UVB-abhängige Sensibilisierung von Melanozyten für die TRAIL-vermittelte Apoptose

Ultraviolette Strahlung (UV), insbesondere UVB (290-320 nm) stellt einen der wesentlichsten Umweltfaktoren dar, da sie in der Lage ist, diverse schädigende Effekte zu vermitteln, wie z.B. Entzündungsreaktionen [1], Hautalterung [2], Immunsuppression [3] und die Entstehung von Hautkrebs [4]. Andererseits kann UVB therapeutisch bei einer Vielzahl von Hauterkrankungen sehr erfolgreich eingesetzt werden. Die Vorraussetzung für ein besseres Verständnis, wie UVB pathologisch wirkt bzw. wie der therapeutische Einsatz optimiert werden kann, sind detaillierte Kenntnisse über die biologischen Effekte von UVB auf zellulärer Ebene. In diesem Zusammenhang ist es essentiell zu untersuchen, wie das UVB-Signal innerhalb der Zelle in eine biologische Antwort umgesetzt wird. UVB ist auf der einen Seite ein extrem potentes Karzinogen und für die massive Zunahme von Hautkrebs und chronischen Hautschäden verantwortlich [5]. Auf der anderen Seite stellt die UVB-induzierte Apoptose einen Schutzmechanismus dar, da dadurch Keratinozyten und Melanozyten mit ausgeprägtem UV-induziertem DNA-Schaden eliminiert und somit maligne Entartung vermieden wird [6]. Dieses empfindliche Gleichgewicht wird durch eine Vielzahl intra- und extrazellulärer Faktoren beeinflusst, deren Entschlüsselung von größtem pathopyhsiologischem und insbesondere onkologischem Interesse ist. Die Progression vom Melanozyten zum malignen Melanom erfolgt in 5 Schritten [7, 8]. 1. Der melanozytische Naevus weist keine zytogenetischen Abnormitäten auf und hat eine definierte Lebensdauer. 2. Der dysplastische Naevus zeigt erste dysregulierte Differenzierung und stellt die Vorstufe zum malignen Melanom dar. 3. Melanome der frühen radialen Wachstumsphase (RGP) sind in der Lage die obere Dermis zu expandieren, zeigen aber weder invasives Tumorwachstum noch Metastasenbildung. 4. Die fortgeschrittenen Melanome der vertikalen Wachstumsphase (VGP) treten in genetisch und funktionell veränderten Populationen auf, die zum invasiven Tumorwachstum und zur Metastasenbildung befähigen. 5. Metastatische Melanome (MM) sind zur starken Metastasierung fähig, ohne jedoch weitere genetische Veränderung aufzuweisen. Da die verschiedenen Tumorprogressionsstadien starke physiologisch und zum Teil auch genetische Veränderungen bedingen, könnte auch die Suszeptibilität des Tumors gegenüber externer Stimuli; z.B apoptotischer Stimuli stark variieren. Einer der Hauptwege die zur Induktion der Apoptose führen ist die Aktivierung von Todesrezeptoren. Diese Todesrezeptoren (CD95/Fas, TNF-R, TRAIL-R) gehören zur Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor Superfamilie und zeichnen sich durch das Vorhandensein einer intrazellulär lokalisierten Todesdomäne aus. Durch Bindung der natürlichen Liganden (CD95L/FasL, TNF, TRAIL) kommt es zu einer Trimerisierung der Rezeptoren und dadurch zur Aktivierung der Todesdomäne und intrazellulär zur Bildung des DISC (death inducing signalling complex) [9]. Dies führt zu einer Aktivierung von komplexen Protease/Caspase-Kaskaden und führt schließlich zum apoptotischen Zelltod [10]. Die proapoptotischen Faktoren stehen unter physiologischen Bedingungen mit antiapoptotioschen Gegenspielern im Gleichgewicht, die z.B. selektiv Caspaseaktivierung inhibieren können. Zu den prominentesten gehören der Caspase-8 Antagonist FLIP (FLICE inhibitory protein) [11] und die Proteine der IAP (inhibitor of apoptotsis proteins) Familie, c-IAP1, c-IAP2 und x-IAP, welche so genannte Effektorcaspasen, wie Caspase-3 blockieren [12]. Eine weitere Kategorie bilden Proteine der Bcl-Familie, die die Mitochondrienmembran stabilisieren und dadurch antiapoptotisch wirken, z.B. Bcl-2 und Bcl-XL [13]. Im Hinblick auf die Todesrezeptoren richtet sich besondere Aufmerksamkeit auf die Rezeptoren der TRAIL (tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand) - Rezeptorfamilie. Sie besteht aus 4 Mitgliedern, von den TRAIL-R1 und -R2 Apoptose vermitteln können, während -R3 und -R4 als "decoy"-Rezeptoren fungieren [14]. Zusätzlich zeichnet sich TRAIL durch eine relative Tumorselektivität aus, indem es die Apoptose bevorzugt in transformierten Tumorzellen induziert [15]. Aufgrund dieser Tatsache avancierte TRAIL in Kürze zu einem viel versprechenden Krebstherapeutikum [16; 17]. Eine Aufklärung der zugrunde liegenden Mechanismen dieser Selektivität ist sehr wichtig, da sie aussichtsreiche therapeutische Möglichkeiten bietet. Berücksichtigt man die in vivo Situation, so sind Tumoren in der Regel von immunmodulatorischen Zellen umgeben, die kontinuierlich proinflammatorische und immunmodulatorische Zytokine sezernieren und dadurch Einfluß auf die Apoptose von Tumorzellen nehmen könnten [18]. Tatsächlich konnte die TRAIL-Sensitivität von transformierten Keratinozyten durch eine Koinkubation mit dem proinflammatorischen Interleukin IL-1 stark reduziert werden [19]. Entsprechend wirkte sich auch die Applikation von proinflammatorischem IL-8 inhibierend auf die TRAIL-induzierte Apoptose in Zellen der Ovar-Karzinom-Zelllinie OVCAR3 aus [20]. Die Tumorselektivität von TRAIL muss also sehr differenziert betrachtet werden, so wie auch die Wirkung von Zytokinen auf die Apoptose -Regulierung. So zeigte z.B. dieselbe Dosis IL-1, die zur Reduktion der TRAIL-induzierten Apoptose führte, einen verstärkenden Effekt auf die UVB-induzierte Apoptose von Keratinozyten [21]. Nicht alle Tumoren bestätigen die Tumorselektivität von TRAIL. So blieben Zellen einiger Melamonzelllinien resistent sogar gegenüber sehr hoher TRAIL Dosen. Diese Resistenz konnte wiederum durch eine Bestrahlung der Zellen mit geringsten, sublethalen UVB-Dosen in eine Sensibilisierung umgewandelt werden [22]. Ob hierfür die direkte apoptotische Wirkung von UVB oder eher die immunsuppressive Wirkung verantwortlich ist, bleibt zu klären.