Distribution of immune cells in head and neck cancer: CD8+ T-cells and CD20+ B-cells in metastatic lymph nodesare associated with favourable outcomein patients with oro- and hypopharyngeal carcinoma

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2010-02-09
Issue Year
2010
Authors
Pretscher, Dominik
Editor
Abstract

Background: Tumour infiltrating lymphocytes (TIL) are generally considered to represent a host immune response directed against tumour antigens. TIL are also increasingly recognised as possible prognostic parameters. However, the effects observed are variable indicating that results cannot be extrapolated from type of tumour to another. Moreover, it has been suggested that primary solid tumours may be ignored by the immune system and that a meaningful immune response is only mounted in regional lymph nodes. Methods: We have examined the local distribution of immune cells in tumour-related compartments in head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC). In a second step, the prognostic impact of these cells on disease-free survival (DFS) was analysed. A total of 198 tissue cores from 33 patients were evaluated using tissue mircroarray technique and immunohistochemistry. Tumour-infiltrating immune cells were identified using antibodies specific for CD3, CD8, GranzymeB, FoxP3, CD20 and CD68 and quantified using an image analysis system. Results: We demonstrate a relative expansion of FoxP3+ regulatory T-cells (Treg) and of cytotoxic T-cells among tumour infitrating T-cells. We also show that intratumoural CD20+ B-cells are significantly more frequent in metastatic deposits than in primary tumours. Furthermore, we observed a reduced number of peritumoural CD8+ T-cells in metastatic lymph nodes as compared to univolved regional nodes suggesting a local down-modulation of cellular immunity. All other immune cells did not show significant alterations in distribution. We did not observe an association of tumour infiltrating immune cells at the primary site with outcome. However, increased numbers of intraepithelial CD8+ TIL in metastatic tumours as well as large numbers of peritumoural B-cells in lymph node metastases were associated with favourable outcome. Unexpectedly, no effect on patient outcome was observed for Treg in any compartment. Conclusion: Our results suggest that alterations in lymphocyte distribution in regional lymph nodes rather than at the primary tumour site may be relevant for patient prognosis. Moreover, we demonstrate that in addition to cellular immunity humoral immune responses may be clinically relevant in anti-tumour immunity.

