Orientador: Renée Laufer Amorim / Banca: Noeme Sousa Rocha / Banca: Luiz Henrique de Araújo Machado / Banca: Mirela Tinucci. Costa / Banca: Sara Maria Carvalho e Suzano / Resumo: O mastocitoma canino (MCT) é uma neoplasia maligna de grande importância na clínica oncológica devido ao seu comportamento biológico agressivo e alta freqüência. A COX-2 e a PGE2 têm sido associadas à promoção e progressão tumoral e seus principais mecanismos envolvem estímulos da angiogênese tumoral e a inibição da morte celular programada. O VEGF é um potente indutor da angiogênese e a caspase-3 tem um importante papel na via efetora da apoptose. Compreender o mecanismo pela qual a COX-2 pode estimular a progressão tumoral no mastocitoma, permite ampliar o conhecimento do comportamento biológico desta neoplasia e direcionar tratamentos mais eficazes. O presente trabalho fez um estudo retrospectivo em 24 casos de mastocitoma canino (MCT). As neoplasias foram classificadas de acordo com Patnaik et al. (1984) e a expressão da COX-2, PGE2, VEGF e caspase-3 foram avaliadas usando a técnica de imunoistoquímica. A expressão da COX-2 foi correlacionada à expressão do VEGF, PGE2 e caspase-3 nos diferentes graus histopatológicos. A imunomarcação da caspase-3 foi menor nos tumores indiferenciados comparados com os bem diferenciados. Comparando os dados da expressão da COX-2 com os demais marcadores foi observado a correlação positiva entre COX-2 e PGE2, COX-2 e VEGF nas graduações II e III. A correlação entre COX-2 e caspase-3 foi somente detectada no grau III. / Abstract: The canine mast cell tumor (MCT) is a malignant neoplasia with great importance on the clinical practice due to its aggressive behavior and high frequency. The COX-2 and the PGE2 have been associated to the tumor initiation, promotion and progression, and its main mechanisms involve the stimuli of tumor angiogenesis and the inhibition of apoptosis. The VEGF is a powerful inductor of angiogenesis and the caspase-3 is responsible for most part of the apoptotic effects. The understanding of the mechanism by which the COX-2 stimulates the tumor progression in the mast tumor cells provides an extension through the biological behavior of this neoplasia and leads to a better and effective treatment. The present work was a retrospective study in 24 cases of MCT. The neoplasias were classified according to Patnaik et al. (1984) and the expression of COX-2, PGE2, VEGF and caspase-3 were evaluated using the immunohistochemistry technique. The expression of COX-2 was correlated to the expression of VEGF, PGE2 and caspase-3 in the different histopathologic grades. Caspase-3 immunolabeling was lower in the undifferentiated tumors compared to the more differentiated ones. Comparing the COX-2 expression data to the other markers it was observed a positive correlation between COX-2 and PGE2, COX-2 and VEGF in grade II and III. Correlation between COX-2 and caspase-3 was detected only on grade III. Keywords: COX-2, PGE2, VEGF, caspase-3, mast cell tumor. / Doutor

Hintergrund: Kraniopharyngeome sind seltene embryonale Fehlbildungstumoren. Bei insgesamt guter Überlebensrate von Patienten nach Erkrankung im Kindes- und Jugendalter werden Prognose und Lebensqualität von Langzeitüberlebenden durch Nebenwirkungen und Spätfolgen wie Hypophyseninsuffizienz und ausgeprägter Adipositas wesentlich geprägt. Zur Prophylaxe bzw. zur Therapie eines Hirnödems, sowie zur Prophylaxe einer drohenden Addisonkrise muss beim Kraniopharyngeom im Kindes- und Jugendalter während und nach der Operation Dexamethason substituiert werden. Langfristige hochdosierte Dexamethasongaben führten bei Patienten mit anderen malignen onkologischen Erkrankungen zu Gewichtszunahme und Cushing-Syndrom. Demnach wurde in der vorliegenden Studie der Einfluss der perioperativen Dexamethasontherapie auf die kurzfristige und langfristige Gewichtsentwicklung bei Kindern und Jugendlichen mit Kraniopharyngeom untersucht. Patienten und Methoden: Die Krankenunterlagen von 81 Kindern und Jugendlichen mit Kraniopharyngeom wurden untersucht. Die Krankenunterlagen von 58 Patienten (27 weiblich - 31 männlich) mit insgesamt 68 operativen Eingriffen konnten hinsichtlich der Daten zum postoperativen Gewichtsverlauf und zur perioperativen Dexamethasontherapie in die retrospektive Untersuchung einbezogen werden. Die mediane Nachbeobachtungsdauer betrug 4,2 Jahre. Größe und Gewicht der Patienten wurde für den Zeitpunkt der Operation, für Kontrollzeitpunkte 3,6, 9 und 12 Monate nach der Operation sowie für die zuletzt stattgefundene Kontrolluntersuchung ermittelt. Um den Grad der Adipositas der einzelnen Patienten zu bestimmen, wurde ihr Body Mass Index (BMI) berechnet. Der BMI wurde anhand der Referenzwerte von Rolland-Cachera als Standardabweichung (SDS) ausgedrückt. Patienten mit BMI- Werten > 3 SD bei der letzten Kontrolluntersuchung wurden als ausgeprägt adipös definiert, solche mit Werten < 2 SD als normalgewichtig, solche mit Werten zwischen 2 SD und 3 SD als mäßig adipös. Zur Beschreibung der Dexamethasontherapie wurden aus den Unterlagen jedes Patienten für jede der neurochirurgischen Operationen die kumulative Gesamtdosis an Dexamethason (mg/m2), Die Dauer der Dexamethasontherapie (Tage) und der Applikationsmodus (intravenös/ oral) ermittelt. Schätzung der Gruppenunterschiede zwischen der Gruppe der ausgeprägt adipösen Patienten und der Gruppe der normalgewichtigen Patienten mittels Mann-Whitney-U-Test. Schätzung der Signifikanz von Korrelationen mittels Spearman-Rank-Correlation-Test. Ergebnisse: 20 Patienten (12w / 8m) entwickelten eine ausgeprägte Adipositas (BMI>3SD). 