„Neue medikamentöse Therapiestrategien beim Pankreaskarzinom - Einfluß von Octreotid und Tamoxifen, Vitamin A, C und E sowie des Cox-2-Inhibitors Celebrex und des 5-Lox-Inhibitors Zyflo auf das Tumorwachstum, die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation beim duktalen Adenokarzinom des Syrischen Hamsters“

Habilitationsschrift

zur Erlangung der Lehrbefähigung
für das Fach
Chirurgie

vorgelegt dem Fakultätsrat der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Herrn
Dr. med. Frank Axel Wenger
geboren am 26.04.1967 in Bonn

Präsident: Prof. Dr. rer. Nat. J. Mlynek

Dekane: Prof. Dr. Joachim W. Dudenhausen

Gutachter:
1. Prof. Dr. M. Büchler (Chirurgische Universitätsklinik Heidelberg)
2. Prof. Dr. Saeger (Chirurgische Universitätsklinik Dresden)

Datum des öffentlich-wissenschaftlichen Vortrages: 03.12.2002

Inhaltsverzeichnis

• 1  Einleitung
  • 1.1 Das humane Pankreaskarzinom
    • 1.1.1 Epidemiologie
    • 1.1.2 Pathologie des Pankreaskarzinoms
      • 1.1.2.1 Makroskopie und Lokalisation
      • 1.1.2.2 Histologische Differenzierung
        • 1.1.2.2.1 Duktale Karzinome
        • 1.1.2.2.2 Azinäre Karzinome
        • 1.1.2.2.3  Karzinome unklarer Histogenese
    • 1.1.3 Wachstumsverhalten des Pankreaskarzinoms
    • 1.1.4 Klinische Symptome
    • 1.1.5 Prognose
    • 1.1.6 Radio- und Chemotherapie
      • 1.1.6.1  Adjuvante Therapiekonzepte
      • 1.1.6.2  Therapie des lokal fortgeschrittenen Pankreaskarzinoms
      • 1.1.6.3 Chemotherapie des metastasierenden Pankreaskarzinoms
  • 1.2 Studienkonzept
    • 1.2.1  Fragestellungen
      • 1.2.1.1 Ist das von Pour beschriebene Tiermodell eines duktalen Adenokarzinoms des Pankreas im Syrischen Hamster reproduzierbar?
      • 1.2.1.2 Modifikation des Modells zur Steigerung der Lebermetastasierung
      • 1.2.1.3  Behandlungskonzepte zur Inhibition des Wachstums von Lebermetastasen
        • 1.2.1.3.1 Octreotid und Tamoxifen
        • 1.2.1.3.2 Vitamine A, C und E
        • 1.2.1.3.3 Celebrex (COX-2-Inhibitor) und Zyflo (5-LOX-Inhibitor)
    • 1.2.2 Zweck der Studie
  • 1.3 Das Somatostatinkonzept
    • 1.3.1 Gesicherte Indikationen
    • 1.3.2 Somatostatin beim Pankreaskarzinom
    • 1.3.3 Somatostatin-Rezeptoren
    • 1.3.4  Synthetische Somatostatin-Analoga
      • 1.3.4.1 Entwicklung
  • 1.4 Einfluß der Vitamine A, C und E auf die Karzinogenese
    • 1.4.1 Vitamin A
    • 1.4.2 Vitamin C
    • 1.4.3  Vitamin E
  • 1.5  Lipidperoxidation und oxidativer Stress
    • 1.5.1 Bedeutung der Hochfetternährung und der Lipidperoxidation in der Karzinogenese und Metastasierung
    • 1.5.2 Definition und Vorkommen der Lipidperoxidation
    • 1.5.3 Enzymatische und nicht-enzymatische Schutzmechanismen
• 2  Material und Methoden
  • 2.1 Versuch der Induktion eines duktalen Pankreaskarzinoms
    • 2.1.1 Haltung der Tiere
    • 2.1.2 Ernährung
    • 2.1.3 Tumorinduktion
    • 2.1.4 Obduktion
    • 2.1.5 Histologische Untersuchung
    • 2.1.6 Statistik
  • 2.2 Versuch der Steigerung der Lebermetastasierung durch eine Modifikation der enteralen Fettsäurekombination aus α-Linolensäure und Linolsäure beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 2.2.1 Haltung der Tiere und Versuchsgruppen
    • 2.2.2  Ernährung
    • 2.2.3  Tumorinduktion
    • 2.2.4 Obduktion
    • 2.2.5 Histologische Untersuchungen
    • 2.2.6 Biochemische Untersuchungen
