the locally applied proangiogenic factor CYR61 on muscle force restoration, reduction of scar tissue formation and angiogenesis. We generated a standardized trauma of the tibialis anterior muscle with contusion and ischemia and increased compartment pressure in 10 New Zealand white rabbits. The limbs were shortened and a CYR61-coated collagen matrix was applied locally followed by gradual distraction to restore the original length.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigocastro_tese.pdf: 1914162 bytes, checksum: b3f5bd6e4ed4e8470c9714a82211ce12 (MD5) Previous issue date: 2013-10-29 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo / Introduction : The growth and progression of tumors depend on angiogenesis , the process of formation of new blood vessels from a pre-existing endothelium . The vascular endothelial growth factor (VEGF or VEGF - A) is a potent mitogen for endothelial cells and increased expression is associated with tumor growth and metastasis . However, the selection of alternative splicing site in the 3 'end of exon 8 of the VEGF gene results in a sister family of isoforms , VEGF- Axxxb , which are anti- angiogenic and downregulated in tumor tissues . Objectives : To assess quantitatively the expression of isoforms pro- angiogenic and anti- angiogenic VEGF gene into 50 samples of breast cancer and normal adjacent tissue and determining the effect of regulatory proteins to control the event splicing of the VEGF gene regulatory proteins and Splicing , SRPK1 , SRp40 , SRp55 and ASF/SF2 . Methods: The expression of VEGF Axxx, VEGF-A165b isoforms and Splicing regulatory proteins were analyzed by PCR quantitative real-time (PCRq ) using samples from 50 patients with breast cancer and 43 adjacent normal tissue used as controls . Values of Relative Quantification (RQ) were used in association with molecular subtypes and metastasis. The data were tested for normality D' Agostino and Pearson normality test using the program GraphPadPrismv.6 . The values of relative mRNA quantification ( RQ ) of the VEGF-A isoforms and splice regulatory proteins in tumors was analyzed by Wilcoxon Signed Rank Test , since the data is not normal distribution . Spearman correlation was used to evaluate the correlation between the levels of mRNA expression between regulatory proteins and VEGF-Axxx and VEGF-A165b isoforms where P values &#8804; 0.05 were considered significant. Results: Expression significantly increased both isoforms of VEGF- Axxx (median RQ = 7.7, P <0.0001) and VEGF- A165b (median RQ = 2.9 , P < 0.0001) was seen in breast tumors compared to adjacent normal tissues . Comparing the values of expression of VEGF- A165b and VEGF - Axxx by the Mann -Whitney test that showed no significant difference in expression of isoforms in tumors ( P = 0.065 ) . The mRNA expression of SRPK1 protein was significantly elevated in breast tumors compared to normal tissue (P < 0.0001). For ASF/SF2, SRp55 and SRp40 mRNA expression also showed significantly elevated in the tumors (P < 0.0001). Proteins ASF/SF2 , SRp55 , SRp40 and SRPK1 showed positive correlation with both isoforms of VEGF -A . We also found a positive correlation SRPK1 protein with all other SR proteins , mainly ASF/SF2. Conclusion: The concept of alternative splicing of the VEGF-A gene results in isoforms anti- angiogenic and pro- angiogenic research indicates that the quantitative changes in VEGF-A molecule in cancer and other diseases may be insufficient . As shown, the expression of splicing regulatory protein studied here were all positive as compared to the VEGF-A165b and VEGF- Axxx isoforms . / Introdução: O crescimento e progressão de tumores dependem da angiogênese, processo de formação de novos vasos sanguíneos a partir de um endotélio vascular pré-existente. O fator de crescimento endotelial vascular (VEGF ou VEGF-A) é um potente mitógeno de células endoteliais e o aumento de sua expressão é associado com crescimento tumoral e metástase. Entretanto, a seleção do sítio alternativo de splicing na extremidade 3 . do éxon 8 do gene VEGF resulta em uma família-irmã de isoformas, VEGF-Axxxb, que são anti-angiogênicas e downregulated em tecidos tumorais. Objetivo: Analisar quantitativamente a expressão de