Zhouxun Chen

CD82, but not CD63, is linked to cellular invasiveness in human thyroid carcinoma

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt an der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 24.01.2007

Abstract
In der vorliegenden experimentellen Arbeit wurde die Bedeutung der Tetraspanine CD82 und CD63 (transmembrane-4-superfamily -TM4SF) für das Wachstum der menschlichen Schilddrüsenkarzinome und für die Ausbildung von Metastasen untersucht.
In verschiedenen soliden Tumoren des Menschen spielt CD82 eine wichtige Rolle in den Prozessen der Zelldifferenzierung, der Apoptose, der Zelladhäsion sowie der Metastasierung. Es ist bekannt, dass CD82 in Prostatakarzinomen die Ausbildung von Metastasen unterdrückt, dass CD63 die Motilität maligner Melanomzellen reguliert und in die Prozesse der Zelladhäsion involviert ist.
Die mRNA- und die Proteinexpression der Tetraspanine CD82 und CD63 wurde mit Hilfe der RT-PCR und der Immunhistochemie in 75 malignen Schilddrüsengeweben (24 FTC, 33 PTC, 18 UTC) sowie in 12 benignen Veränderungen der Schilddrüse (Struma colloides et nodosa) bestimmt.
In den untersuchten benignen Schilddrüsengeweben wurde CD82 sowohl auf der Ebene der mRNA, als auch auf der Ebene der Proteine hoch exprimiert und in den nicht metastasierten Schilddrüsenkarzinomgeweben stark oder mäßig (66,7 % auf mRNA Ebene, 58 % auf Proteinebene). Die metastasierten Schilddrüsenkarzinomgewebe zeigten dagegen nur eine schwache oder keine Expression des Tetraspanins CD82. Die Unterschiede in der Expression zwischen den verschiedenen Tumorentitäten der Schilddrüse und den Metastasen waren statistisch signifikant (p<0,05). In Bezug auf die Tumorgröße, die Lymphknotenbeteiligung und die hämatogene Metastasierung waren Korrelationen mit dem Expressionsgrad von CD82 feststellbar. Es bestand eine signifikante Korrelation zwischen der CD82 Expression und dem Tumorstadium.
Das Tetraspanin CD63 wurde in allen malignen und benignen Geweben der Schilddrüse nachgewiesen. Die follikulären Schilddrüsenkarzinome zeigten eine höhere Expression an CD63 als die benignen Gewebe, diese korrelierte aber nicht mit dem Tumorstadium.
Eine stabile Transfektion mit dem Ziel der "Überexpression" von CD82 in FTC-133 Zellen wurde mit einem eukaryotischen Expressionskonstrukt (pcDNA3.1) für CD82 erreicht (pcDNA3.1-CD82). Die Ergebnisse der Untersuchungen mit dem MTT-Vitalitätstest und der "Boyden Chamber" Test zeigten eine signifikant geringere Rate der Zellproliferation und eine geringere Zellmotilität nach Überexpression von CD82 in der follikulären Schildrüsenkarzinom-Zelllinie FTC-133.
Mit Hilfe der 2D Technologie wurden die Profile der Gesamtproteine der Wildtyp FTC-133, FTC-133-mock und der FTC-133-CD82 Transfektanten im Polyacrylamidegel nach den unterschiedlichen isoelektrischen Punkten (pI) und Molekulargewichten aufgetrennt. 46 verschiedene Proteinspots wurden in den Extrakten der Wildtyp FTC-133, der FTC-133-mock und der FTC-133-CD82 Transfektanten mittels Massenspektrometrie (MALDI-TOF/Q-TOF) identifiziert, die sehr wahrscheinlich mit den Prozessen der Zelldifferenzierung, der Apoptose, der Zelladhäsion sowie der Ausbildung von Metastasen assoziiert sind.
Zusammenfassend kann postuliert werden, dass CD82 ein Marker für die Malignität und die Progenose der Schilddrüsenkarzinome des Menschen ist. Die CD82 Expression in fortgeschritten Schilddrüsenkarzinomen wird herunterreguliert und korreliert mit dem Tumorstadium, insbesondere mit der Ausbildung von Metastasen. CD63 zeigt keine Korrelationen mit den verschiedenen klinischen sowie pathologischen Parametern der untersuchten Schilddrüsengewebe. Die Funktionen der Tetraspanine CD82 und CD63 in Schilddrüsenkarzinomen sollte auch weiterhin untersucht werden.

