Immunhistochemische Charakterisierung von sporadischen und entzündungsassoziierten Karzinomvorstufen bei Colitis ulcerosa

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2014-01-03
Issue Year
2013
Authors
Kölle, Julia
Editor
Abstract

Introduction:

With an incidence of 570.000 cases per year the colorectal carcinoma (CRC) belongs to the most prevalent types of cancer worldwide. Patients suffering from ulcerative Colitis face a considerably higher risk to contract CRC compared to normal population. The study on hand discusses the examination of precursor lesions of CRC to find special molecular markers. On the one hand features of classic adenomas (CAD) were compared to features of adenomas of the serrated pathway. On the other hand we compared sporadic lesions with inflammation-associated lesions. Considering the molecular markers the focus lay on three aspects: malignancy markers, molecular mechanisms of DNA repair and differentiation markers.

Materials and methods:

182 lesions of 139 ulcerative colitis patients were analysed by immunohistochemical staining and evaluated by procentual expression and intensity. Statistical analysis was carried out using Student's t-test and ANOVA. A p-value below 0.05 was considered statistically significant.

Results: The malignancy marker IMP3 has recently reached special attention. In the study on hand IMP3 was significantly more frequent in high-grade-dysplasia than in low-grad-dysplasia (p<0,001). To explore mechanisms of DNA repair we first analysed mismatch repair genes. As a result a reduction of MGMT in SSA and in CRC could be shown (p=0,001) and a slight reduction of MLH1 in IEN and TSA could also be shown, thus not statistically significant (p=0,04). MLH1 and MGMT were both reduced in lesions showing high inflammation (p=0,008 and p=0,054). Second we analysed the impact of oxidative damage with the markers 8-OHDG and OGG1. The expression of 8-OHDG indicated an increase correlating with grading of dysplasia (p=0,001). A correlation between the expression of 8-OHDG and OGG1 could not be proved in this study. Furthermore we analysed the differentiation markers trefoil factors and CDX2, which allows a discrimination between gastric and intestinal differentiation. The gastric marker TFF2 could be found in colonic epithelia of our patients. It was mostly stained in SSA (p<0,001). A reduction of CDX2 was identified in HYP and SSA (p=0,057). The marker TFF1 showed strongest immunohistochemical staining in serrated lesions (p<0,001).

Conclusions:

The malignancy marker IMP3 can distinguish lesions showing high-grade-dysplasia from those showing low-grad-dysplasia. Therefore IMP3 could be helpful in diagnosing adenomas with high-grade-dysplasia regarding early diagnoses. The thesis of two separate serrated pathways could only be confirmed tentatively in this study. In TSA a reduction of MGMT was found (as in SSA), whereas a reduction of MLH1 was not statistically relevant. 8-OHDG, a marker for oxidative damage, indicated an increase with increasing dysplasia of the precursor lesions. Thus further studies should investigate, if 8-OHDG could be useful to distinguish dysplasia in inflammation-associated precursor-lesions. No correlation between the expression of 8-OHDG and the expression of OGG1 could be detected. Possibly the expression of OGG1 cannot be determined with immunohistochemical studies. Furthermore the studies suggest that the expression of gastric markers is increased and that of intestinal markers is reduced in HYP and SSA also in an epithelia with inflammatory backround. Cause for these findings could lie in gastric metaplasia taking place in serrated lesions. Other studies have found similar results in that case.

Abstract

Hintergründe und Ziele: Das Kolorektale Karzinom (CRC) stellt mit einer Inzidenz von 570.000 Fällen pro Jahr eine der häufigsten Karzinomerkrankungen dar. Patienten mit Colitis ulcerosa weisen ein deutlich höheres Risiko auf, an einem CRC zu erkranken. In dieser Studie wurden Vorstufen des Kolonkarzinoms bei Colitis-Patienten auf verschiedene molekulare Marker hin untersucht. Dabei wurden zum einen die Eigenschaften von klassischen Adenomen denen der serratierten Polypen gegenübergestellt. Zum anderen wurden sporadische Läsionen mit den entzündungs-assoziierten IEN verglichen. Hinsichtlich der molekularen Marker wurden drei inhaltliche Schwerpunkte gesetzt, Malignitätsmarker, DNA-Reparaturmechanismen und Differenzierungsmarker.

