EGFR-Überexpression als möglicher Parameter zur ... · so waren die Unterschiede bei D0 (p =...
Transcript of EGFR-Überexpression als möglicher Parameter zur ... · so waren die Unterschiede bei D0 (p =...
EGFR-Überexpression als möglicher Parameter zur
Einschätzung des malignen Potentials von
Leukoplakien der Mundhöhle
Aus der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgischen Klinik
Direktor: Prof. Dr. Dr. Dr. h. c. Friedrich W. Neukam
Der Medizinischen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
zur
Erlangung des Doktorgrades Dr. med. (doctor medicinae)
vorgelegt von
Moritz Bechtold
aus Mainz
Als Dissertation genehmigt von der
Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
Vorsitzender der Promotionsorgans: Prof. Dr. Dr. h. c. J. Schüttler
Gutachter: Prof. Dr. Dr. E. Nkenke
Gutachter: PD Dr. Dr. F. Stelzle
Tag der Mündlichen Prüfung: 08. Januar 2015
3
meinen Förderern gewidmet
Inhaltsverzeichnis
1 Zusammenfassung ....................................................................................... 6
1.1 Hintergrund und Ziele ................................................................................ 6
1.2 Material und Methoden ............................................................................. 6
1.3 Ergebnisse ................................................................................................ 7
1.4 Praktische Schlussfolgerung ..................................................................... 8
2 Summary ...................................................................................................... 9
2.1 Background and aims ............................................................................... 9
2.2 Materials and methods .............................................................................. 9
2.3 Results .................................................................................................... 10
2.4 Practical conclusion ................................................................................ 11
3 Einleitung ................................................................................................... 12
4 Zielsetzung ................................................................................................. 17
5 Material und Methode ................................................................................ 18
5.1 Patientenkollektiv .................................................................................... 18
5.2 Histologische Untersuchung ................................................................... 19
5.2.1 HE-Färbung ...................................................................................... 19
5.2.2 Immunhistochemische Grundlagen................................................... 20
5.2.3 Färbevorgang und Färbeprotokoll ..................................................... 21
5.3 Darstellung der IHC Färbungen .............................................................. 24
5.4 Bestimmung der EGFR-Expressionsrate ................................................ 27
5.5 Statistik ................................................................................................... 27
6 Ergebnisse ................................................................................................. 28
6.1 Ergebnisse der HE-Färbungen................................................................ 28
6.1.1 Klinische Kriterien und histologische Charakterisierung der Proben in
Gruppe I ..................................................................................................... 28
5
6.1.2 Histopathologische Bewertung der korrespondierenden Tumorprobe
................................................................................................................... 30
6.1.3 Transformationsrate je nach Dysplasiegrad in Gruppe I ................... 31
6.1.4 Klinische Kriterien und histologische Charakterisierung der Proben in
Gruppe II .................................................................................................... 32
6.1.5 Häufigkeitsverteilung der Dysplasiegrade im gesamten
Patientenkollektiv ....................................................................................... 33
6.2 Ergebnisse der EGFR-Färbungen ........................................................... 34
6.2.1 Übersicht über die Expressionsrate in den Probandengruppen ........ 34
6.2.2 Tabellarische Zusammenfassung der Färbeergebnisse ................... 37
6.2.3 Vergleich der EGFR-Expressionsrate der Leukoplakien in den
einzelnen Probandengruppen .................................................................... 41
6.2.4 Festlegung des cut-off-points der Überexpression von EGFR, Odds
Ratio und Vertrauensintervall ..................................................................... 45
6.2.5 Anzahl der Proben oberhalb des COP .............................................. 49
7 Diskussion .................................................................................................. 51
8 Literaturverzeichnis .................................................................................... 58
9 Erklärung .................................................................................................... 64
10 Abkürzungsverzeichnis ............................................................................ 65
11 Herstellerverzeichnis ................................................................................ 66
12 Danksagung ............................................................................................. 68
13 Lebenslauf ............................................................................................... 69
6
1 Zusammenfassung
1.1 Hintergrund und Ziele
Die Leukoplakie der Mundhöhle (LPM) stellt die häufigste potentiell maligne
Mundschleimhautveränderung dar. Der Bewertung ihres Potentials zur
malignen Transformation kommt eine Schlüsselrolle in der Frühdiagnostik von
Kopf-Hals-Karzinomen, insbesondere des Plattenepithelkarzinoms der
Mundhöhle (PECM), zu. In Frühstadien therapiert, weist das PECM eine 5-
Jahres-Überlebensrate von etwa 80 % auf, diese sinkt in den
fortgeschrittenen Stadien auf etwa 30 %. Da die Mehrzahl der Fälle erst in
den höheren Stadien diagnostiziert wird, sind differenzierte Methoden für die
Frühdiagnostik von höchster Wichtigkeit.
Die histopathologische Einstufung des Grades der Dysplasie gehört zur
Routine in der Frühdiagnostik, um benigne Proben von solchen mit
potentieller Malignität zu unterscheiden. Diese Methode ist jedoch subjektiv
und kann häufig keine zuverlässige Aussage darüber treffen, ob das Gewebe
maligne entarten könnte. Daher sucht man heute nach molekularbiologischen
Markern, deren Expression in Zusammenhang mit Veränderungen in
Zellproliferation und Differenzierung steht. Diese Marker können mit der
malignen Entartung eines Gewebes assoziiert sein.