26 Patienten (10w/ 16m) blieben normalgewichtig (BMI<2SD), 6 Patienten (2w/ 4m) waren bei der letzten Kontrolluntersuchung mäßig adipös (BMI zwischen 2 und 3SD). In Bezug auf das Alter der Patienten zum Zeitpunkt der Operation und die Dauer der Nachbeobachtung bestanden keine Unterschiede zwischen den Patientengruppen. Zwischen den Patientengruppen zeigten sich keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf die kumulative Gesamtdosis an Dexamethason, die Dauer der Dexamethasontherapie und die Applikationsform. Patienten, die langfristig eine ausgeprägte Adipositas entwickelten, hatten bereits zum Zeitpunkt der Diagnose einen höheren BMI (p<0,001). Der höchste Anstieg des BMI innerhalb des ersten postoperativen Jahres lag für alle drei Gruppen von Kraniopharyngeompatienten innerhalb der ersten drei Monate nach der Operation. Schlussfolgerungen: In der Studie konnte gezeigt werden, dass Dosis und Dauer der perioperativen Dexamethasontherapie keinen Einfluss auf die Entwicklung einer langfristigen ausgeprägten Adipositas bei Kindern und Jugendlichen mit Kraniopharyngeom hatten. Patienten, die ein erhöhtes Risiko haben, im langfristigen Verlauf eine ausgeprägte Adipositas zu entwickeln, hatten bereits zum Zeitpunkt der Diagnose einen höheren BMI. Diese Beobachtung stützt die Hypothese, dass pathogene Mechanismen zur Entwicklung einer Adipositas bereits sehr früh den Krankheitsverlauf beeinflussen. / Background: Craniopharyngiomas are rare dysontogenetic malformations. As the survival rate after craniopharyngioma diagnosed during childhood and adolescence is high, prognosis and quality of life in survivors mainly depend on adverse side effects such as hypopituitarism and severe obesity. The substitution of dexamethasone during and following surgery of childhood craniopharyngioma is necessary in order to treat and/ or prevent brain edema and acute adrenal insufficiency. Long-term, highly dosed dexamethasone therapy leads to weight gain and Cushings syndrome in patients with other oncological malignancies. Accordingly, we analysed the impact of perioperative dexamethasone treatment on short-term and long-term weight development in patients with childhood craniopharyngioma. Patients und methods: We analysed the records of 81 children and adolescents with craniopharyngioma. The records of 58 patients (27 female - 31 male) receiving 68 neurosurgical interventions were available for retrospective analysis of postoperative weight development and perioperative dexamethasone treatment. The median follow-up period was 4.2 years. Weight and height were evaluated at the time of surgery, during follow-ups at 3, 6, 9 and 12 months after surgery and at the time of final visit. The degree of obesity was categorized by calculating the body mass index (BMI). BMI was expressed as a standdard deviation score (SDS) using the references of Rolland-Cachera. A BMI at final visit above 3 SD was defined as severe obesity. A BMI < 2SD was defined as non-obese. Patients showing a BMI between 2 and 3 SD were defined as moderately obese. Dexamethasone treatment during the perioperative period was analysed in all patients for each surgery in terms of administered dexamethasone (mg/m2), duration of dexamethsone treatment (days) and mode of application (intravenous/ orally). Difference between extremely obese and non-obese patients in terms of dexamethasone treatment were estimated using the Mann-Whitney-U-Test. The significance of correlations was tested using the Spearman-Rank-correlation-Test. Results: 20 patients (12 female/ 8 male) developed severe obesity (BMI > 3SD). 26 patients (10 female/ 16 male) retained normal weight (BMI < 2SD). 6 patients (2 female/ 4 male) displayed a BMI between 2 and 3 SD at final visit. Differences in terms of age at surgery or follow-up period were non-detectable between the analysed groups of craniopharyngioma patients. Cumulative dexamethasone doses were similar for severely obese patients and normal weight patients. Differences between the groups of patients in terms of duration and mode of application of dexamethasone treatment were non-significant. Patients with long-term severe obesity had a higher (p<0,001) BMI already at the time of surgery. For all groups of craniopharyngioma patients, the maximum increase of BMI during the first year after surgery took place within the first three months. Conclusions: We conclude that dose and duration of perioperative dexamethasone treatment had no effects on the development of long-term severe obesity in patients with childhood craniopharyngioma. Patients with increased risk for severe obesity already displayed a higher BMI at the time of diagnosis. This observation supports the hypothesis that pathogenic mechanisms for severe obesity due to craniopharyngioma are of influence in the very early course of the disease.

