Expression der Histondeacetylasen 1, 2 und 3 im Mammakarzinom

Abstract

Einleitung: Seit einigen Jahren werden epigenetische Aspekte in der Karzinogenese diskutiert und untersucht. Eine wesentliche Rolle spielen hierbei Histondeacetylasen (HDAC), die durch eine verstärkte Deacetylierung von DNA-Histonen aber auch anderer Zellzyklus-relevanter Proteine und Transkriptionsfaktoren zu vermehrter Zellproliferation und Angiogenese, Entdifferenzierung und Metastasierung führen. Basierend auf der Hypothese der modulierenden Wirkung von HDAC in der Karzinogenese entstanden neue Therapiekonzepte. In In-Vitro- und In-Vivo-Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine HDAC-Inhibition zur Wachstumshemmung maligner Zellen führt. Im Jahr 2006 wurde der HDAC-Inhibitor Suberoylanilid-Hydroxamsäure (SAHA) für die Behandlung des kutanen T-Zell-Lymphoms zugelassen. Derzeit kommen mehrere HDAC-Inhibitoren in der Therapie verschiedener Tumorentitäten im Rahmen von klinischen Studien zum Einsatz. In der vorliegenden Arbeit wurde das Expressionsverhalten der Isoformen HDAC1, 2 und 3 im Mammakarzinom untersucht. Dabei wurden der prognostische Charakter sowie die Korrelationen der HDAC- Expression mit wichtigen klinisch-pathologischen Parametern im Mammakarzinom analysiert. Ziel war die Identifikation einer Subgruppe, die ein potentiell höheres Ansprechen auf HDACi haben könnte. Material und Methoden: Die Analyse erfolgte mittels eines Tissue-Microarrays (TMA) aus Formalin-fixiertem- Paraffin-eingebettetem (FFPE) Gewebe von insgesamt 238 Patientinnen mit invasivem Mammakarzinom, diagnostiziert am Institut für Pathologie der Universitätsmedizin Charité in den Jahren 1985-1999. An diesem erfolgten immunhistochemische Untersuchungen für HDAC1, 2 und 3. Die gefärbten Schnitte wurden im Anschluss digitalisiert und mittels virtueller Mikroskopie ausgewertet. Ergebnisse: HDAC1 zeigte eine starke Expression in 68 (32,7%), eine schwache Expression in 69 (33,2%) und eine fehlende Expression in 71 (34,1%) Fällen. Hinsichtlich der HDAC2-Expression stellte sich folgendes Expressionsprofil dar: starke Expression in 51 (24,1%), schwache Expression in 69 (32,5%) und fehlende Expression in 92 (43,4%) Fällen. HDAC3 wies eine starke Expression in 71 (31,7%), eine schwache Expression in 73 (32,6%) und eine fehlende Expression in 80 (35,7%) Proben auf. HDAC1 korrelierte signifikant mit einem positiven Hormonrezeptorstatus (p<0,001). Für HDAC2 konnten signifikante Korrelationen mit entdifferenzierten (G3) (p<0,001) und Nodal-positiven (p=0,04) Tumoren sowie mit Hormonrezeptor-negativen (p=0,02) und HER2-positiven (p=0,005) Mammakarzinomen festgestellt werden. Für HDAC3 ergaben sich signifikante Daten bezüglich eines negativen Hormonrezeptorstatus (p=0,04) und einem schlechten Differenzierungsgrad (p<0,001). Für das vorliegende Kollektiv konnten keine signifikanten Daten bezüglich der prognostischen Relevanz der HDAC-Expression im Mammakarzinom erhoben werden. Schlussfolgerung: In der vorliegenden Arbeit konnte mittels Immunhistochemie ein differentielles Expressionsmuster der Histondeacetylasen der Klasse 1 (HDAC1, 2 und 3) in 238 Mammakarzinomen gezeigt werden. Vor allem für HDAC2 wurden signifikante Korrelationen mit klinisch-pathologischen Parametern (negativer Hormonrezeptorstatus, positiver HER2-Status, positiver Nodalstatus, G3-Differenzierung), die auf einen aggressiveren biologischen Tumortyp hinweisen, nachgewiesen. Andere Autoren zeigten, dass eine HDAC-Inhibition in Hormonrezeptor-negativen Mammakarzinomzelllinien zur Expression des Östrogenrezeptors (ER) führt. Auch in unseren Ergebnissen waren eine vermehrte HDAC2- und 3-Expression mit einem negativen Hormonrezeptorstatus assoziiert, was ein Hinweis für eine HDAC-bedingte Hemmung der Transkription des Östrogenrezeptors sein könnte. Im Zellversuch konnten ER-negative Mammakarzinomzelllinien durch eine Behandlung mit dem HDACi Trichostatin A für eine Hormontherapie mit Tamoxifen sensibilisiert werden. Demnach wäre es theoretisch denkbar, dass Patientinnen mit einem Hormonrezeptor-negativen Mammakarzinom durch eine HDAC-Inhibition von einer antihormonellen Therapie profitieren könnten. In weiteren, insbesondere prospektiven Studien sollte die Rolle der einzelnen HDAC-Isoformen in der Karzinogenese des Mammakarzinoms sowie das mögliche therapeutische und prognostische Potenzial der HDAC- Inhibition weiter untersucht werden.