Ziel dieser Studie ist die Prüfung, ob zwischen der Expressionsrate des
Proteins Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) in Leukoplakien der
Mundhöhle und deren zeitnaher maligner Entartung eine Korrelation besteht.
1.2 Material und Methoden
Das historische Kollektiv umfasste 148 Gewebeproben von insgesamt 127
Patienten, diese wurden in drei Gruppen unterteilt.
Gruppe I bildeten 53 prämaligne Leukoplakieproben, die im
Beobachtungszeitraum von 5 Jahren (Follow-Up) ein PECM entwickelten. Bei
21 dieser 53 Patienten wurde der korrespondierende Tumor
immunhistochemisch nachuntersucht.
Gruppe II umfasste 45 Leukoplakien (LP), die im Beobachtungszeitraum von
5 Jahren kein PECM entwickelten.
7
Gruppe III diente als Kontrollgruppe und beinhaltete 29 Proben gesunder
Mundschleimhaut.
Bei den untersuchten Schnitten handelte es sich um formalinfixierte
Paraffinproben. Vorab erfolgte die Bestimmung des Dysplasiegrades anhand
einer Hämatoxylin-Eosin-Färbung (HE). Um die Expression von EGFR
einzuschätzen, wurde das Protein in weiteren Schnitten immunhistochemisch
nachgewiesen und anschließend geeignete Bereiche der Proben (regions of
interest, ROI) semi-quantitativ mittels Cell-Counting ausgezählt. Für die
Auswertung wurde die Expression in den einzelnen Gruppen und in den
jeweiligen Dysplasiegraden betrachtet und bezüglich signifikanter
Unterschiede bewertet. Hierzu diente der Mann-Whitney-U-Test mit einem
Signifikanzniveau von p ≤ 0,05.
1.3 Ergebnisse
Die Analyse der EGFR-Expression in den einzelnen Gruppen zeigte
signifikante Unterschiede in der Gruppe der entartenden (Gruppe I) und nicht-
entartenden (Gruppe II) Leukoplakien (p = 0,017).
Vergleicht man die einzelnen Dysplasiegrade in Gruppe I und II miteinander,
so waren die Unterschiede bei D0 (p = 0,013) und D1 (p = 0,049) signifikant.
Für die höheren Dysplasiegrade (D2 und D3) zeigten sich keine signifikanten
Zusammenhänge. Für D2 lag der p-Wert bei 0,43. D3 lag in Gruppe II nicht
vor und hatte in Gruppe I die geringste Probenzahl (n = 11).
Beim Vergleich der Kontrollgruppe (Gruppe III) mit den zusammengefassten
D0- und D1-Proben der Gruppe I zeigte sich ein hochsignifikanter
Unterschied (p = 0,003). Dieser war auch noch beim Zusammenfassen der
D0-, D1- und D2-Proben der Gruppe I gegenüber Gruppe III signifikant (p =
0,05).
Fasst man dagegen die D0- und D1-Proben der Gruppe II zusammen, ergibt
sich kein signifikanter Unterschied zur Kontrollgruppe (p = 0,26).
Um zu beurteilen, ob eine prämaligne Läsion als benigne einzustufen ist oder
erhöhtes Potential zur malignen Entartung besitzt, wurde ein Schwellenwert
(cut off point, COP) im Sinne einer kritischen EGFR-Überexpression mithilfe
der ROC-Kurve (receiver operating characteristic) ermittelt. Der COP, ab dem
8
eine maligne Entartung als wahrscheinlich anzusehen ist, liegt nach dem
errechneten Youden-Index bei 44,7 %.
Zudem wurde das Quotenverhältnis (odds ratio, OR) bestimmt. Dieses liegt
bei 4,83. Läsionen, die den COP der EGFR-Expression überschreiten haben
demzufolge eine rund 5-mal höhere Chance zu entarten. Betrachtet man das
95%-Konfidenzintervall der OR, so ist diese bei Überschreiten des COP
mindestens doppelt und maximal 12-fach erhöht gegenüber einer Läsion mit
unterschwelliger Expression.
1.4 Praktische Schlussfolgerung
Die Bestimmung der EGFR-Expression in LPM kann ein wichtiges
zusätzliches diagnostisches Hilfsmittel sein, um Gewebeveränderungen mit
erhöhtem Risiko für eine maligne Entartung - über die Bewertung des
Dysplasiegrades hinaus - sicherer zu identifizieren.
9
2 Summary
2.1 Background and aims
The oral leukoplakia (OLP) represents the most common potential malignant
lesion of the oral mucosa. The evaluation of its malignancy plays a key role in
the early diagnosis of head and neck carcinoma, especially the oral
squamous cell carcinoma (OSCC). While therapy in the early stages
correlates with a high 5-year survival rate about 80 %, the same one
drastically drops in the advanced stages down to 30 %. Given that most of the
cases are diagnosed in an advanced stage, therefore differentiated methods
of evaluation for early diagnosis are urgently needed.
The histopathological assessment of the degree of dysplasia belongs to
today’s clinical routine in early diagnosis in order to distinguish benign
specimens from those with increased malignant potential. But this method
remains to be subjective and cannot reliably predict whether a lesion
progresses to malignancy. Hence, attempts have been made to find
molecular biological markers whose expression comes along with changes in
cell proliferation and differentiation. These can be contributed to the malignant
transformation of the tissue.
