Tumorangiogenesis: A Network of Cytokines

Abstract

During angiogenesis new blood vessels sprout from an existing vascular bed. This is a prerequisite for tumor growth beyond a certain size and for metastasis formation. Tumors produce a number of cytokines. The development of in vivo bio-assays for angiogenesis and in vitro analysis of endothelial cells permits characterization of these different cytokines concerning their role in angiogenesis. Some cytokines act mitogenically on endothelial cells, others have chemotactic activity or induce tube formation and some have multiple functions. A few factors are chemotactic for macrophages, infiltrating the tumor and secreting further angiogenic cytokines. Another important role in the process of angiogenesis is played by the extracellular matrix. Proteases secreted by all cell types involved (tumor cell, endothelial cell, macrophages) degrade the extracellular matrix, thereby releasing and activating angiogenic factors sequestered in the extracellular matrix. Thus tumor cells, macrophages and extracellular matrix release cytokines which together act on endothelial cells, resulting in the growth and infiltration of new blood vessels into the tumor.

Zusammenfassung

Während der tumorinduzierten Angiogenese wachsen neue Blutgefäße aus dem bestehenden Gefäßsystem heraus. Ohne diese Interaktion des Tumor mit dem Gefäßsystem des Wirts kann der Tumor nicht größer als wenige Kubikmillimeter werden. Tumoren produzieren ein Reihe von Zytokinen. Die Entwicklung von in vivo Bio-Assays für Angiogenese und in vitro Untersuchungen an Endothelzellen erlaubten die Charakterisierung dieser Zytokine bezüglich ihrer Rolle während der Angiogenese. Zytokine können mitogen oder chemotaktisch auf Endothelzellen wirken, die Kapillarausbildung induzieren oder mehrere Funktionen haben. Zusätzlich haben einige Zytokine chemotaktische Wirkung auf Makrophagen. Diese infiltrieren den Tumor und geben ebenfalls angiogenetisch wirkende Zytokine ab. Eine weitere wichtige Rolle spielt die extrazelluläre Matrix. Proteasen, die von allen beteiligten Zelltypen abgegeben werden, degradieren die extrazelluläre Matrix und setzen damit die dort gespeicherten Zytokine frei, oder überführen sie durch Proteolyse in ein aktive Form. Somit werden von Tumorzellen, Makrophagen und aus der extracelluläre Matrix angiogenetische Zytokine freigesetzt, die dann gemeinsam auf die Endothelzelle wirken.

Key words

tumor biology - angiogenesis - cytokines

Schlüsselwörter

Tumorbiologie - Angiogenese - Zytokine