      • 2.2.6.1 Chemikalien und Geräte
      • 2.2.6.2 Homogenatherstellung
      • 2.2.6.3 Proteinbestimmung nach Lowry
        • 2.2.6.3.1 Prinzip
        • 2.2.6.3.2 Durchführung und Auswertung
      • 2.2.6.4 Bestimmung der GSHPX-Aktivität
        • 2.2.6.4.1 Prinzip
        • 2.2.6.4.2 Durchführung und Auswertung
      • 2.2.6.5 Bestimmung der SOD-Aktivität
        • 2.2.6.5.1 Prinzip
        • 2.2.6.5.2 Durchführung und Auswertung
      • 2.2.6.6  Bestimmung der Lipidperoxidations-Produkte
        • 2.2.6.6.1 Prinzip
        • 2.2.6.6.2 Durchführung und Auswertung
      • 2.2.6.7  Statistik
  • 2.3 Einfluß von Octreotid und Tamoxifen auf das Tumor-wachstum und die Lebermetastasierung beim Pankreaskarzinom
    • 2.3.1 Haltung der Tiere und Versuchsgruppen
    • 2.3.2 Ernährung
    • 2.3.3 Tumorinduktion
    • 2.3.4 Therapie
    • 2.3.5 Obduktion
    • 2.3.6 Histologische Untersuchungen
    • 2.3.7 Nachweis von Rezeptoren
      • 2.3.7.1 Somatostatinrezeptoren
      • 2.3.7.2 Östrogenrezeptoren
  • 2.4  Einfluß von Octreotid auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 2.4.1 Haltung der Tiere und Versuchsgruppen
    • 2.4.2 Ernährung
    • 2.4.3  Tumorinduktion
    • 2.4.4 Therapie
    • 2.4.5 Obduktion
    • 2.4.6 Histologische Untersuchung
    • 2.4.7  Biochemische Untersuchungen
    • 2.4.8 Statistik
  • 2.5  Einfluß der antioxidativen Vitamine A, C sowie E auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation in Lebermetastasen und metastasenfreien Leberanteilen beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 2.5.1 Haltung der Tiere und Versuchsgruppen
    • 2.5.2  Ernährung
    • 2.5.3  Tumorinduktion
    • 2.5.4 Therapie
    • 2.5.5 Obduktion
    • 2.5.6  Histologische Untersuchungen
    • 2.5.7 Biochemische Untersuchungen
    • 2.5.8 Statistik
  • 2.6  Einfluß von Celebrex (COX-2-Inhibitor) und Zyflo (5-LOX- Inhibitor) auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 2.6.1 Haltung der Tiere und Versuchsgruppen
    • 2.6.2 Ernährung
    • 2.6.3 Tumorinduktion
    • 2.6.4 Therapie
    • 2.6.5 Obduktion
    • 2.6.6 Histologische Untersuchungen
    • 2.6.7 Biochemische Untersuchungen
    • 2.6.8  Statistik
• 3  Ergebnisse
  • 3.1 Versuch der Induktion eines duktalen Pankreaskarzinoms
    • 3.1.1 Tumorinduktionsrate, Letalität, Körpergewicht
    • 3.1.2 Histologische Klassifikation
  • 3.2  Versuch der Steigerung der Lebermetastasierung durch eine Modifikation der enteralen Fettsäurekombination aus α-Linolensäure und Linolsäure beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 3.2.1 Organ- und Körpergewicht, Letalität
    • 3.2.2  Inzidenz von Pankreaskarzinomen
    • 3.2.3 Inzidenz von Lebermetastasen
    • 3.2.4  Klassifikation hepatischer Raumforderungen
    • 3.2.5  Anzahl und Größe von Lebermetastasen
    • 3.2.6 Aktivität der hepatischen GSHPX
    • 3.2.7  Aktivität der hepatischen SOD
    • 3.2.8 Konzentration der hepatischen TBARS
  • 3.3  Einfluß von Octreotid und Tamoxifen auf das Tumorwachstum und die Lebermetastasierung beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 3.3.1 Organ- und Körpergewicht, Letalität
    • 3.3.2  Inzidenz und Anzahl von Pankreaskarzinomen
    • 3.3.3  Inzidenz, Anzahl und Größe von Lebermetastasen
    • 3.3.4  Östrogen- und Somatostatinrezeptoren