The aim of this study was to evaluate if there are correlations between EGFR
expression rate in OLP and their contemporary rate of malignant
transformation.
2.2 Materials and methods
A total of 148 tissue samples based on 127 patients was achieved and split
into three groups.
Group I based upon 53 premalignant specimens that transformed to
malignancy (OSCC) within 5 years of observation. The correspondent tumor
tissues were researched in 21 of the total of 53 patients.
Group II included 45 premalignant lesions that didn’t show malignant
transformation during the 5-year-follow-up period.
Group III served as a control group (negative control) and involved 29 healthy
tissue samples.
10
All tissue samples were collected as paraffin blocks affixed by formalin. First
of all their grade of dysplasia was measured by means of an Hematoxylin and
eosin stain. In order to describe the expression rate of EGFR all samples had
been stained immunohistochemically. Afterwards the labeling index of proper
regions (regions of interest, ROI) of these samples was semi-quantitative
analyzed by cell-counting to measure the expression rate which was realized
for each group and each grade of dysplasia. Correlation between over-
expression and malignant transformation was calculated by Mann-Whitney-U-
Test considering p-values < 0.05 as statistically significant.
2.3 Results
The analysis of EGFR-expression showed significant differences between
Group I (malignant-transforming) and Group II (non-transforming), p = 0.017.
Considering the grade of dysplasia for both groups significance was found in
the lower grades of dysplasia D0 (p = 0.013) and D1 (p = 0.025). There was
no correlation found within the tissue specimens with higher dysplastic grades
(D2 + D3). The p-value calculated for D2 was 0.43. Group II did not contain
specimens of D3. Only a few samples of this grade of dysplasia occurred in
Group I (n = 11).
Comparing the control group (Group III) with the combined samples of D0 and
D1 of Group I revealed a highly significant difference (p = 0.003). This
significance also appeared when combining the samples of D0, D1 and D2 of
Group I (p = 0.05).
In contrast there was no significant difference found between control group
and the summarized tissues of D0 and D1 of Group II (p = 0.26).
To evaluate a premalignant sample being either innocuous or having the
potential to malignant transformation there was calculated an optimal
threshold value (cut-off-point) of critical EGFR-expression rate using the
ROC-curve (receiver operating characteristic). The COP for differentiation
between non-transforming and transforming lesions was 44.7 % referred to
the Youden-index.
In addition we calculated an odds ratio of 4.83, which means lesions with
expression over the COP have a nearly 5 times higher risk of cancer
development. Considering the 95 % confidence interval of the COP lesions
11
above this threshold value has at least a double and at maximal a 12 times
higher risk compared to those below the COP.
2.4 Practical conclusion
Considering the expression of EGFR in oral leukoplakia may be an important
additional tool in cancer risk assessment of OLP. Additionally this analysis
could more reliable identify those premalignant lesions exhibiting no or mild
dysplasia bearing a high risk for malignant progression.
12
3 Einleitung
Kopf-Hals-Karzinome (Head and neck squamous-cell carcinoma, HNSCC)
stehen nach Häufigkeit an sechster Stelle aller Malignome weltweit [29]. Die
WHO gibt die Mortalität mit knapp 60 % an, die 5-Jahres-Überlebensrate wird
auf etwa 50 % geschätzt [47]. Die invasive Therapie für betroffene Patienten
umfasst rekonstruktive Chirurgie, Radiatio, adjuvante Chemotherapie sowie
lebenslängliche Nachuntersuchungen [1].
Bei über 90 % der Malignome der Mundhöhle handelt es sich um
Plattenepithelkarzinome (PECM) [27]. Erfolgen Diagnose und Therapiebeginn
dieser in einem Stadium noch vor der Entartung, kann die
Überlebenswahrscheinlichkeit bis zu 80 % betragen, in späteren Stadien sinkt
diese auf etwa 30 % [32]. Die Prognose ist somit maßgeblich abhängig von
der frühzeitigen Diagnostik und Therapie.
Viele Studien haben gezeigt, dass maligne Neoplasien der Mundhöhle in
einem 2-stufigen Prozess aus einer oralen Vorläuferläsion entstehen [42, 46,
56]. Daher kommt der Untersuchung dieser Läsionen eine Schlüsselrolle in
der Krebsfrühdiagnostik zu. Diese potentiell malignen Läsionen zeigen jedoch
kein einheitliches klinisches Bild. Sie können beispielsweise auch
schmerzlose Hyperkeratosen oder rötliche, unscharf-begrenzte Plaques und
Knoten sein [18].
Die häufigste potentiell maligne Gewebeveränderung des Mundraums stellt
die Leukoplakie (LPM) dar [75]. Die Literatur beschreibt die LPM in 11 bis 67
% der Fälle als Vorläuferläsion des PECM [63]. Die Häufigkeit ihrer malignen
Transformation wird mit < 1 bis 18 % der Fälle über einen
Beobachtungszeitraum von bis zu 11 Jahren angegeben. Die Unterschiede
ergeben sich aufgrund verschiedener Länderdaten [56, 8].
