Untersuchung des mTOR Signalweges im kolorektalen Karzinom und seinen prämalignen Vorstufen

Abstract

1.1 Zusammenfassung Hintergrund und Ziele: Das Kolorektale Karzinom (CRC) ist die vierthöchste, krebsbedingte Todesursache weltweit. Der mTOR/S6K1/AKT Signalweg scheint maßgeblich an der Entwicklung, dem Wachstum und der Metastasierung verschiedener Tumoren beteiligt zu sein. Die hier durchgeführte Arbeit diente dem Ziel, pathologisches sowie das korrespondierende normale Tumornachbargewebe im Hinblick auf das Expressionsverhalten von mTOR, S6K1 und AKT zu untersuchen. Methoden: Untersucht wurde schockgefrorenes Gewebe aus Operationspräparaten des Labors der Klinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Kinderchirurgie des Universitätsklinikums des Saarlandes in Homburg-Saar. Es wurden insgesamt 63 Gewebeproben, davon 20 kolorektale Karzinome (CRC), 19 kolorektale Lebermetastasen (CRLM), 15 Enteritiden und 9 Adenome, untersucht. Im ersten Schritt wurde die Expression von mTOR, S6K1 und AKT auf der RNA Ebene mittels einer RealTime-PCR untersucht. In einem zweiten Arbeitsschritt erfolgte die Expressionsuntersuchung des mTOR/S6K1/AKT-Signalweges mittels ELISA auf der Proteinebene Ergebnisse: Die Expressionsanalyse von mTOR und S6K1 auf der RNA Ebene ergab signifikante Unterschiede zwischen pathologischem und korrespondierendem Tumornachbargewebe bei CRLM-Patienten (P<0,05). Dieses Ergebnis konnte nicht auf der Proteinebene bestätigt werden. In der CRC-, Adenom- und Enteritid- Patientengruppe zeigten weder mTOR noch S6K auf der Proteinebene eine signifikant erhöhte Expression im Tumorgewebe im Vergleich zum Tumornachbargewebe. Es zeichnete sich aber ein signifikanter Expressionsunterschied für das mTOR Protein in den Enteritiden ab, in denen das mTOR Protein signifikant höher exprimiert wurde als in der der CRC- und CRLM-Gruppe (P<0,05). Das AKT Protein zeigte weder auf der RNA- noch auf der Proteinebene einen signifikanten Expressionsunterschied in einer der untersuchten Entitäten. Weiterhin liess sich keine Korrelation zwischen erhöhter mTOR, S6K1 und AKT Proteinexpression und den in dieser Untersuchung aufgeführten klinischen und pathologischen Parametern bei CRC-Patienten beobachten. Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten nicht auf eine Rolle des mTOR, S6K1 und AKT Proteins bei der Entwicklung des CRC und seiner prämalignen Vorstufen hin Die Ergebnisse deuten vielmehr darauf hin, dass das mTOR Protein eine Funktion im entzündeten kolorektalen Gewebe hat, da im entzündlichen kolorektalen Gewebe der Enteritid Patienten eine signifikant erhöhte mTOR- Proteinexpression im Vergleich zu den anderen untersuchten Entitäten gemessen wurde. Es konnte keine Korrelation zwischen erhöhter mTOR, S6K1 und AKT Proteinexpression und den in dieser Untersuchung aufgeführten klinischen und pathologischen Parametern bei CRC-Patienten beobachtet werden. Im Hinblick auf die Ergebnisse dieser Arbeit bedarf es weiterer Untersuchungen mit größeren Patientenkollektiven. Dabei wäre es auch interessant, weitere experimentelle Nachweismethoden wie etwa Immunhistochemie und Western Blot einzusetzen, um die Komplexität des mTOR/S6K1/AKT Signalweges besser zu verstehen

Background and Goal of the study: Colorectal cancer (CRC) is the fourth most common cause of cancer death globally. The mTOR/S6K1/AKT pathway seems to be involved in development, growth and metastasis of various tumors. The goal of this study was to compare the expression profiles of mTOR, S6K1 and AKT in colorectal cancer and its pre-stages. Methods: Shock-frozen tissue, taken from surgical specimens of patients operated at the University Hospital Homburg-Saar, were investigated. A total of 63 patients (20 CRC-, 19 CRLM-, 15 Enteritides- and 9 adenoma patients) were examined. Initially, the expression profiles of mTOR, S6K1 and AKT were analyzed and compared on the RNA level in tumor tissues and its corresponding neighboring tissues by RealTime PCR. In addition, mTOR, AKT and S6K1 were also analyzed on the protein level by ELISA. Results: The CRLM patients showed a significant expression of mTOR and S6K1 on the RNA level (P<0,05). These findings could not be confirmed on the protein level. In the CRC, adenoma and Enteritids patient groups neither mTOR nor S6K1 have shown a significantly higher expression in tumor tissues compared to tumor neighboring tissues. However, a significant expression difference was observed for the mTOR protein in the Enteritids, where mTOR protein was significantly higher expressed than in the CRC and CRLM patient cohorts (P<0.05). AKT did not present a significant expression on protein and RNA level in either group. Furthermore, we could not determine any correlation between increased mTOR, S6K1 and AKT protein expression and the clinical and pathological parameters investigated in this study. Conclusions: The results of this study do not suggest a role for mTOR und S6K1 proteins in the CRC development. However, the results do suggest that mTOR protein has a function in inflammated colorectal tissue as mTOR protein expression was shown to be significantly higher in Enteritids in comparison to the other entities. AKT does not appear to be involved in the pathogenesis of CRC or its pre-stages. mTOR, S6K1 and AKT protein expression are not correlated with gender, TNM-stage and metastasis based on the results of this study. However, more investigations with larger groups of patients are needed. Therefore, it is important to use different experimental designs, such as immunohistochemical and western blot analysis, to get a better understanding of the mTOR/S6K1/AKT pathway.