Die prognostische Bedeutung von Makrophagen des M1 und M2 Phänotyps sowie von zytotoxischen und regulatorischen TLymphozyten bei strahlentherapeutisch behandelten Patienten mit einem Adenokarzinom des Pankreas Aus der Strahlenklinik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Direktor: Prof. Dr. R. Fietkau Der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zur Erlangung des Doktorgrades Dr. med. vorgelegt von Hanno Zoske aus Salzgitter Als Dissertation genehmigt von der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Vorsitzender des Promotionsorgans: Prof. Dr. Dr. h.c. J. Schüttler Gutachter: PD. Dr. L. Distel Gutachter: Prof. Dr. R. Fietkau Tag der mündlichen Prüfung: 26. Juli 2016 2 3 Für meine Eltern 4 2. 3. Zusammenfassung ..................................................................................................... 3 2.1. Hintergründe und Ziele ..................................................................................... 3 2.2. Methoden ............................................................................................................ 3 2.3. Ergebnisse und Beobachtung ............................................................................ 4 2.4. Schlussfolgerung ................................................................................................. 5 Abstract ...................................................................................................................... 6 4. Einleitung ....................................................................................................................... 7 4.1. Pankreaskarzinom ............................................................................................. 7 4.1.1. Epidemiologie ............................................................................................... 7 4.1.2. Ätiologie ....................................................................................................... 8 4.1.3. Klassifikation ................................................................................................ 8 4.1.4. Klinik .......................................................................................................... 10 4.1.5. Diagnostik ................................................................................................... 11 4.1.6. Therapie und Prognose ............................................................................... 13 4.1.7. Die Rolle der Strahlentherapie beim Pankreaskarzinom ................................ 14 4.2. 5. Immunsystem.................................................................................................... 15 4.2.1. Aufbau des Immunsystems ......................................................................... 15 4.2.2. Tumor - assoziierte - Makrophagen (TAM) ............................................... 16 4.2.3. Tumor - infiltrierende - Lymphozyten (TIL) .............................................. 17 Methoden .................................................................................................................. 18 5.1. Kollektiv ............................................................................................................ 18 5.2. Herstellung der Tissue - Microarrays (TMA) ............................................... 19 5.3. Immunhistologische Färbung.......................................................................... 20 5.3.1. E-Cadherin ..................................................................................................... 20 5.3.2. CD68 und CD163 ........................................................................................... 21 5.3.3. FoxP3 und CD8 .............................................................................................. 22 6. 5.4. Auswertung ....................................................................................................... 23 5.5. Statistik.............................................................................................................. 24 Ergebnisse ................................................................................................................ 24 6.1. Zellverteilung und Anzahl .................................................................................. 25 6.1.1. CD68 .............................................................................................................. 25 6.1.2. CD163 ............................................................................................................ 26 6.1.3. FoxP3 ............................................................................................................. 27 6.1.4. CD8 ................................................................................................................ 28 6.2. Die Zellverteilung und Anzahl als prognostischer Faktor ............................... 29 6.2.1. CD68+ Zelldichte im Verhältnis zum rezidivfreien Überleben ...................... 29 6.2.2 Dichte der CD68+ Zellen im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben ..... 30 6.2.3. Dichte der CD68+ Zellen im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben . 31 6.2.4. Dichte der CD68+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben .................... 32 6.2.5. Dichte der CD163+ Zellen im Verhältnis zum frühzeitigen Tumortod .......... 34 6.2.6. Dichte der CD163+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben .................. 36 6.2.7. Dichte der FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben ... 38 6.2.8. Dichte der FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben 39 6.2.9. Dichte der FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum vorzeitigen Tumortod............. 40 6.2.10. Dichte von FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben ................ 42 6.2.11. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben .... 44 6.2.12. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben . 46 6.2.13. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum vorzeitigen Tumortod ............. 48 6.2.14. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben .................... 51 6.2.15. Der prognostische Wert von Kombinationen verschiedener Zelltypen aus verschiedenen Gewebslokalisationen ....................................................................... 55 6.3. Das Tumorstadium als prognostischer Faktor ................................................. 59 6.4. Therapieform und Prognose ............................................................................... 62 7. Diskussion ................................................................................................................. 64 7.1. TAMs als prognostischer Faktor ........................................................................ 64 7.1.1. CD68+ Zellen als prognostischer Faktor ........................................................ 64 7.1.2. CD163+ Zellen als prognostischer Faktor ...................................................... 66 7.2. TIL als prognostischer Faktor............................................................................ 67 7.2.1. FoxP3+ Zellen als prognostischer Faktor ........................................................ 67 7.2.2. CD8+ Zellen als prognostischer Faktor ........................................................... 69 7.3. Immunmodulatorischer Therapieansatz ........................................................... 71 7.4. Die Therapieentscheidung anhand der Klassifikation ..................................... 73 7.5. Die Implementierung immunologischer Faktoren ins TNM - System ............ 74 8. Literaturverzeichnis ................................................................................................ 76 9. Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................... 85 10. Danksagung............................................................................................................. 86 11. Lebenslauf ................................................................................................................ 87 2 2. Zusammenfassung 2.1. Hintergründe und Ziele Die Therapie des Pankreaskarzinoms ist eine große Herausforderung. Trotz der Fortschritte in der Tumortherapie ist die Prognose für Patienten mit Pankreaskarzinom nach wie vor schlecht. Die derzeit einzige Option auf eine Heilung stellt die operative Entfernung des Tumors dar, welche oft nur noch schwer zu erreichen ist, da der Bauchspeicheldrüsenkrebs aufgrund fehlender Frühsymptome in der Regel erst spät diagnostiziert wird. Die Dichten der vorhandenen Tumor - assoziierten - Makrophagen (TAM) und der Tumor - infiltrierenden - Lymphozyten (TIL) im Tumorgewebe oder in dem den Tumor umgebenen Stroma wurden bereits von verschiedenen Autoren bei unterschiedlichen Malignomen als prognostische Faktoren beschrieben. In dieser Arbeit soll der prognostische Wert von TILs und TAMs hinsichtlich des Adenokarzinoms des Pankreas untersucht werden. Bei den oft schwierigen Entscheidungen zwischen den vorhandenen Behandlungsoptionen wäre eine Ergänzung der aktuell verwendeten TNM-Klassifikation und der darauf basierenden Stadieneinteilung nach UICC (Union internationale contre le cancer) wünschenswert, um für den Patienten das optimale Therapiekonzept besser finden zu können. Auch um zwischen einzelnen Optionen zukünftiger Therapiestrategien wie dem immunmodulatorischen Ansatz abwägen zu können, könnte eine Klassifikation des individuellen inflammatorischen Milieus des Karzinoms sinnvoll sein. Die Implementierung von immunologischen Faktoren in das etablierte TNM-System bedarf jedoch sicherlich noch viel weiterer Forschung. 2.2. Methoden In dieser Arbeit wurden Gewebeproben von 63 Patienten mit einem Adenokarzinom des Pankreas untersucht, die im Zeitraum von 1996 bis 2012 an der Strahlenklinik der Universitätsklinik Erlangen-Nürnberg behandelt wurden. Neben Gewebe des Primärtumors konnte bei 28 Patienten zusätzlich Gewebe der Invasionsfront des Primärtumors und bei 32 Patienten Pankreasnormalgewebe gewonnen werden. Von diesen 123 Gewebeproben wurden Tissue-Microarrays (TMA) angefertigt. Ein Schnitt wurde einfach immunhistologisch mit Antikörpern gegen Cadherin-E gefärbt, bei zwei Schnitten erfolgte eine immunhistologische Doppelfärbung, es entstanden 3 insgesamt 369 unterschiedliche Stanzzylinder von Gewebeproben. Mit Antikörpern gegen CD68 (Cluster of differentiation) wurden proinflammatorische und mit Antikörpern gegen CD163 antiinflammatorische Makrophagen identifiziert. Zur Identifizierung von regulatorischen T-Lymphozyten (Treg) dienten Antikörpern gegen das Forkhead Box Protein P3 (FoxP3). Antikörper gegen CD8 wurden zur Identifizierung von zytotoxischen Lymphozyten verwendet. Nach der Digitalisierung der TMA-Schnitte erfolgte die Auswertung mit Hilfe des Bildanalyseprogramms Biomas (PD Dr. Distel, Strahlenklinik Erlangen, Deutschland). Es wurde bei allen drei Gewebslokalisationen zwischen stromalem und intraepithelialem Gewebe differenziert und die jeweilige Zellzahl pro Quadratmillimeter ermittelt. Jedes Merkmal wurde bezüglich seiner Zellzahl am Median getrennt und in zwei Gruppen unterteilt. Für beide Gruppen wurden die Kaplan-Meier-Kurven berechnet, der Unterschied zwischen beiden Überlebenskurven wurde mit Hilfe des Log-Rank Testes auf seine Signifikanz untersucht. Die Berechnung der Kaplan-Meier-Kurve und des Signifikanzniveaus mittels Log-Rank-Tests erfolgte mit der Statistik- und Analysesoftware SSPS (IBM Deutschland GmbH, Nürnberg, Deutschland). 2.3. Ergebnisse und Beobachtung Die Auswertung der durchschnittlichen Zellzahl zeigt stromal eine ähnliche Verteilung der CD68+, der CD163+, der FoxP3+ und der CD8+ Zellen. Es liegen von den vier Zelltypen jeweils am meisten Zellen im stromalen Bereich um den Tumor und tendenziell am wenigsten Zellen stromal um das normale Pankreasdrüsengewebe. Das Muster der intraepithelialen Zellverteilung ist inhomogener als die stromale. Während sie sich für die CD163+ Zellen in allen drei Lokalisationen ähnelt, sind von den FoxP3+ Zellen im zentralen Tumor und in seiner Invasionsfront tendenziell gleich viele Zellen vorhanden und im Normalgewebe weniger. Die Verteilung der CD68+ Zellen, von denen im zentralen Tumor am meisten und im Normalgewebe am wenigsten Zellen sind, und der CD8+ Zellen, bei denen das Vorkommen umgekehrt aufgeteilt ist, verhält sich genau gegensinnig. Ein signifikanter prognostischer Wert kann für die Anzahl der verschiedenen Zelltypen im Bezug auf klinische Faktoren gezeigt werden. Eine Zellzahl von proinflammatorischen Makrophagen im intraepithelialen Bereich des zentralen Tumors, die oberhalb des Medians liegt, beeinflusst das progressionsfreie Überleben positiv. Beim Gesamtüberleben zeigt die Untersuchung des prognostischen Wertes von Zellzahlen einzelner Gewebslokalisationen nur Tendenzen. Jedoch zeigt die Gruppe, deren Zellzahl 4 sowohl im stromalen als auch im intraepithelialen Bereich des Normalgewebes unterhalb des Medians liegt, gegenüber den restlichen Patienten einen signifikanten Vorteil im Gesamtüberleben. Bei den antiinflammatorischen Makrophagen wirkt sich eine oberhalb des Medians liegende Zellzahl im stromalen Gewebe der Invasionsfront positiv auf das Gesamtüberleben aus. Eine Zellzahl im stromalen Gewebe des Pankreasnormalgewebes, die unterhalb des Medians liegt, wirkt sich positiv auf den frühzeitigen Tumortod aus. Bei den Treg ist eine oberhalb des Medians liegende Zellzahl im intraepithelialen Bereich der Invasionsfront im Bezug auf den frühzeitigen Tumortod vorteilhaft. Hohe Treg Zellzahlen wirken sich tendenziell positiv auf verschiedene klinische Parameter aus. Bei den zytotoxischen T-Lymphozyten kann die Beobachtung gemacht werden, dass sich intraepitheliale Zellzahlen oberhalb des Medians durchweg als positives prognostisches Kriterium zeigen. Das progressionsfreie und metastasenfreie Überleben wird bei entsprechenden Zellzahlen im stromalen wie intraepithelialen Bereich des zentralen Tumors positiv beeinflusst. Im Bezug auf den frühzeitigen Tumortod und das Gesamtüberleben können bei der Betrachtung der Zellzahl in den einzelnen Lokalisationen nur Tendenzen festgestellt werden. Erst die Kombination der Zellzahl im intraepithelialen Bereich des zentralen Tumors und seiner Invasionsfront erbringt signifikante Ergebnisse bei den beiden klinischen Parametern. Eine in beiden Lokalisationen gleichzeitig oberhalb des Medians liegende Zellzahl beeinflusst sie positiv, während eine in beiden Lokalisationen gleichzeitig unterhalb des Medians liegende Zellzahl sich negativ auf die Parameter auswirkt. Auch die Kombination aus Verteilung verschiedener Zelltypen kann eine signifikante prognostische Aussagekraft haben. 