TITEL Aus der Urologischen Klinik des Marienhospitals Herne - Universitätsklinik der Ruhr-Universität Bochum Direktor: Professor Dr. med. Th. Senge Metallothionein – ein prognostischer Marker für das Harnblasenkarzinom Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin einer Hohen Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum von Sonja Schmidtchen aus Haan 2001 1 REFERENTEN Dekan: Prof. Dr. med. G. Muhr Referent: Prof. Dr. med. Th. Senge Korreferent: Tag der mündlichen Prüfung: 2 WIDMUNG In Liebe meinen Eltern 3 INHALTSVERZEICHNIS Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Anatomie der Harnblase.....................................................................5 1.2 Epidemiologie des Harnblasenkarzinoms...........................................6 1.3 Pathologie des Harnblasenkarzinoms................................................7 1.4 Therapie und Prognose......................................................................7 1.5 Diagnostik...........................................................................................9 1.6 Heutiger Kenntnisstand.....................................................................10 2 Problemstellung..............................................................................13 3 Material und Methoden...................................................................14 3.1 Auswertung der Präparate................................................................17 4 Ergebnisse.......................................................................................18 4.1 Korrelation des Tumorstadiums mit der Prognose............................25 4.2 Korrelation des Tumorgrades mit der Prognose...............................32 4.3 Korrelation der Metallothionein-Expression mit der Prognose...............................................................................34 5 Diskussion.......................................................................................45 6 Zusammenfassung.........................................................................64 7 Literatur...........................................................................................65 8 Danksagung....................................................................................84 9 Lebenslauf.......................................................................................85 4 EINLEITUNG 1 Einleitung 1.1 Anatomie der Harnblase Die Harnblase liegt beim Erwachsenen hinter der Symphyse subperitoneal im kleinen Becken. Sie hat bei mittlerem Füllungszustand eine ovoide Gestalt und läßt sich in zwei Hauptteile gliedern, in den Blasenkörper (=Corpus vesicae) und in den Blasengrund (=Fundus vesicae). Der Blasenkörper bildet des Dach der Harnblase und endet vorne oben in den Blasenscheitel (=Apex vesicae). Der Blasengrund (=Fundus vesicae) ist zum Beckenboden gerichtet und verschmälert sich nach unten trichterförmig zum Blasenhals (=Cervix vesicae), der in die Harnröhre übergeht. An der Hinterwand des Blasengrundes münden die beiden Harnleiter und bilden mit der Mündung der Harnröhre (=Ostium urethrae) das Blasendreieck (=Trigonum vesicae). Dieser Bereich ist durch eine faltenlose Oberfläche und eine verstärkte Gefäßzeichnung charakterisiert. Der übrige Teil der Blase zeigt eine vom Füllungszustand abhängige Faltenbildung der Schleimhaut. Die Harnblasenwand besteht aus der Schleimhaut mit submukösem Bindegewebe und der Muskulatur. Sie ist zum größten Teil von adventitiellem Bindegewebe umgeben, das vorne und seitlich in das Paracystium übergeht. Die Oberseite des Blasenkörpers ist mit dem Peritoneum über subseröses Bindegewebe verbunden. Die Schleimhaut besteht aus zwei Schichten, dem Übergangsepithel und dem Schleimhautbindegewebe. Das vielschichtige Übergangsepithel bietet den Deckzellen Schutz vor dem Harn und paßt sich an den unterschiedlichen Füllungszustand der Harnblase an. Das Schleimhautbindegewebe enthält neben den Kollagenfasern auch elastische Netze und wirkt bei der Rückstellung der entspannten Schleimhaut in Schleimhautfalten. Das submuköse Bindegewebe trennt die Schleimhaut von der Muskulatur. Diese Muskulatur besteht aus drei Schichten. Die äußeren Muskelzüge laufen in sagittaler Richtung ventral vom Blasenhals über die hintere obere 5 EINLEITUNG Wand zum Blasenscheitel. Sie strahlen in die mittlere, mehr ringförmige Schicht ein. Aus dieser Schicht gehen die inneren Längsbündel hervor, die das Relief der Blaseninnenfläche bestimmen. Die Harnblase wird durch die Harnröhre entleert. Die männliche Harnröhre verläuft oberhalb des Diaphragma urogenitale erst durch die Prostata, durchquert des Diaphragma und tritt dann in der Harnröhrenschwellkörper ein. Die weibliche Harnröhre ist kürzer und beginnt unmittelbar oberhalb des Diaphragma urogenitale und mündet unter diesem in den Scheidenvorhof (Quelle: Rauber / Kopsch; Anatomie des Menschen, 1. Auflage,1982). 1.2 Epidemiologie des Harnblasenkarzinoms Das Harnblasenkarzinom ist der vierthäufigste Tumor bei Männern und macht 5,5 Prozent aller Krebsfälle aus. Er ist bei der männlichen Bevölkerung etwa dreimal so häufig wie bei der weiblichen. Das mittlere Diagnosealter bei Männern liegt bei 69, bei Frauen bei 71 Jahren (Lynch and Cohen, 1995). Der Anstieg der Inzidenz erfolgt direkt proportional zum Alter. Zwischen 1984 und 1993 ist es in den USA zu einer Zunahme der an Harnblasenkarzinomen Erkrankten von 36 Prozent gekommen (Boring et al, 1993). Zu den Risikofaktoren zählen Nikotinabusus (Burch et al, 1989; Clavel et al, 1989), der übermäßige Genuß von Tee und Kaffee (Ciccone and Vineis, 1988), Phenacetinmißbrauch in Form von Analgetika (Bucher et al, 1999), wiederkehrende Blasenentzündungen (Kantor et al, 1984), bestimmte Chemotherapeutika wie Cyclophosphamid (Volm et al, 2001) und aromatische Amine als anerkannte Berufskrankheit (Golka et al,1994). Die Bedeutung künstlicher Süßstoffe, besonders Saccharin und Zyklamate, wird kontrovers diskutiert (Risch et al, 1988). 6 EINLEITUNG 1.3 Pathologie des Harnblasenkarzinoms 95 Prozent der Harnblasenkarzinome sind Urothelkarzinome, wogegen nur 5 Prozent Adeno- und Plattenepithelkarzinomen entsprechen. Sie befinden sich meist im Blasendreieck und an der seitlichen Blasenwand. 70 Prozent sind papillär, 10 Prozent nodulär und 20 Prozent sind Mischformen. Histologisch finden sich papilläre Fältelungen der Mukosa, die Zellpolarität ist verlorengegangen. Man findet abnorme Zellreifungen, Riesenzellen, prominente Nukleolen, zahlreiche Mitosen und verklumptes Chromatin. Der Kern/Zytoplasma Quotient ist verschoben (Koss, 1975). Eine Invasion in die Lamina propria ist häufig nicht eindeutig von der physiologischen Undulation der Basalzellschicht und der Invagination von normalem Urothel in die Submukosa abzugrenzen (Mostofi, 1984). Das Harnblasenkarzinom zeigt das gesamte Spektrum biologischer Aggressivität, von gut differenzierten papillären Läsionen zu hoch malignen, anaplastischen Veränderungen, die Spindelzellen, squamöse Zellen oder adenokarzinomatöse Elemente enthalten können. Die Klassifikation von Tumorausbreitung und Differenzierungsgrad der Harnblasentumoren richtet sich nach der TNM Klassifikation gemäß den UICC-Richtlinien (Abbildung 1). 1.4 Therapie und Prognose In Abhängigkeit von der histopathologischen Klassifizierung lassen sich Harnblasenkarzinome in zwei Gruppen unterteilen, in die oberflächlichen und in die muskelinvasiven Karzinome. Bei den oberflächlichen Harnblasenkarzinomen kann man drei Untergruppen mit verschiedenen Tumoridentitäten bzw. Risikopotentialen zur Tumorprogression und Metastasierung unterscheiden. Die erste Gruppe umfaßt pTaG1 Tumoren, die nur ein geringes Risiko zur Tumorprogression besitzen. Die 5-Jahres-Überlebensrate liegt bei 95 7 EINLEITUNG Prozent. Bei diesen Tumoren ist die transurethrale Resektion die Therapie der Wahl, bei 10-15 Prozent ist eine aggressivere Therapie erforderlich. Die zweite Gruppe beinhaltet pTaG2/3 oder pT1G1/2 Tumoren, die ein mittleres Progressionsrisiko beziehungsweise eine mittlere Metastasierungsrate aufweisen. Die 5-Jahres-Überlebensrate liegt bei 81 Prozent. Neben einer vollständigen transurethralen Resektion ist hier die topische Chemo- oder Immuntherapie indiziert. Tritt hierunter eine Tumorprogression auf, besteht die Indikation zur radikalen Zystektomie. Die dritte Gruppe besteht aus Patienten mit pT1G3 Tumoren und Carcinoma in situ, die ein Hochrisikoprofil, was sowohl Tumorprogression als auch Metastasierungsrate angeht, aufweisen (Messing, 1992). Die 5-JahresÜberlebensrate liegt bei 64 Prozent. Patienten mit Carcinoma in situ werden primär mit einer Bacille-Calmette-Guerin (BCG) Instillationstherapie behandelt, bei fehlendem Anschlagen besteht dann die Indikation zur Zystektomie. Bei Patienten mit einem pT1G3 Tumor wird die radikale Zystektomie auch primär empfohlen, da besonders die niedrig differenzierten pT1-Tumoren mit einer erhöhten Rezidivrate zum Progress neigen (Klan et al, 1991). Bei den muskelinvasiven Harnblasenkarzinomen (pT2-T4, N0, M0) besteht die Indikation zur primären radikalen Zystektomie. Die transurethrale Resektion, Strahlentherapie oder induktive Chemotherapie zeigen deutlich schlechtere Ergebnisse als die radikale Zystektomie. Auch die Kombination von Strahlen- oder Chemotherapie mit der radikalen Zystektomie ist der alleinigen Zystektomie unterlegen ( Dreicer et al, 1993). Da das Urothelkarzinom eine panurotheliale Erkrankung darstellt, die in der Regel die gesamte Blasenschleimhaut betrifft, ist die Indikation zur partiellen Zystektomie einigen wenigen Fällen vorbehalten. Sie ist reserviert für solitäre, muskelinvasive Tumoren, bei denen weder Carcinoma in situ noch multiple, rezidivierende oberflächliche Tumoren vorliegen. Die Beteiligung des Trigonum vesicae sollte ebenfalls ausgeschlossen sein. Die partielle Zystektomie findet außerdem Anwendung bei Patienten, bei denen eine R0 Resektion mit einem tumorfreien Rand von 1,5-2,0 cm nicht gewährleistet ist. 8 EINLEITUNG Für dieses Patientenkollektiv werden durch die partielle Zystektomie gute Resultate erzielt (Sweeney et al, 1992). 1.5 Diagnostik Zu den klinische Symptomen des Harnblasenkarzinoms gehört an erster Stelle die schmerzlose Hämaturie, die bei 85 Prozent der Patienten auftritt (Varkarakis et al, 1974). Nahezu alle Patienten mit Blasentumoren zeigen eine nachweisbare Mikrohämaturie (Messing and Vaillancourt, 1990). Außerdem tritt häufig der Symptomkomplex aus Pollakisurie, Harndrang und Dysurie auf. Eine Harnleiterobstruktion kann zu Flankenschmerzen führen, durch eine Verlegung der Lymphbahnen kann es zu einer Lymphstauung der unteren Extremität kommen. Bei fortgeschrittener Krankheit treten weitere Symptome wie Gewichtsverlust, abdominelle Schmerzen und bei ossärer Metastasierung Knochenschmerzen auf. Bei Verdacht auf ein Harnblasenkarzinom ist es möglich, durch diverse Untersuchungen den Grad der Ausbreitung der Krankheit relativ genau zu bestimmen. Zur Stadieneinteilung und zur Untersuchung lokaler Dysplasien führt man eine Urethrozystoskopie und eine transurethrale Tumorresektion mit einer Biopsie sowohl aus dem Tumorgrund als auch aus dem Tumorrand durch. Ein nicht invasives, sehr sensitives Verfahren ist die Spülzytologie, mit der mäßiggradig oder schlecht differenzierte Urothelkarzinomzellen nachgewiesen werden können. Um etwas über die Organmanifestation im oberen Harntrakt zu sagen, eignet sich am ehesten das Urogramm, bei dem auch multilokuläre Tumoren sichtbar gemacht werden können. Zur Feststellung der Beweglichkeit der Harnblase und zum Ausschluß einer Fixation an der Beckenwand kann man die Harnblase bimanuell unter Narkose untersuchen. Die Sonographie dient der Feststellung von einer eventuell bestehenden Hydronephrose, Lymphknotenvergrößerungen oder Organmetastasen . 9 EINLEITUNG Durch eine Röntgenthoraxaufnahme lassen sich Lungenmetastasen nachweisen, des weiteren bestimmt man bei Verdacht auf ossäre Metastasen die alkalische Phosphatase im Serum. Nicht zur Basisdiagnostik gehören das Computer- bzw. Kernspintomogramm und die Skelettszintigraphie. 