isoformas pró-angiogênicas e anti-angiogênicas do gene VEGF em 50 amostras de carcinoma mamário e tecidos normais adjacentes e determinar o efeito de proteínas reguladoras no controle do evento de splicing do gene VEGF e das proteínas reguladoras de Splicing, SRPK1, SRp40, SRp55 e ASF/SF2. Material e Método: A expressão das isoformas de VEGF-Axxx, VEGF-A165b e das proteínas reguladoras de Splicing foram analisadas em PCR quantitativa em Tempo Real (qPCR) utilizando amostras de 50 pacientes com câncer de mama e 43 amostras de tecido normal adjacente utilizados como controle. Os valores de Relative Quantification (RQ) foram utilizados nas associações com os subtipos moleculares e com metástase. Os dados foram submetidos ao teste da normalidade de D Agostino e Pearson normality test utilizando o programa GraphPadPrismv.6. Os valores de quantificação relativa de RNAm (RQ) das isoformas de VEGF-A e das proteínas reguladoras de splicing em tumores foi analisada por Wilcoxon Signed Rank Test, uma vez que os dados não apresentaram distribuição normal. Correlação de Spearman foi utilizada para avaliar a correlação entre os níveis de expressão de RNAm entre as proteínas reguladoras e as isoformas de VEGF-Axxx e VEGF-A165b, onde valores de P &#8804; 0,05 foram considerados significantes. Resultados: Expressão significativamente elevada de ambas as isoformas VEGF-Axxx (mediana de RQ = 7.7; P < 0,0001) e VEGF-A165b (mediana de RQ = 2.9; P<0,0001) foi observada em tumores de mama em relação aos tecidos normais adjacentes. Quando comparados os valores de expressão de VEGF-Axxx e VEGF-A165b por meio do Mann-Witney Test que não apresentou diferença significativa de expressão das isoformas em tumores (P=0,0.65). A expressão do RNAm da proteína SRPK1 foi significativamente elevada em tumores de mama em relação aos tecidos normais (P<0,0001). Para ASF/SF2, SRp55 e SRp40 o RNAm também apresentou expressão significativamente elevada nos tumores (P<0,0001). As proteínas ASF/SF2, SRp55, SRp40 e SRPK1 apresentaram correlação positiva com ambas as isoformas de VEGF-A. Encontramos também uma correlação positiva da proteína SRPK1 com todas as outras proteínas SR, principalmente com ASF/SF2. Conclusão: O mecanismo de splicing alternativo do gene VEGF-A resultando em isoformas anti-angiogênicas bem como pró-angiogênicas indica que a investigação de mudanças quantitativas da molécula VEGF-A em câncer e outras doenças pode não ser suficiente. Conforme demonstramos, a expressão das proteínas reguladoras de Splicing aqui estudadas, foram todas positivas quando comparadas com as isoformas de VEGF-Axxx e VEGF-A165b.

Les macrophages sont des cellules immunitaires innées présentes dans chaque organe. Ils sont des cibles thérapeutiques dans de nombreuses maladies, dont le cancer. En dépit de travaux récents sur l'origine des macrophages, les mécanismes régulant leur différenciation sont mal définis. L'expression de Jun, membre de la famille AP-1, augmente pendant la différenciation des macrophages, mais son rôle dans ce processus n'est pas connu.Au cours de mon doctorat, nous avons caractérisé le rôle de Jun dans le développement et l'homéostasie des macrophages, dans un modèle de souris avec délétion conditionnelle de Jun dans la lignée myéloïde (JunΔCsf1r). Nous montrons que Jun contrôle la différenciation, induite par CSF1, des monocytes en macrophages. In vivo, Jun régule l'accumulation de macrophages dérivés de monocytes dans les poumons et intestins. Les macrophages associés aux tumeurs (TAMs) jouent un rôle crucial dans la progression des cancers. L’absence de Jun freine la croissance d’un mélanome et la différenciation, induite par CSF1, des TAMs dérivés de monocytes qui participent à l’angiogénèse tumorale. Cependant, lors d'une inflammation aiguë, Jun n’affecte pas le recrutement de macrophages inflammatoires.En conclusion, nos résultats identifient Jun comme un régulateur central de la différenciation des macrophages. Dans un modèle de mélanome, les macrophages Jun-dépendants exercent des fonctions pro-tumorales. Le fait que Jun soit un régulateur sélectif du développement des macrophages dépendants de CSF-1 permettra de définir de nouvelles approches ciblant sélectivement la différenciation des