Mikrovaskuläre in vivo Untersuchungen am Knochenmetastasenmodell des Mammakarzinoms unter anti-angiogener Therapie

Abstract

Trotz der stetigen Fortschritte bei der Therapie des Mammakarzinoms stellt die Behandlung ossärer Fernmetastasen weiterhin eine große Herausforderung dar. Neben operativen, chemotherapeutischen und strahlentherapeutischen Behandlungsoptionen rücken zunehmend anti-angiogene Therapieansätze in den Fokus der aktuellen Forschung. Im Rahmen der hier vorgelegten Arbeit wird ein orthotopes Mausmodell des ossär metastasierten Mammakarzinoms etabliert und die Auswirkungen eines kleinmolekularen Angiogeneseinhibitors auf das Metastasenwachstum und die mikrovaskulären Gefäßeigenschaften an Hand von intravitalmikroskopischen Untersuchungstechniken beschrieben. Bei 12 Wochen alten immundefizienten (SCID) Mäusen wird das bereits etablierte Femur Window und eine fluoreszensmarkierte Brustkrebszelllinie (RFP-MCF7) in den Knochen ko-implantiert. Nach Etablierung des Tumors im Knochen wird eine kombiniert anti-angiogen und anti-proliferativ wirkende Therapie (Sutent, Sunitinib) an 9 Mäusen initiiert, bei der Kontrollgruppe (n=10) wird lediglich die Trägersubstanz appliziert. Nach 48 stündiger Therapie erfolgt eine chirurgische Mastektomie an Tag 5. Mittels intravitalmikroskopischer Untersuchungstechniken wird das Metastasenwachstum quantifiziert und morphologische sowie funktionelle Gefäßparameter über 25 Tagen beschrieben. Es zeigt sich ein signifikant reduziertes Metastasenwachstum unter Therapie. Behandlung mit Sutent führt zu einer signifikant reduzierten funktionellen Gefäßdichte VD mit Vergrößerung des mittleren Gefäßdurchmessers D und einer Reduktion der Anzahl kleiner Gefäße. Die funktionellen mikrovaskulären Gefässparameter weisen eine nicht signifikante Zunahme der mittleren Erythrozytengeschwindigkeit Vmean, eine signifikant erhöhte Blutflussrate im Einzelgefäß BFR und eine signifikant gesteigerte Gewebeperfusionsrate TPR unter Therapeutikagabe auf. Die mikrovaskuläre Permeabilität als Messgröße zur Beschreibung der Gefäßdurchlässigkeit steigt unter Therapie temporär an und geht dann in beiden Untersuchungsgruppen über den weiteren Messzeitraum kontinuierlich zurück. Somit wirkt Sunitinib proliferationshemmend auf die eingesetzten Tumorzellen und entwickelt eine anti-angiogene Wirkung auf kleine unreife Gefäße im Knochen. Erstmals konnten über 25 Tage in vivo die Auswirkungen einer kombiniert anti-angiogen und anti-proliferativ wirkenden Therapie auf das Tumorzellwachstum und die mikrovaskulären Gefäßeigenschaften im Knochen beschrieben werden. Trotz einer gesteigerten Tumorperfusion kommt es zu einem reduzierten Tumorwachstum. Die morphologischen Veränderungen, welche die Ausbildung eines Tumorgefäßbettes charakterisieren, können durch Sunitinib begrenzt werden, wobei der zeitliche Ablauf während der Ausbildung eines pathologischen Gefäßbettes unter Placebotherapie innerhalb des Knochens schneller als in anderen Geweben abzulaufen scheint. Hieraus könnten sich Konsequenzen sowohl für organspezifische, als auch für zeitlich individualisierte therapeutische Strategien ergeben. Mit dem vorliegenden Modell sind in Verbindung mit etablierten intravitalmikroskopischen Techniken die Voraussetzungen geschaffen, um in der Zukunft eine Vielzahl von Mono- und Kombinationstherapien in vivo am Modell des metastasierten Mammakarzinoms zu untersuchen.