Das Syndrom der paraneoplastischen Polyzythämie wurde bei einer Reihe von malignen Tumoren, am häufigsten jedoch bei Nierenzellkarzinomen gefunden. Allerdings weisen auch Patienten mit NZK in weniger als 5% der Fälle das genannte Syndrom auf. Bis zum heutigen Zeitpunkt sind die molekularen Mechanismen der EPO Sekretion in den Tumoren unbekannt. Eine wichtige Voraussetzung ist die Aktivierung des Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktors, HIF-1. Er ist ein bedeutender Mediator für die hypoxische Adaptation von Tumorzellen. Die sauerstoffabhängige Degradation der regulatorischen HIF-1α Untereinheit geschieht durch das von Hippel-Lindau Tumorsuppressorgen (VHL). Dieses Gen ist bei über 70% der NZK inaktiviert. Dadurch kommt es zu einer Stabilisierung von HIF mit nachfolgender Expression seiner Zielgene. Ein klassisches Zielgen von HIF ist Erythropoietin. Die hohe Rate der VHL-Inaktivierung mit konsekutiver Hochregulation von HIF und seinen Zielgenen steht im Gegensatz zu dem seltenen Auftreten einer Polyzythämie. Es bestehen derzeit keine Vordaten zur EPO Expression in NZK. Deshalb untersuchten wir in dieser Studie die Expression von EPO in einer Sammlung von insgesamt 70 NZK. In unserem Patientenkollektiv zeigten 21 von 52 (40%) aller Patienten mit einem klarzelligen Nierenzellkarzinom eine EPO mRNA Expression. Alle diese Tumoren waren entweder für HIF- 1α oder für HIF-2α, in den meisten Fällen aber für beide Isoformen positiv. Demgegenüber wiesen die Patienten mit einem nichtklarzelligen NZK nur in ein von 12 Fällen ein positives EPO Signal auf. Trotzdem, dass 40% der klarzelligen NZK eine EPO Expression aufzeigten, fand sich in unserem Patientenkollektiv nur ein Fall mit einer Polyzythämie, was sich in etwa mit der publizierten Häufigkeit deckt. Das Patientenkollektiv mit einem EPO-Nachweis im Tumorgewebe zeigte einen Trend zu höheren präoperativeb Hämoglobinwerten, was eine systemische Auswirkung im Sinne einer EPO-Sekretion und gesteigerter Hämatopoiese durch diese Tumoren andeuten könnte. Klarzellige NZK entspringen aus epithelialen Tubuluszellen, bei denen normalerweise keine EPO Expression zu finden ist. Wir konnten über in situ Hybridisierung in einigen Fällen starker EPO Expression belegen, dass die Tumorzellen Ort der EPO-Sekretion sind. Die Klärung der molekularen Ursachen, wie es bei maligner Transformation zu der EPO-Expression kommt, wäre von grossem Interesse. Zum einen könnte eventuell die Frage nach dem Mechanismus der ausgesprochen starken Gewebe- und Zellspezifität von EPO beantwortet werden. Zum anderen könnte potentiell aus diesen Kenntnissen Strategien entwickelt werden, die eine endogene und hämatopoietisch relevante EPO Expression in anderen Geweben als der Niere ermöglichen. Angesichts der hohen Kosten der Therapie mit rekombinatem EPO und den sich ausweitenden Indikationsstellungen, wäre dieses ein sinnvolles Ziel.
Paraneoplastic polycythemia caused by overproduction of erythropoietin is a typical complication in patients with renal cell carcinoma (RCC), although being a rare event here also (<5%). The majority of clear cell RCC display a strong activation of the transcription factor regulating EPO, the Hypoxia- inducible Factor (HIF). Therefore, it is unclear why only a small minority of patients develop polycythemia. HIF-1 is a heterodimer, consisting of two subunits, a constitutive \- and an oxygen dependent -subunit. The latter is strictly controlled by pericellular oxygen tensions, being rapidly destroyed in the presence of molecular oxygen. With decreasing oxygen availability the HIF isoform is stabilised, accumulates in the nucleus and transactivates its target genes (for example EPO). In the presence of oxygen, HIF is targeted by a specific E3 ubiquitin ligase, with the von Hippel Lindau (VHL) tumour suppressor protein as recognition component. Binding of the E3 ligase leads to ubiquitination and rapid proteasomal destruction. Importantly, RCC s often have biallelic inactivation of the VHL gene. As a result, HIF subunits are stabilised and HIF is constitutively active. This situation applies in ~70% of clear cell RCC, which accounts for ~85% of all RCC. At the present a systematic analysis of EPO gene expression in a large series of sporadic RCC has so far not been performed. Furthermore, in order to understand the underlying mechanisms of EPO expression, it would be of importance to study the expression of HIF-1 and HIF-2 in parallel. We have therefore collected 70 clinical samples of RCC and analysed these for HIF and EPO expression. 34% of the clear cell carcinomas showed EPO mRNA expression. All these tumors were positive for HIF-1 or HIF-2 or most tumours showed overexpression of both HIF isoforms. In contrast, the patients with non clear cell carcinomas showed only one case with EPO mRNA expression. Only one patient presented with polycythemia, but in general EPO expression in the tumour tissue was associated with higher preoperative haemoglobin concentrations. In situ hybridisation revealed that expression of EPO was in the tumour cells. Expression of EPO mRNA was always associated with strong activation of HIF, which could involve HIF-1 and/or HIF-2. The frequency of EPO gene expression in renal clear cell carcinomas is therefore much higher than the prevalence of polycythemia.