macrophages, sans altérer les réponses immunitaires dépendantes des monocytes. / Macrophages are immune cells present in every organ. Given their variety of functions, macrophages are therapeutic targets in many diseases including cancer. Despite the research efforts to characterise their origins, the molecular mechanisms regulating macrophage differentiation are still poorly defined. Expression of the AP-1 factor, Jun, increases during differentiation, but its role in macrophage development is not known.During my PhD, we characterised how Jun affects macrophage development and homeostasis. We developed a conditional mouse model in which Jun is deficient in the myeloid lineage (JunΔCsf1r). We showed that Jun controls CSF1-mediated monocyte to macrophage differentiation, proliferation and survival. In vivo, Jun loss limits macrophage accumulation in lungs and intestine. Tumour-associated macrophages (TAMs) play critical roles in cancer progression. We observed that Jun deficiency dampens melanoma growth and the differentiation of CSF1-dependent monocyte-derived TAMs. We further showed that Jun-dependent TAMs mediate vessel normalisation in melanoma. During inflammation, Jun was dispensable for the recruitment of monocyte-derived inflammatory macrophages.Altogether, our results identify Jun as a master regulator of macrophage differentiation, without altering monocyte effector functions. In a melanoma model, we showed that Jun-dependent TAMs play tumour-promoting roles. Therefore, Jun is a selective regulator of CSF-1-dependent macrophage development, which is redundant during inflammation; this observation should help to define novel approaches to selectively target macrophage differentiation, without altering monocyte-dependent immune responses.

VEGF is a main driver of tumor angiogenesis, playing an important role not only in the formation of new blood vessels, but also acts as a factor for cell migration, proliferation, survival and apoptosis. Angiogenesis is a universal function shared by most solid tumors and its inhibition was thought to have the potential to work across a broad patient population. Clinical evidence has shown that inhibiting pathological angiogenesis only works in a subset of patients and the identification of those patients is an important step towards personalized cancer care. The first approved antiangiogenic therapy was bevacizumab (Avastin®), a monoclonal antibody targeting VEGF in solid tumors including CRC, BC, NSCLC, RCC and others. In addition to endothelial cells, VEGF receptors are present on a number of different cell types including tumor cells, monocytes and macrophages. The work presented in this thesis looked at the in vitro cellular changes in tumor cells and leukocytes in response to the inhibition of VEGF signaling with the use of bevacizumab. In the initial experiments, VEGF was induced by hypoxia in tumor cells to evaluate changes in survival, proliferation, migration and changes in gene or protein expression. There was a minimal direct response of VEGF inhibition in tumor cells that could be attributed to bevacizumab treatment, with minor variations in some of the cell lines screened but no uniform or specific response noted. MMR deficiency often results in microsatellite instability (MSI) in tumors, as opposed to microsatellite stable (MSS) tumors, and accounts for up to 15% of colorectal carcinomas (CRCs). It has been suggested in clinical data that MMR deficient tumors responded better to bevacizumab regimens, therefore further research used isogenic paired CRC tumor cell lines (MMR deficient and proficient). Furthermore, a DNA damaging agent was added to the treatment regimen, the topoisomerase inhibitor SN-38 (the active metabolite of irinotecan). Inhibiting VEGF using bevacizumab significantly inhibited the ability of MMR deficient tumor cells to form anchor dependent colonies, however conversely, bevacizumab treatment before damaging cells with SN-38, showed a significant increase in colony numbers. Moreover, VEGF inhibition by bevacizumab pretreatment also significantly increased the mutation fraction in MMR deficient cells as measured by transiently transfecting a dinucleotide repeat construct, suggesting VEGF signaling may have