Im Zeitraum zwischen 1982 bis 2004 wurden an der Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkranke des Universitätsklinikums Würzburg 41 Patienten mit einem Pectoralis-Major-Lappen (PM) und/oder Deltopectorallappen (DP) versorgt. Insgesamt wurden 28 PM und 22 DP transplantiert, um einen Defekt nach ausgiebiger Tumorentfernung im Kopf-Hals-Bereich zu decken, eine persistierende Fistel zu verschließen oder eine Rekonstruktion von Teilen des Pharynx, des Hypopharynx, des Mundbodens oder der Zunge vorzunehmen. Die hier vorliegende Arbeit gibt Aussage über die präoperative und periopertive Behandlungen sowie den postoperativen Verlauf wie Komplikationsrate und Einheilungsrate. Es wurde zwei Kollektive gebildet. Das zu untersuchende Kollektiv A bestand aus 34 Patienten, die entweder nur einen DP (15 Patienten) oder nur einen PM (19 Patienten) erhalten hatten. Kollektiv B bestand aus 7 Patienten, die mit mehr als einem Lappen versorgt wurden, dabei traten der PM und der DP auch nebeneinander auf. Der PM und DP sind im Kopf-Hals-Bereich mit ihren hohen Einheilungsraten sehr gut geeignet, auch wenn die Anzahl der Komplikationsarten als auch die Komplikationsraten beim DP signifikant höher liegen als beim PM. / In the time period between 1982 to 2004 41 patients were provided with a pectoralis major (PM) flap or a deltopectoral (DP) flap by the Otolaryngology Department of the Würzburg University Hospital. A total of 28 PM and 22 DP were engrafted, either to occlude a head and neck cavity after radical tumor surgery, to occlude a fistula, or for reconstructing parts of the pharynx, the hypopharynx, the mouth base or the tongue. This thesis deals with the preoperative and perioperative treatment as well as the postoperative process like complication rate and flap healing. Two groups were formed: Group A consisted of 34 patients who either got only one DP flap (15 patients) or only one PM flap (19 Patients). Group B consisted of 7 patients, who were provided with more than one flap. In this case the PM and the DP can coexist. The PM and DP with their high flap healing rate are appropriate for reconstructions in the head and neck area, even though the diversity of complications and the complication rate are significantly higher in the case of the DP than in the case of the PM.

