Epigenetische Wirkung von Insulin auf die endokrine Hepatokarzinogenese in diabetischen Ratten: Induktion eines CpG-Insel-Methylator-Phänotyps im Kontext hoher genomischer Stabilität

Veränderungen der DNA-Methylierung treten in verschiedenen Tumortypen, auch im hepatozellulären Karzinom (HCC), verbreitet und oft frühzeitig während der Karzinogenese auf. Neben einer genomweiten DNA-Hypomethylierung, die zu struktureller und damit genomischer Instabilität beiträgt, sind regionale Hypermethylierungen von CpG-Inseln zu nennen. Obwohl epidemiologisch bekannt ist, dass HCC bei Patienten mit Typ2-Diabetes mellitus bzw. metabolischem Syndrom gehäuft auftreten, ist das Verständnis um deren Entstehung gering. Das von unserer Gruppe entwickelte Karzinogenesemodell nach Pankreasinseltransplantation in die Lebern diabetischer Ratten könnte hierfür hilfreich sein. Die HCC entstehen im Abstromgebiet der Transplantate als Folge eines chronischen lokalen Hyperinsulinismus über eine stadienhafte Abfolge von präneoplastischen Vorstufen.

In dieser Arbeit haben wir den Einfluss von Insulin auf die genomische Stabilität und Methylierung in diesem Modell untersucht. Der Grad genomischer Instabilität, bestimmt durch random amplified polymorphic DNA (RAPD) und Mikrosatellitenanalyse, war in den Präneoplasien wie in den HCC extrem niedrig. Durch Kapillarzonenelektrophorese und Cytosin-Extensions-Assay fanden wir gleichfalls keine Verminderung der globalen DNA-Methylierung. Jedoch konnten wir einen signifikanten Anstieg der selektiven Hypermethylierung im Bereich von CpG-Inseln sowohl in den Präneoplasien als auch in den Tumoren nachweisen. Diese wurde von einer Heraufregulation der wesentlichen DNA-Methyltransferasen begleitet (DNMT1, DNMT3a, DNMT3b). Auch in humanen HCC-Zelllinien zeigt sich ein Anstieg der selektiven CpG-Hypermethylierung ohne Änderung der globalen Methylierung nach Zugabe von Insulin in das Kulturmedium.

Diese Daten lassen schlussfolgern, dass ein dauerhafter Insulineinfluss auch auf epigenetischer Ebene, nämlich in Form selektiver DNA-Methylierung von CpG-Inseln im Kontext genomischer Stabilität, zur endokrinen Hepatokarzinogenese beitragen kann.

CpG - DNA-Methylierung - Epigenetik - HCC - Hepatozelluläres Karzinom - Insulin - Methyltransferase