2.4. Schlussfolgerung Die Dichten der hier untersuchten Subgruppen von TIL (CD8+ zytotoxischen TLymphozyten und FoxP3+ regulatorischen T-Lymphozyten) und TAM (CD68+ proinflammatorische und CD163+ antiinflammatorischen Makrophagen) sind beim Pankreaskarzinom von prognostischer Signifikanz. Während bei den TIL durchweg hohe Dichten positiven Einfluss auf die Prognose haben, haben bei den TAM hohe Dichten im tumerösen und niedrige Dichten im Normalgewebe einen positiven Einfluss. Die prognostische Aussagekraft des individuellen inflammatorischen Tumormilieus kann weiter erhöht werden, wenn das Auftreten verschiedener Zelltypen in verschiedenen Gewebslokalisationen kombiniert wird. Eine Implementierung von immunologischen Faktoren ins TNM-System könnte in Zukunft sinnvoll sein. Bis dahin sollte die Wirkung 5 und das Zusammenspiel der einzelnen Zellgruppen in inflammatorischen Tumormilieu besser erforscht werden. 3. Abstract Pancreatic ductal adenocarcinoma is characterized by late detection and poor prognosis. With some other types of cancer for example colorectal cancer the microenviroment of inflammation is proven to influence the development and progression of the disease. This survey analyses the influence of tumor-associated macrophages (TAM) and tumorinfiltrating lymphcyts (TIL) on the prognosis of pancreatic ductal adenocarcinoma. The prognostic significance of the density of two subtypes of both immunologic cell types is evalueted. We differentiated between proinflammatory (M1) and antiinflammatory (M2) macrophages as well as regulatory (Treg) and cytotoxic (CTL) T-Cells. A total of 63 patients has been examined for the survey. They had all been treated for pancreatic ductal adenocarcinoma ranging from Stage I to IV in `Strahlenklinik Erlangen` between 1996 an 2012. We performed a immunohistological staining of tissue from the primary tumor site, invasive margin and normal tissue (if available) with antibodies to FoxP3 (Treg), CD8 (cytoxic T-Cells), CD68 (antiinflammatory macrophages) and CD163 (proinflammatory macrophages). The stained cells were counted by the semi-automatic programme `Biomas Count´ (PD Dr. Distel, Erlangen). In each region we differencitiated between the intraepithelial and stromal cell density. For each localisation we divided patients in two groups: one with a higher, the other with a lower cell density than the median. The stromal density of immunological cells around the tumor side is higher than in the normal pancreatic tissue. A high density of proinflammatory macrophages in the central tumor seems to be associated with a better progression-free survival rate. The group of patients with a low density of proinflammatory macrophages in the intraepithelial as well as stromal area of the normal pancreatic tissue has a better overall survival rate. Antiinflammatory macrophages have a positive influence on overall survival, if their density is in the stromal areas of the invasion margin is high. A high density of Treg in the intraepithelial area of the invasion margin has a positive influence on the remaining time until cancer death. The group of patients with a high level of cytotoxic T-Cells in the 6 different intraepitelial and stromal localisations has a consistently better outcome in the evaluated clinical parameters. In conclusion the density of proinflammatory (M1) and antiinflammatory (M2) macrophages as well as regulatory T-Cells (Treg) and cytotoxic T-Cells (CTL) is of prognostic significance for pancreatic ductal adenocarcinoma. Particulary the density of CTL seems to be a good indicator for a patient´s prognoses. In future local immune response could be a new component in the classification of cancer. 4. Einleitung 4.1. Pankreaskarzinom 4.1.1. Epidemiologie In Deutschland sind im Jahr 2010 ca. 16000 Menschen an einem Pankreaskarzinom erkrankt. Männer und Frauen sind etwa gleichhäufig betroffen, die Inzidenz liegt im Jahr 2010 bei 20 Erkrankungen je 100000 Personen. Bei dem prozentualen Anteil von Krebsneuerkrankungen in Deutschland im Jahr 2010 nimmt das Pankreaskarzinom bei Männern den zehnten Rang mit einem Anteil von 3,2% ein, bei Frauen den sechsten Rang mit einem Anteil von 3,6%. Das Lebenszeitrisiko an Bauchspeicheldrüsenkrebs zu erkranken, berechnet anhand der Daten aus dem Jahr 2010, beträgt 1,6% für beide Geschlechter. Das durchschnittliche Erkrankungsalter betrug 2010 in Deutschland für Männer 71 Jahre und für Frauen 75 Jahre. Die relative Fünfjahres-Überlebensrate von 2009 bis 2010 ermittelt betrug lediglich 8% für beide Geschlechter, was besonders im Hinblick auf die Fünfjahres-Überlebensrate anderer Tumorlokalisationen sehr schlecht erscheint. Dies erklärt auch den höheren prozentualen Anteil des Pankreaskarzinoms an den Krebssterbefällen im Vergleich zu dem prozentualen Anteil an den Krebsneuerkrankungen in Deutschland im Jahr 2010, denn der Bauchspeicheldrüsenkrebs nimmt bei den Krebssterbefällen bei beiden Geschlechtern den vierten Rang ein und verursacht bei den Männern 6,4% und bei den Frauen 7,9% der Krebssterbefälle. Im Zusammenhang hiermit steht, dass das Pankreaskarzinom oft erst in fortgeschrittenen Stadien erstdiagnostiziert wird (RobertKoch-Institut et al. 2013). 7 4.1.2. Ätiologie Die Ätiologie des Pankreaskarzinoms ist nicht abschließend geklärt und Gegenstand aktueller Forschung. Es kommen verschiedene Risikofaktoren in Betracht, die zur Entstehung eines Pankreaskarzinoms führen, wie überhöhter Alkoholkonsum (Talamini et al. 2010) sowie Tabakkonsum (Nilsen et al. 2000). Bei Patienten mit chronischer Pankreatitis, die nicht selten alkoholbedingt ist, ist die Erkrankungswahrscheinlichkeit gegenüber der Normalbevölkerung genauso erhöht (Malka et al. 2002). Personen, die an Übergewicht oder Diabetes leiden, haben ebenfalls ein erhöhtes Risiko an Bauchspeichelkrebs zu erkranken (Larsson et al. 2005). Bezüglich der Ernährung wird gegrilltes Fleisch (Anderson et al. 2002) bei übermäßigem Konsum als Risikofaktor gesehen. Neben diesen im Wesentlichen durch den Lebensstil zu beeinflussenden Faktoren scheint beim Pankreaskarzinom auch eine genetische Komponente zu bestehen. So haben Verwandte ersten Grades eines Pankreaskarzinomerkrankten das doppelte Risiko selber zu erkranken. Wenn der Pankreaskarzinomerkrankte unter sechzig Jahre alt ist, besteht bei den Verwandten ersten Grades ein sogar annähernd dreifach erhöhtes Risiko selbst zu erkranken (McWilliams et al. 2005). Genetisch bedingte Syndrome wie das PeutzJeghers-Syndrom (Giardiello et al. 2000), die Familiäre-Adenomatöse-Polyposis (Giardiello et al. 1993) oder die hereditäre Pankreatitis (Lowenfels et al. 1997) erhöhen ebenso das Risiko an einem Pankreaskarzinom zu erkranken. Scheinbar hat auch das ABO-Blutgruppensystem Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit an einem Pankreaskarzinom zu erkranken. So haben Träger der Blutgruppe 0 ein niedrigeres Risiko an Bauchspeicheldrüsenkrebs zu erkranken als die Träger der restlichen Blutgruppen, wobei dieser Mechanismus noch nicht abschließend geklärt ist (Pelzer et al. 2013). 4.1.3. Klassifikation Das Pankreaskarzinom gliedert sich entsprechend des in der Bauchspeicheldrüse vorhandenen Gewebes in Malignome der endokrinen und der exokrinen Anteile. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf die Klassifikation der Pankreastumore, die ihren Ursprung in den Zellen des exokrinen (epithelialen) Gewebes der Bauchspeicheldrüse haben. Maligne Tumore der exokrinen Pankreasanteile werden anhand histologischer Kriterien in das duktale Adenokarzinom (75-90%), das adenosquamöse Karzinom (4%), das 8 intraduktale papillär muzinöse Karzinom (3%), das muzinöse Zystadenokarzinom (1%), das Adenokarzinom der azinären Zellen (1%), das seröse Zystadenokarzinom (<1%) und das Pankreatikoblastom (<1%) unterteilt. Benigne Tumore des exokrinen Pankreas sind das seröse Zystadenom, das muzinöse Zystadenom, das intraduktale papillär-muzinöse Adenom und das reife Teratom (Grenacher et al. 2009). Die Ausbreitung von Tumorerkrankungen wird anhand der TNM-Klassifikation eingeteilt. Das TNM-System beruht auf drei verschiedenen Eigenschaften, wobei sich T auf die Tumorgröße, N auf den Befall von Lymphknoten und M auf den Nachweis von Metastasen bezieht. Diese Klassifikation wurde maßgeblich von dem Franzosen Pierre Denoix in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt (Brierley et al. 2006). Die Ideen von Denoix wurden von der UICC aufgegriffen, wodurch 1968 eine erste Ausgabe eines zusammenfassenden Werkes zur Tumorklassifikation herausgegeben wurde (Sobin 2003). Seitdem wurde das Klassifikationssystem konstant weiter entwickelt bis zur aktuellen 7. Auflage, wobei bezüglich des Pankreaskarzinoms im Vergleich zur 6. Auflage keine Änderungen stattgefunden haben (Wittekind 2010). Im Folgenden werden in Tabelle 1 und 2 die aktuelle TNM-Klassifikation und Stadieneinteilung für das Pankreaskarzinom dargestellt. 9 Tabelle 1: 6. Auflage des TNM Systems für das Pankreaskarzinom des American Joint Committee on Cancer (AJCC) (Bilimoria et al. 2007) TNM - Nomenklatur für das Pankreaskarzinom TX Primärtumor kann nicht beurteilt werden T0 Kein Primärtumor nachweisbar Tis Karzinoma in situ T1 Tumor auf Pankreas begrenzt; Größter Durchmesser des Primärtumors ≤ 2 cm T2 Tumor auf Pankreas begrenzt; Größter Durchmesser >2cm T3 Der Tumor hat die Organgrenze überschritten, aber der Truncus coeliacus oder die Arteria mesenterica superior sind nicht infiltriert T4 NX N0 N1 MX M0 M1 Tumor infiltriert den Truncus coeliacus oder die Arteria mesenterica superior Die regionären Lymphknoten können nicht beurteilt werden Keine regionären Lymphknotenmetastasen Regionäre Lymphknotenmetastasen vorhanden Fernmetastasen können nicht beurteilt werden Keine Fernmetastasen Fernmetastasen Tabelle 2: 6. Auflage der Stadieneinteilung des Pankreaskarzinoms basierend auf der TNM Klassifikation des AJCC (Bilimoria 2007) Stadieneinteilung Stadium 0 Tis N0 M0 Tumor innerhalb des Pankreas Stadium IA T1 N0 M0 Tumor innerhalb des Pankreas Stadium IB T2 N0 M0 Tumor innerhalb des Pankreas Stadium IIA T3 N0 M0 Lokal invasiv, resektabel Stadium IIB T1,2 oder 3 N1 M0 Lokal invasiv, resektabel Stadium III T4 jedes N M0 lokal fortgeschritten, resektabel Stadium IV jedes T jedes N M1 Fernmetastasen nicht 4.1.4. Klinik Die Symptome des Pankreaskarzinoms treten meist erst in fortgeschrittenen Stadien auf. So ist zu erklären, dass die meisten Patienten zum Diagnosezeitpunkt bereits an einer fortgeschrittenen Tumorerkrankung leiden (Bilimoria 2007). Die Symptome des Pankreaskarzinoms, die auch im Frühstadium auftreten, erscheinen eher unspezifisch. Am häufigsten treten im Frühstadium der Erkrankung Schwäche, 10 Appetitlosigkeit und Gewichtsverlust auf. Symptome wie ein Ikterus oder Oberbauchschmerzen treten meist erst danach auf. Das Auftreten eines Ikterus hängt allerdings von der Lage des Karzinoms ab. Er tritt bei Pankreaskopfkarzinomen häufiger auf (Porta et al. 2005). Ein nicht unerheblicher Anteil älterer Patienten mit einem neu aufgetretenen Ikterus ist an einem Pankreas- oder Gallengangskarzinom erkrankt (Reisman et al. 1996). Als weiteres, häufiger auftretendes Symptom ist Rückenschmerz zu nennen, der ein fortgeschrittenes Tumorleiden anzeigen kann (Ridder et al. 1995). 