Molecular mechanisms of tumorigenesis in primary aldosteronism

Le résumé fourni par la source

FINAL REPORT 1 General Information DFG reference number: RE 752/31-1 Project number: 444776998 Project title: Molecular mechanisms of tumorigenesis in primary aldosteronism Name(s) of the applicant(s): Prof. Dr. Martin Reincke, Tracy Williams PhD Official address(es): University Hospital of Munich, Medical Clinic and Polyclinic IV, Ziemssenstrasse 1, 80336 Munich Name(s) of the co-applicants: Not applicable Name(s) of the cooperation partners: Not applicable Reporting period (entire funding period): 2020 - 2025 2 Summary German version Primärer Aldosteronismus ist die häufigste hormonbedingte Ursache für Bluthochdruck. Er wird durch eine übermäßige Produktion des Hormons Aldosteron verursacht, das den Salzhaushalt, die Flüssigkeitsretention und den Blutdruck reguliert. Bei vielen Patientinnen und Patienten wird diese Erkrankung durch gutartige Tumoren in der Nebenniere verursacht (Aldosteron-produzierende Adenome, APAs), die häufig durch eine Operation geheilt werden können. Ziel dieses Projekts war es, zu untersuchen, wie diese Tumoren entstehen und sich entwickeln. Wir kombinierten moderne molekulare Technologien (einschließlich räumlicher Transkriptomik und bildgebungsbasierter Metabolomik) mit funktionellen Laborexperimenten und klinischen Daten. Dadurch konnten wir nicht nur untersuchen, welche Gene aktiv sind, sondern auch, wo spezifische Prozesse im Gewebe stattfinden. Wir konnten zeigen, dass Aldosteron-produzierende Mikronoduli mögliche Vorläuferläsionen von APAs darstellen. Ein zentrales Ergebnis war die Identifizierung eines Markers (ABCC3), der normale hormonproduzierende Zellen von frühen Krankheitsstadien unterscheidet und damit eine verbesserte Erkennung der Tumorentstehung ermöglicht. Die Studie zeigte außerdem, dass Tumorzellen umfassende metabolische Anpassungen durchlaufen, um zu überleben. Insbesondere schützen sie sich vor oxidativem Stress, einer Form zellulärer Schädigung, indem sie ihren Stoffwechsel umprogrammieren. Dieser Prozess, der mit einer Form des Zelltods namens Ferroptose verbunden ist, spielt eine zentrale Rolle für das Tumorwachstum. Wir identifizierten spezifische Gene, darunter BEX1 und EGR1, die das Gleichgewicht zwischen Hormonproduktion, Stressantworten und Zellüberleben regulieren. Wir fanden, dass verschiedene genetische Subtypen dieser Tumoren unterschiedlichen biologischen Signalwegen folgen. Einige Tumoren passen sich an oxidativen Stress an, indem sie widerstandsfähiger werden, während andere schützende antioxidative Mechanismen entwickeln. Diese Unterschiede können zur phänotypischen Variabilität beitragen, die zwischen Tumoren unterschiedlicher Genotypen beobachtet wird. Abschließend konnten wir durch die Integration molekularer Befunde mit klinischen Daten zeigen, dass die Nebennieren-Histopathologie (die mikroskopische Struktur des chirurgisch entfernten Gewebes) ein zentraler Prädiktor für den Patientenerfolg nach der Operation ist. Dies unterstreicht die Bedeutung einer detaillierten Gewebeanalyse für die Steuerung des Langzeitmanagements. Insgesamt liefert dieses Projekt neue Einblicke in die Entwicklung hormonproduzierender Nebennierentumoren und verknüpft zugrunde liegende biologische Mechanismen mit klinischen Ergebnissen. Diese Erkenntnisse können eine verbesserte Diagnostik, Risikostratifizierung und die Entwicklung präziserer Therapien für Patientinnen und Patienten mit primärem Aldosteronismus unterstützen. English version Primary aldosteronism is the most common hormone-related cause of high blood pressure. It is driven by excessive production of the hormone aldosterone, which regulates salt balance, fluid retention, and blood pressure. In many patients, this condition is caused by benign tumours in the adrenal gland (aldosterone-producing adenomas, APAs), which can often be cured by surgery. This project aimed to investigate how these tumours form and evolve. We combined advanced molecular technologies (including spatial transcriptomics and imaging-based