Neben der etablierten Knochenszintigraphie wäre der frühzeitige Nachweis und das Monitoring von Skelettmetastasierung durch spezifische Knochenmarker wünschenswert. Das aminoterminale Propeptid des Kollagen Typ 1 (PINP) stellt einen solchen potenziellen biochemischen Marker des Knochenstoffwechsels (Formationsmarker) dar. In der vorliegenden Arbeit sollte der Nutzen von PINP zur Detektion und Charakterisierung von Knochenmetastasen bei Brustkrebspatientinnen im Vergleich zu zwei etablierten Markern des Knochenmetabolismus, Osteocalcin und ß-Crosslaps, und einem Tumormarker, CA 15-3, untersucht werden. Für den methodischen Teil der Untersuchung wurden mit dem total PINP Test Präzisionsuntersuchungen mit Kontroll- und Serumproben am Elecsys 2010®, Elecsys 170® und Elecsys 1010® Analysensystem (Elektrochemilumineszenzimmunoassay (ECLIA), Roche® Diagnostics) durchgeführt. Variationskoeffizienten zwischen 1% 3,7% wurden für die Serienpräzision (Intra-Assay) in Kontrollen erzielt. Die gesamt Genauigkeit (total imprecision) (nach NCCLS Protokoll) war mit 1,7% - 6,7% sehr gut. Die Wiederfindung bei Ringversuchsproben lag zwischen 88,7% - 117,2%. Für den klinischen Teil der Arbeit wurden 51 metastasierte Brustkrebspatientinnen (davon 38 mit Knochenmetastasen und 13 mit Viszera- oder Weichteilmetastasen) und 11 neoadjuvante Patientinnen eingeschlossen. Alle Patientinnen befanden sich zum Zeitpunkt der ersten Blutabnahme vor Einleitung einer Therapie (Chemo- oder Hormon- und / oder Antikörpertherapie). Alle Patientinnen mit Knochenmetastasen bekamen ein Bisphosphonat. Für diesen Teil der Arbeit wurden die drei Knochenmarker auf dem Elecsys 2010® und CA 15-3 auf dem ACS180 BR® von Bayer® Diagnostica gemessen. Die Normbereiche der vier Marker waren wie folgt: PINP < 95 ng/ml, ß-CTX < 0,1008 ng/ml, Osteocalcin < 0,413 ng/ml und CA 15-3 < 30 U/ml. Die baseline-Werte von PINP und CA 15-3 waren signifikant höher bei Vorliegen von Knochenmetastasen (Median: 92.8 ng/ml für PINP, 165,9 U/ml für CA 15-3) im Vergleich zu der Gruppe von Patientinnen mit viszeralen oder Weichteilmetastasen (Median: 63.2 ng/ml und p=0,044 für PINP und Median: 44,2 U/ml und p=0,004 für CA 15-3) und im Vergleich zu den neoadjuvanten Patientinnen (Median: 33,6 ng/ml und p=0,002 für PINP und Median: 22,4 U/ml und p=0,006 für CA 15-3). Osteocalcin und ß-CTX konnten die Gruppen von Patientinnen nicht unterscheiden. Patientinnen mit mehr als sieben Knochenmetastasen hatten einen signifikant höheren PINP-Wert (Median: 149,7 ng/ml) als die Frauen mit weniger als sieben ossären Filiae (Median: 67,6 ng/ml, p=0,04). Ein signifikanter Unterschied wurde ebenso für Osteocalcin and ß-CTX mit jeweils p=0,02 and p=0,04 gefunden, aber die Mediane beider Marker blieben unter dem Normbereich. Für CA 15-3 fanden wir keinen Unterschied in Bezug auf die Anzahl an Knochenfiliae. In unserer Untersuchung fanden wir weder Unterschiede für die vier Marker in Bezug auf den Menopausenstatus noch in Bezug auf den Typ der Knochenmetastasierung. Ossär metastasierte Patientinnen mit einer Knochenfraktur in der Anamnese wiesen einen statistisch signifikant höheren PINP-Wert (Median: 131,1 ng/ml versus 74,7 ng/ml, p=0,049) auf als die Frauen mit Knochenmetastasen, aber ohne Fraktur. Für die drei anderen Marker ergab sich kein Unterschied. Im Rahmen der Verlaufsbeurteilung von ossär metastasierten Patientinnen fielen die PINP-Konzentrationen bei Patientinnen, die auf die Therapie angesprochen hatten, von 194,3 ng/ml auf 100,4 ng/ml (p=0,23), bei stabilen Erkrankungen blieben sie stabil bei etwa 70 ng/ml (p=0,16) und erhöhten sich bei progredienten Patientinnen von 83,4 ng/ml auf 176,5 ng/ml (p=0,14). Keiner dieser Unterschiede erreichte eine statistische Signifikanz, eine Folge der niedrigen Patientenzahl. Auch für Osteocalcin und ß-Crosslaps fanden wir ebenso keinen Unterschied, während CA 15-3 das Ansprechen auf die Therapie gut nachweisen konnte. Zusammengefasst zeigt der PINP-Test eine sehr gute Reproduzierbarkeit und Stabilität. Die PINP-Werte können die Patientinnen mit Knochenbefall von denen ohne Knochenbefall unterscheiden, sie spiegeln das Ausmaß an Knochenmetastasen und den Zustand nach Knochenfraktur wieder. Osteocalcin und ß-CTX erscheinen in unserer Untersuchung deutlich weniger geeignet, um Knochenmetastasen zu beurteilen. Der Tumormarker CA 15-3 ist besser geeignet, das Ansprechen auf die Therapie zu kontrollieren.