4.1.5. Diagnostik Da das Pankreaskarzinom wenig spezifische Symptome hat, ist eine Aussage zu einem diagnostischen Algorithmus zum Ausschluss eines Pankreastumors schwierig. Die aktuelle S3 - Leitlinie „Exokrines Pankreaskarzinom“ schlägt bei dem relativ unspezifischen Symptom des nicht durch Veränderungen des Bewegungsapparates erklärbaren alleinigen Rückenschmerz ein nach Alter und Verdachtslevel aufgeteiltes Vorgehen vor. Bei einem niedrigen Verdachtslevel und einem Alter unter 50 Jahren sollte bei alleinigem Rückenschmerz eine Sonographie des Pankreas durchgeführt werden, wenn eine Symptompersistenz besteht. Eine sonographische Untersuchung sowie gegebenenfalls eine Computertomographie der Bauchspeicheldrüse sollten bei Patienten mittleren Verdachtslevels unter 50 Jahren stattfinden, wenn neben den Rückenschmerzen auch Symptome wie Inappetenz, Gewichtsverlust oder Schwäche bestehen. Das gleiche Vorgehen wird für Patienten empfohlen, die sich ebenfalls im mittleren Verdachtslevel befinden und älter als 50 Jahre sind sowie Rückenschmerzen alleine oder mit den oben genannten Symptomen zusammen haben. Bei einem hohen Verdachtslevel, einem Alter über 50 Jahren sowie Schmerzen mit anderen Symptomen kann neben der Sonographie und der Computertomographie auch eine Endosonographie als diagnostische Möglichkeit angeboten werden. Es Rückenschmerzcharakter wird auch jedoch schon betont, früher dass eine individuell je nach Computertomographie oder Endosonographie vorgenommen werden können. Der diagnostische Algorithmus sollte also mit einer Oberbauchsonographie beginnen. Bei konkretem Tumorverdacht sollte neben der perkutanen Computertomographie Sonographie (CT), eine auch eine Endosonographie, Magnetresonanztomographie Magnetresonanz-Cholangiopankreatikographie (MRCP) oder (MRT) eine mit Endoskopische Cholangiopankreatikographie (ERCP) erfolgen. Die sensitivsten Verfahren, um ein Pankreaskarzinom zu diagnostizieren, sind die CT und die MRT in Kombination mit der 11 MRCP sowie die Endosonographie. Im Rahmen des Tumorstagings sollte mindestens eine Sonographie des Abdomens, eine Röntgenaufnahme des Thorax sowie eine CT des Abdomens stattfinden (Seufferlein et al. 2013). Die MRT spielt hier eine untergeordnete Rolle. Sie kann eingesetzt werden, um fragliche kleine hepatische Raumforderungen oder zystische Läsionen des Pankreas komplementär zur CT abzuklären (Kinney 2010). Vor einer Operation ist die CT unverzichtbar, um einzuschätzen, ob der Tumor resektabel ist (Bipat et al. 2005). Eine zytologische oder histologische Diagnosesicherung ist präoperativ nicht notwendig, da potentiell resektable Raumforderungen der Bauchspeicheldrüse mit unklarer Dignität operativ entfernt werden sollten (Seufferlein 2013). Bevor ein Pankreaskarzinom anderweitig therapiert wird, ist eine bioptische Diagnosesicherung aufgrund der vielen möglichen Differentialdiagnosen einer Raumforderung des Pankreas unabdingbar, um Fehlbehandlungen zu vermeiden (David et al. 1998). In dieser Situation bietet die endosonographisch gestützte Feinnadelbiopsie eine sichere und genaue Möglichkeit zur Sicherung der Diagnose (Varadarajulu et al. 2005). Die Rolle verschiedener Biomarker wie CA19-9, Cancer-Antigen 125 (CA125) und Carcinoembryonales Antigen (CEA) in der Diagnostik des duktalen Adenokarzinoms des Pankreas ist Gegenstand der aktuellen Forschung und wird kontrovers diskutiert. In der heutigen klinischen Routine wird die Bestimmung der Serumkonzentration des CA19-9 angewandt. CA19-9 ist ein Antigen, das von Zellen exokriner Epithelien produziert und normalerweise auf der Oberfläche von Erythrozyten absorbiert wird. Die Zellen des Bauchspeicheldrüsenkrebses sezernieren eben dieses Oliogosaccharid (Winter et al. 2013). Zur Früherkennung von Bauchspeicheldrüsenkrebs ist die Bestimmung des Serumspiegels von CA19-9 als Screening - Untersuchung in der asymptomatischen Bevölkerung nach einer japanischen Studie nicht sinnvoll (Homma et al. 1991). Auch in einer koreanischen Studie an über 70.000 asymptomatischen Personen konnte festgestellt werden, dass aufgrund des sehr niedrigen positiven prädiktiven Wertes der Serumspiegelbestimmung von CA19-9 bezüglich des Pankreaskarzinoms eine Screening - Untersuchung nicht effizient ist (Kim et al. 2004). Eine andere Studie kommt zu dem Ergebnis, dass CA19-9 bereits erhöht ist, bevor sich erste Symptome zeigen, und schlägt eine Screeninguntersuchung für Risikopersonen vor. Es ist jedoch anzumerken, dass es sich bei den untersuchten Personen nur um postmenopausale Frauen gehandelt hat und die Fallzahl mit 154 Personen eher gering ist. Hervorzuheben ist jedoch, dass eine CA19- 12 9 Serumspiegelbestimmung keine diagnostische Sicherheit bietet und eher als ergänzende Maßnahme zu den bereits erläuterten Möglichkeiten anzusehen ist (Baghbanian et al. 2013). 4.1.6. Therapie und Prognose Das Pankreaskarzinom wird meistens erst in fortgeschrittenen Stadien diagnostiziert, was bei 80 – 85% der Patienten eine chirurgische Resektion unmöglich macht. Aktuell ist aber eben diese chirurgische Resektion der einzige kurative Heilungsansatz. Erschwerend kommt noch hinzu, dass der Bauchspeicheldrüsenkrebs auf viele Chemotherapeutika nur schlecht anspricht (Vincent et al. 2011). Bei Patienten mit resktablen Pankreaskarzinom sollte, wenn möglich, eine Resektion durchgeführt werden, da eine alleinige Chemotherapie, Radiotherapie oder Radiochemotherapie schlechtere Überlebensraten erzielt (Doi et al. 2008). Bezüglich der Resektabilität werden in der Literatur unterschiedliche Angaben gemacht. Das National Comprehensive Cancer Network (NCCN) definiert lokalisierte und resektable Pankreastumoren anhand dreier Kriterien. Es sollten keine Fernmetastasen bestehen und es sollte keine Infiltration, Distorsion oder Umhüllung sowie kein Tumorthrombus der Vena mesenterica superior oder der Pfortader radiologisch nachweisbar sein. Auch sollten deutliche Fettflächen um den Truncus coeliacus, die Arteria hepatica sowie die Arteria mesenterica superior bestehen (Callery et al. 2009). Die aktuelle S3-Leitlinie zum exokrinen Pankreaskarzinom verweist bezüglich der Kriterien von grenzwertig resektablen Tumoren ebenfalls auf die NCCN Guidelines (Seufferlein 2013). Die Standardoperation beim Pankreaskopfkarzinom ist die partielle Doudenopankreatektomie (klassische Operation nach Whipple) oder die Pylorus erhaltende Duodenopankreatektomie. Beide Operationen sind gleichwertige Alternativen (Diener et al. 2014). Bei Karzinomen des linksseitigen Pankreas ist die Pankreaslinksresektion mit einer Splenektomie die Therapie der Wahl (Gebhardt et al. 2000). Bei allen Resektionen sollte ein Sicherheitsabstand zum gesunden Gewebe von mindestens einem Millimeter eingehalten werden. Patienten, bei denen der Sicherheitsabstand unterschritten wurde, haben die gleiche Prognose wie Patienten ohne vorhandenen Sicherheitsabstand (Campbell et al. 2009). Wenn es möglich ist, sollte nach einer kurativen Resektion eine adiuvante Chemotherapie durchgeführt werden. Es wurde gezeigt, dass eine adiuvante Chemotherapie mit Gemcitabin (Ueno et al. 2009) oder Floururacil in Kombination mit Folinsäure (Neoptolemos et al. 2010) der alleinigen Operation überlegen ist. Auch Patienten mit 13 inkompletter Resektion profitieren von einer postoperativen Chemotherapie mit Gemcitabin (Oettle et al. 2007). Aufgrund der fehlenden Frühsymptome und der damit einhergehenden späten Diagnose präsentiert sich das Tumorleiden häufig in einem schon fortgeschrittenen Stadium, das einen palliativen Therapieansatz erfordert. In dieser Situation sollte, soweit möglich, eine die Symptomlast der Patienten reduzierende, palliative Chemotherapie durchgeführt werden. Patienten mit metastasiertem Bachspeicheldrüsenkrebs in gutem Allgemeinzustand können von einer Kombinationschemotherapie aus 5-Floururacil, Folinsäure, Irinotecan und Oxaliplatin profitieren (Conroy et al. 2011). Wenn dieses Therapieregime nicht möglich sein sollte, stellt die Kombination von nab-Paclitaxel mit Gemcitabine eine Alternative dar. Die Kombination beider Wirkstoffe ist der alleinigen Therapie mit Gemcitabin überlegen (Von Hoff et al. 2013) Insgesamt ist die Prognose des Pankreaskarzinoms schlecht. Die FünfjahresÜberlebensrate beträgt durchschnittlich für alle Patienten im Stadium IA 13,6%, IB 11,7%, IIA 6,5%, IIB 5,1%, III 2,7% und im Stadium IV nur 0,7%. Wenn eine Resektion des Tumors durchgeführt wurde, ist die Prognose besser als bei nicht resezierten Tumoren. Bei pankreatektomierten Patienten im Stadium IA beträgt die FünfjahresÜberlebensrate 33,4%, wohingegen sie bei Patienten im gleichen Stadium, deren Tumor nicht reseziert werden konnte, nur bei 3,8% liegt (Bilimoria 2007). 4.1.7. Die Rolle der Strahlentherapie beim Pankreaskarzinom Die Rolle der Strahlentherapie beim Pankreaskarzinom ist nicht abschließend geklärt und Gegenstand von aktuellen Studien. Eine adiuvante Radio-Chemo-Therapie (RCT) nach einer vollständigen Resektion mit ausreichendem Sicherheitssaum um den Tumor oder eine postoperative RCT nach einer unvollständigen Resektion oder ungenügendem Sicherheitssaum um den Tumor sollte nur im Rahmen von Studien stattfinden, da die bisherige Studienlage kontrovers ist. Die adiuvante RCT nach einer kompletten Resektion oder die postoperative RCT nach inkompletter Resektion scheint der alleinigen Chemotherapie nicht überlegen (Stocken et al. 2005), wobei die in der Metaanalyse eingeschlossenen Studien von älterem Datum sind und nicht den aktuellen technologischen Stand der Radioonkologie repräsentieren. Diese unklare Situation ist jedoch Gegenstand aktueller Studien. Die neoadiuvante RCT sollte bei resektabelen Adenokarzinomen des Pankreas ebenfalls nicht außerhalb von Studien durchgeführt werden, da, obwohl die lokale Kontrolle verbessert wird, kein Überlebensvorteil 14 gegenüber der sofortigen Operation nachgewiesen werden konnte (Barbier et al. 2011). Bei dem lokal fortgeschrittenen inoperablen Pankreaskarzinom kann durch eine neoadiuvant intendierte RCT in einigen Fällen eine Resektabilität erreicht werden, wodurch die betroffenen Patienten eine bessere Prognose haben als solche Patienten, bei denen keine Resektion durchgeführt werden kann (Seufferlein 2013). Aktuelle Studien versuchen auch hier die Rolle der Strahlentherapie in der neoadiuvanten Therapie des Pankreaskarzinoms zu klären. In der palliativen Situation erzeugt die RCT gegenüber der alleinigen Chemotherapie einen signifikanten Überlebensvorteil beim lokal fortgeschrittenen inoperablen Pankreaskarzinom (Huguet et al. 2007; Loehrer et al. 2011). Es wird ein sequenzielles Vorgehen empfohlen, bei dem vor der RCT eine Induktionschemotherapie durchgeführt wird. Diejenigen Patienten, deren Tumorleiden während der Induktionschemotherapie nicht progredient ist, können am ehesten von der folgenden RCT profitieren (Krishnan et al. 2007). Dieses Therapiekonzept wird im Rahmen der CONKO-007 Studie aktuell auch auf seinen Stellenwert in der neoadiuvanten Therapie des Bauchspeicheldrüsenkrebses untersucht. 4.2. Immunsystem 4.2.1. Aufbau des Immunsystems Das Immunsystem kann in das spezifische und unspezifische System unterteilt werden, die zusammen arbeiten. Die unspezifische oder angeborene Immunität reagiert unmittelbar auf Pathogene und besteht aus humoralen und zellulären Bestandteilen. Die spezifische oder erworbene Immunität ist in jedem Individuum einzigartig und wird erst durch Kontakt mit einem Antigen aktiviert. Sie besitzt die Fähigkeit extrem langlebige Zellen zu produzieren, die das immunologische Gedächtnis des Organismus bilden. Im unspezifische System gehören die neutrophilen und eosinophilen Granulozyten, das Monozyten-Makrophagen-System, dendritische Zellen und die natürliche Killerzellen zu den zellulären Bestandteilen. Humorale Bestandteile sind Zytokine, Akute-PhaseProteine, Defensine und das Komplentsystem. Diese Bestandteile hängen eng zusammen. Das spezifische System besteht im Wesentlichen aus antigenspezifisch arbeitenden Tund B-Lymphozyten sowie den von ihnen produzierten Immunglobulinen und Zytokinen. Um einen T-Lymphozyten zu aktivieren, muss diesem das passende und aufgearbeitete Antigen auf einem humanen-Leukozyten-Antigen (HLA) präsentiert werden. Alle kernhaltigen Zellen exprimieren auf ihrer Oberfläche Klasse-I-HLA-Moleküle, die CD8+ 15 zytotoxische T -Zellen aktivieren können. Zytotoxische T-Zellen können die gebundenen Zellen töten. Antigen präsentierenden Zellen wie B-Lymphozyten, Monozyten, Makrophagen oder dendritische Zellen präsentieren Antigene auf Klasse-II-HLAMolekülen, die ausschließlich von CD4+ T-Helferzellen erkannt werden. CD4+ T-Zellen können die Immunantwort entweder verstärken (TH1- /TH2-Zellen) oder dämpfen (Treg). Die B-Lymphozyten werden durch CD4+ T-Zellen über ihre MHC-Moleküle oder durch Zytokine aktiviert, wenn sie das passende Antigen auf ihrem B-Zell-Rezeptor gebunden haben. Daraufhin vermehrt sich die aktivierte B-Zelle und differenziert sich zur antikörperproduzierenden Plasmazelle und zur B-Gedächtniszelle, die das immunologische Gedächtnis des Organismus darstellt. Wenn die gebildeten Antikörper das passende Antigen binden, so inaktivieren sie diese und erleichtern deren Phagozytose. Zudem aktivieren sie das Komplementsystem (Angstwurm et al. 2012). 4.2.2. Tumor - assoziierte - Makrophagen (TAM) Monozyten entstammen der myeloischen Zellreihe und differenzieren sich zu Makrophagen, wenn sie in das periphere Gewebe übertreten. Dort übernehmen sie Aufgaben wie die Phagozytose oder die Antigenpräsentation (Chaplin 2010). Makrophagen können sich in verschiedene Subgruppen differenzieren. Über Interferon-γ (IFN-γ) werden sie von TH1-Zellen angeregt, sich zu einem proinflammatorischen Makrophagen zu differenzieren. TH2-Zellen können über die Zytokine Interleukin 4, Interleukin 5 und Interleukin 13 eine Differenzierung zu einem antiinflammatorischen Makrophagen auslösen (Gordon 2003). Entsprechend ihrer Aktivierung durch TH1-Zellen wird diese Makrophagenantwort als M1-Antwort bezeichnet, wohingegen die durch TH2Zellen ausgelöste Makrophagenantwort als M2-Antwort bezeichnet wird (Mills et al. 2000). Aktivierte Makrophagen des M1-Phänotyps sind in der Lage, Mikroorganismen und Tumorzellen zu töten sowie proinflammatorische Zytokine auszuschütten. Die Makrophagen des M2-Phänotyps hingegen beeinflussen die Entzündungsreaktion, entfernen Detritus, fördern die Angiogenese sowie die Gewebeheilung. Die Monozyten werden durch verschiedene Zytokine wie den Colony-Stimulating-Factor-1 (CSF-1), den Vascular-Endothelial-Growth-Factor (VEGF) oder Chemokine zur Migration in das Tumorgebiet und zur Differenzierung angeregt. Teilweise werden ebendiese Botenstoffe vom Tumor selbst produziert (Murdoch et al. 2004). Es wird angenommen, dass durch die vom Tumor selbst oder die von den T-Zellen ausgeschütteten Zytokine die meisten TAM den M2-Phänotyp annehmen (Mantovani et al. 2002). Schon frühe, nicht invasive 16 Tumore scheinen Makrophagen und andere inflammatorische Zellen in das sie umgebende Stroma zu locken. Dort fördern sie die Tumorinvasion, indem sie mit ihren verschiedenen Proteasen die Basalmembran schädigen und den Tumorzellen das Wachstum in das umgebende Stroma erleichtern. Auch fördern sie durch die Abgabe verschiedener Stoffe gerade in den hypoxischen Bereichen um den Tumor die Angiogenese. In den hypoxischen Arealen unterdrücken sie außerdem die antitumeröse Wirkung der anderen Zellen des Immunsystems. Die Metastasierung fördern sie zudem dadurch, dass sie die Mobilität der Tumorzellen erhöhen und sie in Richtung der Blutgefäße anziehen (Lewis et al. 2006). 