In der vorliegenden Arbeit wurde in einem in-vivo-Tiermodell das Ausmaß der Tumorzelladhäsion an chirurgischen Nahtmaterialien untersucht. In zwei Nacktmäusen wurde durch orthotope Implantation ein humanes Magenkarzinom induziert. Nach Laparotomie wurde das Magenkarzinom freigelegt und folgende acht kommerziell verfügbare Fadensorten in der Stärke 4/0 (USP) in vivo durch vitales Tumorgewebe gezogen: Prolene®, Monoplus®, Monosyn®, PDS II® und Maxon® (jeweils monofil), Polysorb®, Safil® und Vicryl® (jeweils polyfil). Anschließend wurde die Fadenoberfläche direkt hinter der Nadel sowie zehn Zentimeter hinter der Nadel raster-elektronenmikroskopisch dargestellt und immunzytochemisch sowie molekular-biologisch auf die Adhäsion humaner Tumorzellen hin untersucht. Als qualitatives Nachweisverfahren dienten die EPIMET®-Färbung, bei der das humane epitheliale Stukturprotein Zytokeratin CK-20 im Zytoplasma farblich markiert wird, sowie eine nested-reverse-Transkriptase-Polymerasekettenreaktion (PCR) mit human-CK-20-spezifischen Primerpaaren. Die Rasterelektronenmikroskopie zeigte bei jeder Fadensorte auf mindestens einer Probe Zellbeläge. Der immunzytologische Nachweis erwies sich als wenig sensitiv und gelang nur für Proben von Monoplus®, Maxon® und Safil®. Die PCR identifizierte CK-20-positive Zellen auf allen polyfilen Fäden (Polysorb®, Safil® und Vicryl®) sowie den monofilen Sorten Monosyn®, Monoplus® und Maxon®. Alle PCR-Proben von Prolene® oder PDS II® waren negativ. Damit fiel die Tumorzelladhäsion auf monofilen Proben in der PCR signifikant geringer aus als auf polyfilen Proben (p < 0.017). Dies kann im wesentlichen mit der ausgeprägten Traumatisierung des Gewebes durch den Sägeeffekt polyfiler Fäden begründet werden. Unterschiede in der Zelladhäsion zwischen den einzelnen monofilen Fadensorten lassen sich möglicherweise auf ihre unterschiedliche chemische Struktur (polare Gruppen, Wasserstoffbrückenbindungen) und deren Interaktion mit der Tumorzelloberfläche zurückführen. Für die gastrointestinale Tumorchirurgie wird empfohlen, weiterhin eine konsequente No-Touch-Technik einzuhalten, um eine Exfoliation viabler Tumorzellen, deren Adhäsion an Nahtmaterial und damit das Risiko eines Anastomosenrezidivs durch Implantation der am Faden adhärenten Tumorzellen zu reduzieren. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die monofilen Fäden aus PDS II® und Prolene® in der Gesamtschau der Ergebnisse die geringste Tendenz zur Tumorzelladhäsion aufweisen und somit im Vergleich zu den anderen untersuchten Fäden bei onkologischen Eingriffen bevorzugt werden sollten; die mehrfache Verwendung eines Fadens sollte wegen der verlängerten Kontaktzeit zwischen Faden und Anastomose vermieden und für jeden Durchstich ein neuer Faden verwendet werden. Geflochtene Nahtmaterialien sollten dagegen wegen des erhöhten Risikos für Tumorzelladhäsion und -implantation in der onkologischen Anastomosentechnik keine Anwendung finden. Es bedarf weiterer Studien zum Verständnis der unterschiedlich stark ausgeprägten Tumorzelladhäsion unter den verschiedenen monofilen Fäden. Als Ursachen denkbar wären Oberflächeneigenschaften wie z. B. elektrische Ladung, Hydrophilie/-phobie oder chemische Eigenschaften. Ein weiterer Ansatz wäre die Beschichtung von monofilen Nahtmaterialien mit Zytostatika zur Inhibition der Tumorzellvermehrung auf der Oberfläche der Anastomosennaht. / The aim of the present study was to evaluate the adhesion of tumor cells on surgical sutures in an in-vivo animal model. A human gastric carcinoma was induced by orthotopic implantation into two nude mice. After laparotomy, the following eight commercial surgical sutures (4/0 USP) were pulled through vital tumor tissue: Prolene®, Monoplus®, Monosyn®, PDS II® and Maxon® (monofilament structure), and Polysorb®, Safil® and Vicryl® (multifilament structure). Three methods were used to evaluate the results: scanning electron microscopy (SEM) of the suture surface, detection of tumor cells by immunocytochemical EPIMET® staining (which stains the human epithelial structure protein cytokeratin CK-20 in cytoplasm) and by detection of tumor specific mRNA (encoding CK-20) by nested reverse transcriptase polymerase chain reaction (PCR). In SEM each type of suture showed cellular coating on the surface of at least one sample, although the cells could not be identified as of tumor origin. The sensitivity of immunocytochemical staining was poor; positive staining was successful in Monoplus®, Maxon® and Safil® samples only. PCR identified CK-20 positive cells on each multifilament suture and on monofilament Monosyn®, Monoplus® and Maxon®. No Prolene® and PDS II® samples were positive in PCR. Thus, there was significantly less tumor cell adhesion in PCR on monofilament than on multifilament sutures (p < 0.017). This is mainly due to gross tissue damage by the “sawing effect” of multifilament sutures. Differences in the tumor cell adhesion among monofilament sutures may be due to different chemical structure (polar groups, hydrogen bonds) and their interaction with the tumor cell surface. A consequent no-touch-technique in gastrointestinal tumor surgery is recommended in order to prevent exfoliation of viable tumor cells, cell adhesion on suture threads and to reduce the risk of local anastomostic recurrence by implantation of adherent tumor cells. Regarding the results, monofilament PDS II® and Prolene® show the least tendency for tumor cell adhesion. Multiple use of one thread should be avoided and a new thread should be taken for each stitch in order to minimize contact time between thread and anastomosis. Evidence of a higher risk of both tumor cell adhesion and implantation makes the use of braided suture obsolete in oncological surgery. Further studies are needed to better understand the differences in tumor cell adhesion among different monofilament sutures due to surface qualities like electrical charge, hydrophilia/-phobia or chemical qualities. Other approaches should include cytostatic coating of monofilament threads in order to inhibit tumor cell growth on the surface of threads used for anastomotic sutures.