1.6 Heutiger Kenntnisstand Die Prognose zum Verlauf des Harnblasenkarzinoms ist stadienabhängig. Um eine Aussage über den klinischen Verlauf treffen zu können, werden zahlreiche klinische Tests und Laborparameter auf ihren prädiktiven Wert überprüft. Zu den klinischen Parametern gehören das Tumorstadium, der Tumorgrad, die lymphatische Invasion, die Tumorgröße und das Vorliegen einer Urotheldysplasie oder eines Carcinoma in situ in entferntem oder benachbartem Gewebe. Einen prädiktiven Wert hat außerdem die Rezidivhäufigkeit, das Auftreten von muliplen oder solitären Tumoren und die Unterscheidung von papillärer oder solider Struktur (Fitzpatrick et al, 1986; Wolf and Hojgaard, 1983). Obwohl einige Parameter eine signifikante Korrelation mit der Tumorprogression zeigen, haben sie sich nicht in der Routinediagnostik etablieren können. Zu ihnen zählen das ABH Blutgruppen Antigen (Coon et al, 1982; Orihuela and Shahon, 1987), die Thomsen Friedenreich (T) Antigen Expression (Radzikowski et al, 1989; Oda et al, 1990; Coon et al, 1982), die Antigene M344 (Fradet and Cordon-Cardo, 1993; Bonner et al, 1993), T138 (Fradet et al, 1990) und 19A211 (Cordon-Cardo et al, 1992). Außerdem ist der Zusammenhang zwischen der Tumorprogression und urinlöslichem Fibronektin (Malmstrom et al,1993), Laminin (Abou Farha et al, 1993), ECadherin, Integrin α6β4 (Bringuier et al, 1993; Liebert et al, 1994), den Wachstumsfaktoren und ihren Rezeptoren (EGF) (Mellon et al, 1996; Messing, 1990; Neal et al, 1992), TGF-β (Coombs et al, 1993) und c-erb B2 nachgewiesen (Underwood et al, 1995). 10 EINLEITUNG Auch chromosomale Abnormalitäten werden mit Rezidivhäufigkeit und Tumorprogression in Verbindung gebracht (Falor et al, 1988). Dazu zählt besonders die Deletion des Chromosoms 9 (Habuchi et al, 1995), aber auch die Deletion des Chromosoms 17p mit dem Verlust des Tumorsupressorgens p53, wobei in anderen Studien von einer erhöhten Expression von p53 in Harnblasenkarzinomen die Rede ist (Esrig et al, 1994; Sarkis et al, 1995). Auch die Deletion beziehungsweise Mutation des Retinoblastom Proteins (pRb) ist umstritten (Ishikawa et al, 1991; Cordon-Cardo et al, 1992). Mehrere Gruppen konnten einen Zusammenhang zwischen der Anzahl an aneuploiden Zellen und der Proportion der S-Phase Zellen und des Tumorgrades, Tumorstadiums, Progression und Überlebensrate nachweisen (Norming et al, 1992; Wheeless et al, 1993). Auch die PCNA oder Ki67 Expression scheint einen prädiktiven Wert zu besitzen (Cohen et al, 1993; Waldman et al, 1993). Der ideale prognostische Faktor sollte einfach und kostengünstig zu bestimmen sein, eine hohe Sensitivität und Spezifität aufweisen und stellt idealerweise einen von den histologischen Parametern wie Tumorstadium und Tumorgrad unabhängigen Faktor dar. Leider erfüllt keiner der heute bekannten prognostischen Faktoren alle diese Kriterien. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob Metallothionein einen geeigneten Prognoseparameter für das Harnblasenkarzinom darstellt. Durch einen geeigneten Prognosefaktor könnte eine individuelle, risikoadaptierte Therapie erfolgen, die besonders in Tumorstadien mit einer heterogenen Tumorbiologie die zu aggressive Behandlung von Patienten mit einem geringem Risiko zur Progression vermeidet und gleichzeitig Risikopatienten definiert, die eine besonders intensive Therapie benötigen. Metallothionein, ein zysteinreiches Protein mit einem Molekulargewicht von 7 Kilodalton (Tohyama et al, 1996), läßt sich in fast allen menschlichen Geweben nachweisen (Cherian, 1994). Endogene Faktoren wie Streoidhormone und Zytokine, jedoch auch exogene Faktoren, vor allem Cadmium, Blei, Kupfer und Zink regulieren seine Expression und Biosynthese (Tohyama et al, 1996). Metallothionein dient überdies als 11 EINLEITUNG potentieller Radikalfänger und spielt bei der Entgiftung von Schwermetallen eine Rolle (Manuel et al, 1992), ihm wird somit ein Teil des generalisierten zellprotektiven Mechanismus zugesprochen (Manuel et al, 1992). In einer Studie über die Expression von Metallothionein in Übergangszellkarzinomen der Harnblase stellte sich heraus, daß besonders bei dysplastischen Veränderungen und Carcinoma in situ die Konzentration an Metallothionein sehr hoch ist. In den invasiven Anteilen eines Tumors, die bereits den Kontakt zur Zelloberfläche verloren haben, läßt sich nur eine geringe Konzentration an Metallothionein nachweisen (Bahnson et al, 1991). Da besonders Carcinoma in situ mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zur Progression einhergehen, liegt es nahe, Metallothionein als Prognoseparameter zu überprüfen. Eine erhöhte Expression an Metallothionein korreliert mit einer erworbenen Resistenz gegen Cadmium, ebenso kommt es zu einer Kreuzresistenz gegen alkylierende Substanzen und Cisplatin (Kelley et al, 1988). Die Ansprechbarkeit einer systemischen Cheomotherapie nach dem MVC Schema und damit auch die Prognose scheint also auch von der Konzentration an Metallothionein abzuhängen. 12 PROBLEMSTELLUNG 2 Problemstellung Die Therapie des Urothelkarzinoms der Harnblase ist bisher überwiegend von dem histopathologischen Grading und Staging abhängig. Leider korrelieren diese Parameter nicht optimal mit dem klinischen Verlauf der Erkrankung. Daher konzentriert sich die Forschung auf die Suche nach einem vom histopathologischen Staging und Grading unabhängigen Prognoseparameter, der es ermöglicht, eine für Patienten individuelle und risikoadaptierte Behandlung durchzuführen. Durch den idealen Prognosefaktor könnten sowohl Risikopatienten definiert werden, bei denen eine intensive Therapie indiziert ist, als auch Patienten bestimmt werden, bei denen nur ein geringes Risiko zur Progression besteht und die demnach eine weniger aggressive Behandlung benötigen. Daher wird in der vorliegenden, retrospektiven Studie der Zusammenhang zwischen der Expression von Metallothionein in verschiedenen Tumorstadien und der Prognose für diese Erkrankung überprüft. Es wird untersucht, inwiefern die Konzentration an Metallothionein mit der Gesamtüberlebenszeit und der tumorspezifischen Überlebenszeit in Zusammenhang gebracht werden kann. Ebenso wird die Korrelation zwischen der Rezidivhäufigkeit und der Neigung zur Progression untersucht. 13 MATERIAL UND METHODEN 3 Material und Methoden Für die Studie wurde in formalinfixiertes und in Paraffin eingebettetes Harnblasengewebe von 122 Patienten untersucht. Das Durchschnittsalter der 103 Männer und 19 Frauen zum Zeitpunkt der Operation liegt bei 68 Jahren, die Altersspanne reicht von 38 bis zu 87 Jahren. Bei 94 Patienten wurde das Gewebe bei einer transurethralen Resektion des Blasentumors, bei 28 Patienten bei einer radikalen Zystektomie entnommen. Bei 20 der Patienten lag ein pT1 Tumor vor, bei 21 Patienten war ein pT2 Tumor diagnostiziert worden, Tumorstadium pT3 wiesen 20 Patienten und Tumorstadium pT4 3 Patienten auf. Außerdem wurden 40 Patienten mit einem pTa Tumor und 18 Patienten mit einem pTis Tumor untersucht. Bei 15 Patienten war kein Lymphknotenbefall nachweisbar, bei 2 Patienten ließ sich eine lymphogene Metastasierung schon beim Operationstermin nachweisen und bei 101 Patienten war der Lymphknotenstatus unbekannt. Die Präparate wurden nach histopathologischer Infiltrationstiefe und Differenzierungsgrad in 3 Gruppen unterteilt. Gruppe 1 umfaßt papilläre Tumoren (pTa) und oberflächliche Tumoren mit gutem bis mäßigem Differenzierungsgrad (pT1G1-2). Gruppe 2 beinhaltet Carcinoma in situ (pTis) und oberflächliche Tumoren mit schlechter Differenzierung (pT1G3). Gruppe 3 umfaßt die muskelinvasiven Harnblasenkarzinome mit guter, mäßiger oder schlechter Differenzierung (pT2-4G1-3). Die histologische Klassifizierung wurde von einem Uropathologen vorgenommen und erfolgte nach den Kriterien der UICC von 1978 (Abbildung 1). Diese Gruppeneinteilung stützt sich auf die Progressionwahrscheinlichkeit von Tumoren in verschiedenen Stadien. Es werden also Carcinome zusammengefaßt, die ein ähnliches biologisches Verhalten zeigen. 14 MATERIAL UND METHODEN Einteilung des histopathologischen Differenzierungsgrades (UICC= Unio internationalis contra cancrum) Gx: G1: G2: G3: G4: Differenzierungsgrad kann nicht beurteilt werden Gut differenziert Mäßig differenziert Schlecht differenziert Undifferenziert, anaplastisch TNM-Klassifikation (UICC 1997) T-Primärtumor Ta: Tis: T1: T2: T3: T4: Nichtinvasives papilläres Karzinom Carcinoma in situ („flat tumor“) Tumor infiltriert subepitheliales Bindegewebe Tumor infiltriert Mukulatur T2a Tumor infiltriert oberflächliche Muskulatur (innere Hälfte) T2b Tumor infiltriert tiefe Muskulatur (äußere Hälfte) Tumor infiltriert perivesikales Fettgewebe T3a Mikroskopisch T3b Makroskopisch (extravesikaler Tumor) Tumor infiltriert Prostata oder Uterus oder Vagina oder Becken- oder Bauchwand T4a Tumor infiltriert Prostata oder Uterus oder Vagina T4b Tumor infiltriert Becken- oder Bauchwand N-Regionäre Lymphknoten Nx: N0: N1: N2: N3: regionäre Lymphknoten können nicht beurteilt werden keine regionären Lymphknotenmetastasen Metastase in solitärem Lymphknoten, 2 cm oder weniger in größter Ausdehnung Metastase(n) in solitären Lymphknoten, mehr als 2 cm, aber nicht mehr als 5 cm in größter Ausdehnung Metastase(n) in Lymphknoten, mehr als 5 cm in größter Ausdehnung M-Fernmetastasen Mx: M0: M1: Fernmetastasen können nicht beurteilt werden keine Fernmetastasen Fernmetastasen (Quelle: S.Seeber, J.Schütte (Hrsg.),Therapiekonzepte Onkologie,3. Auflage, 1998) Abbildung 1: Einteilung des histopathologischen Differenzierungsgrades und TNM-Klassifikation 15 MATERIAL UND METHODEN Alle Patienten sind im Zeitraum zwischen 1992 und 1996 an der Urologischen Klinik im Marienhospital Herne in kurativer oder palliativer Absicht operiert worden. Es handelt sich bei dieser Arbeit um eine retrospektive Studie, für die erforderlichen Patientendaten wurden die jeweiligen Krankenakten aus dem Archiv eingesehen, wobei die Patienten nach dem Zufallsprinzip ausgewählt wurden. Die Gewebschnitte stammen aus dem Pathologischen Institut der Ruhr-Universität Bochum. Zur immunhistochemischen Färbung wurde ein monoklonaler Anti- Metallothionein-Antikörper benutzt, der aus Mäusen gewonnen wurde (DAKO Corporation, Carpinteria, USA). Dieser Antikörper ermöglicht auch die Untersuchung formalinfixierter, paraffineingebetteter Gewebe. Für die immunhistochemische Untersuchung wurde der Antikörper entsprechend den Herstellerangaben in immunhistochemischen einer Verdünnung Färbung wurde die von 1:50 benutzt. Zur Peroxidase-Antiperoxidase Methode (Taylor, 1976) angewandt. Zunächst wurden Gewebschnitte mit einer Schnittdicke von 4 µm angefertigt. Diese Schnitte wurden 48 Stunden getrocknet, aus dem Paraffin mittels Histoclear (Xylolersatz) gelöst und rehydriert. Nachfolgend wurden die Präparate zweimal je 3 Minuten in destilliertem Wasser gewaschen. Die Schnitte wurden dann in einem 10 mM Citratpuffer eingelegt und 20 min in der Mikrowelle gekocht. Danach kühlten sie für 20 Minuten aus und wurden anschließend zweimalig in Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS) je 5 Minuten lang gewaschen. Um unspezifische Bindungen zu vermeiden, wurden die Schnitte in 0,3% Wasserstoffperoxidlösung eingelegt, um die intrinsische Peroxidase zu inhibieren. Nach Waschen mit PBS wurden die Präparate für 20 Minuten mit 2%igem normalem Pferdeserum inkubiert. Danach erfolgte die Inkubation mit dem primären Antikörper gegen Metallothionein für 60 Minuten bei Raumtemperatur. Die Negativkontrolle wurde in gleicher Konzentration mit Anti-Maus-Immunglobulin G inkubiert. Im Anschluß wurden die Präparate in PBS gewaschen und mit dem sekundären Antikörper, Anti-Maus-Immunglobulin G in einer Verdünnung von 1:100 für 30 Minuten inkubiert. Nach Waschen mit PBS erfolgte die 30minütige 16 MATERIAL UND METHODEN Inkubation mit ABC-Reagenz (Avidin-biotinylated-peroxidase-complex) mit einer Verdünnung von 2 Tropfen Reagenz A, 2 Tropfen Reagenz B und 5 ml PBS. Nach dreimaligem weiteren Waschen wurde die Peroxidase-Reaktion unter Verwendung von 3,3´-Diamino-benzidin-tetrachlorat in einer Verdünnung von 1 Tablette H2O2, 1 Tablette DAB (3,3`-Diaminobenzidine) und 1 ml destilliertem Wasser entwickelt. Nach Inkubation in dieser Lösung für 3 Minuten wurden die Gewebsschnitte sorgfältig in destilliertem Wasser gewaschen. Sodann erfolgte eine Gegenfärbung in der Hämatoxilin- EosinTechnik. Als Positivkontrolle wurden Schnitte von normalem menschlichen Lebergewebe benutzt. 3.1 Auswertung der Präparate Die Expression von Metallothionein in der vorliegenden Arbeit wurde semiquantitativ untersucht. Diese Einteilung wurde durch 2 Untersucher unabhängig voneinander vorgenommen. Alle Präparate wurden zeitgleich mit derselben Charge von Reagenzien gefärbt. Zunächst wurde das gesamte Präparat bei 400facher Vergrößerung untersucht. Ließen sich in einem Präparat Foci von immunreaktiven Zellen nachweisen, wurde dies als Expression gewertet, ansonsten wurde das Präparat als negativ klassifiziert. Bei den Präparaten, bei denen Metallothionein nachweisbar war, wurden nach dem Zufallsprinzip 2000 Zellen ausgezählt und entsprechend ihrer Expression in 4 Gruppen unterteilt. Gruppe 0 umfasst die Präparate, bei denen keine Expression nachzuweisen ist. Gruppe 1 beinhaltet die Schnitte mit bis zu 25% positiv angefärbten Zellen, in Gruppe 2 lassen sich zwischen 25% und 50% markierte Zellen nachweisen, Gruppe 3 enthält zwischen 50% und 75% positive Zellen und Gruppe 4 weist 75%-100% markierte Zellen auf. Diese Einteilung findet sich auch bei anderen Arbeiten, die sich mit der Konzentration von Metallothionein in Harnblasenkarzinomen beschäftigt haben. 