4.2.3. Tumor - infiltrierende - Lymphozyten (TIL) In Studien wurde bereits ein Zusammenhang zwischen TIL und der Prognose von Malignomerkrankungen gefunden. Zytotoxische CD8+ TIL sind dabei mit einem besseren Überleben assoziiert, während sich die Situation bei den regulatorischen FoxP3+-Zellen schwieriger darstellt. Man geht davon aus, dass sie die Funktion des Immunsystems unterdrücken und damit vorteilhaft für den Tumorprogress sein würden. Aktuell verbreitet sich jedoch auch die Meinung, dass FoxP3+-Zellen mit einer besseren Prognose verbunden sein können (deLeeuw et al. 2012). CD8+ T-Zellen können die von Tumorzellen auf MHC-I Molekülen präsentierten tumorspezifischen Antigene erkennen. Von den tumorspezifischen Antigenen aktiviert können CD8+-Zellen die als körperfremd erkannte Zelle entweder zytolytisch oder durch die Sekretion von Zytokinen wie TNF (Tumor-Nekrose-Faktor) oder IFN-γ zerstören (Savage et al. 2014). Die Annahme, dass zytotoxische T - Zellen Tumorzellen angreifen und zerstören können, ist dadurch bestätigt worden, dass eine hohe Dichte von CD8+ bei vielen Tumorentitäten ein unabhängiger und positiver prognostischer Faktor ist (Kim et al. 2007). Treg spielen eine wichtige Rolle in der Selbsttoleranz sowie in der Regulation von Immunreaktionen und das FoxP3 ist ein Treg spezifischer Transkriptionsfaktor (Sakaguchi et al. 2008). Das seltene IPEX-Syndrom (Immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked) ist durch eine angeborene Mutation in eben diesem FoxP3-Gen verursacht und durch Autoimmunprozesse in mehreren Organen charakterisiert (Barzaghi et al. 2012), was die wichtige Rolle dieses Transkriptionsfaktors verdeutlicht. 17 5. Methoden 5.1. Kollektiv Diese Arbeit basiert auf einem Kollektiv von 63 Patienten mit einem Adenokarzinom des Pankreas, die im Zeitraum von 1996 bis 2012 an der Strahlenklinik der Universitätsklinik Erlangen-Nürnberg behandelt wurden. Patienten mit Tumoren anderer histologischer Subgruppen wurden ausgeschlossen. Von diesen 63 Patienten sind 31 weiblichen und 32 männlichen Geschlechts. Das Durchschnittsalter bei der Diagnosestellung beträgt 63,6 Jahre, wobei der jüngste Patient 44,7 Jahre alt ist und der älteste 78,6 Jahre. Der Tumor der Mehrzahl der 63 Patienten wurde nach den Kriterien der UICC genauer klassifiziert. Nach der zum jeweiligen Diagnosezeitpunkt gültigen UICC Klassifikation befanden sich 8 Patienten im Stadium I, 32 Patienten im Stadium II, 12 Patienten im Stadium III und 8 Patienten im Stadium IV (Abbildung 1). Der Primärtumor war bei 6 Patienten im T1 Stadium, bei 7 Patienten im T2 Stadium, bei 36 Patienten im T3 Stadium sowie bei 11 Patienten im T4 Stadium. 31 Patienten wiesen zum Diagnosezeitpunkt bereits Lymphknotenmetastasen (N1) auf, bei 10 Patienten waren Fernmetastasen (M2) nachweisbar (Tabelle 3). UICC Stadien 35 30 25 20 15 Anzahl 10 5 0 I II III IV Abbildung 1: Aufteilung der Kollektivs nach UICC Klassifikation Tabelle 3: Aufteilung des Kollektivs nach TNM - Klassifikation 18 TNM - Klassifikation Anzahl Patienten T1 6 T2 7 T3 36 T4 10 N0 27 N1 31 M0 53 M1 10 33 Patienten wurden neoadiuvant einer kombinierten Radio-Chemotherapie unterzogen. 4 von diesen Patienten konnten nicht operiert werden, während bei 9 Patienten eine Pankreaslinksresektion und bei 20 Patienten eine Doudenopankreatektomie nach Whipple durchgeführt werden konnte. 7 Patienten wurden adiuvant und weitere 18 Patienten im palliativen Sinne bestrahlt. Die Daten wurden beim Erlanger Tumorzentrum abgefragt und mithilfe des Archives des Pathologischen Institutes der Universitätsklinik so weit wie möglich vervollständigt. Die fehlenden Daten waren nicht zu ermitteln. 5.2. Herstellung der Tissue - Microarrays (TMA) Insgesamt wurde von 63 Patienten Gewebe des Primärtumors gewonnen. Von diesen konnte bei 28 Patienten zusätzlich Gewebe der Invasionsfront des Primärtumors und bei 32 Patienten Gewebe vom Normalgewebe des Pankreas gewonnen werden. Von diesen 123 Gewebeproben wurden TMAs angefertigt. Um diese TMAs anzufertigen wurden die entsprechenden, in Paraffinblöcken eingebetteten Gewebeproben und die dazugehörigen feingeweblichen Schnitte aus dem Archiv des Pathologischen Institutes der Universitätsklinik Erlangen entnommen. Die mit Hämatoxylin-Eosin (HE) gefärbten Schnitte dienten als Schablone für ihre dazugehörigen Paraffinblöcke, auf den Schnitten wurden die jeweiligen Gebiete mithilfe eines Lichtmikroskops eingezeichnet. Mit Hilfe dieser Schablone wurden die markierten Areale 19 durch eine Hohlnadel aus dem Paraffinblock entnommen. Bis zu 60 entnommene Stanzzylinder wurden in einem TMA Block zusammen neu eingebettet. 5.3. Immunhistologische Färbung Von den TMA - Paraffinblöcken wurden drei feingewebliche Schnitte angefertigt. Ein Schnitt wurde einfach immunhistologisch gefärbt, bei den zwei anderen Schnitten erfolgte eine immunhistologische Doppelfärbung. Es entstanden also 369 unterschiedliche Gewebeproben. 5.3.1. E-Cadherin Um zwischen Tumorgewebe und stromalen Gewebe differenzieren zu können, wurde eine immunhistologische Färbung mit einem Antikörper gegen E-Cadherin vorgenommen (Abbildung 2). Das Molekül E-Cadherin dient der Zell - Zell - Adhäsion und kommt in menschlichen Epithelien vor (Geiger et al. 1992). Die immunhistologische Färbung mit dem Antikörper gegen E-Cadherin (BD, Heidelberg, Germany) wurde mit dem vollautomatischen Ventana BenchMark Ultra Färbesystem (Roche, Grenzach-Wyhlen, Germany) durchgeführt. Zur Antigenerkennung wurde ein CCL Puffer (Benchmark ULTRACC1, Roche, Germany) verwendet und die Zellkerne wurden mit Hämatoyxlin angefärbt. Abbildung 2: Tumorgewebe (bräunlich) umgeben von stromalem Gewebe (Vergrößerung 20:1) 20 5.3.2. CD68 und CD163 Um zwischen Makrophagen des M-1 und des M-2 Phänotyps differenzieren zu können wurde eine immunhistologische Doppelfärbung mit Antikörpern gegen CD68 und CD163 Moleküle vorgenommen (Abbildung 3). CD68 ist ein Pan-Makrophagen Marker, wohingegen CD163 ein spezifischer Marker für Makrophagen vom M-2 Phänotyp ist (Brown et al. 2009). Für die Färbung wurde zunächst ein Feingewebsschnitt von dem TMA Paraffinblock angefertigt. Der Schnitt wurde mittels Xylol und Ethanollösung entparaffiniert. Der im TRIS-Puffer gelagerte Schnitt wurde nun im Dampftopf zur Antigendemaskierung gekocht. Nach der Antigendemaskierung fand eine Spülung mit TRIS-Puffer statt. Im Folgenden wurde der Schnitt für eine Nacht in einer Lösung mit dem Primärantikörper gegen CD163 (Novocastra, NCL - CD 163) und Humanalbumin im Verhältnis 1:500 gelagert. Anschließend wurde der Schnitt mit einem AP-Polymer-Kit (Zytomed, Berlin, Germany) und Fast Red angefärbt. Nachdem der Schnitt erneut mit TRIS-Puffer gespült wurde, musste er für eine Stunde zusammen mit einer Lösung aus dem Sekundärantikörper gegen CD68 (Dako, Code M 0876) und Humanalbumin im Verhältnis 1:200 gelagert werden. Die Färbung wurde mittels eines AP-Polymer-Kits (Zytomed, Berlin, Germany) und Fast Blue durchgeführt. Nach einer Spülung mit TRISPuffer erfolgte die Eindeckelung mit einem wässrigen Eindeckmedium. Abbildung 3: Immunhistologische Färbung mit Antikörpern gegen CD163 (rot) und CD68 (blau) (Vergrößerung 20:1) 21 5.3.3. FoxP3 und CD8 Die immunhistologische Doppelfärbung mit Antikörpern gegen das FoxP3 und das CD8 Molekül dient der Identifikation von Treg und zytotoxischen CD8+ T - Zellen (Abbildung 4). Das FoxP3 ist ein für Treg spezifischer Transkriptionsfaktor (Sakaguchi 2008). Adulte Lymphozyten exprimieren entweder das CD4 oder das CD8 Molekül, wobei das CD8 Molekül die Identifikation von zytotoxischen T - Zellen erlaubt (Andersen et al. 2006). Für die Färbung wurde zunächst ein Feingewebsschnitt von dem TMA Paraffinblock angefertigt. Für die FoxP3 - Färbung wurde die Biotin - Streptavidin - Komplex-Methode mit einer Verstärkung durch Tyramin angewandt. Die gleiche Methode ohne Verstärkung wurde für die CD8 - Färbung verwendet. Um den Schnitt zu entparaffinieren, musste er in Xylol- und Ethanol - Lösungen in verschiedenen Konzentrationen gebadet werden. Im nächsten Schritt wurde der Schnitt in einer Zitronensäurepufferlösung bestehend aus 2,1 Gramm Zitronensäure auf 1 Liter Aqua mit einem pH-Wert von 6 gelagert. Zur Antigendemaskierung wurde das Gefäß mit dem Schnitt für fünf Minuten in einem Wasserbad im Dampftopf bei 120° Celsius gekocht. Anschließend wurde der Objektträger mit dem Schnitt auf der Unterseite auf eine Cuverplatte gelegt, auf die vorher 1 L TRIS - Puffer zusammen mit 1ml TWEEN gegeben wurden. Die dann in einen Ständerkasten gestellte Cuverplatte wurde mit TRIS/TWEEN - Puffer aufgefüllt. Der TRIS/TWEEN - Puffer wurde abgelassen und fünf Tropfen Blocking Sol. 1 wurde in die Kammer gegeben. Nach fünf Minuten fand eine erneute Spülung mit TRISS/TWEEN Pufferlösung statt. Anschließend wurde die Lösung bestehend aus dem FoxP3 Antikörper (abcam, Code 20034) und Humanalbumin im Verhältnis 1:100 über Nacht zu dem Objektträger gegeben. Nach der Einwirkzeit wurde die Kammer erneut mit TRISS/TWEEN - Lösung gespült und nach seinem Ablaufen fünf Tropfen Post Block Reagent 2 in die Kammern geträufelt. Die Kammer wurde nach 20 Minuten wiederum mit TRISS/TWEEN Lösung gespült und dann mit fünf Tropfen AP-Polymer-Kit (Zytomed, Berlin, Germany) beträufelt, der eine halbe Stunde einwirken musste. Nach erneuter Spülung mit TRISS/TWEEN Lösung wurden drei Tropfen Fast Red Lösung auf den Objektträger geträufelt, der für 20 Minuten bei Raumtemperatur zugedeckt verbleiben musste. Danach wurde der Objektträger unter fließendem Wasser abgespült und in einem Gefäß wieder mit destilliertem Wasser aufgefüllt. Für die zweite Färbung muss der Schnitt für eine Minute im Zitronensäurepuffer (pH=6) in einer Mikrowelle zum kochen gebracht werden. Daraufhin musste er für eine Stunde in einer Lösung einwirken, in der sich CD8-Antikörper (Dako, Code M7103) und Humanalbumin im Verhältnis 1:50 befanden, worauf eine Spülung mit TRISS/TWEEN Lösung folgte. 22 Nachdem ein Tropfen Brij (Polyalkylenglycolether) aufgebracht wurde, wirkte der Antikörper in Lösung von 1:50 erneut eine halbe Stunde ein. Nach wiederholtem Spülen mit TRISS/TWEEN Lösung wurde der Objektträger für 30 min in einem Strept -AB Komplex (Dako, Code K 391) eingelegt. Die Färbung durch eine Fast-Blue-Farbreaktion erfolgte nach erneutem Spülen mit TRISS/TWEEN Lösung. Bevor die Gegenfärbung mittels Hämalaun erfolgen konnte, musste der Objektträger unter fließendem Wasser abgespült werden und in destilliertem Wasser eingelegt werden. Im letzten Schritt erfolgte die Eindeckelung mit einem wässrigen Eindeckmedium. Abbildung 4: Immunhistologische Färbung mit Antikörpern gegen FoxP3 (rot) und CD8 (blau) (Vergrößerung 20:1) 5.4. Auswertung Für die Auswertung wurden die TMAs im ersten Schritt digitalisiert. Dies erfolgte mittels eines hochauflösenden Scanners (MIRAX-Scanner, Zeiss, Oberkochen, Deutschland). Die nun digitalisierten TMAs wurden mittels des Programms Pannoramic Viewer (3D Histech, Budapest, Ungarn) in kleinere Untereinheiten zugeschnitten. Die zugeschnittenen Bildteile wurden mit dem Programm Irfan View (Irfan Skiljan, Wien, Österreich) überspeichert, damit sie im nächsten Schritt weiter bearbeitet werden konnten. Mit Hilfe des Bildanalyseprogramms Biomas (PD Dr. Distel, Strahlenklinik Erlangen, Deutschland) wurden die Untereinheiten der TMAs in die einzelnen runden Gewebsstanzen zugeschnitten. Es lagen nun von jedem ausgestanzten Gewebszylinder drei übereinanderliegende unterschiedlich gefärbte Schnitte vor. Damit eine präzise Auswertung möglich war, mussten die drei übereinanderliegenden Schnitte nun genau aufeinander ausgerichtet 23 werden. Als Grundlage dazu dienten die Cadherin-E-Färbung bzw. die FoxP3/CD8 Färbung, auf die die anderen Schnitte mithilfe des Programms Biomas ausgerichtet wurden. Ebenfalls mithilfe des Biomas-Programms wurden nun in allen Gewebszylindern in der Cadherin-E-Färbung die intraepithelialen Gebiete und das sie umgebene stromale Gebiet definiert. Die in der Cadherin-E-Färbung definierten Gebiete konnten vom Biomas - Programm auf Grund der bereits erfolgten Ausrichtung der anderen Schnitte auf eben diese übertragen werden. Nachdem die intraepithelialen und stromalen Gebiete definiert waren, zählte das Biomas-Programm halbautomatisch in Einzelschritten die vorhandenen Zellen. Nach dem automatischen Zählen und Markieren eines Merkmals konnten noch manuell Änderungen vorgenommen werden. Die jeweilige Häufigkeit der Merkmale in einer Stanzzylinderserie schrieb das Biomas-Programm in eine Exel-Tabelle (Microsoft Office, Microsoft, USA). 