Ziel dieser Untersuchung war die Charakterisierung angiogenetisch wirksamer Proteine in Pleurametastasen. Es wurde Biopsiegut sekundärer Pleuratumoren von 71 Patienten aus dem Einsendegut des Institutes für Pathologie an den Berufsgenossenschaftlichen Kliniken „Bergmannsheil“ immunhistochemisch hinsichtlich der Expression von HGF/SF(hepatischer Wachstumsfaktor bzw. Scatter Faktor; HGF und SF bezeichnen dasselbe Protein),c-Met (Rezeptordes HGF/SF) undVEGF/VPF (vaskulärerendothelialer Wachstumsfaktor, auch VPF: Vascular Permeability Factor genannt) analysiert. Die in-situ Hybridisierung wurde zum Nachweis von mRNA Trankripten von c-Met und VEGF eingesetzt.
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG
1.1 DIE CHRONIK DER ANGIOGENESE
1.2 METASTASIERUNG
1.3 DIE PLEURAKARZINOSE
1.4 ZIEL DER DURCHGEFÜHRTEN UNTERSUCHUNGEN
2 ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE DER PLEURA
2.1 DIE ANATOMIE
2.2 PLEURA VISCERALIS
2.3 PLEURA PARIETALIS
2.4 DIE BLUTGEFÄßE
2.5 DIE LYMPHGEFÄßE
2.6 DIE PLEURAFLÜSSIGKEIT
2.7 PHYSIKALISCHE PHÄNOMENE IN DER PLEURAHÖHLE
2.8 DIE FUNKTIONEN DER PLEURA
2.9 STÖRUNG DES FLÜSSIGKEITSHAUSHALTES DER PLEURAHÖHLE
2.10 DIE LYMPHANGIOSIS CARCINOMATOSA
2.11 DIE MORPHOLOGIE DER PLEURAKARZINOSE
2.12 DAS AUSBREITUNGSVERHALTEN SEKUNDÄRER PLEURATUMOREN
2.13 DIE PLEURABIOPSIE
3 VEGF
3.1 EINFÜHRUNG IN DAS VEGF / VPF - SYSTEM UND IHRE REZEPTOREN
3.2 DIE STRUKTUR VON VEGF
3.3 DIE EXPRESSION DER VEGF-PROTEINE
3.3.1 VEGF in der Embryogenese
3.3.2 VEGF im adulten Gewebe
3.3.3 VEGF-Expression in pathologischen Veränderungen - insbesondere im Tumorgewebe
3.3.4 Expression von VEGF in Tumorzellen, die von Endothelzellen abstammen
3.3.5 Ein Einblick auf die VEGF Genregulation
3.4 DIE FUNKTION VON VEGF IN GEFÄßENDOTHELIEN
3.4.1 Proliferationsstimulation und tubuläre Formation von Endothelzellen
3.4.2 Permeabilitätssteigerung an Gefäßen
3.4.3 Andere biologische Aktivitäten des VEGF auf Endothelzellen
3.4.4 VEGF-Effekte auf andere Zellen als Endothelien
3.5 DIE REGULATION DES TUMORWACHSTUMS DURCH SUPPRESSION DES VEGF-SYTEMS
3.5.1 Suppression der Angiogenese
3.5.2 Die Kontrolle über Aszites-Bildung und Metastasierung
4 SCATTER-FACTOR UND C-MET
4.1 SCATTER FACTOR
4.1.1 Molekularbiologische Eigenschaften
4.1.2 Die biologische Aktivität von SF
4.2 C-MET
4.3 DIE AKTIVITÄT VON SF AUF BLUTGEFÄßE IN VIVO UND IN VITRO
4.3.1 Die Gefäßendothelzellen
4.3.1.1 Die Endothelzelle als SF-Produzent
4.3.1.2 Die Endothelzelle als Zielzelle des SF
4.3.2 DIE GEFÄßMUSKELZELLEN (SMC) UND DIE PERIZYTEN
4.3.2.1 SMC als SF-Produzent
4.3.2.2 SMC als Zielzellen des SF
4.4 SF IM TUMORGEWEBE
4.4.1 Die Expression von SF und c-Met im Tumorgewebe
4.4.2 Die Herkunft des Tumor-SF
4.4.3 SF und Tumorangiogenese
5 MATERIAL UND METHODEN
5.1 SEKUNDÄRE PLEURATUMOREN
5.2 EINTEILUNG DER PLEURATUMOREN
5.3 DIE IMMUNHISTOCHEMIE - DIE APAAP-METHODE
5.4 METHODEN-BESCHREIBUNG
5.5 DIE AUSWERTUNG
Tabelle 1: Immunreactive Score: SI- und PP-Einteilung
5.6 STATISTIK
5.7 DIE IN-SITU HYBRIDISIERUNG
5.7.1 Definition
5.7.2 Die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH)
6 ERGEBNISSE
6.1.1 Biopsien: Patientenzahl, Geschlechts- und Altersverteilung
6.1.2 Verteilungsverhältnis der sekundären Pleuratumoren
Tabelle 2: Verteilung der einzelnen Biopsien auf Primärtumoren 45 Zusammenfassung der wesentlichen Befunde (Teil I):
6.2 MAKROSKOPISCHE UND MIKROSKOPISCHE BEFUNDE
6.2.1 Ausgesuchte sekundäre Pleuratumoren mit differenzial-diagnostischen Kriterien
6.2.1.1 Primärtumor: Lunge
6.2.1.2 Primärtumor: Gastrointestinaltrakt
6.2.1.3 Primärtumor: Mammakarzinom
6.2.1.4 Primärtumor: Nierenzellkarzinom
6.2.1.5 Die Lymphangiosis carcinomatosa 48 Zusammenfassung der wesentlichen Befunde (Teil II):
6.3 DIE IMMUNHISTOCHEMISCHEN ERGEBNISSE
6.3.1 SF, c-Met und VEGF
6.3.1.1 Primärtumor: Lunge
Tabelle 3: Ergebnisse der Immunhistochemie - Lunge 51 Zusammenfassung
6.3.1.2 Primärtumor: Gastrointestinaltrakt
Tabelle 4: Ergebnisse der Immunhistochemie - Gastrointestinaltrakt 56 Zusammenfassung
6.3.1.3 Primärtumor: Mamma
Tabelle 5: Ergebnisse der Immunhistochemie - Mamma 61 Zusammenfassung
6.3.1.4 Primärtumor: Urogenitaltrakt
Tabelle 6: Ergebnisse der Immunhistochemie - Urogenitaltrakt 65 Zusammenfassung
6.3.1.5 Primäres Karzinom unbekannter Lokalisation
Tabelle 7: Ergebnisse der Immunhistochemie - Primäres Karzinom unbekannter Lokalisation 69 Zusammenfassung
6.3.1.6 Verschiedene sekundäre Pleuratumoren 71 Pankreaskarzinom 71 Schilddrüsenkarzinom 71 Kehlkopfkarzinom 72 Leiomyosarkom 72 Ewing-Sarkom
Tabelle 8: Ergebnisse der Immunhistochemie - Verschiedene Primärtumoren
6.3.1.7 Statistik der Immunhistochemie und Zusammenfassung der Ergebnisse
Tabelle 9: Der exakte Test von R. A. Fisher in Übersicht
6.4 ERGEBNISSE DER IN-SITU HYBRIDISIERUNG
6.5 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE
7 DISKUSSION
7.1 METHODEN
7.1.1 Immunhistochemische Färbeverfahren
7.1.2 In-situ Hybridisierung
7.1.2.1 Fluoreszenz-in-situ Hybridisierung (FISH)
7.2 BEFUNDE