metabolomics) with functional laboratory experiments and clinical data. This allowed us to study not only which genes are active, but also where specific processes occur within the tissue. We showed that aldosterone-producing micronodules may represent precursor lesions to APAs. A key finding was the identification of a marker (ABCC3) that distinguishes normal hormone-producing cells from early disease stages, enabling improved detection of tumour initiation. The study also revealed that tumour cells undergo major metabolic adaptations to survive. In particular, they protect themselves from oxidative stress, a form of cellular damage, by reprogramming their metabolism. This process, linked to a form of cell death called ferroptosis, plays a central role in tumour growth. We identified specific genes, including BEX1 and EGR1, that regulate the balance between hormone production, stress responses and cell survival. We found that different genetic subtypes of these tumours follow distinct biological pathways. Some tumours adapt to oxidative stress by becoming more resistant, while others develop protective antioxidant mechanisms. These differences may contribute to the phenotypic variability observed between tumours of different genotypes. Finally, by integrating molecular findings with clinical data, we demonstrated that adrenal histopathology (the microscopic structure of the surgically removed tissue) is a key predictor of patient outcomes after surgery. This highlights the importance of detailed tissue analysis for guiding long-term management. Overall, this project provides new insight into how hormone-producing adrenal tumours develop, linking underlying biological mechanisms to clinical outcomes. These findings may support improved diagnosis, risk stratification and the development of more precise treatments for patients with primary aldosteronism. 3 Progress Report The project successfully delivered a coherent set of findings across 9 original research publications (published project results, section 4.1), collectively fulfilling research aims and advancing translational understanding of PA. 3.1. Functional mechanisms of aldosterone production and cell survival (Aim 1) Tetraspanin 12 (TSPAN12) was characterised as a negative regulator of aldosterone production (original research publication #1). In a cohort of 30 APAs, TSPAN12 expression levels showed a significant inverse correlation with baseline plasma aldosterone concentrations (R = −0.47; P = 0.009). Angiotensin II (Ang II) stimulation (10 nM for 6 hours) induced a 1.6-fold (±0.13) increase in TSPAN12 expression via Ca²⁺/calmodulin signalling, an effect abolished by nifedipine (P = 0.0097) or W-7 (P = 0.0022). Functional assays demonstrated that TSPAN12 knockdown increases aldosterone production under both basal and Ang II-stimulated conditions. In pig models with low-salt diets, TSPAN12 was markedly increased in the zona glomerulosa (ZG), supporting its role as an aldosterone suppressor 3.1.2. Brain-expressed X-linked protein 1 (BEX1) was shown to protect adrenal cells from ferroptosis, supporting tumour cell survival under oxidative stress (original research publication #2). BEX1 was significantly upregulated in micro-APAs (<10 mm diameter) compared to macro-APAs (≥10 mm diameter), with a 2.76-fold increase (P < 0.001), and a 3.85-fold increase compared to paired adrenal cortex (P < 0.05). In the No Mutation Detected (NMD) group, BEX1 expression showed a linear negative correlation with APA diameter (r = −0.501, P = 0.007). Functional studies demonstrated that stable BEX1 expression did not alter cell cycle progression or apoptosis but conferred significant protection against cell death by ferroptosis (P < 0.01), as measured by flow cytometry, indicating its role in promoting cell survival in adrenal tumours 3.1.3. ATPase sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca²⁺ transporting 3 (ATP2A3) was identified through machine learning as a key feature gene in APAs and validated as a pr

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.