UVA-Strahlung bei der Pathogenese des malignen Melanoms

Abstract

Der schwarze Hautkrebs, das Melanom, ist ein maligner Tumor mit hoher Mortalität und ständig zunehmenden Vorkommen. Dabei steht das maligne Melanom im Zusammenhang mit ultravioletter Strahlung (UV), wobei die Rolle des langwelligen UVA sowohl bei der Melanomentstehung als auch bei der Pathogenese schon seit Längerem kontrovers diskutiert wird. In dieser Dissertation wurde der Effekt von UVA auf Melanomzellen verschiedener Wachstumsphasen und auf ein dreidimensionales Hautäquivalent untersucht. Dabei wurden die Proben mit einer relativ geringen, aber chronischen Dosis von UVA bestrahlt. Es ist bekannt, dass UVA indirekt über reaktive Sauerstoffspezies (ROS) wirkt und unter anderem Mutationen in der mitochondrialen DNA verursacht, welche in dieser Arbeit ebenfalls nachgewiesen wurden. Bei Bestrahlungsexperimenten wurde besonderes Augenmerk auf den sogenannten Warburg-Effekt gelegt, welcher einen veränderten Glucosestoffwechsel von Tumorzellen zum Merkmal hat. Der Glucosestoffwechsel zeichnet sich dabei durch eine Laktatproduktion aus, die unter aeroben Bedingungen stattfindet. Es zeigte sich, dass UVA den Warburg-Effekt im Vergleich zu den unbestrahlten Kontrollen erhöht. Es wurde postuliert, dass die Transketolase-like-1 als Schlüsselenzym des Pentosephosphat-Wegs eine bedeutende Rolle im Warburg-Effekt spielt. Dies konnte im Falle von UVA und malignen Melanom in vitro nicht bestätigt werden, jedoch wurde durch UVA die allgemeine Transketolasen-Aktivität und damit die Aktivität des Pentosephosphat-Wegs erhöht. Es zeigten sich Hinweise, dass UVA indirekt über ROS und eine erhöhte pAkt-Expression auf den Warburg-Effekt wirkt, welches über ein saures Mikromileu durch den erhöhten Laktatgehalt die Invasivität der Melanomzellen steigert. Interessanterweise konnte der Warburg-Effekt durch das Antioxidans Vitamin E bzw. durch Sonnenschutzcreme gesenkt werden. Zusammenfassend leistet diese Arbeit einen Beitrag zum Verständnis von chronischer UVA-Belastung bei der Invasivität des malignen Melanoms und deutet einen schützenden Effekt von Sonnencreme und Antioxidantien für Melanompatienten an.

Malignant melanoma is the most serious form of skin cancer with the highest mortality. Evidences support a role of ultraviolet radiation (UV) in melanomagenesis. A role of the long wave length UVA has been discussed controversially. This work investigates the effect of UVA on melanoma cells of different growth phases and on a three-dimensional human skin reconstruct. The probes were irradiated with low chronical doses of UVA. It is known that UVA produces mitochondrial DNA damage indirectly via reactive oxygen species (ROS) that have been shown in this work as well. The Warburg-effect shows an altered glucose metabolism in tumor cells, these cells show lactate production under aerobic conditions. In this work a higher Warburg-effect could be measured after UVA irradiation. It has been postulated that the transketolase-like-1 as a key enzyme of the pentose phosphate pathway plays an important role in Warburg-effect. In case of UVA this could not bee seen in vitro in this work. Nevertheless the common transketolase activity was increased after UVA irradiation. It could be shown that UVA is involved via ROS production and an increased pAkt expression on an increased Warburg-effect. This leads to an acid micro area and induces invasiveness of melanoma cells. Interestingly this effect could be reduced by the antioxidant vitamin E and sun lotion. Taken together this work helps understanding the role of chronical UVA irradiation on invasiveness of malignant melanoma.