7.2.1 Häufigkeit
7.2.2 Verteilung
Tabelle 10: Vergleich eigener Resultate zu den Primärtumoren als Ursache pleuraler Metastasen mit
Angaben in der Literatur :
7.2.3 Klinik pleuraler Metastasen
7.2.4 Lokalisation des malignen Ergusses
7.2.5 Techniken zur Entnahme von Biopsien
7.2.6 Die Thorakoskopie
7.2.6.1 Die historische Entwicklung der Thorakoskopie
7.2.6.2 Die diagnostischen Vorteile der internistischen Thorakoskopie beim Pleuraerguß
7.2.6.4 Therapeutische Vorteile der internistischen Thorakoskopie beim Pleuraerguß
7.2.7 Morphologische Diagnostik
7.2.8 Charakterisierung pleuraler Metastasen
7.3 DIE BEHANDLUNGSMÖGLICHKEITEN PLEURALER TUMOREN
7.3.1 Anti-VEGF-Therapie
7.3.1.1 Konstruktion von VEGF-Rezeptor-Antagonisten
7.3.1.2 Bifunktionale VEGF-Toxine
7.3.1.3 Die Infektion der VEGF-exprimierenden Endothelzellen
7.3.1.4 Angriff auf Rezeptorebene
7.3.2 Anti-SF- und Anti-c-Met-Therapie
8 ZUSAMMENFASSUNG
9 LITERATUR
Abstract
Naim
Ramin
Koexpression von VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), c-Met - Rezeptor und HGF/SF (Hepatocyte Growth Factor / Scatter Factor) in Pleurametastasen
Ziel dieser Untersuchung war die Charakterisierung angiogenetisch wirksamer Proteine in Pleurametastasen. Es wurde Biopsiegut sekundärer Pleuratumoren von 71 Patienten aus dem Einsendegut des Institutes für Pathologie an den Berufsgenossenschaftlichen Kliniken „Bergmannsheil“ immunhistochemisch hinsichtlich der Expression von HGF/SF (hepatischer Wachstumsfaktor bzw. Scatter Faktor; HGF und SF bezeichnen dasselbe Protein), c-Met (Rezeptor des HGF/SF) und VEGF/VPF (vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor, auch VPF: Vascular Permeability Factor genannt) analysiert. Die in-situ Hybridisierung wurde zum Nachweis von mRNA Trankripten von c-Met und VEGF eingesetzt.
Eine deutliche intrazytoplasmatische Expression, teils Überexpression von VEGF, c-Met und HGF/SF konnte bei 83% bis 94% der pleuralen Metastasen von Mamma-, Lungen-, Gastrointestinaltrakt- und Urogenitaltrakt-Karzinomen sowie verschiedenen anderen Tumoren nachgewiesen werden. Eine Synthese von VEGF und c-Met war in Tumorzellen zu belegen mit Hilfe der in-situ Hybridisierung. Es lag eine statistisch signifikante Koexpression (p<0,05) von VEGF mit c-Met und HGF/SF im Tumorgewebe vor. Der Tyrosinkinaserezeptor c-Met (Rezeptor des hepatischen Wachstumsfaktors) bildet zusammen mit dem zugehörigen Liganden HGF/SF ein parakrines Signalsystem. Dieses System ist in den Prozeß der Angiogenese eingebunden, wobei HGF/SF nach Synthese in mesenchymalen Zellen eine angiogenetische Wirkung z.B. auf Gefäßendothelzellen und Gefäßwandmyozyten ausübt. Die Befunde belegen die Bedeutung des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF), des hepatischen Wachstumsfaktors (HGF/SF) und des c-Met in Tumoren im Zusammenspiel bezüglich ihrer Wirksamkeit bei der Angiogenese. Unter Berücksichtigung der nachgemessenen Koexpression kann eine autokrine/parakrine Stimulation dieser angiogenetisch wirksamen Systeme diskutiert werden.
Eine gleichzeitige Überexpression bzw. ein synergistischer Effekt dieser Proteine einschließlich VEGF ist über das Plasminogen-Urokinase-System möglich. Insbesondere unter Berücksichtigung der Wirkung von VEGF auf eine Steigerung der Gefäßpermeabilität können die hier erhobenen Untersuchungsergebnisse eine Grundlage möglicher zukünftiger palliativer Therapiestrategien mit antiangiogenetischen Substanzen bei refraktären malignen Pleuraergüssen darstellen.
1 EINLEITUNG
1.1 DIE CHRONIK DER ANGIOGENESE
Der Prozeß der Angiogenese, das Wachstum der Blutgefäße, ist ein wichtiger Vorgang während der Reproduktion, Entwicklung und Wundheilung. Während dieser Vorgänge unterliegt die Angiogenese einer sehr hochentwickelten und bis heute noch nicht vollständig nachvollziehbaren Regulation (Folkman 1991 und 1990, Hudlika 1986). Seit langem beschäftigen sich viele Forscher mit den Blutgefäßen und dem Phänomen der Gefäßbildung. 1616 stellte William Harvey (1578 -1657) die These auf, daß bestimmte kommunizierende Poren zwischen Venen und Arterien existieren (communicating „pores“) (Abb. 1, 2).
René Descartes (1596 - 1650) bezog sich in seinem Aufsatz „Le Discours de la Méthode“ 1637 auf dieselbe Entdeckung, er schrieb: „petits passages aux extrémités des artères par oú le sang qu`elles reçoivent du coer entre les petites branches des veines“ (Sherrington 1929).
Marcello Malpighi (1628 - 1694) entdeckte, daß die Verbindungen durch mikroskopisch kleine Röhrchen, den Kapillaren, gebildet wurden (Malpighi 1686 - tom I). 11 Jahre später teilte er diese Neuentdeckung der Royal Society in London mit, wobei er die Kapillaren in einem Hühnerembryo beschrieb (Malpighi 1686 - tom II). Antony van Leeuwenhoek (1632 -1723) entdeckte auch in anderen Geweben Kapillarstrukturen.
Stephen Hales (1677 - 1761) erkannte, daß die „kleinen kapillaren Gefäße“ dilatierten oder sich zusammenzogen, wenn sie mit bestimmten Chemikalien behandelt wurden (Hales 1733).