Introduction: During the last years epigenetic aspects in carcinogenesis have been discussed and alterations caused by histonedeacetylases (HDAC) might play an important role. HDAC lead through increased deacetylation of DNA-histones and other proteins of cellcyclus to proliferation, angiogenesis, lower grading and metastasis in cancer cells. Based on this effect of HDAC in carcinogenesis new therapies were developed. In vitro and in vivo it has been shown that HDAC inhibition could limit growth of cancer cells. In 2006 the HDAC inhibitor (HDACi) suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) was first approved for therapy for cutaneous T-cell lymphoma. Actually different HDACi are investigated in different types of cancers. In this study the expression of the isoforms HDAC1, 2 and 3 in breast cancer was analyzed and correlated with relevant clinicopathological parameters. Furthermore, we examined a potential prognostic impact of the expression of these proteins to identificate a subgroup who might have better benefit of HDACi. Methods: A tissue micro array (TMA) was constructed by formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) tissue samples from 238 patients with primary invasive breast cancer diagnosed in the years from 1985 - 1999 in the institute of pathology of Charité University hospital. An immunhistochemical staining of HDAC1, 2 and 3 was done. Finally the slides were digitized and evaluated by virtual microscopy. Results: HDAC1 showed strong expression in 68 (32,7%), intermediate expression in 69 (33,2%) and low expression in 71 (34,1%) cases. For HDAC2 strong expression could be observed in 51 (24,1%), intermediate expression in 69 (32,5%) and low expression in 92 (43,4%) cases. HDAC3 was strongly expressed in 71 (31,7%), intermediately expressed in 73 (32,6%) and low expressed in 80 (35,7%) samples. HDAC1 was highly expressed in hormone receptor positive tumors (n=203; p<0.001). HDAC2 expression was significantly higher in less differentiated tumors (p<0.001) and hormone receptor negative tumors (p=0.02). A high HDAC2 expression was also significantly associated with an overexpression of HER2 (p=0.005) and the presence of nodal metastasis p=0.04). High HDAC3 expression correlated significantly with hormone negative status (p=0,04) and less differentiaded tumors (p<0,001). In our cohort none of the HDAC isoforms showed significant prognostic relevance. Conclusion: Our results show that the class-1 HDAC isoenzymes 1, 2 and 3 are differentially expressed in 238 breast cancer samples. Especially HDAC2 was correlated with clincopathological parameters (negative hormone receptor status, overexpression of HER2, lower differentiation, nodal metastasis) which are associated with a more aggressive tumor type. Other authors could show that HDAC inhibition in hormone receptor negative celllines could lead to expression of hormone receptor. According to this, our results show a correlation of higher HDAC2 and 3 expression in hormone receptor negative tumors. This might be due to inhibition of transcription of estrogen receptor (ER) by HDAC. In several in vitro studies ER negative celllines could be sensibilized by the HDAC inhibitor Trichostatin A for a therapy with tamoxifen. These findings might suggest that patients with hormone receptor negative tumors could benefit from hormone therapy by HDAC inhibition. Further prospective studies are needed to investigate the individual roles of the HDAC isoforms in carcinogenesis of breast cancer and the therapeutic and prognostic impact of HDAC inhibitors.