Einfluss von Zell-Zell-Kontakten auf das Überleben primärer humaner Kolonepithelzellen und die Regulation von Bcl-2-Proteinen

Hintergrund: Kolonepithelzellen (KEZ) sind stark verankerungsabhängig: verlieren sie ihre zelluläre Verankerung, wird in den Zellen Anoikis, eine spezielle Apoptoseform, induziert. Sowohl Zell-Matrix-Kontakte als auch Zell-Zell-Kontakte sind dabei von entscheidender Bedeutung für das Überleben der KEZ. Untersuchungen ergaben, dass durch alleinige Aufrechterhaltung von KEZ-Zell-Zell-Kontakten die Induktion von Anoikis vollständig blockiert werden kann. Die Signalwege, über die dieser anti-apoptotische Effekt vermittelt wird, sind bislang jedoch noch unklar.

Methoden: Durch Inkubation ex-vivo isolierter KEZ mit E-Cadherin-Fc wurde Anoikis moduliert. Um bestehende Zell-Zell-Kontakte innerhalb der Krypten über Stunden aufrecht zu erhalten, wurden KEZ zu einem Zellaggregat (Pellet; P-KEZ) zentrifugiert. Die Induktion von Apoptose wurde mithilfe von Western Blot (Caspase-3), colorimetrischen Methoden (DEVD-pNA) und DAPI-Kernfärbung bestimmt. Die Regulation pro- und anti-apoptotischer Bcl-2-Proteine (Bcl-2, Mcl-1, Bcl-xL, Bax, Bak, Bad, Bid, Puma, Bim) wurde mittels Western Blot untersucht.

Ergebnisse: Durch Simulation von Zell-Zell-Kontakten mit E-Cadherin-Fc wurde eine Abnahme der Caspase-3-Aktivität um 30% beobachtet (p=0,027). Dagegen wurde durch die Aufrechterhaltung von Zell-Zell-Kontakten eine Caspase-3-Aktivierung komplett verhindert (p=0,0002). Dennoch konnte in P-KEZ nach 2h durch Auflösung der Kryptenstruktur in gleichem Maße Anoikis induziert werden wie in frischen KEZ. P-KEZ wiesen leicht erhöhte Level der anti-apoptotischen Proteine Bcl-2 und Mcl-1 auf, während die Mengen von Bcl-xL, Bax, Bak, Bad, Bid, Puma und Bim unverändert blieben. Dagegen wurde in KEZ, in denen Anoikis induziert wurde, ein Abbau von Mcl-1 sowie eine Spaltung von Bid beobachtet.

Schlussfolgerung: Anoikis in primären humanen KEZ kann durch Simulation E-Cadherin-vermittelter Zell-Zell-Kontakte reduziert und durch Aufrechterhaltung der bestehenden Zell-Zell-Kontakte vollständig blockiert werden. Anti-apoptotische Proteine der Bcl-2-Familie spielen bei der Vermittlung des anti-apoptotischen Effekts via Zell-Zell-Kontakte eine Rolle. Die Aggregation von KEZ führt nicht zu einer anderen Form des Zelltods, da in KEZ auch nach Inkubation im Pellet noch Anoikis induziert werden kann.