Liver metastases are a frequent and often fatal occurrence in cancer patients. A better understanding of the biology of liver metastasis is essential to improve survival statistics for these patients. Although the contribution of IGF-IR to malignancy has been recognized for over 2 decades, the role that the IGF axis plays in metastasis is not yet fully understood. Using a murine Lewis lung carcinoma-based model, our laboratory has previously shown that the IGF-I receptor (IGF-IR) plays the key role in liver metastasis by regulating matrix metalloproteinase (MMP) expression and by increasing tumor cells survival and proliferation in the liver. The objectives of my project were to further analyze IGF-mediated regulation of MMP expression and investigate the crosstalk between the IGF axis and mediators of inflammation, particularly the TNF-alpha/NF-kappaB axis. My results revealed the following: A. In M-27 cells with ectopic IGF-IR overexpression (M-27IGFIR) that have acquired a liver-metastasizing potential but lost the ability to colonize the lung, PKC-alpha was found to be transcriptionally down-regulated and this resulted in decreased expression of the PKC-regulated MMPs- MMP-9, MMP-3 and MMP-13. This altered MMP expression could account for the changes in site-specificity of metastasis observed in these cells. B. In M-27IGFIR, but not in wild type M-27 cells, TNF-alpha was found to induce IL-6 production and autocrine IL-6/gp130/STAT3 signalling and thereby provide a mechanism of escape from the pro-apoptotic effects of this inflammatory cytokine. When this escape mechanism was abrogated by the use of siRNA or neutralizing antibodies, the cells re-acquired their sensitivity to apoptosis and their metastatic ability was reduced, indicating that it played a critical role in liver-metastasis in vivo. C. A mechanism of synergistic crosstalk between IGF and TNF signalling was identified in cells with high IGF-IR expression levels. In these cells, NF-kappaB activation in response to TNF-alpha was found to be accelerated in a PI3-K/Akt –dependent manner, identifying IGF-IR as an enhancer of NF-kappaB signalling and suggesting that cytokine expression, in particular IL-6 production may be regulated by the kinetics of NF-kappaB activation. Together, these results identify novel molecular mechanisms that mediate the diverse effects of IGF-IR on the tumor microenvironment and on metastasis and may be targeted for anti-cancer therapy. / Les métastases hépatiques sont souvent mortelles dans les patients atteint du cancer. Une meilleure compréhension de la biologie des métastases hépatiques nous aiderais a amélioré le taux de survie des ces patients. Cela fait plus de vingt ans que la contribution de IGF-IR dans la progression du cancer est reconnue, mais nous ne savons pas encore exactement comment. Utilisant le modèle de carcinome pulmonaire de Lewis, nous avons déjà démontré que le IGF-IR régularise l'expression des métalloprotéinases matricielles (MMP) et ainsi joue un rôle important dans les métastases hépatiques. Les objectifs de mon projet étaient d'analyser le mécanisme de régulation des MMPs par IGF et d'examiner la diaphonie de signaux entre l'axe IGF et les médiateurs d'inflammations, en particulier TNF-α et NF-κB. Mes résultats démontrent ceci: A. Dans les cellules M27 transfectées avec le IGF-IR (M-27IGFIR) et qui ont acquis l' habileté de métastasier au foie mais on perdu leur potentiel de coloniser les poumons, l'expression transcriptionnelle de PKC-α était diminuée, résultant en une diminution de l'expression des MMPs qui sont régularisées par PKC-α: MMP-1, MMP-3 et MMP-13. La variation de profil de MMP de ces cellules pourrait expliquer le changement de site de métastases de ces cellules. B. Dans les cellules M-27IGFIR, mais pas dans les cellules sauvages M27, TNF-α peut induire la production de IL-6 et des signaux autocrines via la voie de transduction IL-6/gp-130/STAT3. De cette façon, les cellules peuvent évader les effets pro-apoptotiques de IL-6. Quand nous avons inhibé cette voie de signalisation en utilisant un siRNA et des anticorps, les cellules ont re-acquis leur habileté d'induire l'apoptose et leur habilité de métastasier a été réduit. Ces résultats démontrent que cette voie de signalisation est importante pour les métastases hépatiques des cellules M-27IGFIR. C. Dans les cellules avec une haute expression de IGF-IR, j'ai identifié un échange de signaux entre les voies de signalisation de IGF et TNF. Dans ces cellules, l'activation de NF-κB, suivant la stimulation avec TNF-α, a été accélérée d'une manière dépendante de la voie de signalisation PI3K/Akt. Ces résultats démontrent que IGF-IR augmente la signalisation de l'agent de transcription NF-κB et suggère que l'expression des cytokines, IL-6 en particulier, peut être régulée par l'activation de NF-κB. Conjointement, mes résultats identifient de nouveaux mécanismes, dont IGF-IR, jouant un rôle dans le microenvironment des tumeurs, dans la métastase et introduit des cibles pour la thérapie.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.104626 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Li, Shun |
| Contributors | Penina Brodt (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Medicine) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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