Angiogenin, Endoglin und Endostatin als prognostische Faktoren beim Zervixkarzinom

Abstract

Das Zervixkarzinom stellt einen der häufigsten bösartigen Tumore der Frau dar. In Europa sterben trotz vielfach etablierter Screening-Methoden und optimierter Therapie ca. 40 Frauen pro Tag an einem Zervixkarzinom [Boeing et al. 2007]. In der Arbeit sind die Präkanzerosen CIN I–III, FIGO-Stadien I–IV und Rezidivtumore betrachtet worden. Die Therapie erfolgt stadienabhängig. Ein Meilenstein ist die Entwicklung von Impfstoffen, da eine Verbreitung des humanen Papillomavirus bei fast allen Zervixkarzinomen nachweisbar ist [Boeing et al. 2007]. Die Früherkennung des Tumors spielt eine entscheidende Rolle. Die Hauptursache, eine Infektion mit den humanen Papillomaviren Typ 16 und 18, kann bereits mit einer Zellveränderung rechtszeitig erkannt werden. Diese Routineuntersuchung erfolgt ab dem 20. Lebensjahr einmal pro Jahr. Aktuell im Mittelpunkt stehend ist der Zusammenhang von Tumorwachstum und Angiogenese. Nur wenn die Gefäßversorgung sichergestellt ist, kann ein Tumor in größerem Umfang wachsen. Patienten mit einer hohen Gefäßdichte im Tumor haben langfristig eine schlechtere Prognose als Patienten mit einer niedrigen Gefäßdichte. Die Hemmung der Angiogenese rückt deswegen auch in den Fokus der Tumortherapie. Die Neovaskularisation wird von Angiogenesefaktoren stimuliert, aber auch inhibiert. Stimulatoren sind u.a. Angiogenin, ein Mitglied der Ribonukleasen, und das Endoglin, ein TGF-β-III-Rezeptor. Angiogeneseinhibitoren sind u.a. Endostatin, welches ein Spaltprodukt des Kollagens XVIII darstellt. Es ist Ziel der Studie herauszufinden, inwieweit o.g. Faktoren als Screeningwerte anwendbar sind und ob sie den Verlauf des Zervixkarzinoms prognostizieren können. Die vorliegende Untersuchung basiert auf den Daten von 125 erkrankten Frauen der Frauenklinik Charité Berlin, Campus Mitte, wobei 50 Patientinnen ein CIN-Stadium und 51 Frauen FIGO-Stadien aufwiesen. Bei 24 Patientinnen war ein Rezidiv nachgewiesen worden. Die Konzentrationen der Parameter wurden in den Patientenseren mittels Sandwich- Enzymimmunoassays (ELISA) quantitativ ermittelt. Es erfolgte die Bildung mehrerer Gruppen, in denen das Verhalten der Konzentrationen von Angiogenin, Endoglin und Endostatin betrachtet wurde. • Bezüglich der Unterscheidung zwischen den Krankheitsstadien CIN, FIGO und Rezidiv ergaben sich für Angiogenin, Endoglin und Endostatin signifikante Ergebnisse (p<0,001). • Bei der Ermittlung eines statistisch verwertbaren Unterschiedes zwischen den histologischen Typen Plattenepithel-, Adeno- und adenosquamösem Karzinom konnte nur für Angiogenin ein signifikanter Wert von p=0,029 verzeichnet werden. • Bei einem Lymphknotenbefall und dem Grad der histologischen Differenzierung des Tumors ergaben sich signifikante Unterschiede für alle 3 Parameter (N-Status: Angiogenin p<0,001, Endoglin p=0,004, Endostatin p<0,001; Grading: Angiogenin p=0,005, Endoglin p=0,022, Endostatin p=0,006). • In den Gruppen Lymphgefäß- und Veneninvasion konnte für keinen Faktor eine Signifikanz ermittelt werden. • Beim Vergleich der FIGO-I–IV-Stadien untereinander zeigte sich für Angiogenin ein signifikanter Unterschied p=0,001, für Endostatin war lediglich ein Trend zu verzeichnen, mit einem p-Wert von p=0,069. • Die Betrachtung der Patientinnen im FIGO-Stadium versus Rezidivpatientinnen erbrachte für Angiogenin, Endoglin sowie für Endostatin