In this study we investigated the roles of two members of Tetraspans transmembrane family (TM4SF) CD82 and CD63 and their involvement in the process of tumor growth and metastasis in human thyroid carcinoma. CD82 serves as a tumor-metastasis-suppressor in human prostate carcinoma and in many other human solid tumors. CD82 plays an important role in cell differentiation, apoptosis, cell adhesion and metastasis. CD63 plays a critical role in the regulation of cell motility of human malignant melanoma and is also involved in cell adhesion.
Employing RT-PCR and immunohistochemistry, mRNA and protein expression of CD82 and CD63 were investigated in 75 malignant neoplastic thyroid and 12 benign goiter tissues (24 follicular thyroid carcinoma, 33 papillary thyroid carcinoma, 18 undifferentiated thyroid carcinoma and 12 goiters). CD82 was strongly expressed in all investigated benign goiter tissues. CD82 was present strong to moderate 66,7% at the mRNA level, 58% at the protein level, respectively in primary thyroid carcinoma and weak to negative 60,7% at the mRNA level, 82% at the protein level, respectively in metastatic thyroid carcinoma (p<0,05). The expression of CD82 in thyroid carcinoma was significantly correlated with the tumor staging. On the other hand, CD63 expression was found in all benign and malignant thyroid tissues. CD63 expression pattern did not correlate with tumor stages.
We generated stable CD82-overexpression follicular thyroid carcinoma cell transfectants (FTC-133-CD82) to study the protential role of CD82 on proliferation and migration of FTC-133. The results from MTT- and Boyden chamber assays demonstrated that the overexpression of CD82 caused a decrease in both cellular proliferation and motility.
Preliminary proteomic analysis of wild type FTC-133, FTC-133-mock and FTC-133-CD82 transfectants was performed using 2D electrophoresis and proteins were separated according to their different isoelectric points "pI" values and molecular weight values. Fourty-six protein spots were identified by mass spectrometry (MALDI-TOF/Q-TOF). Many of the regulated proteins were closely associated with processes of cell differentiation, apoptosis, cell adhesion and metastasis.
In summary, down-regulation and loss of CD82 expression was found in clinically advanced human thyroid carcinomas. Also, human thyroid carcinoma metastases displayed significantly decreased levels of CD82. We postulate that CD82 is a malignancy/prognosis marker for human thyroid carcinoma and affects the tumorigenic potential of human thyroid carcinoma cells. CD63 expression was not correlated with any clinical pathological parameter and the role of this factor in human thyroid carcinoma remains to be determined.

Keywords:
Schilddrüsenkarzinom, TM4SF, CD82, CD63, Metastasierungssuppressor, Malignitäts-/ prognostischer Marker, Zelladhäsion, Zellmotilität, Proteom, Massenspektrometrie

Thyroid carcinoma, TM4SF, CD82, CD63, metastasis suppressor, malignancy/prognosis marker, cell adhesion, cell motility, proteom, mass spectrometry

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Inhaltsverzeichnis
Front page, Referat, Abstract, Abbreviations, Table of Contents (I-VIII)
1 Introduction (1-13)
2 Objectives (14-15)
3 Materials and Methods (16-33)
4 Results (34-55)
5 Discussion (56-65)
6 Conclusion (66)
7 References (67-76)
8 Thesen (77-78)
Publications and Presentations