Einfluss von extrazellulärer Azidose und Azidose-induzierter Signalwege auf die Mitochondrienaktivität von Tumorzellen und Normalzellfibroblasten

Abstract

In soliden Tumoren herrschen besondere extrazelluläre Bedingungen wie eine extrazelluläre Azidose, welche zur Aktivierung pro-onkogener Signalwege führt. Inwiefern die Azidose die Aktivität der Mitochondrien von Tumor- und Stromazellen beeinflusst und ob durch Azidose aktivierte Signalwege beteiligt sind, war Fragestellung dieser Arbeit. Es wurde der Sauerstoffverbrauch sowie das mitochondriale Membranpotential von drei Tumorzelllinien (H358-, AT-1- und MCF-7-Zellen) und von Normalzellfibroblasten (NRKF-Zellen) nach 3h Inkubation in pH 6,6 und der Einfluss der p38-, ERK1/2-, PI3K-, mTOR- und PKC-Signalwege bzw. calciumabhängiger Signaltransduktion gemessen. Es zeigte sich, dass Tumorzellen unter Azidose einen erhöhten Sauerstoffverbrauch und mitochondriales Membranpotential aufweisen. Die Steigerung des Sauerstoffverbrauchs hängt dabei vom ERK1/2- und PI3K-Signalweg ab, die Hyperpolarisation nur von ERK1/2. Beide Signalwege scheinen ihre Wirkung direkt an den Mitochondrien zu entfalten.

In many tumors pronounced extracellular acidosis is found. Since several environmental stress factors affect the mitochondrial activity the aim of the study was to analyze the impact of acidosis on cellular oxygen consumption and which signaling pathways may be involved in the regulation. In three tumor cell lines (H358-, AT-1- and MCF-7-cells) and normal fibroblasts (NRKF-cells) cellular oxygen consumption rate (OCR) and mitochondrial function were measured after 3 h at pH 6.6. Also the impact of p38-, ERK1/2-, PI3K-, mTOR- und PKC- and calcium dependet signaling pathways were analysed. Under acidosis the OCR and the mitochondrial membrane potential were increased in tumorcells. The enhancement of the OCR seems to be partially modulated by the ERK1/2 and PI3K signaling pathways, the hyperpolarisation only by ERK1/2. ERK1/2- and PI3K-signaling pathways seem to directly interact with the mitochondria.