5.5. Statistik Das Biomas - Programm errechnete aus der absoluten Zellzahl und der betrachteten Fläche die relative Zelldichte pro mm2. Die relative Zelldichte pro mm2 wurde für alle Färbungen der Stanzzylinder für das stromale und intraepitheliale Gebiet errechnet. Es lagen nun für jedes Merkmal in dem zentralen Tumorgewebe, der Invasionsfront des Tumors und dem Pankreasnormalgewebe jeweils im intraepithelialen und stromalen Gebiet die Zellzahlen pro mm2 vor. Alle diese Gruppen wurden an ihrem Median in kleiner als der Median „0“ und größer als der Median „1“ aufgeteilt. Beim Erlanger Tumorzentrum wurden bezüglich der 63 Patienten des Kollektivs die Daten zum rezidivfreien Überleben, metastasenfreien Überleben, Gesamtüberleben sowie zur Komplettremission und dem tumorbedingten Tod abgefragt. Anhand dieser Daten wurden für die beiden am Median getrennten Gruppen die Kaplan-Meier-Kurven berechnet. Mithilfe des Log-Rank Testes wurden die Überlebenszeiten der beiden Gruppen untersucht und festgestellt, ob sie signifikant verschieden sind. Die Berechnung der Kaplan-Meier-Kurve und des Signifikanzniveaus mittels Log-Rank-Tests erfolgte mit der Statistik- und Analysesoftware SSPS (IBM Deutschland GmbH, Nürnberg, Deutschland). 6. Ergebnisse 24 6.1. Zellverteilung und Anzahl 6.1.1. CD68 25 Zellzahl / mm2 CD68 intraepithelial 20 CD68 stromal 15 10 5 0 Central Invasionsfront Normalgewebe Abbildung 5: Durchschnittliche Anzahl CD68+ Zellen in den verschiedenen Geweben Die Anzahl der CD68+ Zellen ist intraepithelial durchweg höher als stromal. Durchschnittlich finden sich pro mm2 intraepithelial im zentralen Tumor 20,6 Zellen, in seiner Invasionsfront 18,3 und im normalen Pankreasgewebe 12,2 Zellen. Die durchschnittliche Anzahl der stromal gelegenen CD68+ Zellen ist geringer und weist die gleiche Tendenz auf. Im zentralen Tumor befinden sich stromal mehr Zellen (9,0 pro mm2) als in der Invasionsfront (7,0 pro mm2) und im Pankreasnormalgewebe (5,2 pro mm2) (Abbildung 5). 25 6.1.2. CD163 350 CD163 Intraepithelial CD163 stromal Zellzahl / mm2 300 250 200 150 100 50 0 Central Invasionsfront Normalgewebe Abbildung 6: Durchschnittliche Anzahl CD163+ Zellen in den verschiedenen Geweben Stromal sind durchweg mehr CD163+ Zellen gelegen als intraepithelial. Am meisten Zellen sind stromal beim zentralen Tumor gelegen (304,6 pro mm2), während an der Invasionsfront (271,8 pro mm2) und im Normalgewebe (263,8 pro mm2) weniger Zellen vorhanden sind. Intraepithelial sind die CD163+ Zellen zwischen den verschiedenen Gewebslokalisationen recht homogen verteilt (Tumor zentral: 220 pro mm2, Invasionsfront: 240 pro mm2, Normalgewebe: 215,5 pro mm2) (Abbildung 6). 26 6.1.3. FoxP3 Zellzahl / mm2 60 FoxP3 Intraepithelial FoxP3 stromal 50 40 30 20 10 0 Central Invasionsfront Normalgewebe Abbildung 7: Durchschnittliche Anzahl FoxP3+ Zellen in den verschiedenen Geweben Stromal sind erneut durchweg mehr FoxP3+ Zellen vorhanden als intraepithelial. Im Stroma des zentralen Tumors sind die meisten FoxP3+ Zellen lokalisiert (50,6 pro mm2). Im Stroma der Invasionsfront sind durchschnittlich 41,0 Zellen pro mm2 vorhanden, während sich im Normalgewebe nur 21,5 Zellen pro mm2 befinden. Intraepithelial liegen im zentralen Tumor (25,88 pro mm2) und in der Invasionsfront (27,5 pro mm2) etwa gleich viele Zellen, wohingegen im Normalgewebe weniger vorhanden sind (9,3 pro mm2) (Abbildung 7). 27 6.1.4. CD8 180 CD8 Intraepithelial CD8 stromal Zellzahl / mm2 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Central Invasionsfront Normalgewebe Abbildung 8: Durchschnittliche Anzahl CD8+ Zellen in den verschiedenen Geweben Die durchschnittliche Verteilung der CD8+ Zellen ist sehr unterschiedlich. Die meisten Zellen liegen stromal im zentralen Tumor (161,2 pro mm2), während sich in der Invasionsfront (143,3 pro mm2) und im Normalgewebe (139,8 pro mm2) weniger Zellen befinden. Intraepithelial liegen im normalen Pankreasgewebe die größte Anzahl CD8+ Zellen (119,8 pro mm2), wohingegen sich im zentralen Tumor (83,1 pro mm2) und in der Invasionsfront (108,6 pro mm2) weniger Zellen befinden (Abbildung 8). 28 6.2. Die Zellverteilung und Anzahl als prognostischer Faktor 6.2.1. CD68+ Zelldichte im Verhältnis zum rezidivfreien Überleben Abbildung 9: Dichte der stromalen CD68+ Zellen pro mm2 des Pankreasnormalgewebes im Verhältnis zum rezidivfreien Überleben in Monaten (p=0,181) Es besteht die Tendenz, dass diejenigen Patienten, deren stromale CD68+ Zellzahl im Pankreasnormalgewebe kleiner als der Median ist, länger rezidivfrei überleben als Patienten, deren Zellzahl größer als der Median ist (Abbildung 9). Die gleiche Tendenz besteht bei der intraepithelialen Zellzahl. 29 6.2.2 Dichte der CD68+ Zellen im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben Abbildung 10: Dichte der intraepithelialen CD68+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben in Monaten (p=0,085) Bei Patienten, deren intraepitheliale CD68+ Zellzahl im zentralen Tumor größer als der Median ist, besteht eine Tendenz zu einem längeren metastasenfreien Überleben als bei Patienten, deren Zellzahl geringer als der Median ist (Abbildung 10). Die gleiche Tendenz ließ sich für die intraepitheliale und stromale CD68+ Zellzahl in der Invasionsfront des Tumors beobachten. 30 6.2.3. Dichte der CD68+ Zellen im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben Abbildung 11: Dichte der intraepithelialen CD68+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben in Monaten (p=0,049) Es besteht ein Unterschied bezüglich des progressionsfreien Überlebens bei der intraepithelialen Zellzahl im zentralen Tumor. Patienten, deren CD68+ Zellzahl größer als der Median ist, haben ein längeres progressionsfreies Überleben als Patienten, deren Zellzahl kleiner ist (Abbildung 11). Eine Tendenz in die gleiche Richtung besteht bei der stromale Zellzahl der Invasionsfront. 31 6.2.4. Dichte der CD68+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben Abbildung 12: Dichte der stromalen CD68+ Zellen pro mm2 des Pankreasnormalgewebes im Verhältnis zum Gesamtüberleben in Monaten (p=0,082) Bei dem Gesamtüberleben besteht die Tendenz, dass Patienten mit einer CD68+ Zellzahl, die kleiner als der Median ist, länger überleben als Patienten, deren Zellzahl größer als der Median ist (Abbildung 12). Diese Beobachtung wurde bei dem Stroma des zentralen Tumors und des Pankreasnormalgewebes sowie bei dem intraepithelialen Bereich der Invasionsfront und des Pankreasnormalgewebes gemacht. 32 Abbildung 13: Einfluss von CD68+ Zellen auf das Gesamtüberleben, wenn sowohl ihre intraepitheliale als auch ihre stromale Zellzahl bei einem Patienten im Normalgewebe des Pankreas unterhalb des Medians liegt (p=0,026) Aus der Abbildung 13 geht hervor, dass die Patienten, deren intraepitheliale sowie stromale CD68+ Zellzahl innerhalb des Pankreas Normalgewebes unterhalb des Medians liegt, ein längeres Gesamtüberleben vorweisen als die restlichen Patienten. Patienten mit niedrigen CD68+ Zellzahlen sind gegenüber denen im Vorteil, deren Zellzahl in beiden Gewebslokalisationen oberhalb des Medians liegt (Abbildung 13). 33 6.2.5. Dichte der CD163+ Zellen im Verhältnis zum frühzeitigen Tumortod Abbildung 14: Dichte der stromalen CD163+ Zellen pro mm2 der Invasionsfront des Tumors im Verhältnis zum frühzeitigen Tumortod in Monaten (p=0,075) Bei der Invasionsfront des Tumors zeigt sich intraepithelial wie stromal die Tendenz, dass Patienten mit CD163+ Zellzahlen, die kleiner als der Median sind, eher einen frühzeitigen Tumortod erleiden als Patienten, deren Zellzahl größer als der Median ist (Abbildung 14). 34 Abbildung 15: Dichte der stromalen CD163+ Zellen pro mm2 des Pankreasnormalgewebes im Verhältnis zum frühzeitigen Tumortod in Monaten (p=0,026) Im stromalen Pankreasnormalgewebe zeigt sich ein gegensätzlicher Unterschied im Vergleich zu der Invasionsfront. Hier erleiden Patienten mit einer CD163+ Zellzahl, die größer als der Median ist, eher einen frühzeitigen Tumortod als Patienten mit einer Zellzahl, die kleiner als der Median ist (Abbildung 15). Im intraepithelialen Pankreasgewebe zeigt sich nicht der gleiche Unterschied, jedoch besteht eine Tendenz in die gleiche Richtung. 35 6.2.6. Dichte der CD163+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben Abbildung 16: Dichte der stromalen CD163+ Zellen pro mm2 der Invasionsfront des Tumors im Verhältnis zum Gesamtüberleben in Monaten (p=0,018) Es zeigt sich im Gesamtüberleben ein Unterschied bezüglich der stromalen CD163+ Zellzahl der Invasionsfront. Patienten mit einer Zellzahl, die größer als der Median ist, überleben länger als Patienten, deren Zellzahl kleiner als der Median ist (Abbildung 16). Eine Tendenz in die gleiche Richtung zeigt sich intraepithelial im zentralen Tumor. 36 Abbildung 17: Dichte der stromalen CD163+ Zellen pro mm2 Pankreasnormalgewebes im Verhältnis zum Gesamtüberleben in Monaten (p=0,099) des Beim stromalen und intraepithelialen Pankreasnormalgewebe zeigt sich wiederum eine gegensätzliche Tendenz zu der Invasionsfront. Patienten mit einer kleineren CD163 + Zellzahl als der Median überleben länger als die mit einer höheren Zellzahl (Abbildung 17). Die gleiche Tendenz zeigt sich für die intraepithelialen Gebiete des Normalgewebes. 37 6.2.7. Dichte der FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben Abbildung 18: Dichte der intraepithelialen FoxP3+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben in Monaten (p=0,111) Patienten, deren FoxP3+ Zellzahl pro mm2 im zentralen Tumor intraepithelial größer als der Median ist, überleben tendenziell länger metastasenfrei als Patienten, die dort eine geringere FoxP3+ Zelldichte als der Median haben (Abbildung 18). 38 6.2.8. Dichte der FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben Abbildung 19: Dichte der intraepithelialen FoxP3+ Zellen pro mm2 der Invasionsfront des Tumors im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben (p=0,113) Sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront zeigt sich intraepithelial die gleiche Tendenz. Patienten mit einer FoxP3+ Zellzahl oberhalb des Medians haben ein längeres progressionsfreies Überleben, als Patienten, deren Zellzahl darunter liegt (Abbildung 19). Für das intraepithelial gelegene Gewebe des zentralen Tumors zeigt sich die gleiche Tendenz. 39 6.2.9. Dichte der FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum vorzeitigen Tumortod Abbildung 20: Dichte der intraepithelialen FoxP3+ Zellen pro mm2 der Invasionsfront des Tumors im Verhältnis zum vorzeitigen Tumortod (p=0,05) 40 Abbildung 21: Dichte der intraepithelialen FoxP3+ Zellen pro mm2 des Pankreasnormalgewebes im Verhältnis zum vorzeitigen Tumortod (p=0,065) Patienten mit einer größeren oder kleineren FoxP3+ Zellzahl als der Median im intraepithelialen Gewebe der Invasionsfront erleiden unterschiedlich schnell den vorzeitigen Tumortod, wobei diejenigen mit größeren Zellzahl als der Median im Vorteil sind (Abbildung 20). Kein Unterschied, jedoch dieselbe Tendenz besteht bei der intraepithelialen FoxP3+ Zellzahl des Pankreasnormalgewebes (Abbildung 21). 41 6.2.10. Dichte von FoxP3+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben Abbildung 22: Dichte der intraepithelialen FoxP3+ Zellen pro mm2 der Invasionsfront des Tumors im Verhältnis zum Gesamtüberleben (p=0,101) Es zeigt sich die Tendenz, dass Patienten mit einer höheren FoxP3+ Zellzahl als der Median im intraepithelialen Gewebe der Invasionsfront und des Pankreasnormalgewebes länger überleben als diejenigen, deren Zellzahl unterhalb des Medians liegt (Abbildung 22, Abbildung 23). 42 Abbildung 23: Dichte der intraepithelialen FoxP3+ Zellen pro mm2 des Pankreasnormalgewebes im Verhältnis zum Gesamtüberleben (p=0,135) 43 6.2.11. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben Abbildung 24: Dichte der intraepithelialen CD8+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben (p=0,016) 44 Abbildung 25: Dichte der stromalen CD8+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum metastasenfreien Überleben (p=0,024) Das metastasenfreie Überleben für das am Median getrennte Kollektiv weist sowohl bezüglich der intraepithelialen als auch der stromalen Zellzahl beim zentralen Tumorgewebe Unterschiede auf. Für beide Gewebslokalisationen gilt, dass eine CD8+ Zellzahl, die größer als der Median ist, mit einem längeren metastasenfreien Überleben einhergeht als eine kleinere Zellzahl (Abbildung 24, Abbildung 25). 45 6.2.12. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben Abbildung 26: Dichte der intraepithelialen CD8+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben (p=0,026) 46 Abbildung 27: Dichte der stromalen CD8+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum progressionsfreien Überleben (p=0,038) Bezüglich des progressionsfreien Überlebens gilt der Unterschied, dass diejenigen Patienten ein längeres progressionsfreies Überleben haben, deren CD8+ Zellzahl oberhalb des Medians liegt. Dies gilt für die stromale (Abbildung 27) als auch intraepitheliale (Abbildung 26) Zellzahl des zentralen Tumors. 47 6.2.13. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum vorzeitigen Tumortod Abbildung 28: Dichte der intraepithelialen CD8+ Zellen pro mm2 der Invasionsfront des Tumors im Verhältnis zum vorzeitigen Tumortod (p=0,206) Es besteht die Tendenz, dass Patienten mit einer CD8+ Zellzahl, die größer als der Median des Kollektivs ist, im Verhältnis zu denen, die eine geringere Zellzahl aufweisen, später einen tumorbedingten Tod sterben (Abbildung 28). Diese Tendenz besteht ebenfalls bei der intraepithelialen Zellzahl des zentralen Tumors. 48 Abbildung 29: Einfluss von CD8+ Zellen auf den frühzeitigen Tumortod, wenn ihre intraepitheliale Zellzahl bei einem Patienten sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront oberhalb des Medians liegt (p=0,008) Aus der Abbildung 29 ist zu erkennen, dass die Patienten, deren intraepitheliale CD8+ Zellzahl sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront oberhalb des Medians liegt, später einen frühzeitigen tumorbedingten Tod erleiden, als die restlichen Patienten. Deutlich im Vorteil sind diejenigen, Gewebslokalisationen oberhalb des Medians liegt. 