Einfluss von Urokinasehemmstoffen auf Primärtumorwachstum und Metastasierung des kleinzelligen und nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinoms

Abstract

Das Bronchialkarzinom ist die häufigste bösartige Tumorerkrankung des Menschen. DasPlasminogen-Aktivator/Plasmin-System spielt eine zentrale Rolle in der Tumorgenese. DurchBindung von Urokinase an ihren Rezeptor wird die proteolytische Aktivität auf dieZelloberfläche fokussiert und begünstigt so das Ausbrechen einzelner Tumorzellen aus demZellverband, deren Invasion in anderes Gewebe und somit die Bildung von Metastasen. EineHemmung der Urokinaseaktivität stellt somit einen potentiellen Ansatz zur Anti-Tumor-Therapie dar. In der vorliegenden Studie haben wir den Einfluss eines synthetischen,niedermolekularen Urokinaseinhibitors vom Benzamidin-Typ auf Tumorwachstum,Tumorvaskularisierung und Metastasierung an einem Lewis Lung Carcinoma-Modell, sowiean einem SCLC-Modell untersucht.Die Behandlung der Mäuse mit dem uPA-Inhibitor CJ-463 führte in allen Dosierungen zueiner Reduktion des Tumorvolumens, wobei sich die Dosis von 100 mg/kg am wirksamstenerwies. Eine Reduktion pulmonaler Metastasen durch Behandlung mit dem uPA-Inhibitorkonnte nur für die 25 mg/kg und 100mg/kg Gruppe beobachtet werden. Bei den mit demunwirksamen Stereoisomer CJ-1106 behandelten Tieren konnte keine Beeinflussung desTumorwachstums und der Metastasierung beobachtet werden. Eine Beeinflussung derTumorvaskularisierung durch den uPA-Inhibitor CJ-463 konnte nicht beobachtet werden.Im SCLC-Modell konnte durch Behandlung mit dem uPA-Inhibitor eine Reduktion desPrimärtumorwachstums erzielt werden. Diese erwies sich jedoch als statistisch nichtsignifikant.In Versuchen mit uPA-KO- und uPAR-KO-Mäusen zeigte sich, dass sowohlPrimärtumorwachstum als auch Metastasierung in Abwesenheit wirtseigener Urokinase bzw.wirtseigenem Urokinase-Rezeptor möglich ist. Die Behandlung mit dem uPA-Inhibitor CJ-463 führte in den uPAR-KO-Mäusen zu einer signifikanten Reduktion desPrimärtumorwachstums gegenüber der kochsalzbehandelten Kontrollgruppe. Bei uPA-KOMäusenhingegen konnte das Primärtumorwachstum nicht durch Behandlung mit CJ-463reduziert werden. Anhand dieser Ergebnisse wird deutlich, dass für die Wirksamkeit des uPAInhibitorswirtseigene (stromale) Urokinase erforderlich ist. Ebenso deuten die Ergebnisse desim Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Proliferationsassays darauf hin, dass derTherapieeffekt durch Inhibierung der stromalen Urokinase erreicht wird.Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass ein synthetischer, niedermolekularerUrokinaseinhibitor vom Benzamidin-Typ zu einer Regression des Tumorwachstums führenund eine Therapieoption zur Behandlung des Lungenkarzinoms darstellen kann. Lung cancer is the most common malignancy in humans. The urokinase-type plasminogenactivator (uPA)-system plays a pivotal role in tumorigenesis. Upon binding to uPAR, uPA isactivated. This allows tumor cells to detach from the primary tumor, invade into surroundingtissues and form metastases. As a result, the uPA-system represents an interesting target foranti cancer strategies.In the present study we investigated the influence of the synthetic low molecular weighturokinase-inhibitor CJ-463 on primary tumor growth, tumor vascularisation and formation ofmetastases in a murine Lewis lung carcinoma model and a small cell lung cancer (SCLC)model employing human H-510 cells. We observed that CJ-463 suppressed primary tumorgrowth, with the highest efficacy seen in the 100 mg/kg group. In contrast, treatment with CJ-1106, the non-inhibitory stereoisomer of CJ-463, showed no effect on tumor growth.Treatment with CJ-463 did not result in a statistically significant reduction of tumorvascularisation. In the SCLC model, treatment with CJ-463 resulted in a reduction of tumorgrowth. However, the results did not reach statistical significance.In experiments employing mice deficient for uPA or uPAR, respectively, both uPA-KO miceand uPAR-KO mice showed primary tumor growth and metastasis formation. This indicatesthat the hosts uPA or uPAR do not represent a strict requirement of primary tumor growthand metastasis. Treatment of uPAR-KO mice with CJ-463 resulted in a statistically significantreduction of primary tumor growth, whereas treatment did not show any effect on primarytumor growth in uPA-KO mice. These results clearly demonstrate that the therapeutic effectof CJ-463 was achieved via inhibition of host uPA. These findings are supported by theresults of the proliferation assay we performed.In summary, our results suggest that synthetic low molecular weight urokinase inhibitors maybe potent antitumor agents representing promising novel compounds for reducing tumorprogression.