an intrinsic role in MMR deficient cells. A number of pathways were analyzed in addition to changes in gene expression profiles resulting in the identification of JNK as a possible VEGF targeted pathway. JUN expression was also reduced in these conditions reinforcing this hypothesis, however the intricate molecular mechanisms remain to be elucidated. In order to remain focused on the clinical application of the findings, it was noted that some cytokines were differentially regulated by bevacizumab between MMR proficient and deficient cells. Treatment regimens employed in vitro attempted to mimic the clinical setting by inducing DNA damage, then allowing cells to recover with or without VEGF using bevacizumab treatment. Inflammatory cytokines, CCL7 and CCL8, were found to have higher expression in the MMR deficient cell line with bevacizumab after DNA damage, therefore the cross talk via tumor derived factors to myeloid cells was analyzed. Gene expression changes in monocytes induced by tumor conditioned media showed CCL18 to be a bevacizumab regulated gene by MMR deficient cells and less so in MMR proficient cells. CCL18 has been described as a prognostic marker in gastric, colorectal and ovarian cancers, however the significance is dependent on tumor type. CCL18 primarily exerts its function on the adaptive immune system to trigger a TH2 response in T cells, but is also described to increase non-specific phagocytosis. The results of this study did show an increase in the phagocytic activity of macrophages in the presence of bevacizumab that was significantly more apparent in MMR deficient cells. Furthermore, after DNA damage MMR deficient cells treated with bevacizumab released a cytokine mix that induced monocyte migration in a bevacizumab dependent manner, showing a functional response with the combination of MMR deficiency and bevacizumab. In summary, the work in this thesis has shown evidence of immune cell modulation that is specific to MMR deficient tumor cells that may translate into a marker for the administration of bevacizumab in a clinical setting. VEGF ist ein zentraler Regulator der Tumor-Angiogenese, und spielt eine wichtige Rolle nicht nur in der Bildung von neuen Blutgefäßen, sondern ist auch für die Migration, Proliferation, das Überleben und Apoptose von Tumorzellen essentiell. Angiogenese ist eine der universellen Funktionen, welche das Wachstum der meisten soliden Tumoren charakterisiert. Eine der klassischen therapeutischen Ideen wurde auf der Basis entwickelt, dass die spezifische Hemmung der Angiogenese das Potenzial hat in einer breiten Patientenpopulation einen klinischen Effekt zu zeigen. Die klinische Erfahrung und Anwendung hat jedoch gezeigt, dass die Hemmung der pathologischen Angiogenese nur in einem Teil der Patienten einen therapeutischen Nutzen aufweist. Somit stellt die Identifikation derjenigen Patienten, welche von der anti-angiogenen Therapie profitieren, einen wichtiger Schritt zur personalisierten Krebsbehandlung dar. Die erste zugelassene antiangiogene Therapie war Bevacizumab (Avastin®), ein monoklonaler Antikörper gegen VEGF, welcher unter anderem in soliden Tumoren wie CRC, BC, nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) und dem Nierenzellkarzinom angewandt wird. VEGF-Rezeptoren befinden sich nicht nur auf Endothelzellen, sondern sind auch auf einer Anzahl von verschiedenen Zelltypen, einschließlich Tumorzellen, Monozyten und Makrophagen nachweisbar. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse befassen sich mit den zellulären Veränderungen an Tumorzellen und Leukozyten als Reaktion auf die Hemmung der VEGF-Signalkaskade durch Bevacizumab in-vitro. In den Initialen Experimenten wurde VEGF durch Hypoxie in Tumorzellen induziert und Veränderungen der Überlebensrate, der Proliferation, Migration als auch in der Gen- oder Protein-Expression gemessen. Es konnte eine minimale direkte Reaktion der VEGF-Hemmung auf Tumorzellen beobachtet werden, welche auf die Bevacizumab Behandlung zurückgeführt werden könnte. Es zeigten sich aber auch geringfügige Abweichungen in einigen der verwendeten Zellinien, die keine einheitliche Interpretation erlauben oder auf eine uniformelle Reaktion hinweisen würden. Das phänotypische