Eileen Katja Ebert
Dr. med.
Expression und klinische Bedeutung der Cysteinproteaseinhibitoren Stefin A, Stefin B
und Cystatin C in Lungentumorgewebe und Lungenparenchym
Geboren am 17.07.1971 in Heidelberg
Reifeprüfung am 16.05.1990 in Schriesheim
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom WS 1990 bis SS 1997
Physikum am 07.09.1992 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in St. Josefskrankenhaus Heidelberg, Mc Gill University Montreal, Kanada
Staatsexamen am 14.05.1997 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Innere Medizin
Doktorvater: Prof. Dr. med. P. Drings
Beim invasiven Wachstum maligner Tumoren wird proteolytischen Enzymen eine wesentliche
Rolle zugeschrieben, da sie in der Lage sind, Komponenten der extrazellulären Matrix
abzubauen. In normalen Zellen unterliegen Expression, Prozessierung sowie Aktivität der
Proteasen einem subtilen Regulationsmechanismus, bei dem spezifischen physiologischen
Inhibitoren eine besondere Bedeutung zukommt. So erfolgt die Regulierung der
Cysteinproteasen durch Inhibitoren der Cystatin-Superfamilie, wobei intrazellular die Stefine
A und B und extrazellular Cystatin C sowie Kininogene ihre Wirkung entfalten. In malignen
Zellen scheint diese Regulation zu versagen, so daß es zu einer Verschiebung des
Gleichgewichts zwischen Proteasen und ihren Inhibitoren auf die Seite der Proteasen
beispielsweise durch Verminderung des Inhibitorengehalts kommen kann.
Ziel dieser Dissertation war es deshalb, die Expression der Cysteinproteaseinhibitoren in
Lungentumorgewebe im Vergleich zu Lungenparenchym (gepaarte Proben) zu untersuchen.
Im 1. Teil der Arbeit sollten die Cysteinproteaseinhibitoren in den Gewebehomogenaten nach
SDS-PAGE durch Immunoblotting dargestellt werden. Im 2. Teil der Arbeit sollten die
Gewebespiegel der Cysteinproteaseinhibitoren mit Hilfe von Enzymimmunoassays in einer
größeren Serie quantifiziert und mit klinischen Prognosefaktoren korreliert werden.
1. Durch Transfer von Proteinen, die in der SDS-PAGE aufgetrennt wurden, auf
Nitrozellulose und anschließendem immunologischem Nachweis mit monoklonalen
Antikörpern konnten Stefin A, Stefin B und Cystatin C in Tumor- und Lungengewebe
nachgewiesen werden. Infolge der geringen Inhibitoren-Mengen in den
Gewebehomogenaten gelang die Visualisierung nur durch Anwendung der
hochempfindlichen „Enhanced“-Chemolumineszenz-Technik. Die Stefin-Banden wurden
bei 11 kDa und die Cystatin C-Bande bei 13 kDa detektiert.
2. Die quantitative Bestimmung der Cysteinproteaseinhibitoren in 78 gepaarte Proben ergab,
daß in den Lungentumoren im Vergleich zum tumorfreien Lungengewebe die medianen
Gewebespiegel 1.9-fach (p<0.0001) und von Stefin B 1.3-fach (p<0.001) erhöht waren. Bei
Cystatin C war dagegen die mediane Konzentration im Lungengewebe um den Faktor 1.4
insignifikant höher als im Tumorgewebe. Cystatin C spielt mengenmäßig jedoch nur eine
untergeordnete Rolle, denn im molaren Verhältnis verhielt sich Cystatin C zu den Stefinen
im Tumorgewebe wie 1 : 49 und im Lungengewebe wie 1 : 26. Die erhöhten Stefin-
Konzentrationen betrafen ausschließlich die primären Lungentumoren, denn in den
Lungenmetastasen anderer Organtumoren fand sich kein Unterschied zum
korrespondierenden Normalgewebe. Die Cysteinproteaseinhibitoren-Expression
unterschied sich hinsichtlich der Haupthistologien des Bronchialkarzinoms. Während beim
Plattenepithelkarzinom sowohl Stefin A als auch Stefin B gegenüber dem Kontrollgewebe
erhöht waren, war dies beim Adenokarzinom nur für Stefin A der Fall. Die Inhibitoren-
Spiegel korrelierten nicht mit den einzelnen pT-,pN-,pM-Kategorien noch mit den pTNM-
Stadien. Von großem Einfluß auf die Inhibitoren-Expression war aber das Vorliegen einer
Entzündungsreaktion, denn sowohl Stefin A als auch Stefin B waren im Tumorgewebe mit
Stromareaktion infolge Infiltration mit Cysteinproteaseinhibitoren-enthaltenden
Makrophagen oder Lymphozyten signifikant höher als im Tumorgewebe ohne
Entzündungsreaktion (p=0.011). Trotzdem waren die Stefin-Spiegel - für Stefin A
signifikant (p=0.03) - im entzündungsfreien Tumorgewebe immer noch höher als im
Kontrollgewebe. Die Gewebespiegel der Stefine in den primären Lungentumoren
korrelierten mit der postoperativen Überlebenswahrscheinlichkeit der Patienten. Als
prognostisch ungünstig (p=0.012) erwiesen sich niedrige Werte für die Differenz der Stefin
B-Konzentrationen zwischen Lungentumoren und korrespondierendem Lungengewebe,
d.h. in Fällen, bei denen die Stefin-Konzentration im Tumorgewebe im gleichen Bereich
oder kleiner war als diejenige im Lungengewebe. Für Stefin A ließ sich allerdings nur ein
diesbezüglicher Trend erkennen (p=0.2).
Die Kontrolle der Lungentumor-assoziierten Cysteinproteasen wird im wesentlichen von den
Inhibitoren Stefin A und Stefin B getragen. Cystatin C ist von untergeordneter
Bedeutung.Trotz erhöhter Stefinkonzentrationen im Lungentumorgewebe besteht auf molarer
Basis ein Ungleichgewicht zwischen den Inhibitoren und den Cathepsinen B und L zugunsten
der Proteasen, wenn man die an anderer Stelle mit dem gleichen Probenmaterial gemessenen
Cathepsinkonzentrationen hinzuzieht. Im tumorfreien Lungengewebe dominieren dagegen die
Inhibitoren über die Cysteinproteasen. Die Gewebespiegel der Stefine eignen sich prinzipiell
zur Einschätzung der Überlebenswahrscheinlichkeit nach erfolgter Operation und können
somit als zusätzliche prognostische Faktoren herangezogen werden. Die Assoziation der
Stefine mit der Überlebenswahrscheinlichkeit belegt indirekt ihre Beteiligung beim
Invasionsgeschehen.