49 deren Zellzahl in beiden Abbildung 30: Einfluss von CD8+ Zellen auf den frühzeitigen Tumortod, wenn ihre intraepitheliale Zellzahl bei einem Patienten sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront unterhalb des Medians liegt (p=0,004) In der Abbildung 30 wird das umgekehrte Auftreten der bereits in Abbildung 29 beschrieben Faktoren untersucht. Aus der Abbildung 30 ist zu erkennen, dass zwischen den Patienten, deren intraepitheliale CD8+ Zellzahl sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront unterhalb des Medians liegt, und den restlichen Patienten ein Unterschied bezüglich des tumorbedingten Todes besteht. Die Patienten, deren Zellzahl in beiden Gewebslokalisationen unterhalb des Medians liegt, sterben eher einen frühzeitigen Tumortod als Patienten mit einer Zellzahl oberhalb des Medians. 50 6.2.14. Dichte der CD8+ Zellen im Verhältnis zum Gesamtüberleben Abbildung 31: Dichte der intraepithelialen CD8+ Zellen pro mm2 des zentralen Tumors im Verhältnis zum Gesamtüberleben (p=0,185) 51 Abbildung 32: Dichte der intraepithelialen CD8+ Zellen pro mm2 der Invasionsfront des Tumors im Verhältnis zum Gesamtüberleben (p=0,088) Es besteht bei der intraepithelialen CD8+ Zellzahl sowohl beim zentralen Tumor (Abbildung 31) als auch bei seiner Invasionsfront (Abbildung 32) die Tendenz, dass diejenigen Patienten mit einer Zellzahl, die größer als der Median ist, länger überleben als diejenigen mit einer geringeren Zellzahl. 52 Abbildung 33: Einfluss von CD8+ Zellen auf das Gesamtüberleben, wenn ihre intraepitheliale Zellzahl bei einem Patienten sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront oberhalb des Medians liegt (p=0,021) Aus der Abbildung 33 ist ersichtlich, dass zwischen den Patienten, deren intraepitheliale CD8+ Zellzahl sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront oberhalb des Medians liegt und den restlichen Patienten ein Unterschied im Gesamtüberleben besteht. Eindeutig im Vorteil sind diejenigen mit Gewebslokalisationen oberhalb des Medians liegt. 53 einer Zellzahl, die in beiden Abbildung 34: Einfluss von CD8+ Zellen auf das Gesamtüberleben, wenn ihre intraepitheliale Zellzahl bei einem Patienten sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront unterhalb des Medians liegt (p=0,008) In der Abbildung 34 wird das umgekehrte Auftreten der bereits in Abbildung 33 beschrieben Faktoren untersucht. Aus der Abbildung 34 ist ersichtlich, dass zwischen den Patienten, deren intraepitheliale CD8+ Zellzahl sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront unterhalb des Medians liegt, und den restlichen Patienten ein Unterschied im Gesamtüberleben besteht. Die Patienten, deren Zellzahl in beiden Gewebslokalisationen unterhalb des Medians liegt, haben ein eindeutig geringeres Gesamtüberleben als Patienten mit einer Zellzahl oberhalb des Medians. 54 6.2.15. Der prognostische Wert von Kombinationen verschiedener Zelltypen aus verschiedenen Gewebslokalisationen Abbildung 35: Der Einfluss einer unterhalb des Medians liegenden CD163+ Zellzahl im stromalen Normalgewebe und einer oberhalb des Medians liegenden FoxP3+ Zellzahl im intraepithelialen Gebiet der Invasionsfront bei gemeinsamen Auftreten auf den frühzeitigen tumorbedingten Tod (p=0,075) Aus der Abbildung 35 ist zu erkennen, dass zwischen den Patienten, deren stromale CD163+ Zellzahl im Normalgewebe unterhalb des Medians liegt und deren intraepitheliale FoxP3+ Zellzahl der Invasionsfront oberhalb des Medians liegt, und den restlichen Patienten eine unterschiedliche Tendenz bezüglich des Auftretens eines tumorbedingten Todes besteht. Die Patienten mit dem beschriebenen Zellverteilungsmuster sterben später als die restlichen Patienten einen frühzeitigen Tumortod. 55 Abbildung 36: Der Einfluss einer oberhalb des Medians liegenden CD163+ Zellzahl im stromalen Normalgewebe und einer unterhalb des Medians liegenden FoxP3+ Zellzahl im intraepithelialen Gebiet der Invasionsfront bei gemeinsamen Auftreten auf den frühzeitigen tumorbedingten Tod. (p=0,023) In der Abbildung 36 wird das umgekehrte Auftreten der bereits in Abbildung 35 beschrieben Faktoren untersucht. Aus der Abbildung 36 ist zu erkennen, dass zwischen den Patienten, deren stromale CD163+ Zellzahl im Normalgewebe oberhalb des Medians liegt und deren intraepitheliale FoxP3+ Zellzahl der Invasionsfront unterhalb des Medians liegt, und den restlichen Patienten ein Unterschied bezüglich des Auftretens eines tumorbedingten Todes besteht. Die Patienten mit dem beschriebenen Zellverteilungsmuster sterben früher als die restlichen Patienten einen frühzeitigen Tumortod. 56 Abbildung 37: Der Einfluss einer unterhalb des Medians liegenden CD68+ Zellzahl im stromalen Normalgewebe und einer oberhalb des Medians liegenden CD163+ Zellzahl im stromalen Gebiet der Invasionsfront bei gemeinsamen Auftreten auf das Gesamtüberleben. (p=0,047) Aus der Abbildung 37 ist zu erkennen, dass zwischen den Patienten, deren stromale CD68+ Zellzahl im Normalgewebe unterhalb des Medians liegt und deren CD163+ Zellzahl im stromalen Gebiet der Invasionsfront oberhalb des Medians liegt, und den restlichen Patienten ein unterschiedlich langes Gesamtüberleben besteht. Die Patienten mit dem beschriebenen Zellverteilungsmuster leben länger als die restlichen Patienten. 57 Abbildung 38: Der Einfluss von unterhalb des Medians liegenden CD68+ und CD8+ Zellzahlen im stromalen Gebiet der Invasionsfront des Tumors auf das Gesamtüberleben in Monaten (p=0,027) Aus der Abbildung 38 ist zu erkennen, dass im Gesamtüberleben zwischen den Patienten, deren CD68+ und CD8+ Zellzahlen im stromalen Gebiet der Invasionsfront des Tumors unterhalb des Medians liegen, und den restlichen Patienten ein Unterschied besteht. Die Patienten mit dem beschriebenen Zellverteilungsmuster leben kürzer als die restlichen Patienten. 58 6.3. Das Tumorstadium als prognostischer Faktor Abbildung 39: Der Einfluss des Tumorstadiums nach UICC auf das progressionsfreie Überleben von Pankreaskarzinom Patienten in Monaten p=0,088 Es zeigt sich eine starke Tendenz, dass eine höhere Klassifikation des Tumors einen negativen Einfluss auf das progressionsfreie Überleben hat (Abbildung 39). Außerdem ist festzustellen, dass von den verschiedenen Parametern der UICC Klassifikation der Lymphknotenstatus den stärksten Einfluss auf die Prognose des Patienten hat. Besonders starken negativen Einfluss hat ein positiver Lymphknotenstatus auf das progressionsfreie Überleben (Abbildung 40) und auf das metastasenfreie Überleben (Abbildung 41). Die gleiche Tendenz zeigt sich bei dem Gesamtüberleben (Abbildung 42). 59 Abbildung 40: Der Einfluss des Lymphknotenstatus auf das progressionsfreie Überleben in Monaten p=0,007 Abbildung 41: Der Einfluss des Lymphknotenstatus auf die metastasenfreie Überleben in Monaten p=0,014 60 Abbildung 42: Der Einfluss des Lymphknotenstatus auf das Gesamtüberleben in Monaten p=0,062 61 6.4. Therapieform und Prognose Abbildung 43: Die neoadiuvante Strahlentherapie sowie andere Therapieformen im Zusammenhang mit dem Gesamtüberleben (p=0,05) In allen drei Kaplan - Meier - Kurven ist zu sehen, dass diejenigen Patienten, die eine neoadiuvante RCT erhielten, gegenüber den Patienten im Vorteil sind, die sich einer anderen strahlentherapeutischen Behandlungsform unterzogen. Es bestehen Unterschiede bei dem Gesamtüberleben (Abbildung 43), dem metastasenfreien Überleben (Abbildung 44) und dem progressionsfreien Überleben (Abbildung 45). 62 Abbildung 44: Die neoadiuvante Strahlentherapie sowie andere Therapieformen im Zusammenhang mit dem metastasenfreien Überleben (p=0,007) Abbildung 45: Die neoadiuvante Strahlentherapie sowie andere Therapieformen im Zusammenhang mit dem progressionsfreien Überleben (p=0,003) 63 7. Diskussion 7.1. TAMs als prognostischer Faktor Der Einfluss von TAM auf verschiedene Entitäten von Malignomen ist sehr unterschiedlich. Beim Prostatakarzinom konnte gezeigt werden, dass TAMs mit Lympknotenmetastasen assoziiert sind (Lissbrant et al. 2000). Eine erhöhte Tumorangiogenese konnte beim Brustkrebs (Tsutsui et al. 2005) und beim Plattenepithelkarzinom des Oesophagus (Koide et al. 2004) mit einer verstärkten TAMInfiltration in Verbindung gebracht werden. Beim Magenkarzinom wurde auf der einen Seite gezeigt, dass eine hohe Infiltrationsdichte von TAMs mit einer schlechteren Prognose einhergeht (Ishigami et al. 2003). Auf der anderen Seite wurde gezeigt, dass eine hohe Anzahl von TAMs das Überleben positiv beeinflusst (Ohno et al. 2003). Beim Kolorektalkarzinom wurde eine hohe peritumorale Makrophagendichte als prognostisch günstig angesehen (Funada et al. 2003). Keine Korrelation zwischen Makropagendichte und Überleben konnte beim Astrozytom (Rossi et al. 1989) festgestellt werden. Es wurde jedoch bei diesen Studien anscheinend nicht zwischen Makrophagen des M1 und M2 Phänotyps differenziert. 7.1.1. CD68+ Zellen als prognostischer Faktor In allen drei untersuchten Gewebsformen traten mehr M2 polarisierte als M1 polarisierte Makrophagen auf. Damit stimmen die Ergebnisse mit denen anderer Autoren überein (Mantovani et al. 2010). Die Anzahl von M1 polarisierten Makrophagen pro mm2 ist intraepithelial in den drei verschiedenen Lokalisationen stets höher als stromal. Die höchste Anzahl CD68+-Zellen ist intraepithelial im zentralen Tumor zu finden, was dafür spricht, dass das Pankreaskarzinom zu einer Anreicherung dieser Zellen führt (Abbildung 5). Auch in einer anderen Arbeit konnte gezeigt werden, dass im Bereich des Tumors eine höhere Zahl von CD68+-Zellen vorhanden ist als im gesunden Gewebe. Ihre höchste Anzahl wurde jedoch im Stroma der Invasionsfront nachgewiesen (Kurahara et al. 2011). Die untersuchten Patienten wurden nicht strahlentherapeutisch behandelt, was einen direkten Vergleich erschwert. Bei der Betrachtung des prognostischen Wertes von CD68+ Zellen ist zwischen dem gesunden Pankreasnormalgewebe und dem Tumorgewebe zu unterscheiden. Im Pankreasnormalgewebe wirkt sich eine Dichte von CD68+-Zellen, die größer ist als der 64 Median, nachteilhaft auf das rezidivfreie und das Gesamtüberleben aus. Dies gilt in beiden Fällen sowohl für das intraepitheliale normale Pankreasdrüsengewebe als auch für das es umgebende Stroma (Abbildungen 9 und 12). Die beobachteten Unterschiede wiesen jedoch keine Signifikanz auf. Da bezüglich des Gesamtüberlebens eine Tendenz in die gleiche Richtung für das stromale wie das intraepitheliale Gebiet des Normalgewebes besteht, wurden die beiden Faktoren im folgenden Schritt zusammengeführt. Das Gesamtüberleben der Patienten, die sowohl im intraepithelialen als auch im stromalen Gebiet des Normalgewebes eine M1 Makrophagendichte unterhalb des Medians haben, ist signifikant besser (Abbildung 13). Makrophagen des M1 Phänotyps entfalten ihre zytotoxische Wirkung unter anderem durch reaktive Sauerstoffradikale (ROI) und reaktive Stickstoffintermediate (RNI) (Mantovani et al. 2005). Diese bei chronischen Entzündungen auftretenden Verbindungen bewirken Schädigungen in der Desoxyribonukleotidsäure (DNS) und sind damit potenziell mutagen. Die dadurch hervorgerufenen Mutationen fördern die Ent- und Weiterentwicklung von Neoplasien (Farrow et al. 2002), was die negative Auswirkung von hohen Makrophagendichten des M1 Phänotyps im Normalgewebe erklären könnte. Bei an Colitis ulcerosa erkrankten Patienten konnte gezeigt werden, dass das Tumorsuppressorgen p53 schon in Kolonnormalgewebe signifikant öfter mutiert ist als in Kolonnormalgewebe von nicht erkrankten Personen. Es konnte ein Zusammenhang zu dem oxidativen Stress hergestellt werden, dem die Zellen bei chronischen Entzündungen durch die dabei entstehenden reaktiven Radikalen ausgesetzt sind (Hussain et al. 2000). Eben diese Mutation im Tumorsuppressorgen p53 zählt zu den beim Pankreaskarzinom am häufigsten vorkommenden Mutationen. In 75% - 90% der Fälle ist sie nachweisbar (Chiorean et al. 2015). Im intraepithelialen Bereich des zentralen Tumors (Abbildung 10) und im intraepithelialen Bereich sowie im stromalen Bereich der Invasionsfront haben CD68+Zellen einen positiven Einfluss auf das metastasenfreie Überleben, wenn die Häufigkeit ihres Auftretens oberhalb des Medians liegt. Für das progressionsfreie Überleben kann dieselbe Beobachtung des positiven Einflusses einer hohen Zellzahl für den intraepithelialen (Abbildung 11) wie für den stromalen Bereich des zentralen Tumors gemacht werden. Ähnliche Beobachtungen konnten schon in vorangegangenen Arbeiten bezüglich des Gesamtüberlebens und des progressionsfreien Überleben beim Pankreaskarzinom gemacht werden (Ino et al. 2013). Der positive Effekt von M1 Makrophagen lässt sich durch ihre proinflammatorische und zytotoxische Wirkung 65 erklären, die es ihnen ermöglicht den Körper gegen Pathogene und Tumorzellen zu verteidigen (Allavena et al. 2008) 7.1.2. CD163+ Zellen als prognostischer Faktor Die Anzahl von CD163+-Zellen ist in allen Gewebslokalisationen durchweg höher als die der CD68+-Zellen, was sich mit den von Ino et al. gemachten Beobachtungen deckt (Ino 2013). Stromal sind durchweg mehr CD163+-Zellen vorhanden als intraepithelial. Während intraepithelial in den drei Gebieten jeweils eine ähnliche Zellzahl vorliegt, liegen im stromalen Bereich des zentralen Tumors mehr CD163+-Zellen als in seiner Invasionsfront und im Normalgewebe des Pankreas (Abbildung 6). Die Beobachtung, dass im stromalen Gewebe mehr M2 polarisierte Makrophagen liegen als im intraepithelialen Gebiet, konnte schon von anderen Autoren gezeigt werden (Yoshikawa et al. 2012). Bei der Betrachtung des prognostischen Wertes von Makrophagen des M2 Phänotyps ist wie schon bei dem M1 Phänotyp zwischen gesundem und erkranktem Gewebe zu unterscheiden. Im Stroma des gesunden Pankreasgewebes wirkt sich eine Zellzahl, die kleiner als der Median ist, signifikant positiv auf den tumorbedingten Tod aus (Abbildung 15). Das Gesamtüberleben wird in gleicher Weise beeinflusst, wenn die Zellzahl im stromalen oder intraepithelialen Gebiet des Normalgewebes unterhalb des Medians liegt (Abbildung 17). Der für den frühzeitigen Tumortod und das Gesamtüberleben beschriebene Zusammenhang im Pankreasnormalgewebe gilt für das stromale wie intraepitheliale Gewebe der Invasionsfront des Tumors in umgekehrter Richtung. Hier wird der frühzeitige Tumortod (Abbildung 14) und das Gesamtüberleben (Abbildung 16) von einer CD163+-Zellzahl positiv beeinflusst, die größer als der Median ist. Die Wirkung auf das Gesamtüberleben ist dabei signifikant. Die hier gewonnenen Ergebnisse widersprechen demnach denen einiger anderer Autoren. In diesen Studien zum Pankreaskarzinom konnte gezeigt werden, dass eine hohe Zahl von Makrophagen des M2 Phänotyps die Tumorprogression, die Lymphangiogenese und lymphogene Metastasierung fördern (Kurahara 2011) und das krankheitsfreie Überleben sowie das Gesamtüberleben negativ beeinflussen (Yoshikawa 2012). Im Hinblick auf diese Ergebnisse ist jedoch zu beachten, dass weder die von Kurahara et al. noch die von Yoshikawa et al. untersuchten Patienten eine neoadiuvante Therapie erhielten, sondern primär einer Resektion unterzogen wurden. 