Korrelat einer „Mismatch“ Reparatur (MMR)-Defizienz ist die Mikrosatelliteninstabilität im Gegensatz zu mikrosatellitenstabilen Tumoren und findet sich bei bis zu 15% der kolorektalen Karzinomen (CRC) wieder. Klinischen Daten deuten daraufhin, dass Bevacizumab besser in MMR-defizienten Tumoren wirkt. Daher wurden die weiteren Untersuchungen in gepaarten MMR stabilen und MMR instabilen CRC-Tumorzelllinien (MMR defizient und kompetent) durchgeführt. Weiterhin wurde ein DNA-schädigendes Agens, SN-38, ein Topoisomerase-Inhibitor (der aktive Metabolit von Irinotecan) dem Behandlungsschema zugefügt. Es zeigte sich, dass die Hemmung von VEGF mittels Bevacizumab die Fähigkeit der MMR defizienten Tumorzellen Kolonien zu bilden signifikant inhibiert. Im Gegensatz dazu, hatte die Behandlung von Bevacizumab vor der Zugabe des DNA schädigenden Agens zu einer vermehrten Kolonienzahl geführt. Außerdem erhöhte die Vorbehandlung mit Bevacizumab deutlich die Mutationsrate in MMR-defizienten Zellen, was durch die transiente Transfektion eines Dinukleotid-Repeat-Konstrukts nachgewiesen werden konnte. Dies deutete darauf hin, dass VEGF eine intrinsische Rolle in der Signalkaskade des MMR-Systems haben könnte. Deshalb wurde eine Anzahl von Signalalkaskaden zusätzlich zu Veränderungen von Genexpressionsprofilen untersucht und JNK als mögliche Verbindungsstelle der beiden Signalkaskaden, VEGF und MMR, identifiziert. Diese Hypothese wurde zusätzlich unterstützt durch die Tatsache, dass die JUN Expression unter diesen experimentellen Bedingungen reduziert war. Die Aufklärung der komplexen molekularen Mechanismen der potentiellen Interaktion bleibt zukünftigen Untersuchungen vorbehalten. In Hinblick auf die klinische Konsequenz der erhaltenen Ergebnisse war es auffällig, dass einige Zytokine durch Bevacizumab in den MMR defizienten Zellen im Gegensatz zu den MMR kompetenten Zellen unterschiedlich reguliert wurden. Die in-vitro verwendeten Behandlungsschemata waren den klinisch zur Anwendung kommenden Protokollen nachempfunden. Zuerst wurde ein DNA-Schaden gesetzt, und den Zellen ermöglicht, sich mit oder ohne Bevacizumab zu erholen. Es konnte gezeigt werden, dass die inflammatorischen Zytokine CCL7 und CCL8 eine höhere Expression in der MMR-defiziente Zelllinie in Kombination mit Bevacizumab aufweisen. Daher wurde ein möglicher Crosstalk zwischen von Tumorzellen sezernierten Faktoren und myeloischen Zellen weiter verfolgt. Veränderungen der Genexpression in Monozyten durch Tumorzell- konditionierte Medien zeigte CCL18 als ein Bevacizumab reguliertes Gen in MMR-defizienten Zellen, aber nicht in MMR kompetenten Zellen. CCL18 übt seine Funktion primär im adaptiven Immunsystems aus um eine TH2-Antwort in T-Zellen auszulösen Ausserdem wird eine Erhöhung der nicht-spezifische Phagozytose als weitere Funktion beschrieben. CCL18 wurde bereits als prognostischer Marker in Magen-, Dickdarm- und Eierstockkrebsarten beschrieben; die klinische Bedeutung ist jedoch abhängig von Tumortyp. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass eine Erhöhung der phagozytischen Aktivität von Makrophagen in Gegenwart von Bevacizumab wesentlich deutlicher in MMR-defizienten Zellen ausgeprägt war. Weiterhin wurde gefunden, dass nach DNA-Schädigung in Bevacizumab behandelten MMR-defizienten Zellen Zytokine freigesetzt werden, welche eine Monozytenmigration in einer Bevacizumab-abhängigen Weise induzieren. Dies weist auf eine funktionelle Interaktion von MMR-Defizienz und Bevacizumab hin. Zusätzlich zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit eine Immunzellmodulation, die spezifisch für Mismatch-Reparatur defiziente Tumorzellen ist und in der klinischen Praxis als Marker für die Verabreichung von Bevacizumab verwendet werden könnte. / VEGF ist ein zentraler Regulator der Tumor-Angiogenese, und spielt eine wichtige Rolle nicht nur in der Bildung von neuen Blutgefäßen, sondern ist auch für die Migration, Proliferation, das Überleben und Apoptose von Tumorzellen essentiell. Angiogenese ist eine der universellen Funktionen, welche das Wachstum der meisten soliden Tumoren charakterisiert. Eine der klassischen therapeutischen Ideen wurde auf der Basis entwickelt, dass die spezifische Hemmung der Angiogenese das Potenzial