17 ERGEBNISSE 4 Ergebnisse Da es sich bei dieser Arbeit um die Bewertung von Metallothionein als Prognoseparameter für das Harnblasenkarzinom handelt, wurde der Verlauf der Krankheit bei 122 Patienten untersucht. Es handelt sich hierbei um eine retrospektive Studie, bei der sowohl die Gesamtüberlebenszeit, die Tumorspezifische Überlebenszeit, die Rezidivneigung und die Wahrscheinlichkeit zur Progression bei verschiedenen Tumorstadien und Differenzierungsgraden im Zusammenhang mit der Expression von Metallothionein untersucht wurde. Als Gesamtüberlebenszeit wird der Zeitraum von dem Operationsdatum, an dem der histologische Schnitt gewonnen wurde, bis zum letzten Nachsorgetermin oder bis zum Tod des Patienten definiert. Die mittlere Gesamtüberlebenszeit des Patientenkollektivs beträgt 42,7 Monate, das Minimum liegt bei 4 Monaten, das Maximum bei 93 Monaten. Abbildung 2: pT1G3 Tumor in 200facher Vergrößerung mit MT Expression von 80% 18 ERGEBNISSE Die mittlere Überlebenszeit beträgt bei Patienten mit einem pTa Tumor 51,5 Monate und mit einem pTis Tumor 43 Monate. Bei Patienten, bei denen ein pT1 Tumor diagnostiziert wurde, beträgt die mittlere Überlebenszeit 43,8 Monate, bei einem als pT2 diagnostiziertem Karzinom 37 Monate, bei Patienten mit einem pT3 Tumor 34,7 Monate und mit einem pT4 Tumor 11 Monate. Abbildung 3: pTa G2 Tumor in 400facher Vergrößerung mit MT Expression von 95% Die Gesamtüberlebenszeit in Abhängigkeit vom Tumorgrad beträgt bei Patienten mit einem G1 Tumor 51,3 Monate, mit einem G2 Tumor 44,8 Monate und bei Patienten mit einem G3 Tumor 32,9 Monate. Bei fehlender Metallothionein Expression beträgt die Gesamtüberlebenszeit 39,2 Monate, bei einer Expression von 1-24% liegt sie 45,7 Monaten, bei einer Ausprägung von 25-50% beträgt sie 48,8 Monate, bei einer Expression von 50-74% weist sie eine Gesamtüberlebenszeit von 23,3 Monaten auf und bei der Ausprägung von 75-100% beträgt sie 53,3 Monate. 19 ERGEBNISSE Abbildung 4: pT2G1 Tumor in 200facher Vergrößerung mit MT Expression von 15% Die Gesamtüberlebenszeit der Patienten mit Tumoren, die weniger als 50% Metallothionein exprimieren, läßt sich mit 44 Monaten angeben, bei Tumoren mit einer Ausprägung von mehr als 50% beträgt die Gesamtüberlebenszeit 30,8 Monate. Die Tumorspezifische Überlebenszeit wird vom Zeitpunkt der Operation bis zum letzten Nachsorgetermin, an dem ein Tumor nachzuweisen war, oder bis zum Tod durch die Tumorerkrankung definiert. Die rezidivfreie Zeit erstreckt sich vom Operationsdatum bis zum Auftreten des ersten Rezidivs. Die rezidivfreie Zeit beträgt im Mittel 30,6 Monate, das Minimum liegt bei 1 Monat und das Maximum bei 93 Monaten. Bei Patienten mit einem pTa Tumor beträgt die rezidivfreie Überlebenszeit 34,1 Monate, bei Patienten, bei denen ein pTis Tumor diagnostiziert wurde, 25,2 Monate und bei pT1 Tumoren 35,3 Monate. 20 ERGEBNISSE Bei Patienten, bei denen ein pT2 Tumor vorliegt, beträgt die Zeit bis zum Auftreten des ersten Rezidivs im Mittel 30,1 Monate, bei Patienten mit einem pT3 Karzinom 28,3 Monate und bei pT4 Tumoren 6,3 Monate. Bei Patienten mit einem G1 Tumor beträgt die rezidivfreie Zeit 34,5 Monate, bei G2 Karzinomen 34,1 Monate und bei G3 Tumoren 25,1 Monate. Die rezidivfreie Überlebenszeit bei fehlender Metallothionein Expression beträgt 30 Monate und bei einer Ausprägung von 1-24% liegt sie bei 32,4 Monaten. Bei 25-50% angefärbten Zellen beträgt sie 34,8 Monate und bei einer Expression von 50-74% weist sie eine rezidivfreie Überlebenszeit von 17,4 Monate auf. Bei einer Ausprägung von 75-100% beträgt sie 19,7 Monate. Bei Tumoren, die weniger als 50% Metallothionein exprimieren, läßt sich eine rezidivfreie Zeit von 32 Monaten bestimmen, bei Karzinomen mit einer Ausprägung von mehr als 50 % tritt im Mittel nach 18 Monaten ein Rezidiv auf. Abbildung 5: pT1G1 Tumor in 100facher Vergrößerung mit MT Expression von 10% 21 ERGEBNISSE Die progressionsfreie Zeit wird als Zeitraum von der Operation bis zum Auftreten eines Rezidivs in einem weiter fortgeschrittenem Tumorstadium oder bis zum Auftreten von Fernmetastasen definiert. Die progressionsfreie Zeit beträgt im Mittel 38,2 Monate, das Minimum liegt bei einem Monat und das Maximum bei 93 Monaten. Sie beträgt bei Patienten mit pTa Tumoren 48 Monate, bei Carcinoma in situ 31,3 Monate und bei als pT1 diagnostizierten Neoplasien 42,4 Monate. Bei einem Tumorstadium von pT2 beträgt die Zeit bis zum Progress der Krankheit 35,2 Monate, bei pT3 Karzinomen 28,3 Monate und bei pT4 Tumoren 6,3 Monate. Abbildung 6: pT1G1 Tumor in 400facher Vergrößerung mit MT Expression von 80% Die progressionsfreie Zeit bei gut differenzierten Tumoren beträgt 49 Monate, bei mäßig differenzierten Karzinomen 41,7 Monate und bei schlecht differenzierten Neoplasien 28,5 Monate. 22 ERGEBNISSE Bei fehlender Expression von Metallothionein beträgt die progressionsfreie Zeit 35,8 Monate, bei einer Expression zwischen 1 und 24% liegt sie bei 42,2 Monaten und bei einer Ausprägung von 25-50% bei 41,4 Monaten. Diejenigen Patienten, die eine Metallothioneinexpression von 50-74% aufweisen, zeigen eine progressionsfreie Überlebenszeit von 22,9 Monaten, bei einer Ausprägung von 75-100% beträgt sie 24,7 Monate. 39 Patienten weisen keine Metallothioneinexpression auf und ein Ausprägung von 1-24% zeigen 49 Patienten. Bei 22 Schnitten lassen sich 25-49% positive Zellen finden, bei einer Anfärbbarkeit von 50-74% 9 Patienten und eine Expression von 75-100% zeigt sich bei 3 Patienten. Bei Patienten mit einem pTa Tumor exprimieren 20 kein Metallothionein und bei 15 Patienten färben sich 1-24% der Zellen an. Je 2 Patienten weisen eine Expression von 25-49% und 50-74% auf und ein Patient von 75-100% . Bei Carcinoma in situ weisen 3 Patienten keine Expression und 8 Patienten eine Metallothioneinanfärbbarkeit von 1-24% auf. 5 Personen exprimieren Metallothionein in 25-49% der Zellen und jeweils ein Patient 50-74% und 75-100% . Bei pT1 Tumoren weisen 2 Patienten keine Expression, 11 Patienten eine Anfärbbarkeit von 1-24%, 5 von 25-49% und 2 von 50-74% auf. 7 Patienten mit pT2 Tumoren weisen keine Metallothioneinexpression und eine Expression von 1-24 % auf, bei 4 Personen lassen sich 25-49% Zellen positiv anfärben, bei 3 Patienten 50-74% . Keine Expression, eine Anfärbbarkeit von 1-24% und 25-49% zeigen bei pT3 Tumoren jeweils 6 Patienten und jeweils eine Person exprimiert 50-74% und 75-100% positive Zellen. Nur ein Patient mit einem pT4 Tumor wies keine Metallothioneinexpression auf und 2 Probanden eine Anfärbbarkeit von 1-24% auf (Abbildung 8). 23 ERGEBNISSE Metallothioneinexpressionsrate Tumorstadium 75-100% keine Expression 2 pT1 1-24% 11 25-49% 5 50-74% 2 pT2 7 4 3 pT3 6 6 1 pT4 2 pTa 15 2 2 1 20 pTis 8 5 1 1 3 7 1 6 1 Abbildung 7: Metallothioneinexpressionsraten bei verschiedenen Tumorstadien 24 ERGEBNISSE 4.1 Korrelation des Tumorstadiums mit der Prognose Die Überlebensfunktion nach Kaplan-Meier veranschaulicht den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Gesamtüberlebenszeit der Probanden (n=122) in Monaten. In Abbildung 8 ist die Überlebenswahrscheinlichkeit gruppiert nach dem Tumorstadium nach der TNM Klassifizierung (pT1-pT4) dargestellt. Der Beobachtungszeitraum erstreckt sich über 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Überlebenden mit dem Eingangsstadium pT1 liegt nach 86 Monaten bei 58% und bei pT2 Tumoren bei 48% nach 90 Monaten. Bei Patienten mit einem pT3 Tumor liegt die längste Beobachtungszeit bei 87 Monaten, hierbei beträgt der Anteil der Überlebenden 58%. Bei pT4 Tumoren sind nach 13 Monaten alle Probanden verstorben. Die 5-Jahres-Überlebensrate liegt bei pT1, pT2 und pT3 Tumoren bei 58% und bei pT4 Tumoren beträgt die 5-JahresÜberlebensrate 0%. Die Überlebenskurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0036; Tarone-Ware 0,0054) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Eingangsstadien. Überlebensfunktion Kaplan-Meier Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit 1,0 Tumorstadium ,8 pT4 ,6 pT3 ,4 pT2 ,2 pT1 0,0 0 20 40 60 80 100 Gesamtüberlebenszeit (Monate) Abbildung 8: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Gesamtüberlebenszeit für verschiedene Tumorstadien 25 ERGEBNISSE In Abbildung 9 dargestellt ist die Überlebenswahrscheinlichkeit gruppiert nach dem Tumorstadium, wobei verschiedene Tumorstadien in unterschiedlichen Gruppen zusammengefaßt sind (pT2-4, pTis und pT1G3, pTa und pT1G1-2). Der Beobachtungszeitraum erstreckt sich über 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Überlebenden mit dem Eingangsstadium pTa oder pT1G1-2 liegt bei 65% und bei pT2-4 bei 48%. Die längste Beobachtungszeit bei pTis und pT1G3 Tumoren liegt bei 79 Monaten, hiernach beträgt der Anteil der Überlebenden 69%. Die Überlebenskurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0022; Tarone-Ware 0,0003) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Eingangsstadien. Die 5Jahres-Überlebensrate liegt bei pTa und pT1G1-2 Tumoren bei 76%, bei pTis und pT1G3 Tumoren bei 69 % und bei pT2-4 Tumoren bei 54%. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 ,8 pT2-4 ,7 ,6 pTis oder pT1G3 ,5 pTa oder pT1G1-2 ,4 0 20 40 60 80 100 Gesamtüberlebenszeit (Monate) Abbildung 9: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Gesamtüberlebenszeit für verschiedene Tumorstadien (gruppiert) 26 ERGEBNISSE Diese Überlebensfunktion zeigt den Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Tumorspezifischen Überlebenszeit der Probanden (n=64) in Monaten. In Abbildung 10 ist die Wahrscheinlichkeit, mit der die Patienten nicht an dem Tumorleiden versterben, in Abhängigkeit vom Tumorstadium dargestellt. Der Beobachtungszeitraum beträgt 93 Monate. Bei Patienten mit einem als pT1 diagnostiziertem Tumor beträgt die längste Beobachtungszeit 87 Monate, der Anteil der Patienten, die nicht an einem Tumor versterben, liegt bei 82%, bei Patienten mit einem pT2 Tumor bei 78%. Bei pT3 Tumoren beträgt die Tumorspezifische Überlebenszeit nach 87 Monaten Beobachtungszeit 71% und bei einem als pT4 diagnostiziertem Tumor nach 13 Monaten Beobachtungszeit 33%. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0376; Tarone-Ware 0,0375) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Tumorstadien. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 Tumorstadium pT4 ,8 ,7 pT3 ,6 pT2 ,5 ,4 pT1 ,3 0 20 40 60 80 100 Tumorspezifische Überlebenszeit (Monate) Abbildung 10: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Tumorspezifischen Überlebenszeit für verschiedene Tumorstadien 27 ERGEBNISSE In Abbildung 11 ist die Tumorspezifische Überlebenswahrscheinlichkeit gruppiert nach dem Tumorstadium dargestellt, verschiedene Tumorstadien sind in unterschiedlichen Gruppen zusammengefaßt (pT2-4, pTis und pT1G3, pTa und pT1G1-2). Der Beobachtungszeitraum erstreckt sich über 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Patienten, die nicht an einem Tumor versterben, mit dem Eingangsstadium pTa oder pT1G1-2 liegt bei 81% nach 92 Monaten Beobachtungszeit und bei pTis oder pT1G3 bei 76% nach 79 Monaten. Bei Patienten mit einem als pT2-4 diagnostiziertem Tumor beträgt der Anteil der Patienten, die nicht an einem Tumor versterben, 71% nach 93 Monaten Beobachtungszeit. Die Überlebenskurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,025; Tarone-Ware 0,0068) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Eingangsstadien. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 Pt2-4 ,8 pTis oder pT1G3 pTa oder pT1G1-2 ,7 0 20 40 60 80 100 Tumorspezifische Überlebenszeit (Monate) Abbildung 11: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Tumorspezifischen Überlebenszeit für verschiedene Tumorstadien (gruppiert) 28 ERGEBNISSE Diese Kurve verdeutlicht den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Progressionsfreien Überlebenszeit der Probanden (n=64) in Monaten. In Abbildung 12 ist die Wahrscheinlichkeit in Abhängigkeit vom Tumorstadium dargestellt, mit der die Patienten nicht an dem Tumorleiden versterben. Der Beobachtungszeitraum beträgt 93 Monate. Bei Patienten mit einem als pT1 diagnostiziertem Tumor beträgt die längste Beobachtungszeit 87 Monate, der Anteil der Patienten, die nicht an einem Tumor versterben, liegt bei 48%. Nach 93 Monaten beträgt die Wahrscheinlichkeit zur Progressionsfreien Überlebenszeit bei Patienten mit einem pT2 Tumor 43 % nach 93 Monaten. Bei pT3 Tumoren beträgt diese Wahrscheinlichkeit nach 87 Monaten Beobachtungszeit 32 % und bei einem als pT4 diagnostiziertem Tumor 33 % nach 13 Monaten. