Expression der Cyclooxygenase-2 im MammakarzinomBerit Maria Müller 3 Widmung4161.11.1.171.1.21.281.39101.4529#431111.51213141.61.6.11.6.2151.716622#466171.82182.1192.2202.2.12.2.221222.2.32.2.4232425262.2.5272.2.6282.3292.3.12.3.2302.3.3312.3.42.3.5322.3.62.3.7332.3.82.3.93343.13.2353.33.3.13637383.3.23940444#268446#27041532#290481#29042491#285491#28543511#296481#27944481#290491#2853.4453.4.146535#361535#35847522#379522#374483.4.2535#40249535#3733.4.350535#38751535#38452533.554563.6343#170356#170573.7271#216270#216270#21558270#216270#216270#21659259#207259#207259#2074604.16162634.2644.365664.4674.568694.670 Abkürzungsverzeichnis5Literaturverzeichnis727374757677 Persönliche Angaben78Tabellarischer Lebenslauf Erklärung an Eides Statt79 Danksagung8081PublikationsverzeichnisEigene KongressbeiträgedeInhaltsverzeichnisHilfeAus dem Institut für Pathologie
der Medizinischen Fakultät der Charité-Universitätsmedizin Berlin
DissertationExpression der Cyclooxygenase-2 im MammakarzinomZur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.)vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Charité-Universitätsmedizin Berlin
von
Berit Maria Müller aus Bernau (bei Berlin) Dekan: Prof. Dr. med. Martin Paul Gutachter:1. Prof. Dr. med. S. Hauptmann 2. Prof. Dr. S. H. Heywang-Köbrunner 3. Prof. Dr. med. Chr. Thomssen Datum der Promotion:24.01.2005 Zusammenfassung:

Cyclooxygenasen regulieren die Produktion von Prostaglandinen und spielen eine Rolle bei der Entstehung und Progression maligner Tumore. Versuche mit COX Inhibitoren (NSAIDs) zeigten im Tiermodell eine deutliche Reduktion von Inzidenz und Größe der Tumoren in einer dosisabhängigen Weise.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, das Expressionsmuster der induzierbaren Isoform COX-2 und der konstitutiven Isoform COX-1 im Mammakarzinom zu untersuchen.

Die Grundlage der Untersuchung bildeten Tumorproben von 221 Patientinnen mit primärem Mammakarzinom. Diese wurden mittels immunhistochemischer Methoden auf beide COX-Isoenzyme untersucht.

Eine erhöhte COX-2 Expression wurde in 36% der untersuchten Mammakarzinome festgestellt. Sie korrelierte signifikant mit verschiedenen klinisch-pathologischen Parametern, insbesondere mit einem positiven Lymphknotenstatus, einer geringen Differenzierung und einer Tumorgröße >20 mm. Eine erhöhte COX-1 Expression wurde in 45% der untersuchten Tumoren gefunden und korrelierte signifikant mit kleineren und nicht in regionäre Lymphknoten metastasierten Karzinomen.

In der univariaten Überlebensanalyse stellte sich eine positive COX-2 Expression im Gegensatz zur COX-1 sowohl im rezidivfreien Überleben als auch im Gesamtüberleben als prognostisch relevant heraus. In der multivariaten Analyse erreichte eine erhöhte COX-2 Expression eine grenzwertige statistische Signifikanz als unabhängiger Parameter innerhalb des rezidivfreien Überlebens. Eine erhöhte COX-1 Expression erreichte keinen statistisch signifikanten Einfluß auf die Prognose.

Aufgrund dieser Ergebnisse ist somit eine erhöhte COX-2 Expression im Mammakarzinom mit prognostisch ungünstigen Faktoren assoziiert. Inwieweit selektive COX-2 Inhibitoren als Therapeutika geeignet sind, werden die Ergebnisse weiterer Studien zeigen.

 Mammakarzinom Cyclooxygenasen Prognosefaktor NSAID Abstract:

Cyclooxygenases regulate the production of prostaglandins and play a role in tumor development and progression. COX-inhibitors (NSAIDs) showed a significant reduction of tumor incidence and tumor size in rodent models.

In this study, we investigated the prognostic impact of expression of both COX-isoforms as well as the association of COX expression and other clinicopathological parameters in primary breast cancer.

The expression of COX-1 and –2 was determined by immunohistochemistry retrospectivly in a cohort of 221 women.