66 Beim Kolorektalkarzinom kam Edin et al. zu ähnlichen Ergebnissen wie in dieser Arbeit. Auch hier waren M1 polarisierte Makrophagen mit einer verbesserten Prognose verbunden. Bemerkenswert ist, dass hohe Infiltrationsdichten von M1 polarisierten Makrophagen mit ebenfalls erhöhten Infiltrationsdichten von M2 polarisierten Makrophagen assoziiert waren. Das Verhältnis zwischen M1 und M2 Makrophagen hatte jedoch keinen Einfluss auf die Prognose der Patienten. Edin et al. gehen deshalb davon aus, dass zumindestens beim Kolorektalkarzinom die M1 Makrophagen die M2 Makrophagen funktionell dominieren (Edin et al. 2013). Über die Gründe für den positiven Einfluss der M2 polarisierten Makrophagen beim Pankreaskarzinom lässt sich nur spekulieren. Als wahrscheinlich gilt jedoch, dass sich die verschiedenen Karzinome in ihrem inflammatorischen Milieu unterscheiden und allgemeingültige Aussagen hinsichtlich M2 polarisierten Makrophagen im Bezug auf ihre Rolle bei Karzinomen vorsichtiger gemacht werden sollten. Im Bezug auf das M1/M2-Makrophagenkonzept scheint eine stärkere Differenzierung zwischen den einzelnen Karzinomentitäten sinnvoll zu sein. Abschließend ist anzumerken, dass sich die M1 und M2 Phänotypen der Makrophagen in weitere Subgruppen aufgliedern, deren Funktion nicht endgültig geklärt ist. Durch die Verwendung einzelner immunhistologischer Marker lassen sich diese Untergruppen nur unzureichend differenzieren, auch wenn sich das reine M1/M2-Konzept bei verschiedenen Karzinomen als plausibel erwiesen hat (Niedobitek et al. 2015). 7.2. TIL als prognostischer Faktor 7.2.1. FoxP3+ Zellen als prognostischer Faktor Die Bedeutung von Treg bei Malignomerkrankungen ist nicht genau geklärt, da sich die Ergebnisse verschiedener Arbeiten stark unterscheiden. Beim Brustkrebs wird berichtet, dass eine hohe Treg-Dichte die Prognose verschlechtern (Yan et al. 2011), nicht beeinflussen (Mahmoud et al. 2011) oder verbessern (Ladoire et al. 2011) kann. Auch beim Magenkarzinom zeigen Ergebnisse, dass eine hohe intratumorale Treg-Dichte die Prognose ungünstig beeinflusst (Shen et al. 2010), wohingegen eine hohe stromale TregDichte die Prognose günstig beeinflusst (Haas et al. 2009). Beim analen Plattenepithelkarzinom wurde beobachtet, dass Tregs keinen Einfluss auf die Prognose haben (Grabenbauer et al. 2006). 67 Die Zellverteilung der Tregs beim Pankreaskarzinom zwischen dem intraepithelialen und stromalen Gebiet weist bei allen drei Lokalisationen einen klaren Unterschied zugunsten des stromalen Gebietes auf, denn stromal sind die Zellzahlen durchweg höher. Die höchste stromale Dichte von FoxP3+-Zellen liegt im zentralen Tumor vor, während im Normalgewebe am wenigsten Zellen vorhanden sind. Im intraepithelialen Bereich sind die Zelldichten vom zentralen Tumor und der Invasionsfront etwa gleich hoch, im Normalgewebe sind deutlich weniger Tregs vorhanden (Abbildung 7). Die Zellverteilung lässt den Rückschluss zu, dass das Tumorgeschehen zu einer erhöhten Dichte von FoxP3+-Tregs führt. Die Ergebnisse dieser Arbeit bezüglich des prognostischen Wertes von Tregs haben gezeigt, dass eine Dichte von FoxP3+-Zellen, die größer als der Median ist, durchweg einen positiven Einfluss auf die verschiedenen klinischen Faktoren hat. Die Rolle der stromal gelegenen Treg scheint dabei von untergeordneter Bedeutung zu sein, da sich alle Ergebnisse nur bei den intraepithelialen Gebieten zeigen. Eine Zellzahl im zentralen Tumor, die größer als der Median ist, hat positiven Einfluss auf das metastasenfreie (Abbildung 18) und das progressionsfreie Überleben. Wenn die Zelldichte im Gebiet der Invasionsfront oberhalb des Medians liegt, beeinflusst sie das progressionsfreie Überleben (Abbildung 19), den frühzeitigen Tumortod signifikant (Abbildung 20) und das Gesamtüberleben positiv (Abbildung 22). Der frühzeitige Tumortod (Abbildung 21) und das Gesamtüberleben (Abbildung 23) werden von der gleichen Zellverteilung im Normalgewebe positiv beeinflusst. In andern Studien zum Pankreaskarzinom wurde der entgegengesetzte Effekt gezeigt, hohe Treg-Dichten waren mit einem vermindertem Überleben, mehr Lymphknotenmetastasen und einem hohem Entdifferenzierungsgrad des Tumors verbunden (Hiraoka et al. 2006). Auch Zhang et al. konnten zeigen, dass hohe FoxP3+Zelldichten mit einer schlechten Differenzierung des Tumors und einem vermindertem Überleben der Patienten assoziiert waren (Zhang et al. 2015). Eine Erklärung für diesen negativen Einfluss der Treg auf die Prognose von Tumoren ist ihre das Immunsystem supprimierende Wirkung. Sie unterdrücken die Antwort der Effektorzellen auf die von den Tumorzellen präsentierten tumorspezifischen Antigenen und helfen dem Tumor so vom Immunsystem unerkannt zu bleiben (Oleinika et al. 2013). Wie schon bei den CD163+-Makrophagen gibt es auch beim kolorektalen Karzinom bezüglich der Treg Ergebnisse, die sich mit denen dieser Arbeit decken. Hohe Dichten von FoxP3+-Zellen waren ebenfalls mit einer besseren Prognose verbunden (Hanke et al. 2015; Salama et al. 2009). Ein möglicher Erklärungsansatz von Correale et al. ist, dass eine erhöhte Treg Infiltration ein indirekter Indikator für eine starke lokale Immunantwort 68 auf den Tumor sein könnte (Correale et al. 2010). Die antitumorös wirksamen Bestandteile des Immunsystems würden somit durch ihre erhöhte Aktivität, die die bessere Prognose der Patienten bedingt, gleichzeitig zu einer höheren Treg Dichte führen. Bei den in dieser Arbeit betrachteten Patienten hatten 65% eine gleichsinnige Dichte von Treg - und zytotoxischen T-Zellen, das heißt beide Zellreihen waren entweder größer oder kleiner als der Median. Bei 35% der Patienten traten beide Zelltypen nicht gleichsinnig häufig auf. Ein anderer möglicher Erklärungsansatz für diese Beobachtungen ist die antiinflammatorische Wirkung von Tregs. Ein exzessiver Entzündungsprozess ist potenziell karzinogen und die normale physiologische Kontrollfunktion der Treg kann unter diesen Umständen ihren positiven Einfluss erklären. Zu beachten ist jedoch, dass dieses Erklärungsmodell eher auf die frühen Stadien der Karzinogenese anzuwenden ist (Whiteside 2012). Eventuell erklärt dieses Modell den positiven Einfluss der Treg beim Pankreaskarzinom, scheint doch die Inflammation in Form der chronischen Pankreatitis keine unerhebliche Rolle in der Pathogenese dieses Karzinoms zu spielen (Pinho et al. 2014). Es ist also anzunehmen, dass die chronische Entzündung ein Faktor ist, der zu Mutationen führt, welche letztendlich eine gesunde Zelle in eine maligne Gründungszelle des Karzinoms transformieren. Danach setzt sich die genetische Evolution der malignen Zellen jedoch fort, weitere Progressormutationen befähigen die betreffende Zelle beispielsweise zur Metastasierung oder Immunsuppression (Yachida et al. 2013). Vielleicht reduzieren die Treg den inflammatorischen Prozess auch im späterem Stadium des Tumors und damit ebenso die potenziell mutagenen Wirkung der chronischen Entzündung, was das Auftreten von Progressormutationen verzögern könnte. Bei der Interpretation der Ergebnisse ist zu berücksichtigen, dass der Transkriptionsfaktor FoxP3 zwar spezifisch für Treg ist, aber nicht der Komplexität der vielen verschiedenen Subphänotypen der FoxP3+ Zellen gerecht wird, die unterschiedliche Funktionen haben können (Feuerer et al. 2009). Deleeuw et al. schlägt deshalb vor, dass zur besseren Identifizierung der verschiedenen funktionalen Subgruppen der Treg und deren prognostischer Relevanz mehrere immunhistologische Marker eingesetzt werden sollten (deLeeuw 2012). 7.2.2. CD8+ Zellen als prognostischer Faktor In zahlreichen Studien konnte der positive Einfluss von zytotoxischen CD8+ Zellen auf die Prognose von Karzinomerkrankungen gezeigt werden, wie bei NichtkleinzelligemLungenkrebs (Zhuang et al. 2010), Ovarialkarzinom 69 (Sato et al. 2005), Oesophagealkarzinom (Schumacher et al. 2001), Plattenepithelkarzinom des Analkanals (Grabenbauer 2006) oder Magenkrebs (Lee et al. 2008). Die Zellverteilung der CD8+ Zellen beim Pankreaskarzinom weist klare Tendenzen auf. In dem stromalen Bereich der Invasionsfront, dem des Pankreasnormalgewebes und dem des zentralen Tumors sind mehr Zellen als intraepithelial gelegen. Während um den zentralen Tumor stromal die insgesamt höchste Anzahl von Zellen vorhanden ist, liegen intraepithelial im zentralen Tumor am wenigsten Zellen von allen untersuchten Gewebslokalitäten (Abbildung 9). Diese Beobachtungen stützen die Hypothese von Bernstorff et al., dass sich der Tumor der Immunüberwachung durch die CD8+ Zellen zu entziehen scheint. Von Bernstorrf et al. beschreiben, dass sich TIL weniger in dem Tumorgewebe selbst als in dem ihn umgebenden Gewebe befanden. Als Gründe für diese Beobachtung wurde die Sekretion von immunsuppressiven Zytokinen wie Interleukin-10 und transforming-groth-factor beta 1/2 sowie der Verlust der CD3-ζ - Kette der TLymphozyten genannt. Dies verhindert den Kontakt zwischen der zytotoxischer T- Zelle und der Tumorzelle und unterbindet die zytotoxische Funktion der T-Lymphozyten (von Bernstorff et al. 2001). Ademmer et al. haben ebenfalls die Verteilung von TLymphozyten zwischen den verschiedenen Gewebslokalisationen untersucht und kamen ebenso zu dem Ergebnis, dass sich die meisten T-Zellen in dem den Tumor umgebenden Gewebe befinden und wenige im intraepithelialen Bereich (Ademmer et al. 1998) Der Einfluss von CD8+Lymphozyten auf die verschiedenen klinischen Parameter ist durchweg positiv, wenn ihre Anzahl in den entsprechenden Gewebslokalisationen oberhalb des Medians liegt. Eine hohe intraepitheliale (Abbildungen 24; 26) als auch stromale (Abbildungen 25; 27) Zellzahl im zentralen Tumor beeinflusst das progressionsfreie und metastasenfreie Überleben signifikant positiv. Eine Tendenz in die gleiche Richtung lässt sich für den intraepithelialen Bereich des zentralen Tumors und seiner Invasionsfront im Bezug auf den frühzeitigen Tumortod (Abbildung 28) und das Gesamtüberleben (Abbildungen 31; 32) beobachten. Um die prognostische Aussagekraft für den frühzeitigen Tumortod und das Gesamtüberleben zu verbessern, wurden nun Gruppen von Patienten gebildet, die im intraepithelialen Bereich sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront die gleiche Zellverteilung vorweisen. Dadurch konnte ein signifikanter Vorteil gegenüber den restlichen Patienten beim frühzeitigen Tumortod (Abbildung 29) und dem Gesamtüberleben (Abbildung 30) für diejenigen Patienten gezeigt werden, deren intraepitheliale Zellzahl sowohl im zentralen Tumor als auch in seiner Invasionsfront oberhalb des Medians liegt. Von noch stärkerem prognostischen Wert ist das umgekehrte Auftreten dieser beiden Merkmale. Patienten, die 70 intraepithelial sowohl im zentralen Tumor (Abbildung 30) als auch in seiner Invasionsfront (Abbildung 34) eine unterhalb des Medians liegende Zellzahl von zytotoxischen Lymphozyten vorweisen, sind im besonderem Maße im Nachteil. Sie erleiden signifikant früher einen tumorbedingten Tod und haben ein signifikant kürzeres Gesamtüberleben. Zwischen der CD8+ zytotoxischen T-Zellzahl im Normalgewebe und einem der klinischen Parameter ist kein Zusammenhang nachweisbar. Eine Erklärung für den offensichtlich positiven Einfluss der zytotoxischen T-Zellen ist deren Fähigkeit Tumorzellen zu töten. Antigen-präsentierende-Zellen präsentieren den TZellen tumorspezifische Antigene. Die entsprechenden CD8+ T-Zellen differenzieren zu zytotoxischen T-Zellen, die die Tumorzellen angreifen können (Smyth et al. 2001). Die Beobachtung, dass CD8+-Zellen einen positiven Einfluss auf die Prognose vom Pankreaskarzinom haben, wurde von verschieden Autoren nachgewiesen. Kim et al. sowie Fukunaga et al. konnten einen positiven Zusammenhang zwischen CD8+-Zellen und dem Gesamtüberleben feststellen (Fukunaga et al. 2004; Kim 2007). 