Aus dem Institut für Pathologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Tumormetastasierung in die Leber – Reaktionen des zellulären hepatischen Abwehrsystems beim Menschen INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Medizinischen Doktorgrades der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Vorgelegt 2008 von Sonnhild Cordua geboren in Nördlingen Aus dem Institut für Pathologie der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Tumormetastasierung in die Leber – Reaktionen des zellulären hepatischen Abwehrsystems beim Menschen INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Medizinischen Doktorgrades der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Vorgelegt 2008 von Sonnhild Cordua geboren in Nördlingen Dekan: 1. Gutachter: 2. Gutachter: Jahr der Promotion: Prof. Dr. C. Peters Prof. Dr. Dr. h. c. N. Freudenberg PD Dr. R. Fischer 2009 Meiner Mutter in großer Dankbarkeit gewidmet I N HALT S V E R Z E I C H N I S 1 EINLEITUNG 1.1 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3 Einführung in den Problemkomplex …………………………….. Nicht-parenchymale Leberzellen (NPLC) ………………………… Lebertypische Makrophagen ……………………………………. Leber-assoziierte Lymphozyten (LAL) …………………………. NK-Zellen ………………………………………………………. Ito-Zellen ……………………………………………………… Sinusoidale Endothelzellen ……………………………………... Fragestellung ……………………………………………………. 2 MATERIAL UND METHODEN 2.1 2.1.1 Gewinnung des Gewebematerials ………………………………. Tumorumgebendes Gewebe ……………………………………. 2.1.1.1 Histologischer Befund ………………………………… Tumorfreies Kontroll-Gewebe …………………………………. Prozedere bis zur Verwendung des Materials ……………………. Isolierung der NPLC …………………………………………… Methodische Änderungen …………………………………….. Vorgang der Isolierung der NPLC ………………………………. Fixierung der Zellen …………………………….......................... Immunzytochemische Identifizierung der NPLC ………………. Variierung der Parameter beim Einsatz der Antikörper ………… Auswahl der Antikörper ………………………………………… 2.4.2.1 Nicht einsetzbare Antikörper …………………………. 2.4.2.2 Verwendete Antikörper und Bezugsquellen …………… Antikörper und zugehörige Antigene ………................................ Vorgang der NPLC-Färbung ………………………………….... Lichtmikroskopische Auswertung ……………………………… 1.2 2.1.2 2.1.3 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 1 3 3 4 5 7 7 8 10 10 11 12 12 12 12 13 15 16 16 16 16 17 19 21 22 3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 ERGEBNISSE 3.3.3 3.3.4 Gruppierung der Gewebeproben ………………………………… Zellausbeute …………………………………………………….. Anteil der identifizierten Zellen an den NPLC ………………….. Lebertypische Makrophagen ……………………………………. 3.3.1.1 Unreife Makrophagen (27E10) ………………………… 3.3.1.2 Reife Makrophagen (25F9) ……………………………. 3.3.1.3 Vergleich der unreifen und reifen Makrophagen ……… 3.3.1.4 Verhältnis von 25F9/27E10 ……………………………… 3.3.1.5 CD68-positive Makrophagen ………………………….. 3.3.1.6 Vergleich der reifen M. (25F9) mit CD68-pos. M. ……… 3.3.1.7 CD16-positive Makrophagen …………………………… Leber-assoziierte Lymphozyten ………………………………… 3.3.2.1 T-Lymphozyten (CD3) ………………………………… 3.3.2.2 NK-Zellen (CD16) …………………………………….. 3.3.2.3 Zytotoxische T-Zellen (CD8) ………………………….. 3.3.2.4 B-Lymphozyten (CD20) ………………………………. Ito-Zellen (Aktin, Desmin) ……………………………………… Anteil der identifizierten Zellen an den NPLC …………………... 4 DISKUSSION 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 Anmerkungen zur Methode und zum Material …………………. Untersuchungsergebnisse ……………………………………… Bewertung der Ergebnisse ……………………………………… Lebertypische Makrophagen …………………………………… Leber-assoziierte Lymphozyten ………………………………... Ito-Zellen ……………………………………………………… Sinusoidale Endothelzellen ………………………………….. 3.3.2 23 24 25 26 26 28 30 31 33 35 37 39 39 41 43 44 45 47 49 51 51 51 53 55 56 5 ZUSAMMENFASSUNG 6 ANHANG ………………………………………………….. 58 6.1 6.2 6.3 Abkürzungen ……………………………………………………. Verwendete Lösungen ………………………………………….. Literaturverzeichnis …………………………………………….. Lebenslauf und Danksagung ………………………………………. 58 59 60 74 57 1 1 EINLEITUNG 1.1 Einführung in den Problemkomplex Folgende Tatsachen verdeutlichen, wie wichtig das frühe Erkennen von Lebermetastasen und die Weiterentwicklung der Therapiemöglichkeiten sind: - Nach den Lymphknoten ist die Leber das am häufigsten von Metastasen betroffene Organ und unter den zum Tode führenden Lebererkrankungen stehen die Metastasen an zweiter Stelle. - Von den Patienten mit kolorektalen Karzinomen haben 25% bei Erstdiagnose des Primärtumors bereits Lebermetastasen und im weiteren Verlauf streuen die Tumorzellen bei 66% der Patienten in die Leber. - Nach kurativer Resektion des Primärtumors ist das Tumorwachstum in der Leber ein entscheidender prognostischer Faktor. In der Leber findet sich ein vollständiges und autonomes Kompartiment des Immunsystems, das sich aus Nicht-parenchymalen Leberzellen (NPLC) zusammensetzt. Zu diesen Zellen gehören sinusoidale und perisinusoidalen Zellen, sowie Zellen des Pfortadersystems. Die sinusoidalen und perisinusoidalen Zellen umfassen vier gut bekannte Zelltypen: Kupffer-Zellen (Makrophagen), PitZellen (NK-Zellen), Fett speichernde (Ito-) Zellen und Endothelzellen. Bioulac-Sage et al (1988) identifizierten außerdem Lymphozyten, die in den Sinusoiden ansässig sind. Tumorzellen haben die Fähigkeit, durch unterschiedliche Signale lokale Immunreaktionen in ihrer Umgebung sowohl zu stimulieren als auch zu supprimieren. Eine Aktivierung ortsständiger oder chemotaktisch angelockter immunkompetenter Zellen wiederum kann hemmend oder fördernd auf die Proliferation und Ausbereitung der Tumorzellen einwirken (Jones 1983). Von Makrophagen beispielsweise ist bekannt, dass sie von so genannten Stressproteinen auf Tumorzellen aktiviert werden und zytotoxische Substanzen sowie Zytokine sezernieren. Zytokine bewirken eine Aktivierung und Chemotaxis von CD4- und CD8-positiven Antitumor-Zellen. Auch BLymphozyten werden aktiviert und bilden Antikörper gegen Tumor-Antigene. Andererseits wird beschrieben, dass tumorassoziierte Makrophagen Reaktionen anstoßen, welche die Ausbreitung und das Wachstum eines Tumors fördern. Es kommt u. a. zur Auflösung von Basalmembranen und zur Förderung der Angiogenese. Nicht bekannt ist, wovon es abhängt, 2 welcher der möglichen Reaktionswege zum Zuge kommt. Die Einsicht in die Wirkungsweise des zellulären und humoralen Immunsystems der Leber könnte ein Schlüssel zur Prävention, Früherkennung und Therapie von Metastasen werden. Das Wissen der Tumorimmunologie basiert bis heute zum großen Teil auf Ergebnissen, die an Tiermodellen gewonnen wurden (Prendergast et al 2007). Oka et al (1994) zeigten an der Ratte, dass ein chirurgischer Eingriff im Gastrointestinaltrakt die zytotoxische Aktivität der Nicht-parenchymalen Leberzellen (NPLC) signifikant supprimiert und die Entstehung von Lebermetastasen begünstigt. Dieses Ergebnis lässt auf den antimetastatischen Effekt einer perioperativen Immuntherapie hoffen. Am Maus-Modell konnten Freudenberg et al (1996) Veränderungen im zellulären Immunsystem der Leber identifizieren, die eine bevorstehende Metastasierung ankündigten. Bei Bestätigung dieses Ergebnisses an humanen NPLC könnte ein Frühwarnsystem für eine bevorstehende Metastasierung entwickelt werden. Zu den Interaktionen zwischen dem humanen Immunsystem und Tumorzellen liegen wenige Untersuchungen vor. Bisherige immunzytochemische Untersuchungen an humanen NPLC konzentrierten sich jeweils nur auf einzelne Populationen der sinusoidalen Zellen oder nur auf die perisinusoidalen (Ito-) Zellen. Um auf die Reaktionen des lokalen Immunsystems der Leber Einfluss nehmen zu können, ist es notwendig, die einzelnen Zelltypen dieses Systems und weitere, zu diesem funktionellen Netzwerk gehörende Nicht-parenchymale Leberzellen (Ito-Zellen und sinusoidale Endothelzellen) in ihrem Verhältnis zueinander zu charakterisieren. Die bisherigen Ergebnisse hierzu wurden am Tier-Modell gewonnen (Freudenberg et al 1989b). Mit der Etablierung einer auch für kleine Gewebeproben (ab etwa 0,5 Gramm) geeigneten Isolierungsmethode für die Gesamtheit der bekannten humanen NPLC möchte diese Arbeit einen Beitrag zu Bestimmung von deren quantitativer Zusammensetzung leisten. Ein weiterer Meilenstein ist das Erkennen von Parametern, die tumorbedingte Veränderungen in dem System anzeigen und möglichst schon vor dem Auftreten makroskopisch erkennbarer Metastasen nachweisbar sind. Der erste Schritt gilt der Untersuchung, ob sich die Zusammensetzung der NPLC verändert, wenn bereits Tumoren erkennbar sind. Es war ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit, dieser Frage nachzugehen. 3 1.2 1.2.1 Nicht-parenchymale Leberzellen (NPLC) Lebertypische Makrophagen (Kupffer-Sternzellen) Die Makrophagen sind die wichtigsten geweberesidenten phagozytischen Zellen des angeborenen Immunsystems. Sie bilden neben den neutrophilen Granulozyten eine erste Verteidigungslinie gegen zahlreiche Krankheitserreger und auch gegen Tumorzellen. Nach Ausreifung im Knochenmark zirkulieren sie 1-2 Tage im Intravasalraum als Monozyten (Blutmakrophagen), bevor sie in verschiedene Gewebe einwandern und sich dort zu ortsständigen, gewebetypischen Makrophagen differenzieren. Die lebertypischen Makrophagen werden als Kupffer-Sternzellen oder einfach Kupffer-Zellen bezeichnet. Sie machen den weitaus größten Teil der sessilen Makrophagen im menschlichen Körper aus. Lokalisiert sind sie in den Lebersinusoiden auf oder zwischen den Endothelzellen, gelegentlich findet man sie auch im Disse-Raum. Ob die Kupffer-Zell-Population durch lokale Proliferation oder durch Einwanderung von Vorläuferzellen aus dem Knochenmark aufrechterhalten wird, war über viele Jahrzehnte eine Streitfrage. Je nach Ausgangssituation konnte der eine oder andere Mechanismus nachgewiesen werden. Nach Jones (1983) und Crofton et al (1978) wird die Kupffer-Zell-Population unter normalen Bedingungen hauptsächlich durch lokale Proliferation aufrechterhalten. Bei erhöhtem Kupffer-Zell-Bedarf kommt auch der Einwanderung von Monozyten über die periphere Zirkulation eine je nach Art des Stimulus unterschiedlich gewichtete Rolle zu (Freudenberg et al 1989a). Unter den Kupffer-Zellen lassen sich reife und unreife Makrophagen unterscheiden. Die reifen Zellen sind größer, phagozytieren stärker und zeigen eine ausgeprägtere Aktivität lysosomaler Enzyme im Vergleich zu den kleineren unreifen Makrophagen. Letztere sind empfänglicher für eine Aktivierung durch Muramylpeptide und tragen mehr Galaktosylrezeptoren an ihrer Zelloberfläche, was ihre Bindungsfähigkeit an andere Zellen, z. B. Tumorzellen, erhöht (Bouwens 1992, Freudenberg et al 1996). Im Leber-Lobulus lässt sich periportal eine größere Anzahl reifer Makrophagen nachweisen, während die perizentralen Makrophagen überwiegend den unreifen Makrophagen zuzuordnen sind. Die Bedeutung der Kupffer-Zellen für das Immunsystem beinhaltet sowohl antigenspezifische als auch antigenunspezifische Funktionen (David und Reinke 1987, Bouwens 1988b). Außerdem lassen sich konstitutive Funktionen von solchen unterscheiden, die beispeilsweise nur nach Aktivierung durch Lymphokine wahr genommen werden (Fidler 1985). Zu den Letzteren zählt 4 auch die Zytotoxizität gegenüber Tumorzellen. Diese kann durch spezifischen Zellkontakt (Fidler 1985) oder auf unspezifischem Wege erfolgen. Über die Sekretion von Zytokinen, wie IL-1 und TNFα, können Kupffer-Zellen die Tumorzellen indirekt angreifen, da IL-1 und TNFα die Proliferation von NK- und T-Zellen stimulieren (Johnkoski et al 1992) und deren zytotoxisches Potential durch Induktion der Bildung von IL-2 und IL-2-Rezeptoren beeinflussen. Hingegen wird an anderer Stelle für TNFα und Interleukin-1 eine fördernde Wirkung auf die Ausbreitung von Metastasen beschrieben (Mantovani et al 1992). Kan et al (1995) konnten zeigen, dass Zahl und Aktivität der Kupffer-Zellen in Metastasen tragenden Lebern deutlich erhöht sind, wobei der Effekt in tumornahem Lebergewebe stärker ausgeprägt ist als in tumorfernem. Außerdem ist eine Größenzunahme der Zellen in der Nachbarschaft des Tumors erkennbar. Im Gegensatz hierzu sind sowohl Zahl als auch Größe und phagozytische Aktivität dieser Zellen innerhalb des Tumors vermindert. 1.2.2 Leber-assoziierte Lymphozyten (LAL) In den Lebersinusoiden sind verschiedene Lymphozytenpopulationen beheimatet, die unter dem Namen leberassoziierte Lymphozyten (LAL) zusammengefasst werden. Es gibt zwei Hauptgruppen von Lymphozyten: T-Lymphozyten und B-Lymphozyten. Sie unterscheiden sich durch ihre Antigenrezeptoren und den Ort, an dem sie ausdifferenzieren: die T-Zellen im Thymus und die BZellen im Knochenmark. Die meisten Lymphozyten sind kleine Zellen, die nur wenige zytoplasmatische Organellen besitzen. Ein großer Teil des Kernchromatins ist kondensiert und damit inaktiv. Lange Zeit wurden diese Zellen als Zellen ohne bekannte Funktion beschrieben. Lymphozyten besitzen tatsächlich keine funktionelle Aktivität, bevor sie auf ein Antigen treffen, das ihre Proliferation und die Ausdifferenzierung ihrer speziellen Funktionsmerkmale auslöst. Während die Makrophagen beim Einsatz des angeborenen Immunsystems an vorderster Front stehen, haben sich die Lymphozyten des adaptiven Immunsystems zu einem flexibleren Abwehrmechanismus entwickelt, der zusätzlichen Schutz bietet. Besonderes Merkmal der Lymphozyten ist ihre Fähigkeit, eine spezifische Immunantwort gegen praktisch jedes fremde Antigen zu entwickeln. Der T-Zell-Antigenrezeptor (TCR) besitzt die Fähigkeit, Antigene von fremden Proteinen oder Pathogenen zu erkennen, die in Wirtszellen eingedrungen sind. Die Zerstörung dieser Eindringlinge ist die Aufgabe der T-Zellen. Sie sind für die zellvermittelte Immunantwort des adaptiven Immunsystems verantwortlich. 5 Die Subpopulationen der Lymphozyten in der Leber unterscheiden sich quantitativ und zum Teil auch qualitativ von denen im peripheren Blut. Winnock et al (1995) sind bei der Untersuchung von Metastasenlebern als auch von Lebern mit benignen Tumoren zu folgendem Ergebnis gekommen: Der Anteil der CD56-positiven Zellen ist in der Leber dreimal so groß wie im Blut, wobei bemerkenswert ist, dass sich die leberassoziierten CD56-positiven Zellen zu 95% aus CD3-positiven und CD16-negativen Zellen rekrutieren, während die des peripheren Blutes hauptsächlich dem Phänotyp CD3-negativ und CD16-positiv angehören. Auch die γδ-T-Lymphozyten der Leber unterscheiden sich phänotypisch von denen des Blutes, nämlich in ihrem Gen-Rearrangement (V-Gen). Außerdem sind nach Winnock et al (1991) CD8positive T-Zellen unter den LAL stärker, CD4-positive hingegen schwächer vertreten als im peripheren Blut. Über die Aktivität der leberassoziierten Lymphozyten (LAL) finden sich unterschiedliche Angaben. Winnock et al (1993) haben bei den LAL aus Lebern mit benignen Tumoren eine im Vergleich zu den Lymphozyten des peripheren Blutes (PBL) sehr starke Zytotoxizität nachgewiesen, während sich die Zytotoxizität der LAL aus Metastasenlebern nicht von jener der PBL unterscheidet und deutlich schwächer ist als bei LAL aus Lebern mit benignen Tumoren. LAL aus metastasennahem Gewebe wiederum zeigen geringere lymphokin-aktivierte KillerzellAktivität als solche, die metastasenfern lokalisiert sind, was einen supprimierenden Einfluss der Tumorzellen nahelegt. 