August Krogh (1874 - 1949), der an der Yale Universität tätig war, bestätigte die Feststellungen von Charles-Marie-Benjamin Rouget (1824 - 1904). Dieser hatte ein Netzwerk von verästelten, kontraktilen Zellen, die mit den Kapillaren in Verbindung standen, entdeckt - heute bekannt als Rouget Zellen oder Perizyten (Rouget 1873 und 1879, Krogh 1922).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Abb. 1 Darstellung der äußeren Venen des Blutkreislaufs (nach William Harvey).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Abb. 2 Der englische Leibarzt William Harvey
entwickelte das Konzept eines Blutkreislaufs, in welchem das Herz als zentraler Antrieb arbeitet. In mit Stichen bebilderten Werken korrigierte er zahlreiche Irrtümer, beispielsweise daß das Herz an der Verdauung teilnehme (Quelle: Hudlika 1986).
Arthur Tremain Hertig beschrieb 1935 die Organisation der Blutgefäße in der Plazenta und verwies darauf, daß neben den Endothelzellen die Perizyten ebenfalls in die Angiogenese einbezogen sind (Hertig 1935).
John Hunter (1728 - 1793) beschrieb die Angiogenese in seinem Buch „Treatise on the blood, inflammation and gun shot wounds“, das nach seinem Tod 1794 erschien. Theodor Billroth veröffentlichte 1856 in Berlin seine Untersuchungen und Beobachtungen über die Entwicklung der Blutgefäße (Quelle: Georg Reimer, Berlin, 1856, 81 pp. + V plates) (Abb. 3).
Das „Wie?“ der Angiogenese wurde schon im späten 19. Jahrhundert bis in das frühe 20. Jahrhundert ausführlich beschrieben.
Die Forschung über das „Warum?“ der Angiogenese sowohl im physiologischen als auch im pathophysiologischen Prozeß (Beispiel: während der Wundheilung oder im Malignomen) begann in den frühen 70iger Jahren mit den Arbeiten von Judah Folkman (Folkman 1971).
Er sah, daß Tumorzellen , die in isolierte Organe implantiert wurden, nicht größer als 1 bis 2 mm wurden. Ebenso blieb die Vaskularisation aus. Aufgrund dieser Tatsache stellte er die Hypothese auf, daß das Tumorwachstum von einer neuinduzierten Gefäßbildung abhängig sei (Folkman 1963 und 1971).
Heute geht man in der Krebsforschung davon aus, daß der Angiogenese in der Tumorprogression und -metastasierung eine wesentliche Bedeutung zukommt.
1.2 METASTASIERUNG
Der Begriff „Metastase“ stammt aus dem Griechischen und kann als „Veränderung“ oder „Wanderung“ übersetzt werden. In der medizinischen Anwendung wird mit „Metastase“ die Verschleppung einer Krankheit von einer Körperstelle an eine andere bezeichnet. Im engeren Sinne werden unter dem Begriff „Metastasierung“ all diejenigen Prozesse zusammengefaßt, die an der Verschleppung bösartiger Zellen oder infektiöser Keime beteiligt sind und ihr An- und Weiterwachsen in entfernten Körperregionen realisieren (Walther 1948).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Abb. 3 Theodor Billroth
Die Entwicklung der Blutgefäße (Quelle: Georg Reimer, Berlin, 1856, 81 pp. + V plates).
Die Metastasierung ist ein eindeutiges Zeichen der Malignität eines Tumorgewebes und ein ausgesprochen selektiver Vorgang, denn von den Millionen Zellen, die von einem Tumorgewebe abwandern, führen nur wenige zu einer Metastase. Besonders diese Tumormetastasen prägen in der Finalphase den Krankheitsverlauf eines malignen Tumorleidens. Das Zusammenspiel der an der Metastasierung beteiligten Faktoren wird von bestimmten Genen kontrolliert.
Bei der Metastasierung spielen folgende Faktoren eine entscheidende Rolle:
Kohäsionsverlust: Verliert die Zelle diejenigen Genprodukte, die die Zelladhäsionsmoleküle (auch Integrine genannt) exprimieren, so resultiert der Koadhäsionsverlust des Zellverbandes.
Zellmotilität : Die Bildung von Motilitätsfaktoren führt bei den Tumorzellen zu einer auto- und parakrinen Wirkung, die eine erhöhte Motilität zur Folge hat.
Intra-, Extravasation : Die Tumorzellen können Proteasen freisetzen, mit deren Hilfe sie sich aus dem ursprünglichen Zellverband lösen und so ins Gewebe und in Gefäße einbrechen können.
Fremdverkennung : Bleiben sie nach dem Einbruch in Gefäße in der Strombahn haften, können sie sich vor dem Immunsystem schützen. Sie vermindern die eigene HLAExpression und umgeben sich mit einer Fibrinummantelung.
Absiedelung : Ob Tumorzellen sich in ein bestimmtes Organ absiedeln können, hängt von den ortsspezifischen Anhaftungs- und Wachstumsbedingungen ab. Die Oberfläche der Tumorzelle spielt ebenso eine wichtige Rolle (Schmähl 1981, Selberg 1982).
Man differenziert je nach der Struktur, innerhalb derer die Metastasierung erfolgt:
A) Lymphogene Metastasierung : Die Verschleppung der Tumorzellen durch Lymphgefäße; vermehren sie sich in diesen Gefäßen, so entsteht eine Lymphangiosis carcinomatosa, die dann auch pathologisch-anatomisch nachweisbar ist (Kap. 2.10).
B) Hämatogene Metastasierung : Die Verschleppung auf dem Blutweg; es gibt vier Grundtypen der hämatogenen Metastasierung:
- Lungentyp: Die Krebszellen stammen primär aus der Lunge und bewegen sich über die Lungenvene zum linken Herzen und von dort aus in den großen Kreislauf.
- Lebertyp: Der Tumor hat sich primär in der Leber manifestiert und die Tumorzellen werden über die Lebervene forttransportiert.
- Kavatyp: Der Primärtumor sitzt im Abflußgebiet der Hohlvene (Beispiel: Nieren- oder Knochenkrebs).
- Pfortadertyp: Fast bei allen Darmtumoren findet man diesen Typ; die Tumorzellen gelangen über die Pfortader in die Leber, können dort in die Lebervene einbrechen und als Lebertyp-Metastasierung fortwandern.
- vertebralvenöser Typ: Frühzeitig metastatische Tumoraus-breitung über das paravertebrale Venengeflecht.
C) Kavitäre Metastasierung : Tumorzellen brechen in die Peritoneal- oder Pleurahöhle, in den Liquorraum oder in die Sehnenscheide ein.
D) Kanalikuläre Metastasierung : Diese seltene Metastasierungsform liegt vor, wenn sie innerhalb eines epithelial ausgekleideten kanalikulären Systems stattfindet (Grundmann 1981 und 1994).
1.3 DIE PLEURAKARZINOSE
Die Pleurakarzinose stellt als Manifestation sekundärer Pleuratumoren eine Veränderung der Pleurahöhle dar, die nicht nur aus klinischer Sicht, sondern auch aus pathologisch-anatomischer Sicht in der Diagnostik bisweilen erhebliche Probleme bereitet hat (Abb. 4a, 4b).