7.3. Immunmodulatorischer Therapieansatz Die Wirkung der verschiedenen Subgruppen von TIL und TAM auf das Pankreaskarzinom haben zu vielen Hypothesen und Untersuchungen zu immunmodulatorischen Therapieansätzen geführt. Die mögliche Rolle von TAM als Ziel einer immunmodulatorischen Therapie ist aktuell weitestgehend unklar. Vonderheide et al. konnten in einem Mausmodell zeigen, dass die Aktivierung von TAM des Pankreaskarzinoms mit einem agonistisch wirkenden Antikörper gegen CD40 eine Tumorregression förderte. Er begründet diese Beobachtung damit, der agonistische CD40 Antikörper eine Umwandlung von tumorfördernden Makrophagen zu M1 Makrophagen gefördert haben könnte (Vonderheide et al. 2013). Beatty et al. konnten zeigen, dass CD40 aktivierte Makrophagen das Pankreaskarzinom schnell infiltrieren und in der Maus wie im Menschen antitumorös wirkten (Beatty et al. 2011). Die hier gemachten Ergebnisse stützen einerseits die Theorie, dass sich eine erhöhte Dichte von proinflammatorischen M1 Makrophagen im Tumorgewebe positiv auswirken könnte, andererseits haben hier die antiinflammatorischen Makrophagen des M2-Phänotyps auch einen positiven Einfluss auf die Prognose. Ein Wechsel des Phänotyps könnte also nicht nur positive Folgen haben. Bei den systemisch wirkenden Antikörpern ist außerdem zu beachten, dass hohe Dichten von M1 Makrophagen nach 71 den Ergebnissen dieser Arbeit im Normalgewebe des Pankreas ein negativer prognostischer Faktor für das Gesamtüberleben sind. Somit könnte eine starke Aktivierung der proinflammatorischen Makrophagen auch nachteilhafte Auswirkungen haben. Die immunsupprimierende Wirkung von Treg begründet die Überlegung, dass sie eine den Tumorprogress fördernde Wirkung hätten. Diese Hypothese wird auch von den bisherigen Ergebnissen zu der Rolle von Treg beim Pankreaskarzinom unterstützt (Hiraoka 2006; Zhang 2015). Im Mausmodell konnte nachgewiesen werden, dass eine Depletion von CD4+CD25+-Treg die tumorspezifische Immunantwort verstärkt hat und damit ein therapeutischer Ansatz sein könnte (Viehl et al. 2006). Im Hinblick auf die hier gewonnen Ergebnisse wirft dieser Ansatz jedoch Fragen auf. Ghansah et al. haben die Depletion von Treg ebenfalls im Mausmodell untersucht. Sie konnten keinen signifikanten Effekt auf das Tumorwachstum oder das Überleben nachweisen (Ghansah et al. 2013). Die genaue Wechselwirkung von Treg, den anderen TIL und TAM und dem Karzinom muss noch weiter erforscht werden, um hier sichere Aussagen treffen zu können. Der mehrfach bewiesene positive Einfluss von CD8+ zytotoxischen Zellen hat auch diese in den Fokus neuer immunmodulatorischer Therapien gerückt. Ein möglicher Ansatz zur Verstärkung der Wirkung der zytotoxischen T-Lymphozyten ist die Impfung mit Pankreaskarzinom-spezifischen Antigenen. Als diese Antigene können Peptide oder deren Fragmente, DNS und RNS (Ribonukleotidsäure) fungieren (Sideras et al. 2014). Eine Impfung bei resezierten Pankreaskarzinompatienten gegen das mutierte K-ras Protein hat zu einer Verbesserung des Langzeit-Überlebens geführt und könnte in Zukunft eine Rolle als adiuvante Therapie spielen (Weden et al. 2011). Ein anderer Ansatz ist die adoptive Immuntherapie. Kawaoka et al. haben dabei an Bauchspeicheldrüsenkrebs erkrankten Patienten mononukleäre Zellen des peripheren Blutes entnommen und diese zu zytotoxischen T-Lymphozyten kultiviert, die spezifisch gegen ein vom Karzinom exprimiertes Antigen gerichtet waren. Diese autologen zytotoxischen T-Lymphozyten wurden nach der Resektion des Pankreaskarzinoms in den Kreislauf des jeweiligen Patienten zurückgegeben. Die Häufigkeit des Auftretens von hepatischen Metastasen konnte so signifikant verringert werden (Kawaoka et al. 2008). 72 7.4. Die Therapieentscheidung anhand der Klassifikation Ein wichtiger Faktor um das richtige Therapieregime für jeden einzelnen Patienten finden zu können ist die Einstufung seiner Krankheit in das TNM- und das UICC-System. Das TNM- und das UICC-System bieten die Möglichkeit die Ausdehnung des Pankreaskarzinoms in vergleichbare Gruppen einzuteilen und sind somit wichtige prognostische Faktoren für viele verschiedene klinische Parameter (Bilimoria 2007; Buc et al. 2014; Katz et al. 2008a). Auch die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützen den hohen prognostischen Wert der beiden aufeinander basierenden Klassifikationen. Für das Tumorstadium nach UICC kann in dieser Arbeit gezeigt werden, dass ein höheres Stadium mit einem verringerten progressionsfreien Überleben verbunden ist (Abbildung 39). Als stärkster prognostischer Faktor in der TNM-Klassifikation hat sich der Lymphknotenstatus erwiesen. Lympfknotenmetastasen wirken sich tendenziell negativ auf das Gesamtüberleben aus (Abbildung 42) und haben einen signifikant negativen Einfluss auf das progressionsfreie (Abbildung 40) und das metastasenfreie Überleben (Abbildung 41). Der positive prognostische Wert einer niedrigen Einstufung der Krankheit in der TNM Klassifikation wird durch die sich dadurch ergebenen Therapieoptionen noch verstärkt. So haben die Patienten, die einer neoadiuvanten RCT und einer erfolgreichen Resektion des Tumors unterzogen wurden, ein signifikant besseres Gesamtüberleben (Abbildung 43), metastasenfreies (Abbildung 44) und progressionsfreies Überleben (Abbildung 45) gegenüber den restlichen strahlentherapeutisch behandelten Patienten. Die TNM-Klassifikation bildet also die Prognose wie auch die Ausdehnung des Pankreaskarzinoms des Patienten optimal ab und ermöglicht es, dem Patienten das für ihn beste Therapieregime anbieten zu können. Es gibt jedoch auch Situationen, in denen das TNM - System wie bei borderline-resektablen Pankreaskarzinomen an seine Grenzen stößt. Für diese Patientengruppe existiert noch kein festgelegtes Therapieschema (Katz et al. 2008b). Hier wäre es im klinischen Alltag wünschenswert, weitere prognostische Faktoren in die Überlegung bezüglich der optimalen individuellen Therapie mit einbeziehen zu können. 73 7.5. Die Implementierung immunologischer Faktoren ins TNM - System Der hohe prognostische Wert von immunologischen Faktoren hat beim Kolorektalkarzinom bereits zu der Überlegung geführt, das TNM-System um einen so genannten „Immonoscore“ zu erweitern. Es wird vorgeschlagen, dass zwei lymphozytäre Zelltypen jeweils im zentralen Tumor und in der Invasionsfront in einer vierstufigen Skala aufgeteilt werden sollten. Ein „Immunoscore 0“ würde bedeuten, dass in beiden Gewebslokalisationen beide Zelltypen in niedrigen Dichten vorliegen würden, bei einem „Immunoscore 4“ würden von beiden Zelltypen eine hohe Dichten vorliegen (Galon et al. 2014). Ein ähnliches Modell wäre auch für das Pankreaskarzinom denkbar, weil auch hier die Kombination von verschiedenen Immunzelltypen oder Gewebslokalisationen den höchsten prognostischen Wert hat. Bei der isolierten Betrachtung des prognostischen Wertes der CD8+ zytotoxischen Lymphozytenzahl im intraepithelialen Bereich des zentralen Tumors und seiner Invasionsfront bezüglich des frühzeitigen Tumortodes (Abbildung 28) und des Gesamtüberlebens (Abbildungen 31; 32) können nur Tendenzen festgestellt werden. Die kombinierte Betrachtung dieses Zelltyps in den gleichen Gewebslokalisationen hingegen zeigt eine Signifikanz des „Immunosore 0“ (Abbildungen 30; 34), bei dem die Zellzahl in beiden Gewebslokalisationen unterhalb des Medians liegt, und dem „Immunoscore 4“, bei dem die Zellzahl in beiden Lokalisationen oberhalb des Medians liegt (Abbildungen 29; 30). Das „Immunoscore“ Modell von Galon et al. verwendet zwei unterschiedliche Typen von Lymphozyten, in dem vorangegangenen Beispiel wird jedoch nur ein Zelltyp berücksichtigt. Die Berücksichtigung eines zweiten lymphozytären Zelltyps im Rahmen des Modells könnte die prognostische Aussagekraft auch beim Pankreaskarzinom weiter verbessern. Die Möglichkeit dies zu untersuchen wird jedoch durch die geringe Größe des hier untersuchten Kollektivs limitiert. Die Kombination der Häufigkeit zweier verschiedener Zelltypen zur Erhöhung ihres prognostischen Wertes scheint jedoch auch beim Pankreaskarzinom sinnvoll. Hinsichtlich des frühzeitigen Tumortodes erweist sich die Kombination aus der Zellzahl von M1 Makrophagen im stromalen Normalgewebe und von Tregs im intraepithelialen Bereich der Invasionsfront als sinnvoll. Wenn sich die Anzahl der M1 Makrophagen unterhalb des Medians befindet und die Treg Zahl oberhalb des Medians, so wirkt sich dies tendenziell positiv auf den frühzeitigen Tumortod aus (Abbildung 35). Ist das Verhältnis umgekehrt, erleiden die entsprechenden Patienten signifikant später einen frühzeitigen Tumortod (Abbildung 36). Auch im Hinblick auf das Gesamtüberleben sind Kombinationen verschiedener Zelltypen und Gewebe- lokalisationen sinnvoll. Eine hohe Zellzahl von M1 Makrophagen in der Invasionsfront 74 und eine niedrige von M2 Makrophagen im Normalgewebe im jeweiligen stromalen Bereich haben einen signifikant positiven Einfluss (Abbildung 37). Einen signifikant negativen Einfluss hat eine hohe M1 Makrophagendichte im stromalen Normalgewebe in Kombination mit einer niedrigen Dichte von zytotoxischen T-Lymphozyten intraepithelialen Bereich der Invasionsfront (Abbildung 38). Das „Immunoscore“ Modell wird ebenfalls der wachsenden Bedeutung der immunmodulatorischen Karzinomtherapie gerecht. Das komplexe System der TIL und TAM bietet viele unterschiedliche Möglichkeiten zum Eingreifen. Es wird sich in Zukunft die Frage stellen, von welchem der immunmodulatorischen Therapieansätzen der einzelne Patient am meisten profitiert, weil sich die Infiltrationsmuster von TIL und TAM individuell stark unterschieden können. So könnte der „Immunoscore“ gegebenenfalls die Wirksamkeit von verschiedenen immunmodulatorischen Therapien vorhersagen (Angell et al. 2013). Unter Berücksichtigung der in dieser Arbeit gewonnen Ergebnisse und dem aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstand scheint es prinzipiell sinnvoll, das etablierte TNMSystem um immunologische Faktoren zu erweitern. In Zukunft könnte diesen Faktoren eine wachsende Bedeutung zu Teil werden, da sie, ähnlich wie es heute mit dem TNMSystem praktiziert wird, als prognostische Faktoren und Therapieentscheidungshilfen fungieren könnten. Gleichzeitig demonstrieren die oft widersprüchlichen Ergebnisse zum prognostischen Wert der verschiedenen immunologischen Faktoren, dass bis zur klinischen Anwendung noch viel Forschung zu betreiben ist. Die beste zukünftige Lösung könnte die Kombination des TNM - Systems mit immunologischen Faktoren sein. 75 8. Literaturverzeichnis 1. Ademmer K, Ebert M, Muller-Ostermeyer F, Friess H, Buchler MW, Schubert W, Malfertheiner P. Effector T lymphocyte subsets in human pancreatic cancer: detection of CD8+CD18+ cells and CD8+CD103+ cells by multi-epitope imaging. 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Abkürzungsverzeichnis TIL - Tumor - infiltrierenden - Lymphozyten TAM - Tumor - assoziierten - Makrophagen FoxP3 - Forkhead Box Protein P3 UICC - Union internationale contre le cancer TMA - Tissue-Microarrays CD - Cluster of differentiation Treg - Regulatorische T-Lymphozyten CT - Computertomographie MRT - Magnetresonanztomographie MRCP - Magnetresonanz – Cholangiopankreatikographie ERCP - Endoskopische Cholangiopankreatikographie CA19-9 - Carboanhydrat 19-9 CA125 - Cancer-Antigen 125 CEA - Carcinoembryonales Antigen NCCN - National Comprehensive Cancer Network EGFR - epidermal groth factor receptor RCT - Radio-Chemo-Therapie HLA - humanen Leukozyten Antigen IFN-γ - Interferon-γ CSF-1 - Colony - Stimulating - Factor - 1 VEGF - Vascular - Endothelial - Groth - Factor TNF - Tumornekrosefaktor HE - Hämatoxylin-Eosin ROI - Reaktive Sauerstoffradikale RNI - Reaktive Stickstoffradikale DNS - Desoxyribonukleotidsäure RNS - Ribonukleotidsäure 85 10. Danksagung Ich möchte an dieser Stelle allen meinen Dank aussprechen, die durch ihre Hilfe zur Fertigstellung dieser Arbeit beigetragen haben. Herrn Prof. Dr. med. Rainer Fietkau danke ich, da er mir ermöglichte, an seiner Klinik meine Dissertation zu schreiben. Meinen beiden persönlichen Betreuern Herrn PD Dr. Luitpold Distel sowie Herrn Dr. Markus Hecht möchte ich ebenso meinen Dank aussprechen, da sie bei allen meinen Fragen stets ausgesprochen hilfsbereit und geduldig waren. Frau Dr. Katharina Erlenbach-Wünsch (Pathologisches Institut der Universität ErlangenNürnberg) hat mir bei Fragen bezüglich der Pathologie geholfen, weswegen ich mich auch bei ihr bedanken möchte. Außerdem möchte ich mich bei meiner Freundin Nadine für ihre Geduld und Hilfe bedanken, genauso wie bei meiner Schwester Anna, die die formale Korrektur meiner Arbeit vorgenommen hat. Im besonderen Maße möchte ich meinen Eltern meinen Dank aussprechen, da Sie mich während der Höhen und Tiefen meins Studiums in jeder Form begleitet und unterstützt haben und mich damit erst in die Situation gebracht haben diese Arbeit zu schreiben und erfolgreich abschließen zu können. Ihnen ist diese Arbeit gewidmet. 86 11. Lebenslauf Persönliche Daten Name: Hanno Zoske Geburtsdatum/ –ort: 08.06.1988, Salzgitter Familienstand: ledig Staatsangehörigkeit: deutsch Schulische Ausbildung 1995 – 1999 Adolf Reichwein Grundschule Göttingen 1999 – 1998 Bertolt - Brecht Orientierungsschule Göttingen 1997 – 2007 Hainberggymnasium Göttingen Abschluss: Allgemeine Hochschulreife Akademische Ausbildung 04/2008 – 05/2015 Studium der Humanmedizin an der Friedrich Alexander Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg 29.05.2015 Approbation als Arzt Praktische Erfahrungen 2007 – 2008 Zivildienst an der Universitätsmedizin Göttingen 11/2011 – 12/2013 Studentische Hilfskraft an der Strahlenklinik Erlangen 12/2014 – 04/2015 Strahlenklinik, FAU Erlangen-Nürnberg seit 11/2015 Assistenzarzt in der Strahlenklinik des Universitätsklinikums Erlangen-Nürnberg 87