1.2.3 NK-Zellen (Pit-Zellen) Pit-Zellen sind die organspezifischen NK-Zellen der Leber. Sie befinden sich im Lumen der Sinusoide in enger Verbindung mit den Endothel- und Kupffer-Zellen. Morphologisch gehören sie zu den Lymphozyten mit großen Granula. Charakterisiert wurden NKZellen ursprünglich durch ihre Fähigkeit, ohne vorherige Sensibilisierung in vitro bestimmte Zielzellen zu lysieren. Von den nicht MHC-restringierten T-Zellen unterscheiden sie sich durch ihr fehlendes Rearrangement der β- und γ-Gene des T-Zell-Rezeptors. Bisher konnte bei ihnen kein immunologisches Gedächtnis und keine Spezifität für bestimmte Zielzellen nachgewiesen werden. Untersuchungen von Papa et al (1994) zeigen hingegen, dass Antikörper gegen bestimmte Oberflächenmoleküle der NK-Zellen deren Fähigkeit herabsetzen, Zielzellen zu binden, was eine spezifische Zellinteraktion nahelegt. Interessant ist auch die Beobachtung von Moretta et al (1994), 6 dass die Expression von HLA-I-Antigenen auf Zellen diese vor NK-Zell-induzierter Zytolyse schützt. Die Unterschiede in der Expression der Oberflächenmoleküle spiegeln die Heterogenität der NKZellen wider. Viele dieser Zellen exprimieren Antigene, die sich auch auf T-Zellen (CD2) oder Zellen der myeloischen Reihe nachweisen lassen. Diese Überschneidungen sind mit dafür verantwortlich, dass keine endgültige Klarheit darüber besteht, ob NK- und T-Zellen sich von einer gemeinsamen Vorläuferzelle ableiten oder ob es sich um zwei von Anfang an getrennte Zell-Linien handelt (Hackett et al 1985, Lanier et al 1986a). Wiederholt nachgewiesen ist, dass NK-Zellen sich thymusunabhängig entwickeln können (Herbermann und Ortaldo 1981), jedoch zu ihrer Differenzierung auf ein intaktes Knochenmark angewiesen sind (Lanier et al 1986b). In Zellkulturen konnte ihre Reifung aus CD34-positiven Zellen gezeigt werden (Shibuya et al 1995). Neben der Zytotoxizität gegenüber Tumorzellen und virusinfizierten Zellen sind NK-Zellen durch ihre Sekretion von Zytokinen, wie IL-2 (Kasahara et al 1983), Inteferon (Trinchieri et al 1978, Timonen et al 1980) und TNFα, an der Immunregulation beteiligt. Sie können die Aktivität anderer Immunzellen steigern; umgekehrt wirken andere Immunzellen auf NK-Zellen ein. So können CD4positive T-Zellen die Proliferation von NK-Zellen fördern (Kovanen et al 1995). Neben Interferonen ist auch IL-2 ein potenter Aktivator der NK-Zellen. Ihr Ansprechen auf IL-2 macht man sich zunutze, indem man in vitro aktivierte NK-Zellen als Lymphokin-aktivierte Killerzellen (LAK) in der Tumortherapie einsetzt (Phillips et al 1987, Caligiuri et al 1993). Im Normalzustand findet in der Leber nahezu keine NK-Zell-Proliferation statt, sie kann jedoch durch Zytokine induziert werden. Das Zytokin IL-2 induziert auch eine Einwanderung von NKVorläuferzellen aus dem peripheren Blut in das hepatische Interstitum (Wiltrout et al 1989). Die frisch eingewanderten Vorläuferzellen aus dem Blut differenzieren unter dem Einfluss des speziellen Milieus in der Leber zu den für dieses Organ spezifischen Pit-Zellen mit hohem zytotoxischen Potential (Vanderkerken et al 1995). Nach ihrer Dichte unterscheidet man zwischen einer Fraktion mit hoher Dichte (HD - high density) und einer mit geringer Dichte (LD - low density). Die HD-Fraktion findet sich bevorzugt periportal und nimmt in ihrer Dichte und Funktion eine Mittelstellung zwischen der leberspezifischen LDFraktion und den NK-Zellen des peripheren Blutes ein. Die HD-Zellen machen einen großen Anteil der leberassoziierten Lymphozyten mit NK-Aktivität aus und sind als CD3-negative, CD16positive und CD56-positive Zellen charakterisiert. Im peripheren Blut zeigt nur ein kleiner Teil der 7 NK-Zellen dieses Markerprofil. Die LD-Fraktion ist die funktionell und morphologisch leberspezifische NK-Zell-Population. Diese Zellen zeigen keine Proliferation nach IL-2Applikation. Man vermutet, dass sie das Endstadium eines Differenzierungsprozesses darstellen. Sie enthalten besonders zahlreich zytoplasmatische Granula, zeigen eine intensivere Zytotoxizität gegenüber Tumorzellen im Vergleich zu NK-Zellen des peripheren Blutes und lysiren auch Tumorzellen, die gegenüber diesen resistent sind (Bouwens 1992). 1.2.4 Ito-Zellen Die Ito-Zellen, auch perisinusoidale oder Fett speichernde Zellen genannt, sind im Disse-Raum lokalisiert, der von den Hepatozyten auf der einen und den sinusoidalen Endothelzellen auf der anderen Seite begrenzt wird. Folgende Aufgaben werden von Ito-Zellen wahrgenommen: Für das dünne Endothel bilden die ItoZellen gleichsam ein Gerüst (Fraser et al 1986). Im sogenannten ruhenden Zustand speichern sie in ihrem Zytoplasma Lipide und Vitamin-A (Bronfenmajer et al 1966, Sztark et al 1986). Im transformierten Zustand tritt die Produktion extrazellulärer Matrix im Disse-Raum in den Vordergrund und sie tragen zur Fibrogenese bei (Sztark et al 1986). Darüber hinaus sind sie an der Regulation der sinusoidalen Mikrozirkulation beteiligt. Die unter pathologischen Bedingungen beobachtete Transformation der Ito-Zellen zu Myofibroblasten bedeutet die Umwandlung von einem hauptsächlich speichernden Zelltyp in einen vorwiegend sezernierenden Zelltyp (Mak et al 1988). Ito-Zellen reagieren auch auf Zytokine. IL-1 und TNFα beispielsweise haben einen mitogenen Effekt, hemmen jedoch die Kollagensynthese. Möglicherweise beeinflussen Zytokine sogar die Expression von α-SMA in Ito-Zellen. Noch nicht erforscht ist, ob Zytokine ihre Wirkung direkt oder indirekt über Kupffer-Zellen entfalten (Schmitt-Gräff 1991). Aufgrund dieser Interaktionen spiegeln sie möglicherweise Änderungen im zellulären Immunsystem der Leber wider. 1.2.5 Sinusoidale Endothelzellen Das sinusoidale Endothel vermittelt den Stoffaustausch zwischen dem Blut und dem Disse-Raum. Ein charakteristisches Merkmal der Zellen sind flache Fortsätze, die von Poren in der Größe von etwa 0,1µm durchbrochen und in sogenannnten Siebplatten angeordnet sind (Horn et al 1986). Periportal ist der Durchmesser der Poren größer als perizentral, ihre Zahl jedoch geringer. Die Weite der Poren ist durch zahlreiche Faktoren (u. a. Hormone, Kalziumionen und Alkohol) beeinflussbar (Wisse et al 1985). Bei Mäusen mit Lebertumoren sind Zahl und Größe der Poren 8 vermindert (Vidal-Vanaclocha et al 1990). Bemerkenswert ist, dass keine subendotheliale Basalmembran existiert. Die hochdifferenzierten Zellen nehmen Aufgaben im Rahmen der Angiogenese (z. B. bei Tumorwachstum) wahr und agieren bei der Immunregulation mit (z. B. Lymphozyten-Homing: Nonomura et al 1991, Expression von IL-1 und IL-6: Rieder et al 1992). Viele der funktionell wichtigen Moleküle auf der Endotheloberfläche sind quantitativ und/oder qualitativ induzierbar. Es werden MHC-Antigene der Klasse 1 (HLA-ABC) und der Klasse 2 (HLA-DR) auf sinusoidalen Endothelien exprimiert und Letztere sind durch Zytokine, wie IFN-γ, induzierbar. Auch das Vorhandensein einiger Adhäsionsmoleküle ist an stimulierende Faktoren gebunden (Coulevard et al 1993, Garcia-Barcina et al 1994, 1995). In den Azinuszonen 3 und 4 lässt sich auch CD16 nachweisen - ein Zeichen für die Rolle dieser Zellen bei der Elimination von Immunkomplexen aus der Zirkulation. Zudem können sie Makrophagen in der durch lösliche Antigene induzierten T-Zell-Proliferation ersetzen (Nunez et al 1983). Charakteristisch für das sinusoidale Endothel ist auch die Expression der Adhäsionsmoleküle CD4 und ICAM-1; CD4 wurde bisher auf keinem anderen Endothel nachgewiesen. Beide Moleküle vermitteln eine Leukozytenadhäsion und sind vermutlich auch an der Interaktion von Kupffer-Zellen mit den Sinusendothelzellen beteiligt (Scoazec 1991). Im Zusammenhang mit der Abwehr von Tumorzellen ist auch die T-Zell-induzierte Stickstoffmonoxyd-Produktion der Endothelzellen in der Leber zu erwähnen, die am Maus-Modell antimetastatisch wirkt. 1.3 Fragestellung Aus der Standortbestimmung und der aufgezeigten Zielorientierung resultierten folgende Fragen, die Thema der vorliegenden Arbeit wurden: 1. Welche Methode eignet sich zur Isolierung der NPLC in der humanen Leber? Freudenberg et al (1989b) entwickelten eine Methode zur Isolierung der NPLC bei Mäusen. Es galt abzuklären, inwiefern diese Methode bei der Untersuchung von humanem Lebergewebe modifiziert werden muss. 2. Welches Gewebe aus der humanen Leber ist für die Isolierung der NPLC geeignet? Versuche an Mäusen ermöglichen Untersuchungen an der gesamten Leber. Es galt zu prüfen, welches Gewebematerial von der humanen Leber sich für eine Isolierung der NPLC eignet. 9 3. Welche Antikörper können zur Identifizierung der NPLC in der humanen Leber verwendet werden? Hierfür kamen Literaturangaben und eigene Versuche in Betracht. 4. In welchem Verhältnis sind die NPLC im humanen Lebergewebe vorhanden? In der Literatur ließ sich eine Beschreibung einzelner Zellgruppen der humanen NPLC, nicht aber die prozentuale Zusammensetzung der bekannten NPLC finden. 5. Können die bestehenden Anhaltspunkte für Veränderungen in der Zusammensetzung der NPLC im Falle einer Tumorerkrankung (Freudenberg et al 1996, Seki et al 1990) für humane Lebern bestätigt werden? 10 MATERIAL UND METHODEN 2 2.1 Gewinnung des Gewebematerials 2.1.1 Tumorumgebendes Lebergewebe Zur Isolierung der NPLC bei Mäusen kann die gesamte Leber verwendet werden. Für die Untersuchungen an der humanen Leber stellte sich das Problem, geeignete Gewebeproben zu finden. Zunächst wurden die NPLC aus Autopsiegewebe mit einem Gewicht zwischen 0,6 g und 8,1 g isoliert. Die untersuchten Gewebeproben waren einer Ischämiedauer von ungefähr 10 Stunden ausgesetzt. Die Zahl der daraus gewonnenen NPLC war spärlich und ließ sich auch durch Abwandlung der Isolierungsmethode nicht auf eine für die immunzytochemische Auswertung ausreichende Anzahl steigern. Das unbefriedigende Ergebnis wurde der mangelnden Zellvitalität zugeschrieben. Lebermetastasen werden in der Regel im gesunden Gewebe mit einem Sicherheitsabstand reseziert. Die makroskopisch tumorfreien Resektatränder erwiesen sich als geeignetes Material für die NPLC-Isolierung. Die daraus gewonennen Gewebeproben hatten ein Gewicht zwischen 1,0 und 8,7 Gramm. Im Laufe von 2 Jahren konnte aus dem Operationsgut der Universität Freiburg das in Tabelle 1 erfasste Gewebematerial gewonnen werden. Tabelle 1 gibt Aufschluss über den Primärtumor und das Alter der Patienten, von deren Leber die Gewebeproben entnommen wurden, sowie über die Zahl der tumorumgebenden Gewebeproben. Tabelle 1: Einteilung der Gewebeproben nach Primärtumor und Patientenalter Primärtumor Adenokarzinom des Kolons/Rektums Adenokarzinom des Ovars Undifferenziertes Teratokarzinom d. Hodens Gallenblasen-Karzinom Hepatozelluläres Adenom Fokal-noduläre Hyperplasie Patientenalter Zahl d. Gewebeproben 55-72 J 63 J 34 J 67 J 27 J 31 J 7 1 1 1 2 1 11 2.1.1.1 Histologischer Befund Der histologische Befund des Pathologischen Instituts der Universität Freiburg zeigt die Beurteilung des tumorumgebenden Gewebes. Die Nummerierung der Gewebeproben wurde in der gesamten Untersuchung beibehalten. Tabelle 2: Histologischer Befund Gewebeprobe Histologie Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 hochgradige entzündliche Reaktion der Portalfelder (Lymphozyten und Granulozyten), keine Verfettung mittelgradige chronische Entzündung der Portalfelder (Lymphozyten), portale und septale Fibrose hochgradige entzündliche Reaktion der Portalfelder (Granulozyten, Lymphozyten) mittelgradige entzündliche Reaktion der Portalfelder (Lymphozyten); Fettleber (ca. 90% der Hepatozyten verfettet) hochgradige chronisch entzündliche Reaktion der Portalfelder (Lymphozyten); mäßige Verfettung mittelgradige chronisch entzündliche Reaktion der Portalfelder (Lymphozyten,Granulozyten); mittelgradige Verfettung geringe entzündliche Reaktion der Portalfelder (Lymphozyten, Granulozyten); mäßige portale Fibrose; ausgeprägte großtopfige Verfettung geringe entzündliche Reaktion der Portalfelder (Lymphozyten); geringe Fibrose; mäßige, mittelgroß tropfige Verfettung keine Angaben geringe entzündliche Reaktion der Portalfelder (Lymphozyten, Granulozyten) mäßige fokale chronisch entzündliche Reaktion der Portalfelder, Lymphozyten, wenige Granulozyten 12 2.1.2 Tumorfreies Kontroll-Lebergewebe Innerhalb von 2 Jahren war es nicht möglich, aus dem Operationsgut der Universitätsklinik Freiburg ausreichend Gewebeproben zu erhalten, die als Kontrollen geeignet gewesen wären. Nach Genehmigung durch die Ethikkommission wurden die NPLC aus Lebergewebeproben von Organspendern isoliert. Bei diesen Lebern stand bereits fest, dass sie nicht transplantiert würden. Bei allen Spendern hatte eine neurologische Erkrankung (Schädelhirntrauma, Apoplex) zum Hirntod geführt. Die Spender (2 Männer und 2 Frauen) waren zwischen 42 und 56 Jahren alt. Ein weiteres Kontrollgewebe stammte von einer 30-jährigen Frau, deren Leber von Echinokokkus granulosus-Zysten durchsetzt war und teilreseziert werden musste. Das für die Zellisolierung entnommene Gewebestück hatte keinen unmittelbaren Kontakt zu einer Zyste. 2.1.3 Prozedere bis zur Verwendung des Materials Das Gewebe wurde in RPMI (RPMI Medium 1640, Art.Nr. 21875-034, Life Technologies GmbH, Eggenstein) in das Labor transportiert. Zwischen der Entnahme des Resektats aus der Tumorleber und dem Zeitpunkt, zu dem das Gewebe in RPMI gelegt wurde, verging bis zu einer Stunde. Während dieser Zeit lag das Gewebe "trocken" im Operationssaal. Das Gewebe der Organspender wurde sofort in RPMI gelegt und bei etwa 4°C aufbewahrt. Bis zur Isolierung vergingen 15 Minuten bis 2 Stunden, bei Kontrolle D vergingen 7 Stunden, was die Vitalität der NPLC jedoch nicht beeinträchtigte. 2.2 2.2.1 Isolierung der NPLC Änderungen der beim Tier-Modell angewandten Isolierungs-Methode Die in der Literatur vielfach zur Isolierung der NPLC von Versuchstieren beschriebenene Methode (Freudenberg et al 1989b, Heuff et al 1994, Jones 1983, Wake et al 1989) wurde im Wesentlichen übernommen. Abänderungen ergaben sich daraus, dass nicht, wie bei Versuchstieren, die ganze Leber, sondern nur Gewebeproben verwendet werden konnten. Während bei den Versuchen an Tieren die gesamte Leber durch Einspritzen der Pufferlösung in die Vena portae blutleer gespült wird, konnte bei den humanen Gewebeproben die Anämie des Gewebes nur durch ein aufwendiges, in 2.2.2 beschriebenes Prozedere erzielt werden. 