An elevated expression of COX-2 as the inducible form of the cyclooxygenases was detected in 36% of tumors and was significantly associated with several clinicopathological parameters, for example positive nodal status, poor differentiation and larger tumor size. In contrast, an increased expression of COX-1 was detected in 45% of breast carcinomas and was associated with smaller tumor size and negative nodal status.

In univariate survival analysis a significant association between an increased expression of COX-2 and a decreased disease-free survival as well as decreased overall survival was found. An elevated expression of COX-1 had no significant influence on patient prognosis.

The data of this study show a prognostic role of COX-2 expression. Further studies on selective COX-2 inhibitors will investigate their role in treatment of patients with breast cancer.

 breast cancer cyclooxygenasen prognostic factor NSAID Widmung

Gewidmet meinen Eltern.

Inhaltsverzeichnis

  • 1  Einleitung

    • 1.1 Das Mammakarzinom

      • 1.1.1  Epidemiologie, Histologie und Therapie

      • 1.1.2 Risikofaktoren

    • 1.2  Zusammenhang zwischen Entzündungen und malignen Tumoren

    • 1.3 Entdeckung der Cyclooxygenase in Beziehung zu den NSAIDs

    • 1.4 Rolle der Cyclooxygenasen im Arachidonsäurestoffwechsel

    • 1.5  Unterschiede zwischen COX-1 und COX-2

    • 1.6 Kolonkarzinom und COX-2 Expression

      • 1.6.1 Zusammenhang zwischen Kolonkarzinogenese und COX-2

      • 1.6.2 Positive Wirkungen der NSAIDs in der Therapie intestinaler Tumoren

    • 1.7  Protektive Effekte der NSAIDs in der Prävention des Mammakarzinoms

    • 1.8 Zielstellung

  • 2  Material und Methoden

    • 2.1 Patientenkollektiv

    • 2.2  Material

      • 2.2.1 Zellinien

      • 2.2.2 Chemikalien und Enzyme

      • 2.2.3 Kits

      • 2.2.4  Lösungen, Kulturmedien

      • 2.2.5 Verbrauchsmaterial

      • 2.2.6  Geräte

    • 2.3 Methoden

      • 2.3.1 Histopathologische Untersuchung

      • 2.3.2 Immunhistochemie

      • 2.3.3  Quantifizierung der immunhistochemischen Färbung

      • 2.3.4 Angaben zur Statistik

      • 2.3.5 Zellkultur

      • 2.3.6 Versuchsanordnung

      • 2.3.7 Proteinisolierung

      • 2.3.8 Proteinkonzentrationsbestimmung

      • 2.3.9 Western Blot

  • 3  Ergebnisse

    • 3.1 Expression von COX-2 und COX-1 im Normalgewebe

    • 3.2 Expression von COX-2 und COX-1 im Mammakarzinom

    • 3.3 Korrelation der COX mit klinisch-pathologischen Parametern

      • 3.3.1 Korrelation der COX-2 mit klinisch-pathologischen Parametern

      • 3.3.2 Korrelation der COX-1 mit klinisch-pathologischen Parametern

    • 3.4  Univariate Überlebensanalyse

      • 3.4.1 Prognoserelevante klinisch-pathologische Parameter

      • 3.4.2 Prognostische Bedeutung der COX-2 Expression

      • 3.4.3  Prognostische Bedeutung der COX-1 Expression

    • 3.5  Multivariate Überlebensanalyse

    • 3.6 Zellinien

    • 3.7 Immunhistochemische Ergebnisse

  • 4  Diskussion

    • 4.1 Korrelationen der COX-2 mit prognostisch ungünstigen Faktoren

    • 4.2 COX-2 als prognoserelevanter Überlebensparameter

    • 4.3 Unterstützende Ergebnisse aus Tier- und Zellkulturmodellen

    • 4.4 Mögliche Erklärungen für eine präferente Expression der COX-2

    • 4.5 Mechanismen der COX-2 in der Tumorgenese

    • 4.6 Therapeutischer Ausblick

  • Abkürzungsverzeichnis

  • Literaturverzeichnis

  • Persönliche Angaben

  • Tabellarischer Lebenslauf

  • Erklärung an Eides Statt

  • Danksagung

  • Publikationsverzeichnis

  • Eigene Kongressbeiträge

Tabellen

  • Tabelle 1: Unterschiede zwischen beiden Isoenzymen der Cyclooxygenase nach Taketo (1998) [12]

  • Tabelle 2: Relative Potenz einiger analgetisch/antipyretisch/antiphlogistischer Wirkstoffe hinsichtlich der Hemmung von COX-1 und COX-2 im humanen Vollblutassay [18]