hochsignifikante Werte von p<0,001. • Beim Vergleich der Gruppen CINI/II und CIN III bezüglich der Angiogenin-, Endoglin- und Endostatinkonzentrationen konnte nur für Endostatin eine grenzwertige Signifikanz festgestellt werden (p=0,061). • Bezogen auf die Konzentrationen der Parameter und der Korrelation zum Alter ergaben sich keine klinisch relevanten Ergebnisse. • Bei der Ermittlung der Untersuchungsergebnisse bei Frauen im prä-, peri- und postmenopausalen Status fanden sich signifikante Ergebnisse nur für Angiogenin (p=0,026) und für Endostatin (p=0,001). • Bezüglich des Fernmetastasenstatus „ja“ vs. „nein“ zeigten sich für Endostatin und für Angiogenin signifikant erhöhte Werte (p<0,001 bzw. p=0,003) bei Patientinnen mit Fernmetastasen. Endoglin dagegen präsentierte signifikant erhöhte Konzentrationen bei Frauen ohne Fernmetastasierung (p=0,03). • In dieser Studie konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den Parametern bei HPV-Infektion ermittelt werden. • Um die Sensitivität und Spezifität von Angiogenin, Endoglin und Endostatin zu errechnen, wurden Trennwerte ermittelt, die sich an den Referenzbereichen der Firma R&amp;D-Systems; orientierten. Für Endoglin war bei einem Cut-off-Wert von 3,3 ng/ml und einem Referenzbereich von 2,54–7,06 ng/ml die beste Spezifität mit 90% zu verzeichnen. Die wiederum beste Sensitivität, jedoch mit geringem prognostischem Aussagewert von 53,3%, zeigte sich bei einem Endoglintrennwert von 4,0 ng/ml. Bei einem Trennwert der Endostatinkonzentration von 120 ng/ml (Referenzbereich 58–232 ng/ml) ergab sich bei einer Sensitivität von 54,7% und einer Spezifität von 82% das zufriedenstellendste Ergebnis, dessen Aussagekraft dennoch nicht ausreichend ist. Für Angiogenin wurde ein Trennwert von 300 ng/ml bei einem Referenzbereich von 196–437 ng/ml angenommen. Die Sensitivität lag nur bei 69,3% und die Spezifität bei 72%. Eine weitere Verschiebung des Trennwertes führte zu keiner Verbesserung des Testergebnisses. • Bezüglich der Überlebenszeiten konnte für Endostatin eine statistisch verwertbare Aussage getroffen werden. Die Überlebenszeit für Frauen mit einer Endostatinkonzentration gleich oder unterhalb von 132,6 ng/ml war signifikant erniedrigt (p=0,012). • In der abschließend durchgeführten Coxregression konnten Fernmetastasierung, Alter sowie die Parameter Endoglin und Endostatin als prognostische Faktoren des Zervixkarzinoms identifiziert werden. Schlussfolgerung: Die Entdeckung von molekularen Biomarkern ist entscheidend, um den Zusammenhang von Tumorwachstum und Angiogenese besser zu verstehen. Der Einsatz der molekularen Biomarker Angiogenin, Endoglin und Endostatin als validierte Screening- oder Prognosefaktoren, speziell beim Zervixkarzinom, ist zur Zeit nur in bestimmten Situationen angebracht, z.B. in der Nachsorge. Nach Erhebungen werden, trotz eines standardisierten Nachsorgeprotokolls des Zervixkarzinoms, 43% der Rezidive vom Hausarzt erfasst. Die Zeit für ein konzentriertes Handeln bei der Bekämpfung von Krebs drängt, daher muss die onkologische Langzeitbetreuung in qualifizierten Krebszentren erfolgen. Die Grundlage der Wirkmechanismen von Angiogenin, Endoglin und Endostatin bestimmt auch die Entwicklung therapeutischer Ansätze. Zunächst finden die aus der Werkstatt der Molekularbiologen stammenden Angiogenesehemmer nur Einsatz in den Studienkliniken, aber sie werden in den kommenden Jahren die moderne Krebstherapie bestimmen.