13 Auch für die Lyse der Hepatozyten und für die Auflösung des Gewebes wird bei Tieren die gesamte Leber mit einer Pronase- und Kollagenase-Lösung perfundiert. Die humanen Gewebeproben hingegen mussten zerkleinert in diese Lösungen eingelegt werden. Das damit erzielte Ergebnis war befriedigend. Im Unterschied zu den Versuchen mit Mäusen wurde die Suspension nicht nur einmal, sondern 2-3mal gewaschen. Versuche an Mäusen unterscheiden sich außerdem dadurch, dass die NPLC der Mäuse nach der Zentrifugation im Dichtegradienten eine schmale, scharf abgrenzbare Bande bilden, während die humanen NPLC meist eine etwas unscharf begrenzte Bande zeigten. Deshalb wurde der Bereich großzügig abgesaugt. 2.2.2 Vorgang der Isolierung der NPLC 1. Dekapsulieren und Perfusion In einem ersten Schritt wurde - soweit vorhanden - die Organkapsel mit einer Pinzette abgezogen. Für die Perfusion wurden RPMI (Raumtemperatur), eine sterile 10 ml Einmalspritze, eine VasocanBraunüle (d = 0,8 mm, 22G) und eine Uhrglasschale benötigt. Waren kanülierbare Gefäße vorhanden, wurde zuerst durch diese perfundiert. Wenn damit das Gewebe nicht weiter abgeblasst werden konnte, wurde es mit einem Skalpell in wenige Millimeter dicke Scheiben zerteilt und die Perfusion durch diffuses Einspritzen von Pufferlösung fortgesetzt. 2. Inkubation Das Gewebe wurde mit dem Skalpell weiter zerkleinert und jeweils 10 Minuten bei 37°C in einer Pronase-Lösung (6 mg Pronase gelöst in 10 ml RPMI, Pronase E, aus Streptomyces griseus, 4 x 106 PU/g, Art.-Nr. 7433.30001, Merck, Darmstadt) und anschließend in einer Pronase/KollagenaseLösung (3 mg Pronase + 7 mg Kollagenase in 25 ml RPMI, Typ CLSO, 400U/mg, Art.-Nr. Co-28, Seromed) im Wasserbad inkubiert. Nach den beiden Inkubationen wurden die Stückchen jeweils nach Dekantieren des Überstandes mit einer Pinzette aus der Suspension genommen und mit 2 Pinzetten weiter zerkleinert, bevor sie in einer reinen Kollagenase-Lösung (17 mg in 25 ml RPMI) inkubiert wurden. Der entstandene Gewebebrei wurde 30 Minuten bei 37°C im Wasserbad inkubiert. Während der Inkubationen wurden die Suspensionen mit einem Magnetrührer durchmischt. 14 3 Filtern und Waschen Die Suspension wurde durch ein steriles Edelstahlsieb gefiltert und das Filtrat in 50 ml RPMI 10 Minuten lang bei 4°C mit 300g (Erdbeschleunigung) und mit halber Bremskraft gewaschen. Um die Enzyme und Verunreinigungen (freie Lipide etc.) vollständig auszuwaschen, wurde der Überstand dekantiert, das entstandene Pellet in 50 ml GBSS (geys balanced salts solution, Art.Nr. 24260-028, Life technologies GmbH, Eggenstein) resuspendiert und erneut 10 Minuten bei 4°C mit 300g und mit halber Bremskraft gewaschen. Dieser Schritt wurde bei stärkerer Trübung des Überstandes 1-2mal wiederholt. 4. Beseitigen von Zelltrümmern und Erythrozyten Die neben den NPLC in der Suspension enthaltenen Erythrozyten und Zelltrümmer wurden durch Zentrifugation in einem Dichtegradienten abgetrennt. Dazu wurde der Zellrückstand in 5 ml GBSS resuspendiert, in ein 15 ml Röhrchen umgefüllt und mit 7 ml einer Nykodenz-Lösung* (NykodenzPulver, Art.Nr. 1002423N, Life technologies, Eggenstein) gemischt. Das Gemisch wurde sehr vorsichtig mit 3 ml GBSS überschichtet. Nach 10-minütiger Zentrifugation bei 4°C mit 1500g (Erdbeschleunigung) und ohne Bremskraft bildeten die NPLC an der Grenzschicht eine meist etwas unscharf begrenzte Bande. 5. Membranschutz mit Serum und Waschen der NPLC Mit einer Pasteurpipette wurden die Zellen durch großzügiges Absaugen der Bande entnommen. Im Bodensatz fanden sich überwiegend Erythrozyten, Hepatozyten und Zelltrümmer. Nach Zugabe von 0,25 ml fetalem Kälberserum (Myoclone Plus, virus and mycoplasma screened, Gibco, Eggenstein) wurden die NPLC in RPMI suspendiert und mit 300g und halber Bremskraft bei 4°C zentrifugiert. Das entstandene Pellet wurde nach Dekantieren des Überstands in NKH* resuspendiert und nochmals gewaschen. 6. Zellzählung und Beurteilung der Vitalität Der Zellrückstand wurde je nach anzunehmender Zellzahl mit NKH* auf 1-4 ml aufgefüllt und durchmischt. Eine kleine Menge der Suspension wurde auf einem Objektträger mit getrocknetem Trypanblau gemischt. Anschließend wurde damit eine Neubauer-Zählkammer beschickt. Zur Bestimmung der isolierten Zellzahl wurden 8-10 Gruppenquadrate ausgezählt. Definition: Zellzahl in einem Gruppenquadrat x 250 = Zellzahl/µl (Z). Z x Volumen der Zellsuspension = Gesamtzahl der gewonnenen Zellen. 15 Zellvitalität: Als vital wurden Zellen gewertet, die kein Trypanblau aufnahmen. Dieses Kriterium erfüllten 94,3-98% der NPLC. Nach Jones (1983) können auch rigide Membranen avitaler Zellen das Eindringen von Trypanblau in die Zelle verhindern, was die Zuverlässigkeit des Tests einschränkt. 2.3 Fixierung der Zellen auf Adhäsionsobjektträgern (Objektträgermethode) Zur immunzytochemischen Identifizierung wurden die isolierten Zellen nach Bross et al (1978) auf Adhäsionsobjektträger aufgebracht. (Bezugsquelle: Firma Biorad, Adhäsionsobjektträger, Art.Nr. 1807001, BioRad Laboratories GmbH, München). Vitale Zellen haften elektrostatisch auf den speziell beschichteten Reaktionsfeldern, die von einer hydrophoben Fläche umgeben sind. Vorbereitung der Objektträger Die farbige Schutzschicht auf den Reaktionsfeldern wurde mit Leitungswasser abgespült. Sobald sie entfernt war, durften die Reaktionsfelder nicht mehr austrocknen. Daher wurden sie zunächst in eine mit NKH* gefüllte Küvette gestellt und alle weiteren Schritte in einer feuchten Kammer (in einem mit feuchten Tüchern ausgelegten Plastikbehälter) durchgeführt. Auftragen der Zellen auf die Reaktionsfelder Jedes Feld erhielt 50 µl Suspension mit ca. 105 Zellen. Nach 20 Minuten Inkubation bei 37°C hafteten die Zellen auf der Glasoberfläche und wurden bei späteren vorsichtigen Spülungen nicht mehr entfernt. Nun wurden die Zellen mit 0,5-1,0 ml NKH* pro Feld gewaschen; abgesaugt wurde mit einer Wasserstrahlpumpe. Fixierung der NPLC Zur Fixierung wurden die Zellen mit einem Tropfen 0,05%igem Glutaraldehyd (Fixierlösung*) bedeckt und für 15 Minuten in den Kühlschrank (4°C) gestellt. Tiefgefrieren Nach dem Absaugen des Fixans wurden die Zellen mit NKH* gespült und mit einem Tropfen Einfrierlösung* versehen. Bis zur weiteren Bearbeitung wurden die Objektträger bei minus 70°C aufbewahrt. Auch nach einem Jahr Lagerung war die Antigenstruktur noch unverändert vorhanden. 16 2.4 Immunzytochemische Identifizierung der NPLC (Färbung) Der Antigen-Nachweis erfolgte mit Hilfe der indirekten Avidin-Biotin-Methode in 3 Schritten: 1. Ein primärer Antikörper, der spezifisch das gesuchte Antigen bindet, wurde auf die Zellen aufgetragen. 2. Der anschließend aufgetragene sekundäre Antikörper reagierte mit der Fc-Region des primären Antikörpers. 3. Hinzugabe eines Peroxidase-Komplexes, der mit Avidin und Biotin konjugiert ist. Die freien Stellen des Avidins banden an das Biotinkonjugat des Sekundär-Antikörpers. Die PeroxidaseAktivität wurde mittels eines farbigen Reaktionsproduktes nachgewiesen. 2.4.1 Variierung der Parameter beim Einsatz der Antikörper Für jeden Primär-Antikörper wurde in Verdünnungsreihen die Konzentration ausgetestet, die sich für die lichtmikroskopische Auswertung am besten eignete. Zur Optimierung der Auswertung trugen im Weiteren Testreihen bei, die mit veränderter Inkubationszeit (1 Stunde versus 12 Stunden) und mit veränderter Temperatur während der Inkubation der Zellen mit dem ersten Antikörper (4° C versus Raumtemperatur, etwa 20° C) durchgeführt wurden. 2.4.2 Auswahl der Antikörper 2.4.2.1 Nicht einsetzbare Antikörper Anti-CD56 Für die Markierung der NK-Zellen war Anti-CD56 vorgesehen. Trotz zahlreicher Versuche unter variierten Bedingungen, wie Verdünnung, Inkubationszeit, Temperatur und Verwendung gegen das Epitop NKH-1 und gegen das Epitop NCAM (getrennt und als 1:1-Mischung), war es nicht möglich, mit Anti-CD56 eine Zellfärbung zu erzielen. Ein Defekt in den Antikörpern konnte durch positive Reaktion an unfixierten Zellen einer bronchoalveolären Lavage und an frisch isolierten mononukleären Zellen des Blutes ausgeschlossen werden. Anti-CD4 Anti-CD4 wird üblicherweise zur Identifizierung der T-Helferzellen verwendet. Versuche, mit dem Anti-CD4 der Firma clonab die Zellen anzufärben, misslangen gänzlich. Mit Anti-CD4 der Firma Immunotech gelang zwar bei Auftragen des Antikörpers vor dem Fixieren der Zellen und bei 12- 17 stündiger Inkubation eine gute Zellfärbung. Es wurden jedoch Zellen verschiedenster Größe angefärbt, so dass es sich nicht nur um T-Helferzellen handeln konnte, sondern auch Monozyten und Makrophagen erfasst wurden. Auch andere Untersuchungen führten zu dem Ergebnis, dass mit Anti-CD4 verschiedene Zelltypen angefärbt werden. Das CD4-Molekül wird nicht nur von T-Helferzellen und inflammatorischen TZellen exprimiert, sondern auch von Monozyten und Makrophagen (van Ravenswaay et al 1992), speziell von Kupffer-Zellen (Rieder et al 1992), und von sinusoidalen Endothelien (Nagura et al 1986, Rieder et al 1992). Die Färbung ist daher unspezifisch. Von einer Auszählung der CD4positiven Zellen wurde deshalb abgesehen. 2.4.2.2 Verwendete Antikörper und deren Bezugsquellen Die Auswahl wurde aufgrund von Literaturangaben und aufgrund von zahlreichen Vorversuchen getroffen. Anti-CD16 Da Anti-CD56 in den Vorversuchen zur Markierung der NK-Zellen ausgeschieden war, musste Anti-CD16 verwendet werden. Dieser Antikörper ist für die Markierung der NK-Zellen insofern problematisch, als damit teilweise auch T-Zellen, Monozyten und Makrophagen angefärbt werden. Die beiden Letzteren konnten aufgrund ihrer unterschiedlichen Größe identifiziert werden, so dass sich der Unsicherheitsfaktor auf die Unterscheidbarkeit der NK-Zellen und der T-Zellen beschränkte. Ferner zeigte sich in den Vorversuchen, dass die Makrophagen und Monozyten das Antigen auch intrazellulär exprimieren, während bei den kleinen mononuklearen Zellen das Antigen nur an der Oberfläche als brauner Ring sichtbar wurde. Der Einsatz von Anti-CD16 war gerechtfertigt, da sowohl die NK-Zellen als auch die T-Zellen zu den Immunzellen gehören und ebenso die mit diesem Marker nicht unterscheidbaren Monozyten und Makrophagen. Anti-CD34 Über Anti-CD34 finden sich in der Literatur widersprüchliche Angaben zur Reaktion des Markers mit sinusoidalen Endothelien der Leber. Es konnte jedoch kein Marker ausfindig gemacht werden, der diese Zellen zuverlässig identifiziert. 18 Tabelle 3 gibt einen Überblick über die Gesamtauswahl der Antikörper und die NPLC, deren Identifizierung angestrebt wurde, sowie die Verdünnung der Stammlösung. Tabelle 3: Eingesetzte Antikörper, Zielzellen und angewandte Verdünnung Antikörper Zielzellen Verdünnung Anti-27E10 Unreife Makrophagen 1:6000 Anti-25F9 Reife Makrophagen 1:800 Anti-CD 68 Makrophagen / Monozyten 1:3200 Anti-CD 16 NK-Zellen, 1:40 Makrophagen Anti-CD3 T-Lymphozyten 1:40 Anti-CD8 Zytotoxische T-Zellen 1:10 Anti-CD20 B-Lymphozyten 1:40 Anti-CD 34 Sinusoidale Endothelzellen 1:400 Anti-Aktin Ito-Zellen 1:10 Anti-Desmin Tabelle 4: Bezugsquellen der eingesetzten Antikörper Antikörper Bezugsquelle Anti-CD3 Becton Dickinson, Kat.Nr. 347340, Lot 30348 Anti-CD8 Immunotech, Kat.Nr. 0102 Anti-CD16 Quartett, Best.Nr. CD16-01-22 Anti-CD20 Coulter, Best.Nr. 6602140 Anti-CD34 Dianova-immunotech, Kat.Nr. 0786, Klon QBEND10 Anti-CD68 Dako, Best.Nr. M876 Anti-27E10 BMA Biomedicals AG, Augst, Schweiz, Best.Nr. T-1023 Anti-25F9 BMA Biomedicals AG, Augst, Schweiz, Best.Nr. T-1016 Aktin, Desmin Dako Epos, Anti-Human Smooth Muscle Actin/HRP, Kode-Nr. U7033 19 2.4.3 Antikörper und zugehörige Antigene 27E10 (unreife Makrophagen) Der Antikörper erkennt das Heterodimer aus MRP8 und MRP14, die beide myelomonozytäre Differenzierungsantigene darstellen und zur S100-Familie kalziumbindender Proteine gehören (Burwinkel et al 1994). Die Expression des Antigens ist für Monozyten und Makrophagen bei akut entzündlichen Prozessen beschrieben (Bhardway et al 1992). Darüber hinaus wird eine Expression des Antigens bei Makrophagen in den invasiven Regionen kolorektaler Karzinome beschrieben. Makrophagen in gesunden Geweben wird ein 27E10-negativer Phänotyp zugeschrieben. In gesundem Lebergewebe lassen sich nur einige Granulozyten und Monozyten in den Sinusoiden mit diesem Antikörper anfärben. Die funktionelle Bedeutung von MRP8/MRP14 ist noch spekulativ. Man nimmt an, dass sie unter anderem während akut entzündlicher Prozesse die Interaktion zwischen Strukturen des Zytoskeletts und Membranen modulieren. Isolierte Monozyten sezernieren große Mengen TNFα, Prostaglandin E2 und IL-1 (Hauptmann et al 1993, Zwadlo et al 1986). 