Klinisch manifestieren sich die Pleurakarzinosen in Form von Pleuraergüssen, die selten einmalig sind und oft rezidivieren. Der Pathologe ist gefordert, aus Ergusspunktaten oder aus wenigen Millimeter großen Biopsaten eine zuverlässige Diagnose mit Hinweisen auf den meist klinisch noch nicht manifesten Primärtumor zu stellen. Le Roux meinte, daß die meisten pleuralen Tumoren Metastasen eines primären Lungentumors wären. Von 3000 Patienten mit Bronchialkarzinomen aus einer Studie von 1962 hatten 220 (7%) Pleurametastasen - während von 3500 Patienten mit Mammakarzinomen lediglich 27 (0,8%) Pleurametastasen aufwiesen (Le Roux 1985). Reshad (Reshad 1985) fand heraus, daß unter 200 malignen Pleuraergüssen 123 (60%) primäre Lungentumoren, 72 (35%) andere Primärtumoren überwiegend der Mamma vorhanden waren; 5 hatten primäre Mesotheliome.
Untersuchungen haben bei malignem Pleuraerguß herausgestellt, daß die sekundären malignen Pleuratumoren als Ursache überwiegen. Geschätzt wurden Zahlen von 15000 bis 30000 sekundären Pleurakarzinosen jährlich in den alten Bundesländern der Bundesrepublik Deutschland (Kreuser 1984).
In Wien wurden in 5 Jahren 427 „Pleurakarzinosen“ diagnostiziert, wovon nur 13 primäre Mesotheliome, 222 sekundäre Pleurakarzinosen bei Bronchialkarzinom und 132 sekundäre Pleurakarzinosen bei Mammakarzinom waren. Das hieße, daß 30% aller Pleurakarzinosen auf ein Mammakarzinom und 50% auf ein Bronchialkarzinom zurückzuführen wären (Titscher 1981).
Die Unterscheidung zwischen der Manifestation eines primären oder eines sekundären Pleuratumors kann große versicherungsmedizinische Konsequenzen haben, da das Pleuramesotheliom nicht nur zu den berufsbedingten Erkrankungen (BK-Nr. 4105: durch Asbest verursachtes Mesotheliom des Rippenfells, Bauchfells oder Perikards)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 4a Makroskopischer Aspekt bei pleuraler Metastasierung (E.-Nr. 228/96)
Metastase in der Pleura mediastinalis bei primärem Adenokarzinom im Lungenoberlappen (männlich, 69 Jahre): neugebildete, auf den Tumor zulaufende Gefäßsprossen.
Abb. 4b Makroskopischer Aspekt bei pleuraler Metastasierung (E.-Nr. 28/96)
Makroskopischer Aspekt einer knotigen Pleurametastasierung mit deutlich erkennbaren neugebildeten Gefäßsprossen in radiärer Ausrichtung auf die Tumorknoten, daneben pleurale Mischstaubablagerungen bei Mischstaubpneumokoniose (Bergmann, 58 Jahre, Primärtumor der Lunge).
zählt, sondern mit 50% gewissermaßen die Liste der Berufskrankheiten anführt (Müller 1989).
1.4 ZIEL DER DURCHGEFÜHRTEN UNTERSUCHUNGEN
In der vorliegenden Untersuchung wird die Expression dreier Proteine, Scatter Factor
(SF) bzw. Hepatocyte Growth Factor (HGF), das c-Met und der Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), mit wesentlicher Bedeutung in der Angiogenese in sekundären Pleuratumoren analysiert im Hinblick auf eine mögliche Assoziation dieser untereinander. Um zusätzliche Information über die Herkunft von c-Met und VEGF zu bekommen, wird auch eine in-situ Hybridisierung vorgenommen.
2 ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE DER PLEURA
2.1 DIE ANATOMIE
Zahlreiche pulmonale und extrapulmonale Erkrankungen betreffen die Pleura. Der Pleuraerguß ist ein häufiges Symptom und Beschwerdebild, welches ein gezieltes diagnostisches Vorgehen erfordert.
Der Pleuraspalt ist der Raum zwischen parietaler und viszeraler Pleura, der 10 bis 20 µm weit (Agostoni 1969) ist und eine 0,1 bis 0,2 ml klare, farblose Pleuraflüssigkeit pro Kilogramm Körpergewicht enthält. Der Proteingehalt beträgt weniger als 1,5 g/dl (Yamada 1933, Agostoni 1972).
Es finden sich pro Mikroliter ca. 1500 bis 4500 Zellen, vorwiegend Monozyten, wenige Makrophagen und Lymphozyten, vereinzelt auch Granulozyten, aber keine Erythrozyten (Stauffer 1978, Yamada 1933).
Die gesamte Lunge sowie die Interlobärspalten werden vom viszeralen Blatt der Pleura bedeckt. Mit dem parietalen Blatt werden die Thoraxinnenwand, das Mediastinum und das Diaphragma ausgekleidet. Die viszerale Pleura schlägt an beiden Hili um und geht in das parietale Blatt über (v. Hayek 1960) (Abb. 5).
2.2 PLEURA VISCERALIS
Die Pleura visceralis ist physiologisch 100 - 200 µm dick und kann histologisch in 5 Schichten differenziert werden:
- eine Mesothelschicht
- eine submesotheliale Bindegewebsschicht § eine elastische Schicht
- eine relativ lockere subpleurale Bindegewebsschicht sowie
- eine fibroelastische Schicht (v. Hayek 1960, Mariassay 1983).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 5 Anatomie und Topographie der Pleura
(Quelle: Atlas der Anatomie des Menschen - Sobotta, U&S).
Die zur Pleurahöhle gerichtete Seite wird von einer einreihigen pleomorphen Mesothelschicht, die ca. 4 bis 8 µm hoch ist, ausgekleidet. Diese besitzt Mikrovilli (ca. 300 pro µm² Zelle), welche einen Durchmesser von ca. 0,1 µm und eine Länge bis zu 3 µm haben. Die Zellen sind alle untereinander durch Desmosomen verbunden und sind in der Lage, sich bei jeder Atembewegung zu verformen (Müller 1983 und 1994, Agostoni 1969, Cooray 1949).
Bei Änderungen des Milieus sowie Verletzungen und entzündlichen Vorgängen können die Mesothelien aktiv reagieren. Durch Migration und Mitose werden Defekte wiederhergestellt. Dabei ist bemerkenswert, daß sie als freischwimmende Zellen in der Pleurahöhle ihre Gestalt ändern in rund-ovale, zum Teil zusammengezogene Zellen (Efrati und Nir 1976). Ob die reparativen Vorgänge jedoch von den Zellen der Subserosa als Mesothelersatz ausgehen, ist noch ungeklärt (Brockmann und Müller 1991). Es folgt zum Lungengewebe hin eine äußere elastische Grenzlamelle, eine dreischichtige, gefäßführende elastische Faserschicht (Tela subserosa) und eine innere elastische Grenzlamelle, die etwas straffer entwickelt ist. Von dieser elastischen Grenzlamelle besteht ein direkter Übergang zum elastischen und kollagenen Gewebe der angrenzenden Alveolar- und Lobularsepten.
2.3 PLEURA PARIETALIS
Die Pleura parietalis hat wie die viszerale Pleura eine gleichartige Deckzellschicht, die einer Basalmembran aufliegt; dieser Schicht folgt eine hauptsächlich kollagene Zwischenschicht, in der vereinzelt elastische Fasern zu finden sind. Im Bereich der Zwischenrippenräumen ist in dieser Zwischenschicht Fett eingelagert. Über elastische Fasern besitzt die Pleura parietalis einen direkten Übergang in die Fascia endothoracica.