Das klinische Erscheinungsbild der Leukoplakie der Mundhöhle stellt sich als
weißer, nicht-abwischbarer Fleck dar, bei dem es sich um eine Hyperkeratose
der Schleimhaut handelt. Sie präsentieren sich als nicht juckende,
schmerzlose, plane und scharf begrenzte Hautveränderungen, welche nach
WHO-Definition keinem bestimmten Krankheitsbild zugeordnet werden
13
können [50, 75]. Ursachen für ihre Entstehung sind chronisch-andauernde
exogen-irritative Reize auf die Schleimhaut. Zu diesen gehören biologische
Reize durch Virusinfektionen. Des Weiteren chemische Reize durch Rauchen
und Kautabak sowie mechanische Reize infolge schlecht-sitzender
Zahnprothesen, kariöser Zähne oder Potentialdifferenzen zwischen
verschiedenen dentalen Legierungen. Raucher bilden die Patientengruppe
mit dem höchsten Vorkommen an Leukoplakien [8]. Zu den wesentlichen
Risikofaktoren, die zur malignen Transformation beitragen, zählen Rauchen
[38], chronischer Alkoholabusus [44] sowie mangelhafte Mundhygiene.
Weiterhin stellen Humane Papillomaviren (Typ 1, 6, 16) [41] oder Infektionen
mit Candida [57] etwaige Risikofaktoren dar.
Um die Wahrscheinlichkeit für die maligne Entartung einer LPM zu beurteilen,
wird heutzutage ihr histologisches Erscheinungsbild gemäß verschiedener
Dysplasiegrade betrachtet [46]. Die biopsierten, verdächtigen Läsionen
werden einer HE-Färbung unterzogen und anschließend histopathologisch
bezüglich ihres Dysplasiegrades eingestuft [21]. Etwa 13 % aller gefundenen
Leukoplakien weisen bereits eine dysplastische Veränderung auf [8]. Dabei
unterscheidet man eine epitheliale Hyperpalsie (D0) von den
Dysplasiegraden D1 bis D3. Bei D1 betrifft die dysplastische Veränderung
den basalen epithelialen Abschnitt. Bei D2 liegt sie im basalen und mittleren
Abschnitt vor. Bei D3 ist die gesamte Epithelschicht dysplastisch verändert.
Die Wichtigkeit des Dysplasiegrading zeigt sich darin, dass folgender
Zusammenhang heute allgemein anerkannt wird: Mit steigendem
Dysplasiegrad nimmt auch die Entartungswahrscheinlichkeit einer
prämalignen Läsion zu [15, 21, 22, 50, 70, 76]. Viele klinische Studien haben
diesen Zusammenhang bestätigt und zeigen, dass sich die
Entartungswahrscheinlichkeiten wie folgt verteilen: Eine D0 entartet in 0 - 3
%, eine D1 in 0 - 30 %, eine D2 in 0 - 44 % und eine D3 in 20 - 67 % der Fälle
[5, 14, 23, 52]. Da bereits eine D1-Dysplasie ein recht hohes Entartungsrisiko
aufweisen kann, lässt sich schlussfolgern, dass eine zuverlässige
Frühdiagnostik von höchster Relevanz ist. Die Einstufung einer
Vorläuferläsion hinsichtlich ihres Dysplasiegrades kann als wichtigster Schritt
der weiteren klinischen Behandlungsplanung angesehen werden [25].
14
Allerdings ergeben sich bei der Bestimmung des Dysplasiegrades folgende
Probleme: In Hinsicht auf diesen werden die gleichen HE-Färbungen von
verschiedenen Pathologen oftmals unterschiedlich eingestuft [7, 14, 35, 45].
Zudem entartet nicht jede LPM gemäß ihrem Dysplasiegrad. Einige Läsionen
mit hohem Dysplasiegrad entarten nicht oder bilden sich spontan zurück.
Außerdem kann ein PECM auch aus unverändertem Gewebe entstehen [56,
15, 22, 50]. Ein weiteres Defizit ist, dass sich der vorgefundene
Dysplasiegrad nicht mit der Rezidiv-Wahrscheinlichkeit korrelieren lässt. Die
Rezidiv-Wahrscheinlichkeit einer chirurgisch exzidierten oralen Leukoplakie
wird mit 7,7 bis 38,1 % angegeben [39]. Auch die Lokalisation der
vorgefundenen prämalignen Gewebeveränderung hat Einfluss auf deren
Entartungswahrscheinlichkeit. Zunge und Mundboden gelten als Hoch-Risiko-
Zonen für die Entartung [74, 77].
Wegen dieser Probleme sucht man aktuell nach neuen Methoden, welche die
Frühdiagnostik von prämalignen Läsionen verbessern, um zu einer
genaueren Vorhersage über die Wahrscheinlichkeit der malignen
Transformation dieser zu gelangen. Hierbei kommt der Expression von
molekularbiologischen Markern in der Immunhistochemie eine Schlüsselrolle
zu. Gegenwärtig besitzen diese zwar noch keine allgemein anerkannte
Aussagekraft bezüglich des Risikos, das von einer Vorläuferläsion ausgeht,
sie könnten aber dazu beitragen, das maligne Potential einer Vorläuferläsion
zusätzlich zum Dysplasiegrading genauer zu erfassen [10, 56, 62]. Diese
neue Möglichkeit der Präzisierung der Prognose ist gerade bei den niedrig-
dysplastischen Vorläuferläsionen (D0 und D1) von hoher Bedeutung.
Als Biomarker eignen sich vor allem die Tumorassoziierten Antigene (TAA).