25F9 (reife Makrophagen) Dieser Antikörper erkennt ein Differenzierungsantigen, das hauptsächlich von reifen Makrophagen in nicht entzündetem Gewebe exprimiert wird (Zwadlo et al 1985). In chronisch entzündetem und Tumorgewebe zeigen nur wenige Zellen eine positive Reaktion. Das Antigen wird sowohl intrazytoplasmatisch als auch auf der Zellmembran exprimiert. In der gesunden Leber reagiert nur ein Teil der Makrophagen mit Anti-25F9 (Tomita et al 1994). CD68 (Makrophagen) CD68 ist ein intrazytoplasmatisches Glykoprotein, das eine Assoziation mit lysosomalen Granula zeigt. Seine Funktion ist nicht geklärt. Der verwendete Antikörper gegen das Epitop PG-M1 wird als Pan-Makrophagen-Marker beschrieben, der in schwächerem Ausmaß auch mit Monozyten reagiert (Falini et al 1993). CD16 (NK-Zellen, Makrophagen) Das CD16-Antigen gehört zur Gruppe der Fc-gamma-Rezeptoren, die an den Fc-Teil von Immunglobulin G (IgG)-Molekülen binden und somit eine Brücke zwischen humoraler und zellulärer Immunantwort bilden. CD16 entspricht dem Fc-gamma-RIII, einem Rezeptor niedriger Affinität. Es sind zwei Isoformen bekannt, Fc-gamma-RIIIA und Fc-gamma-RIIIB, die von unterschiedlichen Zelltypen exprimiert werden: Fc-gamma-RIIIA von neutrophilen Granulozyten und stimulierten Eosinophilen, Fc-gamma-RIII-B von NK-Zellen, aktivierten 20 Monozyten/Makrophagen und einer Subpopulation zytotoxischer T-Lymphozyten. Auf NK-Zellen vermittelt der Rezeptor antikörperabhängige Zytotoxizität (Gessner et al 1995). In immunhistochemischen Färbungen an menschlichem Lebergewebe ist das Verteilungsmuster CD16-positiver Zellen mit dem von Kupffer-Zellen kongruent (Clarkson und Ory 1988). Es ist jedoch nur ein Teil der Kupffer-Zellen CD16-positiv (Tomita et al 1994). CD3 (T-Lymphozyten) CD3 ist ein Komplex aus fünf Proteinen an der Oberfläche von T-Zellen. Die Proteine sind für die Expression des T-Zell-Rezeptors erforderlich und intrazytoplasmatische Domänen können auf Tyrosinkinasen einwirken. Nach bisherigen Erkenntnissen wird CD3 von allen T-Lymphozyten exprimiert. CD8 (Zytotoxische T-Zellen) Während der Antigenerkennung verbinden sich CD8-Moleküle mit Komponenten des T-ZellRezeptors. Daher tragen sie den Namen Korezeptoren. Das CD8-Antigen tragen zytotoxische T-Lymphozyten und einige NK-Zellen auf ihrer Oberfläche. Beide Moleküle erhöhen die Empfindlichkeit der T-Zellen für ein von MHC-Klasse-I, bzw. MHCKlasse-II, präsentiertes Antigen auf das 100-fache. Über die Kopplung an eine zytoplasmatische Tyrosinkinase sind sie an der Signaltransduktion beteiligt. CD20 (B-Lymphozyten) Mit dem Antikörper gegen das CD20-Antigen werden alle B-Lymphozyten erfasst. Es wird vermutet, dass das Molekül an der Regulation der B-Zell-Aktivierung beteiligt ist. Desmin (Ito-Zellen) Desmin gehört zu den intermediären Filamenten, denen statische Verankerungsfunktion und eine Rolle bei der Signaltransduktion zwischen Zellmembran und/oder Zytoplasma und Zellkern zugeschrieben wird. Während Ito-Zellen laut Schmitt-Gräff et al (1991) und Bioulac-Sage und Balabaud (1992) in gesunder menschlicher Leber kein Desmin exprimieren, fanden sie unter pathologischen Bedingungen eine variable Anzahl Desmin-positiver Zellen. Aktin (Ito-Zellen) Aktin gehört zur zellinternen Muskulatur, die u.a. für die intrazelluläre Organellenbewegung verantwortlich ist. Es wurde mit einem Antikörper gegen die in glatten Muskelzellen vorkommende Isoform α-SMA (α-Smooth Muscle Actin) gearbeitet, die auch als Marker für Ito-Zellen beschrieben wird, wobei die Meinungen divergieren, ob α-SMA als phänotypischer Marker (Enzan 21 et al 1994) anzusehen ist, oder ob der Gehalt an α-SMA eher als Hinweis für unterschiedliche Differenzierungsgrade dieser Zellen zu werten ist (Schmitt-Gräff et al 1991). CD34 (Sinusoidalen Endothelzellen) Dem Glykoprotein CD34 wird eine Bedeutung bei Zellinteraktionen zugeschrieben, z. B. bei der Adhäsion (Coulevard et al 1993, Fina et al 1990). Neben seinem Vorkommen auf hämatopoetischen Vorläuferzellen und manchen mesenchymalen Zellen gilt es als Endothelmarker, seine Expression auf diesen Zellen ist jedoch nicht konstitutiv und die Angaben zur Reaktion des Markers mit sinusoidalen Endothelien der Leber sind widersprüchlich. 2.4.4 Vorgang der NPLC-Färbung 1. Die Objektträger wurden zum Auftauen in eine feuchte Kammer gelegt und die Einfrierlösung möglichst rasch durch Waschen mit PBS-Puffer entfernt. 2. Die vor allem in Makrophagen enthaltene endogene Peroxidase würde bei dieser Färbemethode zu unspezifischen Reaktionen führen. Deshalb musste sie gehemmt werden. Das wurde mit einer 0,5 %igen H2O2-Lösung in 70 %igem Methanol (50 µl pro Reaktionsfeld) erreicht. 3. Nach 30-minütiger Inkubation auf dem Schwenktisch bei Raumtemperatur wurden die Zellen zweimal mit PBS gespült. 4. Der primäre Antikörper bindet unspezifisch an reaktive Gruppen und geladene Oberflächen (z. B. Glas). Daher deckt man diese Stellen mit einer neutralen Proteinlösung ab. In dieser Untersuchung wurde das antikörperfreie Serum derjenigen Tierart verwendet, von welcher der sekundäre Antikörper stammte. Unter Verwendung einer 2,5 %igen Serumlösung in PBS wurden die Zellen 30 Minuten auf dem Schwenktisch inkubiert. 5. Sofort nach dem Absaugen des Serums wurden auf jedes Feld 35-50 µl des jeweiligen primären Antikörpers aufgetragen, der mindestens 1,5 Stunden zuvor mit 1 %igem BSA (bovines SerumAlbumin) in PBS angesetzt worden war. Als Negativkontrolle wurde ein Feld ohne primären Antikörper (mit 1 %igem BSA in PBS) inkubiert. Die Reaktion erfolgte über Nacht auf dem Schwenktisch. 6. Am folgenden Morgen wurde der nicht gebundene Anteil der Antikörper abgesaugt und jedes Feld mit PBS gespült. Anschließend wurde der sekundäre Antikörper aufgetragen. Er wurde dem Kit entnommen und über Nacht 1:200 mit 1,5 %igem Humanserum adsorbiert. 22 7. Nach 30 Minuten wurden die Zellen erneut mit PBS gewaschen und anschließend eine halbe Stunde mit einem Avidin-Biotin-Komplex inkubiert. Dazu war eine Stunde zuvor mit Avidin und Biotin aus dem Vectastain-Kit eine 0,4 %ige Lösung in PBS hergestellt worden. Die freien Stellen des Avidins banden an das Biotinkonjugat des Zweitantikörpers, was die anschließende Farbreaktion verstärkte. 8. Dem Waschen der Zellen folgte eine 5-minütige Inkubation im Dunkeln mit dem lichtempfindlichen Diaminobenzidin (DAB). Das auf Vorrat eingefrorene DAB wurde aufgetaut und pro Milliliter mit 1 µl 30 %igem H2O2 versetzt. 9. Das giftige DAB wurde in einen Spezialbehälter entsorgt und gründlich von den Zellen abgespült. Eine Braunfärbung beim Zusammenschütten des DAB-Restes mit dem verbliebenen Avidin-BiotinKomplex bestätigte die Aktivität. 10. Zur Nachfixierung und Kontrastverstärkung wurden die Zellen mit einer 2 %igen Osmiumtetroxidlösung behandelt (Stammlösung 4 %ig, verdünnt mit Aqua bidest; Ampulle, Art.Nr. R1024, Plano, Marburg). Nach 5-10 Minuten wurde das Osmiumtetroxid in den Sondermüll entsorgt und die Objektträger gründlich mit Aqua bidest gespült. 11. Zuletzt erhielt jedes Feld einen Tropfen Eindecklösung* und das Deckglas wurde luftblasenfrei aufgelegt. Die Ränder wurden mit Nagellack versiegelt. 2.4.5 Lichtmikroskopische Auswertung der Zellen Die Auswertung erfolgte bei 1.000-facher Vergrößerung in Ölimmersion. Pro Feld wurden mindestens 2.000 Zellen nach einem randomisierten Verfahren ausgezählt. Kontrollen mit mehrfach ausgezählten, jeweils 2.000 Zellen ergaben nahezu keine Differenzen. 23 3 ERGEBNISSE 3.1 Gruppierung der Gewebeproben Um einen eventuellen Einfluss der Ausdehnung des Tumors in der Leber auf die NPLCZusammensetzung zu erkennen, wurden die Gewebeproben folgenden Gruppen zugeordnet: Gruppe 1 7 Gewebeproben: Nr. 1 bis Nr. 7 Die Tumorlast in der Leber war groß, was folgendermaßen definiert wurde: - eine (singuläre oder solitäre) große Metastase mit einem maximalen Durchmesser zwischen 8 cm und 11 cm (Gewebeproben Nr. 2, 3, 7) - zahlreiche konfluierende Metastasen bis zu einem maximalen Durchmesser von 13 cm (Gewebprobe Nr. 1), bzw. bis 4 cm (Gewebeprobe Nr. 4) - 2 Tumorknoten mittlerer Größe mit einem maximalen Durchmesser zwischen 2,3 cm und 3,5 cm (Gewebeproben Nr. 5 und 6) Gruppe 2 2 Gewebeproben: Nr. 8 und Nr. 9 Die Tumorlast war geringer. Die Leber war nur von einem Tumorknoten mittlerer Größe infiltriert (maximaler Durchmesser 2,8 cm bzw. 3 cm). Gruppe 3 2 Gewebeproben: Nr. 10 und Nr. 11 Die Neoplasie war gutartig: - hepatozelluläres Adenom: ein Knoten, maximaler Durchmesser 8 cm - fokal-noduläre Hyperplasie: mehrere Knoten, maximaler Durchmesser 12 cm. Gruppe 4 (Kontrollgruppe) 5 Gewebeproben: A, B, C, D und E Das Gewebematerial stammte aus tumorfreien Lebern. Vorversuchsgruppe 2 Gewebeproben: X (hepatozelluräres Adenom), Y (Karzinom der Gallenblase). 24 3.2 Zellausbeute Tabelle 5: Zahl der isolierten NPLC pro Gramm Lebergewebe. Nummerierte Gewebeprobe Isolierte NPLC (106/g Gewebe) Gruppe 1 (größere Tumorlast) 1 1,2 2 1,1 3 1,3 4 2,7 5 7,8 6 1,0 7 1,5 Gruppe 2 (geringere Tumorlast) 8 4,7 9 14,3 Gruppe 3 (benigne Tumoren) 10 1,7 11 11,6 Kontrollgruppe (tumorfreie Lebern) A 1,2 B 1,3 C 1,1 D 2,5 E 1,9 X 3,2 Y 8,7 Vorversuchsgruppe Die Gewebeproben wurden gewogen und die isolierten NPLC ausgezählt. Die Zahl der isolierten NPLC schwankte bei den tumorumgebenden Geweben zwischen 1,0 x 106 und 14,3 x 106 pro Gramm Lebergewebe, bei den Kontrollgeweben zwischen 1,1 x 106 und 2,5 x 106 pro Gramm Gewebe. 25 3.3 Anteil der identifizierten Zellen an den NPLC Der in Prozenten ausgedrückte Anteil an den NPLC errechnet sich aus den pro Reaktionsfeld ausgezählten 2.000 NPLC (100%) und den davon jeweils identifizierten Zellen. Von den insgesamt 18 Leberproben gelangten 16 Proben in die Auswertung. Die 2 Proben der Vorversuchsgruppe wurden gänzlich aufgebraucht in den zahlreichen Vorversuchen, einerseits mit Verdünnungsreihen und mit der Variation von Inkubationszeit und Inkubationstemperatur, andererseits mit der Austestung von Antikörpern verschiedener Firmen. Zum Vergleich der mittleren Anteile der identifizierten Zellen an den NPLC wurde folgende Gruppierung vorgenommen: größere Tumorlast Gruppe 1 größere + geringere Tumorlast Gruppe 1+2 (maligne Tumoren) benigne Tumoren Gruppe 3 tumorfreie Leber Kontrollgruppe Das Ergebnis der Gruppe mit größerer Tumorlast wurde gesondert dargestellt, um eventuelle Tendenzen zur Veränderung der NPLC-Anteile bei zunehmender Tumorbelastung der Leber zu erfassen. Beim Vergleich der Einzelwerte wurde die Nummerierung der Gewebeproben von Tabelle 5 beibehalten. 26 3.3.1 Lebertypische Makrophagen In dieser Zellgruppe wurden mit Anti-25F9 reife Makrophagen und mit Anti-27E10 unreife Makrophagen identifiziert. Außerdem wurde eine Färbung mit dem für die Identifizierung von Makrophagen gängigen Marker Anti-CD68 durchgeführt. Mit Anti-CD16, primär eingesetzt zur Identifizierung der NK-Zellen, ließ sich auch eine Subpopulation der Makrophagen erfassen. 3.3.1.1 Unreife Makrophagen (27E10) Mittelwerte Gr. 1: Gr. 1 Gr. 1+2 Gr. 3 Kontroll-Gr. größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 1.1: Anteil der unreifen Makrophagen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 6.1: Prozentwerte zu Abb. 1.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 29,4 32,6 34,1 Kontroll-Gr. 20,4 Der mittlere Anteil der unreifen Makrophagen liegt in allen tumorumgebenden Geweben deutlich höher als bei den tumorfreien Kontrollen. Eine Korrelation mit dem Ausmaß der Tumorlast ist nicht erkennbar. 27 Unreife Makrophagen Einzelwerte 1 2 3 4 5 6 7 8 Gr. 1 9 Gr. 2 10 11 A B C D E Gr. 3 Kontroll-Gruppe Abb. 1.2: Anteil der unreifen Makrophagen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 6.2: Prozentwerte zu Abb. 1.2 Gr. 1 1 2 33,2 13,2 3 4 Gr. 2 5 6 7 8 9 Gr. 3 10 11 Kontroll-Gr. A B C D E 32,0 34,4 15,6 50,8 26,5 53,2 34,5 35,6 32,6 16,0 30,6 19,9 17,8 17,9 Der Vergleich der Einzelwerte zeigt, dass zwei Werte der Gruppe mit größerer Tumorlast nach unten ausweichen und gruppenübergreifend den geringsten Anteil an unreifen Makrophagen aufweisen, was sich nivellierend auf den Mittelwert auswirkt. Bei den Kontrollen fällt eine geringe Schwankungsbreite der Anteile auf. Mit einer Ausnahme bewegen sich die Anteile der unreifen Makrophagen in dieser Gruppe zwischen 16% und 20 %. 28 3.3.1.2 Reife Makrophagen (25F9) Mittelwerte Gr. 1: Gr. 1 Gr. 1+2 Gr. 3 Kontroll-Gr. größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 2.1: Anteil der reifen Makrophagen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 7.1: Prozentwerte zu Abb. 2.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 10,8 10,9 10,7 Kontroll-Gr. 16,7 Die Tumorleber-Gruppen weisen im Mittel den gleichen Anteil an reifen Makrophagen auf. In den tumorfreien Geweben liegt der mittlere Anteil deutlich höher. 29 Reife Makrophagen Einzelwerte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A B C D E Gr. 1 Gr. 2 Gr. 3 Kontroll-Gruppe Abb. 2.2: Anteil der reifen Makrophagen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 7.2: Prozentwerte zu Abb. 2.2 Gr. 1 Gr. 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 15,1 10,0 17,0 8,3 8,0 8,6 8,2 8,7 14,2 Gr. 3 10 11 Kontroll-Gr. A 9,9 11,5 18,0 B C D E 9,3 10,5 20,9 25,0 Der Vergleich der Einzelwerte zeigt, dass in den Tumorleber-Gruppen die 10%-Marke bei 7 von den 11 Gewebeproben nicht überschritten wird. Die Anteile dieser 7 Proben gruppieren sich nahe an der 10%-Marke. In der Kontroll-Gruppe fällt eine höhere Schwankungsbreite des Anteils der reifen Makrophagen auf. 30 3.3.1.3 Vergleich der unreifen und reifen Makrophagen Mittelwerte 1 1+2 3 K. 1 1+2 3 K A unreife M. Gr. 1: reife M. größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Gr. 3: benigne Tumoren K Kontroll-Gruppe Abb. 3.1: Anteile der unreifen und reifen Makrophagen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 8.1: Prozentwerte zu Abb. 3.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren unreife M. 29,4 32,6 34,1 20,4 reife M. 10,8 10,9 10,7 16,7 Kontroll-Gr. Dieser Vergleich verdeutlicht das einheitliche Überwiegen der unreifen Makrophagen in den Tumorleber-Gruppen und den viel geringeren Anteil reifer Makrophagen, sowohl innerhalb der Tumorleber-Gruppen als auch gemessen an den Kontrollen. 31 3.3.1.4 Verhältnis der reifen und unreifen Makrophagen (25F9 / 27E10) Mittelwerte Gr. 1: größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tumorlast Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 3.2: Verhältnis der Anteile unreifer und reifer Makrophagen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 8.2 Prozentwerte zu Abb. 3.2 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren Kontroll-Gr. reife M. 10,8 10,9 10,7 16,7 unreife M. 29,4 32,6 34,1 20,4 25F9 / 27E10 0,4 0,4 0,3 0,9 Entsprechend der geringeren Zahl reifer Makrophagen und der Erhöhung der unreifen Makrophagen in den Tumorleber-Gruppen sind die Quotienten in diesen Gruppen deutlich niedriger als in der Kontrollgruppe. 32 Verhältnis der reifen und unreifen Makrophagen (25F9 / 27E10) Einzelwerte Abb. 3.3: Verhältnis der Anteile reifer und unreifer Makrophagen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 8.3 Prozentwerte zu Abb. 3.3 Gr. 1 Gr. 2 Gr. 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 reife M. 15,1 10,0 17,0 8,3 8,0 8,6 8,2 8,7 14,2 unreife M. 33,2 13,2 32,0 34,4 15,6 50,8 26,5 53,2 34,5 35,6 32,6 16,0 30,6 19,9 17,8 25F9/27E10 0,5 0,8 0,5 0,2 0,5 0,2 0,3 0,2 0,4 10 11 Kontroll-Gr. A 9,9 11,5 18,0 0,3 0,4 1,1 B C D 9,3 10,5 20,9 0,3 0,5 1,2 Die hohe Schwankungsbreite der aus den Einzelwerten resultierenden Quotienten macht deutlich, dass kein konstantes Verhältnis zwischen reifen und unreifen Makrophagen vorliegt. 33 3.3.1.5 CD68-positive Makrophagen Mittelwerte Gr. 1: Gr. 1 Gr. 1+2 Gr. 3 größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Kontroll-Gr. Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 4.1: Anteil der CD68-positiven Makrophagen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 9.1: Prozentwerte zu Abb. 4.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 13,5 13,6 12,8 Kontroll-Gr. 14,5 Der mittlere Anteil der CD68-positiven Makrophagen zeigt sowohl innerhalb der TumorleberGruppen als auch im Vergleich zu den Kontrollen nur geringe Unterschiede. 34 CD68-positive Makrophagen Einzelwerte 1 2 3 4 5 6 7 Gr. 1 8 9 10 11 A B C D E Gr. 2 Gr. 3 Kontroll-Gruppe Abb. 4.2: Anteil der CD68-positiven Makrophagen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 9.2: Prozentwerte zu Abb. 4.2 Gr. 1 1 2 17,6 15,7 3 4 Gr. 2 5 6 7 13,2 16,8 10,3 11,3 9,5 8 9 Gr. 3 10 11 Kontroll-Gr. A 12,7 15,3 12,2 13,4 16,1 B C D E 9,6 10,6 10,4 26,0 In allen Gruppen fällt eine geringe Schwankungsbreite der Einzelwerte auf. Kontrolle E bildet einen Ausreißer. 