Die Todesrezeptoren Fas, TRAILR1 und TRAILR2 werden seit einigen Jahren aufgrund ihrer Fähigkeit, Apoptose zu induzieren, als therapeutisch interessantes Ziel bei der Therapie maligner Tumoren angesehen. Gleichzeitig werden immer mehr Entitäten von Tumoren beschrieben, die eine Resistenz gegen die Todesrezeptor-induzierte Apoptose aufweisen. In dieser Konstellation können neben den blockierten proapoptotischen Signalen insbesondere auch Todesrezeptor-assoziierte, protumoral wirksame Signalwege sichtbar werden, die unter anderen Umständen durch die Apoptose maskiert werden. In dieser Arbeit wurde die von FasL- und TRAIL-induzierte Signaltransduktion in einer apoptoseresistenten Variante der kolorektalen Karzinomzelllinie HCT116 untersucht. Eine aktivierende Mutation des PIK3CA-Gens protektiert diese Zellen aufgrund der konstitutiven Aktivierung des onkogenen PI3K/Akt-Signalweges gegenüber Todesrezeptor-vermittelter Apoptose. Durch Vergleich isogener Zelllinien, welche für den PIK3CA-Locus funktionell haploid waren und entweder ein Wildtyp oder ein mutiertes Allel trugen, konnte die Signaltransduktion von Fas und der TRAIL-Todesrezeptoren in apoptoseresistenten Tumorzellen, sowie deren Zusammenspiel mit dem PI3K/Akt-Signalweg im Detail untersucht werden. So wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass nach Stimulation der HCT116 PIK3CA-mut protektierten Zellen mit FasL oder TRAIL die initialen Schritte der Apoptoseinduktion durch Todesrezeptoren bis hin zur Bildung des DISC und der Aktivierung von Caspase-8 ungestört vonstatten gehen. Der durch die PIK3CA-Mutation induzierte Schutzmechanismus muss deshalb unterhalb dieser frühen apoptoseinduzierenden Ereignisse wirksam werden. Darüber hinaus zeigte sich, dass Todesliganden in HCT116 PIK3CA-mut Zellen den proinflammatorischen NF&#954;B-Signalweg aktivieren, wohingegen dieser Signalweg in HCT116 PIK3CA-wt Zellen durch die ablaufende Apoptose inhibiert wurde. Während HCT116 PIK3CA-wt Zellen nach Stimulation von Fas oder den TRAIL-Todesrezeptoren morphologisch die klassischen Anzeichen des apoptotischen Zelltods zeigten, veränderten die HCT116 PIK3CA-mut protektierten Zellen ihre Morphologie von einer mesenchymal-länglichen hin zu einer amöboid-abgerundeten Form, die Zellen blieben jedoch vital. Die Änderung der Zellmorphologie konnte mit dem Vorhandensein enzymatisch aktiver Casapse-8 verknüpft werden, generiert durch den Todesrezeptor-assoziierten DISC. Caspase-8 vermittelte die Reorganisation des Aktinzytoskeletts durch Spaltung und der damit einhergehenden Aktivierung von ROCK-1. Blockade der Caspase-8 Aktivierung in HCT116 PIK3CA-mut Zellen durch pharmakologische Inhibitoren oder ektope Überexpression von cFLIPS verhinderte entsprechend den FasL- oder TRAIL-induzierten Übergang zur amöboid-abgerundeten Zellform. Funktionell zeigten die amöboid-abgerundeten HCT116 PIK3CA-mut Zellen im Vergleich zu unstimulierten HCT116 PIK3CA-mut Zellen eine erhöhte Invasivität, was anhand erhöhter Spiegel an Urokinase im Überstand nachgewiesen werden konnte. Diese Arbeit beschreibt mit der Induktion einer amöboid-abgerundeten Zellmorphologie erstmals eine nicht-apoptotische Funktion von Caspase-8 im Kontext der Todesrezeptor-Signaltransduktion, die von der enzymatischen Aktivität abhängig ist. Weiterhin konnte ROCK-1 als Caspase-8 Substrat identifiziert werden. Ob durch die Aktivierung von ROCK-1 und die Reorganisation des Aktinzytoskeletts neben der Ausbildung einer amöboiden Zellmorphologie auch der amöboide Typ der Zellmigration in Gang gesetzt wird, müssen zukünftige Studien zeigen. / During the last years, the death receptors Fas, TRAILR1 and TRAILR2 emerged as promising therapeutic targets in cancer therapy. On the contrary, the number of tumor entities showing resistance against death receptor-induced apoptosis is still rising, thereby limiting the effectiveness of a therapeutic approach. Furthermore, under conditions where death receptor-induced apoptosis is blocked, cell death induction is not the only signal emanating from Fas and TRAIL death receptors. Non-apoptotic and even tumor-promoting signaling pathways may become apparent which are otherwise masked by ongoing apoptosis. This study provides insight in FasL- and TRAIL-induced signaling in an apoptosis resistant variant of HCT116 colorectal cancer cells. An activating mutation in the PIK3CA gene protected these cells against death receptor-induced apoptosis by constitutive activation of the oncogenic PI3K/Akt pathway. Comparing isogenic cell lines either harboring a PIK3CA wild-type allele or an activating mutated allele allowed investigation of signal transduction events associated with Fas and TRAIL death receptors in apoptosis resistant