Anders als die Tumorspezifischen Antigene, die man nur bei Krebszellen
vorfindet, werden viele TAAs auch von gesunden Zellen exprimiert. Das
Expressionsmuster dieser TAA entspricht bei Krebszellen häufig einer
Überexpression [6]. Die größte Bedeutung kommt den
Differenzierungsantigenen, die gewebespezifisch exprimiert und in malignen
Neoplasien überexprimiert sind, und Proteinen zu, die in den Zellzyklus
15
eingreifen und zu einer erhöhten Proliferation sowie einer verminderten
Apoptose führen [2, 9, 16, 17].
In der vorliegenden Arbeit wurde der epidermale Wachstumsfaktor-Rezeptor
(EGFR, ErbB1) in den Mittelpunkt dieser Betrachtung gestellt. Bei diesem
handelt es sich um eine Rezeptortyrosinkinase aus der Familie der ErbB-
Membran-Rezeptoren. EGFR kommt in allen Zellarten vor und stimuliert über
eine Signalkaskade das Zellwachstum, verhindert den apoptotischen Zelltod
und begünstigt die Transformation einer Zelle. Extrazellulär bindet der EGF-
Rezeptor die Liganden epidermal growth factor (EGF) und transforming
growth factor (TGF-α). EGFR wird als Tumorassoziiertes Antigen in vielen
malignen Gewebeproben, die sich aus Plattenepithelien entwickelt haben,
überexprimiert. Seine vermehrte Expression ist beispielsweise in
Lungenkarzinomen, Mamma- und Ovarialkarzinomen, Nieren-, Blasen-,
Prostatakarzinomen sowie Kopf- und Halstumoren nachgewiesen [61]. Seine
Überexpression lässt sich auch als diagnostischer und prognostischer Marker
des Plattenepithelkarzinoms der Mundhöhle heranziehen [33, 36, 65]. Bei
einigen Karzinomen wurde bereits eine Korrelation zwischen der EGFR-
Expression und einer schlechteren Prognose gefunden [20]. So findet sich
beispielsweise in den Frühstadien (II + IIIa) des nicht-kleinzelligen
Bronchialkarzinoms (NSCLC) eine Gain-Mutation des EGFR-Gens (Chr.
7p12), die zur Überexpression führt [34]. Auch bei Leukoplakien als
potentielle Präkanzerosen wurde bereits ein Zusammenhang zwischen der
EGFR-Überexpression mit der Proliferationsrate und/oder der epithelialen
Malignität assoziiert. Dabei imponiert vor allem das Stratum germinativum
(Str. basale und Str. spinosum) als Bereich der höchsten Dichte an positiv
gefärbten EGFR-Zellen [67]. Dysplastische prämaligne Läsionen des
Plattenepithelkarzinoms des Kopf- und Halsbereiches zeigen deutlich erhöhte
EGFR-Expressionsraten. Auch in Tumor angrenzendem gesundem Gewebe
wurde eine hochregulierte EGFR-Expression gefunden [66]. Andere Studien
zeigen, dass die Immunfärbungen oraler Vorläuferläsionen unabhängig vom
vorgefundenen Dysplasiegrad stets erhöht ausfallen [55]. Eine erhöhte
Kopienzahl des EGFR-Gens und eine erhöhte EGFR-Expression in oralen
prämalignen Läsionen geht somit stets mit einer höheren malignen
Entartungswahrscheinlichkeit einher [72].
16
Demgegenüber stehen jedoch Forschungsarbeiten, die keine Unterschiede in
der immunhistochemischen EGFR-Expression zwischen dysplastischem und
nicht-dysplastischem Epithel oraler Leukoplakien sehen [58]. Auch bei
Rauchern und Nichtrauchern lässt sich das Ausmaß der EGFR-Expression in
oralen Leukoplakien immunhistochemisch nicht voneinander unterscheiden
[58]. Viele Autoren sprechen sich jedoch dafür aus, dass Tabakrauch den
Signalweg der EGFR-Tyrosinkinase aktiviert und somit die Zellproliferation
und -transformation vorantreibt [12, 19, 34].
Vor dem Hintergrund dieser Widersprüche soll in dieser Arbeit geprüft
werden, wie sich die EGFR-Expression sowohl in niedrig- als auch hoch-
dysplastischen Leukoplakien im Vergleich zum Tumor selbst und einer
Kontrollgruppe darstellt. Es soll die Frage geklärt werden, ob auch geringe
Unterschiede im Expressionsmuster von EGFR einen signifikanten
Vorhersagewert bezüglich der Entartungswahrscheinlichkeit besitzen. Eine
sich daraus ergebende präzisere Prognoseabschätzung ist auch für die
anschließende Therapie solcher Vorläuferläsionen von größter Bedeutung.
Leukoplakien mit erhöhtem malignem Potential könnten frühzeitig erkannt
und in einem Stadium therapiert werden, in welchem sie noch nicht entartet
sind. Betroffene Patienten erhalten so die Chance, den invasiven und
beeinträchtigenden chirurgischen Eingriff sowie die adjuvante Chemotherapie
und deren Nebenwirkungen zu vermeiden. Die Erforschung der Antigene
könnte neue Therapiekonzepte ermöglichen, z.B. eine spezifische
Immuntherapie gegen EGFR in oralen Leukoplakien.
