Charakterisierung von Makrophagen im duktalen Pankreasadenokarzinom und ihr Einfluss auf prämaligne und maligne Pankreasgangepithelzellen

Helm, Sven Ole

Mit einer relativen 5-Jahres-Überlebensrate von 8 % zählt das duktale Pankreasadenokarzinom (PDAC) zu den bösartigsten gastrointestinalen Tumoren und ist durch ein ausgeprägtes desmoplastisches Stroma mit einem großen Anteil an Tumor-assoziierten Makrophagen (TAMs) charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass eine erhöhte Zahl an TAMs im Stroma mit einer niedrigeren Lebenserwartung der Patienten korreliert, die sich weiter verschlechtert, wenn die TAMs vermehrt einen anti-inflammatorischen M2-Phänotyp aufweisen. Befunde aus anderen Tumorentitäten deuten aber auch auf einen pro-inflammatorischen M1- bzw. Mischphänotyp der TAMs hin. Um PDAC assoziierte Makrophagen besser zu charakterisieren, wurden in dieser Arbeit Resektate von PDACs und chronischen Pankreatitiden (CPs), einer möglichen Vorläufererkrankung des PDAC, immunhistochemisch auf M1- und M2-assoziierte Marker gefärbt und die Makrophagen hinsichtlich Phänotyp, Anzahl und Verteilung untersucht. Zusätzlich wurden Makrophagen aus PDAC-Geweben frisch isoliert und mittels FACS und rtPCR charakterisiert. Zusammenfassend konnte mit diesen Untersuchungen ein gemischter Phänotyp mit M1- und M2- Charakteristika (HLA DRhoch, CD16niedrig, IL-1βhoch, TNF-αhoch und CD163hoch, IL-10hoch) für PDAC assoziierte Makrophagen gezeigt werden. Der Einfluss von Makrophagen aus PDACs auf prämaligne (H6c7) und maligne (Colo357) Pankreasgangepithelzellen sollte in vitro mittels eines indirekten Co-Kultur-Modells untersucht und mit dem von in vitro generierten M1- und M2-Makrophagen verglichen werden. Dabei wurde gezeigt, dass TAMs, M1- und M2-Makrophagen sowie Makrophagen mit einem Mischphänotyp, der sich unter Co-Kultur mit Pankreasgangepithelzellen ausbildet, zur Epithelialen-Mesenchymalen Transition (EMT) von H6c7- und Colo357-Zellen beitragen können. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass M1- und M2-Makrophagen die Sensibilität gegenüber dem Todesliganden TRAIL in H6c7- und Colo357-Zellen herabsetzen. Aufgrund erhöhter Spiegel von TGF-β und TNF-α unter Co-Kulturbedingungen, werden diese beiden Faktoren als verantwortliche Mediatoren für die oben genannten Phänomene postuliert. Die Befunde dieser Arbeit deuten darauf hin, dass PDAC assozierte Makrophagen pro- und anti-inflammatorische Eigenschaften besitzen und darüber einen pro-tumorigenen Einfluss auf Pankreasgangepithelzellen schon in frühen Stadien des PDAC ausüben.

With a relative rate of 5-year survival of 8 %, pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) ranks among the most deadly of gastrointestinal tumors and is characterized by a profound desmoplastic stroma with a high abundance of tumor associated macrophages (TAMs). It has been shown that high numbers of TAMs in the stroma correlate with a bad outcome of the patients which is even worsened if the TAMs show an anti-inflammatory M2-phenotype. Findings from other tumor entities also indicate a pro-inflammatory M1- or mixed phenotype of these TAMs. To characterize PDAC associates macrophages in more detail, resected PDACs were stained immunochemically for M1- and M2-associated markers and analyzed with respect to phenotype, number and distribution in comparison to chronic pancreatitis (CP), a possible precursor of PDAC. Additionally, macrophages freshly isolated from PDAC tissues were characterized by FACS and rtPCR. Taken together, a mixed phenotype exhibiting M1- and M2-properties (HLA-DRhigh, CD16low, IL-1βhigh, TNF-αhigh and CD163high, IL10high) for PDAC associated macrophages was shown by these methods. The influence of macrophages from PDAC on pre-malignant (H6c7) and malignant (Colo357) pancreatic ductal epithelial cells was analyzed in vitro in an indirect co-culture model and compared to that of in vitro generated M1- and M2-macrophages. It was shown that TAMs, M1- and M2-macrophages as well as macrophages with a mixed phenotype, the latter being acquired during co-culture with pancreatic ductal epithelial cells, can contribute to epithelial-mesenchymal transition (EMT) of H6c7- and Colo357 cells. Further it was shown that M1- and M2-macrophages reduce the sensitivity towards TRAIL-mediated apoptosis induction in H6c7- and Colo357 cells. Due to elevated levels of TGF-β and TNF-α in co-culture conditions, these factors are postulated as mediators of the phenomena mentioned above. Altogether these findings indicate that PDAC associated macrophages concomitantly exhibit pro- and anti-inflammatory properties and thereby have a pro-tumorigenic influence on pancreatic ductal epithelial cells already in early stages of PDAC.

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Helm, Sven: Charakterisierung von Makrophagen im duktalen Pankreasadenokarzinom und ihr Einfluss auf prämaligne und maligne Pankreasgangepithelzellen. 2014.

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