Charakterisierung des Immunzellinfiltrates beim Kolonkarzinom

Mortazawi, Sophie

Das kolorektale Karzinom ist der zweithäufigste bösartige Tumor in Deutschland und die zweithäufigste Todesursache maligner Erkrankungen. Die Kenntnis des immunzellulären Infiltrates sowie immunsuppressiver Moleküle und damit verbundener neuer Prognosemarker spielen für die Entwicklung immuntherapeutischer Ansätze sowie als zusätzliche Entscheidungshilfen für eine stadiengerechte Behandlung eine wesentliche Rolle. Ziel dieser Promotionsarbeit war die Charakterisierung des Immunzellinfiltrates hinsichtlich der Suppression immunkompetenter Zellen und die biologische Auswirkung dieser Suppression in Abhängigkeit von klinisch-pathologischen Parametern beim kolorektalen Karzinom mit und ohne Lymphknotenmetastasen und in Lebermetastasen von Patienten mit primärem kolorektalem Karzinom. In der vorliegenden Arbeit wurden 47 Resektionspräparate von Patienten mit kolorektalem Karzinom (N0 und N2 Tumoren, 24 Frauen, 23 Männer, Alter 48 bis 86 Jahre, Durchschnittsalter 66,2 Jahre) sowie 21 Resektionspräparate von Patienten mit Lebermetastasen eines kolorektalen Karzinoms (8 Frauen, 13 Männer, Alter 45 bis 79 Jahre, Durchschnittsalter 64 Jahre) histologisch untersucht. Dazu wurden die T-Zellen auf die Marker CD4, CD8, CD3-ε und CD3-ξ untersucht, weiterhin wurden B-Lymphozyten, natürliche Killerzellen, neutrophile Granulozyten, dendritische Zellen und Makrophagen mit immunhistochemischen Methoden markiert. Zusätzlich wurde die Expression der löslichen Form des Fas-Liganden und der MHC-I-Moleküle im Hinblick auf mögliche Tumorescapemechanismen untersucht. Einen weiteren Aspekt dieser Promotionsarbeit stellte der Vergleich unserer Ergebnisse mit denjenigen des Pankreaskarzinoms dar, die von einer weiteren Arbeitsgruppe in unserem Labor parallel gewonnen wurden. Die Ergebnisse unserer Arbeit bestätigen, daß das Immunsystem der Patienten bezüglich der Abwehr des Tumors eingeschränkt ist: das immunzelluläre Infiltrat der N0-Tumoren unterschied sich nicht signifikant von N2-Tumoren; am häufigsten fanden sich CD4+ und CD8+ Lymphozyten, gefolgt von neutrophilen Granulozyten und deutlich weniger NK-Zellen. Makrophagen und BLymphozyten waren selten, dendritische Zellen nur ausnahmsweise vorhanden. Insgesamt waren die Immunzellen bevorzugt im Tumorstroma und weniger in den Tumorzellbereichen lokalisiert. Dendritische Zellen konnten vereinzelt im Tumorstroma und kaum in unmittelbarer Nähe von Tumorzellen nachgewiesen werden. Eine Infiltration von Makrophagen in die Tumorzellbereiche fehlte fast vollständig, war im umgebenden Tumorstroma aber sehr viel stärker ausgeprägt. Dieses „Gefangen-sein“ der Immunzellen im Tumorstroma wird als „Trapping“ bezeichnet. Auch Lymphozyten, NK-Zellen und neutrophile Granulozyten zeigten das Phänomen des „Immunzelltrappings“. Ähnliche Ergebnisse lieferten die Untersuchungen am Pankreaskarzinom. Die schlechtere Abwehrlage von Kolonkarzinompatienten mit Fernmetastasen spiegelte sich im immunzellulären Infiltrat wieder: In den Lebermetastasen zeigte sich ein signifikant niedrigeres Infiltrat an T-Zellen, NK-Zellen, neutrophilen Granulozyten und Makrophagen im Vergleich zu den fernmetastasenfreien Kolonkarzinomen. Allerdings fanden sich B-Lymphozyten als Zellen der Th2-Antwort ebenso signifikant häufiger wie HLA-unabhängige NK-Zellen, die knapp ein Drittel der Zellpopulation stellten. Professionelle Zellen der Antigenpräsentation fehlten fast vollständig. Die Anzahl an Makrophagen in den fernmetastasenfreien Kolonkarzinomen war im Vergleich zu den Lebermetastasen besonders hoch. In den duktalen Pankreaskarzinomen stieg dagegen der relative Anteil der Makrophagen am Gesamtinfiltrat mit zunehmendem Tumorstadium an. Interessante Ergebnisse lieferte der Vergleich des Neutrophileninfiltrates zwischen den Geschlechtern: Es fällt