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0061; Tarone-Ware 0,0035) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Tumorstadien Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 Tumorstadium pT4 ,8 ,7 pT3 ,6 pT2 ,5 ,4 pT1 ,3 0 20 40 60 80 100 Progressionsfreie Überlebenszeit [Monate) Abbildung 12: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Progressionsfreien Überlebenszeit für verschiedene Tumorstadien 29 ERGEBNISSE In Abbildung 13 ist die Progressionsfreie Überlebenswahrscheinlichkeit gruppiert nach dem Tumorstadium dargestellt, wobei pT2-4, pTis und pT1G3, pTa und pT1G1-2 in Gruppen zusammengefaßt sind. Der Beobachtungszeitraum erstreckt sich über 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Patienten ohne Progress mit dem Eingangsstadium pTa oder pT1 G1-2 liegt bei 46 % nach 92 Monaten und bei pTis oder pT1G3 Tumoren bei 49% nach 79 Monaten Beobachtungszeit. Bei Patienten mit einem als pT2-4 diagnostiziertem Tumor beträgt der Anteil der Personen ohne Progress 35% nach 93 Monaten Beobachtungszeit. Die Überlebenskurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0072; Tarone-Ware 0,002) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Eingangsstadien. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 ,8 ,7 Pt2-4 ,6 pTis oder pT1G3 ,5 ,4 pTa oder pT1G1-2 ,3 0 20 40 60 80 100 Progressionsfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 13: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Progressionsfreien Überlebenszeit für verschiedene Tumorstadien (gruppiert) 30 ERGEBNISSE In Abbildung 14 ist die rezidivfreie Überlebenswahrscheinlichkeit unterteilt nach dem Tumorstadium dargestellt, wobei verschiedene Tumorstadien in unterschiedlichen Gruppen zusammengefaßt sind (pT2-4, pTis und pT1G3, pTa und pT1 G1-2). Der Beobachtungszeitraum beträgt 93 Monate. Der prozentuale Anteil der rezidivfreien Patienten mit dem Eingangsstadium pTa oder pT1G1-2 liegt bei 48% nach 92 Monaten Beobachtungszeit und bei pTis oder pT1G3 bei 24% nach 79 Monaten Beobachtungszeit und bei Patienten mit einem als pT2-4 diagnostiziertem Tumor 31% nach 93 Monaten Beobachtungszeit. Nach 5 Jahren ist bei 48% der pTa und pT1G1-2 Tumoren noch kein Rezidiv aufgetreten, bei 38% der pT2-4 Karzinome besteht Rezidivfreiheit und bei 24% der pTis und pT1G3 Neoplasien ist es noch zu keinem Rezidiv gekommen. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,8 Pt2-4 ,6 pTis oder pT1G3 ,4 pTa oder pT1G1-2 ,2 0 20 40 60 80 100 Rezidivfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 14: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Rezidivfreien Überlebenszeit für verschiedene Tumorstadien (gruppiert) 31 ERGEBNISSE 4.2 Korrelation des Tumorgrades mit der Prognose Die Überlebensfunktion nach Kaplan-Meier demonstriert den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Gesamtüberlebenszeit der Probanden (n=122) in Monaten. In Abbildung 15 ist die Überlebenswahrscheinlichkeit, Differenzierungsgrade der aufgeteilt in Harnblasenkarzinome, verschiedene dargestellt. Der Beobachtungszeitraum beträgt 85 Monate. Der prozentuale Anteil der Überlebenden mit einem gut differenzierten Tumorstadium (G1) liegt bei 68%. Bei Patienten, die ein mäßig differenziertes Karzinom (G2) aufweisen, beträgt der Anteil der Überlebenden 60% nach 93 Monaten Beobachtungszeit und bei Patienten mit einer schlecht differenzierten (G3) Neubildung nach 87 Monaten 46%. Die Überlebenskurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0153; Tarone-Ware 0,005) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Differenzierungsgraden. Die 5-JahresÜberlebensrate beträgt 85% bei einem gut differenzierten Tumor (G1), bei einem mäßig differenzierten Karzinom (G2) 66% und bei einer schlecht differenzierten Neoplasie (G3) 54%. Überlebensfunktion Kaplan-Meier Kumulierte Überlebenwahrscheinlichkeit 1,0 ,9 ,8 Tumorgrad Grad 3 ,7 ,6 Grad 2 ,5 Grad 1 ,4 0 20 40 60 80 100 Gesamtüberlebenszeit (Monate) Abbildung 15: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Gesamtüberlebenszeit für verschiedene Differenzierungsgrade 32 ERGEBNISSE Diese Überlebensfunktion zeigt den zeitlichen Zusammenhang zwischen der Progressionsfreien Überlebenszeit der Probanden und dem kumulierten Überleben (n=122) in Monaten. In Abbildung 16 ist die Überlebenswahrscheinlichkeit bei verschiedenen Differenzierungsgraden der Harnblasenkarzinome dargestellt. Der Beobachtungszeitraum beträgt 85 Monate. Der prozentuale Anteil der Patienten, bei denen keine Progression des Tumorleidens bei einem anfangs gut differenzierten Tumorstadium (G1) auftritt, liegt bei 53%. Bei Patienten, die einen mäßig differenzierten Tumor (G2) aufweisen, beträgt der Anteil der progressionsfreien Patienten 43% nach 93 Monaten und bei Patienten mit einem schlecht differenzierten Tumor (G3) nach 87 Monaten 40%. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0361; Tarone-Ware 0,0175) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Differenzierungsgraden. Nach 5 Jahren beträgt die progressionsfreie Überlebenszeit 79% bei einem gut differenzierten Tumor (G1), bei einer mäßig differenzierten Neoplasie (G2) 54% und bei einem schlecht differenzierten Karzinom (G3) 50%. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 ,8 Tumorgrad ,7 Grad 3 ,6 Grad 2 ,5 ,4 Grad 1 ,3 0 20 40 60 80 100 Progressionsfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 16: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Progressionsfreien Überlebenszeit für verschiedene Differenzierungsgrade 33 ERGEBNISSE 4.3 Korrelation der Metallothionein-Expression mit der Prognose Die Überlebensfunktion nach Kaplan-Meier veranschaulicht den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Gesamtüberlebenszeit der Probanden (n=122) in Monaten. Abbildung 17 zeigt die Überlebenswahrscheinlichkeit, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Der Beobachtungszeitraum beträgt 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Überlebenden mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50% liegt bei 62%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50 % aufweisen, beträgt die längste Beobachtungszeit 74 Monate, der Anteil der Überlebenden liegt bei 32%. Die Überlebenskurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0194; TaroneWare 0,0151) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein. Die 5-Jahres-Überlebensrate beträgt 72% bei einer Ausprägung von Metallothionein unter 50% und 32% bei einer Expression über 50%. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 ,8 ,7 Expression ><50% ,6 >50% ,5 ,4 <50% ,3 0 20 40 60 80 100 Gesamtüberlebenszeit (Monate) Abbildung 17: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Gesamtüberlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 34 ERGEBNISSE Diese Kurve nach Kaplan-Meier demonstriert den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Tumorspezifischen Überlebenszeit der Probanden (n=122) in Monaten. In Abbildung 18 wird die Wahrscheinlichkeit aufgezeigt, mit der die Patienten nicht an dem Tumorleiden versterben, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Der Beobachtungszeitraum beträgt 93 Monate. Die Tumorspezifische Überlebenswahrscheinlichkeit der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50% liegt bei 77%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, beträgt die längste Beobachtungszeit 74 Monate, die Tumorspezifische Überlebenswahrscheinlichkeit liegt bei 65%. Nach 5 Jahren beträgt der Anteil der Patienten, die nicht an dem Tumor verstorben sind, 82% bei einer Ausprägung von Metallothionein unter 50% und 65% bei einer Expression über 50 %. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,9 ,8 Expression ><50% >50% ,7 <50% ,6 0 20 40 60 80 100 Tumorspezifische Überlebenszeit (Monate) Abbildung 18: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Tumorspezifischen Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 35 ERGEBNISSE Abbildung 19 zeigt den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Tumorfreien Überlebenszeit der Patienten mit einem mäßig differenzierten Karzinom (G2) der Harnblase (n=47) in Monaten. Es ist die Wahrscheinlichkeit dargestellt, mit der die Patienten nicht an dem Tumorleiden versterben, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Der Beobachtungszeitraum beträgt 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50%, die nicht an einem Tumor versterben, liegt bei 86%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, beträgt der Anteil der Patienten 30% nach 44 Monate. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0024; Tarone-Ware 0,0025) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier Tumorgrad G2 1,0 ,8 ,6 Expression ><50% >50% ,4 <50% ,2 0 20 40 60 80 100 Tumorspezifische Überlebenszeit (Monate) Abbildung 19: Überlebenswahrscheinlichkeit bei mäßig differenzierten Tumoren in Abhängigkeit von der Tumorspezifischen Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 36 ERGEBNISSE Diese Überlebensfunktion verdeutlicht den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Rezidivfreien Überlebenszeit der Probanden (n=122) in Monaten. In Abbildung 20 wird die Wahrscheinlichkeit aufgezeigt, mit der es bei den Patienten zu keinem Rezidiv des Tumorleidens kommt, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Die Beobachtungszeit liegt bei 93 Monaten. Der prozentuale Anteil der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50%, bei denen es zu keinem Rezidiv kommt, liegt bei 39%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, beträgt die längste Beobachtungszeit 74 Monate, die Wahrscheinlichkeit der Rezidivfreiheit liegt bei 10%. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0127; Tarone-Ware 0,0181) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein. Nach 5 Jahren beträgt die Rate der Patienten ohne Rezidiv 42% bei einer Ausprägung von Metallothionein unter 50% und 10% bei einer Expression über 50%. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,8 ,6 Expression ><50% ,4 >50% ,2 <50% 0,0 0 20 40 60 80 100 Rezidivfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 20: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Rezidivfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 37 ERGEBNISSE Abbildung 21 stellt den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Rezidivfreien Überlebenszeit der Probanden mit einem als pT1G3 oder pTis diagnostiziertem Tumor (n=27) in Monaten dar. Hier wird die Wahrscheinlichkeit aufgezeigt, mit der es bei den Patienten zu keinem Rezidiv des Karzinoms kommt, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Der Beobachtungszeitraum beträgt 79 Monate. Der prozentuale Anteil der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50%, bei denen es zu keinem Rezidiv kommt, liegt bei 26%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen beträgt der Beobachtungszeitraum 38 Monate, hiernach ist es bei sämtlichen Patienten zu einem Rezidiv gekommen. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0145; Tarone-Ware 0,0271) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier Tumorstadium pTis und pT1G3 1,0 ,8 ,6 Expression ><50% ,4 >50% ,2 <50% 0,0 0 20 40 60 80 Rezidivfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 21: Überlebenswahrscheinlichkeit bei pTis und pT1G3 Tumoren in Abhängigkeit von der Rezidivfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 38 ERGEBNISSE Abbildung 22 zeigt den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Rezidivfreien Überlebenszeit der Patienten mit einem invasiven Karzinom (T2-4) in Monaten (n=44). Es ist die Wahrscheinlichkeit dargestellt, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%, mit der es bei den Patienten zu keinem Rezidiv des Tumors kommt. Die Beobachtungszeit erstreckt sich über 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50%, bei denen es zu keinem Rezidiv kommt, liegt bei 35%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, liegt die längste Beobachtungszeit bei 12 Monaten, hiernach weisen alle Patienten ein Rezidiv auf. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0145; Tarone-Ware 0,0271) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier Tumorstadium pT2-4 1,0 ,8 ,6 Expression ><50% ,4 >50% ,2 <50% 0,0 0 20 40 60 80 100 Rezidivfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 22: Überlebenswahrscheinlichkeit bei invasiven Karzinomen in Abhängigkeit von der Rezidivfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 39 ERGEBNISSE Den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Progressionsfreien Überlebenszeit der Probanden mit einem als pTa oder pT1G1-G2 diagnostiziertem Tumor (n=51) zeigt Abbildung 23. Es wird die Wahrscheinlichkeit der Rezidivfreien Überlebenszeit dargestellt, unterteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Der Beobachtungszeitraum beträgt 92 Monate. Die Rate der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50%, bei denen es zu keinem Rezidiv kommt, liegt bei 49%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, beträgt die längste Beobachtungszeit 74 Monate, hiernach weisen 33% kein Rezidiv auf. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0145; Tarone-Ware 0,0271) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier Tumorstadium pTa und pT1G1-2 1,0 ,9 ,8 ,7 Expression ><50% ,6 >50% ,5 ,4 <50% ,3 0 20 40 60 80 100 Rezidivfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 23: Überlebenswahrscheinlichkeit bei oberflächlichen Karzinomen in Abhängigkeit von der Rezidivfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 40 ERGEBNISSE Die Überlebensfunktion nach Kaplan-Meier verdeutlicht den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Progressionsfreien Überlebenszeit der Probanden (n=122) in Monaten. In Abbildung 24 ist die Wahrscheinlichkeit dargestellt, mit der es bei den Patienten zu keiner Progression des Tumorleidens kommt, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Der Beobachtungszeitraum beträgt 93 Monate. Der prozentuale Anteil der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50%, bei denen es zu keinem Progress der Erkrankung kommt, liegt bei 46%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, beträgt die längste Beobachtungszeit 74 Monate, hierbei beläuft sich der Anteil der progressionsfreien Patienten auf 22%. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0033; Tarone-Ware 0,0039) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein. Nach 5 Jahren beträgt der Anteil der Patienten ohne Progression 60% bei einer Ausprägung von Metallothionein unter 50% und 22% bei einer Expression über 50%. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier 1,0 ,8 ,6 Expression ><50% >50% ,4 <50% ,2 0 20 40 60 80 100 Progressionsfreie Überlebenszeit [Monate) Abbildung 24: Überlebenswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der Progressionsfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 41 ERGEBNISSE Abbildung 25 zeigt den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Progressionsfreien Überlebenszeit der Probanden (n=10) mit einem als pT1G3 diagnostiziertem Tumor in Monaten. Es ist die Wahrscheinlichkeit dargestellt, mit der es bei den Patienten zu keiner Progression des Tumorleidens kommt, aufgeteilt in eine Expression von Metallothionein unter 50% und über 50%. Der Beobachtungszeitraum liegt bei 79 Monaten. Der prozentuale Anteil der Patienten mit einer Metallothioneinexpression von weniger als 50%, bei denen es zu keiner Progression kommt, liegt bei 75%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, beträgt der Anteil der progressionsfreien Patienten 32%. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier pT1G3 1,0 ,9 ,8 ,7 ,6 Expression ><50% ,5 >50% ,4 ,3 <50% ,2 0 20 40 60 80 Progressionsfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 25: Überlebenswahrscheinlichkeit bei pT1G3 Tumoren in Abhängigkeit von der Progressionsfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 42 ERGEBNISSE Die Überlebensfunktion in Abbildung 26 nach Kaplan-Meier veranschaulicht den zeitlichen Zusammenhang zwischen der Progressionsfreien Überlebenszeit der Probanden (n=20) mit einem als pT3 diagnostiziertem Tumor und dem kumulierten Überleben in Monaten. Die Wahrscheinlichkeit, mit der es bei den Patienten zu keiner Progression des Tumorleidens kommt, liegt bei 35% nach 87 Monaten bei einer Expression von Metallothionein unter 50%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, beträgt die längste Beobachtungszeit 9 Monate, hiernach ist es bei allen Patienten zu einem Progress der Erkrankung gekommen. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier Tumorstadium pT3 1,0 ,8 ,6 Expression ><50% ,4 >50% ,2 <50% 0,0 0 20 40 60 80 100 Progressionsfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 26: Überlebenswahrscheinlichkeit bei pT3 Tumoren in Abhängigkeit von der Progressionsfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 43 ERGEBNISSE Die Überlebensfunktion nach Kaplan-Meier in Abbildung 27 zeigt den zeitlichen Zusammenhang zwischen dem kumulierten Überleben und der Progressionsfreien Überlebenszeit der Probanden mit einem als G2 diagnostiziertem Tumor (n=47) in Monaten. Die Wahrscheinlichkeit, bei der es bei den Patienten zu keiner Progression des Tumorleidens kommt, liegt bei 48% nach 93 Monaten bei einer Expression von Metallothionein unter 50%. Bei Patienten, die eine Expression von mehr als 50% aufweisen, ist es nach 34 Monaten bei allen Patienten zu einer Progression gekommen. Die Kurven zeigen eine hochsignifikante (Log Rank 0,0002; Tarone-Ware 0,0002) Differenzierung zwischen den unterschiedlichen Expressionsraten von Metallothionein bei mäßig differenzierten (G2) Tumoren. Kumulierte Überlebenswahrscheinlichkeit Überlebensfunktion Kaplan-Meier Tumorgrad G2 1,0 ,8 ,6 Expression ><50% ,4 >50% ,2 <50% 0,0 0 20 40 60 80 100 Progressionsfreie Überlebenszeit (Monate) Abbildung 27: Überlebenswahrscheinlichkeit bei G2 Tumoren in Abhängigkeit von der Progressionsfreien Überlebenszeit bei verschiedenen Expressionsraten von Metallothionein 44 DISKUSSION 5 Diskussion Metallothionein ist Schwermetalle zu ein binden zysteinreiches (Waalkes et Protein al, mit 1982). der Es Fähigkeit, besitzt ein Molekulargewicht von zirka 6 Kilodalton (Margoshes und Vallee, 1957) und kann anhand seiner chromatographischen Eigenschaften in 2 HauptIsoformen, MT I und MT II, unterteilt werden (Ghatak et al, 1996). Unter physiologischen Bedingungen kann es Spurenelemente wie Kupfer und Zink binden, während unter pathologischer Belastung vor allem die toxischen Schwermetalle Cadmium und Quecksilber gebunden werden (Nagel und Vallee, 1995). Jedoch nicht nur von der Schwermetallkonzentration, sondern auch von Glukokortikoiden, Progesteron, Zytokinen und unterschiedlichen Wachstumsfaktoren wird die Expression von Metallothionein beeinflußt (Kägi et al, 1991). Metallothionein kommt in verschiedenen menschlichen Organen wie Leber (Cherian et al, 1994), Nieren (Chung et al, 1986) und der Prostata vor (Suzuki et al, 1991), es läßt sich unter physiologischen Bedingungen jedoch in nur geringen Konzentrationen nachweisen (Kägi et al, 1991), dabei ist es sowohl im Zytoplasma als auch im Zellkern lokalisiert (Andrews et al, 1987). Bahnson et al untersuchten die Konzentration von Metallothionein in Harnblasenkarzinomen und konnten feststellen, daß das Protein hierbei hauptsächlich im Zytoplasma lokalisiert ist und die invasiven Teile des Tumor eine geringere Konzentration aufweisen als die oberflächlichen Anteile. Bei Carcinoma in situ ließ sich die höchste Expressionsrate an Metallothionein feststellen (Bahnson et al, 1991). In einigen Geweben scheint die Lokalisation von Metallothionein zellzyklusabhängig zu sein, in anderen Geweben läßt sich kein Zusammenhang zwischen der Lokalisation von Metallothionein und dem Zellzyklus oder der Proliferationsrate nachweisen, die Ursache für dieses organspezifisch unterschiedliche Verhalten ist nicht vollständig geklärt (Woo et al, 1996). Metallothionein ist auf dem Chromosom 16q lokalisiert (Schroeder und Cousins, 1990). Über die genaue Funktion des Metallothioneins kann man noch keine vollständige Aussage machen, die Entgiftung durch das Binden toxischer Schwermetalle und freier Radikale scheint jedoch eine wesentliche Funktion darzustellen (Woo et al, 1996). Eine erhöhte Expression von Metallothionein läßt sich durch die Applikation 45 DISKUSSION von Schwermetallen, wie zum Beispiel Cadmium, induzieren (Oikawa et al, 1995). Andererseits werden niedrige Metallothioneinspiegel in verschiedenen Organen mit deren besonderer Anfälligkeit gegen Cadmium-induzierte Karzinogenese in Zusammenhang gebracht (Waalkes und Goering, 1990), demnach scheint Metallothionein durch die Bindung von Schwermetallen eine tumorprotektive Funktion zu besitzen. Es läßt sich außerdem ein gewisser Schutz gegen ionisierende Strahlung durch die Expression von Metallothionein feststellen, was mit der Bindungsfähigkeit von freien Radikalen in Zusammenhang gebracht werden kann (Thornalley et al, 1985). Andererseits finden sich jedoch deutlich erhöhte Konzentrationen von Metallothionein vor allem in Tumorgeweben (Cherian et al, 1994). Die Expression von Metallothionein in malignen Neoplasien scheint mit einer erhöhten Tumorresistenz gegen Chemotherapeutika zu korrelieren. Die Fähigkeit zur Komplexbildung mit Metallen, wie sie bei Cisplatin eine Rolle spielt, sowie eine Interaktion mit anderen protektiven Proteinen werden als mögliche Wirkmechanismen diskutiert (Cherian et al, 1994). Bahnson et al konnten feststellen, daß die verstärkte Ausprägung von Metallothionein in Karzinomen der Harnblase eine Cisplatin Resistenz induzieren kann. Als mögliche Ursachen werden die Bindung von Cisplatin, die Rolle des Metallothioneins als freier Radikalfänger und die Inhibition der physiologischen Reparaturmechanismen diskutiert (Bahnson et al, 1994). Die repetitive ebenso wie die lokale oder orale Zufuhr im Vergleich zur intravenösen oder intraarteriellen Injektion (Saika et al, 1992) von Chemotherapeutika führt zu einer Zunahme von Metallothionein und somit zu einer Resistenzentwicklung gegen die applizierten Chemotherapeutika. Die höhere Konzentration an Metallothionein in der Niere im Vergleich zu derjenigen in der Blase wird als mögliche Ursache der geringeren Wirksamkeit von Chemotherapeutika in der Niere als in der Blase diskutiert (Saika et al, 1992). Ebenso wie Cisplatin induziert ein erhöhter Zinkgehalt, der für das Tumorwachstum in der Blase benötigt wird, die Expression von Metallothionein (Zhang et al, 1996). 46 DISKUSSION Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage nach Metallothionein als geeigneten Prognoseparameter für das Harnblasenkarzinom. Metallothionein als prognostischer Faktor in unterschiedlichen Tumoren wurde bereits in früheren Studien untersucht. Beim invasiven duktalen Mammakarzinom kann ein Zusammenhang zwischen Überlebenswahrscheinlichkeit der Rezidivhäufigkeit der Patienten und und der der Metallothioneinkonzentration festgestellt werden, jedoch läßt sich keine Korrelation mit dem Lymphknotenbefall oder der Wahrscheinlichkeit zur Metastasierung aufzeigen (Schmid et al, 1990). Die Neigung zur Progression bei malignen Melanomen (Zelger et al, 1993) und Zervixkarzinomen (McCluggage et al, 1998) ist ebenfalls erhöht. Bei der akuten lymphatischen Leukämie kann eine vermehrte Expression von Metallothionein mit dem weiteren Fortschreiten der Krankheit in Zusammenhang gebracht werden (Sauerbrey et al, 1994). Das Prostatakarzinom (Zhang et al, 1996) und die maligne Neoplasie des Pankreas (Ohshio et al, 1996) lassen durch eine verstärkte Ausprägung des Metallothioneins Rückschlüsse auf eine schlechte Prognose zu. In Tierversuchen kann ein erhöhter Gehalt an Metallothionein in der Leber von Tieren festgestellt werden, die an einem Tumorleiden erkrankt sind (Takeda et al, 1992). Beim kolorektalen Adenokarzinom jedoch korreliert eine erhöhte Konzentration an Metallothionein mit einer niedrigeren Malignität und einer höheren Überlebenswahrscheinlichkeit. Als Ursache wird die fehlende Markierung der Isoformen 0, III und IV durch den Antikörper angenommen (Öfner et al, 1994). Harnblasenkarzinome nehmen oft einen unvorhersehbaren Verlauf, daher beschäftigt sich die klinische Forschung mit der Suche nach geeigneten Prognoseparametern, um zu einem besseren Verständnis des biologischen Verhalten von Tumoren zu gelangen, um somit in Abhängigkeit von der Aggressivität des Tumors eine für den Patienten individuelle Therapie, eine zeitgerechte Nachsorge und eine verläßliche Patienteninformation zu gewährleisten. Neben tumorabhängigen Faktoren wird die Prognose der Erkrankung durch patientenabhängige Vorbehandlung und Faktoren wie Alter, Funktionsfähigkeit des Geschlecht, Dauer Immunsystems der beeinflußt 47 DISKUSSION (Wijnmaalen et al, 1986). Jedoch lassen sie sich selten getrennt voneinander beurteilen, da sie sich häufig gegenseitig bedingen. Die wichtigsten Prognoseparameter für den klinischen Verlauf der Harnblasenkarzinome sind das Tumorstadium und der histopathologische Differenzierungsgrad. Die Eindringtiefe des Tumors korreliert mit der Neigung zur Progression und Metastasierung, mit dem Durchdringen der Lamina propria verschlechtert sich deutlich die mittlere Überlebenszeit (Burchardt et al, 2000). Das Therapieschema, wonach oberflächliche Tumoren durch eine transurethrale Resektion reseziert werden, und invasive Tumoren mittels Zystektomie behandelt werden, berücksichtigt nicht das unterschiedliche Verhalten von oberflächlichen Tumoren, das von einem relativ gutartigen Verlauf bei papillären Neoplasien bis zu einem aggressiven Verlauf bei pT1G3 oder pTis Tumoren reicht (Herr et al, 1997). Bei der Beurteilung von Gewebsproben, die mittels einer transurethralen Resektion entnommen werden, besteht die Gefahr des Over- oder Understaging, wobei das vorher festgelegte Tumorstadium nach der Zystektomie nicht bestätigt werden kann (Wolf et al, 1986). Zur genaueren Abschätzung des weiteren Krankheitsverlaufs wurde 1994 von Hasui et al eine Unterteilung von pT1 Tumoren in pT1a und pT1b entwickelt. Ein Tumor wird hierbei als pT1a definiert, solange er noch nicht die Muscularis mucosae befällt. PT1b Tumoren, bei denen es definitionsgemäß bereits zu einem Durchdringen der Muscularis mucosae gekommen ist, weisen eine schlechtere Prognose, eine kürzere Überlebenszeit und meist ein niedriger differenziertes Stadium auf (Hasui et al, 1994). Als ein radiologisches Zeichen des fortgeschrittenen Tumorwachstums läßt sich die Ureterobstruktion anführen, die zwar eng mit dem Tumorstadium korreliert, jedoch auch einen unabhängigen prognostischen Faktor darstellt (Shipley et al, 1985). Auch der Zeitpunkt des ersten Rezidivs läßt die Wahrscheinlichkeit zur Progression abschätzen. Kommt es innerhalb der ersten 3 Monate nach einer transurethralen Resektion des Blasentumors zu einem Rezidiv, ist mit einem aggressiveren Verlauf des Tumorgeschehens zu rechnen als nach Rezidivfreiheit in dieser Zeit (Fitzpatrick et al, 1986). 