35 3.3.1.6 Vergleich der reifen Makrophagen (25F9) mit CD68-positiven Makrophagen Mittelwerte 1 1+2 3 K. 1 1+2 3 K Gr. 1: größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last A reife M. (25F9) CD68-pos. M. Gr. 3: benigne Tumoren K Kontroll-Gruppe Abb. 5.1: Anteile der reifen Makrophagen und der CD68-positiven Makrophagen (Mittelwerte) Tabelle 10.1: Prozentwerte zu Abb. 5.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren reife M. 10,8 10,9 10,7 16,7 CD68-pos. M. 13,5 13,6 12,8 14,5 Kontroll-Gr. In allen Tumorleber-Gruppen liegt der mittlere Anteil der CD68-positiven Makrophagen höher als der Anteil reifer Makrophagen. Bei den Kontrollen ist das Verhältnis umgekehrt. Die reifen Makrophagen überwiegen. 36 Vergleich der reifen Makrophagen (25F9) und CD68-positiven Makrophagen Einzelwerte Abb. 5.2: Anteile der reifen Makrophagen (25F9) und der CD68-positiven Makrophagen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 10.2: Prozentwerte zu Abb 5.2 Gr. 1 1 2 3 25F9-pos. 15,1 10,2 17,0 Gr. 2 4 5 6 7 8,3 8,0 8,6 8,2 8 9 Gr. 3 10 11 Kontroll-Gr. A B C D E 8,7 14,2 9,9 11,5 18,0 9,3 10,5 20,9 25,0 CD68-pos. 17,6 15,7 13,2 16,8 10,3 11,3 9,5 12,7 15,3 12,2 13,4 16,1 9,6 10,9 10,4 26,0 In 13 der insgesamt 16 Gewebeproben überwiegt der Anteil CD68-positiver Makrophagen. In den Tumorleber-Gruppen ist die Konstellation nur einmal umgekehrt (Nr. 3), bei den Kontrollen zweimal (A und D). Diese 3 Proben ergaben einen höheren Anteil der reifen Makrophagen als an CD68-positiven Zellen. 37 3.3.1.7 CD16-positive Makrophagen Mittelwerte Gr. 1: größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Gr. 1 Gr. 1+2 Gr. 3 Kontroll-Gr. Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 6.1: Anteil der CD16-positiven Makrophagen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 11.1: Prozentwerte zu Abb. 6.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 10,6 10,5 10 Kontroll-Gr. 6,5 Die Tumorleber-Gruppen weisen nahezu den gleichen mittleren Anteil CD16-positiver Makrophagen auf. Bei den Kontrollen liegt der mittlere Anteil deutlich niedriger. 38 CD16-positive Makrophagen Einzelwerte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A B C D Gr. 1 Gr. 2 Gr. 3 Kontroll-Gr. Abb. 6.2 Anteil der CD16-positiven Makrophagen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 11.2: Prozentwerte zu Abb. 6.2 Gr. 1 Gr. 2 1 2 3 4 5 6 18,7 13,5 11,4 4,2 6,4 3,5 7 8 16,3 5,8 9 Gr. 3 10 11 14,5 15,5 4,4 Kontroll-Gr. A B C 8,3 5,2 4,0 D E 8,3 (37,8) Alle Tumorleber-Gruppen zeigen eine ähnlich hohe Schwankung der Einzelwerte. Daraus resultieren die nahezu gleichen Mittelwerte. Bei den Kontrollen finden sich durchgehend niedrige Einzelwerte. Der Ausreißer (Kontrolle E) wurde nicht berücksichtigt. 39 3.3.2 Leber-assoziierte Lymphozyten (LAL) Zu dieser Zellgruppe konnten T-Lymphozyten (CD3), NK-Zellen (CD16), zytotoxische T-Zellen (CD8) und B-Lymphozyten (CD20) erfasst werden. 3.3.2.1 T-Lymphozyten (CD3) Mittelwerte Gr. 1: Gr. 1 Gr. 1+2 Gr. 3 Kontroll-Gr. größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 7.1: Anteil der T-Lymphozyten an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 12.1: Prozentwerte zu Abb. 7.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 16,3 15,1 6,7 Kontroll-Gr. 14,1 Der mittlere Anteil der T-Lymphozyten liegt in den Gruppen mit malignen Tumoren etwas höher als bei den Kontrollen. Der Anteil der T-Lymphozyten steigt mit zunehmender Tumorlast. Der sehr niedrige Anteil in der Gruppe benigner Tumoren fällt aus dem Rahmen. 40 T-Lymphozyten (CD3) Einzelwerte 1 2 3 4 5 6 7 8 Gr. 1 9 Gr. 2 10 11 A B C D E Gr. 3 Kontroll-Gruppe Abb. 7.2 Anteil der T-Lymphozyten an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 12.2: Prozentwerte zu Abb. 7.2 Gr. 1 1 2 19,9 14,7 3 4 Gr. 2 5 6 7 8 9 17,8 14,8 24,5 10,2 12,5 11,4 10,1 Gr. 3 10 11 7,7 5,6 Kontroll-Gr. A B C D 16,7 12,8 24,6 5,9 E 10,7 Die Anteile an T-Lymphopzyten in den Tumorleber-Gruppen insgesamt lassen eine ähnlich hohe Schwankungsbreite erkennen wie die Anteile in der Kontroll-Gruppe. Sie liegen zwischen knapp 6% und knapp 25%. Die höheren Werte häufen sich in der Gruppe mit größerer Tumorlast. 41 3.3.2.2 NK-Zellen (CD16) Mittelwerte Gr. 1: Gr. 1 Gr. 1+2 Gr. 3 Kontroll-Gr. größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 8.1: Anteil der NK-Zellen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 13.1: Prozentwerte zu Abb. 8.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 5,2 4,5 2,2 Kontroll-Gr. 3,2 Der mittlere Anteil der NK-Zellen steigt mit zunehmender Tumorlast. Ähnlich wie der Anteil der T-Lymphozyten ist der mittlere Anteil der NK-Zellen bei den benignen Tumoren gruppenübergreifend am geringsten. 42 NK-Zellen (CD16) Einzelwerte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A B C D E Gr. 1 Gr. 2 Gr. 3 Kontroll-Gruppe Abb. 8.2 Anteil der kleinen CD16-positiven Zellen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 13.2: Prozentwerte zu Abb. 8.2 Gr. 1 Gr. 2 Gr. 3 Kontroll-Gr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A B C D E 7,2 6,3 2,9 6,1 6,2 2,3 5,4 1,5 2,8 2,1 2,2 5,0 5,4 2,2 1,3 4,5 Nur in der Gruppe mit größerer Tumorlast finden sich Anteile über der 6%-Marke. Insgesamt betrachtet wurden zwischen 1,3% und 7,3% kleine CD16-positive Zellen nachgewiesen. 43 3.3.2.3 Zytotoxische T-Zellen (CD8) Mittelwerte Gr. 1: größere Tumorlast Gr. 1+2: größere + geringere Tu-Last Gr. 1 Gr. 1+2 Gr. 3 Kontroll-Gr. Gr. 3: benigne Tumoren Abb. 9: Anteil der zytotoxischen T-Zellen an den NPLC (Mittelwerte) Tabelle 14.1: Prozentwerte zu Abb. 9 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 0,2 0,3 0,6 Kontroll-Gr. 0,8 Einzelwerte Tabelle 14.2: Anteil der zytoxischen T-Zellen an den NPLC in Prozenten (Einzelwerte) Gruppe 1 Nr. 1 2 3 4 5 6 7 Gruppe 2 Nr. einzelne + negativ 0,3 0,7 einzelne + negativ 0,6 8 9 Gruppe 3 Nr. einzelne + 0,6 10 11 Kontroll-Gr. Bez. einzelne + 1,1 A B C D E 1,9 0,6 0,3 0,5 0,7 44 Der Anteil an nachweisbaren CD8-positiven Lymphozyten ist in allen Gruppen gering. Während jedoch aus den tumorfreien Kontroll-Geweben ein gewisser Prozentsatz dieser Zellen durchgängig erfassbar war, konnten aus den tumorumgebenden Geweben auf einem Reaktionsfeld mit ca. 105 Zellen mehrfach gar keine oder nur ganz vereinzelt CD8-positive Lymphozyten nachgewiesen werden. Der Mittelwert der Kontrollgruppe liegt entsprechend höher. 3.3.2.4 B-Lymphozyten (CD20) Tabelle 15a: Prozentualer Anteil der B-Lymphozyten (Mittelwerte) Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tumorlast Gr. 3 benigne Tumoren 0,0 0,0 0,0 Kontroll-Gr. 0,7 Tabelle 15b: Anteil der B-Lymphozyten (Einzelwerte) Gruppe 1 Nr. 1 2 3 4 5 6 7 Gruppe 2 Nr. einzelne einzelne einzelne einzelne einzelne einzelne einzelne + + + + + + + 8 9 Gruppe 3 Nr. einzelne + einzelne + 10 11 Bez. einzelne + einzelne + A B C D E Kontroll-Gr. % 0,9 0,3 0,2 1,1 1,1 Die nachweisbare B-Zell-Population ist sehr klein. In allen tumorumgebenden Geweben konnten unter 105 Zellen nur ganz vereinzelt positive B-Lymphozyten identifiziert werden, während in den Kontrollgeweben durchgängig eine geringe Zellausbeute möglich war. 45 3.3.3 Ito-Zellen Zur Identifizierung von Ito-Zellen wurden Aktin und Desmin verwendet. Vergleich der Anteile von Aktin-pos. und Desmin-pos. Ito-Zellen Mittelwerte 1 1+2 3 K. 1 1+2 3 K A Aktin Desmin 1: (Gr. 1) größere Tumorlast 1+2: (Gr. 1+2) größere + geringere Tumorlast 3: (Gr. 3) benigne Tumoren K: Kontroll-Gruppe Abb. 10.1: Mittlere Anteile von Aktin-pos. und Desmin-pos. Ito-Zellen an den NPLC Tabelle 16.1: Prozentwerte zu Abb. 10.1 Mittelwert Gr. 1 größere Tumorlast Gr. 1+2 größere + geringere Tu-Last Gr. 3 benigne Tumoren Aktin 1,3 1,5 1,5 2,0 Desmin 2,0 1,9 1,7 2,5 Kontroll-Gr. In allen Gruppen konnte mit Desmin ein geringfügig höherer Prozentsatz an Ito-Zellen identifiziert werden. Die Gruppenunterschiede bewegen sich bei den Aktin-positiven ebenso wie bei den Desmin-positiven Zellen nur im Zehntelbereich. 46 Vergleich der Anteile von Aktin-positiven und Desmin-positiven Ito-Zellen Einzelwerte Abb. 10.2: Anteile der Aktin-pos. und Desmin-pos. Ito-Zellen an den NPLC (Einzelwerte) Tabelle 16.2: Prozentwerte zu Abb. 10.2 Gr. 1 Gr. 2 Gr. 3 Kontroll-Gr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A B C D E Aktin 1,5 0,8 1,1 0,3 2 3,7 1,8 1,2 1,3 2,5 0,4 2,5 2,9 3,1 0,5 0,9 Desmin 2,6 0,9 1,2 0,9 2,1 4,3 2,0 1,7 1,6 1,8 1,5 2,0 3,0 3,2 1,4 2,9 Mit 2 Ausnahmen (Gewebe-Nr. 10 und Kontrolle A) liegt der Anteil an Desmin-positiven ItoZellen etwas höher als der Anteil an Aktin-positiven Ito-Zellen. 47 3.3.4 Anteil der identifizierten Zellen an den NPLC größere + geringere Tumorlast Kontroll-Gruppe Abb. 11: Prozentuale Zusammensetzung der NPLC unreife Makrophagen Desmin-pos. Ito-Zellen reife Makrophagen Aktin-pos. Ito-Zellen T-Lymphozyten Zytotoxische T-Zellen NK-Zellen B-Lymphozyten 48 Tabellen 17: Prozentwerte zu Abb. 11 (Prozentuale Zusammensetzung der NPLC) 17a: Zelltypen mit einem höheren Anteil an den NPLC (Prozentwerte) Größere + geringere Tumorlast Kontroll-Gruppe Unreife Makrophagen 32,6 Unreife Makrophagen 20,4 Reife Makrophagen 10,9 Reife Makrophagen 16,7 T-Lymphozyten 15,1 T-Lymphozyten 12,5 NK-Zellen 4,5 NK-Zellen 3,2 17b: Zelltypen mit einem geringen Anteil an den NPLC (Prozentwerte) Größere + geringere Tumorlast Kontroll-Gruppe Desmin-pos. Ito-Zellen 1,9 Desmin-pos. Ito-Zellen 2,5 Aktin-pos. Ito-Zellen 1,5 Aktin-pos. Ito-Zellen 2,0 Zytotoxische T-Zellen 0,3 Zytotoxische T-Zellen 0,8 B-Lymphozyten 0,0 B-Lymphozyten 0,7 In Abbildung 11 sind die Zelltypen mit einem höheren Anteil an den NPLC gruppiert und jene Zelltypen, für die nur ein geringer Anteil an den NPLC nachgewiesen werden konnte. Die NKZellen, die bzgl. der Ausbeute eine Mittelstellung einnehmen, wurden aufgrund ihrer Bedeutung für die Tumorimmunologie den höher-anteiligen NPLC zugeordnet. 49 4 DISKUSSION 4.1 Anmerkungen zur Methode und zum Material für die Isolierung der NPLC Bisher ist keine Methode zur Isolierung der NPLC bekannt, die keine Fehlerquellen enthält. Die in der vorliegenden Untersuchung angewandte Methode erforderte die Inkubation des zerkleinerten Gewebes in einer Kollagenase- und Pronase-Lösung, um die Auflösung des Gewebes zu erzielen. Gelegentlich blieb jedoch ein Teil der Zellen verklumpt und ließ sich nicht resuspendieren. Die darin enthaltenen NPLC gingen verloren, was zu einem -möglicherweise sogar selektiven- Zellverlust führte. Derartige Aggregate traten bevorzugt bei der Aufarbeitung etwas größerer Gewebeproben (7-8 Gramm) auf. Hier wurde entsprechend der größeren Hepatozytenzahl bei deren Lyse mehr DNA freigesetzt, die zu einem Verklumpen führen kann. Nach Jones (1983) kann die Verwendung von DNAse diese Aggregatbildung zwar nicht verhindern, aber verringern. Ein selektiver Verlust, speziell von Ito-Zellen, ist außerdem dadurch möglich, dass mit dem variablen Lipidgehalt auch die Dichte dieser Zellen schwankt. Nur bei geringem Fettgehalt entspricht sie in etwa jener der anderen NPLC (Alpini et al 1994). Um diesen Störfaktor möglichst gering zu halten, wurde die Bande aus dem Dichtegradienten großzügig abgesaugt. Zur Trennung der NPLC von Zelltrümmern und Erythrozyten war der Einsatz eines Dichtegradienten notwendig. Solche Gradienten können ebenfalls zu einem Zellverlust führen. Kutvirt et al (1993) beschreiben für den Ficoll-Hypaque-Gradienten, dass er einen selektiven Verlust von Lymphozytenpopulationen bedingt. Mit diesem Gradienten kommt es bei der Isolierung mononukleärer Zellen aus dem Blut zu einer Verminderung der B-Lymphozyten und der zytotoxischen T-Zellen (CD8-positiv), während der Anteil CD56-exprimierender Zellen zunimmt. Weiter dokumentieren Shaw et al (1984) bei der Auftrennung im Metrizamid-Gradienten eine Minderung der NPLC-Ausbeute beim Meerschweinchen um 47%. Als Ursache dafür wird die Bildung von Aggregaten zwischen NPLC und Zellen, bzw. Zelltrümmern, des Pellets angesehen, die den Autoren zufolge auch durch DNAse nicht reduziert werden kann. Für den in dieser Untersuchung verwendeten Nykodenz-Gradienten liegen diesbezüglich keine Daten vor, ein vergleichbarer Effekt ist jedoch nicht auszuschließen. 50 Zu bedenken ist auch eine mögliche Antigen-Zerstörung durch die Wirkung der zur Hepatozytenlyse eingesetzten Pronase. Als Proteinase mit breiter Substratspezifität greift sie auch proteinhaltige Moleküle, also auch Antigene, auf der Zellmembran von Nicht-Hepatozyten an, die dadurch möglicherweise von Antikörpern nicht mehr erkannt werden (Jones 1983). Darin könnte zumindest einer der Gründe für den misslungenen Nachweis des CD56-Antigens (NK-Zellen) liegen, das durch besondere Labilität gekennzeichnet ist. Für CD3-positive und CD68-positive Zellen ist immunhistologisch eine Änderung der Zelldichte in Abhängigkeit von der Distanz des Gewebes zu dem Tumor beschrieben (Miyagawa et al 2002). Es war nicht möglich, für diese Untersuchung Gewebeproben zu erhalten, die einen genau definierten und konstanten Abstand von der makroskopischen Tumorgrenze aufweisen. Die Variabilität des Abstands muss als möglicher Einflussfaktor auf die Zusammensetzung der NPLC in Betracht gezogen werden. Bei einem Vergleich der Lymphozytenpopulationen im peripheren Blut von Kindern und Erwachsenen kamen Osugi et al (1995) zu dem Ergebnis, dass die Gesamtzahl der T- und BLymphozyten keine Altersabhängigkeit zeigt, die Zahl CD4-positiver T-Zellen aber mit zunehmendem Alter abnimmt, während die der NK-Zellen zunimmt. Mariani et al (1994) wiesen mit der Zunahme CD16-positiver Zellen im vorgerückten Alter eine Abnahme der lytischen Aktivität der Zellen in vitro nach, so dass die zahlenmäßige Zunahme möglicherweise dem Ausgleich einer funktionellen Minderwertigkeit dient. Zu den mononukleären Zellen der menschlichen Leber liegen keine altersbezogenen Daten vor. Lediglich von Mäusen ist bekannt, dass sich aus der Leber alter Tiere viermal so viele mononukleäre Zellen isolieren lassen wie aus der Leber junger Tiere (Ohteki et al 1991, Watanabe 1992). Inwieweit in dem Untersuchungsgut der vorliegenden Arbeit die Altersschwankungen (27 Jahre bis 72 Jahre) als Einflussgröße zu werten sind, bleibt aufgrund der geringen Probandenzahl dahingestellt. 