17
4 Zielsetzung
Ziel der Studie ist es, zu überprüfen, ob durch den Nachweis einer
Überexpression von EGFR in Leukoplakien der Mundhöhle auf die zeitnahe
Entwicklung eines PECM geschlossen werden kann. Darüber hinaus soll
untersucht werden, ob eine unterschiedlich hohe Expression in den
Patientengruppen als Risikofaktor für die Entartung gewertet werden muss.
So soll die Frage geklärt werden, ob derartige Expressionsanalysen in
Leukoplakien der Mundhöhle einen Beitrag zur Früherkennung von Patienten
liefern können, die ein erhöhtes Risiko zur Entwicklung eines PECM haben.
Hieraus ergeben sich folgende Arbeitshypothesen:
- Eine Überexpression von EGFR lässt sich wie beim PECM auch in
Leukoplakien der Mundhöhle nachweisen.
- Wenn in einer Leukoplakie der Mundhöhle eine signifikante
Überexpression von EGFR nachgewiesen werden kann, entwickelt sich
im Verlauf ein Plattenepithelkarzinom der Mundhöhle.
- Wenn in einer Leukoplakie der Mundhöhle keine signifikante
Überexpression von EGFR nachgewiesen wird, entwickelt sich in einem
5-Jahreszeitraum kein Plattenepithelkarzinom der Mundhöhle.
Bereits maligne transformierte Zellen könnten durch Methoden der
Molekularbiologie und Immunhistologie in den Vorläufern des
Plattenepithelkarzinoms der Mundhöhle nachgewiesen und somit bei
Hochrisikopatienten besser identifiziert werden. Die Methoden können ein
zusätzliches Kriterium für eine chirurgische und/oder adjuvante
Therapieentscheidung bilden und der Entwicklung neuer Therapiekonzepte,
beispielsweise auf Basis der Immuntherapie, neuen Anstoß geben.
18
5 Material und Methode
5.1 Patientenkollektiv
Das Expressionsmuster von EGFR wurde anhand einer Reihe von
formalinfixierten Paraffinproben untersucht. Diese Proben entstammen einem
Patientenkollektiv, welches zwischen 1997 und 2011 rekrutiert wurde. Das
Gewebematerial lag in anonymisierter Form vor, sodass einzelne Proben
nicht auf die Patienten zurückführbar waren. Die Daten wurden retrospektiv
erhoben, Nachuntersuchungen waren nicht notwendig. Einschlusskriterien für
die Patientenauswahl waren Veränderungen der Schleimhaut (Leukoplakien)
der Mundhöhle und des Rachenraums. Es ließen sich drei Patientengruppen
mit folgenden Eigenschaften bilden:
Patienten wurden der Gruppe I zugeordnet, wenn sich aus den
Schleimhautveränderungen innerhalb von 5 Jahren ein Plattenepithel-
karzinom der Mundhöhle bzw. des Oropharynx entwickelte. Gruppe I umfasst
somit die prämalignen Gewebeproben des ersten Untersuchungszeitpunktes,
sowie die korrespondierende entartete Läsion (PECM) zu einem folgenden
Untersuchungszeitpunkt (Follow-Up).
Gruppe II umfasst Proben von Patienten, bei denen zum Zeitpunkt der
Erstuntersuchung im oben genannten Rekrutierungszeitraum eine potentiell
maligne Läsion (Leukoplakien, Hyperplasien) der Mund- oder
Rachenschleimhaut entdeckt wurde. Auch bei diesen Patienten wurde eine
Nachuntersuchung mit Gewebeprobe innerhalb von 5 Jahren nach der
Erstuntersuchung veranlasst. In diesen Follow-Up-Untersuchungen zeigten
sich jedoch keine malignen Entartungen der betroffenen Schleimhautareale.
Die gewonnenen Leukoplakien der Erstuntersuchung konnten somit als nicht-
präkanzerös eingestuft werden. Nur die Gewebeproben der Erstuntersuchung
wurden immunhistochemisch aufbereitet und bezgl. ihrer EGFR-Expression
untersucht, um sie mit den prämalignen Proben der Gruppe I vergleichen und
bewerten zu können.
19
Bei den Gewebeproben der Gruppe III handelt es sich um gesunde
Schleimhautproben der Mund- und Oropharynx-Region, die keine
histologischen Veränderungen zeigten. Die Proben dienen als Kontrollgruppe
(Negativkontrolle). In ihnen wurde die EGFR-Expression ebenfalls
immunhistochemisch bestimmt. Sie dienen dem Zweck, die unterschiedlich
hohe EGFR-Expression von prämalignen bzw. verdächtigen Läsionen und
somit deren prognostische Bedeutung gegenüber gesunder Schleimhaut zu
verdeutlichen.
5.2 Histologische Untersuchung
5.2.1 HE-Färbung
Mit Hilfe dieser Färbemethode wurden die Leukoplakieproben ihrem
jeweiligen Dysplasiegrad zugeordnet. Weiterhin wurde so das Grading für die
PECM-Schnitte ermittelt.
Die in Formalin fixierten Paraffinschnitte der einzelnen Probandengruppen
wurden zunächst entparaffiniert: Die Objektträger wurden dreimal für je 15
Minuten in ein Xylol-Bad (Xylene®, rein = 100 % konzentriert) eingelegt.
Anschließend wurden die Objektträger je 3 min einer Alkoholreihe
absteigender Konzentration zugeführt (insgesamt 7 Propanol-Bäder).
Abschließend wurden die Objektträger kurzzeitig in Aqua dest. (AD)
belassen.
