Hintergrund: Das kleinzellige Lungenkarzinom (SCLC), das von neuroendokrinen Zellen in der Lunge ausgeht und in etwa 10-15% aller Fälle von Lungenkrebs ausmacht, ist charakterisiert durch schnelles Zellwachstum, frühe Bildung von lokalen Metastasen sowie Fernmetastasen und zunächst gutes Ansprechen auf Chemo- oder Radiotherapie. Activine, Mitglieder der TGF-β Familie von Wachstumsfaktoren, spielen eine wichtige Rolle für Zellwachstum, Zelltod, Wundheilung und im Verlauf von Entzündungen. Insbesondere Activin A, einem aus zwei βA-Ketten bestehenden Zytokin, wurde eine wichtige Rolle für die Entstehung und Progression verschiedener Tumorerkrankungen zugeschrieben. Über den Einfluss von Activin A auf die Aggressivität des kleinzelligen Lungenkarzinoms lagen bisher jedoch keine Daten vor. In Plasmaproben von Patienten mit SCLC konnte unsere Gruppe mittels ELISA Messungen erhöhte Activin A Konzentrationen feststellen. Speziell jene Patienten, die bereits Metastasen entwickelt hatten, wiesen erhöhte Werte von Activin A auf. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Klärung, ob Activin A, wie in anderen Tumorarten, einen Einfluss auf die malignen Eigenschaften von Zellen des kleinzelligen Lungenkarzinoms hat. Materialien und Methoden: Mittels retroviraler Transduktion wurde von der Zelllinie GLC4 eine stabile Tochterzelllinie mit ektopischer Überexpression von Activin A generiert. Des Weiteren wurde die Zelllinie CRL-2066 für Behandlungen mit rekombinantem Activin A genutzt. Die Expression von Activin A, Activin A Rezeptoren und dem Activin A Antagonisten Follistatin wurde mittels qRT-PCR untersucht. Zellwachstum, Viabilität und Zellzyklus wurden durch Klonogenizitäts-, Wachstums und MTT-Tests sowie mittels Durchflusszytometrie ermittelt. Zusätzlich wurden weitere Tests, welche zur Metastasierung beitragen, durchgeführt. Zellmigration wurde durch Transwell Assays ermittelt. Um die Ausbreitung von Tumorzellen in Blut- bzw. Lymphgefäßen zu untersuchen, wurde ein in-vitro Ko-Kultur-Testsystem, das aus einem Zellrasen von Endothelzellen und Tumorzellspheroiden besteht, verwendet. Phosphorylierung von Smad2 wurde anhand von Immunoblots mit phosphospezifischen Antikörpern analysiert. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, dass Activin A keinen signifikanten Einfluss auf das Zellwachstum, die Viabilität, das Migrationsverhalten oder den Zellzyklus der untersuchten Zelllinien des kleinzelligen Lungenkarzinoms hat. Activin A führte einerseits zu vermindeter Invasivität und transendothelialer Migration, andererseits zu erhöhtem Wachstum im Soft-Agar. Phospho-Smad2 konnte nur nach ektopischer Überexpression von Activin A, aber nicht in Zellen mit endogener Activin Expression nachgewiesen werden. Schlussfolgerung: Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass Activin A keinen Einfluss auf das Wachstum von kleinzelligen Lungenkarzinomzellen hat, jedoch Zelleigenschaften beeinflusst, die an der Bildung von Metastasen beteiligt sein könnten. Die Quelle der erhöhten Activin A Plasmawerte von Patienten mit kleinzelligem Lungenkarzinom bedarf noch weiterer Untersuchungen.

Background: Small cell lung cancer (SCLC) that originates from neuroendocrine-cell precursors in the lung is characterized by rapid growth, a highly aggressive disease course, initially high response rates to chemo- and radiotherapy and early development of local and distant metastasis. Activins, cytokines of the TGF-β family of growth and differentiation factors, play an important role in growth, inflammation, cell death and wound healing. Specifically, activin A, the dimer of two βA subunits, has been described to impact on malignant growth in different types of solid tumors. So far, however, there was little information about activin A in SCLC. Initial studies in our group had found elevated levels of activin A in an extended collection of blood samples in SCLC patients, especially in those with metastatic disease, that were determined using a commercially available ELISA assay. These data suggest that activin A is associated with - and in line with the known functions in other malignancies could contribute to - the aggressiveness of SCLC. Aim of this thesis was to clarify the impact of activin A on the malignant growth and aggressive behavior of SCLC cells. Materials and Methods: To study effects of high activin A expression, a transgenic cell line with stable overexpression of activin A was generated from the SCLC cell line GLC4 via retroviral transduction. The cell line CRL-2066 was used for treatment with recombinant activin A. The expression levels of endogenous activin A, activin receptors and the activin A antagonist follistatin were determined in a panel of 9 SCLC cell lines by qRT-PCR. For characterizing cell proliferation, viability and cell cycle distribution upon an elevated level of activin A, clonogenicity, growth and MTT- assays as well as flow cytometry of propidium iodide stained cells were performed. In addition, mechanisms underlying metastasis were investigated. To analyze transendothelial migration, endothelial cells stably overexpressing mCherry were used and tumor cells were transiently transfected with GFP and immediately treated with activin A after seeding. Invasion through a layer of collagen was tested by transwell invasion assays. Anchorage-independent growth was measured by performing a soft agar colony formation assay. For investigating activin A signaling, phosphorylation of Smad2 was analyzed by immunoblotting using phospho-specific antibodies and transcriptional activity of Smad proteins was assessed with a luciferase reporter gene assay. Results: Results revealed no significant difference in proliferation, viability or cell cycle distribution between SCLC cells overexpressing activin A or treated with recombinant activin A and the respective control groups. Treatment with recombinant activin A led to decreased invasion of 2066 SCLC cells and impaired the transendothelial migration capacity of SCLC cells through blood endothelial cell layers. SCLC cells with an increased level of activin A showed smaller circular chemorepellent-induced defects in lymphatic endothelial cell layers. However, activin A overexpressing cells demonstrated a greater capacity to form colonies in an anchorage-independent growth assay. Phosphorylation of Smad2 could only be detected in SCLC cells overexpressing activin A but not in cell lines expressing endogenous levels of activin A. Conclusion: The results of this thesis indicate that in SCLC an increased level of activin A has no effect on cell proliferation but could contribute to properties relevant for metastasis, such as colony forming ability in soft agar. Further investigations to clarify the source of the elevated activin A level in patients with SCLC are needed.