In vivo expression profile of XIAP and Smac protein in gliomas and correlation with prognosis

Abstract

Recent studies demonstrate that defects in apoptotic pathways are involved in both the development of astrocytomas and in their intrinsic resistance to genotoxic therapies. A major role in apoptosis regulation has been demonstrated for XIAP. Animal and in vitro glioma studies encourage therapeutic attempts at depleting XIAP with its endogenous antagonist Smac or mimics of its function. In this study the protein expressions of XIAP and Smac in tissue micro arrays of 194 astrocytomas of different WHO grade (I-IV) were immunohistochemically analyzed. XIAP expression was found to increase significantly with the grade of malignancy, while Smac was expressed at the lowest levels in grade III tumors, whereas the highest expression was observed in glioblastoma. XIAP protein was generally not observed in neuronal cells, while Smac was strongly expressed in neurons of the normal brain and the infiltration zone of glioblastoma. Further, a significant correlation of patient age and XIAP expression was identified exclusively in glioblastoma. The two proteins exhibited a differing distribution in the tumor tissue. While the expression of XIAP was highly correlated in the tumor center and the periphery, Smac showed no correlation. This was interpreted as an evidence for the differing regulation of the two proteins, XIAP expected to be an immanent characteristic of the tumor while Smac seems to react to regional stimuli. A correlation of both proteins with cleaved caspase-8 and -9 as well as the rate of apoptosis as detected by the TUNEL assay could not assess any direct associations. Anti-apoptotic Smac revealed a significant association with survival in WHO grade II with high levels linked to a worse prognosis. XIAP displayed no association with survival in WHO grade-dependent Kaplan-Meier analysis. In conclusion, it is shown that XIAP is significantly upregulated in high grade glioma, confirming the feasibility of an anti-XIAP therapy. The Smac expression profile indicates that differences of apoptosis escape might exist between anaplastic astrocytoma and primary glioblastoma.

Mehrere Studien konnten zeigen, dass Schäden in den Signalwegen der Apoptose zum einen an der Entstehung von Astrozytomen eine Rolle spielen und zum anderen an der intrinsischen Resistenz dieser Tumoren gegenüber genotoxischen Therapien beteiligt sind. Für XIAP konnte eine bedeutsame Funktion bei der Regulation der Apoptose nachgewiesen werden. Tierstudien und in vitro Daten legen als therapeutischen Ansatz für astrozytären Tumoren eine Depletierung von XIAP durch seinen endogenen Antagonisten Smac oder andere Moleküle mit einer ähnlichen Funktion nahe. In dieser Studie wurde die Proteinexpression von Smac und XIAP in Tissue micro Arrays von 194 Astrozytomen der WHO Grade I-IV mittels Immunhistochemie analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression von XIAP signifikant mit dem Grad der Malignität ansteigt, während die geringste Expression von Smac in Grad III Astrozytomen detektiert wurden. Auch für Smac wurde die höchste Expression in Glioblastomen gemessen. Das XIAP Protein konnte nicht in neuronalen Zellen nachgewiesen werden, während Smac eine kräftige Anfärbung von Neuronen des normalen Kortex und der Infiltrationszone von diffusen Gliomen zeigte. Darüber hinaus konnte eine signifikante Korrelation von Patientenalter und XIAP Expression innerhalb der Gruppe der Glioblastome festgestellt werden. Die beiden Proteine zeigten eine unterschiedliche Verteilung innerhalb der Tumoren. Während die Expression von XIAP eine deutliche Korrelation von Tumor Zentrum und Peripherie zeigte, war ein solcher Zusammenhang für Smac nicht nachweisbar. Eine Korrelation beider Proteine mit der Expression der aktiven Caspase-8 und -9 als auch der Apoptoserate (ermittelt durch den TUNEL Assay) konnte keine direkten Assoziationen dieser Parameter aufzeigen. Das antiaoptotisch wirksame Smac demonstrierte eine signifikante Assoziation mit dem Überleben im WHO Grad II mit einer Verknüpfung einer hohen Expression mit einer schlechteren Prognose. Für XIAP konnten keine Assoziationen mit dem Überleben nachgewiesen werden. Zusammenfassend demonstriert diese Arbeit eine signifikante Hochregulation von XIAP in malignen Gliomen und bekräftigt die Möglichkeit einer anti-XIAP Therapie. Das Expressionmuster von SMAC gibt Hinweise darauf, dass die Apoptose in Grad III und IV Tumoren unterschiedlich reguliert sein könnte.