Abstract

Es wird angenommen, dass tumorinfiltrierende Lymphozyten eine Immunantwort gegen Antigene auf Tumorzellen vermitteln [1,2]. Insbesondere sollen CD8+ zytotoxische T-Zellen die hauptsächlichen Effektorzellen gegen die Tumorzellantigene sein. Diese Behauptung wird von der Beobachtung gestützt, dass zytotoxische Lymphozyten einen Indikator für eine gute Prognose in bestimmten Karzinomen darstellen. Andererseits sind tumorinfiltrierende regulatorische T-Lymphozyten mit einer schlechten Prognose bei Ovarialkarzinomen assoziiert [3-6]. Regulatorische T-Zellen wurden definiert als spezialisierte CD4+CD25+FoxP3+ T-Zell Subgruppe mit der Fähigkeit Effektor T-Zellen zu hemmen. Obwohl es zunehmend klar wird, dass regulatorische T-Zellen eine heterogene T-Zell Population darstellen, die auch FoxP3- Zellen enthält, wird die FoxP3 Expression immer noch als bester Einzelmarker für die Markierung von regulatorischen T-Zellen angesehen und die meisten Veröffentlichungen über die prognostische Relevanz von FoxP3 beruhen auf der Analyse von FoxP3+ Zellen (insbesondere Gobert et. al.) [7]. Die meisten Arbeiten über tumorinfiltrierende Lymphozyten sind auf deren Analyse in Primärtumoren fixiert. Es wurde jedoch auch schon vermutet, dass Primärtumore außerhalb von lymphoretikulärem Gewebe größtenteils vom Immunsystem ignoriert werden und dass für eine tumorspezifische Immunantwort der Eintritt von malignen Zellen in sekundäre Lymphgewebe nötig ist [8]. Neuere Studien legen nahe, dass es Veränderungen in der Zusammensetzung von Lymphozyten in regionalen tumordrainierenden Lymphknoten gibt, die eine wichtige Rolle für die Prognose von Krebspatienten spielen können. Zum Beispiel ist bei Prostatakarzinomen das Immunprofil von lokalen tumordrainierenden Lymphozyten verändert, wenn man es mit nicht befallenen Lymphknoten und Kontrolllymphknoten von anderen Stellen vergleicht. Bemerkenswerterweise enthielten befallene und unbefallene regionale Lymphknoten weniger CD20+ B-Zellen und mehr CD8+ T-Zellen als Kontrolllymphknoten [9]. Bei Magenkarzinomen konnte man eine erhöhte Anzahl von regulatorischen T-Zellen in tumordrainierenden Lymphknoten im Vergleich zu unbeteiligten mesenterialen Lymphknoten nachweisen [10]. In frühen Brustkrebsstadien zeigten Sentinel- und axilläre Lymphknoten einerseits eine verminderte Anzahl von CD4+ und CD8+ T-Zellen im Vergleich zu Kontrolllymphknoten, zum anderen wurden CD1a+ dentritische Zellen am häufigsten in unbefallenen axillären Lymphknoten gefunden. Einige dieser Beobachtungen konnten auch in Abwesenheit von metastatischen Absiedelungen nachgewiesen werden, insbesondere eine verminderte Anzahl von CD4+ T-Zellen. Das deutet darauf hin, dass Veränderungen im Immunprofil auch unabhängig von einer Tumorinvasion auftreten können. In dieser Arbeit korrelierten eine hohe Anzahl von CD4+ Zellen und CD1a+ dentritische Zellen besser mit dem krankheitsfreien Überleben als die axilläre Metastasierung selbst, was eine hohe prognostische Bedeutung des nodulären Immunprofiles nahelegt [11]. Die Plattenepithelkarzinome von Kopf und Hals stellen eine Gruppe von Tumoren da, die an verschiedenen Stellen wie Mundschleimhaut, Gaumen und Tonsillen auftreten können. Zudem sind insbesondere Tonsillenkarzinome mit einer Infektion durch humane Papillomviren assoziiert [12]. Eine dichte Infiltration mit Lymphozyten konnte als positiver prognostischer Marker bei Plattenepithelkarzinomen von Kopf und Hals identifiziert werden [13]. Insbesondere eine hohe Anzahl von CD3+ T-Zellen ging in einigen Veröffentlichungen mit einem verbessertem Überleben einher [14,15]. Die Rolle von CD8+ zytotoxischen T-Zellen ist noch unklar [16,17], aber es konnte bereits eine Reduktion von CD8+ Lymphozyten in drainierenden Lymphknoten bei Plattenepithelkarzinomen von Kopf und Hals gezeigt werden [18]. In einer Arbeit waren wider Erwarten FoxP3+ regulatorische T-Zellen mit einem verbessertem Überleben assoziiert. Gerade weil die Ergebnisse für verschiedene Tumorentitäten divergierend sind, hat sich bis jetzt noch kein klares Bild über die Rolle von tumorinfiltrierenden Lymphozyten ergeben. Es scheint, dass man die prognostische Bedeutung von TIL nicht nur in den soliden Primärtumoren selbst untersuchen sollte, sonder man sollte auch andere Faktoren wie die Zusammensetzung der TIL Subgruppen sowie deren Verteilung über unterschiedliche anatomische Regionen untersuchen. Diese Arbeit beschäftigt sich in Anbetracht des geringen Wissensstandes über die genannten Faktoren bei Kopf-/Halskarzinomen mit der morphologischen Verteilung und der prognostischen Bedeutung von FoxP3+ regulatorischen T-Zellen, verschiedenen T-Zell Subgruppen (CD3+,CD8+, GranzymB+) und Makrophagen (CD68+) in vier tumorbezogenen Kompartimenten: dem Primärtumor, Lymphknotenmetastasen, dem peritumoralen lymphatischen Gewebe von befallenen Lymphknoten und unbefallenen drainierenden Lymphknoten. Da einige Arbeiten einen positiven prognostischen Effekt von B-Zellen andeuten, schlossen wir auch B-Zellen (CD20+) in unsere Untersuchungen ein [19-21].

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