title: Induktion von Metalloproteasen bei der TMZ-Resistenz von U87-MG Gliom-Zellen
title: Metalloproteases involved in the Temozolomide (TMZ) resistance of U87-MG glioma cells
Creators: name: Dong, Fangyong
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: Induzierte Resistenz
glioma
temozolomide, resistance
Medizin, Gesundheit
metalloproteases
Glioblastom
Metalloproteasen
Temozolomid, Resistenz
Malignes Gliom

description: Glioblastoma multiforme (GBM) is
      the most malignant type of brain tumours bearing a grim
      prognosis with a median survival of 14.8 months. Despite
      therapeutic advances over the past decades, GBM treatment
      remains ineffective with temozolomide (TMZ) as a standard
      chemotherapeutic agent. Even using TMZ combined with surgical
      resection and radiotherapy, the 2-year survival for patients
      of high-grade gliomas remains very low. Understanding
      potential molecular mechanisms contributing to the resistance
      of glioma cells to TMZ is important for optimizing the
      existing and developing novel therapeutic strategies.
      Metalloproteases (MPs) have been found to be increased in GBM
      and are associated with the malignant phenotype. In our
      study, we have systematically examined the changes in the
      expression of MPs in U87-MG cells after TMZ treatment and
      found that treatment of U87-MG glioblastoma cells with TMZ
      for at least 5 days induces expression of metalloproteases
      ADAM8, MMP-1, MMP-9 and MMP-14 in surviving U87-MG cells. To
      analyse the function of these MPs, a broad-spectrum
      metalloprotease inhibitor batimastat (BB-94) was applied to
      U87-MG cells in conjunction with TMZ. BB-94 causes increased
      susceptibility of U87-MG cells to TMZ induced cell death and
      reduces the invasive potency of U87-MG cells, indicating that
      the induction of MPs by TMZ contributes to chemoresistance
      and recurrence of glioblastoma. As a potential mechanism of
      MP induction by TMZ we found that ERK1/2 phosphorylation in
      U87-MG cells is enhanced after TMZ treatment. Application of
      UO126, a specific ERK1/2 inhibitor, abrogates TMZ-induced
      expression of ADAM8, MMP-1 and MMP-9, but not of MMP-14,
      implicating that there are alternative pathways for the
      induction of MMP-14 by TMZ. PS/γ-secretase combined with MPs
      participates in trans-membrane processing of numerous
      proteins thereby regulating various intracellular pathways.
      Inhibition of γ-secretase using DAPT had a similar effect as
      BB-94 on sensitization of U87-MG cells to TMZ, suggesting
      that γ-secretase could function as an adjuvant peptidase to
      MPs to be involved in the chemoresistance of glioblastoma
      cells. Taken together, we conclude that the induction of
      particular MPs MMP-1, MMP-9, MMP-14, and ADAM8 by TMZ causes
      chemoresistance of glioblastoma cells, and these MPs confer
      chemoresistance via cleaving membrane-bound proteins, for
      example CD44, Met or integrins ß1 and/or alphav, which might
      be involved in DNA damage response (DDR) or in proliferation
      and invasiveness of tumour cells. Therefore, TMZ treatment
      combined with MP inhibitor appears as a feasible therapy
      option to optimize TMZ therapies and to prevent recurrent
      glioma formation.
description: Glioblastoma Multiforme (GBM) ist
      der aggressivste hirneigene Tumor mit einer schlechten
      Überlebensprognose. Trotz Weiterentwicklung der multimodalen
      Behandlungsansätze, bestehend aus Tumorresektion und Radio-
      sowie Chemotherapie ist die Therapie des GBM bei einem
      durchschnittlichen Überleben von 2 Jahren nur bedingt
      erfolgreich. Als Standardchemotherapie kommt heutzutage das
      alkylierende Chemotherapeutikum Temozolomid (TMZ, Temodal®)
      zum Einsatz. Ein Grund für die ineffiziente Wirksamkeit von
      Chemo-und Radiotherapie ist die Ausbildung von Resistenzen in
      den Tumorzellen. Das Verständnis der Resistenzbildung auf
      molekularer Ebene ist daher sehr wichtig und könnte neue
      Ansätze zur Optimierung der Chemo- und Radiotherapie liefern.
      Metalloproteasen (MPs) sind in GBMs erhöht exprimiert und
      stets mit einer schlechten Prognose verbunden. In dieser
      Studie haben wir die Expression von MPs nach TMZ-Behandlung
      in U87-MG Glioblastom-Zellen systematisch untersucht. Eine
      TMZ-Behandlung von 5 Tagen induziert in U87-MG Zellen eine
      erhöhte Expression von ADAM8, MMP-1, MMP-9 and MMP-14 in den
      überlebenden Zellen. Um die Funktion der induzierten MPs zu
      untersuchen, wurde der Breitband MP-Inhibitor Batimastat
      (BB-94) in U87-MG Zellen in Verbindung mit TMZ eingesetzt.
      BB-94 führt zu einer erhöhten Sensitivität von U87-MG Zellen
      gegenüber dem TMZ-induzierten Zelltod und verringert das
      durch TMZ induzierte invasive Potenzial von U87-MG Zellen.
      Daraus folgt, dass die durch TMZ induzierten MPs sowohl zu
      einer Chemoresistenz als auch zu einer Rezidiv-Bildung
      beitragen können. Als potenzieller Signalweg der
      TMZ-vermittelten MP-Induktion in U87-MG Zellen wurde eine
      Zunahme der ERK1/2 Phosphorylierung unter TMZ-Behandlung
      nachgewiesen. Die Verwendung des ERK1/2 Inhibitors UO126
      führte zu einer Abnahme der TMZ-induzierten Expression von
      ADAM8, MMP-1 and MMP-9, aber nicht von MMP-14, was darauf
      hindeutet, dass es alternative Signalwege bei der Induktion
      von MMP-14 gibt. PS/γ-Sekretase kombiniert mit MPs führt zu
      einer Prozessierung von Transmembran-Proteinen, durch die
      zahlreiche intrazelluläre Signalwege gesteuert werden. Die
      Inhibition von γ-Sekretase durch DAPT hat in unseren Analysen
      einen vergleichbaren Effekt wie BB-94 auf die Sensitivierung
      von U87-MG Zellen durch TMZ, was darauf schließen lässt, dass
      γ-Sekretase zusammen mit MPs zu einer Chemoresistenz von
      Glioblastom-Zellen führen kann. Zusammenfassend lässt sich
      sagen, dass die Induktion der Metalloproteasen MMP-1, MMP-9,
      MMP-14, and ADAM8 durch TMZ eine Chemoresistenz von
      Glioblastom-Zellen vermitteln kann und dass diese
      Metalloproteasen durch die Spaltung von Membranproteinen wie
      z.B. CD44, Met oder Integrinen an der „DNA Damage Response“
      beteiligt sind oder die Proliferation und die Invasivität von
      Glioblastom-Zellen fördern können. Deshalb wäre eine
      kombinierte Therapie von TMZ mit Metalloprotease-Inhibitoren
      eine mögliche Therapie-Option, um die Effizienz der
      Standard-TMZ-Therapie zu verbessern und die Rezidivneigung zu
      verhindern.