cells as well as their interplay with the PI3K/Akt signaling pathway. Upon stimulation with FasL or TRAIL, PIK3CA-mut protected HCT116 cells were still capable of initiating the first steps of apoptosis induction as was evident from DISC-formation and activating caspase-8. This indicated that the PIK3CA-mut-granted blocking of the apoptotic program must act downstream of these early events. Furthermore, the proinflammatory NF&#954;B pathway was turned on, as demonstrated by the phosphorylation of crucial signaling components and the enhanced expression of NF&#954;B controlled target genes. Activation of the NF&#954;B pathway, however, was masked in HCT116 PIK3CA-wt cells by ongoing apoptosis. After stimulation of Fas or TRAIL death receptors, HCT116 PIK3CA-wt cells exhibited classical morphological apoptotic features. Interestingly, stimulation of HCT116 PIK3CA-mut cells induced transition to an amoeboid-like morphology without affecting the viability. The changes in cellular morphology were crucially dependent on enzymatically active caspase-8 generated at the DISC. Caspase-8 cleaved and thereby activated ROCK-1, a key player in reorganisation of the actin cytoskeleton. Interfering with caspase-8 activation by ectopic expression of cFLIPS or pharmacological inhibitors abrogated the changes in cellular morphology. Additionally, HCT116 PIK3CA-mut cells showed upon FasL- or TRAIL-treatment increased invasiveness, demonstrated by elevated levels of urokinase in the supernatant of the cells. To date, the FasL- or TRAIL-induced transition of HCT116 PIK3CA-mut cells to an amoeboid-like cellular morphology is the first clearly demonstrated non-apoptotic function of caspase-8 in context of death receptor signaling, that is dependent on the enzymatic activity of the molecule. Furthermore, this study identifies ROCK-1 as a novel substrate of caspase-8. Further investigations will have to clarify the role of caspase-8 mediated activation of ROCK-1 and accompanied reorganization of the actin cytoskeleton with respect to the induction of the amoeboid-type of cell migration.

Ausgehend von der bereits bekannten AsP (Adrenal secretory Protease; RAT2) der Ratte, wurde in dieser Arbeit die neue Familie der „Airway Trypsin-like Serinproteasen“ mit ihren Isoformen bei Mensch, Maus und Ratte (HAT, MAT und RAT) untersucht. Die codierenden Gene wurden identifiziert. Bei Maus und Ratte existieren zwei Isoformen, eine kurze und eine lange, die das Ergebnis von alternativer Transkription sind. Beim Menschen konnte ein Stopcodon nachgewiesen werden, welches die Bildung einer kurzen Isoform verhindert. Ferner wurden der Aufbau, die Strukturdomänen und die Gewebeverteilung der Isoformen charakterisiert. Die Ergebnisse deuten auf ein multifunktionelles Protein hin, welches in viele physiologische Prozesse involviert sein dürfte. Die Rolle von AsP sollte über die Steuerung der adrenalen Mitogenese hinausreichen. Die weitverbreitete Expression der ATs in vielen Geweben stellt ihre spezifische Rolle für eine ausschließliche N-POMC-Spaltung und die Bildung von adrenalen Mitogenen in Frage, denn diese Spaltung fände an vielen verschiedenen Stellen statt, welche erkennbar in keiner Beziehung zur Nebennieren-Physiologie stehen. Ein wesentlicher Befund dieser Arbeit ist die Tatsache, dass sich die Ergebnisse bei der Ratte und der dortigen physiologischen Funktion der AsP/ RAT2 in der adrenalen Mitogenese nicht auf den Menschen übertragen lassen. Beim Menschen lässt sich HAT nicht in der Nebennierenrinde nachweisen, HAT stellt also nicht das humane Gegenstück zur AsP der Ratte dar. Umgekehrt finden sich auch bei den Nagern die langen, HAT-ähnlichen Isoformen nicht in der Nebenniere. Ferner konnte eine Beteiligung von HAT an der Nebennierentumorgenese anhand der vorliegenden Daten nicht bestätigt werden. HAT ließ sich in Nebennierenrinden-Tumoren praktisch nicht nachweisen. In Phäochromozytomen fand sich in 4 von 5 Gewebeproben eine HAT-Expression. Die chromaffinen Zellen im Nebennierenmark exprimieren u.a. POMC, so dass HAT hier evtl. doch eine physiologische Rolle einnehmen könnte. Über die Funktion der AT-Proteasen an anderen Orten ist bislang nur wenig bekannt, hier sind weitere Untersuchungen notwendig. Zusammenfassend gelang in dieser Arbeit die Charakterisierung einer interessanten, in mehreren Spezies konservierten Proteasenfamilie, die über ein komplexes Expressionsmuster verfügt. Im Gegensatz zum Menschen existieren in den Nagern zwei Isoformen, eine kurze und eine lange. Sie gehen durch den Mechanismus der alternativen Transkription aus einem einzigen Gen hervor. Aufgrund der breiten Expression in vielen Geweben dürfte die Funktion sehr vielschichtig sein. Eine Rolle in