Zeitschrift für Karzinogenese und Mutagenese

Abstrakt

Hypoxie beeinflusst die Struktur der aus Brustkrebszellen stammenden Matrix und unterstützt angiogene Reaktionen von Endothelzellen

Abigail Hielscher, Connie Qiu, Josh Porterfield, Quinton Smith und Sharon Gerecht

Hypoxie, ein häufiges Merkmal der Tumorumgebung und an der Tumorprogression beteiligt, verändert bekanntermaßen die Genexpression und Proteinexpression mehrerer Proteine ​​der extrazellulären Matrix (ECM), von denen viele eine Rolle bei der Angiogenese spielen. Zuvor berichteten wir, dass ECM, das aus Kokulturen neonataler Fibroblasten (NuFF) mit Brustkrebszellen abgelagert wurde, die dreidimensionale Gefäßmorphogenese unterstützte. Hier versuchten wir, die hypoxische ECM zu charakterisieren und herauszufinden, ob die abgelagerte ECM angiogene Reaktionen in Endothelzellen (ECs) auslöst. NuFF- und MDAMB-231-Brustkrebszellen wurden ko-kultiviert, abwechselnden Zyklen von 24 Stunden mit 1 % (Hypoxie) und 21 % (atmosphärischer) Sauerstoff ausgesetzt und für die Analyse der abgelagerten ECM dezellularisiert. Wir berichten über Unterschiede in den mRNA-Expressionsprofilen von Matrixproteinen und Vernetzungsenzymen, die für die Angiogenese in Hypoxie-exponierten Kokulturen relevant sind. Interessanterweise wurden in der dezellularisierten ECM keine offensichtlichen Unterschiede in der Expression von ECM-Proteinen festgestellt; jedoch wurde in den konditionierten Medien hypoxischer Co-Kulturen eine Hochregulierung des zellbindenden Fragments von Fibronecin beobachtet. Ultrastrukturanalysen der dezellularisierten ECM zeigten Unterschiede in der Fasermorphologie, wobei hypoxische Fasern kompakter und ausgerichteter waren, einen größeren Flächenanteil einnahmen und Fasern mit größerem Durchmesser aufwiesen als atmosphärische ECM. Bei der Untersuchung der Wirkung hypoxischer ECM auf angiogene Reaktionen von ECs waren keine morphologischen Unterschiede in kapillarähnlichen Strukturen (CLS) erkennbar, die sich auf dezellularisierter hypoxischer und atmosphärischer ECM bildeten. Interessanterweise stellten wir fest, dass hypoxische ECM die Expression angiogener Faktoren und Matrixmetalloproteinasen in CLS regulierte. Insgesamt berichten wir, dass Hypoxie in vitro die Zusammensetzung der von NuFF/MDA-MB-231-Kokulturen abgelagerten ECM nicht verändert, sondern vielmehr die Fasermorphologie verändert und die vaskuläre Expression angiogener Wachstumsfaktoren und Metalloproteinasen induziert. Zusammengefasst haben diese Ergebnisse wichtige Auswirkungen auf das Verständnis, wie die hypoxische Matrix die Angiogenese in Tumoren regulieren kann.