title: The invasive front of HNSCC is expressing MMP-9 and is a typical localisation of cancer stem cell candidates
title: Die invasive Front von Plattenepithelkarzinomen des oberen Aerodigestivtraktes exprimiert MMP-9 und ist eine bevorzugte Lokalisation von Tumorstammzellkandidaten
Creators: name: Sterz, Carolina
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Stammzelle
MMP-9
Hals-Nasen-Ohren-Tumor
HNSCC
Invasiveness
MMP
ALDH1
Medizin, Gesundheit
CSC
CD44
Invasivität

description: Head and neck squamous cell
      carcinomas (HNSCCs) are the most frequent malignancies of the
      upper aerodigestive tract. The cancer stem cell (CSC)
      hypothesis concludes that CSCs constitute the dangerous tumor
      cell population due to their ability of self-renewal and
      being associated with relapse of tumor disease, invasiveness
      and resistance to chemo(radio)therapy. The aim of this study
      was to look for CSC candidates and expression of MMP-9 that
      previously was implicated in HNSCC invasiveness.
      Immunohistochemical, immunofluorescence and Western blot
      analysis were performed on HNSCC tumor specimens using
      antibodies specific for MMP-9, CD44, ALDH1 and CK14.
      Gelatinolytic activity was assessed by zymography. Pearson
      correlation analysis was used for statistical comparison.
      Immunohistochemical analysis found CD44 and MMP-9 to
      co-localize in tumor cells at the invasive front. Western
      blot analysis demonstrated a significant correlation (p =
      0.0047) between CD44 and MMP-9 in the tested tissues. In
      addition gelatinolytic activity of HNSCC tissues was found to
      significantly correlate (p = 0.0010) with MMP-9 expression.
      The CD44+ invasive front of the tumor was also positive for
      ALDH1 and CK14, all of them being typically expressed by
      cells in the basal cell layer of normal stratified squamous
      epithelia that also harbors the epithelial stem cells. The
      observations point to a role of a MMP-9 positive
      basal-cell-like cell layer in the process of HNSCC
      invasiveness. This compartment likely contains CSCs since it
      is expressing the putative CSC markers CD44, ALDH1 and CK14.
      This cell layer therefore should be considered a major
      therapeutic target in the treatment of head and neck
      cancer.
description: Plattenepithelkarzinome stellen mit
      ca. 90% die häufigsten Malignome im Kopf-Hals- Bereich dar.
      Seit mehr als 30 Jahren konnte keine wesentliche Verbesserung
      in der Überlebenszeit von Patienten mit diesen auch als HNSCC
      (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma) bezeichneten Tumoren
      erreicht werden. Eine wesentliche Ursache hierbei sind
      Resistenzmechanismen gegen klassische Therapiemaßnahmen wie
      Radiound Chemotherapie. Cisplatin stellt das zentrale
      Chemotherapeutikum in der Behandlung von HNSCC Tumoren dar
      und gerade Resistenzen gegen Cisplatin bzw. Platin-Analoga
      sind häufige Ursachen einer infausten Prognose bei Kopf-
      Halskarzinomen. Die in den letzten Jahren aufgestellte
      Tumorstammzell Hypothese besagt, dass Tumorstammzellen den
      eigentlich gefährlichen Anteil eines Tumors ausmachen, da sie
      in der Lage sind sich zu reproduzieren und mit Invasivität,
      Metastasierung und Chemotherapieresistenz in Verbindung
      gebracht werden. Vorangegangene Untersuchungen anderer
      Gruppen konnten zeigen, dass HNSCC Tumorzellen, welche den
      Hyaluronsäure-Rezeptor (CD44) exprimieren verstärkt
      Stammzelleigenschaften aufweisen. Aufgrund der Bedeutung
      dieser Zellpopulation war es ein Ziel der vorliegenden
      Arbeit, diesen Zelltyp in HNSCC Tumoren darzustellen und
      näher zu untersuchen. Bei den immunhistochemischen
      Untersuchungen an Formalin-fixierten, Paraffin-eingebetteten
      HNSCC Geweben, zeigten sich die Tumorzellen im Bereich der
      Tumor-Stroma Grenze, welche der Invasionsfront des Tumors
      entspricht, verstärkt CD44 positiv. Diese
      Tumorstammzellkandidaten waren auch positiv für Aldehyd-
      Dehydrogenase 1 (ALDH1) ebenfalls ein Stammzellmarker.
      Interessanterweise zeigten sich klare Übereinstimmungen in
      der Expression von CD44 und ALDH1 zwischen den
      Tumorstammzellkandidaten und Basalzellen normaler Mukosa,
      welche die Nische normaler Stammzellen repräsentiert. In
      Übereinstimmung mit diesen Beobachtungen zeigten sich die
      stroma-nahen HNSCC Zellen auch positiv für das
      basalzelltypische Zytokeratin 14 (CK14). Zymographische
      Untersuchungen in Verbindung mit Western blot Analysen von
      HNSCC Gewebe und normaler Mukosa zeigten, dass Matrix
      Metalloproteinase 9 (MMPZusammenfassung -65- 9) für die in
      HNSCC Tumoren beobachtete hohe Gelatinaseaktivität
      verantwortlich ist (p=0,0010). In der immunhistochemischen
      Untersuchung zeigte sich eine deutliche Kolokalisation von
      MMP-9 und CD44. Die mittels Western Blot quantifizierte
      Expression beider Marker ergab eine signifikante Korrelation
      (p=0,0047). Normale Kontroll-Mukosa hingegen war negativ für
      aktives MMP-9. Abschliessend kann gesagt werden, dass Zellen
      der invasiven Front von HNSCC Tumoren positiv sind für die
      basalzelltypischen Stammzellmarker CD44, ALDH1 und CK14 aber
      im Gegensatz zur nichtinvasiven Basalzellschicht normaler
      Mukosa zusätzlich auch positiv sind für aktives MMP9, welches
      die gelatinolytische Aktivität von HNSCC Tumoren vermittelt.
      Diese Beobachtungen weisen auf ein Modell hin, wobei sich
      Zellen der invasiven Front in HNSCC Tumoren von der
      Basalzellschicht normaler Mukosa ableiten (basal cell like
      cell layer, BCLC) und die Tumorstammzell Nische beherbergen.
      Weiterführende Untersuchungen sollten daher auf Tumorzellen
      der BCLC Schicht fokussieren, da anzunehmen ist, dass
      Tumorrezidive sowie Resistenzentwicklungen von diesen Zellen
      ihren Ausgang nehmen.