2.4 DIE BLUTGEFÄßE
Die Bindegewebsschicht enthält Blutgefäße, Nerven und Lymphgefäße. Noch ist nicht sicher bekannt, welche Blutgefäße die Pleura viszeralis mit Blut versorgen; man nimmt an, daß sie von den Bronchialarterien versorgt werden (McLaughlin 1961, Miller 1947). Die parietale Pleura jedoch wird im Bereich der Rippen von den Interkostalarterien, im apikalen Bereich von Ästen der A. subclavia und im Mediastinum von Ästen der Bronchialarterien sowie der A. mammaria versorgt (Müller 1983 und 1994, Testut 1930).
2.5 DIE LYMPHGEFÄßE
Das Lymphsystem der Lunge befindet sich im subpleuralen Bindegewebe und besteht aus einem oberflächlichem Plexus, das Netzstrukturen bildet (Müller 1983 und 1994). Es ist im Bereich der Lungenunterlappen besonders ausgeprägt. Ein tiefer Plexus umschließt die Bronchioli und Blutgefäße (Grant 1974, Miller 1947, Naigaishi 1972). Die subpleuralen Lymphgefäße drainieren in die größeren zwischen Lungensegmenten und Lungenlappen lokalisierten Gefäße (Naigaishi 1972).
Für das Verständnis der Pathogenese von Pleuraergüssen ist die Lymphdrainage des Pleuraraumes sehr bedeutsam. Der Abfluß der Lymphe beginnt in den sogenannten Stomata, ca. 2 bis 6 µm große Öffnungen, hauptsächlich im Bereich des unteren Mediastinums, der parietalen infrakostalen Pleura und des Diaphragmas lokalisiert (Miller 1947, Wang 1975).
Der Pleuraraum wird durch diese Stromata mit den Lymphgefäßen durch erweiterte Lymphräume, den sogenannten Lakunen, verbunden. An den Enden der Lakunen befindet sich ein ventilartiger Mechanismus, der atemsynchron öffnet und schließt, wodurch die Lymphe in die Lymphgefäße gelangt (Courtice 1954, Wang 1975). Der größte Abschnitt der Lungenunterlappen drainiert in die hinteren mediastinalen, die viszerale Pleura in die mittleren mediastinalen Lymphknoten. Die Lymphdrainage der vorderen Thoraxwandpleura und des anterioren Diaphragmas erfolgt über die 13
sternalen Lymphknoten, der mittlere Anteil der diaphragmalen Pleura über die mittleren, der hintere über die posterioren mediastinalen Lymphknoten. Die Lymphe der parietalen Pleura drainiert in die interkostalen Lymphknoten (Marsac 1982). Durch strukturelle und funktionale Untersuchungen fand man heraus, daß große Partikel und Zellen, die sich in der Pleurahöhle befinden, hauptsächlich durch lymphatische Drainage nur an einigen Stellen der parietalen Pleura wegbefördert werden (Wang 1975).
2.6 DIE PLEURAFLÜSSIGKEIT
Die Pleurahöhle enthält eine proteinreiche Flüssigkeit, die ständig vom Mesothel der Pleura parietalis und visceralis, das makroskopisch als spiegelnd glatt imponiert, sezerniert wird. Diese Flüssigkeit überzieht den kapillären Spalt der Pleurahöhle und ermöglicht so die Verschiebbarkeit der Lunge gegenüber der Pleura mit einer gleichzeitig wirksamen adhäsiven Kraft. Der Sekretion der Pleuraflüssigkeit ist die ständige Resorption durch die Pleura parietalis und visceralis entgegengerichtet. Der Erhalt des kapillären Spaltes hängt vom Gleichgewicht der Produktion und Resorption der Pleuraflüssigkeit ab (Bakhle 1977).
2.7 PHYSIKALISCHE PHÄNOMENE IN DER PLEURAHÖHLE
Das Mesothel besitzt eine sehr lockere Interzellularverbindung, wodurch es für Flüssigkeit leicht durchlässig ist. Besonders im Bereich der Pleura mediastinalis und diaphragmatica weicht das Mesothel sogar zu Netzen mit weiten Maschen auseinander, so daß das darunterliegende Bindegewebe mit dem Pleuraspalt direkt in Verbindung steht. Dies ist ein wichtiger Unterschied zwischen dem Pleuramesothel und den Alveolarepithelien der Interalveolarsepten (Bucher 1980).
Der interpleurale Druck ist ein Unterdruck, der bei Ruheatmung in mittlerer Höhe der Pleurahöhlen zwischen -0,4 bis -0,5 kPa ( ca. -4 bis -5 cm H2O) beträgt und generell bei tiefer Inspiration höher wird (Piiper 1975).
2.8 DIE FUNKTIONEN DER PLEURA
Die Pleura besitzt drei wichtige Funktionen:
1. Da innerhalb der Pleura ein atemabhängiger Unterdruck herrscht, bleibt hierdurch die Lunge entfaltet.
2. Die Pleura hat ebenso eine Stützfunktion gegenüber dem elastisch aufgespannten alveolären Lungengewebe
3. Eine optimale Beweglichkeit der Lunge wird durch die Pleuraflüssigkeit erreicht (Rennard 1984, Lee und Olak 1994).
2.9 STÖRUNG DES FLÜSSIGKEITSHAUSHALTES DER PLEURAHÖHLE
Folgende Faktoren beeinflussen den Flüssigkeitshaushalt der Pleura:
1. Filtrationsdruck der in der Pleura parietalis lokalisierten Kapillaren
2. Der kolloidosmotische Druck
3. Der intrapleurale Unterdruck
4. Sekretionsdruck durch die Mesothelien
5. Resorption der Pleuraflüssigkeit durch das Lymphsystem
Die unter Punkt 1, 3 und 4 aufgeführten Zustände führen zum erhöhtem Einstrom von Flüssigkeit in die Pleurahöhle.
Diesem Phänomen stehen der kolloidosmotische Druck und insbesondere das reich ausgebildete Lymphgefäßsystem unter der parietalen und viszeralen Pleura entgegen, das ebenso unter dem intrapleuralen Unterdruck steht und mit den Atembewegungen rhythmisch schwankt. Dieses führt dazu, daß die proteinreiche Flüssigkeit besonders leicht von den Lymphgefäßen aufgenommen und durch die Klappen geleitet wird, und am Ende ins Blutgefäßsystem zurückgeführt wird. Es sind ebenso besondere netzartige Öffnungen des Pleuramesothels ausgebildet, durch die in den Pleuraspalt eingedrungene Zellen oder Partikel abtransportiert werden.
Eine Verlegung dieser Lymphdrainage durch massive Metastasierung tritt im Rahmen der Pleurakarzinose auf, die zu einem Pleuraerguß führen kann. Dieser Pleuraerguß ist ein Exsudat (Abb. 6).