The efficacy control for the treatment of bone metastases in breast cancer is difficult and usually initiated later and with longer time between treatment cycles than the restaging of visceral or soft tissue metastases. The amino- terminal propeptide (PINP) of type I collagen as a biochemical indicator of bone turnover might facilitate early and valid disease surveillance. We investigated the utility of total PINP in breast cancer patients at different stages of the disease. The results were compared to the established markers of bone spread, osteocalcin and ß-carboxyterminal telopeptide (CTX) or crosslaps concentration and to a tumor marker CA 15-3. Patients and Methods: Precision tests using controls and serum pools were done for total PINP on the ElecsysÒ2010 analyzer (electro-chemiluminescence immunoassay ECLIA). Baseline samples of 51 breast cancer patients with metastatic disease plus 11 patients under neoadjuvant treatment were available. Altogether, 38 patients had been diagnosed with bone metastases while 24 had no evidence of metastatic spread to the bone. All the patients with bone spread received bisphosphonates in addition to systemic chemotherapy and/or antibody therapy or hormonal treatment. The normal cut-off values were: osteocalcin < 41.3 pg/ml, CTX < 1008 pg/ml and PINP < 95 ng/ml. Based on overall treatment outcome the patients were grouped as responders (CR/PR), with stable disease (SD) or displaying primary progression (PD). Results: For serial precision (intra assay), we found coefficients of variation between 1% 3.7%. Total imprecision according to the NCCLS protocol ranged from 1.7% - 6.7% only. Retrieval in ring trials was between 88.7% - 117.2%. ROC analysis of osseous versus non-osseous metastatic disease revealed an area under the curve (AUC) of 0.75. The sensitivity for the detection of bone lesions was 50% at the preliminary cut-off of normal of 95 ng/mL. The baseline levels of PINP and CA 15-3 were significantly higher in patients with bone metastases (median: 92.8 ng/ml for PINP and 165.9 U/ml for CA 15-3) than in those without (median: 63.2 ng/ml, p=0.044 for PINP and median: 44.2 U/ml and p=0.004 for CA 15-3) and in comparison to neoadjuvant patients (median: 33.6 ng/ml and p=0.002 for PINP und median: 22.4 U/ml and p=0.006 for CA 15-3). Patients with more than seven bone metastases had significantly higher PINP levels (median: 149.7 ng/ml) than those with less than seven (median: 67.6 ng/ml, p=0.04). Significant differences were also found for osteocalcin and CTX, at p=0.02 and p=0.04, respectively, altought the median levels remained under the normal cut-off levels. No differences were found for the serum concentrations of PINP, CTX, osteocalcin and CA 15-3 neither between post- and pre-menopausal patients nor between the different kinds of bone metastases. Patients with bone metastases with an anamnestic fractur of bone have a statisticly significant higher PINP- value (median: 131.1 ng/ml versus 74.7 ng/ml, p=0.049) than the women with bone metastases, but without fractur. In terms of response assessment of bone spread, the PINP concentrations decreased in responders from 194.3 ng/ml to 100.4 ng/ml (p=0.23). In patients with SD, the PINP remained at the same level of approximately 70 ng/ml (p=0.16), but increased in patients with PD from 83.4 ng/ml to 176.5 ng/ml (p=0.14). These trends rather than statistical difference were probably due to the limited patient cohort. Only CA 15-3 could find a relation to the response to the therapy. Conclusion: The Elecsys test for total PINP is highly reproducible and stable. The PINP levels of the osseous metastatic breast cancer patients were elevated at baseline in comparison to those without bone involvement; the levels correlated to the number of bone metastases and to the anamnesis of bone fractur but were independent of the menopausal status or the kind of bone metastases. Osteocalcin and CTX did not show similar sensitivity to caracterize the bone metastases. Thus, the levels of PINP under therapy might correlate with the response to therapy. However CA 15-3 correlates better to the response to the therapy.