48 DISKUSSION Zur Bestimmung der Rezidivwahrscheinlichkeit ist ebenso die Invasion von kleinen Blut- und Lymphgefäßen von Bedeutung, da es hierbei auch bei makroskopisch vollständig entfernten Tumoren häufiger zu Rezidiven kommen kann (Pryor et al, 1973). Das Vorhandensein von Carcinoma in situ bei noch nicht vorbehandelten Patienten (Wolf et al, 1983), ebenso wie das Auftreten von pTis Tumoren nach erfolgter Resektion (Smith et al, 1986) lassen eine erhöhte Rezidivwahrscheinlichkeit erwarten. Als Standardtherapie des Carcinoma in situ konnte sich die intravesikale Installationstherapie mit Bacille-CalmetteGuérin etablieren, die die Rezidivhäufigkeit signifikant herabsetzt (Malmstrom et al, 2000), wohingegen die Radiotherapie bei pTis Tumoren klinisch keine Rolle spielt. Über die Radiosensitivität von Carcinoma in situ gibt es kontroverse Studien, Richards et al stellten ein Nichtansprechen des pTis Tumors fest (Richards et al, 1986), Quilty et al kamen zu einem entgegengesetzten Ergebnis (Quilty et al, 1987). Werden Tumoren in ihrem Wachstums durch die Radiotherapie gehemmt, läßt dies einen relativ günstigen Krankheitsverlauf vermuten (Richards et al, 1986), jedoch handelt es sich bei diesen radiosensitiven Tumoren meist um papilläre Neoplasien, die durch ihre Struktur schon einen günstigen Verlauf nehmen, dieser Faktor kann daher nur eingeschränkt beurteilt werden. Bei entdifferenzierten Tumoren kann jedoch ebenfalls ein relativ gutes Ansprechen auf eine Bestrahlung beobachtet werden (Vindelov et al, 1995). Ein sehr wichtiger Faktor zur Einschätzung des biologischen Verhaltens von Harnblasenkarzinomen ist der Differenzierungsgrad des Tumor. Ein entdifferenzierter Tumor neigt eher zur Progression als eine gut differenzierte Neubildung (Burchardt et al, 2000). Durch verschiedene Grading Systeme und die individuelle Variabilität unter Pathologen bei der Einteilung in verschiedene Differenzierungsstadien wird der Vergleich der Tumoren schwierig (Ooms et al, 1983). Hinzu kommt, daß ein System, das den Differenzierungsgrad in drei Stufen unterteilt, eine höhere individuelle Entscheidungsfreiheit bietet als ein zweigradiges System, welches dem Untersucher die Entscheidung über den weiteren Verlauf der Therapie erleichtern würde. 49 DISKUSSION Ein auf der Morphometrie basierendes zweigradiges System scheint reliablere Ergebnisse als ein dreigradiges System zu liefern (Blomjous et al, 1989). 1984 präsentierten Tribukait et al ein auf der Durchflußzytometrie basierendes zweigradiges System, das reliablere Ergebnisse lieferte (Tribukait et al, 1984). Da die Durchflußzytometrie jedoch sehr zeitaufwendig und relativ teuer ist, konnte sie das histologische Grading in der Routine noch nicht ablösen. Der Differenzierungsgrad , der sich in mulitivariater Analyse als unabhängig vom Stadium erweist, stellt jedoch weiterhin einen wichtigen prognostischen Faktor dar, dessen Bedeutung bei invasiven Tumoren im Vergleich zu oberflächlichen Karzinomen, bei denen die Proliferationshäufigkeit im Vordergrund steht, zunimmt (Lipponen et al, 1992). Durch die Beurteilung der DNA Ploidie mit Hilfe der Durchflußzytometrie konnte eine Korrelation der Progressionsrate der Tumoren mit Aneuploidie nachgewiesen werden. Tumoren mit einer diploiden DNA lassen eine eher günstige Prognose erwarten. Diese Methode konnte jedoch in multivariater Analyse keine zusätzliche Aussagekraft zum Staging und Grading des Tumors liefern (de Vere White et al, 1998). Ebenfalls mit Hilfe der Durchflußzytometrie kann der Anteil der S-Phase am Zellzyklus bestimmt werden. Diese Methode ist reliabel und kann leicht reproduziert werden. Sie stellt eine sinnvolle Ergänzung zur Bestimmung der DNA Ploidie als prognostischen Marker dar (de Vere White et al, 1998) und ist positiv mit dem Tumorstadium korreliert. Die Anzahl der Zellen, die sich in der S-Phase befinden, ist bei pT1 Tumoren im Vergleich zu pTa Tumoren erhöht (Tribukait et al, 1993). Die Problematik sowohl der Bestimmung der DNA Ploidie als auch der S-Phase Fraktion liegt in der relativ komplizierten Technik der Durchflußzytometrie, hierfür ist eine teure Ausstattung und gut geschultes Personal nötig, weswegen sie das histologische Grading in der Routine noch nicht ablösen konnte. Außerdem wird ein relativ großer Teil des Tumors benötigt, gesunde Zellen, die im Tumor enthalten sein können, verfälschen das Ergebnis. Ein weiterer mit der Progression von Harnblasenkarzinomen korrelierender Faktor läßt sich mittels der nukleären Morphometrie bestimmen. Es können 50 DISKUSSION hierbei morphometrische Variablen des Zellkerns mit der Progression in Zusammenhang gebracht werden. Sowohl das mittlere nukleäre Volumen (MNV) als auch der nukleäre Roundness Faktor (NRF) scheinen eine Aussagekraft bezüglich der weiteren Entwicklung des Tumors zu besitzen (Fukuzawa et al, 1995). Durch die Fluoreszenz in situ Hybridization (FISH) können Chromosomenaberrationen sensitiver als bei der Durchflußzytometrie aufgedeckt und quantifiziert werden. Es konnte festgestellt werden, daß pT1 Tumoren mehr Alterationen als papilläre Neoplasien aufweisen (Sauter et al,1997). Ein auf Chromosom 9 lokalisierter Genort konnte mit dem Harnblasenkarzinom in Zusammenhang gebracht werden (Cairns et al, 1993), der Verlust eines Allels dieses Genlocus ist in über 50% gut differenzierter, oberflächlicher Harnblasenkarzinome nachweisbar. Rezidivierende Tumoren werden häufiger bei Patienten mit Chromosom 9 Mutationen angetroffen (Bartlett et al, 1998). Die Studien lassen vermuten, daß es sich bei diesem Genlocus des Chromosom 9 um ein Tumorsupressorgen handelt (Christensen et al, 1998), dessen Verlust der Heterozygotie sich mit Hilfe der in situ Hybrididization abschätzen läßt. Als ein weiteres Gen für die Entwicklung eines Harnblasenkarzinoms wird das Retinoblastom (Rb) Gen diskutiert. Es ist nicht nur mit der Entstehung von Retinoblastomen korreliert, sondern spielt auch bei anderen malignen Erkrankungen eine Rolle. Es kodiert für einen Zellregulator (Goodrich et al, 1992), dessen Verlust mit einem höheren Tumorstadium und einem niedrigeren Differenzierungsgrad einhergeht und somit positiv mit der Prognose korreliert (Presti et al, 1991). Cordon-Cardo et al fanden eine veränderte Expression bei muskelinvasiven Harnblasenkarzinomen und brachten eine verringerte Expression des Rb Proteins mit einer verminderten 5-Jahres-Überlebensrate in Zusammenhang (Cordon-Cardo et al, 1992). Jedoch ist auch die Untersuchung des Rb Gens noch nicht hinreichend standardisiert worden, so daß noch weitere Untersuchungen anstehen. 51 DISKUSSION Ein kooperativer Effekt der erhöhten Expression von p53 mit einer veränderten Konzentration an Rb korreliert mit einem reduziertem Überleben und dem Progress der Erkrankung (Cordon-Cardo et al, 1997). Das p53 Tumor Supressor Gen, das auf Chromosom 17 lokalisiert ist, vermittelt der Zelle physiologischerweise den natürlichen Zelltod und als Antwort auf einen DNA Schaden das Verbleiben in der G1 Phase des Zellzyklus, um in dieser Phase eine DNA Reparatur zu ermöglichen. Veränderung des p53 Gens, die durch Polymorphismen in der Einzelstrangkonformation oder durch direkte Sequenzanalyse aufgedeckt werden können, zählen zu den häufigsten molekularen Veränderungen in menschlichen Tumoren (Hollstein et al, 1991). Mutationen dieses Gens können zu unregulierter Zellproliferation, Tumorprogression und zum Nichtansprechen auf Radio- und Chemotherapie führen (Velculescu et al, 1996). In früheren Studien konnte kein sicherer Zusammenhang zwischen der immunhistochemische Expression von p53 nukleärem Protein und der Mutation des p53 Gens festgestellt werden (Esrig et al, 1993), jedoch korrelieren sowohl immunhistochemische als auch molekulare Veränderungen des p53 Gens mit einer niedrigeren Differenzierung und einem invasiveren Tumorstadium der Harnblasenkarzinome (Esrig et al, 1993), beides Faktoren für eine Progression der Tumorerkrankung. Zahlreiche Studien beschäftigten sich bereits mit der Frage von p53 als prognostischen Marker, weil sie jedoch unterschiedliche Techniken anwandten, wobei bei immunhistochemischen Untersuchungen sowohl die Kriterien für eine positive Expression schwankten als auch bei der Verwendung von verschiedenen Antikörpern beim Blasentumor für p53 unterschiedliche Ergebnisse gefunden wurden, wird p53 bisher nicht universell als Tumormarker beim Blasenkarzinom eingesetzt (Malkowicz et al, 1997). Es werden also weitere Studien benötigt, die das Verfahren standardisieren und bisher gewonnene Erkenntnisse bestätigen. Die Kombination von p53 mit anderen biologischen Markern verbessert deren Aussagekraft, muß jedoch in größeren Studien noch weiter untersucht werden. Bei der Beurteilung des p21, welches das Effektorprotein des p53 darstellt, sind kontroverse Studien veröffentlicht. Stein et al fanden bei 52 DISKUSSION Tumoren mit fehlender immunhistochemischer p21 Expression eine erhöhte Neigung zur Progression (Stein et al, 1998), wohingegen andere Autoren einen Zusammenhang zwischen einer erniedrigten Expression von p21 und einer guten Prognose feststellen konnten (Zlotta et al, 1999). Im Vergleich zu anderen prognostischen Markern besitzt p21 keine zusätzliche Aussagekraft bezüglich der S-Phase Fraktion, des Ploidie Status und des Tumorstadiums bei Patienten mit oberflächlichen Harnblasenkarzinomen (Lipponen et al, 1998). Das Protein mdm2 inaktiviert das p53 Protein, indem es dieses bindet und somit einen Transport aus dem Zellkern ins Zytosol ermöglicht (Freedman et al, 1998). Es führt auf diesem Weg zu einer indirekten Beeinflussung der Zellproliferation, indem die zellregulatorische Fähigkeit des p53 unterdrückt wird. Einige Studien zeigen eine Erhöhung der mdm2 Konzentration bei 2030 % der Harnblasenkarzinome (Lianes et al, 1994), andere konnten nur ein vereinzeltes Auftreten nachweisen (Habuchi et al, 1994). Jedoch kann weder eine Korrelation mit dem Tumorgrad noch mit dem Tumorstadium und der mdm2 Expression aufgezeigt werden (Shiina et al, 1999). Die Kombination von p53 und mdm2 liefert hingegen vielversprechende Resultate in der Beurteilung als Prognoseparameter (Burchardt et al, 2000). Onkogene sind Gene, die eine genetische Veränderungen durchlaufen haben, die es der Zelle ermöglichen, sich der zellulären Wachstumskontrolle zu entziehen. Mutationen im ras gen (c-H-ras, c-K-ras, p21 ras) sind mit der Entwicklung von Tumoren, der Progression (Kroft et al, 1994), dem Differenzierungsgrad und der Rezidivhäufigkeit assoziert (Fontana et al, 1996). Eine Veränderung des c-H-ras Antigens läßt sich in 10-36 % der Tumoren nachweisen (Knowles et al, 1993). Das Onkogen c-myc ist Thema kontroverser Studien. Frühere Studien fanden einen Zusammenhang zwischen c-myc und der Neigung zu Rezidiven und der Wahrscheinlichkeit zur Progression oberflächlicher Harnblasenkarzinome (Masters et al, 1988), spätere Untersuchungen konnten jedoch c-myc keinen prognostischen Wert zusprechen (Lipponen et al, 1995). Das Onkogen c-erb-B2 (her-2/neu) ist bei niedrig differenzierten Neubildungen mit einem hohen Tumorstadium überexprimiert (Moriyama et 53 DISKUSSION al, 1991), Wood et al konnten her-2/neu sowohl in oberflächlichen als auch invasiven Tumoren nachweisen (Wood et al, 1991). 