51 4.2 Untersuchungsergebnisse 4.2.1 Bewertung der Ergebnisse Es sei erwähnt, dass die Beschaffung von 18 Gewebeproben, dem Ausgangsmaterial für die vorliegende Untersuchung, mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden war und daher die Zahl der Gewebeproben beschränkt bleiben musste. Anders als bei Versuchstieren, die unter exakt kontrollierbaren Bedingungen gezüchtet werden und ein hohes Maß an Einheitlichkeit aufweisen, ist bei Untersuchungen am menschlichen Organismus mit einer Vielzahl von Einflussgrößen zu rechnen. Für möglicherweise erzielbare signifikante Ergebnisse wäre demnach eine größere Stichprobenzahl erforderlich gewesen. Das schließt jedoch nicht aus, dass der verfügbare Stichprobenumfang eine Beurteilung der aufgezeigten Unterschiede in der Zusammensetzung der NPLC zwischen den tumorumgebenden Geweben und den tumorfreien Kontroll-Geweben zulässt (Schulte Mönting, Institut für medizinische Biometrie und medizinische Informatik der Universität Freiburg). Es erscheint berechtigt, dass auch numerisch geringe Unterschiede Beachtung finden und als Hinweis gewertet werden auf mögliche Veränderungen in der Zusammensetzung der NPLC bei einer Tumorerkrankung. In den Diagrammen finden verschiedene Maßstäbe Verwendung, um die relativen Unterschiede zu verdeutlichen. Gerechtfertigt erscheint dieses Vorgehen dadurch, dass geringe Differenzen bei niedrig-anteiligen NPLC ein größeres Gewicht haben als bei höher-anteiligen NPLC. 4.2.2 Lebertypische Makrophagen Das eindrücklichste Ergebnis der Untersuchung ist, dass im Gewebe aus der Umgebung maligner ebenso wie benigner Tumoren der Anteil unreifer Makrophagen (27E10-positiv) an den NPLC mit 32%, bzw. 34% bei benignen Tumoren, deutlich höher liegt als bei den tumorfreien Kontrollen (20 %). Der Anteil an reifen Makrophagen (25F9-positiv) hingegen ist in den tumorumgebenden Geweben mit 11% deutlich reduziert im Vergleich zur Kontroll-Gruppe (17%). In Übereinstimmung mit diesem Ergebnis konnten Freudenberg et al (1996) am Maus-Modell bei Tumorwachstum in der Leber eine erhebliche Erhöhung des Anteils unreifer Makrophagen an den NPLC bei gleichzeitiger Abnahme der reifen Makrophagen beobachten. Des Weiteren konnten Kan et al (1995) zeigen, dass Zahl und Aktivität der Kupffer-Zellen in Metastasen tragenden humanen Lebern deutlich erhöht sind. 52 In der Literatur war keine Untersuchung an humanen Lebern zu finden, die sich auf eine quantitative Unterscheidung reifer und unreifer Makrophagen konzentrierte. Relevant ist die Angabe, dass bei erhöhtem Kupffer-Zell-Bedarf der Einwanderung von Monozyten über die periphere Zirkulation eine je nach Art des Stimulus unterschiedlich gewichtete Rolle zukommt (Freudenberg et al 1989a). Die Zunahme unreifer Makrophagen in den tumorumgebenden Lebergeweben könnte daraus resultieren, dass Monozyten von sog. Chemokinen der Tumorzellen oder von bereits aktivierten ortsständigen Immunzellen an den Ort des Tumorwachstums gelockt werden. Andererseits ist auch beschrieben, dass Tumorzellen die Ausreifung verschiedener Immunzellen, auch der Makrophagen, unterdrücken können (Letterio und Roberts 1998, Prendergast et al 2007) und reife Makrophagen eliminieren können (Freudenberg et al 2001, Göppinger et al 2005). Daraus lässt sich eine Erklärungsmöglichkeit ableiten für den geringen Anteil an reifen Makrophagen in den Tumorlebern. Denkbar ist auch, dass ein erhöhter Verbrauch der für die Tumorabwehr eingesetzten reifen Makrophagen zu einer Reduzierung dieser Zellart führt. Zur immunhistologischen bzw. immunzytologischen Darstellung der lebertypischen Makrophagen wird in der Literatur überwiegend Anti-CD68 angegeben. Tomita et al (1994) identifizierten Makrophagen aus Geweben von gesunden und an chronischer Hepatitis erkrankten Lebern mit Anti-25F9 und Anti-CD68. Sie beobachteten, dass CD68-positive Makrophagen gegenüber den 25F9-positiven Zellen in normalen wie in erkrankten Lebern konstant überwiegen. Es ließen sich doppelt positive und nur CD68-positive Makrophagen unterscheiden. Die Autoren vermuten, dass für die unterschiedliche Expression der beiden Antigene der unterschiedliche Reifegrad der Lebermakrophagen verantwortlich ist. Sie folgern daraus, dass CD68-positive Makrophagen, verglichen mit den doppelt positiven Zellen, unreif sind und dass sie sich in einem Durchgangsstadium der Reifung befinden. Das Ergebnis der vorliegenden Arbeit stimmt mit dem Resultat von Tomita et al (1994) überein. In 13 der insgesamt 16 untersuchten Gewebeproben, also sowohl in den Geweben aus tumortragenden als auch aus tumorfreien Lebern, überwiegt der Anteil an CD68-positiven Makrophagen gegenüber dem Anteil an 25F9-positiven Makrophagen. Die umgekehrte Konstellation (das Überwiegen der 25F9-positiven Zellen gegenüber den CD68-positiven Makrophagen) ergab sich nur einmal in einem tumorumgebenden Gewebe und in zwei Kontroll-Geweben. Die Anteile CD68-positiver Zellen liegen gruppenübergreifend im Mittel 2% über den Anteilen an 25F9-positiven reifen Makrophagen. Der numerische Abstand der Anteile CD68-positiver Zellen zu den 27E10-positiven unreifen Makrophagen ist bei weitem höher (im Mittel 15%). Daraus läßt sich ableiten, dass mit Anti-CD68 im Wesentlichen reife Makrophagen identifiziert werden. Der 53 Überhang könnte – in Anlehnung an die Vermutung von Tomita et al – aus einem Anteil an Makrophagen resultieren, die sich in einem Durchgangsstadium befinden und noch nicht vollständig ausgereift sind. Der mittlere Anteil an CD68-positiven Makrophagen liegt in den tumorumgebenden Geweben etwas höher als bei den Kontrollen, was die Dringlichkeit des Makrophagen-Nachschubs für die Tumorabwehr charakterisieren könnte. Große CD16-exprimierende Zellen entsprechen funktionell aktivierten Monozyten und Makrophagen (van Ravenswaay et al 1992). Der prozentuale Anteil liegt in den TumorleberGruppen im Mittel höher, wenngleich eine hohe Schwankungsbreite der Einzelwerte auffällt (4,2% bis 18,7%). Die Kontrollgruppe weist geschlossen niedrige Werte auf (4% bis 8,3%), wenn von Kontrolle E, die weit aus dem Rahmen fällt, abgesehen wird. 4.2.3 Leber-assoziierte Lymphozyten Mit dem Ergebnis dieser Arbeit, dass leberassoziierte Lymphozyten zu einem großen Teil CD3 exprimieren, werden die Angaben in der Literatur bestätigt (Hata et al 1990, Hata et al 1991, Winnock et al 1993, Barnaba et al 1994). Mit der Identifizierung von CD3-positiven Lymphozyten speziell in tumorumgebenden Lebergeweben befasste sich eine Untersuchung von Kasper et al (2003). Sie wiesen immunzytochemisch ein Überwiegen der CD3-positiven Lymphozyten nach. In der vorliegenden Untersuchung zeichnet sich ab, dass eine größere Tumorlast zu einem Anstieg der CD3-positiven T-Lymphozyten führt (16,3% versus 14,3% bei den Kontrollen). Entsprechung findet dieses Ergebnis in einer Untersuchung von Johnkoski et al (1992). Er verzeichnete bei Tieren mit Tumoren eine Zunahme von T-Lymphozyten. Derselbe Autor beschreibt eine Zunahme der TLymphozyten auch im humanen Lebergewebe, noch bevor sich makroskopisch Metastasen nachweisen lassen. Ebenso fand er den Anteil der aktivierten Lymphozyten unter den γδ-T-Zellen schon vor einer manifesten Metastasierung erhöht. Ebenso konnten Bortolami et al (2002) immunhistologisch im tumorumgebenden Lebergewebe von Patienten mit hepatozellulärem Karzinom, Leberfiliae oder benignen Lebertumoren eine höhere Dichte CD3-positiver T-Zellen feststellen, verglichen mit Gewebeproben aus tumorfreien Lebern. Die Zunahme der γδ-T-Zellen ist allerdings kein konstant nachweisbarer Parameter. So konnten Hata et al (1991) bei den von ihnen untersuchten Patienten mit Metastasen eines Kolonkarzinoms keine Zunahme dieser Zellen beobachten. Ebenso bleibt im Maus-Modell (Freudenberg et al 1996) die Gesamtzahl der T-Lymphozyten vom Tumorwachstum unbeeinflusst. 54 Somit fügt sich das Ergebnis dieser Arbeit hinsichtlich des leichten Anstiegs der CD3-positiven TZellen bei zunehmender Tumorlast in den Rahmen ein, den bisherige Untersuchungen an humanen Lebern und am Tier-Modell gesetzt haben. Mit Anti-CD16 wurde die Identifizierung der NK-Zellen, einer weiteren Lymphozyten-Population, angestrebt. Unter den CD16-positiven Zellen sind lichtmikroskopisch zwei Populationen abgrenzbar: Große CD16-exprimierende Zellen und kleine morphologisch lymphoide mononukleäre Zellen. Bei Letzteren handelt es sich im Wesentlichen um NK-Zellen. Nur ein sehr geringer Anteil zytotoxischer T-Zellen exprimiert auch CD16 (Winnock et al 1991, Hata et al 1990 und 1992). In der vorliegenden Untersuchung wurde bereits mit Anti-CD8, einem Marker speziell für zytotoxische T-Zellen, ein sehr geringer Anteil dieses Zelltyps an den NPLC nachgewiesen. Damit liegt der Schluss nahe, dass es sich bei den identifizierten kleinen CD16-exprimierenden Zellen größtenteils um NK-Zellen handelt. Die Ausbeute an NK-Zellen liegt im Maximum bei 7%. Die höheren Anteile dieser Zellen häufen sich in der Gruppe mit größerer Tumorlast. Der Mittelwert beträgt 5%, bei den Kontrollen 3%. Eine ähnliche Erhöhung der Anteile an den NPLC bei zunehmender Tumorlast wurde bei den CD3exprimierenden T-Zellen beobachtet. Auch wenn die numerischen Unterschiede zur Kontrollgruppe nicht hoch sind, darf aus der Übereinstimmung der Ergebnisse ein Hinweis auf mögliche Veränderungen der Lymphozyten-Anteile in Tumorlebern abgeleitet werden. Der geringe Anteil zytotoxischer T-Zellen (CD8), der in den tumorumgebenden ebenso wie in den Geweben aus tumorfreien Lebern nachweisbar war, findet Entsprechung in einer Untersuchung von Kasper et al (2003). Auch diese Autoren konnten nur einen geringen Anteil CD8-exprimierender Zellen nachweisen. Winnock et al (1993) hingegen kamen zu anderen Ergebnissen. Sie isolierten leberassoziierte Lymphozyten aus Gewebe mit benignen und malignen Tumoren mittels sinusoidaler Lavage und identifizierten die Zellen mit Hilfe der Durchflusszytometrie. Sie konnten im Tumorgewebe eine Anreicherung CD8-positiver LAL im Vergleich zum peripheren Blut nachweisen. Auch Hata et al (1991) isolierten aus gesundem Lebergewebe und aus dem Lebergewebe von Patienten mit Metastasen oder hepatozellulärem Karzinom deutlich mehr CD8- als CD4-positive Zellen. Die von Johnkoski et al (1992) beschriebene Zunahme CD8-positiver Lymphozyten im MausModell mit experimentell induzierten Lebertumoren konnten Hata et al (1992) aufgrund von Untersuchungen an humanem Lebergewebe nicht bestätigen. Als Ursache ist neben dem Speziesunterschied unter anderem auch eine Abhängigkeit von der Art des Tumors und dessen Einfluss auf das Immunystem denkbar (McBride 1986). 55 Auffallend ist, dass im gesunden Lebergewebe ausnahmslos ein, wenngleich sehr geringer Anteil CD8-positiver zytotoxischer T-Zellen nachweisbar war, während dies in den tumorumgebenden Geweben nur selten gelungen ist. Ähnlich liegt das Ergebnis bei den B-Lymphozyten (CD20). In allen tumorumgebenden Gewebeproben konnten nur vereinzelt einige Zellen nachgewiesen werden, während in jedem Gewebe aus tumorfreier Leber ausnahmslos ein geringer Prozentsatz an B-Zellen erfassbar war. Bestätigung findet das vorliegende Ergebnis in der Literatur. Whiteside et al (1986) geben an, dass unter den tumorinfiltrierenden Lymphozyten der meisten Tumoren B-Zellen nur sehr spärlich vertreten sind. Hata et al (1990) haben Anti-CD19 als B-Zell-Marker eingesetzt und das spärliche Vorhandensein von B-Lymphozyten bestätigt. Im Übrigen werden die B-Lymphozyten in der Literatur selten erwähnt. Der Grund hierfür könnte darin liegen, dass die der Leber zugeordneten immunologischen Aufgaben primär solche sind, für die das zelluläre Immunsystem verantwortlich ist. Außerdem werden bisherigen Erkenntnissen zufolge stimulierende und hemmende Interaktionen mit Tumorzellen vorwiegend dem zellulären Immunsystem - durch direkte Zell-ZellInteraktionen und über Zytokine - zugeschrieben. Da sich die CD3-exprimierenden Lymphozyten näherungsweise aus CD8- und CD4exprimierenden Zellen zusammensetzen, legt die in der vorliegenden Untersuchung geringe Ausbeute an CD8-positiven Zellen nahe, dass mit Anti-CD3 näherungsweise die CD4-positiven Zellen erfasst wurden. 4.2.4 Ito-Zellen In der vorliegenden Untersuchung tragen Desmin-positive Ito-Zellen im tumorumgebenden Gewebe im Mittel mit rund 2% und in tumorfreien Lebern im Mittel mit 2,5% zu den NPLC bei. In der Literatur sind die Angaben bezüglich der Expression von Desmin in humanen Ito-Zellen widersprüchlich. Einige Autoren beschreiben sie als immunhistochemisch konstant Desmin-negativ (Enzan et al 1994, Schmitt-Gräff et al 1991, Bioulac-Sage 1992). Dagegen konnten Mathew et al (1994b) immunhistochemisch eine schwach ausgeprägte Expression von Desmin nachweisen. Auch Schmitt-Gräff et al (1991) identifizierten in Lebergeweben, die benigne oder maligne (primäre und sekundäre) Tumoren umgaben, eine variable Anzahl Desmin-exprimierender ItoZellen, was dem Ergebnis dieser Arbeit nahekommt. Der Anteil an Aktin-positiven Ito-Zellen ist gruppenübergreifend noch geringer. Die Metastasen sind somit von keiner wesentlichen Stromareaktion begleitet. 56 4.2.5 Sinusoidale Endothelzellen Einige Studien dokumentieren den immunhistochemisch konstant CD34-negativen Phänotyp sinusoidaler Endothelzellen in nicht geschädigter Leber (Coulevard et al 1993, Scoazec et al 1994) im Gegensatz zu Endothelzellen portaler Kapillaren, die CD34 exprimieren (Scoazec et al 1994). Kuzu et al (1992) zeigten, dass zwar an formalinfixiertem Gewebe der Nachweis von CD34 nicht gelingt, sinusoidale Endothelzellen in Kryostatschnitten aus gesundem Lebergewebe aber CD34positiv sind. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass sinusoidale Endothelzellen mit Anti-CD34 nicht durchgehend nachweisbar sind. In dieser Arbeit handelte es sich bei den identifizierten CD34-positiven Zellen morphologisch um langgestreckte, meist spindelförmige Zellen, was lichtmikroskopisch mit Endothelzellen vereinbar ist. Sie machen nur wenige Prozent der isolierten NPLC aus. Hingegen konnten Freudenberg et al (1989b) elektronenmikroskopisch 50% sinusoidale Endothelzellen unter den NPLC der Maus nachweisen. Als Folgerung liegt nahe, dass mit Anti-CD34 der Anteil der Endothelzellen nicht zuverlässig erfasst werden konnte. Dieser Zelltyp wurde deshalb nicht in die Darstellung der Untersuchungsergebnisse aufgenommen. Thurman et al (1993) weisen daraufhin, dass Endothelzellen gegenüber physikalischen Einflüssen, wie Abkühlung und Wieder-Erwärmung, sehr empfindlich reagieren. Ob aus diesem Grund nur ein so geringer Anteil der sinusoidalen Endothelzellen intakt geblieben ist oder ob nur eine Subpopulation der Endothelzellen CD34 exprimiert, kann nicht abschließend beurteilt werden. Die Zeitspanne, in der das Gewebe trocken lag (bis zu 1 Stunde) oder in RPMI aufbewahrt wurde (maximal 7 Stunden), hatte keinen Einfluss auf den Anteil CD34-positiver Zellen. 