Bedeutung von HIF-1 alpha und ausgewählter assoziierter Regulatoren beim Mammakarzinom unter Berücksichtigung einer molekularen Tumorklassifikation und Anwendung der TMA-Technik

Abstract

Einleitung: Bei der Karzinogenese des Mammakarzinoms handelt es sich um ein hochkomplexes Geschehen, das nicht auf ein singuläres Ereignis, sondern auf eine Vielzahl von Störungen in der Zelle zurückzuführen ist. Durch eine Aktivierung bzw. Deaktivierung von bestimmten Genen führen unterschiedliche Entwicklungswege zum Karzinom. Die Mitglieder der HIF-Familie haben eine zentrale Funktion in der Hypoxie-bedingten Zelladaptation. In der vorliegenden Arbeit wird insbesondere die Bedeutung von HIF-1 alpha sowie auch der Faktoren HIF-2 alpha, p300, FIH, VHL und CA IX an Mammakarzinomen mit der Zielstellung untersucht, eine Korrelation dieser Parameter zum klinischen Krankheitsverlauf herzustellen. Insbesondere sollte dabei herausgearbeitet werden, ob diese Faktoren eine prognostische Bedeutung haben. Methodik: Aus einem Kollektiv von 865 eingesandten Gewebeproben der Jahre 1997 bis 2003 von Patientinnen mit einem primären Mammakarzinom des Instituts für Pathologie Paderborn-Höxter wurden Daten zur Tumormorphologie, zum klinischen Verlauf und zum Tumorstadium mit den Ergebnissen der immunhistochemischen Untersuchungen bei oben genannten Markern korreliert. Dabei lagen die Daten von Langzeitverläufen bei 456 Patientinnen vor. Die Mammakarzinome wurden mittels der Tissue-Microarray- Technik (TMA) immunhistochemisch untersucht, wobei dann eine sogenannte intrinsische molekulare Mammakarzinom-Typisierung an 783 Tumorproben erfolgte. Die Korrelation der Parameter untereinander wurde mittels Chi²-Test, Rank- Korrelation und einer Permutationsanalyse durchgeführt. Ergebnisse: Es konnte für HIF-1 alpha als auch für die Faktoren HIF-2 alpha, CA IX, p300 und VHL keine statistisch signifikante prognostische Relevanz evaluiert werden. Dies betraf jeweils das gesamte Patienten-Kollektiv als auch die getrennte Betrachtung der Patientinnen mit prä- und postmenopausalen Karzinomen. Allerdings zeigte sich bei HIF-1 alpha in der Kaplan-Meier-Analyse nach 8 bis 10 Jahren eine bis zu 20% bessere Prognose bei Patientinnen ohne HIF-1 alpha Expression im Tumorgewebe. Für Tumoren mit FIH - Expression konnte im Gesamtkollektiv eine statistisch signifikant schlechtere Langzeitprognose verifiziert werden. Das Expressionsniveau von HIF-1 alpha und der assoziierten Proteine zeigte in den intrinsischen molekularen Subtypen ein deutlich differentes Expressionsmuster mit einer hohen Expression in den Subtypen, die mit einem hohen Malignitätsgrad assoziiert sind. Die biomathematische Analyse ergab allerdings keinen Hinweis auf eine gestörte Interaktion zwischen den einzelnen Faktoren in den intrinsischen Subtypen. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dokumentieren, dass Mammakarzinom-Patientinnen bezüglich der HIF-1 alpha-Expression im Tumorgewebe hinsichtlich des Überlebens keinen statistischen Unterschied zeigen. Das gleiche gilt – mit Ausnahme von FIH – auch für die weiteren untersuchten Kandidatenproteine. Es zeigte sich außerdem, dass sich das Expressionsniveau der Faktoren in den unterschiedlichen intrinsischen molekularen Subtypen des Mammakarzinoms unterscheidet. Es werden weitere Studien nötig sein, um die prognostische Wertigkeit und das mögliche prädiktive Therapiepotential von HIF-1 alpha und dessen assozierter Regulatoren zu definieren.

Background: Carcinogenesis of breast cancer is a highly complex process based on multiple cell dysfunctions rather than on a singular event. Activation or deactivation of certain genes initiate different metabolic pathways that finally lead to cancer formation. The members of the HIF protein family play a central role in hypoxia-induced cell adaptation. The present study analyses especially the role of HIF-1 alpha and the factors HIF-2 alpha, CA IX, p300, VHL and FIH in breast cancer by correlating these factors with the clinical outcome of the disease. Special emphasis was put on the question whether these factors have a prognostic value. Study Design: The above mentioned markers were immunohistochemically determined in 865 tissue samples of patients with primary breast cancer send to the Institute of pathology in Paderborn-Höxter in the years 1997 to 2003, and a correlation analysis with data on tumor morphology, clinical disease progression and tumor staging was performed. Longtime follow-up data was available of 456 patients. Breast cancer samples were immunohistochemically analyzed by tissue microarray technique (TMA) with a so-called intrinsic molecular subtyping conducted in 783 tumor samples. Statistical analyses were done by Chi²-test, Rank-correlation and permutation test. Results: A statistically significant prognostic relevance could not be evaluated for HIF-1 alpha or for factors HIF-2 alpha, CA IX, p300 or VHL. This holds true for the whole patient group as well as for the separately analyzed groups of premenopausal and postmenopausal patients. Kaplan-Meier curves for HIF-1 alpha however showed a tendency towards improved prognosis of up to 20% after 8 to 10 years in patients without HIF-1 alpha expression in the cancer tissue. Tumors with FIH expression showed a statistically worse prognosis in the total collective. The expression level of HIF-1 alpha and associated proteins showed clearly different expression patterns in the various intrinsic molecular subtypes, with a high expression in the subtypes associated with a high degree of malignity. Biomathematical analysis however did not show any indication of a disturbed interaction between the separate factors in the intrinsic subtypes. Conclusions: The results show that HIF-1 alpha expression in cancer tissue does not significantly influence survival of breast cancer patients. The same holds true for the other candidate proteins analyzed, with the exception of FIH. Furthermore, the expression level of the factors differed in the various intrinsic molecular subtypes of breast cancer. Further studies will be necessary to define the prognostic value and a possible predictive therapeutical potential of HIF-1 alpha and its associated regulator elements.