Entparaffinierung Minuten
Xylol 3 x 15‘
100 % Isopropanol 5‘
100 % Isopropanol 5‘
96 % Isopropanol 5‘
96 % Isopropanol 5‘
90 % Isopropanol 5‘
70 % Isopropanol 5‘
70 % Isopropanol 5‘
Aqua dest. 2‘
Tabelle 1: Protokoll zum Entparaffinieren der Schnitte
20
Die Objektträger wurden nun für fünf Minuten in Hämatoxylin (Fa. Sigma)
getaucht und dann kurz in einem HCl-Alkohol-Bad differenziert. Zur
Beseitigung von überschüssigem Farbstoff wurden sie weitere fünf Minuten
unter fließendem Wasser gewässert. Die Proben wurden für 3 Minuten in
einem AD-Bad zwischengelagert, ehe sie für ca. 5 Sekunden in eine Lösung
des Farbstoffs Eosin (Fa. Sigma) eingesenkt wurden.
Anschließend wurden die Objektträger wieder in AD gespült und einer
aufsteigenden Propanolreihe (identisch mit der oben beschriebenen Alkohol-
Reihe) zugeführt, um überschüssiges Eosin auszuwaschen. Nach einer
erneuten Zwischenlagerung in Xylol (für je 5 Minuten) wurden die Proben mit
dem Eindeckmedium Entellan (Fa. Merck) unter Zuhilfenahme eines
Deckgläschens eingedeckt.
5.2.2 Immunhistochemische Grundlagen
Für die Untersuchungen wurde ein indirektes Verfahren, die sogenannte
Labeled-Streptavidin-Biotin-Methode (Lab-Sa, syn. LSAB IHC), gewählt.
Diese ist auf Abbildung 1 veranschaulicht.
Abbildung 1: Schematische Darstellung der LSAB-Methode [28]
21
Zunächst wird ein unkonjugierter Primärantikörper auf die zu untersuchenden
Schnitte gegeben, der an EGFR als Antigen bindet. An dessen konstante
Kette bindet ein zweiter biotinylierter Sekundärantikörper (Brücken-
Antikörper). An diesen wiederum binden (Strept-)Avidin-Moleküle. Hierbei
kommt Biotin die Fuktion eines Bindungsvermittlers (Enzymkonjugat) zu. Da
jedes Avidin-/Streptavidin-Molekül über vier Bindungsstellen für Biotin verfügt,
kommt es zu einer Signalamplifikation bzw. Verstärkung des Signals. Die für
die Färbung verantwortliche Chromogen-Lösung basiert hier auf alkalischer
Phosphatase [40].
Der Färbevorgang wurde an allen formalinfixierten Paraffinschnitten der drei
Patientengruppen durchgeführt. Für den Nachweis des EGF-Rezeptors auf
Proteinebene wurde ein geeigneter monoklonaler Primärantikörper (anti-
EGFR) der Firma Dako [26] mit folgenden Eigenschaften verwendet:
Primär-
Antikörper
Firma gewonnen
aus
gerichtet gegen Typus Konzentration
d. Primär-
Antiköpers
EGFR Clone
H11
Dako (An Agilent
Technologies
Company)
Maus Mr 170 kD wild-type EGFR-1,
Mr 145 kD deletion mutant
form of the EGFR-receptor
(EGFRvIII), EGFRvIII-
transfected HC2 20 d2 cell line
monoklonal 1:300
Tabelle 2: Hersteller, Eigenschaften und Konzentration des verwendeten
Primärantikörpers
Der Antikörper erzeugt an den Zell-Oberflächen von Tumor-Zellinien mit
erhöhter EGFR-Expressionsrate (sog. A431-Zellinie) eine vermehrte
Anfärbung, sofern der Rezeptor überexprimiert wird [78]. Diese
Überexpression lässt sich lichtmikroskopisch erfassen und quantifizieren.
5.2.3 Färbevorgang und Färbeprotokoll
Vor der Antikörper-Färbung müssen alle Präparate entparaffiniert bzw.
vorbehandelt werden. Die Schnitte werden dreimal hintereinander für je 15
min in Xylol getaucht. Anschließend werden sie einer absteigenden
Propanolreihe zugeführt. Diese entspricht der oben beschriebenen Propanol-
Reihe bei der HE-Färbung. Zur Rehydrierung wurden die Proben in Aqua
dest. belassen.
22
Der Färbevorgang wurde vollautomatisch unter Zuhilfenahme eines
Autostainers durchgeführt (Dako Diagnostika GmbH, Hamburg), in den die
vorbehandelten Objektträger sowie nötigen Reagenzien eingelegt waren. Zur
Spülung der Proben im Autostainer wurde am Vortag ein geeigneter Dako-
Wash-Puffer (S3006, pH 7.6, ca. 100 µl/Schnitt) hergestellt.
Um sicherzustellen, dass die Färbung korrekt vollzogen wurde, wurde für
jeden Durchlauf neben den eigentlichen Schnitten eine Probe eines PECM
als Positivkontrolle mitgeführt. Ebenso wurde eine Negativkontrolle zum
Ausschluss falsch-positiver Ergebnisse mitgefärbt. Diese wurde zwar mit den
gleichen Reagenzien jedoch nicht mit dem Primär-Antikörper behandelt. Der
genaue Ablauf der vollautomatischen Färbung im Autostainer ist Tabelle 3 zu
entnehmen.
