The role of CDHR5 in intestinal tissue homeostasis and tumorigenesis

Abstract

Das Protocadherin CDHR5 ist ein Transmembranprotein und lokalisiert in der mikrovillären Bürstengrenze von Cholangiozyten, Kolonozyten, Enterozyten und Nierenepithelzellen. Dabei verlinkt CDHR5 Mikrovilli. Die Expression von CDHR5 ist in veränderten humanen Kryptaherden, Adenomen, Karzinomen und Lebermetastasen herunterreguliert und suggeriert daher eine tumorunterdrückende Rolle. Um diese Hypothese zu bestätigen, wurden CDHR5-defiziente Mäuse (CDHR5 /) generiert umso die Funktion dieses Zelladhäsionsproteins im Normalgewebe und Tumorgewebe zu untersuchen. CDHR5-defiziente Mäuse waren lebensfähig und zeigten keine auffällige Darmpathologie aber dafür einige den Darm betreffende Phänotypen wie eine Verkürzung der Mikrovilli, eine Fehllokalisation von anderen Proteinen in der mikrovillären Bürstengrenze, eine undichte Darmbarriere und eine Hyperplasie von sekretorischen Darmzellen. Mit dem chemischen AOM/DSS-Protokoll wurde Dickdarmkrebs in CDHR5-defizienten Mäusen induziert und dieser zeigte eine Zunahme in der Größe des Tumors sowie einen invasiven Charakter, begleitet von einer Zunahme von Stammzellen, sowie einer Akkumulation von aktiviertem Stat3 und ß-Catenin im Nucleus und folgend einer Translation vom Epithel zum Mesenchym. Die Expression von Stat3 und ß-Catenin war hochreguliert. Die Expression von Survivin, welches von beiden reguliert wird, war ebenfalls erhöht aber im Gegensatz dazu war die Expression von p21, das durch ß-Catenin unterdrückt wird, reduziert. Die Analyse von Zelllinien im gesunden Darmgewebe sowie im Tumorgewebe zeigte eine erhöhte Anzahl von sekretorischen Zellen in CDHR5-defizienten Mäusen, was auf eine Reduzierung im Notch Signalweg hindeutet. Demzufolge sind reduzierte Werte von den Proteinen, NICD und Hes1 im gesunden Darm sowie in Tumoren von CDHR5-defizienten Mäusen beobachtet worden. Des Weiteren demonstrierten in silico Analysen eine positive Korrelation von CDHR5 und wichtigen Notch Genen im humanen Dickdarmkrebs. Diese Daten zeigen, dass CDHR5 als Tumorsuppressor im Dickdarmkrebs zu sehen ist und auch einen neuen Knotenpunkt zwischen dem Wnt Signalweg und dem Notch Signalweg in der Homöostase des Darms und in der Tumorgenese darstellt.The protocadherin CDHR5 is a transmembrane cell adhesion protein in the microvillar brush border (BB) of cholangiocytes, colonocytes, enterocytes and kidney epithelial cells where it bridges microvilli. CDHR5 is downregulated in human altered crypt foci, adenomas, carcinomas and colorectal cancer (CRC) liver metastasis suggesting a tumor suppressive role. To evaluate this hypothesis, we generated CDHR5-deficient mice (CDHR5 /) and investigated the function of this cell adhesion protein in intestinal tissue homeostasis and autochthonous colorectal tumors. CDHR5-deficient mice were viable without obvious intestinal pathology but revealed distinct intestinal phenotypes such as shortening of microvilli, mislocalization of brush border proteins, mucosal barrier defect and secretory hyperplasia. Tumor induction in CDHR5-deficient mice with the chemical AOM/DSS protocol resulted in an increased tumor burden. Tumors displayed characteristics of invasive carcinomas with enhanced cancer stemness, nuclear accumulation of activated Stat3 and ß-Catenin and epithelial to mesenchymal (EMT) transition. Expression of the Stat3/ß-Catenin target Survivin was also upregulated whereas p21, which is repressed by ß-Catenin, was reduced. Analysis of cell lineage determination demonstrated increased numbers of secretory cells in the intestine and in tumors of CDHR5-deficient mice, which is characteristic for reduced Notch signaling. Consistently, NICD and Hes1 protein levels were reduced in the intestinal mucosa and in tumors of CDHR5-deficient mice. In silico analyses showed a positive correlation of CDHR5 and major Notch targets on RNA level in human cancer. These data demonstrate that CDHR5 functions as a tumor suppressor in CRC and provides a node for Wnt and Notch signaling in intestinal tissue homeostasis and colorectal cancer.Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersArbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüftMedizinische Universität Wien, Diss., 2019(VLID)442177