Störungen, die zum Pleuraerguß führen, entstehen durch:
1. Erhöhung des kapillären Drucks im Körper- und Lungenkreislauf
2. Absenken des Proteingehalts des Blutes (und somit auch des kolloidosmotischen Drucks)
3. Obstruktion der Lymphdrainage durch Tumormassen (Földi 1983, Guyton 1981).
2.10 DIE LYMPHANGIOSIS CARCINOMATOSA
Dieser Ausdruck beschreibt den Befall von Lymphgefäßen durch Tumorzellen. Makroskopisch ist diese deutlich sichtbar als glasige Verdickung besonders der um die sekundären Lobuli angeordneten Lymphgefäße, die auf der Lungenoberfläche ein weiß prominentes Netz bilden.
In der mikroskopischen Darstellung kann man dieses Phänomen als ausgeweitete Lymphgefäße mit bis zu mehreren 100 Zellen im Querschnitt enthaltenen Tumorzellsträngen erkennen. Dabei kann hierdurch eine reaktive Fibrose (breite Züge von Fibroblasten und Kollagenfasern) entlang der Tumorzellen entstehen, so daß das morphologische Bild hierdurch stärker als durch die Tumorzellen selbst beeinflußt werden kann (Müller 1983, Chrétien und Jaubert 1985).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 6
Flußdiagramm für das diagnostische Vorgehen beim Pleuraerguß (Loddenkämper `82).
2.11 DIE MORPHOLOGIE DER PLEURAKARZINOSE
Die Karzinose kann pleural oder bronchial, maximal aber broncho-pleuro-pulmonal sein. Auch im letzteren kann der Prozeß auf den Thorax beschränkt bleiben, und es muß noch keine Generalisation vorliegen. Einzelne größer als miliare Lungenherde sind als Metastasen, d.h. hämatogen und nicht als Teil der lymphogenen Aussaat anzusehen.
Die Pleurakarzinose kann längere Zeit die einzige Tumormanifestation sein. Makroskopisch findet man eine fein- oder grobknotige, herdförmig oder diffuse Manifestation. Manchmal ist die Pleura nicht verdickt, sondern hauchdünn (2 bis 3 mm dick), sulzig, höckerig und selten auch schwartenähnlich. Im letzteren Fall ist eine Verwechslung mit einem Mesotheliom möglich.
Mikroskopisch : Chrétien (1985) beschreibt drei unterschiedliche Typen der Krebszellentwicklung als pleurale Antwort beim metastatischen Tumor:
- endolymphatisch
- nodulär und
- papillär.
Beim endolymphatischen Typ weist die Pleuraoberfläche ein normales Mesothel auf. Wo nun der Zeitpunkt des Auftritts des Exsudates liegt und ebenso welche Beziehung es zu den Metastasen besitzt, ist weiterhin spekulativ.
Mögliche Pleurareaktionen können sich in der Pleurabiopsie(bei Thorakoskopie, deutlich bei Nadelpunktion) zeigen:
- papilläre Proliferation von Mesothelien
- fibroblastische Proliferation und
2.12 DAS AUSBREITUNGSVERHALTEN SEKUNDÄRER PLEURATUMOREN
Häufig geht die initiale Metastasierung sekundärer Pleuratumoren über die Pleura visceralis vonstatten. Die Sekundärmanifestation der Mammatumoren erfolgt meist auf direktem Wege durch die Brustwand. Die im Bauchraum befindlichen Tumoren metastasieren über die paraaortalen und parakavalen Lymphbahnen. Ein direkter Weg transdiaphragmal ist ebenso möglich (Dail 1994).
2.13 DIE PLEURABIOPSIE
Sie ist bei allen Ergüssen unklarer Ätiologie indiziert. Als Kontraindikation sind hämorrhagische Diathese und eine geringe Ergussmenge zu erwähnen. Die Sensitivität bei der Pleurakarzinose beträgt 57% (Tomlinson 1987). Um die Treffsicherheit zu erhöhen, sollten mindestens vier Biopsien pro Untersuchung entnommen werden (Mungall 1982).
3 VEGF
3.1 EINFÜHRUNG IN DAS VEGF / VPF - SYSTEM UND IHRE REZEPTOREN
Die Neovaskularisation beinhaltet die Begriffe Vaskulogenese und Angiogenese.
Die Vaskulogenese ist die Blutgefäßbildung von endothelialen Vorstufen im Mesenchym während der Embryonalentwicklung.
Die Angiogenese ist die Ausbildung von neuen Gefäßästen aus schon vorbestehenden kleinen Gefäßen.
Die Gefäßbildung ist nicht nur für die embryonale Entwicklung der Vertebraten von Bedeutung, sondern auch unter physiologischen Bedingungen - bei der „schnellen“ vorübergehenden Angiogenese (Beispiel: während der Bildung des Corpus Luteum). Sie tritt aber auch unter pathologischen Bedingungen auf, wie beispielsweise bei entzündlichen Reaktionen, bei der Wundheilung und beim wachsenden Tumor in vivo.
Besonders bei der Krebsentwicklung spielt die Angiogenese eine sehr wichtige Rolle (Shibuya 1995):
Tumor-Angiogenese: bei soliden Tumoren größer als 3 mm Durchmesser erhalten diese Sauerstoff und Nährstoffe durch neugebildete Gefäße (Folkman 1990).
Permeabilität von Gefäßen: sobald sich Metastasen in der abdominalen (Mediastinum) oder aber thorakalen (Pleura) Körperhöhle entwickeln, scheint eine abnormale Steigerung der Gefäßpermeabilität hier statt zu finden, was zur Aszitesbildung im Mediastinum und Pleuraerguß führt.
3.2 DIE STRUKTUR VON VEGF
Der vaskulär endotheliale Wachstumsfaktor VEGF/VPF wurde ursprünglich von Senger als ein gefäßpermeabilitätsreguliernder Faktor isoliert. Sie fanden einen heparinbindenden Faktor mit einem Molekulargewicht von 40 bis 45 kDa. Es bestand aus einem Dimer von zwei 20-23 kDa schweren Untereinheiten. Dieser Faktor wurde VPF (Vascular Permeability Factor) genannt, da er bei einer intrakutanen Injektion die Gefäßpermeabilität steigern konnte (Senger 1983) (Abb. 7).
Unabhängig von diesen fand eine andere Arbeitsgruppe (Ferrara und Henzel 1989), einen den Endothelzellen spezifischen Wachstumsfaktor in konditioniertem Medium von Nebennierenmarkzellen. Dieser Faktor, den sie VEGF nannten, bewirkte bei Anwendung auf andere Endothelzelltypen einen Zellzahlanstieg. VEGF konnte jedoch nicht zur Proliferation von Fibroblasten oder Epithelzellen führen.
Molekulargenetische Versuche haben gezeigt, daß VPF und VEGF das gleiche Proteine darstellen (Leung 1989, Keck 1989, Ferrara 1991 und 1992).
Im Folgenden wird zur Vereinfachung der vaskulär endotheliale Wachstumsfaktor als VEGF bezeichnet.
