Der Einfluss des Osteoblasten- und Tumorzellfibronektins auf die Immunzellen

Die Rolle der osteoblastischen Nische bei der Hamatopoese ist Gegenstand aktueller Forschung. Diese Arbeit befasste sich mit der Funktion des Fibronektins, das von den Osteoblasten stammt, bei der Hamatopoese. Es zeigte sich durch die Abwesenheit des Osteoblastenfibronektins eine Erhohung der hamatopoetischen Stammzellen und granulozytaren monozytaren Progenitoren (GMP). Durch Abwesenheit die Osteoblastenfibronektins fehlt vor allem die Fibronektinisoform EDA. Diese Arbeit konnte erstmals einen direkten Zusammenhang zwischen der Differenzierung der hamatopoetischen Stammzellen, sowie GMPs und EDA zeigen. Dies war assoziiert mit einer veranderten Expression von zwei Integrinen, α4β7 und α5β1. Die beeintrachtigte Differenzierung der GMPs fuhrte zu einer Verminderung der monozytaren und granulozytaren Vorlauferzellen, welche vermehrt inflammatorische, tumorwachstumshemmende Zytokine produzieren. Es zeigte sich auch eine Verminderung der myeloiden Suppressorzellen (MDSCs), die normalerweise das Wachstum von Tumoren durch T-Zell vermittelte Immunsuppression und die Produktion von tumorfordernden Zytokinen begunstigen. Die Verminderung der MDSCs ware somit bei der Bekampfung von Tumoren von Vorteil. In der Tat zeigte sich ein verlangsamtes Tumorwachstum bei zwei Tumormodellen (murinen Melanomen und humanen Brustkrebsknochenmetastasen), was auf eine verminderte Anzahl der MDSCs und einer verstarkten Produktion von wachstumshemmenden Zytokinen der Monozyten zuruckzufuhren war. Dieser Effekt war T-Zell unabhangig. Durch Transferexperimente mit in vitro differenzierten myeloiden Vorlauferzellen in An- bzw. Abwesenheit von EDA und der Induktion von Melanomen konnte ein kausaler Zusammenhang zwischen vermindertem Tumorwachstum und Osteoblastenfibronektin bestatigt werden. Diese fuhrten nach Anwesenheit von EDA wahrend ihrer Differenzierung wieder zu einem vermehrten Tumorwachstum. Erstmals konnte somit ein Einfluss des Osteoblastenfibronektins auf die Immunzelldifferenzierung und deren spateren Funktion gezeigt werden. Im zweiten Teil der Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Verlust des endogenen FN bzw. des EDA von humanen Brustkrebszellen zu einem verminderten Wachstum und vermehrten Vorkommen von Makrophagen im Tumor fuhrt. Das Zytokinprofil dieser Makrophagen zeigte, dass in Abwesenheit von EDA vermehrt tumorhemmende M1-Makrophagen im Tumor zu finden sind. Dass fur das verminderte Tumorwachstum tatsachlich die Makrophagen verantwortlich sind, konnte die Depletion der Makrophagen in den Mausen zeigen, da die Tumore danach wieder ein verstarktes Tumorwachstum aufwiesen. Es konnte somit erstmals ein Einfluss der veranderten Matrixproduktion auf Makrophagen in Tumoren gezeigt werden. The function of the osteoblastic niche for the hematopoesis is an aim of recent research. This work shows, that fibronectin originating from osteoblasts leads to an increase of hematopoetic stem cells and granulocyte monocyte progenitors (GMP). The most abundant fibronectin isoform in OB is EDA. This thesis gives first evidence that there is a relationship between the differentiation of HSPC, GMPs and EDA. These results were associated with a changed expression in two intergrins, α4s7 and α5s1. The impaired differentiation of GMPs also leads to a decrease of myeloid and granulocyte progenitor cells. Additionally, myeloid progenitors displayed an increased production of cytokines inhibiting tumor growth. There also was a decrease of myeloid derived suppressor cells (MDSC), which are normally contributers of tumor growth through a t-cell suppression dependent mechanism and the production of tumor proliferating cytokines. The decrease of these cells should be benefical for the inhibition of tumor growth and indeed there was a decrease of tumor growth in two tumor models (murine melanoma and human breast cancer bone metastases). These results are due to the decreased number of MDSCs and the increased production of tumor proliferating cytokines. This effect was t-cell independent. A correlation between OB-FN and the inhibited tumor growth were verified by adoptive transfer experiments with in vitro differentiation of myeloid progenitor cells in presence and absence of EDA and the induction of melanoma. The presence of EDA during the differentiation was able to induce an increase of tumor growth again. This thesis presents for the first time the influence of osteoblast fibronectin in immune cell differentiation and indirectly on tumor growth. The second part of this work suggests, that the deletion of fibronectin in tumor cells, especially of EDA, leads to an inhibted growth of human breast cancer cells in bone and in an increased number of macrophages in the tumor. The analysis of the cytokine production of tumor-associated macrophages showed a tumor inhibiting cytokine profil, which suggest, that the macrophages in the tumor are so called M1-macrophages. M1-macrophages are known to inhibit tumor growth. The depletion of macrophages with clodronate lipsomes in mice, leads indeed to an increase of tumor growth in absence of the tumor cell fibronectin. For the first time it was therefore show an influence of a changed extracellular matrix production on macrophages in tumors.