原発性皮膚メルケル細胞癌における代謝リプログラミングと血管新生：低酸素誘導因子-1αとその中心的な下流因子の発現

Metabolic reprogramming and angiogenesis in primary cutaneous Merkel cell carcinoma: expression of hypoxia-inducible factor-1α and its central downstream factors.

• F Toberer
• H A Haenssle
• M Heinzel-Gutenbrunner
• A Enk
• W Hartschuh
• P Helmbold
• H Kutzner

抄録

背景:

低酸素誘導因子を介した代謝リプログラミングと遺伝子発現の変化は、腫瘍の成長と進行に重要な役割を果たしています。それにもかかわらず、メルケル細胞癌（MCC）における低酸素誘導性因子-1αおよびその下流標的の発現を解析する研究は不足しているが、MCCの病態をより明確にし、新たな治療法の選択肢を提供するためには必要である。

BACKGROUND: Metabolic reprogramming and altered gene expression mediated by hypoxia-inducible factors play crucial roles during tumour growth and progression. Nevertheless, studies analysing the expression of hypoxia-inducible factor-1α and its downstream targets in Merkel cell carcinoma (MCC) are lacking but are warranted to shed more light on MCC pathogenesis and to potentially provide new therapeutic options.

目的:

原発性皮膚MCCにおけるhypoxia-inducible factor-1α（HIF-1α）、vascular endothelial growth factor-A（本原稿中ではVEGFと呼ぶ）、VEGF receptor-2（VEGFR-2）、VEGF receptor-3（VEGFR-3）、glucose transporter-1（Glut-1）、monocarboxylate transporter 4（MCT4）およびcarbonic anhydrase IX（CAIX）の免疫組織化学的発現を解析するために、パラフィン包埋原発性皮膚MCC（メルケル細胞ポリオマウイルス（McPyV）陽性／陰性：11/5）を用いて、免疫組織化学的に解析した。

OBJECTIVES: To analyse the immunohistochemical expression of hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α), vascular endothelial growth factor-A (referred to as VEGF throughout the manuscript), VEGF receptor-2 (VEGFR-2), VEGF receptor-3 (VEGFR-3), glucose transporter-1 (Glut-1), monocarboxylate transporter 4 (MCT4) and carbonic anhydrase IX (CAIX) in primary cutaneous MCC.

方法:

16個のパラフィン包埋原発性皮膚MCC（メルケル細胞ポリオマウイルス（McPyV）陽性／陰性：11／5）を免疫組織化学的に分析し、すなわちHIF-1α、VEGF、VEGFR-2（KDR）、VEGFR-3（FLT4）、Glut-1、MCT4、およびCAIXを得た。確立された定量スコア（QS）を用いて、染色強度（0：陰性、1：低、2：中、3：強）に対する陽性腫瘍細胞の割合（0：0％、1：1％まで、2：2～10％、3：11～50％、4：50％以上）を考慮して、タンパク質発現を定量化した。

METHODS: The 16 paraffin-embedded primary cutaneous MCCs (Merkel cell polyomavirus (McPyV) positive/negative: 11/5) were analysed by immunohistochemistry, namely HIF-1α, VEGF, VEGFR-2 (KDR), VEGFR-3 (FLT4), Glut-1, MCT4 and CAIX. An established quantification score (QS) was applied to quantitate the protein expression by considering the percentage of positive tumour cells (0: 0%; 1: up to 1%; 2: 2-10%; 3: 11-50%; 4: >50%) in relation to the staining intensity (0: negative; 1: low; 2: medium; 3: strong).

結果:

HIF-1αはすべてのMCCで発現し、腫瘍縁の浸潤端で優勢に見られた。HIF-1αの下流因子であるGlut-1、MCT4およびCAIXは、それぞれ16個中13個（81％）、16個中14個（88％）および16個中16個（100％）のMCCで発現していた。興味深いことに、VEGFとVEGFR-2は腫瘍細胞では発現していなかったが、VEGFR-3はすべてのMCCで発現していた。HIF-1αは、McPyV腫瘍（QS：10.36±2.41）では、McPyV腫瘍（QS：5.40±1.34；P＝0.002）よりも有意に強く発現していた。同様に、VEGFR-3もMcPyV腫瘍（QS：10.00±2.52）ではMcPyV腫瘍（QS：5.40±3.43、P=0.019）よりも有意に強く発現していた。

RESULTS: HIF-1α was expressed in all MCCs and predominantly found at the invading edges of tumour margins. The HIF-1α downstream factors Glut-1, MCT4 and CAIX were expressed in 13 of 16 MCC (81%), 14 of 16 MCC (88%) and 16 of 16 MCC (100%), respectively. Interestingly, VEGF and VEGFR-2 were not expressed in tumour cells, whereas VEGFR-3 was expressed in all MCCs. HIF-1α was expressed significantly stronger in McPyV tumours (QS: 10.36 ± 2.41) than in McPyV tumours (QS: 5.40 ± 1.34; P = 0.002). Similarly, VEGFR-3 was also expressed significantly stronger in McPyV tumours (QS: 10.00 ± 2.52) than in McPyV tumours (QS: 5.40 ± 3.43, P = 0.019).

結論:

我々のデータは、MCCの発病に寄与する誘導代謝リプログラミングにおけるHIF-1αの役割を示す最初の証拠を提供する。McPyVとMcPyV腫瘍の代謝シグネチャーは、関連する違いを示しているように思われる。

CONCLUSIONS: Our data provide first evidence for a role of HIF-1α in induced metabolic reprogramming contributing to MCC pathogenesis. The metabolic signatures of McPyV and McPyV tumours seem to show relevant differences.

© 2020 The Authors. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of European Academy of Dermatology and Venereology.