Molekulare Mechanismen onkogener K-ras Aktivierung in Enterozyten

Einleitung: Das kolorektale Karzinom stellt eine der häufigsten Todesursachen durch maligne Erkrankungen in Europa und den USA dar. Um Therapie- und Präventionsalternativen zu finden bedarf es noch immer des besseren Verständnisses der molekularen Grundlagen der Kolonkarzinogenese. Ein wesentlicher Faktor in dem von B. Vogelstein erarbeiteten Tumorprogressionmodell des Kolonkarzinoms stellt die Aktvierung von K-ras dar.

Ziele: Untersuchung der onkogenen K-ras Aktivierung in nicht transformierten Darmepithelzellen in vivo.

Methodik: Um allein eine Aktivierung, jedoch keine Überexpression von onkogenem K-ras spezifisch im Darmepithel zu erhalten, haben wir konditionale LSL-K-rasG12D Mäuse mit Villin-Cre Mäusen verpaart. Die resultierenden Mäuse wurden über einen Zeitraum bis zu einem Jahr beobachtet. Zu verschiedenen Zeitpunkten wurden die Därme histologisch analysiert sowie Proliferations-, Apoptose- und Migratonsraten bestimmt. Weiterhin wurden Epithelzellen isoliert um die Expression verschiedener Zellzyklus- und Apoptoseregulatoren sowie diverser Differenzierungsmarker auf mRNA Ebene und Proteinebene zu bestimmen.

Ergebnis: Im Gegensatz zu transgenen Tieren, die zu einer Überexpression von K-ras führen, kommt es in Villin-Cre/LSL-K-rasG12D Mäusen nicht zu einer Tumorentstehung. Villin-Cre/LSL-K-rasG12D Mäuse weisen eine erhöhte Apoptoseresistenz auf und sind gekennzeichnet durch eine diskrete Hyperproliferation und Villuselongation im Dünndarm, sowie eine erhöhte Migrationsgeschwindigkeit. Interessanterweise führt aber die Aktivierung von onkogenem K-ras zu einer Verschiebung der Zellverteilung im Dünndarm zu Lasten der sekretorischen Zellen (Paneth-, Goblet- und Enteroendokrine Zellen). Im Kolon kommt es zur Formation von Villi und zu einem relativen Verlust von Gobletzellen. Auf molekularer Ebene ist dies begleitet von einer massiven Herunterregulation von Markern der verschiedenen sekretorischen Zellinien, sowie eine Herunterregulation des Transkriptionsfaktors Cdx-2 der für die Differenzierung des Darmes eine entscheidende Rolle spielt.

Schlussfolgerung: Onkogenes K-ras ist allein nicht in der Lage einen Tumor zu initiieren und spielt eine bisher gänzlich unbekannte Rolle in der Zelldifferenzierung.