Jana Baumann

Untersuchungen zur Expression von Zellzyklusregulatorproteinen in Zellinien und Geweben der Schilddrüse

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt an der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 12.02.1999

Abstract
Der eukaryonte Zellzyklus umfaßt die Entstehung zweier Tochterzellen aus einer Mutterzelle bis zur erneuten Teilung der beiden Tochterzellen. Kontrollpunkte im Zellzyklus haben die Aufgabe, im Falle einer DNS-Schädigung die Weitergabe der Erbsubstanz zu verhindern. P27, Cyclin E und Cyclin D3 steuern die Initiation der DNS-Replikation und Zellzyklusprogression. Eine Deregulation dieses G1/S-Kontrollpunktes, bedingt durch einen Mangel an Inhibitoreiweißen wie p27 oder durch eine Cyclin-Überexpression, führt zu einer autonomen Proliferation aberranter Zellen und damit zur Entstehung eines malignen Tumors.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Teilungsrate von 2 follikulären (FTC 133, FTC 238) und 2 undifferenzierten Schilddrüsenzellinien (UTC C643, UTC 8505C) mittels MTT-Test ermittelt und mit der Expression von p27, Cyclin E und Cyclin D3 in den thyroidalen Zellinien verglichen. Dabei ergab sich eine positive Korrelation zwischen dem Cyclin E/ Cyclin D3-Spiegel und dem Wachs-tumsverhalten der Schilddrüsenzellinien, während die p27-Expression keinen Einfluß auf die Proliferationsrate hatte.
Weiterhin wurden 5 thyroidale Normalgewebe, 21 papilläre, 16 follikuläre und15 undifferenzierte Schilddrüsenkarzinomgewebe auf ihre Expression von p27,Cyclin E und Cyclin D3 untersucht. Die nicht-transformierten Schilddrüsen-gewebe zeigten ähnlich wie die anaplastischen Schilddrüsenmalignome eingeringes Vorkommen von p27. Im Vergleich dazu fand sich eine p27-Überexpression in den differenzierten Schilddrüsenkarzinomen (PTC, FTC). Cyclin E wurde von den thyroidalen Normalgeweben als auch von den papillären und undifferenzierten Schilddrüsenkarzinomen nur in geringem Maße exprimiert. Dagegen wiesen die follikulären Schilddrüsentumoren sehr hohe Cyclin E-Spiegel auf. Alle Schilddrüsennormalgewebe waren negativ für Cyclin D3. In der Mehrzahl der follikulären und undifferenzierten Schilddrüsenkarzinome wurde eine Überexpression von Cyclin D3 gemessen,während nur in einer Lymphknotenmetastase eines papillären Schilddrüsen-tumors ein hohes Cyclin D3-Level auffiel. Lediglich in den FTC fand sich eingrenzwertig signifikanter Unterschied zwischen Primärtumoren und Lymphknotenmetastasen hinsichtlich der Cyclin D3-Expression. Insgesamt korrelierte die Expression der oben genannten Zellzyklusregulatoren nicht mitdem pTNM-Stadium. Bezugnehmend auf die Theorie, dass sich undifferenzierte Schilddrüsenkarzinome aus präexistenten gut-differenzierten Schilddrüsentumoren entwickeln, läßt der signifikante Unterschied in derp27-Expression zwischen den untersuchten papillären und follikulären Schild-drüsenkarzinomen im Vergleich zu den anaplastischen Schilddrüsentumoren vermuten, dass p27 eine wichtige Rolle im Dedifferenzierungsprozess von thyroidalen Malignomen spielt.

Deregulation of cell cycle can potentially lead to uncontrolled cell growth and malignant transformation. P27, cyclin E and cyclin D3 control the G1/S-transition of cell cycle. Overexpression of cyclins or inactivation of an inhibitor of cyclin-dependent kinase-2 (p27) is linked with an autonomous proliferation of abberrant cells.
The aim of the present study was to examine the expression of p27, cyclin E and cyclin D3 in 5 normal thyroid tissues (N), 15 undifferentiated thyroid carcinomas (UTC), 21 papillary thyroid carcinomas (PTC), 16 follicular thyroid carcinomas (FTC), 2 follicular thyroid carcinoma cell lines (FTC 133, FTC 238) and 2 undifferentiated thyroid carcinoma cell lines (UTC C643, UTC 8505C).
Western blot analysis revealed lower expression of p27 in N and UTC when compared to PTC and FTC. The highest expression levels of cyclin E were detected in FTC, whereas almost homogenous low expression was found in N, PTC and UTC. Cyclin D3 was highly expressed in majority of FTC and UTC. Normal thyroid tissues were cyclin D3 negative. No significant association between pTNM and expression of cell cycle proteins could be detected. Expression of cyclin E or cyclin D3 were further positively correlated with proliferation rate in thyroid carcinoma cell lines using MTT analysis, whereas p27 had no influence on tumor cell growth.
In summary, these results suggest that cyclin E and cyclin D3 play an important role in regulation of proliferation in thyroid tumor cell lines. Loss of p27 may contributes to dedifferentiation in thyroid carcinomas. Additional studies are required to clarify the events in cell cycle involved in tumorigenesis and tumor behavior of thyroid cancer.

Keywords:
Schilddrüsenkarzinom, G1/S-Übergang, Zellzyklus, p27, Cyclin E, Cyclin D3, Proliferation, Dedifferenzierung

thyroid carcinoma, G1/S-transition, cell cycle, p27, cyclin E, cyclin D3, proliferation, dedifferentiation

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2 Materialien und Methoden (13-26)
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4 Diskussion (47-60)
5 Zusammenfassung (61-62)
6 Literaturverzeichnis (63-75)
Medizinische Fachwörter (76-77)
Thesen (78-80)
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