Mit über 10 % aller Tumorentitäten weltweit stellt das humane Kolorektale Karzinom eine, aus klinischer Sicht hochbedeutsame Entität dar. Dabei kann es über verschiedene Wege entstehen. Neben der traditionellen Adenom-Karzinom-Sequenz spielt auch die Karzinogenese auf Basis einer Chronisch-entzündlichen Darmerkrankung, beispielsweise der Colitis ulcerosa, eine wichtige Rolle (Kolitis-assoziiertes ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Mit über 10 % aller Tumorentitäten weltweit stellt das humane Kolorektale Karzinom eine, aus klinischer Sicht hochbedeutsame Entität dar. Dabei kann es über verschiedene Wege entstehen. Neben der traditionellen Adenom-Karzinom-Sequenz spielt auch die Karzinogenese auf Basis einer Chronisch-entzündlichen Darmerkrankung, beispielsweise der Colitis ulcerosa, eine wichtige Rolle (Kolitis-assoziiertes Kolorektales Karzinom). Bei der sogenannten Inflammations-Dysplasie-Karzinom-Sequenz ist dabei der anhaltende Entzündungsreiz die treibende Kraft. Zu Beginn dieser Sequenz steht hierbei oft ein Funktionsverlust des wichtigen Tumorsuppressors p53. Auch Interleukin 33, einem Alarmin aus der IL-1-Familie, wird ein Einfluss auf die Karzinogenese zugeschrieben. Eine Interaktion dieser zwei Proteine wurde im Kontext des Kolorektalen Karzinoms bisher noch nicht beschrieben.
In der vorliegenden Studie wurde daher ein möglicher Einfluss von Interleukin 33 auf zwei wichtige Mitglieder der p53-Familie, p53 und p73, untersucht. Nach Etablierung (Sequenzierung der Vektoren und Restriktionsverdau, Erfolg der Transfektion und Nachweis von Interleukin 33, Überprüfung der DNA-Bindungsaktivität von p53) eines in vitro-Modells des Kolorektalen Karzinoms (HCT 116 Zellen) zeigt sich dabei eine Reduktion der Proteinspiegel von p53 und p73 durch die Induktion von Interleukin 33 mittels Plasmid-DNA. Eine relevante Reduktion der p53-mRNA-Expression konnte jedoch nicht festgestellt werden, sodass es sich hierbei um eine Regulation auf post-transkriptioneller Ebene handeln muss. Mechanistisch konnte eine maßgebliche Beteiligung des NF-κB-Signalweges ausgeschlossen werden. Durch die Behandlung der Zellen mit Nutlin-3 (Hemmung der MDM2-vermittelten, proteasomalen Degradation von p53) konnte jedoch gezeigt werden, dass die beobachtete p53- und p73-Reduktion durch Interleukin 33 über einen vermehrten Proteinabbau der Tumorsuppressoren über MDM2 und das Proteasom vermittelt wird. Interessanterweise ließen sich die Beobachtungen im Modell bei Patient/-innen mit Colitis ulcerosa in vivo nachvollziehen. So zeigte sich das Interleukin 33-Protein in den Epithelzelllysaten aus Darmwandbiopsien signifikant induziert, während das p53-Protein deutlich reduziert war.
Die vorliegende Studie stellt somit Interleukin 33 erstmals als neuen negativen und post-transkriptionellen Regulator der Tumorsuppressoren p53 und p73 über den proteasomalen Proteinabbau im humanen Kolorektalen Karzinom dar. Durch die Untersuchung der Darmwandbiopsien von Patient/-innen mit Chronisch-entzündlichen Darmerkrankung bezieht sich die Untersuchung außerdem auf den Subtyp des Kolitis-assoziierten Kolorektalen Karzinoms. Über den dargestellten Pathomechanismus der Regulation der wichtigsten humanen Tumorsuppressoren p53 und p73 durch Interleukin 33 beschreibt diese Studie damit eine neue Funktion von Interleukin 33 im Rahmen seiner pro-tumorigenen Wirkung, die eine Basis für neue respektive ergänzende therapeutische Strategien schafft. So wirkt Interleukin 33 nicht nur über eine Zellstress-induzierende Entzündung pro-kanzerogen, sondern nimmt der Zelle durch die Reduktion der Tumorsuppressoren auch die Möglichkeit einer protektiven Stressantwort.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Accounting for over 10 % of all tumor entities worldwide, human colorectal carcinoma is a highly significant entity from a clinical perspective. It can develop in various ways. In addition to the traditional adenoma-carcinoma sequence, carcinogenesis based on an inflammatory bowel disease, such as ulcerative colitis, also plays an important role (colitis-associated colorectal carcinoma). In the ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Accounting for over 10 % of all tumor entities worldwide, human colorectal carcinoma is a highly significant entity from a clinical perspective. It can develop in various ways. In addition to the traditional adenoma-carcinoma sequence, carcinogenesis based on an inflammatory bowel disease, such as ulcerative colitis, also plays an important role (colitis-associated colorectal carcinoma). In the so-called inflammation-dysplasia-carcinoma sequence, the persistent inflammatory stimulus is the driving force here. This sequence often begins with a loss of function of the important tumor suppressor p53. Interleukin 33, an alarmin from the IL-1 family, is also known to have an influence on carcinogenesis. A connection between these two proteins in the context of colorectal carcinoma has not yet been described.
In the present study, a possible influence of interleukin 33 on p53 and p73, as two important members of the p53 family, was therefore investigated. After establishment (sequencing of the vectors and restriction digest, success of transfection and detection of interleukin 33, investigation of the DNA binding activity of p53) of an in vitro model of colorectal carcinoma (HCT 116 cells), a reduction in the protein levels of p53 and p73 was shown by the induction of interleukin 33 using plasmid DNA. However, a relevant reduction in p53 mRNA expression could not be determined, meaning that this must be a regulation at the post-transcriptional level. Mechanistically, a significant involvement of the NF-κB signaling pathway could be excluded. However, by treating the cells with Nutlin-3 (inhibition of MDM2-mediated proteasomal degradation of p53), it could be shown that the observed p53 and p73 reduction by interleukin 33 is mediated by increased protein degradation of tumor suppressors via MDM2 and the proteasome. Interestingly, the observations in the model could be traced in a similar way in vivo in patients with ulcerative colitis. The interleukin 33 protein was significantly induced in the epithelial cell lysates from intestinal wall biopsies, while the p53 protein was clearly reduced.
The present study thus presents interleukin 33 for the first time as a new negative and post-transcriptional regulator of the tumor suppressors p53 and p73 via proteasomal protein degradation in human colorectal carcinoma. By examining the intestinal wall biopsies of patients with inflammatory bowel disease, the study also relates to the subtype of colitis-associated colorectal carcinoma. Through the depicted pathomechanism of the regulation of the most important human tumor suppressors p53 and p73 by interleukin 33, this study describes a new function of interleukin 33 in the context of its pro-tumorigenic effect, which creates a basis for new or complementary therapeutic strategies. Interleukin 33 not only has a pro-carcinogenic effect via cell stress-inducing inflammation, but also deprives the cell of the possibility of a protective stress response by reducing the tumor suppressors.
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