hat in einer breiten Patientenpopulation einen klinischen Effekt zu zeigen. Die klinische Erfahrung und Anwendung hat jedoch gezeigt, dass die Hemmung der pathologischen Angiogenese nur in einem Teil der Patienten einen therapeutischen Nutzen aufweist. Somit stellt die Identifikation derjenigen Patienten, welche von der anti-angiogenen Therapie profitieren, einen wichtiger Schritt zur personalisierten Krebsbehandlung dar. Die erste zugelassene antiangiogene Therapie war Bevacizumab (Avastin®), ein monoklonaler Antikörper gegen VEGF, welcher unter anderem in soliden Tumoren wie CRC, BC, nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) und dem Nierenzellkarzinom angewandt wird. VEGF-Rezeptoren befinden sich nicht nur auf Endothelzellen, sondern sind auch auf einer Anzahl von verschiedenen Zelltypen, einschließlich Tumorzellen, Monozyten und Makrophagen nachweisbar. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse befassen sich mit den zellulären Veränderungen an Tumorzellen und Leukozyten als Reaktion auf die Hemmung der VEGF-Signalkaskade durch Bevacizumab in-vitro. In den Initialen Experimenten wurde VEGF durch Hypoxie in Tumorzellen induziert und Veränderungen der Überlebensrate, der Proliferation, Migration als auch in der Gen- oder Protein-Expression gemessen. Es konnte eine minimale direkte Reaktion der VEGF-Hemmung auf Tumorzellen beobachtet werden, welche auf die Bevacizumab Behandlung zurückgeführt werden könnte. Es zeigten sich aber auch geringfügige Abweichungen in einigen der verwendeten Zellinien, die keine einheitliche Interpretation erlauben oder auf eine uniformelle Reaktion hinweisen würden. Das phänotypische Korrelat einer „Mismatch“ Reparatur (MMR)-Defizienz ist die Mikrosatelliteninstabilität im Gegensatz zu mikrosatellitenstabilen Tumoren und findet sich bei bis zu 15% der kolorektalen Karzinomen (CRC) wieder. Klinischen Daten deuten daraufhin, dass Bevacizumab besser in MMR-defizienten Tumoren wirkt. Daher wurden die weiteren Untersuchungen in gepaarten MMR stabilen und MMR instabilen CRC-Tumorzelllinien (MMR defizient und kompetent) durchgeführt. Weiterhin wurde ein DNA-schädigendes Agens, SN-38, ein Topoisomerase-Inhibitor (der aktive Metabolit von Irinotecan) dem Behandlungsschema zugefügt. Es zeigte sich, dass die Hemmung von VEGF mittels Bevacizumab die Fähigkeit der MMR defizienten Tumorzellen Kolonien zu bilden signifikant inhibiert. Im Gegensatz dazu, hatte die Behandlung von Bevacizumab vor der Zugabe des DNA schädigenden Agens zu einer vermehrten Kolonienzahl geführt. Außerdem erhöhte die Vorbehandlung mit Bevacizumab deutlich die Mutationsrate in MMR-defizienten Zellen, was durch die transiente Transfektion eines Dinukleotid-Repeat-Konstrukts nachgewiesen werden konnte. Dies deutete darauf hin, dass VEGF eine intrinsische Rolle in der Signalkaskade des MMR-Systems haben könnte. Deshalb wurde eine Anzahl von Signalalkaskaden zusätzlich zu Veränderungen von Genexpressionsprofilen untersucht und JNK als mögliche Verbindungsstelle der beiden Signalkaskaden, VEGF und MMR, identifiziert. Diese Hypothese wurde zusätzlich unterstützt durch die Tatsache, dass die JUN Expression unter diesen experimentellen Bedingungen reduziert war. Die Aufklärung der komplexen molekularen Mechanismen der potentiellen Interaktion bleibt zukünftigen Untersuchungen vorbehalten. In Hinblick auf die klinische Konsequenz der erhaltenen Ergebnisse war es auffällig, dass einige Zytokine durch Bevacizumab in den MMR defizienten Zellen im Gegensatz zu den MMR kompetenten Zellen unterschiedlich reguliert wurden. Die in-vitro verwendeten Behandlungsschemata waren den klinisch zur Anwendung kommenden Protokollen nachempfunden. Zuerst wurde ein DNA-Schaden gesetzt, und den Zellen ermöglicht, sich mit oder ohne Bevacizumab zu erholen. Es konnte gezeigt werden, dass die inflammatorischen Zytokine CCL7 und CCL8 eine höhere Expression in der MMR-defiziente Zelllinie in Kombination mit Bevacizumab aufweisen. Daher wurde ein möglicher Crosstalk zwischen von Tumorzellen sezernierten Faktoren und myeloischen Zellen weiter verfolgt. Veränderungen der Genexpression in Monozyten durch Tumorzell- konditionierte Medien zeigte CCL18 als ein Bevacizumab reguliertes Gen in MMR-defizienten Zellen, aber nicht in MMR kompetenten Zellen. CCL18 übt seine Funktion primär im adaptiven Immunsystems aus um eine TH2-Antwort in T-Zellen auszulösen Ausserdem wird eine Erhöhung der nicht-spezifische Phagozytose als weitere Funktion beschrieben. CCL18 wurde bereits als prognostischer Marker in Magen-, Dickdarm- und Eierstockkrebsarten beschrieben; die klinische Bedeutung ist jedoch abhängig von Tumortyp. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass eine Erhöhung der phagozytischen Aktivität von Makrophagen in Gegenwart von Bevacizumab wesentlich deutlicher in MMR-defizienten Zellen ausgeprägt war. Weiterhin wurde gefunden, dass nach DNA-Schädigung in Bevacizumab behandelten MMR-defizienten Zellen Zytokine freigesetzt werden, welche eine Monozytenmigration in einer Bevacizumab-abhängigen Weise induzieren. Dies weist auf eine funktionelle Interaktion von MMR-Defizienz und Bevacizumab hin. Zusätzlich zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit eine Immunzellmodulation, die spezifisch für Mismatch-Reparatur defiziente Tumorzellen ist und in der klinischen Praxis als Marker für die Verabreichung von Bevacizumab verwendet werden könnte.

Bei der Behandlung solider Tumoren spielen systemisch verabreichte Chemotherapeutika eine wich- tige Rolle. Allerdings akkumulieren diese Therapeutika besser in normalem Gewebe als in Tumoren. Als Ursache für diesen unzureichenden Transport von Medikamenten in den Tumor wurde bisher vor allem die dysfunktionale Tumorvaskulatur diskutiert. Diese befindet sich in einem chaotischen und unreifen Zustand ohne ausreichende Bedeckung der Gefäße mit stabilisierenden Perizyten. Aus dem Zustand der Vaskulatur resultierend erreichen Medikamente den Tumor nur in geringem Ausmaß und werden dort heterogen verteilt. Als Grund für den Zustand der Vaskulatur wur- de ein großer Überschuss an pro-angiogenetischen Faktoren im Tumor ausgemacht. Durch eine anti-angiogenetische Behandlung konnte in präklinischen Modellen für einen gewissen Zeitraum die Tumorvaskulatur „normalisiert“ werden. Dies zeichnete sich vor allem durch Veränderung von zwei wichtigen Parametern für die Medikamenteneinbringung aus: zum Einen kommt es zu einer Reduktion der Gefäßdichte. Zum Anderen zu einer Reifung der Blutgefäße. In einem Teil von Pati- enten scheint dabei der Effekt der Gefäßverbesserung zu überwiegen und es kann eine verbesserte Perfusion detektiert werden. Mutmaßlich führt dies auch zu einer verbesserten Einbringung von Therapeutika in den Tumor und so zu einer erhöhten Effizienz der Therapie. In einem weiteren Teil der Patienten scheint jedoch der Effekt der Gefäßreduktion zu überwiegen und die detektierte Perfusion im Tumor wird durch die Behandlung verringert. Das in dieser Arbeit verwendete MT6-Fibrosarkom-Modell reagierte auf eine anti-angiogenetische Therapie nicht mit einer sonst in murinen Modellen beobachteten Wachstumsreduktion. Die- se ermöglichte eine so bisher nicht mögliche Untersuchung der sekundären Effekte einer anti- angiogenetischen Therapie wie die Medikamenteneinbringung in den Tumor. Die Vaskulatur in MT6-Tumoren zeigte dabei nach einer anti-angiogenetischen Vorbehandlung, die erwarteten Merk-male einer „normalisierten“ Vaskulatur wie eine Reduktion der Gefäßdichte bei gleichzeitiger Rei- fung der verbleibenden Gefäße. Dies führte jedoch nicht zu einer verbesserten Effizienz einer subsequenten Chemotherapie. Durch Vergleich mit einem weiteren Tumor-Modell, dem 4T1-Modell für ein metastasierendes Mammakarzinom, konnten signifikante Unterschiede im Gefäßbild beider Modelle ausgeschlossen werden. Durch mikroskopische Methoden konnte dabei beobachtet werden, dass die Diffusion von Medikamenten aus den Blutgefäßen des MT6-Modells im Vergleich zum 4T1-Modell verringert war. Weitere Untersuchungen deuten auf eine Differenz in der Qualität der extrazellulären Matrix der verwendeten Tumor-Modelle. Durch mRNA-Expressionsanalysen konnte die Enzymfamilie der Lysyloxidasen als mögliche Ursache für diesen Diffusionsunterschied identi- fiziert werden. Lysyloxidasen katalysieren vor allem die Quervernetzung von Proteinen der Extra- zellulärmatrix. Im Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Quervernetzung von Matrixproteinen durch