Osteolyse beim Multiplen Myelom : Untersuchungen am Zellmodell

Bergmann, Markus; Lorenzen, Johann

doi:HT014432735

Osteolyse beim Multiplen Myelom : Untersuchungen am Zellmodell

Bergmann, Markus (Author)

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Markus Bergmann

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangIX, 73 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Lorenzen, Johann (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-05-11

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-11269
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/59440/files/Bergmann_Markus.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; Myelom (frei) ; Plasmozytom (frei) ; Osteolyse (frei) ; OPG (frei) ; Osteoprotegerin (frei) ; SDC (frei) ; Syndecan (frei) ; Knochenmarksmikromillieu (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Das multiple Myelom ist charakterisiert duch osteolytischen Befall der Knochen, der zu starken Schmerzen und Spontanfrakturen führt. Erst in den letzten Jahren begann man, die Biochemie dieser Osteolysen in Grundzügen zu verstehen. Ein für die Balance zwischen Osteogenese und Osteolyse wichtiges System besteht aus einem Rezeptor, receptor activator of NF-kB (RANK), seinem Ligand (RANKL) und dem löslichen Atrappenrezeptor Osteoprotegerin (OPG). Die Bindung von RANKL an RANK führt zu Osteoklastogenese und Osteolyse, wohingegen die Bindung an OPG die Wirkung von RANKL inaktiviert. Myelomzellen scheinen das Knochenmarksmikromilieu in einer Weise zu stören, dass dieses Gleichgewicht in Richtung Osteolyse abgleitet. Einerseits kann Syndecan 1 (SDC1), ein transmembranes Heparansulfatproteoglycan auf Myelomzellen, OPG sequestrieren und zu Internalisierung und Abbau von OPG in Myelomzellen führen. Andererseits wird angenommen, dass Myelomzellen durch die Beeinflussung der Knochenmarksstromazellen, der Hauptquelle für OPG und RANKL im Knochenmark, ein Ungleichgewicht im OPG/RANKL System induzieren. Diese Arbeit beschreibt eine suffiziente Methode zur Untersuchung der Expression von OPG, RANKL und SDC1 auf der Ebene der mRNA, basierend auf der semiquantitativen Realtime RT-PCR. Unter Anwendung dieses Verfahrens wird gezeigt, dass die Behandlung von humanen Vorhautfibroblasten mit durch Myelomzellen konditioniertem Medium und Kokultur von Fibroblasten mit Myelomzellen zu einem signifikanten Abfall der Expression von OPG-mRNA in den Fibroblasten führt. Dies zeigt, dass Myelomzellen Einfluss nehmen auf die OPG-Expression in Fibroblasten, hier als Modell für Zellen des Knochenmarksstromas, dass sie das OPG/RANKL-System empfindlich stören und so die Knochendestruktion vorantreiben. Im Gegensatz zur Meinung anderer Autoren geschieht dies über einen löslichen Faktor, wie durch den experimentellen Ansatz mit konditioniertem Medium demonstriert wird. Weiterhin sind U-266 und Fibroblasten nativ und in Kokultur negativ für RANKL. Die Expression der SDC1-mRNA in den Myelomzelllinien U-266 und IM-9 wird nicht beeinflusst durch die Verstärkung der autokrinen IL-6-Schleife oder die Verstärkung oder Unterbrechung der autokrinen IL-15-Schleife. Des Weiteren verändert auch die Behandlung von U-266 mit durch Fibroblasten konditioniertem Medium oder die Kokultur von Myelomzellen und Fibroblasten die SDC1-mRNA-Expression nicht signifikant. Die polarisierte Expression des SDC1-Proteins auf der Oberfläche von U-266 kann durch Immunfluoreszenzfärbung bestätigt werden. Zytokine und Zellkontakt in der Interaktion zwischen Myelomzellen und mesenchymalen Zellen lassen im Mikromilieu von Myelominfiltraten das Gleichgewicht des Knochens in Richtung Osteolyse abgleiten. Dafür scheint hauptsächlich eine Störung des OPG/RANKL-Systems verantwortlich zu sein. Die Expression von SDC1 durch Myelomzellen wird durch mesenchymale Zellen nicht verändert und ist unabhängig von der autokrinen Schleife von IL-6 oder IL-15.

Myeloma is characterized by bone disease leading to severe bone pain and pathologic fractures. Only over the last few years the biochemistry of osteolysis in multiple myeloma has become clearer. A basic cytokine network responsible for balancing ostgenesis and osteolysis has been described consisting of a receptor called receptor activator of NF-?B (RANK), its ligand (RANKL) and the soluble decoy receptor osteoprotegerin (OPG). Binding of RANKL to RANK leads to osteoclastogenesis and osteolysis whereas binding to OPG inactivates RANKL. Myeloma cells seem to disturb bone marrow microenvironment in a manner tipping the balance towards osteolysis. On one hand syndecan 1 (SDC1), a transmembrane heparan sulfate proteoglycan on myeloma cells, is able to sequester OPG and to mediate internalization and degradation of OPG in myeloma cells. On the other hand, myeloma cells are thought to imbalance the OPG/RANKL system by influencing bone marrow stromal cells, the major source of OPG and RANKL in bone marrow microenvironment. This thesis presents a sufficient procedure for investigating expression of OPG, RANKL and SDC1 on the mRNA level based on semiquantitative realtime RT-PCR. Using this method we show that treatment of human foreskin fibroblasts with myeloma cell contitioned media and fibroblast/myeloma cell coculture both lead to a significant decrease in expression of OPG mRNA in fibroblasts. These data indicate that myeloma cells influence OPG expression in fibroblasts as a model for bone marrow stromal cells and, thus, disrupt RANKL/OPG cytokine axis to trigger bone destruction. In contrast to the published literature, this happens through a soluble factor as demonstrated by the conditioned media experiments. Moreover fibroblasts and U-266 both are negative for RANKL even if grown in coculture. The levels of SDC1 mRNA in myeloma cell lines U-266 and IM-9 are not affected by enhancing the autocrine IL-6 loop or by enhancing or interrupting the autocrine IL-15 loop. Furthermore treatment of U-266 with fibroblast conditioned media or myeloma cell/fibroblast coculture does not alter expression of SDC1 mRNA significantly. A polarized expression of SDC1 protein on U-266 cell surface can be confirmed by immune fluorescence staining. Cytokine and contactmediated interactions between myeloma cells and mesenchymal cells shift the balance towards osteolysis within the microenvironment of myeloma infiltrates. Disruption of the OPG/RANKL cytokine axis seems to be of major importance. Expression of SDC1 by myeloma cells is not affected by mesenchymal cells and is independent of IL-6 or IL-15 autocrine loop.

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