der humanen Nebennierentumorgenese konnte für das humane Homolog nicht nachgewiesen werden. / Beginning with the already known AsP (Adrenal secretory Protease; RAT2) of the rat the new family of “Airway Trypsin-like Serine Proteases“ with its isoforms in man, mouse and rat (HAT, MAT and RAT) has been investigated. The coding genes have been identified. In mouse and rat two isoforms exist, a short one and a long one, which are generated by alternative transcription. In humans a stop-codon could be shown which prevents the generation of a short isoform. The isoforms’ structure, domain structure and tissue-expression have been characterized. The results suggest a multifunctional protein which should be involved in many physiological processes. The role of AsP should also exceed the control of adrenal mitogenesis. The widespread expression of the ATs in many tissues gives evidence against a specific role in exclusively cleaving N-POMC and producing adrenal mitogens as this cleavage would take place in many different locations which are obviously not related with adrenal physiology. A main result of this dissertation is the fact that the results from AsP/ RAT2 in rats with the physiological function in adrenal mitogenesis cannot be transferred to humans. Human HAT is not being found in the adrenal cortex and thus HAT is not the human homolog of the rat’s AsP. Moreover, in rodents the long HAT-like Isoforms are not being found in the adrenal as well. Furthermore the data did not show any involvement of HAT in adrenal tumourigenesis. There was no significant detection of HAT in adrenocortical tumors. In pheochromocytoma in 4 out of 5 tissue samples HAT expression could be found. The chromaffin cells in adrenal medulla express POMC so that HAT could perhaps play a physiological role there. Further studies will be necessary to investigate the function of AT proteases in other places. In summary this work could characterize an interesting family of proteases which is conserved in several species with a complex pattern of expression. In contrast to man rodents have two isoforms, a short one and a long one. They originate from one gene by the mechanism of alternative transcription. The widespread expression of ATs indicates a complex function. For human HAT a role in human adrenal tumourigenesis could not be proved.

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The problem with which this investigation is concerned is that of determining the nature of events leading to the change. of normal cells into malignant cells. The design of the study is multi-phasic: (A) to establish the presence or absence of an oncogenic virion, (B) to demonstrate by use of the electron microscopy any ultracellular alteration in malignant or transformed tissues, (C) to investigate the nature of the transforming agent in the murine lymphosarcoma, and (D) to employ various methods to demonstrate cellular transformations in vivo and in vitro. It is concluded that the transforming and tumorinducing agent in this' investigation was not a virion, but an infectious ribonucleic acid genome or a segment of a viral genome which had become integrated into the genome of the mouse cells. The vision has lost its ability to form a protein coat; therefore it is not demonstrable as a virion. But the ribonucleic acid is able to infect other cells and transform them from normal to neoplastic tissues.

- David Větvička, M.Sc . Many researchers have, in the past, focused on pathophysiological features of tumor tissue, various tumor-nonmalignant cell interactions, and secretion of active molecules within the tumor mass. All these aspects of tumor structure are known as tumor microenvironment. The composition of particular tumor ecosystem is highly variable, with differences between various tumor types, even between patients with the same diagnosis, and in separate areas of the same tumor. Moreover, further changes in tumor microenvironment often occur during the progression of the disease. Studies of tumor microenvironment have revealed both novel targets for therapy and new prognostic markers. New therapy modalities are being developed to target these discovered features, including drugs functioning to boost anti-malignancy immunity, to block pro-metastatic potential, or to utilize the unique features of this pathological environment established by the tumor. These are obviously of great interest and harbor high potential for better management of malignant diseases. The focus of this thesis is to study the interactions of polymeric drug delivery systems within the tumor microenvironment and to utilize various features of this specific niche for drug delivery research. We have followed three...

