Nach Vorhersagen des Robert-Koch-Instituts erkranken 2014 etwa 20.000 Menschen in Deutschland an einem schwarzen Hautkrebs, auch malignes Melanom genannt. Mehr als 2.500 Betroffene werden an Tochtergeschwülsten in inneren Organen - den sogenannten Metastasen - sterben. „Die Entzündungsreaktion der Haut nach starker Sonnenexposition begünstigt die frühe Auswanderung entarteter Pigmentzellen entlang von Gefäßen in das Körperinnere“, sagt Prof. Dr. Thomas Tüting, Professor für Experimentelle Dermatologie am Universitätsklinikum Bonn und Leiter der Studie.
Melanomzellen wandern entlang von Blutgefäßen
Um die Entstehung und frühzeitige Absiedelung von entarteten Pigmentzellen zu verstehen, haben die Forscher experimentelle Modelle in der Maus entwickelt, mit denen sich auch die Wirkung von UV-Strahlen untersuchen lässt. „Immer wieder haben wir in UV-bestrahlten Mäusen vermehrt Melanommetastasen in der Lunge beobachtet“, berichtet die Dermatologin Dr. Evelyn Gaffal. In Gewebsschnitten fiel auf, dass sich Melanomzellen in entzündeter Haut häufig auf der Oberfläche von Blutgefäßen ausbreiten. Mit Hilfe modernster Methoden der Fluoreszenz- und Elektronenmikroskopie fanden die Forscher eine enge Beziehung zwischen Melanomzellen, Zellen der inneren Blutgefäßwände und Immunzellen, vor allem den neutrophilen Granulozyten.
Aktivierte neutrophile Granulozyten bahnen Melanomzellen den Weg
Weitere Experimente ergaben, dass neutrophile Granulozyten eine wichtige Rolle bei der Metastasierung spielen. Sie werden durch Alarmsignale angelockt, die UV-geschädigte Zellen in der Oberhaut aussenden. Mit Hilfe von speziellen Mausstämmen, denen wichtige Moleküle für die Aktivierung der angeborenen Immunabwehr fehlen, konnten die beteiligten Signalwege aufgeklärt werden.
Entzündliche Botenstoffe fördern die Beweglichkeit von Melanomzellen
Im LIMES-Institut der Universität Bonn entwickelten die Forscher neue experimentelle Methoden, um die Interaktion zwischen Melanomzellen und den Zellen der inneren Blutgefäßwände - den sogenannten Endothelzellen - zu untersuchen. Dabei beobachteten sie, dass sich Melanomzellen auf Blutgefäßoberflächen besonders effektiv fortbewegen können. „Die Beweglichkeit von Melanomzellen nimmt in einer entzündlichen Umgebung zu“, sagt Prof. Dr. Waldemar Kolanus.
Weitere Untersuchungen mit menschlichen Melanomzellen und modernen genomischen Methoden klärten auf, wie entzündliche Botenstoffe die Melanomzellen zur Wanderung anregen. „Die Vorläufer von Pigmentzellen legen während der embryonalen Entwicklung weite Strecken entlang von Blutgefäßen im Körper zurück, um an ihren richtigen Platz in der Haut zu kommen. Genau diese abgeschalteten Programme werden durch eine Entzündung fälschlicherweise wieder aktiviert“, sagt Prof. Dr. Michael Hölzel vom Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie des Universitätsklinikums Bonn.
Wichtige Erkenntnisse für neue Behandlungsstrategien
„Jetzt wissen wir vielleicht auch, warum Patienten mit oberflächlich geschwürig veränderten und von neutrophilen Granulozyten durchsetzten Melanomen besonders häufig Organmetastasen entwickeln“, sagt Prof. Tüting. Die Forscher hoffen, in Zukunft neue Therapieformen zu entwickeln, die gezielt in Signalkaskaden der Entzündung eingreifen und die Wanderung von Melanomzellen auf Blutgefäßoberflächen hemmen. Die in Bonn etablierten Forschungsverbünde wie der Sonderforschungsbereich 704 und das Exzellenzcluster ImmunoSensation bieten exzellente Voraussetzungen für solche ambitionierten Vorhaben.
Publikation: Ultraviolet radiation-induced inflammation promotes angiotropism and metastasis in melanoma, Nature, DOI: 10.1038/nature13111
Kontakt für die Medien:
Prof. Dr. Thomas Tüting
Oberarzt an der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie und Leiter des Labors für Experimentelle Dermatologie
Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/287-15370
Thomas.Tueting@ukb.uni-bonn.de
Dr. Evelyn Gaffal
Assistenzärztin an der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie
Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/287-16701
Evelyn.Gaffal@ukb.uni-bonn.de
Prof. Dr. Michael Hölzel
Institut für klinische Chemie und klinische Pharmakologie
Labor für RNA Biologie
Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/287-12170
Michael.Hoelzel@ukb.uni-bonn.de
Prof. Dr. Waldemar Kolanus
Molekulare Immunologie und Zellbiologie
Life and Medical Sciences (LIMES) Institut
Tel. 0228/73-62790
wkolanus@uni-bonn.de
Sonnenbrände schaden doppelt Sonnenbrände schaden doppelt
Uni Bonn: Entzündung durch UV-Strahlen fördert Ausbreitung von Krebszellen an Blutgefäßoberflächen
Der Schwarze Hautkrebs ist besonders gefährlich, weil er Absiedlungen in lebenswichtigen Organen wie Lunge, Leber oder Gehirn bilden kann. UV-Strahlung gilt als wichtigster Auslösefaktor. Ein interdisziplinäres Team aus Forschern des Universitätsklinikums und des LIMES-Instituts der Universität Bonn hat nun herausgefunden, dass Sonnenbrände nicht nur direkt durch Erbgutveränderungen von Pigmentzellen, sondern auch indirekt durch entzündliche Prozesse im umgebenden Gewebe zur Entstehung dieser bösartigen Erkrankung beitragen. Die Ergebnisse sind nun im renommierten Fachjournal „Nature“ online erschienen.
Am UV-Bestrahlungsgerät:
- Prof. Dr. Thomas Tüting, Dr. Thomas Quast, Tobias Bald, Dr. Jennifer Landsberg, Prof. Dr. Waldemar Kolanus und Prof. Dr. Michael Hölzel (von links) am Universitätsklinikum Bonn. Die Forscher warnen vor Ultraviolett-Strahlung.
© Foto: Volker Lannert/Uni Bonn
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Ausbreitung von Melanomzellen entlang von Blutgefäßoberflächen:
- Die Immunfluoreszenzmikroskopische Aufnahme von UV-bestrahltem, entzündetem Hautgewebe zeigt grün fluoreszierende Melanomzellen, die sich auf rot fluoreszierenden Oberflächen von kleinen Blutgefäßen ausbreiten.
© Foto: Tobias Bald/UKB