The cervical carcinoma represents one of the most frequent malginant tumors with women. In Europe approximately 40 women per day die of a cervical carcinoma in spite of frequently established screening methods and optimized therapy (Boeing et. al. 2007). In the dissertation the preinvasive carcinomata CIN I-III, FIGO-stages I-IV and relapse tumors have been studied. The therapy occurred in dependence on stages. One milestone is the development of vaccines since a spreading of the human papillomavira is detectable with almost all cervical carcinomata (Boeing et. al. 2007). The early detection of the tumor is of crucial importance. The principle cause, an infection with the human papillomavira type 16 and 18, can already be detected on time by a cell alteration. This routine examination is performed once a year from the 20th year of life. Currently in the focus of attention is the relation of tumor growth and angiogenesis. Only when the vascular supply is guaranteed a tumor can grow to a major extent. Patients with a high vascular density in the tumor have a worse prognosis on a long term basis than patients with a low vascular density. The inhibition of the angiogenesis is therefore shifting into the focus of the tumor therapy. The neovascularization is stimulated but also inhibited by factors of the angiogenesis. Stimulators are among others angiogenin, a member of the ribonucleases and the Endoglin, a TGF-ß III receptor. Angiogenesis inhibitors are among others endostatin which represents a cleavage product of Collagen XVIII. Nature of the task: The aim of the study is to find out to what extent the factors mentioned above can be used as screening values and whether they can predict the course of the cervical carcinoma. Methodology: The presented study is based on the data of 125 ill women of the gynaecological clinic Charité Berlin, Campus Mitte, which concludes 50 patients showing a CIN-stage and 51 women FIGO-stages. With 24 patients a relapse was detected. The concentrations of the parameters were quantitatively determined in the patients` sera by means of sandwich- enzymimmunoassays (ELISA). Results: Several groups were formed in which the behaviour of the angiogenin, Endoglin and endostatin concentrations was studied. \- Concerning the differentiation between the stages of illness CIN, FIGO and relapse significant results arose for angiogenin, Endoglin und endostatin (p<0,001). \- Evaluating a statistically usable difference between the histological types squamous-cell carcinoma, adenocarcinoma and adenoid- squamous-cell carcinoma only for angiogenin a significant value of p=0,029 could be registered. \- With a lymph node effection and the degree of the histological differentiations of the tumor significant differences resulted for all 3 parameters (N-status: angiogenin p<0,001; endoglin p=0,004; endostatin p<0,001; Grading: angiogenin p=0,005; endoglin p=0,022; endostatin p=0,006). \- In the groups lymph vessel and venous invasion a significance could not be evaluated for any factor. \- In comparison of the FIGO I-IV stages among themselves there was a significant difference for angiogenin p=0,001, for endostatin just a trend was noted with a p-value of p=0,069. \- The evaluation of the patients in FIGO-stage versus relapse patients produced highly significant values of p<0,001 for angiogenin, endoglin as well as for endostatin. \- In comparison of the groups CIN I/II and CIN III concerning the angiogenin, endoglin and endostatin concentrations a limited significance could be detected for endostatin only (p=0,061). \- In the evaluation of the examination results with women at the pre-, peri- and postmeno- pausal status significant results were found only for angiogenin (p=0,026) and endostatin (p=0,001). \- Concerning the distant metastasis status “yes” versus “no” for endostatin and for angiogenin significantly increased values (p<0,001 or p=0,003) were noted with patients with distant metastases. \- Endoglin, however, presented significantly increased concentrations with women without distant metastasic invasion (p=0,03). \- In this study no significant difference between the parameters with HPV-infection could be ascertained. \- On the other hand, the best sensitivity, however with a low prognostic value of evidence of 53,3% was noted at an Endoglin cut-off value of 4,0 ng/ml. \- At a cut-off value of the endostatin concentration of 120 ng/ml (reference range 58-232 ng/ml) with a sensitivity of 54,7% and a specificity of 82% the most satisfactory result arose, which value of evidence is, however, not sufficient. For angiogenin a cut-off value of 300ng/ml with a reference range of 196-437 ng/ml was taken. The sensitivity was only 69,3% and the specificity 72%. A further alteration of the separation value did not result in any improvement of the test result. \- Concerning the survival times for endostatin a statistically usable statement could be made. The survival times for women with a endostatin concentration eaqul or below 132,6 ng/ml was significantly reduced (p=0,012). \- In the finally performed coxregression distant metastatic invasion, age, as well as the parameters Endoglin and endostatin as prognostic factors of the cervical carcinoma could be identified. Conclusion: The discovery of molecular biomarkers is crucial to understand the relation of tumor growth and angiogenesis in a better way. The utilization of the molecular biomarkers angiogenin, endoglin and endostatin as suitable screening or prognostic factors, especially the cervical carcinoma, is at present only in certain situations appropriate, f.i. during aftercare. According to surveys 43% of the relapses are recorded by the family doctor, despite of standardized aftercare records of the cervical carcinoma. The basis of the activity mechanisms of angiogenin, endoglin and endostatin also determines the development of therapeutic approaches. For the time being the angiogenesis inhibitors coming from the molecular biologists` workshop are used in the clinics of study only, but they are going to determine the modern cancer therapy in the years to come.