ein statistisch signifikantes fünffach höheres Neutrophilen-Infiltrat im Tumorstroma der Lebermetastasen weiblicher Patienten auf, verglichen mit dem männlicher Patienten. Ein sexueller Dimorphismus ist bei verschiedenen Krankheitsbildern bereits bekannt, für Tumorerkrankungen ist dieses Gebiet jedoch noch sehr unzureichend untersucht, könnte jedoch interessante Aufschlüsse hinsichtlich der Tumorimmunität liefern. Es ist bekannt, dass durch so genannte Tumorescapemechanismen der Tumor in der Lage ist, sich einer erfolgreichen Immunantwort zu entziehen. Interessant war in diesem Zusammenhang ein genereller signifikanter Verlust aktivierter T-Lymphozyten (gemessen an der Expression der ξ-Kette des T-Zellrezeptors) in den Kolonkarzinomen. Ebenso war ein signifikant geringeres Infiltrat aktivierter T-Lymphozyten in den Lebermetastasen und den Kolonkarzinomen mit Lymphknotenmetastasen, verglichen mit den metastasenfreien Tumoren, festzustellen. Einen signifikanten Überlebensvorteil zeigten Patienten mit einem hohen Anteil aktivierter T-Lymphozyten, Patienten mit niedrigem Infiltrat zeigten eine signifikant kürzere Überlebenszeit. Damit konnte der Verlust der CD3ξ-Kette als neuer negativer Prognosemarker für das Kolonkarzinom herausgearbeitet werden. Bei den Patienten mit Papillenkarzinomen war der Anteil funktionell aktiver zytotoxischer TLymphozyten doppelt so hoch wie der in den prognostisch schlechteren duktalen Pankreaskarzinomen. Diese Ergebnisse bieten Erfolg versprechende Ansatzpunkte für immuntherapeutische Konzepte, die vor allem auf eine Wiederherstellung der T-Zellfunktion gerichtet sein müssen. Von der Mehrheit der Kolonkarzinome wurde die selten untersuchte Form des löslichen Fas-Liganden exprimiert. Die Expression in den Tumorzellbereichen der Lebermetastasen war signifikant stärker als in metastasenfreien Kolonkarzinomen. Dies könnte eine vermehrte Induktion von Fas-induzierter Apoptose immunkompetenter Zellen in den Lebermetastasen und damit eine vermehrte lokale Immunsuppression bedeuten. In einigen Präparaten konnte der Eindruck einer Sezernierung des sFas-Liganden durch die Tumorzellen gewonnen werden, was einen weiteren immunsuppressiven Mechanismus des Tumors darstellen könnte. Die Untersuchungen der duktalen Pankreaskarzinome zeigten ebenfalls eine Expression des Fas-Liganden auf dem überwiegenden Anteil der Tumorzellen. Jedoch exprimierten nur 10-50% der Tumorzellen in Papillenkarzinomen sFas-Ligand. Dies könnte eine Erklärung für die bessere Prognose von Papillenkarzinomen gegenüber duktalen Pankreaskarzinomen sein. In der Literatur wird die Herabregulierung der MHC-I-Moleküle als ein weiterer Tumorescapemechanismus beschrieben. In den von uns untersuchten Präparaten war dieser Mechanismus gering ausgeprägt, in wenigen Fällen war ein Verlust der MHC-I-Moleküle zu erkennen. Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen kolorektalen Karzinomen ohne Fernmetastasen und den untersuchten Lebermetastasen, ebenso korrelierte die MHC-IExpression nicht mit der Überlebenszeit der Patienten. Vermutlich spielt dieser Escapemechanismus für das kolorektale Karzinom nur eine geringe Rolle. Generell zeigen die Ergebnisse unserer Arbeit, sowie die Ergebnisse der untersuchten Pankreaskarzinome die enge Verknüpfung zwischen Immunitätslage des Patienten und der Tumorausprägung sowie dem Überleben: Die lokale Immunsuppression durch maligne Zellen ist signifikant mit einer schlechteren Prognose assoziiert. Dies bietet Erfolg versprechende Ansatzpunkte für immuntherapeutische Konzepte, die vor allem auf eine Wiederherstellung der T-Zellfunktion und Aktivierung der Antigenpräsentation gerichtet sein müssen.

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Mortazawi, Sophie: Charakterisierung des Immunzellinfiltrates beim Kolonkarzinom. 2009.

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