3.3 DIE EXPRESSION DER VEGF-PROTEINE
3.3.1 VEGF in der Embryogenese
In den frühen Stadien der Embryogenese (8. Tag) wird VEGF mRNA in relativ hoher Konzentration in den Trophoblasten Riesenzellen der Plazenta gefunden, jedoch in niedrigerer Konzentration im Embryo. Nun steigt am 11. Tag der Embryogenese die VEGF mRNA-Konzentration in der thorakalen Region des Embryos, wo die sehr frühen Stadien der Herzentwicklung stattfinden, und erreicht hier in den nächsten Tagen (11. bis 14. Tag) seine höchste Konzentration (Jackman 1993, Shifren 1994).
Zwischen dem 14. und 16. Tag sinkt die Konzentration der VEGF mRNA in der kardialen Region, steigt jedoch im Lungenbereich, Gehirn und Nierenmark an. Es wurde festgestellt, daß die relativ höhere Konzentration an VEGF mRNA in der Lunge, Niere, Herz und Gehirn auch noch nach der Geburt vorhanden waren (Jakeman 1993). Am 15. Tag wurde in dem den Nierenglomerulus umgebendem Epithel ebenso eine starke VEGF mRNA-Expression festgestellt (Breier 1992).
3.3.2 VEGF im adulten Gewebe
In zahlreichen maturen Geweben konnten hohe VEGF-Konzentrationen nachgewiesen werden, so z.B. im Alveolarepithel der Lunge, in Nierenglomeruli, in Herzmyozyten und ebenfalls im Hypophysengewebe (Brown 1992, Ferrara 1991, Berse 1992, Ilijima 1993).
Da in diesen Geweben das Endothel sich in einem Wachstumsstillstand befindet, stellt sich hier die Frage, welche biologische Rolle VEGF in diesen Geweben spielt. Eine mögliche Antwort wäre, daß insbesondere in der Niere und der Lunge durch VEGFProduktion die Permeabilität und Integrität dieser Zellen aufrecht erhalten wird. Eine spontane Neovaskularisation taucht während der Bildung des Corpus luteum, dem Wachstum des Uterusendometriums und während der Plazentaentwicklung auf (Sharkey 1993, Dissen 1994). Man konnte während all dieser Prozesse eine hohe VEGFmRNA-Konzentration sowie eine erhöhte VEGF-Proteinsynthese
- in Cumulus oopherus Zellen (Phillips 1990)
- in Luteal Zellen des Ovars (Ravindranath 1992)
- und in Endometriumzellen des Uterus (Shweiki 1993)
feststellen, was die klare Beziehung von VEGF zur Angiogenese deutlich macht.
Weitere Experimente haben gezeigt, daß die Induktion von VEGF-mRNA durch Östrogene im Rattenuterus eine enge Korrelation zur Steigerung der Kapillarpermeabilität und Angiogenese in diesem Gewebe besitzt (Cullinan-Bove und Koos 1993). Dabei exprimierten Granulosazellen hormonabhängig VEGF-mRNA (Garrido 1993, Yan 1993).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Abb. 7 VEGF
Dreidimensional-molekulare Struktur des VEGF. Disulfidbrückenbindungen: gelb Polypeptidketten: grün Rezeptorbindungsstellen: rot und blau (Quelle: Oefner 1992)
3.3.3 VEGF-Expression in pathologischen Veränderungen - insbesondere im Tumorgewebe
Die Angiogenese findet in der Regel in späten Stadien der Wundheilung in Form von Granulationsgewebe statt. Beispielsweise haben Keratinozyten in der Nähe von Wundheilungsbereichen eine hohe Expressionsrate an VEGF-mRNA (Brown 1992). In der Ovulation-Induktionsthrapie haben weibliche Patienten gelegentlich ein durch das Ovar verursachtes Hyperstimulations-Syndrom, wodurch proteinreicher Aszites durch dort befindliche Gefäße freigesetzt wird, aber auch zum Pleura- und Perikarderguss führen kann. Mc Clure (1994) zeigte, daß die Flüssigkeit eine sehr hohe VEGF-Konzentration besitzt, was impliziert, daß dies auf eine mögliche hormonelle Stimulation durch VEGF zurückgeführt werden kann.
Eine abnorme Angiogenese
- in der Retina von Diabetes mellitus Patienten (Aiello 1994)
- im rheumatoiden Synovial-Gewebe (Miller 1994),
- im vergrößerten Schilddrüsengewebe der Patienten mit Morbus Basedow (Fava 1994)
konnte dadurch charakterisiert werden, daß sie mit einer ebenso abnorm hohen VEGF- Expression korreliert. Insgesamt scheint bei der pathologischen Angiogenese auch das Rezeptorsystem des VEGF (flt-1, KDR etc.) eine wichtige Rolle zu spielen. In vielen Tumorzelllinien wurde beobachtet, daß sie gegenüber dem umgebenden normalen Gewebe eine erhöhte VEGF-mRNA-Konzentration besitzen (Tolnay 1997).
3.3.4 Expression von VEGF in Tumorzellen, die von Endothelzellen abstammen
VEGF wirkt hauptsächlich auf Endothelzellen. Ebenso taucht VEGF in Tumorgewebe in einer erhöhten Konzentration auf. Somit erscheint es nicht abwegig, daß VEGF - und ebenso seine Rezeptoren - in diesen Zellen möglicherweise als Onkogene aktiviert werden könnten.
Morii fand heraus, daß die Konzentration von VEGF-mRNA im menschlichen Gehirn- Hämangioblastom relativ hoch ist (Morii 1993), was eine gewisse autokrine Stimulation aufzeigt; dieses Phänomen ist jedoch mit Hilfe der Proteinstufen noch nicht vollständig aufgeklärt.
Auf der anderen Seite hat man beim murinen Angiosarkom, welches durch chemische Karzinogene induziert wurde, sehr geringe Mengen an VEGF und seinen Rezeptoren festgestellt (Rosen 1990).
Somit scheint die Karzinogenese endothelialer Tumoren nicht hauptsächlich auf die Wirkung von VEGF zu basieren.
3.3.5 Ein Einblick auf die VEGF Genregulation
Sehr viele verschiedene Substanzen können zu einer „up“-Regulation des VEGF-Gens führen (Beispiel: cAMP, Östrogene, TGF-alpha, Prostaglandine, mutiertes p53-Gen) (Claffey 1992, Kieser 1994, Garrido 1993, Yan 1993, Pertovaara 1994, Harada 1994). Ebenso können hypoxische Zustände zu einer Induktion des VEGF-Gens führen, welches Ladoux und Frelin am Beispiel von Kardiomyozyten gezeigt haben (1993). Claffey postulierte, daß Bedingungen, die generell zu einer Umdifferenzierung einer Zelle führen, mit einer erhöhten VEGF-Genaktivität einhergehen (1992). Für die eigentliche Tumorentstehung erscheint das Phänomen der „up“-Regulation des VEGF-Gens bei Hypoxie sehr bedeutsam, denn erst wenn Tumorzellen Anschluß an das Gefäßsystem bekommen - also aus dem hypoxischen Zustand gleiten - können sie sich „explosionsartig“ vermehren. Diesen Anschluß erreichen die Tumorzellen wahrscheinlich durch die Freisetzung von VEGF, wodurch sie die Angiogenese einleiten.