Material und Methoden: 182 Läsionen von 139 Patienten mit Colitis-ulcerosa wurden immunhistochemisch analysiert und nach der prozentualen Anfärbung der Läsion und der Intensität bewertet. Statistische Auswertungen erfolgten mit T-Tests für unabhängige Stichproben sowie univariater Varianzanalysen (ANOVA) mit Posthoctests (Dunnett T3). P-Werte <0,05 wurden als statistisch signifikant betrachtet.

Ergebnisse und Beobachtungen: Bezüglich Malignitätsmarker hat jüngst IMP3 eine besondere Beachtung erlangt. Wir konnten zeigen, dass IMP3 signifikant stärker in sporadischen hochdysplastischen Läsionen exprimiert wird als in leicht dysplastischen (p<0,001). Zur Erfassung der DNA-Reparaturmechanismen wurden zunächst Mismatch-repair-Gene untersucht. Hier zeigte sich zum einen ein Verlust des Gens MGMT in SSA und in CRC (p=0,001). Zum anderen konnten wir bei MLH1 nur einen leichten Verlust in IEN und TSA feststellen, der nicht signifikant wurde (p=0,4). MLH1 und MGMT waren beide in hoch entzündeten Läsionen vermindert (p=0,009 und p=0,054). Als zweites wurden Auswirkungen von oxidativem Stress untersucht. Hier zeigte sich, dass die Expression von 8-OHDG Studie stark mit dem Grad der Dysplasie korrelierte (p=0,001). Eine Korrelation von 8-OHDG und OGG1 konnten wir nicht feststellen. Als Differenzierungsmarker wurden Trefoil factors und CDX2 untersucht, was eine Unterscheidung zwischen gastraler und intestinaler Differenzierung zulässt. Der gastrale Marker TFF1 wurde in unserem Kollektiv auch im Kolonepithel exprimiert und zeigte dabei eine deutlich stärkere Expression in SSA (p<0,001). Ein Verlust des intestinalen Markers CDX2 konnten wir in HYP und SSA feststellen (p=0,057). TFF1 war am stärksten in den serratierten Läsionen exprimiert (p<0,001).

Praktische Schlussfolgerungen: Der Malignitätsmarker IMP3 konnte in unserer Studie bereits zwischen hochdysplastischen und leicht dysplastischen Karzinomvorstufen differenzieren. IMP3 könnte deshalb bei der Diagnose von hochdysplastischen Adenomen im Rahmen der Karzinomfrüherkennung hilfreich sein.

Die These von zwei verschiedenen serratierten Signalpfaden konnte in dieser Studie nur vorsichtig bestätigt werden, da es zwar zu einem Verlust von MGMT in TSA (und SSA) kam, jedoch kein statistisch relevanter Verlust von MLH1 auftrat.

Das Markerprotein für oxidativen Stress, 8-OHDG, stieg in unserer Studie mit dem Grad der Dysplasie in den Karzinomvorstufen deutlich an. Weitere Studien sollten prüfen, ob 8-OHDG zur Differenzierung entzündungsassoziierter Karzinomvorstufen eingesetzt werden könnte.

8-OHDG korrelierte nicht mit der Expression von OGG1. Möglich wäre deshalb, dass OGG1 in immunhistochemischen Studien nicht genau abgebildet werden kann.

Außerdem weisen die Ergebnisse unserer Studie darauf hin, dass auch in hyperplastischen Polypen und sessil serratierten Adenomen mit entzündlicher Umgebung, also in Kolonepithel von Colitis ulcerosa-Patienten, die Expression von gastralen Markern erhöht und von intestinalen Markern erniedrigt ist. Dies deutet auf gastrale Metaplasie vor allem in serratierten Läsionen hin. Unsere Ergebnisse decken sich hier mit anderen Studien.

DOI
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