  • 3.4 Einfluß von Octreotid auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 3.4.1 Letalität, Körpergewicht
    • 3.4.2  Makroskopie / Auflichtmikroskopie von Pankreas und Leber
      • 3.4.2.1 Makroskopie / Auflichtmikroskopie des Pankreas
      • 3.4.2.2  Makroskopie / Auflichtmikroskopie der Leber
        • 3.4.2.2.1 Inzidenz / Anzahl von Metastasen
        • 3.4.2.2.2  Größe von Metastasen
    • 3.4.3 Histologische Ergebnisse
      • 3.4.3.1 Pankreatische Raumforderungen
      • 3.4.3.2 Hepatische Raumforderungen
    • 3.4.4  Biochemische Ergebnisse
      • 3.4.4.1 Eiweißgehalt
      • 3.4.4.2  GSHPX – Aktivität
      • 3.4.4.3  SOD – Aktivität
      • 3.4.4.4 Konzentration von TBARS
  • 3.5  Einfluß der antioxidativen Vitamine A, C und E auf die Lebermetastasierung und die Lipidperoxidation in Lebermetastasen und metastasenfreien Leberanteilen beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 3.5.1 Letalität, Körper-, Pankreas- und Lebergewichte
    • 3.5.2  Inzidenz von Pankreaskarzinomen und Lebermetastasen
    • 3.5.3 Histologische Untersuchung der Leberläsionen
    • 3.5.4 Anzahl und Größe der Lebermetastasen
    • 3.5.5  Biochemischen Untersuchungen
      • 3.5.5.1 Extra- und intrametastatischer Proteingehalt
      • 3.5.5.2  SOD-Aktivität
        • 3.5.5.2.1 Extrametastatische Aktivität
        • 3.5.5.2.2 Intrametastatische Aktivität
        • 3.5.5.2.3 Vergleich extra- und intrametastatische Aktivität
      • 3.5.5.3 GSHPX-Aktivität
        • 3.5.5.3.1 Extrametastatische GSHPX-Aktivität
        • 3.5.5.3.2 Intrametastatische Aktivität
        • 3.5.5.3.3 Vergleich der extra- und intrametastatischen Aktivität
      • 3.5.5.4 TBARS-Konzentration
        • 3.5.5.4.1 Extrametastatische Konzentration
        • 3.5.5.4.2 Intrametastatische Konzentration
        • 3.5.5.4.3 Vergleich der extra- und intrametastatische Konzentration
  • 3.6  Einfluß von Celebrex (COX-2-Inhibitor) und Zyflo (5-LOX-Inhibitor) auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 3.6.1 Organ- , Körpergewicht und Letalität
    • 3.6.2 Inzidenz von Pankreaskarzinomen
    • 3.6.3 Inzidenz von Lebermetastasen
    • 3.6.4 Anzahl und Größe von Lebermetastasen pro Tier
    • 3.6.5  Aktivität der hepatischen GSHPX
    • 3.6.6  Aktivität der hepatischen SOD
    • 3.6.7  Konzentration der hepatischen Lipidperoxidation (TBARS)
• 4  Diskussion
  • 4.1 Effekte von BOP und einer Hochfetternährung
  • 4.2 Octreotid und Tamoxifen beim duktalen Pankreaskarzinom
  • 4.3  Einfluß von Octreotid auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation des duktalen Pankreaskarzinoms
    • 4.3.1 Wirkungen von Octreotid
  • 4.4 Einfluß der antioxidativen Vitamine A, C sowie E auf die Lebermetastasierung und die Lipidperoxidation in Lebermetastasen und metastasenfreien Leberanteilen beim duktalen Pankreaskarzinom
    • 4.4.1 Einfluß von Vitamin A auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation
    • 4.4.2 Einfluß von Vitamin C auf die Lebermetasierung und die hepatische Lipidperoxidation
    • 4.4.3 Einfluß von Vitamin E auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation
  • 4.5  Einfluß von Celebrex (COX-2-Inhibitor) und Zyflo (5-LOX-Inhibitor) auf die Lebermetastasierung und die hepatische Lipidperoxidation beim duktalen Pankreaskarzinom
• 5  Schlußfolgerungen
• 6  Zusammenfassung
• Literatur
• Eidesstattliche Versicherung

