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Fragestellung: Knochenmetastasen haben schlechte Prognosen. Nieren- und Brustzellkarzinome metastasieren häufig in die Knochen und haben bei intraläsionaler Resektion hohe Neigungen zum Rezidiv. Die Primärtumore werden häufig Bestrahlungstherapien unterzogen. Gerade Nierenkrebszellen sind dabei wenig strahlensensitiv. Bei der Bestrahlung wird neben dem Tumorgewebe auch das umliegende Gewebe, wie die extrazelluläre Matrix (EZM), bestrahlt. Ein notwendiger Schritt für Metastasierung ist das Durchbrechen der Basalmembran (BM) durch die Krebszellen. In diesem Projekt haben wir uns die Frage gestellt, ob die EZM dieser BM möglicherweise durch die Bestrahlung so beeinflusst wird, dass sich das auf den Metastasierungsprozess von Nieren- und Brustzellkarzinomen auswirken kann.

Methodik: Als Modell der BM wurde Matrigel verwendet, welches mit einer Komposition aus 60% Laminin und 30% Kollagen IV eine ähnliche Zusammensetzung wie die natürliche BM aufweist. Zur Analyse der Invasion von Nieren- und Brustzellkarzinomen durch dieses BM-Modell wurde das xCELLigence Real-Time Cell Analysis (RTCA) dual purpose (DP) System mit CIM-16-Platten verwendet. Diese bestehen aus zwei, durch eine poröse Membran getrennte Kammern. Die Zellen werden zunächst durch Serumentzug aktiviert und in die obere Kammer ausgesät. Entlang des zytotaxischen Serumgradienten bewegen sich die Zellen in Richtung der unteren Kammer. Auf dem Weg haften sie an den unter der porösen Membran befindlichen Goldelektroden, deren Impedanz sich hierdurch ändert, was vom System quantifiziert wird. In diesem System wurde die künstliche BM auf den Boden der oberen Kammer aufgebracht, mit verschiedenen Intensitäten (0; 12,5; 25 und 50 Gy) bestrahlt und für 4 h bei 37 °C ausgehärtet. Anschließend wurden die Zellen auf die unterschiedlich bestrahlten künstlichen BM gegeben und ihre Invasion quantifiziert. Parallel wurden die bestrahlten Membranen ohne Zellen mittels Western-Blot-Analysen untersucht. Als metastasierende Zelllinien wurden MDA-MB 231 und 786-O verwendet. Als nicht-metastasierende Kontrolle dienten die Linien MCF-7 und Caki-2.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Das Invasionsverhalten der Krebszellen durch die künstliche BM wurde strahlungs- und dosisabhängig vermindert. Dies lässt strahlungsbedingte Veränderungen an den EZM-Molekülen in der BM vermuten. Unser Model bestand vor allem aus Laminin und Kollagen. Für Kollagenmoleküle ist ein Einfluss von Bestrahlung bereits beschrieben. Die Strahlung kann die Crosslinks innerhalb des Kollagens zerstören so die biomechanischen Eigenschaften des Moleküls verändern. Unsere Western-Blot-Analysen des Laminin-Anteils deuten darauf hin, dass die Bestrahlung auch auf die Struktur von Laminin destruierend wirkt. Die Wirkung der Strahlentherapie scheint also zumindest teilweise über eine Modulation der EZM zu erfolgen, die dadurch für die Tumorzellen schlechter durchdringbar wird. Auf diese Weise könnte eine adjuvante Strahlentherapie der Gefahr von lokaler Metastasierung nach chirurgischer Resektion entgegenwirken.