Charakterisierung des onkogenen Potentials von HPV8-E2 in transgenen Mäusen und Analyse der Matrix-Metalloproteinase Expression in HPV8 induzierten Hauttumoren

Pfefferle, Regina (2008). Charakterisierung des onkogenen Potentials von HPV8-E2 in transgenen Mäusen und Analyse der Matrix-Metalloproteinase Expression in HPV8 induzierten Hauttumoren. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Nahezu alle transgenen Mäuse, die die gesamte frühe Region (GFR) mit den Genen E1, E2, E4, E6 und E7 des humanen Papillomvirus (HPV) Typ 8 exprimieren, entwickeln spontan Papillome, epidermale Dysplasien und in 6% der Fälle Plattenepithelkarzinome (PEK) der Haut. Da frühere in vitro Studien für das E2-Gen von HPV8 ein zelltransformierendes Potential nachwiesen, wurden in dieser Arbeit transgene FVB/N Mauslinien (2, 21 und 35) etabliert, die HPV8-E2 unter der Kontrolle des humanen Keratin 14 Promotors exprimieren. Die Expressionsspiegel der E2-mRNA unterschieden sich im Verhältnis 6 (homozygote Tiere, Linie 2) zu 3 (heterozygote Mäuse, Linie 2) zu 1 (Linie 35). Die Rate der Tumorentwicklung korrelierte mit den unterschiedlichen E2-mRNA Konzentrationen. Bis zu 82% der heterozygoten Mäuse aus Linie 2 entwickelten spontan stark ulcerierte Hauttumoren während eines Beobachtungszeitraums von bis zu 144 Wochen, durchschnittlich 74 ± 22 Wochen nach der Geburt. Bei keinem Transgen-negativen Kontrolltier wurde während des gesamten Lebens eine Hautveränderung beobachtet. Der Großteil der Tumoren (91%) zeigte ein hyperplastisches Haarfollikelepithel, vor allem im Bereich der Haarfollikelöffnung, die interfollikuläre Epidermis war abschnittsweise stark oder mittelgradig verbreitert, die Hornschicht war deutlich verdickt und teilweise fanden sich leichte Dysplasien. Schwere Dysplasien wurden in 6% der spontan entstandenen Tumoren beobachtet. Zwei schnell wachsende, wenig differenzierte PEK der Haut fielen besonders durch ihre Spindelzell-Morphologie auf. Bereits vier Wochen nach einer einmaligen UV-Bestrahlung (10J/cm2 UVA und 1J/cm2 UVB) entwickelten 87% der heterozygoten Mäuse aus Linie 2 und 36% aus Linie 35 Hauttumoren. Ein wenig differenziertes, schnell wachsendes PEK mit ausgeprägter Spindelzell-Morphologie wurde 10 Wochen nach UV-Bestrahlung bei einer Maus der Linie 35 nachgewiesen. Bei 60% der heterozygoten Mäuse aus Linie 2 und 67% der Tiere von Linie 35 entwickelte sich aus einer von vier Wunden, die mittels Hautstanzen gezielt gesetzt worden waren, nach etwa vier Wochen eine Hautveränderung. Diese Ergebnisse zeigen, dass das E2 Protein von HPV8 ausreicht, um in transgenen Mäusen Hauttumore hervorzurufen. Bei einer zusätzlichen Bestrahlung mit UV-Licht oder nach gezielter Verwundung erhöht sich die Tumorrate und die Hautveränderungen entwickeln sich wesentlich früher. Die in Hauttumoren HPV8-GFR transgener Mäuse beobachtete starke gelatinolytische Aktivität auf Grund erhöhter Mengen aktivierter MMP-9 war sowohl in HPV8-E2 als auch -E6 induzierten Hauttumoren nachweisbar und stellt somit keinen E2-spezifischen Phänotyp dar.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

Nearly all transgenic mice expressing the complete early region (CER) with the genes E1, E2, E4, E6 and E7 of the human papillomavirus (HPV) type 8 spontaneously develop skin papillomas, epidermal dysplasia and, in 6% of the cases, squamous cell carcinoma (SCC). As the early protein E2 of HPV8 revealed transforming capacity in vitro, we established transgenic FVB/N mouse lines (2, 21 and 35) which express HPV8-E2 under the control of the human keratin-14 promoter. The E2-mRNA levels differed in the ratio of 6 (homozygotes, line 2) to 3 (heterozygotes, line 2) to 1 (line 35). The rate of tumor formation correlated with the different E2-mRNA levels. Up to 82% of heterozygous line 2 mice spontaneously developed ulcerous lesions of the skin over an observation period of up to 144 weeks beginning on average 74 ± 22 weeks after birth. None of the HPV8 negative control litter-mates showed any skin alteration during lifetime. The majority of the tumors (91%) presented infundibular hyperplasia and acanthosis combined with hyperkeratosis and partially low grade dysplasia. Severe dysplasia of the epidermis occurred in 6% of the cases. Two fast growing poorly differentiated SCC revealed a sharply demarked spindle cell component. Already 4 weeks after a single UV irradiation (10 J/cm2 UVA and 1 J/cm2 UVB) 87% of heterozygous line 2 and 36% of line 35 mice developed skin tumors. A rapidly growing invasive tumor composed of spindle cells arose 10 weeks after irradiation of a line 35 animal. Sixty % of heterozygous line 2 and 67% of line 35 mice developed in one of four punch biopsies skin tumors already 4 weeks after wounding. These results demonstrate that HPV8-E2 is sufficient to induce skin tumors in transgenic mice. After further UV-irradiation or specific wounding the rate of tumor formation is increased and the lesions appear much earlier. The strong gelatinolytic activity in tumors of the HPV8-CER mice attributed to the increased amounts of activated MMP-9 was also found in HPV8-E2 and -E6 induced lesions and represents therefore not an E2-specific phenotype.

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