  • Tabelle 3: Charakteristik des Patientenkollektivs

  • Tabelle 4: Quantifizierung der immunhistochemischen Färbung

  • Tabelle 5: Expression der Cyclooxygenasen im Patientenkollektiv

  • Tabelle 6a: Korrelation der COX-2 Expression mit ausgewählten klinisch-pathologischen Parametern

  • Tabelle 6b: Korrelation der COX-2 Expression mit ausgewählten klinisch-pathologischen Parametern

  • Tabelle 7: Korrelation der COX-1 Expression mit ausgewählten klinisch-pathologischen Parametern

  • Tabelle 8a: Univariate Überlebensanalyse (Kaplan-Meier): Mittleres rezidivfreies Überleben sowie Gesamtüberleben bezogen auf klinisch-pathologische Faktoren und COX-1 oder COX-2 Expression

  • Tabelle 8b: Univariate Überlebensanalyse (Kaplan-Meier): Mittleres rezidivfreies Überleben sowie Gesamtüberleben bezogen auf klinisch-pathologische Faktoren und COX-1 oder COX-2 Expression

  • Tabelle 9: Multivariate Überlebensanalyse (COX Regressionsmodell)

  • Tabelle 11: COX-2 Expression als prognoserelevanter Überlebensparameter im Mammakarzinom

  • Tabelle 12: Wirkung von NSAIDs in intestinalen Tumoren  (nach Howe LR et al., 2000)

  • Tabelle 13: Klinische Studien mit Celebrex®

Bilder

  • Abb. 1: Der Arachidonsäurestoffwechsel

  • Abb. 2: Reduktion des Mammakarzinomrisikos unter Einnahme von NSAIDs

  • Abb. 3: Expression der COX-2 in 221 Tumorproben

  • Abb. 4: Expression der COX-1 in 218 Tumorproben

  • Abb. 5: Korrelation der COX-2 Expression mit verschiedenen histologischen Typen des Mammakarzinoms; p=0,012 (Chi 2 Test)

  • Abb. 6: Korrelation der COX-2 Expression mit der Tumorgröße; p<0,0005   (Fisher Test)

  • Abb. 7: Korrelation der COX-2 Expression mit dem Lymphknotenstatus; p<0,0005 (Chi 2 Test)

  • Abb. 8: Korrelation der COX-2 Expression mit dem Grading; p<0,0005 (Chi 2 Test)

  • Abb. 9: Korrelation der COX-2 Expression mit der Gefäßinvasion; p=0,03   (Fisher Test)

  • Abb. 10: Korrelation der COX-2 Expression mit dem Östrogenrezeptorstatus; p=0,04 (Fisher Test)

  • Abb. 11: Korrelation der COX-1 Expression mit der Tumorgröße; p=0,02 (Fisher Test)

  • Abb. 12: Korrelation der COX-1 Expression mit dem Lymphknotenstatus; p=0,01 (Chi 2 Test)

  • Abb. 13: Einfluß der Lymphknotenmetastasierung auf das rezidivfreie Überleben

  • Abb. 14: Einfluß der Lymphknotenmetastasierung auf das Gesamtüberleben

  • Abb. 15: Einfluß der histologischen Entdifferenzierung auf das rezidivfreie Überleben

  • Abb. 16: Einfluß der histologischen Entdifferenzierung auf das Gesamtüberleben

  • Abb. 17: Einfluß der COX-2 Expression auf das rezidivfreie Überleben

  • Abb. 18: Einfluß der COX-2 auf das Gesamtüberleben

  • Abb. 19: Einfluß der COX-1 Expression auf das rezidivfreie Überleben

  • Abb. 20: Einfluß der COX-1 auf das Gesamtüberleben

  • Abb. 21: Darstellung der COX-2 Expression in MCF7 mit Hilfe des Western Blot. Positivkontrolle: Expression von β-Aktin

  • Abb. 22: Darstellung der COX-2 Expression in SK-BR-3 mit Hilfe des Western Blot. Positivkontrolle: Expression von β-Aktin

  • Abb. 23: COX-2 negativ Normalgewebe

  • Abb. 24: COX-2 IRS 12

  • Abb. 25: COX-2 mit Peptid

  • Abb. 26: COX-2 negativ IRS 0

  • Abb. 27: COX-1 IRS 12

  • Abb. 28: COX-2 IRS 12

  • Abb. 29: COX-2 IRS 8

  • Abb. 30: COX-2 IRS 4

  • Abb. 31: COX-2 negativ IRS 0