Lysyloxidasen ursächlich für die Diffusions-Inhibierung kleiner Moleküle wie das Chemo- therapeutikum Doxorubicin sein kann. Durch spezifische Inhibition der Lysyloxidasen mittels des Inhibitors βAPN konnte diese Diffusions-Inhibition sowohl in vitro als auch im MT6-Tumor-Modell nahezu vollständig verhindert werden. Die hohe Aktivität von Lysyloxidasen im MT6-Modell stell- te allerdings kein Alleinstellungsmerkmal dieses Modells dar. In weiteren Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass Lysyloxidasen in einer Vielzahl von murinen und humanen Tumorzelllinien überexprimiert wird. Die Inhibition von Lysyloxidasen durch βAPN konnte dabei in allen unter- suchten Modellen die Einbringung von Medikamenten in den Tumor erhöhen und könnte so eine sinnvolle adjuvante Maßnahme zur Verbesserung bestehender Chemotherapien darstellen. / Systemically administered chemotherapeutics play a major role in in the treatment of so- lid tumors. However, these chemotherapeutics accumulate better in healthy tissue than in tumors. The reason for this insufficient transport of drugs into the tumor could be the dysfunctional tumor vasculature, which is in a chaotic and immature state without an adequate vessel coverage by stabilizing pericytes. As a result of this vasculature, only small amounts of drugs reach the tumor and are further just heterogeneously distributed. A great abundance of pro-angiogenic factors in the tumor was believed to cause this insufficient vasculature. In pre-clinical models, „normalization“ of the tumor vasculature could be achieved with anti-angiogenic therapy for a certain period of time. This was characterized by changes in two important parameters for drug administration: on the one hand reduction of vessel density, on the other hand maturation of blood vessels. In one part of patients, the effect of vessel normalization seems to be predominant leading to improved perfusion. Presumably, this leads to improved administration of chemotherapeu- tics into the tumor and therefore to a more efficient therapy. In another part of patients, the effect of vessel reduction seems to be predominant and the detectable perfusion in the tumor is decreased. The MT6 fibrosarcoma model, which was used in this work, did not respond to the anti-angiogenic therapy with an inhibition of tumor growth as usually observed in murine models. This observation enabled a so far not possible investigation of the secondary effects of an anti-angiogenic therapy, such as drug transport into the tumor. After the anti-angiogenic pre-treatment, the vasculature of MT6 tumors indicated the expected characteristics of a „normalized“ vasculature, such as reduction of vessel density and simultaneous maturation of remaining vessels. However, this did not lead to improved efficacy of subsequently administered chemotherapy. Comparison with another tumor model, the 4T1 model for metastasizing mamma carcinoma, did not reveal signifi- cant differences in the vessel pattern. Observation with microscopic methods indicated a reduced diffusion of drugs from the blood vessels of the MT6 model compared to those of the 4T1 model. Further investigations showed differences in the quality of the extracel- lular matrix of both used tumor models. mRNA expression analyses revealed the family of lysyl oxidases as a putative cause for the differences in diffusion. Lysyloxidases catalyze primarily the cross-linking of proteins of the extracellular matrix. Moreover, it was shown that the cross-linking of matrix proteins by lysyl oxidases is causative for the inhibition of diffusion of small molecules such as the chemotherapeutic doxorubicin. A specific inhibi- tion of lysyl oxidases with the inhibitor βAPN could almost entirely prevent the inhibition of diffusion in vitro and in the MT6 model. However, the high activity of lysyl oxidases in the MT6 model is not a unique feature of this model. Further investigations showed, that lysyl oxidases are over expressed in many human and murine tumor cell lines. In all investigated models, inhibition of lysyl oxidases with βAPN improved drug transport into the tumor and βAPN could therefore be a reasonable adjuvant therapy to improve the efficacy of already existing chemotherapeutics.