No combate às neoplasias, diferentes técnicas radioterápicas têm surgido, apoiadas em avanços tecnológicos, com o objetivo de otimizar a eliminação das células tumorais produzindo o menor dano a tecidos sadios dos pacientes. Os planejamentos de tratamentos radioterápicos visam o estabelecimento de parâmetros técnicos de irradiação de forma que as doses prescritas nos volumes de tratamento sejam atingidas. Enquanto que a prescrição das doses se baseiam em considerações biológicas de radiosensibilidade dos tecidos, os cálculos físicos do planejamento levam em conta parâmetros dosimétricos associados aos feixes de radiação e às características físicas dos tecidos irradiados. A incorporação de informações de sensibilidade de tecidos aos cálculos radioterápicos pode auxiliar na particularização de tratamentos e no estabelecimento de critérios de comparação e escolha de técnicas radioterápicas, contribuindo para o controle tumoral e sucesso do tratamento. Para tanto, modelos biológicos de resposta celular à radiação ionizante devem ser bem estabelecidos. Este trabalho visou estudar a aplicabilidade do uso de modelos biológicos em cálculos de planejamento radioterápico com objetivo de auxiliar na avaliação de técnicas radioterápicas. A probabilidade de controle tumoral (TCP) foi estudada para duas formulações do modelo linear-quadrático, com e sem consideração de repopulação celular, em função de parâmetros de planejamento, como dose por fração, e de parâmetros radiobiológicos, como a razão ?/?. Além disso, o uso de critérios biológicos para comparação de técnicas radioterápicas foi testado através da simulação de um planejamento de próstata utilizando simulação Monte Carlo com o código PENELOPE. Posteriormente, planejamentos radioterápicos de tumores de próstata de cinco pacientes do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, USP, utilizando-se três técnicas de irradiação diferentes, foram comparados através do critério de probabilidade de controle tumoral. Para tanto, matrizes de dose obtidas do sistema de planejamento radioterápico XiO foram utilizadas para obter as distribuições de TCP e histogramas TCP-volume. Os estudos realizados permitiram concluir que variações em parâmetros radiobiológicos podem influenciar significativamente cálculos de controle tumoral e que a análise de histogramas TCP-volume pode fornecer informações importantes para avaliação de tratamentos radioterápicos. Entretanto, o estabelecimento de fatores quantitativos de comparação através de critérios radiobiológicos passa pelo estabelecimento de protocolos de prescrição clínica baseados nesses critérios. Além disto, valores radiobiológicos sofreram grandes alterações na literatura recentemente e, portanto, a inclusão destes parâmetros nos cálculos de planejamentos requer grandes cuidados. / In the fight against cancer, different irradiation techniques have been developed based on technological advances and aiming to optimize the elimination of tumor cells with the lowest damage to healthy tissues. The radiotherapy planning goal is to establish irradiation technical parameters in order to achieve the prescribed dose distribution over the treatment volumes. While dose prescription is based on radiosensitivity of the irradiated tissues, the physical calculations on treatment planning take into account dosimetric parameters related to the radiation beam and the physical characteristics of the irradiated tissues. To incorporate tissue\'s radiosensitivity into radiotherapy planning calculations can help particularize treatments and establish criteria to compare and elect radiation techniques, contributing to the tumor control and the success of the treatment. Accordingly, biological models of cellular response to radiation have to be well established. This work aimed to study the applicability of using biological models in radiotherapy planning calculations to aid evaluating radiotherapy techniques. Tumor control probability (TCP) was studied for two formulations of the linear-quadratic model, with and without repopulation, as a function of planning parameters, as dose per fraction, and of radiobiological parameters, as the ?/? ratio. Besides, the usage of biological criteria to compare radiotherapy techniques was tested using a prostate planning simulated with Monte Carlo code PENELOPE. Afterwards, prostate plannings for five patients from the Hospital das Clínicas da Faculdadede Medicina de Ribeirão Preto, USP, using three different techniques were compared using the tumor control probability. In that order, dose matrices from the XiO treatment planning system were converted to TCP distributions and TCP-volume histograms. The studies performed allow the conclusions that radiobiological parameters can significantly influence tumor control calculations and that the TCP-volume histograms can provide important information for treatment techniques evaluation. However, the establishment of quantitative comparison parameters using radiobiological criteria demands the establishment of prescription protocols based on these same parameters. Also, the literature recently showed large variations in radiobiological parameters, meaning that the inclusion of those in treatment planning calculations should require a careful endeavor.