65% der Harnblasenkarzinome zeigen eine positive Ausprägung von her-2/neu, wobei es gerade bei entdifferenzierten Tumoren zu einer verstärkten Expression kommt. Swanson et al konnten keine Korrelation zwischen der her-2/neu Expression und dem klinischen Verhalten der Tumoren und dem Tumorstadium nachweisen (Swanson et al, 1992). Jedoch zeigten Haitel et al in einer ihrer neueren Studien eine Korrelation der her-2/neu Ausprägung mit einer schlechteren Prognose (Haitel et al, 2001). Das Onkogen c-jun kodiert für eine wichtige Komponente des Transkriptionsfaktors AP-1, der eine bedeutende Rolle in der Regulation des Zellwachstums spielt (Lamph et al, 1988). Veränderungen des c-jun führen zu einer insuffizienten Zellwachstumkontrolle, wobei eine erhöhte Expression des Onkogens mit einem invasiven Tumorstadium (Tiniakos et al, 1994) und einer erhöhten Expression des epidermalen Wachstumfaktorrezeptors (Messing et al, 1990) korreliert ist. Neben der Beurteilung von Chromosomen, DNA und Zellzyklus läßt sich die proliferative Aktivität von Tumoren und deren Rezidivneigung auch durch Messungen der Proliferationskinetik abschätzen. Ein Parameter zur Beurteilung der Proliferationsaktivität ist der Antikörper Ki-67, der mit einem Antigen des Zellkerns reagiert, welches mit der Zellproliferation korreliert (Stavropoulos et al, 1993). Tumoren mit einem höheren Index an Ki-67 weisen im Vergleich zu Neoplasien mit einem niedrigeren Gehalt eine erhöhte Rezidivneigung und Progressionsbereitschaft auf (Asakura et al, 1997). MIB-1, ein Analogon zum Ki-67, ist bei Tumoren, die bereits die Muscularis mucosae befallen haben, in höherer Konzentration nachzuweisen als in oberflächlicheren Tumoren (Helpap et al,1999). Bei Tumoren mit häufig auftretenden Rezidiven zeigt sich ebenfalls eine erhöhte Konzentration an MIB-1 (Zlotta et al, 1999). 54 DISKUSSION Neuere Studien konnten einen Zusammenhang zwischender MIB-1 Konzentration und einer schlechten Prognose aufzeigen (Abdel-Mageed et al, 1997). PCNA Antikörper, die sich zum Zeitpunkt der DNA Synthese im Zellkern nachweisen lassen, sind bei verstärkter DNA Synthese und hoher Proliferationsrate in erhöhter Konzentration anzutreffen. Der Labeling Index liegt bei invasiven, entdifferenzierten Tumoren eindeutig höher als bei oberflächlichen, gut differenzierten Tumoren (Chen et al, 1997). Diese relativ leicht erhältlichen Antikörper für die immunhistochemische Untersuchung können neben der Beurteilung der Heterogenität des Tumor eine zusätzliche prognostische Aussage zum Tumorgrad und Ploidie Status liefern. Komponenten der Apoptose (bcl-2, bax, bcl-X) (Kirsh et al, 1998) als mögliche Prognoseparameter für das Harnblasenkarzinom sind ebenfalls Thema diverser Studien. Abdel-Mageed et al konnten eine positive Ausprägung des bcl-x und bax mit einer schlechteren Prognose in Zusammenhang bringen (Abdel-Mageed et al, 1997). Das B-Zell-Lymphom Gen 2 (bcl-2), ein Apoptoseinhibitor, ist physiologischerweise nur in der Basalzellschicht des Harnblasenurothels nachweisbar. Eine Expression in den übrigen Zellschichten korreliert positiv mit dem Tumorstadium , dem Differenzierungsgrad und der Metastasierung ebenso wie mit der DNA Ploidie, der S-Phase Fraktion und dem Mitotischen Index, sie stellt jedoch keinen unabhängigen prognostischen Faktor dar (Lipponen et al, 1996). Die Expression des bcl-2 scheint jedoch mit einer verstärkten Neigung zu Rezidiven und zur Progression unabhängig von der p53 Expression zu korrelieren (Kong et al, 1998). Harada et al konnten feststellen, daß signifikant weniger spontane Apoptosen im Vergleich zu strahleninduzierten Apoptosen bei Harnblasenkarzinomen vorkommen und daß diese spontanen Apoptosen im Gegensatz zu den strahleninduzierten eine Aussagekraft im Hinblick auf die Gesamtüberlebenszeit und die rezidivfreien Zeit besitzen (Harada et al, 2000). Eine erhöhte Apoptoserate scheint mit dem Tumorstadium, dem Differenzierungsgrad und der Proliferationsaktivität zu korrelieren (Korkolopoulou et al, 2000), gleichsam mit der DNA Aneuploidie 55 DISKUSSION und der Zellkerngröße (Lipponen et al, 1994). Die simultane Evaluation der mdm2 und p53 Expression zeichnet sich jedoch durch eine höhere signifikante Aussagekraft bezüglich der Prognose der Harnblasenkarzinome aus als die gleichzeitige Bestimmung des Proliferations- Apoptoseseindex, der sich aus der Division der apoptotischen und durch die Gesamtzahl der Zellen mit Hundert multipliziert errechnet (Shiina et al, 1999). Bei Veränderungen von Zellzyklusregulatoren, die für die physiologische Abfolge von Zellreifung und Zellteilung verantwortlich sind, kann es ebenfalls zu einer karzinomatösen nachgewiesenen Entartung Veränderungen von scheinen mit Zellen der kommen. Die Progression von Harnblasenkarzinomen zu korrelieren. Zykline, die als nukleäre Proteine den Zellzyklus durch Bindung an Zyklinabhängige Kinasen kontrollieren, lassen sich bei erhöhter Zellproliferation und verstärktem Tumorwachstum vermehrt nachweisen. Suwa et al zeigten eine erhöhte Zyklin D1 Expression bei schlecht differenzierten Tumoren und Neoplasien in einem fortgeschrittenen Tumorstadium (Suwa et al, 1998), jedoch konnte kein Zusammenhang zwischen der Zyklin D1 Expression und der Progredienz des Tumorleidens festgestellt werden (Suwa et al, 1998). Die Zyklinabhängigen Kinasen (CDK) katalysieren nach der Bindung an Zykline Reaktionen, die normalerweise die zelluläre Proliferation kontrollieren. Inhibitoren der Zyklinabhängigen Kinase werden demnach als potentielle Marker für hochrisikoreiche Blasentumoren diskutiert (Dalbagni et al, 1997). Auf der Ebene der Zellmembranbestandteile kann das Tumorwachstum ebenfalls beeinflußt Harnblasenkarzinom werden. Einen könnte das prognostischen Marker Zelladhäsionsmolekül für das E-Cadherin darstellen. Eine verminderte Expression ist mit invasiven Karzinomen und häufigen Rezidiven korreliert (Lipponen et al, 1995), da der Verlust intrazellulärer Adhäsion die Basis für metastatische Streuung von Tumorzellen ist. 62 % oberflächlicher Harnblasenkarzinome weisen eine physiologische epitheliale Cadherin Ausprägung auf, jedoch zeigen 75% der invasiven Tumoren eine pathologische Expression (Mialhe et al, 1997). Ein weiteres zelluläres Adhäsionsmolekül, das Integrin, ist physiologischerwiese nur in der Basalzellschicht nachweisbar, bei maligner 56 DISKUSSION Entartung des Harnblasenurothels findet es sich hingegen in allen Zellschichten (Mialhe et al, 1997). Eine verminderte Konzentration an Integrinen scheint in Relation zur Tumorprogression zu stehen, mehr als 80% invasiver Tumoren zeigen eine von der physiologischen Ausprägung abweichende Expression von Integrinen. Eine reduzierte Ausprägung von ß4 Integrin korreliert im Gegensatz zu alpha-2 Integrin positiv mit dem Tumorgrad und dem Tumorstadium (Mialhe et al, 1997). Kontrovers als ein vom Tumorstadium und Tumorgrad unabhängiger Faktor wird die Tumorangiogenese diskutiert. Bochner et al konnten einen Zusammenhang zwischen Tumorprogression und 5-Jahres-Überlebensrate und der Tumorangiogenese feststellen (Bochner et al, 1995). Hawke et al konnten jedoch keine Korrelation zwischen der Anzahl und Dichte der Tumorgefäße mit der Tumorprogression finden (Hawke et al, 1998). Des weiteren kann mittels der Messung der Mikrogefäßdichte keine Entscheidung darüber getroffen werden, bei welchen der Patienten mit einem pT1 Tumor die Zystektomie die Therapie der Wahl darstellt (Dinney et al, 1998). Der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF) spielt eine bedeutende Rolle als Mediator der Angiogenese. VEGF und dessen mRNA scheinen in Harnblasenkarzinomen im Vergleich zu normalem Harnblasenurothel erhöht zu sein, in pT1 Tumoren wird VEGF ein unabhängig von anderen Faktoren prädiktiver Wert für die Rezidiv- und Progressionshäufigkeit zugesprochen (Crew et al, 1997; Crew et al, 1999). Der VEGF Level scheint mit dem Tumorgrad zu korrelieren, andererseits steigt der mRNA Gehalt des VEGF mit dem Tumorstadium nicht an, was auf eine posttranskriptionellen Regulation schließen läßt (Crew et al, 1999). Der transmembranöse Rezeptor eines weiteren Wachstumsfaktors, des EGF (epidermal growth factor), eines Wachstumsfaktors, der auf ektodermale, entodermale und einige mesodermale Zellen mitogen wirkt, wird durch die Bindung entweder von EGF oder TGF-alpha (transforming growth factor), ein zu den Zytokinen zählender Wachstumsfaktor, der vor allen in Tumorzellen autokrin sezerniert wird und die Zellproliferation und Neovaskularisierung stimuliert, aktiviert. Physiologischerweise ist dieser Rezeptor nur an der Basalmembran des Urothels lokalisiert, bei maligner Transformation befindet 57 DISKUSSION er sich in allen Zellagen sowohl des Karzinoms als auch des gesunden Urothels. Diese Up-Regulierung korreliert mit dem Stadium und dem Differenzierungsgrad von Harnblasenkarzinomen. Der klinische Gebrauch des EGF-Rezeptors wird durch die relativ komplizierte Methode des Nachweises bei gefrorenen Schnitten eingeschränkt (Burchardt et al, 2000). Der prognostische Wert von EGF ist bisher umstritten, einige Studien fanden keinen Unterschied in der EGF Konzentration bei gesunden und an einem Tumor erkrankten Patienten (Mattila et al, 1988), andere stellten eine signifikant niedrigere Konzentration an EGF bei einem malignen Geschehen fest (Kristensen et al, 1988) und konnten eine Korrelation zwischen der Konzentration an EGF und Tumorstadium, Differenzierungsgrad und Überlebensrate aufzeigen (Fuse et al, 1992). Der Transforming Growth Factor (TGF-ß) induziert oder inhibiert in Abhängigkeit vom Zelltyp die Zellproliferation. Tumoren mit einer erhöhten TGF-ß Expression zeigen eine geringere Proliferation und ein weniger aggressives Verhalten als Tumoren mit einem erniedrigten Gehalt an TGF-ß (Coombs et al, 1993). Die antimitogene Eigenschaft ergibt sich durch die Modulation der nukleären Proteine p15 und p27, die die Phosphorylation des Proteins des Retinoblastomgens inhibieren, wodurch indirekt der Zellzyklus kontrolliert wird. Der Fibroblastenfaktor bFGF stimuliert die endotheliale Zellmigration und Zellbeweglichkeit. Tumoren mit einer erhöhten Expression von bFGF zeigen sowohl eine erhöhte Resistenz gegenüber Cisplatin (Miyake et al, 1998) als auch ein erhöhtes invasives Potential (Miyake et al, 1997). Ebenso sollen das Tumorstadium (Chodak et al, 1988) und die Neigung zu Rezidiven (Gazzaniga et al, 1999) mit der Konzentration an bFGF in Zusammenhang gebracht werden können. Der Nachteil dieser Nachweismethode mittels Urinanalyse sind die relativ hohen falsch positiven Resultate bei benignen Erkrankungen mit einer relativ geringen Spezifität (Nguyen et al, 1994). Die Frage nach einem geeigneten Biomarker für das Harnblasenkarzinom stellt bestimmte Ansprüche an diese Stoffgruppe. Biologische Marker sollten neben einer hohen Reliabilität, Sensitivität und Spezifität eine zusätzliche, 58 DISKUSSION von den übrigen Faktoren unabhängige Aussagekraft zum Tumorstadium und Differenzierungsgrad besitzen. Blutgruppenbezogene Antigene (ABH Antigen und Lewis Antigen) sind bei 75-80% der Bevölkerung auf der Oberfläche gesunden Urothels präsentiert. Bei Veränderungen der zellulären Morphologie, Proliferation und Differenzierung kommt es zu veränderter Expression dieser Antigene (Orntoft et al, 1989). Maligne Transformation geht oft mit einem Verlust der ABH Blutgruppenantigene (Orntoft et al, 1989) und erhöhter Lewis X Antigenexpression (Huben et al, 1984) einher, die jedoch weder mit dem Tumorstadium noch mit dem Differenzierungsgrad korreliert (Golijanin et al, 1995). Die Deletion des ABH Antigens scheint mit einer erhöhten Rezidivhäufigkeit und der Entwicklung eines invasiven Karzinoms einherzugehen (Malmstrom et al, 1988). Jedoch verhindert die genetische Ausprägung der Βlutgruppenantigene bei nur einem Teil der Bevölkerung, bei sogenannten Sekretoren, ebenso wie die in großen nachfolgenden Studien nicht reproduzierbaren Ergebnisse (Cordon-Cardo et al, 1988) die klinische Anwendung als Prognoseparameter. Diverse Studien untersuchen CD44 als potentiellen Marker zur Aufdeckung und zu weiteren Nachsorgeuntersuchungen von malignen Harnblasentumoren, da bestimmte Isoformen dieses Glykoproteins (CD44v810) mittels der Polymerase Ketten Reaktion im Urin von Patienten mit malignen Neoplasien nachgewiesen werden können (Miyake et al, 1998). Die Isoform CD44v6 scheint mit Tumorstadium und Überlebenszeit zu korrelieren (Lipponen et al, 1998). Die komplexe Bestimmung des CD44 mittels Polymerase Ketten Reaktion verhindert jedoch den täglichen Gebrauch im klinischen Alltag. Eine weitere Serie von Markern stellen die Metalloproteinasen dar, eine Familie von Enzymen, von denen drei verschiedene Subgruppen in Karzinomen der Harnblase im Vergleich zu normaler Mukosa stärker exprimiert sind (Furukawa et al, 1998). Die Expressionsraten unterscheiden sich jedoch nicht in den einzelnen Tumorstadien und Differenzierungsgraden voneinander, was für ein frühes Ereignis der Karzinogenese spricht. Nur zwischen multiplen und solitären Läsionen läßt sich ein Unterschied in der 59 DISKUSSION Konzentration feststellen, wobei solitäre Läsionen signifikant niedrigere Level aller drei Subtypen zeigen (Furukawa et al, 1998). Da multiple Tumoren mit einer erhöhten Rezidivhäufigkeit einhergehen, kann eine vermehrte Expression an Metalloproteinasen für ein späteres Wiederauftreten der Tumoren sprechen. Es muß jedoch wegen ähnlicher Konzentration der Metalloproteinasen in oberflächlichen und invasiven Karzinome von einem insgesamt eher niedrigen Wert für die Aussage über die Progression ausgegangen werden. Als ein Serummarker für malignes Wachstum von Harnblasenkarzinomen wird Fas diskutiert. Es stellt ein Mitglied der Tumor Nekrose Faktor (TNF) Rezeptoren der Zelloberfläche dar, die durch zytotoxische T-Lymphozyten und Killerzellen aktiviert werden (Mizutani et al, 1998). Bei erhöhtem Serumlevel von Fas läßt sich eine verminderte Überlebenszeit nachweisen, bei pTa Tumoren kommt es häufiger zu Rezidiven (Crew et al, 1999). Lösliche Fas Level könnten somit einen einfachen prognostischen Serummarker für das Harnblasenkarzinom darstellen, der zusätzlich Informationen über die Interaktionen des Immunsystems mit Tumorzellen liefert. Ein weiteres Thema momentaner klinischer Studien stellen die tumorassozierten Antigene M344, 19A211, T138 und DD23 dar. Sie können durch monoklonale Antikörper markiert werden und sind meist in gesundem Urothel nicht nachweisbar. Das im Zytosol befindliche M344 Antigen läßt sich in 70% der pTa und pT1 Tumoren nachweisen und nimmt mit steigendem Differenzierungsgrad und Tumorstadium ab (Fradet et al, 1993). Die Kombination von monoklonalen Antikörpern gegen M344, LLQ10 und 19A211 ist Thema neuerer Studien (Mian et al, 1999). 