Tabellen

• Tab. 1: Sauerstoffradikale und ihre Entstehung (93,192)
• Tab. 2: Zusammensetzung der Diät
• Tab. 3: Tumorinduktion und Ernährung der Versuchsgruppen 1-4
• Tab. 4: Bestandteile der Standarddiät und Hochfettdiät in %
• Tab. 5: Pipettierschema für die GSHPX-Aktivitätsmessung
• Tab. 6: Pipettierschema für die SOD-Aktivitätsmessung
• Tab. 7: Therapie der Versuchsgruppen 1-4
• Tab. 8: Bestandteile der Hochfettdiät
• Tab. 9: Anteile bedeutender Fettsäuren in der Hochfettdiät in %
• Tab. 10: Ernährung, Tumorinduktion und Therapie der Versuchsgruppen 1-6
• Tab. 11: Anteile bedeutender Fettsäuren in der Standard- und Hochfettdiät in %
• Tab. 12: Inhaltsstoffe der Standarddiät und Hochfettdiät
• Tab. 13: Tumorinduktion und Therapie der Versuchsgruppen 1-8
• Tab. 14: Zusammensetzung der Standard- und Hochfettdiät
• Tab. 15: Tumorinduktion und Therapie der Versuchsgruppen 1-8
• Tab. 16: Inzidenz pankreatischer Raumforderungen
• Tab. 17: Inzidenz pankreatischer Raumforderungen
• Tab. 18: Anzahl von Lebermetastasen (Mittelwerte + Standardabweichungen)
• Tab. 19: Anzahl von Lebermetastasen (Mittelwerte + Standardabweichungen)
• Tab. 20: Proteingehalt in metastasenfreien Leberanteilen und in Lebermetastasen (Mittelwerte+Standardabweichungen)
• Tab. 21: Letalität in den einzelnen Versuchsgruppen
• Tab. 22: Proteinkonzentrationen in metastasenfreien Leberanteilen (MFLA) und Lebermetastasen (LeMe)
• Tab. 23: Letalität der einzelnen Versuchsgruppen

