Progression of chemically induced hepatocellular carcinoma in mice is suppressed by Caspase-8 through non apoptotic mechanisms

Zimmermann, Hilga Maria; Liedtke, Christian

doi:32123

Progression of chemically induced hepatocellular carcinoma in mice is suppressed by Caspase-8 through non apoptotic mechanisms = Caspase-8 supprimiert die Progression von chemisch induzierten Hepatozellulären Karzinomen durch nicht-apoptotische Mechanismen

Zimmermann, Hilga Maria

2012 & 2013

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Hilga Maria Zimmermann

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2012

UmfangIX, 85 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Prüfungsjahr: 2012. - Publikationsjahr: 2013

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Liedtke, Christian (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-11-08

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-43409
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/197476/files/4340.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Innere Medizin (mit dem Schwerpunkt Gastroenterologie und Stoffwechselkrankheiten) (531030-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Apoptosis (Genormte SW) ; Leber (Genormte SW) ; Nitrodimethylamin (Genormte SW) ; Knockout <Molekulargenetik> (Genormte SW) ; Krebs <Medizin> (Genormte SW) ; Tumor (Genormte SW) ; Zellzyklus (Genormte SW) ; Nuklearfaktor Kappa B (Genormte SW) ; Zelltod (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; Caspase 8 (frei) ; Hepatozelluläres Karzinom (frei) ; Tumorsuppressor (frei) ; DMBT1 (frei) ; Leberstammzellen (frei) ; apoptosis (frei) ; caspase 8 (frei) ; hepatocellular carcinoma (frei) ; tumor suppressor (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Caspase-8 (Casp8) ist die apikale Protease im extrinsischen Apoptose-Signalweg und bewirkt die Aktivierung einer nachgeschalteten Caspasen-Kaskade. Aufgrund dieser Funktion wird eine Beteiligung von Casp8 bei der Suppression von Hepatozellulären Karzinomen (HCC) postuliert. Allerdings zeigten unabhängige Studien nicht nur tumor-suppressive, sondern auch onkogene Eigenschaften von Casp8 auf. Ziel der Arbeit war daher zu untersuchen, ob Casp8 in einem Modell der Diethylnitrosamin (DEN)-induzierten Hepatokarzinogenese Tumorsuppressor-Eigenschaften besitzt. Diese Frage sollte mit Hilfe von konditionalen, hepatozyten-spezifischen Casp8-knockout-Mäusen (Casp8Deltahepa) geklärt werden. In einem Modell der akuten DEN-induzierten Leberschädigung wurde zunächst gezeigt, dass Casp8 die unmittelbare Reaktion auf diese gentoxische Leberschädigung nicht beeinflusst. Allerdings bewirkte die Deletion von Casp8 eine leicht beschleunigte Leberregeneration und dadurch indirekt eine verkürzte DNA-Reparatur. Die Deletion von Casp8 war nicht mit einer verminderten Leberapoptose assoziiert. Daher verläuft die DEN-induzierte akute Leberschädigung Casp8-unabhängig. Mit Hilfe von DEN wurden in Casp8Deltahepa Mäusen und Casp8f/f Kontrollen HCC induziert. Es wurde gezeigt, dass Casp8 die Initiierung von Lebertumoren nicht blockiert, da beide Gruppen 24 Wochen nach Tumorinduktion eine ähnliche Anzahl und Größe von dysplastischen Leberläsionen aufwiesen. Allerdings präsentierten Casp8Deltahepa Mäuse 40 Wochen nach DEN-Injektion deutlich mehr und signifikant größere Tumorknoten und somit eine stärkere Tumorprogression im Vergleich zu Kontrolltieren. Detaillierte Analysen wiesen auf eine erhöhte Entzündung, verstärkte NF-KappaB Aktivität sowie eine Herabregulation der Zellzyklus-Inhibitoren p21 und p27 in DEN behandelten Casp8Deltahepa Mäusen hin. Zusätzlich führte der Verlust von Casp8 zu einer erhöhten Induktion des Stammzellenmarkers CD133+, die signifikant mit der Induktion des Proteins DMBT1 korrelierte. Zusammenfassend zeigt diese Studie neue, nicht-apoptotische Eigenschaften von Casp8 bei der Suppression von Lebertumoren auf und deutet darauf hin, dass diese Protease den Zellzyklus sowie die Aktivierung von Leberstammzellen und NF-KappaB steuern kann. Die Daten deuten an, dass der aktuell diskutierte Einsatz von Casp8-Inhibitoren bei Hepatitis-Patienten ein erhöhtes HCC Risiko bewirken könnte.

Caspase-8 (Casp8) is the apical protease essential for the initiation of extrinsic apoptosis via activation of a caspase cascade. A role of Casp8 for preventing Hepatocellular Carcinoma (HCC) has been postulated. However, several studies revealed tumor suppressive, but also tumor promoting properties of Casp8 depending on the tissue environment. Therefore, the aim of this study was to investigate if Casp8 acts as tumor suppressor in the chemical model of diethylnitrosamine (DEN)-induced hepatocarcinogenesis using conditional, hepatocyte-specific Casp8 knockout (Casp8Deltahepa) mice. Using a model of DEN-induced acute liver injury, it was demonstrated that loss of Casp8 did not substantially affect the immediate reaction towards genotoxic acute liver damage. However, the start of compensatory proliferation was slightly accelerated in Casp8Deltahepa mice hinting at a shortened phase of DNA-repair in these animals. Interestingly, loss of Casp8 was not associated with reduced liver apoptosis after acute DEN treatment demonstrating that liver damage in the DEN model is Casp8-independent. In further studies, a low-dose DEN model was applied to induce HCC in Casp8Deltahepa mice and wild type controls (Casp8f/f). 24 weeks after HCC induction, the frequency and size of dysplastic liver lesions were similar in Casp8f/f and Casp8Deltahepa mice demonstrating that Casp8 does not prevent tumor initiation in the DEN model. However, 40 weeks after DEN treatment HCC progression was substantially enhanced in Casp8Deltahepa mice as measured by increase tumor number and size. Detailed analysis revealed that Casp8Deltahepa mice showed increased hepatic inflammation and accelerated NF-KappaB-activation after DEN treatment. Moreover, loss of Casp8 in advanced HCC resulted in decreased levels of the cell cycle inhibitors p21 and p27. Finally, an induction of the putative tumor stem cell marker CD133+ was demonstrated in Casp8Deltahepa mice which was significantly correlated with an up-regulation of the poorly characterized factor DMBT1 (Deleted in Malignant Brain Tumor 1). In summary, the present study highlights novel, non-apoptotic properties of Casp8 for the suppression of liver tumors potentially by regulating cell cycle inhibition, hepatic stem cell- and NF-KappaB-activation. Accordingly, therapeutical inhibition of Casp8 in hepatitis patients – which is currently tested in clinical trials – should be handled carefully as it could increase the risk of hepatocarcinogenesis.

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