57 5 ZUSAMMENFASSUNG Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit war, Nicht-parenchymale Leberzellen (NPLC), insbesondere das zelluläre Abwehrsystem, in der humanen Leber zu identifizieren, die prozentuale Häufigkeit der Zellen zu bestimmen und zu untersuchen, ob sich in tumorerkrankten humanen Lebern ihre Zusammensetzung verändert. Als geeignetes Material erwiesen sich die tumorfreien Resektatränder von resezierten Lebermetastasen. Verglichen wurden 11 Proben von tumorumgebendem Gewebe mit 5 Gewebeproben aus tumorfreien Lebern. Die Isolierung dieser Zellen wurde mit der Kollagenase/Pronase Technik durchgeführt. Die Identifizierung der NPLC erfolgte immunzytochemisch mit Hilfe monoklonaler Antikörper unter Anwendung der indirekten Avidin-Biotin Methode und durch anschließende lichtmikroskopische Auswertung. Die unreifen Makrophagen (27E10) und die reifen Makrophagen (20F9) repräsentierten in ihrer Gesamtheit in den tumorumgebenden Geweben, ebenso wie in den Geweben aus den tumorfreien Kontroll-Lebern, die weitaus größte Gruppe der Abwehrzellen. Für beide Zellarten ließen sich die deutlichsten Unterschiede zwischen den Tumorleber-Gruppen und den Kontrollen nachweisen. In den Tumorleber-Gruppen überwogen deutlich die unreifen Makrophagen, während die reifen Makrophagen reduziert waren. Unter den leberassoziierten Lymphozyten machten die T-Zellen (CD3) die größte Gruppe aus. Mit Abstand folgten die NK-Zellen (CD16). Für beide Zelltypen zeichnete sich mit zunehmender Tumorlast eine leichte Erhöhung ab. Die Ausbeute an zytotoxischen T-Zellen (CD8) und an B-Lymphozyten (CD20) war gering. Während jedoch bei den Kontroll-Geweben ausnahmslos ein prozentualer Anteil an den NPLC errechnet werden konnte, waren diese Zellen in den tumorumgebenden Geweben zumeist nur ganz vereinzelt oder gar nicht nachweisbar. Auch Aktin-positive und Desmin-positive Ito-Zellen hatten nur einen geringen Anteil an den identifizierten NPLC. Er lag bei den tumorfreien Kontrollen etwas höher als in den Tumorleber-Gruppen. Insgesamt betrachtet zeichnen sich Veränderungen in der Zusammensetzung der NPLC, vor allem der Abwehrzellen, in tumorerkrankten humanen Lebern ab. Als Hinweis auf eine Metastasierung in die Leber kann aufgrund der vorliegenden Arbeit eine Erhöhung der Zahl unreifer Makrophagen bei gleichzeitiger Reduzierung der reifen Makrophagen gewertet werden. Die numerisch geringeren Veränderungen in der Zusammensetzung der übrigen NPLC in tumorumgebendem Gewebe bedürfen weiterer Untersuchungen. 58 6 ANHANG 6.1 Abkürzungen LAL: Leber-assoziierte Lymphozyten NPLC: Nicht-parenchymale Leberzellen PBL: Lymphozyten des peripheren Blutes NK-Zellen: Natürliche KillerZellen LAK: Lymphokin-aktivierte Killerzellen 59 6.2 Verwendete Lösungen Zusammensetzung der im Text mit " * " gekennzeichneten Lösungen: Eindecklösung: 80 ml Glycerin (Art.Nr.4094, Merck) 15 ml Phosphatpuffer 0,1 M, pH 7,4 5 ml Glutaraldehyd 25% (Merck) Einfrierlösung: 31 ml NKH 2,8 ml Glucose 40% 2,0 ml BSA 20% 4,0 ml DMSO 0,4 ml NaN3 10% Fixierlösung: 90 ml Phosphatpuffer 0,2 ml Glutaraldehyd 25% (Merck) 1,0 g Glucose (oder 2,5 ml 40%ige Glucoselösung) Hepespuffer 1M, pH 7,4: 23,83 g Hepes 80 ml Aqua bidest, pH 7,4 mit NaOH konz. einstellen, auf 1,0 l Aqua bidest NKH-Puffer 8,0 g NaCl 0,4 g KCl 2,0 ml Hepespuffer1M, pH 7,4, auf 1,0 l Aqua bidest Nykodenz: Zur Herstellung der Nykodenz-Lösung werden pro 50g Nykodenzpulver 172 ml GBSS-4A-Lösung benötigt, die wie folgt zusammengesetzt ist: 225 mg/l CaCl2 x 2 H20 370 mg/l KCl 210 mg/l MgCl2 x 6 H20 70 mg/l MgSO4 x 7 H2O 150 mg/l Na2HPO4 x 2 H2O 30 mg/l KH2PO4 1090 mg/l Glucose x H2O 237 mg/l NaHCO3 60 6.3 LITERATURVERZEICHNIS Die gesamte verzeichnete Literatur diente als Grundlage für die Arbeit. Die eingerückte Literatur ist im Text zitiert. - ALPINI G, PHILLIPS J O, VROMAN B, LA RUSSO N F. (1994). Recent advances in the isolation of liver cells. Hepatology 20:494-514. BALLARDINI G, GROFF P, DE GIORGI L B, SCHUPPAN D, BIANCHI F B. (1994). Ito cell heterogeneity: Desmin-negative Ito cells in normal rat liver. Hepatology 19:440-446. BARLOZZARI T, LEONHARDT J, WILTROUT R H, HERBERMANN R B, REYNOLDS C W. (1985). Direct evidence for the role of LGL in the inhibition of experimental tumor metastases. J Immunol 134:2783-2789. - BARNABA V, FRANCO A, PAROLI M, BENVENUTO R, DE PETRILLO G, BURGIO V L, SANTILIO I, BALSANO C, BONAVITA M S, CAPPELLI G, COLIZZI V, CUTRONA G, FERRARINI M. (1994). Selective expansion of cytotoxic T lymphocytes with a CD4+CD56+ surface phenotype and a T helper type 1 profile of cytokine secretion in the liver of patients chronically infected with hepatitis B virus. J Immunol 152:3074-87. - BHARDWAY R S, ZOTZ C, ZWADLO-KLARWASSER B, ROTH J, GOEBELER M, MAHNKE K, FALK M, MEINARDUS-HAGER G, SORG C. (1992). The calcium binding proteins MRP8 and MRP14 form a membrane-associated heterodimer in a subset of monocytes/macrophages present in acute but absent in chronic inflammatory lesions. Eur J Immunol 22:1891-1897. - BIOULAC-SAGE P, BOULARD A, ROSSIGNOL D, BERNARD P, LE BAIL B, QUINTON A, BALABAUD C. (1988). The increase in the number of liver sinusoidal pit cells in four patients with primary or metastatic cancer of the liver. J Submicrosc Cytol Pathol. 20(2):335-40. - BIOULAC-SAGE P, BALABAUD C. (1992). Proliferation and phenotypic expression of perisinusoidal cells. J Hepatol 15:284-287. 61 - BORTOLAMI M, VENTURI C, GIACOMELLI L, SCALERTA R, BACCHETTI S, MARINO F, FLOREANI A, LISE M, NACCARATO R, FARINATI F. (2002). Cytokine, infiltrating macrophages and T cellmediated response to development of primary and secondary human liver cancer. Dig Liver Dis. 34(11):794-801. BOUWENS L, REMELS L, BAEKELAND M, VAN BOSSUYT H, WISSE E. (1987). Large granular lymphocytes or "Pit cells" from rat liver: isolation,ultrastructural characterization and natural killer activity. Eur J Immunol 17:37-42. BOUWENS L. (1988a). Proliferation and phenotypic expression of non-parenchymal liver cells. Scand J Gastroenterol 23(suppl151):46-51. - BOUWENS L. (1988b). Structural and functional aspects of Kupffer cells. Rev Sobre Biol Celular 16:69-94. - BOUWENS L, DE BLESER P, VANDERKERKEN K, GEERTS B, WISSE E. (1992). Liver cell heterogeneity: Functions of non-parenchymal cells. Enzyme 46:155-168. - BRONFENMAJER S, SCHAFFNER F, POPPER H. (1966). Fat-storing cells (lipocytes) in human liver. Arch Path 82:447-453. BROUWER A, BARELDS R J, DE LEEUW A M, BLAUW E, PLAS A, YAP S H, VAN DEN BROEK A M W C, KNOOK D L. (1988). Isolation and culture of Kupffer cells from human liver. Ultrastructure, endocytosis and prostaglandin synthesis. J Hepatol 6:36-40. BURT A D, LE BAIL B, BALABAUD C, BIOULAC-SAGE P. (1993). Morphologic investigation of sinusoidal cells. Semin Liver Dis 13(1):21-38. - BURWINKEL F, ROTH J, GOEBELER M, BITTER U, WROCKLAGE V, VOLLMER E, ROESSNER A, SORG C, BÖCKER W. (1994). Ultrastructural localization of the S-100-like proteins MRP8 and MRP14 in monocytes is calcium-dependent. Histochemistry 101:113-120. 62 CALIGIURI M A, ZMUIDZINAS A, MANLEY T J, LEVINE H, SMITH K A, RITZ J. (1990). Functional consequences of Interleukin 2 recetpor expression on resting human lymphocytes. J Exp Med 171:1509-1526. - CALIGIURI M A, MURRAY C, ROBERTSON M J, WANG E, COCHRAN K, CAMERON C, SCHOW P, ROSS M E, KLUMPP T R, SOIFFER R J, SMITH K S, RITZ J. (1993). Selective modulation of human natural killer cells in vivo after prolonged infusion of low dose recombinant Interleukin 2. J Clin Invest 91:123-132. - CLARKSON S B, ORY P A. (1988). CD16. Developmentally regulated IgG Fc-receptors on cultured human monocytes. J Exp Med 167:408-420. - COULEVARD A, SCOAZEC J Y, FELDMANN G. (1993). Expression of cell-cell and cell-matrix adhesion proteins by sinusoidal endothelial cells in the normal and cirrhotic human liver. Am J Pathol 143:738-752. - CROFTON R W, DIESSELHOF-DEN DULK M C, VAN FURTH R. (1978). The origin, kinetics and characteristics of the Kupffer cells in the normal steady state. J Exp Med 148:1-17. - DAVID H, REINKE P. (1987). The concept of „perisinusoidal functional unit“ of the liverimportance to pathological processes. Exp Pathol 32:193-224. DECKER T, LOHMANN-MATTHES M L, GIFFORD G E. (1987). Cell-associated tumor necrosis factor (TNF) as a killing mechanism of activated cytotoxic macrophages. J Immunol 138(3):957-962. - ENZAN H, HIMENO H, IWAMURA S, ONISHI S, SAIBARA T, YAMAMOTO Y, HARA H. (1994). Alpha-smooth muscle actin-positive perisinusoidal stromal cells in human hepatocellular carcinoma. Hepatology 19:895-903. - ENZAN H, HIMENO H, IWAMURA S, ONISHI S, SAIBARA T, YAMAMOTO Y, HARA H. (1994). Immunohistochemical identification of Ito cells and their myofibroblastic transformation in adult human liver. Virchows Arch. 424(3):249-56. FAJARDO L F. (1989). Special report. The complexity of endothelial cells. Am J Clin Pathol 92:241250. 63 - FALINI B, FLENGHI L, PILERI S, GAMBACORTA M, BIGERNA B, DURKOP H, EITELBACH F, THIELE J, PACINI R, CAVALIERE A, MARTELLI M, CARDARELLI N, SABATTINI E, POGGI S, STEIN H. (1993). PG-M1: a new monoclonal antibody directed against a fixative-resistant epitope on the macrophage-restricted form of the CD68 molecule. Am J Pathol 142:1359-1372. - FIDLER I J. (1985). Macrophages and metastases - a biological approach to cancer therapy: presidential address. Cancer Res 45:4714-4726. FIDLER I J, SCHROIT A J. (1988). Recognition and destruction of neoplastic cells by activated macrophages: recognition of altered self. Biochim Biophys Acta 948:151-173. FIDLER I J. (1990). Critical factors in the biology of human cancer metastases: Twenty-eighth G.H.A. clowes memorial award lecture. Cancer Res 50:6130-6138. - FINA L, MOLGAARD H V, ROBERTSON D, BRADLEY N J, MONAGHAN P, DELIA D, SUTHERLAND D R, BAKER M A, GRAEVES M F. (1990). Expression of the CD34 gene in vascular endothelial cells. Blood 75(12):2417-2426. - FRASER R, DAY W A, FERNANDO N S. (1986). Review: The liver sinusoidal cells. Their role in disorders of the liver, lipoprotein metabolism and atherogenesis. Pathology 18:5-11. - FREUDENBERG N, GALANOS C, DATZ, O, HÄMMERLING G, KATSCHINSKI T H, SCHALK J, PEIN U, STÜBIG H, FREUDENBERG M A. (1989a). Mechanism of replacement of non-parenchymal liver cells (NPLC) in murine radiation chimeras. Virchows Arch A Pathol Anat 415:203-209. - FREUDENBERG N, SCHALK J, GALANOS C, KATSCHINSKI T, DATZ O, PEIN U, FREUDENBERG M A. (1989b). Identification and percentage frequency of isolated non-parenchymal liver cells (NPLC) in the mouse. Virchows Arch B Cell Pathol 57:109-115. - FREUDENBERG N, RAHNER P, DARDA C, KISS A, VERES G, NEES T, LAMERS R, RIEDE U N, KORTSIK C, SCHUBERT M, FRENZER-WELLE K. (1996). Early detection of metastases by alterations in the cellular immune system in the murine liver and blood. Virchows Arch 428:187-194. 64 - FREUDENBERG N, FRENZER-WELLE K, AXT H, WOLFF J, WOISETSCHLÄGER M, CHAU K T, WELLENS E, KORTSIK C, GALANOS C, FREUDENBERG M A. (2001). Maligne Tumorzellen induzieren mithilfe eines löslichen Faktors Apoptosen von Makrophagen am Zielort der Metastasierung. Verh. Dtsch. Ges. Zyt. 22:14-16. FRIEDMANN S L, ROCKEY D C, MCGUIRE R F, MAHER J J, BOYLES J K, YAMASAKI G. (1992). Isolated hepatic lipocytes and Kupffer cells from normal human liver: morphological and functional characteristics in primary culture. Hepatology 15:234-243. - GARCIA-BARCINA M, WINNOCK M, BIDAURRAZAGA I, HUET S, BIOULAC-SAGE P, BALABAUD C. (1994). Detection of cell-adhesion molecules on human liver-associated lymphocytes. Immunology 82(1):95-98. - GARCIA-BARCINA M, BIDAURRAZAGA I, NEAUD V, BIOULAC-SAGE P, BALABAUD C, VIDAL- VANACLOCHA F, WINNOCK M. (1995). Variations in the expression of cell-adhesion molecules on liver-associated lymphocytes and peripheral-blood lymphocytes in patients with and without liver metastases. Int J Cancer 61:475-479. - GESSNER J E, GRUSSENMEYER T, KOLANUS W, SCHMIDT R E. (1995). The human low affinity immunglobulin G Fc receptor III-A and III-B genes. J Biol Chem 270(7):1350-1361. - GÖPPINGER S, WOISETSCHLÄGER M, WOLFF J, GRIESBAUM S, FREUDENBERG M A, GALANOS C, FREUDENBERG N. (2005). Counterattack – ein Prinzip für die Metastasierung bösartiger Tumoren. Verh. Dtsch. Ges. Zyt. 24:168-169. - HACKETT J, BENNETT M, KUMAR V. (1985). Origin and differentiation of natural killer cells. J Immunol 134(6):3731-3738. - HATA K, ZHANG X R, IWATSUKI S, VAN THIEL D H, HERBERMANN R B, WHITESIDE T L. (1990). Isolation, phenotyping and functional analysis of lymphocytes from human liver. Clin Immunol Immunopathol 56:401-419. - HATA K, VAN THIEL D H, HERBERMAN R B, WHITESIDE T L. (1991). Natural killer activity of human liver-derived lymphocytes in various liver diseases. Hepatology 14:495-503. 65 - HATA K, VAN THIEL D H, HERBERMANN R B, WHITESIDE T L. (1992). Phenotype and functional characteristics of lymphocytes isolated from liver biopsy specimens from patients with active liver disease. Hepatology 15:816-823. - HAUPTMANN S, ZWADLO-KLARWASSER G, KIRKPATRICK C J. (1993). Macrophages and multicellular tumor spheroids in co-culture: a three-dimensional model to study tumor-host interactions. Am J Pathol 143(5):1406-1415. - HERBERMANN R B, ORTALDO J R. (1981). Natural killer cells: Their role in defense against disease. Science 214:24-30. - HEUFF G, MEYER Y, BEELEN R H J. (1994). Isolation of rat and human Kupffer cells by a modified enzymatic assay. J Immunol Methods 174:61-65. - HORN T, HENRIKSEN J H, CHRISTOFFERSEN P. (1986). The sinusoidal lining cells in „normal“ human liver. Liver 6:98-110. JAFFE E A. (1987). Cell biology of endothelial cells. Hum Pathol 18:234-239. - JOHNKOSKY J A, TZUNG S P, DOERR R J, COHEN S A. (1992). Hepatic metastasis alters the immune function of murine liver nonparenchymal cells. Arch Surg-Chicago 127:1325-1329. - JONES A. (1983). Hepatic sinusoidal cells: new insights and controversies. Hepatology 3(2):259-266. JONGES G N, VOGELS I M C, BOSCH K S, DINGEMANS K P, VAN NOORDEN C J F. (1993). Experimentally induced colon cancer metastases in rat liver increase the proliferation rate and capacity for purine catabolism in liver cells. Histochemistry 100:41-51. - KAN Z, IVANCEV K, LUNDERQUIST A, MCCUSKEY P A, MCCUSKEY R S, WALLACE S. (1995). In vivo microscopy of hepatic metastases: Dynamic Observation of tumor cell invasion and interaction with Kupffer cells. Hepatology 21:487-494. 66 - KASAHARA T, DJEU J Y, DOUGHERTY S F, OPPENHEIM J J. (1983). Capacity of human large granular lymphocytes (LGL) to produce multiple lymphonkines: interleukin 2, interferon and colony stimulating factor. J Immunol. 131(5):2379-85. - KASPER H U, DREBBER U, ZUR HAUSEN A, STIPPEL D, DIENES H P, DRIES V. (2003). Dominance of CD4+ alpha/beta T-cells and inferior role of innate immune reaction in liver metastases. Anticancer Res. 23(4): 3175-81. KLEIN E, MANTOVANI A. (1993). Action of natural killer cells and macrophages in cancer. Curr Opin Immunol. 