19A211 ist in 70% der pTa und pT1 Tumoren, in 60% der Carcinoma in situ und in 50% der invasiven Karzinomen (Malmstrom et al, 1988) nachweisbar, leider jedoch auch in etwa 25% gesunder Schirmzellen. 19A211 kann mit einer erniedrigten Rezidivhäufigkeit in Zusammenhang gebracht werden, wobei die Expression von T138 eine erhöhte Rezidivwahrscheinlichkeit vorauszusagen scheint (Allard et al, 1995). Das Glykoprotein T138 ist in nur 15% 60 DISKUSSION oberflächlicher und in 60% invasiver Karzinome nachweisbar (Fradet et al, 1993). Um diese Antikörper als eventuelle Biomarker zu beurteilen, werden noch weitere prospektive, umfangreichere Studien benötigt. Die Kombination von tumorassozierten Antikörpern mit der zytologischen Untersuchung erhöht sowohl die Sensitivität als auch die Spezifität, jedoch erschwert die große Anzahl an Tumormarkern den direkten Vergleich der Studienergebnisse. Um die Prognose möglichst genau einschätzen zu können, ist sicherlich die gleichzeitige Anwendung von verschiedenen Markern nötig. Unterschiedliche Tests sollten also des Vergleichs wegen standardisiert werden. Klinische Marker wie Tumorstadium, Tumorgrad, Anzahl der Tumoren, der Befall des Blasenhalses und das Vorhandensein von Harnstauungnieren können sie zum heutigen Zeitpunkt sicherlich nicht ersetzen, sondern nur ergänzen und eventuell einen zusätzlichen prädiktiven Wert liefern. Molekulare Marker konnten bisher mehr Einblick in die Biologie des Harnblasenkarzinomes liefern und weniger zum klinischen Management dieser Erkrankung beitragen. Jedoch können sie eventuell eine Entscheidung darüber erleichtern, wie häufig eine Kontrollzytoskopie erforderlich ist. Die Compliance könnte dadurch erhöht und die Kosten gesenkt werden. Allerdings sind die Marker heute noch teurer als die Zytoskopiekontrollen, so daß sie bisher noch nicht zum klinischen Alltag gehören. Sie könnten jedoch eine Entscheidungshilfe zur weiteren therapeutischen Vorgehensweise liefern. Im Vergleich zur Zytologie liefern sie eine höhere Sensitivität aber eine geringere Spezifität. Die Expression von Metallothionein bei Harnblasenkarzinomen ist in der Literatur bisher noch nicht hinreichend untersucht. Jedoch könnte Metallothionein als Prognoseparameter für das Harnblasenkarzinom neben standardisierten Kriterien wie Tumorstadium und Differenzierungsgrad eine zusätzliche Aussagekraft besitzen. Bahnson et al bestimmten die Konzentration an Metallothionein in durch Zystektomie gewonnenen Harnblasenkarzinomen bei nicht vorbehandelten Patienten und konnten den höchsten Gehalt an Metallothionein in den oberflächlichen Anteilen des Tumors feststellen, die geringste Expression wiesen die invasiven Anteile 61 DISKUSSION des Tumors auf (Bahnson et al, 1991). Die höchste Konzentration konnte bei Carcinoma in situ und bei Dysplasien nachgewiesen werden. Eine Korrelation mit dem Clinical Outcome ließ sich jedoch in dieser Arbeit nicht feststellen, allerdings enthielt die Untersuchung auch nur das Blasengewebe von 9 Patienten, diese geringe Zahl schränkt sicherlich die Aussagefähigkeit dieser Studie über die weitere Entwicklung der Harnblasenkarzinome ein. Die Patienten, die an dem Tumorleiden verstarben, wiesen jedoch zum größten Teil einen intensiven Gehalt an Metallothionein auch in nicht von Tumorgewebe befallenen Anteilen des Harnblasenurothels auf, wohingegen diese Art der Ausprägung bei Patienten mit guter Prognose nur sehr selten zu finden war (Bahnson et al, 1991). Sens et al untersuchten die Isoform 3 des Metallothioneins als potentiellen Biomarker für das Harnblasenkarzinom. Mittels immunhistochemischer Färbung, Immunoblot und Reverser Transkriptase Polymerase Ketten Reaktion konnte eine erhöhte Expression an Metallothionein Isoform 3 in Carcinoma in situ und entdifferenzierten Tumoren, eine niedrige Ausprägung in mäßig bis gut differenzierten Tumoren und Dysplasien und eine minimale Ausprägung in normalem Urothel der Blase festgestellt werden (Sens et al, 2000). Über die Prognose konnte keine Aussage gemacht werden, als Biomarker für den frühen Nachweis des Harnblasenkarzinoms kann es jedoch diskutiert werden. Die Expression der Metallothionein Isoformen 1 und 2 läßt sich nicht in gesundem Urothel und benignen Erkrankungen der Harnblase nachweisen. Es kann jedoch eine erhöhte Expression an MT 1 und 2 bei Carcinoma in situ und schlecht differenzierten Tumoren festgestellt werden, eine variable Ausprägung ließ sich bei Dysplasien und gut differenzierten Karzinomen nachweisen (Somji et al, 2001). Die Metallothionein Isoformen 1 und 2 werden von einer Familie von 8 Genen kodiert. Das MT-2A und MT-1X Gen läßt sich sowohl Harnblasengewebe in gesundem nachweisen, die als auch Expression in von karzinomatösem MT-1E mRNA (messenger ribonucleinacid) war in gesundem und karzinomatösem Gewebe variabel. Im Gewebe von Harnblasenkarzinomen kann eine erhöhte Ausprägung der MT-1X mRNA im Vergleich zu der Expression in gesundem 62 DISKUSSION Urothel festgestellt werden, somit kann vermutet werden, daß das MT-1X Gen die genetische Grundlage für die verstärkte Expression der Metallothionein Isoformen 1 und 2 in Harnblasenkarzinomen darstellt (Somji et al, 2001). In dieser Studie konnte erstmals der Zusammenhang zwischen der Metallothioneinkonzentration und der Gesamtüberlebenszeit, der Tumorspezifischen Überlebenszeit, Rezidivfreien Überlebenszeit und der Progressionsfreien Überlebenszeit gezeigt werden. Besonders bei oberflächlichen, entdifferenzierten Tumoren (pT1G3) und Carcinoma in situ, die einerseits durch ihr oberflächliches Vorkommen andererseits aber durch die Aggressivität ihres biologischen Verhaltens ein Problem für die Entscheidung der transurethralen Resektion oder der Zystektomie darstellen, aber auch bei Harnblasenkarzinomen in anderen Tumorstadien und Differenzierungsgraden konnte festgestellt werden, daß in Tumoren, in denen sich mehr als 50% Metallothioneinpositive Zellen anfärben lassen, sowohl die tumorspezifische Überlebenszeit vermindert ist als auch die Rezidivhäufigkeit Progression und die Neigung zur erhöht sind. Metallothionein könnte also eine zusätzliche prognostische Aussagekraft besitzen und dem Kliniker eine Entscheidungshilfe zur weiteren Behandlung geben. Es könnte ebenfalls anhand der Rezidivwahrscheinlichkeit abgeschätzt werden, in welchen Abständen sich der Patient weiteren Nachuntersuchungen unterziehen sollte. Kosten könnten somit gesenkt und die Patientencompliance erhöht werden. Die immunhistochemische Bestimmung von Metallothionein in Paraffin eingebettetem Tumorgewebe kann relativ schnell und ohne größeren zeitlichen Aufwand bestimmt werden. Es ist eine kostengünstige Untersuchung, die bis auf den Antikörper keine besondere Ausstattung benötigt. Metallothionein könnte also gegebenenfalls im Vergleich zu anderen biologischen Markern eine klinische Bedeutung als Prognoseparameter für das Harnblasenkarzinom erlangen. Um jedoch eine endgültige Aussage über die Bedeutung von Metallothionein als Prognoseparameter treffen zu können, werden noch weitere, möglichst prospektive Studien an einem größeren Kollektiv benötigt, um die in dieser Arbeit gefunden Ergebnisse zu bestätigen. 63 ZUSAMMENFASSUNG 6 Zusammenfassung Das Urothelkarzinom der Harnblase ist der vierthäufigste Tumor bei Männern. Es zeigt das gesamte Spektrum biologischer Aggressivität, von gut differenzierten papillären Läsionen zu hoch malignen, anaplastischen Veränderungen. Die Therapie des Urothelkarzinoms der Harnblase ist bisher überwiegend von dem histopathologischen Differenzierungsgrad und Tumorstadium abhängig. Leider korrelieren diese Parameter nicht optimal mit dem klinischen Verlauf der Erkrankung. Daher konzentriert sich die Forschung auf die Suche nach einem vom histopathologischen Staging und Grading unabhängigen Prognoseparameter, der es ermöglicht, eine für Patienten individuelle und risikoadaptierte Behandlung durchzuführen. Um eine Aussage über den klinischen Verlauf treffen zu können, wurden zahlreiche klinische Tests und Laborparameter auf ihren prädiktiven Wert überprüft, die sich zum größten Teil jedoch nicht im klinischen Alltag etablieren konnten. In dieser an 122 Patienten durchgeführten retrospektiven Arbeit konnte nachgewiesen werden, daß anhand der Metallothionein Konzentration Aussagen über die Prognose des Harnblasenkarzinoms für verschiedene Tumorstadien und Differenzierungsgrade gemacht werden können. Die Konzentration an Metallothionein im Tumorgewebe korreliert sowohl mit der Gesamtüberlebenszeit der Patienten als auch mit der Tumorspezifischen Überlebenszeit. Durch diese Studie konnte gezeigt werden, daß die Wahrscheinlichkeit zur Progression und die Rezidivneigung in Zusammenhang mit der Konzentration an Metallothionein gebracht werden können. Es bestünde also die Möglichkeit, neben bereits klinisch etablierten Parametern wie Tumorstadium und Tumorgrad, mit geringen Kosten und wenig Aufwand reliable Aussagen über die Prognose des Harnblasenkarzinoms zu machen. Es könnte somit eine individuelle, risikoadaptierte Therapie erfolgen, die besonders in Tumorstadien mit einer heterogenen Tumorbiologie die zu aggressive Behandlung von Patienten mit geringem Risiko vermeidet und gleichzeitig Risikopatienten definiert, die eine besonders intensive Therapie benötigen. 64 LITERATUR 7 Literatur Abdel-Mageed A, Agrawal KC. Antisense down-regulation of metallothionein induces growth arrest and apoptosis in human breast carcinoma cells. Cancer Gene Ther 1997; 4(3):199-207. Abou Farha KM, Menheere PP, Nieman FH, Janknegt RA, Arends JW. Relation between basement membrane degradation and serum levels of laminin P1 in patients with transitional cell carcinoma of the bladder. Urol Int 1993; 50(1):13-16. Allard P, Fradet Y, Tetu B, Bernard P. Tumor-associated antigens as prognostic factors for recurrence in 382 patients with primary transitional cell carcinoma of the bladder. Clin Cancer Res 1995; 1(10):1195-1202. Andrews GK, Gallant KR, Cherian MG. 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Herrn Dr. Frank Brands danke ich für die Unterstützung bei der statistischen Auswertung der Arbeit. Schließlich möchte ich mich herzlich bei meinen Eltern, Brigitte und Alfred Schmidtchen, bedanken, ohne deren langjährige Unterstützung diese Arbeit nicht möglich gewesen wäre, sowie bei meinen Schwestern, Marion und Anja Schmidtchen, die mich durch ihren Rat oft unterstützt haben. 84 LEBENSLAUF 9 Lebenslauf Name : Schmidtchen Vorname : Sonja Adresse : Hermann - Löns - Str. 10, 58256 Ennepetal Geburtsdatum : 03.12.1975 Geburtsort : Haan Religion : katholisch Eltern : Alfred Schmidtchen, Dipl. Ingenieur Brigitte Schmidtchen, Studienrätin Schulischer/ universitärer Werdegang : 1982 – 1986 : Grundschule Wassermaus in Ennepetal 1986 – 1995 : Reichenbach Gymnasium Ennepetal Sommer 1995 : Abitur Herbst 1995 : Beginn des Medizinstudiums an der Ruhr - Universität Bochum Sommer 1997 : Ärztliche Vorprüfung Sommer 1998 : Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung WS 98/99-SS 99 : Fortsetzung des Studium an der Université Louis Pasteur in Strasbourg, Frankreich als Stipendiatin des ERASMUS/SOKRATES Programmes Frühjahr 2001 : Zweiter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung April 2001 : Beginn des Praktischen Jahres im Bereich der Inneren Medizin im Bethesda Krankenhaus, Wuppertal 85