Bilder

• Abb. 1: Entwicklung des mittleren Körpergewichts der Versuchstiere
• Abb. 2: Pankreaskarzinom, HE-Färbung, 10fache Vergrößerung
• Abb. 3: Pankreaskarzinom, HE-Färbung, 40fache Vergrößerung
• Abb. 4: Entwicklung des mittleren Körpergewichts der Gruppen 1-4
• Abb. 5: Induktionsrate von Pankreaskarzinomen und Lebermetastasen (%) in Gr. 2 (BOP, SD) und Gr. 4 (BOP, HF) (*p<0,05 vs Gr.2)
• Abb. 6: Lebermetastase, HE-Färbung, 10fache Vergrößerung
• Abb. 7: Lebermetastase, HE-Färbung, 40fache Vergrößerung
• Abb. 8: Anzahl (n/Tier) und Größe (mm²) von Lebermetastasen in Gr. 2 (BOP, SD)  und Gr. 4 (BOP, HF). (Mittelwert+Standardabweichung, p<0,05 vs Gr.2)
• Abb. 9: Anzahl (n/Tier) und Größe (mm²) von Lebermetastasen in Gr. 2 (BOP, SD)  und Gr. 4 (BOP, HF). (Mittelwert+Standardabweichung, p<0,05 vs Gr.2)
• Abb. 10: Aktivität der hepatischen SOD (U/mg Protein) in Gr. 1 (SD), Gr. 2 (BOP,SD),  Gr. 3 (HF) und Gr. 4 (BOP,HF) (Mittelwerte+Standardabweichung, *p<0,05 vs  Gr. 1+3;)
• Abb. 11: Aktivität der hepatischen SOD (U/mg Protein) in Gr. 1 (SD), Gr. 2 (BOP,SD),  Gr. 3 (HF) und Gr. 4 (BOP,HF) (Mittelwerte+Standardabweichung, *p<0,05 vs  Gr. 1+3;)
• Abb. 12: Verlauf des mittleren Körpergewichts der Versuchsgruppen 1-4
• Abb. 13: Inzidenz makroskopischer Pankreastumore [%]; (*p<0,05 vs Kontroll- und  Tamoxifengruppe)
• Abb. 14: Anzahl [n/Tier] und Größe [mm²] von Lebermetastasen (Mittelwert +
  Standardabweichung; *p<0,05 vs Anzahl in Kontroll- und Tamoxifengruppe /  #p<0,05 vs Größe in Kontroll- und Tamoxifengruppe)
• Abb. 15: Entwicklung des mittleren Körpergewichts der Gr. 1-6
• Abb. 16: GSHPX-Aktivität in MFLA [*10⁷ U/mg Eiweiß]  (Mittelwerte+Standardabweichungen, *p<0,05)
• Abb. 17: GSHPX-Aktivität in Lebermetastasen [*10⁷ U/mg Eiweiß],  (Mittelwerte+Standardabweichungen, *p<0,05)
• Abb. 18: SOD-Aktivität in MFLA [U/mg Eiweiß], (Mittelwerte+Standardabweichungen,  *p<0,05)
• Abb. 19: SOD-Aktivität in Lebermetastasen [U/mg Eiweiß],  (Mittelwerte+Standardabweichungen, *p<0,05)
• Abb. 20: TBARS-Konzentration in MFLA [nmol/mg Eiweiß],  (Mittelwerte+Standardabweichungen, *p<0,05)
• Abb. 21: TBARS-Konzentration in Lebermetastasen [nmol/mg Eiweiß],  (Mittelwerte+Standardabweichungen, *p<0,05)
• Abb. 22: Entwicklung des mittleren Körpergewichts der Versuchsgruppen 1-8
• Abb. 23: Inzidenz von Pankreaskarzinomen (PaCa) und Lebermetastasen (LeMe)  (*p<0,05)
• Abb. 24: Anzahl der Lebermetastasen pro Tier [Mittelwert±Standardabweichung,  *p<0,05)]
• Abb. 25: Größe der Lebermetastasen [Mittelwert±Standardabweichung, *p<0,05)]
• Abb. 26: SOD-Aktivität in metastasenfreien Leberanteilen (MFLA) sowie  Lebermetastasen (LeMe) [Mittelwert±Standardabweichung, *p<0,05]
• Abb. 27: GSHPX-Aktivität in metastasenfreien Leberanteilen (MFLA) sowie  Lebermetastasen (LeMe) [Mittelwert±Standardabweichung, *p<0,05]
• Abb. 28: TBARS-Konzentrationen in metastasenfreien Leberanteilen (MFLA) sowie  Lebermetastasen (LeMe) [Mittelwert±Standardabweichung, *p<0,05]
• Abb. 29: Entwicklung des mittleren Körpergewichts der Gruppen 1-8
• Abb. 30: Inzidenz von Pankreaskarzinomen und Lebermetastasen der Gr. 5-8 in %  (*p<0,05)
• Abb. 31: Anzahl und Größe von Lebermetastasen pro Tier der Gr. 5-8(Mittelwert +
  Standardabweichung) (*p<0,05 vs Anzahl aller Gr..; #p<0,05 vs Größe aller Gr.)
• Abb. 32: GSHPX-Aktivität in intra- und extrametastatischem Lebergewebe (Mittelwert  + Standardabweichung) ( *p<0,05 vs NML aller Gr.; #p<0,05 vs LeMe aller Gr.)
• Abb. 33: Intra- und extrametastatische hepatische SOD-Aktivität (Mittelwert +
  Standardabweichung) (*p<0,05 vs NML aller Gr.; #p<0,05 vs NML aller Gr.  außer BOP/CEL; §p<0,05 vs LeMe aller Gr.)
• Abb. 34: Intrametastatische (Leme) und extrametastatische (NML) hepatische  TBARS-Konzentration (Mittelwert + Standardabweichung) (*p<0,05 vs NML aller  Gr.; #p<0,05 vs NML von SAL/SAL, SAL/COM, BOP/SAL, BOP/ZYF; §p<0,05 vs  LeMe aller Gr.)