5:714-718. - KOVANEN P E, KNUUTILA S, TIMONEN T. (1995). Requirement of CD4+ lymphocytes in IL-2stimulated NK cell proliferation. Scand J Immunol 41(1):70-76. - KUTVIRT S , LEWIS S L, SIMON T L. (1993). Lymphocyte phenotypes in infants are altered by separation of blood on density gradients. Brit J Biomed Science 50:321-328. - KUZU I, BICKNELL R, HARRIS A L, JONES M, GATTER K C, MASON D Y. (1992). Heterogeneity of vascular endothelial cells with relevance to diagnosis of vascular tumors. J Clin Pathol 45:143-148. - LANIER L , LE A M, CIVIN C I, LOKEN M R, PHILLIPS J H. (1986a). The relationship of CD16 (Leu-11) and Leu-19 (NKH*-1) antigen expression on human peripheral blood NK cells and cytotoxic T lymphocytes. J Immunol 136(12):4480-4486. - LANIER L L, PHILLIPS J H, HACKETT J, TUTT M, KUMAR V. (1986b). OPINION Natural killer cells: Definition of a cell type rather than a function. J Immunol 137:2735-2739. - LETTERIO J J, ROBERTS A B. (1998). Regulation of immune responses by TGF-beta. Annu. Rev. Immunaol. 16:137-161. LUKOMSKA B, PIENKOWSKA B, ANDRZEJEWSKI W, OLSZEWSKI W L. (1991). Liver sinusoidal cytotoxic cells are recruited from blood and divide locally. J Hepatol 12:332-335. 67 - MAK K M, LIEBER C S. (1988). Lipocytes and transitional cells in alcoholic liver disease: a morphometric study. Hepatology 8:1027-1032. - MANTOVANI A, BOTTAZZI B, COLOTTA F, SOZZANI S, RUCO L. (1992). The origin and function of tumor-associated macrophages. Immunol Today 13:265-270. - MARIANI E, MONACO M C, CATTINI L, SINOPPI M, FACCHINI A. (1994). Distribution and lytic activity of NK cell subsets in the elderly. Mech Ageing Dev. 76(2-3):177-87. MATHEW J, HINES J E, JAMES O F W, BURT A D. (1994a). Non-parenchymal cell responses in paracetamol (acetaminophen)-induced liver injury. J Hepatol 20:537-541. - MATHEW J, HINES J E, TOOLE K, JOHNSON S J, JAMES O F, BURT A. (1994b). Quantitative analysis of macrophages and perisinusoidal cells in primary biliary cirrhosis. Histopathology 25:65-70. - MCBRIDE W H. (1986). Phenotype and functions of intratumoral macrophages. Biochem Biophys Acta 865:27-41. METERISSIAN S, STEELE JR G D, THOMAS P. (1993). Human and murine Kupffer cell function may be altered by both intrahepatic and intrasplenic tumor deposits. Clin Exp Metastasis 11:175-182. METTINEN M, LINDENMAYER A E, CHAUBAL A. (1994). The cell markers CD31, CD34, and BNH9 antibody to H- and Y-antigens evaluation of their specifity and sensitivity in the diagnosis of vascular tumors and comparison with von Willebrand factor. Modern Pathol 7(1):82-90. - MIYAGAWA S, MIWA S, SOEDA J, KOBAYASHI A, KAWASAKI S. (2002). Morphometric analysis of liver macrophages in patients with colorectal liver metastasis. Clin Exp Metastasis. 19(2):119-25. - MORETTA L, CICCONE E, POGGI A, MINGARI M C, MORETTA A. (1994). Origin and functions of human natural killer cells. Int J Clin Lab Res 24:181-186. 68 - NAGURA H, KOSHIKAWA T, FUKUDA Y, ASAI J. (1986). Hepatic vascular endothelial cells heterogenously express antigens associated with monocytes, macrophages and T-lymphocytes. Virchows Arch (Pathol Anat) 409:407-416. NATHAN C F. (1987). Secretory products of macrophages. J Clin Invest 79:319-326. - NONOMURA A, MIZUKAMI Y, MATSUBARA F, KOBAYASHI K. (1991). Clinicopathological study of lymphocyte attachment to endothelial cells (endothelialitis) in various liver diseases. Liver 11(2):78-88. - NUNEZ G, BALL E J, STASTNY P. (1983). Accessory cell function of human endothelial cells. J Immunol 131:666-673. - OHTEKI T, ABO T, SEKI S, KOBATA T, YAGITA H, OKUMARA K, KUMAGAI K. (1991). Predominant appearance of gamma/delta T lymphocytes in the liver of mice after birth. Eur J Immunol 21(7):1733-1740. O`LAUGHLIN S, BRAVERMAN M, SMITH-JEFFERIES M, BUCKLEY P. (1992). Macrophages (Histiocytes) in various reactive and inflammatory conditions express different antigenic phenotypes. Hum Pathol 23:1410-1418. - OKA M, HAZAMA S, SUZUKI M, WANG F X, SHIMODA K, IIZUKA N, WADAMORI K, SUZUKI T, ATTWOOD S. (1994). Depression of cytotoxicity of nonparenchymal cells in the liver after surgery. Surgery 116(5):877-882. - OSUGI Y, HARA J, KURAHASHI H, SAKATA N, INOUE M, YUMURAYAGI K, KAWAHA K, OKADA S, TAWA A. (1995). Age-related changes in surface antigens on peripheral lymphocytes of healthy children. Clin & Exp Immunol 100(3):543-548. - PAPA S, GREGORINI A, PASCUCCI E, BARTOLUCCI M, ROCCHI M B L, VALENTINI M. (1994). Inhibition of NK binding to K562 cells induced by Mab saturation of adhesion molecules on target membrane. Eur J Histochem 38(Suppl 1):83-90. 69 - PHILLIPS J H, GEMLO B T, MYERS W W, RAYNER A A, LANIER L L. (1987). In vivo and in vitro activation of natural killer cells in advanced cancer patients undergoing combined recombinant interleukin-2 and LAK cell therapy. J Clin Oncol 5(12):1933-1941. - PRENDERGAST C G, JAFFEE E M (2007). Cancer Immunotherapy. Immune Suppression and Tumor Growth. Elsevier. RAMADORI G. (1991). The stellate cell (Ito-cell, fat-storing cell, lipocyte, perisinusoidal cell) of the liver. Virch Arch B Cell Pathol 61:147-158. - van RAVENSWAAY CLAASEN H H, KLUIN P, FLEUREN G J. (1992). Tumor infiltrating cells in human cancer. Lab Invest 67(2):166-174. - RIEDER H, MEYER ZUM BÜSCHENFELDE K-H, RAMADORI G. (1992). Functional spectrum of sinusoidal endothelial liver cells. J Hepatol 15:237-250. RITZ J, SCHMIDT R E, MICHON J, HERCEND T, SCHLOSSMANN S F. (1988). Characterization of functional surface structures on human natural killer cells. Adv Immunol 42:181-211. ROGOFF T M, LIPSKY P E. (1981). Role of the Kupffer cells in local and systemic immune responses. Gastroenterology 80:854-860. RUCK P, XIAO J-C, KAISERLING E. (1995). Immunoreactivity of sinusoids in hepatocellular carcinoma. Arch Pathol Lab Med. 119:173-178. SATO K, OHTSUKA K, WATANABE H, ASAKURA H, ABO T. (1993). Detailed characterization of -T cells within the organs in mice: classsification into three groups. Immunology 80:380-387. SCHMIDT R E, MURRAY C, DALEY J F, SCHLOSSMANN S F, RITZ J. (1986). A subset of natural killer cells in peripheral blood displays a mature T cell phenotype. J Exp Med 164:351-356. - SCHMITT-GRÄFF A, KRÜGER S, BOCHARD F, GABBIANI G, DENK H. (1991). Modulation of alpha-smooth muscle actin and desmin expression in perisinusoidal cells of normal and diseased human livers. Am J Pathol 138:1233-1242. 70 SCOAZEC J Y AND FELDMANN G. (1990). Both macrophages and endothelial cells of the human hepatic sinusoid express the CD4 molecule, a receptor for the human immunodeficiency virus. Hepatology 12:505-510. - SCOAZEC J Y, FELDMANN G. (1991). In situ immunophenotyping study of endothelial cells of the human hepatic sinusoid: results and functional implications. Hepatology 14:789-797. - SCOAZEC J Y, RACINE L, COULEVARD A, FLEJOU J F, FELDMANN G. (1994). Endothelial cell heterogeneity in the normal human liver acinus: in situ immunhistochemical demonstration. Liver 14: 113-123. - SEKI S, ABO T, MASUDA T, OHTEKI T, KANNO A, TAKEDA K, RIKIISHI H, NAGURA H, KUMAGI K. (1990). Identification of activated T cell receptor gamma/delta-lymphocytes in the liver of tumor-bearing hosts. J Clin Invest 86:409-415. - SHAW G R, JOHNSON A R, SCHULZ W W, ZAHLTEN R N, BURTON C. (1984). Sinusoidal endothelial cells from normal guinea pig liver: Isolation, culture and characterization. Hepatology 4(4):591-602. - SHIBUYA A, NAGAYOSHI K, NAKAMURA K, NAKAUCHI H. (1995). Lymphokine requirement for the generation of natural killer cells from CD34+ hematopoietic progenitor cells. Blood 85(12): 3538-3546. SHIRATORY Y, NAKATA R, OKANO K, KOMATSU Y, SHIINA S, KAWASE T, SUGIMOTO T, OMATA M, TANAKA M. (1992). Inhibition of hepatic metastasis of colon carcinoma by asialo GM1-positive cells in the liver. Hepatology 16:469-478. SILVERBERG E, LUBERA J. (1989). Cancer statistics. Cancer 37:2-19. - SZTARK F, DUBROCA J, LATRY P, QUINTON A, BALABAUD C, BIOULAC-SAGE P. (1986). Perisinusoidal cells in patients with normal liver histology. J Hepatol 2:358-369. 71 TAKAGI S, KANGNIAN C, SCHWARZ R, IWATSUKI S, HERBERMANN R B, WHITESIDE T L. (1989). Functional and phenotypic analysis of tumor-infiltrating lymphocytes isolated from human primary and metastatic liver tumors and cultured in recombinant Interleukin-2. Cancer 63:102-111. TAKII Y, HASHIMOTO S, IIAI T, WATANABE H, HATAKEYAMA K, ABO T. (1994). Increase in the proportion of granulated CD56+ T cells in patients with malignancy. Clin & Exp Immunol 97(3):522-527. - THURMAN R G, BUNZENDAHL H, LEMASTERS J J. (1993). Role of sinusoidal lining cells in hepatic reperfusion injury following cold storage and transplantation. Sem Liver Disease 13(1):93-100. - TIMONEN T, ORTALDO J R, HERBERMANN R B. (1980) . Characteristics of human large granular lymphocytes and relationship to natural killer and K cells. J Exp Med 153(3):568-582. - TOMITA M, YAMAMOTO K, KOBASHI H, OHMOTO M, TSUJI T. (1994). Immunohistochemical phenotyping of liver macrophages in normal and diseased human liver. Hepatology 20:317-325. TRINCHIERI G, PERUSSIA B. (1984). Biology of disease. Human natural killer cells: biologic and pathologic aspects. Lab Invest 50(5):489-513. - TRINCHIERI G, SANTOLI D. (1978). Anti-viral activity induced by culturing lymphocytes with tumor-derived or virus-transformed cells. Enhancement of human natural killer cell activity by interferon and antagonistic inhibition of susceptibility of target cells to lysis. J Exp Med 147(5):1314-1333. TURNER R R, BECKSTEAD J H, WARNKE R A, WOOD G S. (1987). Endothelial cell phenotypic diversity. Am J Clin Pathol 87:569-575. - VANDERKERKEN K, BOUWENS L, VAN ROOIJEN N, VAN DEN BERG K, BAEKELAND M, WISSE E. (1995). The role of Kupffer cells in the differentiation process of hepatic natural killer cells. Hepatology. 22(1):283-90. 72 - VIDAL-VANACLOCHA F, ALONSO-VARONA A, AYALA R, BARBERA-GUILLEM E. (1990). Functional variations in liver tissue during the implantation process of metastatic tumor cells. Virchows Archiv A Pathol Anat 416:189-195. - WAKE K, DECKER K, KIRN A, KNOOK D L, MCCUSKEY R S, BOUWENS L, WISSE E. (1989). Cell biology and kinetics of Kupffer cells in the liver. Internat Rev Cytol 118:173-229. - WATANABE H, OHTSUKA K, KIMURA M, IKARASHI Y, OHMORI K, KUSUMI A, OHTEKI T, SEKI S, ABO T. (1992). Details of an isolation method for hepatic lymphocytes in mice. J Immunol Methods 146:145-154. - WHITESIDE T L, MIESCHER S, HURLIMANN J, MORETTA L, VON FLIEDNER V. (1986). Separation, phenotyping and limiting dilution analysis of T-lymphocytes infiltrating human solid tumors. Internat J Cancer 37(6):803-811. WILTROUT R , HERBERMANN R B, ZHANG S R, CHIRIGOS M A, ORTALDO J R, GREEN K M, TALMADGE J E. (1985). Role of organ-associated NK cells in decreased formation of experimental metastases in lung and liver. J Immunol 134:4267-4275. - WILTROUT R H, PILARO A M, GRUYS M E, TALMADGE J E, LONGO D L, ORTALDO J R, REYNOLDS C W. (1989). Augmentation of mouse liver-associated natural killer activity by biologic reponse modifiers occurs largely via rapid recruitment of large granular lymphocytes from the bone marrow. J Immunol 143:372-378. - WINNOCK M, LAFON M E, BOULARD A, FERRER A M, SARIC J, DUBUISSON L, BIOULAC-SAGE P, BALABAUD C. (1991). Characterization of liver-associated natural killer cells in patients with liver tumors. Hepatology 13:676-682. - WINNOCK M, GARCIA-BARCINA M, HUET S, BERNARD P, SARIC J, BIOULAC-SAGE P, GUALDE N, BALABAUD C. (1993). Functional characterization of liver-associated lymphocytes in patients with liver metastasis. Gastroenterology 105:1152-1158. 73 - WINNOCK M, GARCIA-BARCINA M, LUKOMSKA B, HUET S, SARIC J, BALABAUD C, BIOULACSAGE P. (1995). Human liver-associated lymphocytes: an overview. J Gastroenterol & Hepatol 10(suppl 1):43-46. - WISSE E, DE ZANGER R B, CHARELS K, VAN DER SMISSEN P, MCCUSKEY R S. (1985). The liver sieve: Considerations concerning the structure and function of endothelial fenestrae, the sinusoidal wall and the space of Disse. Hepatology 5:638-692. XU Z L, BUCANA C D, FIDLER I J. (1984). In vitro activation of murine Kupffer cells by lymphokines or endotoxins to lyse syngeneic tumor cells. Am J Pathol 117:372-379. WISSE E, VAN’T NOORDENDE J M, VAN DER MEULEN J, DAEMS W T. (1976). The pit cell: description of a new type of cell occuring in the rat liver sinusoids and peripheral blood. Cell & Tissue Res 173(4):423-435. YONEI Y, KUROSE I, FUKUMURA D, SAIT H, MIURA S, TSUKADA N, ODA M, TSUCHIYA M. (1994). Evidence of direct interaction between Kupffer cells and colon cancer cells: an ultrastructural study of the co-culture. Liver 14:37-44. - ZWADLO G, BRÖCKER E B, VON BASSEWITZ D B, FEIGE U, SORG C. (1985). Amonoclonal antibody to a differentiation antigen present on mature human macrophages and absent from monocytes. J Immunol 134(3):1487-1492. - ZWADLO G, SCHLEGEL R, SORG C. (1986). A monoclonal antibody to a subset of human monocytes found only in the peripheral blood and inflammmatory tissues. J Immunol 137(2):512-518. - ZWADLO G, BRÜGGEN J, GERHARDS G, SCHLEGEL R, SORG C. (1988). Two calcium-binding proteins associated with specific stages of myeloid cell differentiation are expressed by subsets of macrophages in inflammatory tissues. Clin Exp Immunol 72:510-515. 74 Lebenslauf Persönliche Daten Name Sonnhild Cordua Geburtsdatum/-ort 18.10.1969 in Nördlingen Familienstand verheiratet, 1 Kind Eltern Peter Cordua, Arzt Dr. Christiane Caspers, Psychologin Schulausbildung 1976-1982 Waldorfschule in Freiburg 1982-1989 Kolleg St. Sebastian in Stegen 05/1989 Abitur Weiterer Werdegang 05/1989-10/1990 Arbeit in verschiedenen Bereichen (Betreuung geistig Behinderter in England, Krankenpflegepraktika, Arbeit in einer Pension und in der Landwirtschaft) 10/1990 Beginn des Medizinstudiums in Freiburg 08/1992 Ärztliche Vorprüfung 08/1993 1. Abschnitt der Ärztlichen Prüfung 08/1996 2. Abschnitt der Ärztlichen Prüfung 04/1997-04/1998 Praktisches Jahr am Klinikum Konstanz 05/1998 3. Abschnitt der Ärztlichen Prüfung 08/1998-01/2000 AIP am Klinikum Konstanz, Abteilung für Innere Medizin 02/2000-05/2006 Facharzt-Weiterbildung Innere Medizin am Klinikum Konstanz seit 06/2006 Mutterschutz und Elternzeit 02/2008 Anerkennung als Fachärztin für Innere Medizin 75 Danksagung Mein aufrichtiger Dank gilt Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. N. Freudenberg für die Überlassung des interessanten Themas und für die engagierte Betreuung meiner Arbeit. Weiterhin danke ich herzlich Herrn PD Dr. R. Fischer für die zweite Begutachtung der Arbeit. Mein Dank gebührt auch Frau M. Kremer vom Pathologischen Institut, Herrn Dr. St. Klessinger und Herrn F. Schirvani für ihre Unterstützung.