Aber nicht nur aus der Sicht der Tumorangiogenese ist dieser Aspekt wichtig. Vielmehr ist dieses Phänomen eine wichtige biologische Antwort auf die niedrige Sauerstoffbedingung in verschiedenen Zellen des höher entwickelten Organismus.
3.4 DIE FUNKTION VON VEGF IN GEFÄßENDOTHELIEN
3.4.1 Proliferationsstimulation und tubuläre Formation von Endothelzellen
VEGF besitzt die Fähigkeit, bei allen bisher bekannten Endothelzellen zum Zellwachstum zu führen (Ferrara und Henzel 1989). Man hat ebenso festgestellt, daß Lebersinusoidalzellen stark VEGF-abhängig sind. Das impliziert, daß VEGF nicht nur als Wachstumsfaktor wirkt, sondern auch eine sehr wichtige physiologische Bedeutung für einige Endothelzellen besitzt (Yamane 1994).
In vitro bewirkte VEGF bei Endothelzellen eine tubuläre Formation (Connolly 1989, Goto 1993). Obwohl dieser Prozeß sehr komplex ist, vermutet man, daß VEGF einen direkten Faktor der Angiogenese darstellt, sowohl in vivo als auch in vitro.
3.4.2 Permeabilitätssteigerung an Gefäßen
VEGF verursacht eine Permeabilitätssteigerung an den Gefäßendothelien (Senger 1983). Die effektive Konzentration von VEGF ist bis zu 1000 Mal stärker als die von Histamin und Bradykinin (Connolly 1989 und 1991).
Man nimmt an, daß die Permeabilitätssteigerung über eine Signaltransduktion, durch aktivierte VEGF-Rezeptoren initiiert, an das Zytoskelettsystem weitergegeben wird, wobei die Transzytose und/oder die Auflockerung des Zellverbandes der Endothelzellen die Folgeerscheinung darstellt (Collins 1993). Der Mechanismus ist jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt.
Es ist aber möglich, durch die Koinjektion von VEGF-Antikörper die VEGFPermeabilitätssteigerung aufzuheben (Sioussat 1993).
3.4.3 Andere biologische Aktivitäten des VEGF auf Endothelzellen
Der erste Schritt der Angiogenese ist die Auflockerung der interzellulären Matrix durch Proteasen. In HUVEC-haltigem Gewebe (Human Umbilical Vein Endothelial Cells) konnte beispielsweise beobachtet werden, daß VEGF sowohl auf mRNA- als auch auf der Proteinstufe die Kollagenasegene stimuliert (Unemori 1992). Ebenso wurde beobachtet, daß bei bestimmten Endothelzellen der Plasminogen-Aktivator (PA) und der PA-Inhibitor auf VEGF-Stimulus „up-reguliert“ wurde (Pepper 1994). Dies wurde jedoch in HUVEC nicht beobachtet (Bikfalvi 1991). Die unterschiedliche Antwort der Endothelien ist noch nicht aufgeklärt.
Ku und Mitarbeiter (1993) berichteten, daß durch VEGF-Stimulation die Endothelien der Herzkranzgefäße mit einer Stickstoffoxid (NO)-Freisetzung reagierten (NO ist synonym zu EDRF = Endothelium Derived Relaxation Factor), was zur Koronargefäßdilation führte. Es konnte ebenso gezeigt werden, daß sowohl glatte Muskelzellen als auch Kardiomyozyten bei einer Hypoxie mit der Expression von VEGF mRNA reagieren (Ladoux und Frelin 1993). So ist anzunehmen, daß die durch VEGF induzierte NO-Bildung für die Aufrechterhaltung der kontinuierlichen Sauerstoffversorgung des Herzens obligat ist und somit eine physiologische Reaktion des Organismus darstellt.
3.4.4 VEGF-Effekte auf andere Zellen als Endothelien
Obwohl sich die Wachstums- und Permeabilitätsstimulation des VEGF auf Endothelzellen beschränkt, hat man dennoch eine in seltenen Fällen auftauchende Migrationsstimulation auf menschliche Monozyten festgestellt (Clauss 1990). Zusätzlich wurde die Steigerung des prokoagulanten Gewebsfaktors und ebenso der erhöhte Einstrom von Kalziumionen in Monozyten nach VEGF-Bahandlung registriert (Clauss 1990).
VEGF induziert ebenfalls die Differenzierung von Osteoblasten, was die Möglichkeit einer Beteiligung von VEGF beim Knochenumbau zeigt (Midy und Plouet 1994).
3.5 DIE REGULATION DES TUMORWACHSTUMS DURCH SUPPRESSION DES VEGF-SYTEMS
3.5.1 Suppression der Angiogenese
Insgesamt ergib sich bisher zusammenfassend, daß
- das schnelle Wachstum des Tumorgewebes in vivo erst durch Anschluß an das Gefäßsystem durch Angiogenese initiiert wird,
- das VEGF-System eine wichtige Rolle bei der Stimulation der Tumor- Angiogenese spielt.
Es muß daher möglich sein, durch artifizielle Suppression des VEGF-Systems die Wachstumsrate des Tumors in vivo reduzieren zu können. Dabei könnten verschiedene Stufen in der Signalkette des VEGF und seinem Rezeptorsystem Ansatzpunkte einer Blockade darstellen durch
- Chemikalien,
- Antikörper oder
- andere Peptide.
Kim und Mitarbeiter (1992 und 1993) haben gezeigt, daß es möglich ist, durch monoklonale Antikörper gegen das N- oder C-terminale Ende des VEGF-Moleküls eine Suppression der VEGF-Aktivität zu erreichen. Zudem können diese Antikörper eine Herabsetzung des Tumorwachstums in Mäusen verursachen. Es wurden ähnliche Ergebnisse auch durch den Einsatz von polyklonalen Antikörpern berichtet (Kondo 1993).
Eine andere Strategie ist die Rezeptormodulation des VEGF, wodurch die Wirkung durch einen Bruch in der Signalkette nicht zur Geltung kommt (Kendall und Thomas 1993).
3.5.2 Die Kontrolle über Aszites-Bildung und Metastasierung
VEGF wurde ursprünglich von Senger und Mitarbeiter (1983) in von Tumoren gebildeter Aszites-Flüssigkeit nachgewiesen. Es ist aber immernoch nicht geklärt, in welchem Ausmaß VEGF für die Aszitesbildung verantwortlich ist. Der Beitrag des VEGF für die Aszites- oder Pleuraergußbildung ist bei jedem Patienten unterschiedlich.
Wenn es jedoch gelingen würde, die Menge an VEGF anzugeben, die bei den verschiedenen Patienten zur abnormen Gefäßpermeabilität führt, so könnte die Behandlung der Patienten durch Blockade des VEGF- und des VEGF-Rezeptor-Systems durchaus einen Ansatzpunkt darstellen.
[...]
- Citar trabajo
- Ramin Naim (Autor), 2000, Koexpression von VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), c-Met - Rezeptor und HGF/SF (Hepatocyte Growth Factor / Scatter Factor) in Pleurametastasen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/71547
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