Als Primär-Antikörper kam der oben beschriebene EGFR-Antikörper zum
Einsatz, der mit Antibodydiluent (Dako S2022) im Verhältnis 1:300 verdünnt
wurde. Als Sekundär-Antikörper wurden biotinylierte Ziege-Anti-Maus-
Immunglobuline (Dako REAL Detection System AB2) verwendet. Diese
Reaktion wird mit dem Farbstoff (Chromogen Fast-Red) nachgewiesen.
Dieser wird im Zuge der Färbung im Autostainer mit AP-Substrat-Buffer (Dako
REAL von Fa. Dako, Hamburg) verdünnt, dem zuvor ein Tropfen Levamisol
(auf 10 ml AP-Buffer) zugefügt wurde. Durch Levamisol wird die endogene
Alkalische Phosphatase gehemmt. Chromogen Fast-Red führt aufgrund einer
Hydrolyse des Substrats zu einer rot-braunen Färbung.
An die Hauptfärbung schloss sich unmittelbar die Gegenfärbung mit
Haemalaun (Fa. Dako, Hamburg) an, siehe Tabelle 3. Überschüssige Farbe
wurde unter fließendem Wasser ausgewaschen. Die Schnitte wurden ein
letztes Mal in Aqua dest. belassen, dann getrocknet und mit Aquatex (Fa.
Merck, Darmstadt) eingedeckt.
23
Hauptfärbung im Autostainer
5 min Proteinase K (Dako S3020)
30 min EGFR 1:300 (= Primär-Ak)
verdünnt mit Antibodydiluent (Dako S2022)
15 min Spül-Lösung A (= biotinylierter Sekundär-Ak)
Dako REAL Detection System K5005
15 min Spül-Lösung B (= Streptavidin-AP-Komplex,
basierend auf Alkalischer Phosphatase)
Dako REAL Detection System AP K5005
8 min Chromogen Fast-Red K5005
6 min Chromogen Fast-Red 2 K5005
- 8 min bis 22°
- 5 min bis 22°
Spülung AD
Färbung von Hand
5 min Haemalaun (Dako S3301)
5 min Fließendes Leitungswasser
5 min Eindecken mit Aquatex
Tabelle 3: Färbeprotokolle für die IHC-Färbung mit EGFR-Primärantikörper
24
5.3 Darstellung der IHC Färbungen
Die folgenden Abbildungen 2a bis 2d zeigen Tumorschnitte:
2a (20x Vergrößerung) 2b (20x Vergrößerung)
2c (40x Vergrößerung) 2d (40x Vergrößerung)
Abbildung 2: Beispielbilder für ein PECM nach erfolgter Färbung
25
Die Abbildungen 3a bis 3d zeigen Schnitte von gesunder Mundschleimhaut:
3a (40x Vergrößerung) 3b (40x Vergrößerung)
3c (40x Vergrößerung) 3d (40x Vergrößerung)
Abbildung 3: Beispielbilder aus der Gruppe III (gesunde Schleimhaut)
26
Die nachstehende Abbildung zeigt Schnitte von gefärbten Leukplakien in
allen vorgefundenen Dysplasiegraden von D0 bis D3 und stellt Gruppe I und
Gruppe II gegenüber:
Abbildung 4: Schnitte von gefärbten Leukplakien D0 bis D3 in Gruppe I u. II
27
5.4 Bestimmung der EGFR-Expressionsrate
Zur Semi-Quantifizierung der EGFR-Expressionsrate wurden die gefärbten
Schnitte mithilfe eines Mikroskops mit integrierter Digitalkamera Axio Cam
von Carl Zeiss (Jena) digitalisiert und in Bilddateien (.jpeg oder .tif) überführt.
Es wurden Bilder in 10-, 20- sowie 40-facher Vergrößerung aufgenommen.
Für jedes Präparat wurden 2-4 auszuwertende Präparat-Bereiche, die sog.
region of interests (ROI), festgelegt. In jedem ROI wurden ca. 200-300
epitheliale Zellen ausgezählt und die gezählten Zellen als positiv oder negativ
bezüglich ihrer EGFR-Expression bewertet. Pro Schnitt wurden somit ca. 900
Zellen beachtet. Als Software für dieses Cell-Counting diente ImageJ Version
1.46 (entwickelt bei National Institutes of Health, Bethesda).
Der Quotient aus EGFR-positiven- zu EGFR-negativen-Zellen wurde in
Prozent dokumentiert. Dieser Wert entspricht dem prozentualen Anteil der
EGFR-Expression (expression rate, ER) im vorliegenden Präparat. Die ER (je
Schnitt) stellt den gemittelten Wert der Einzel-Zählungen aus den ROIs dar.
Die Vorteile dieser Auszählungs-Methode sind in der Diskussion dieser Arbeit
erläutert.
5.5 Statistik
Alle Ergebnisse wurden tabellarisch festgehalten, hierbei kam das
Tabellenkalkulationsprogramm Excel 2010 zum Einsatz (Microsoft Corp.,
Redmond, USA).
Zur statistischen Auswertung wurde das Programm SPSS 19.0 (IBM,
Armonk, USA) verwendet. Dieses konnte über das Regionale Rechenzentrum
der Universitätsklinik Erlangen-Nürnberg bezogen werden. Signifikante
Unterschiede wurden mit dem Mann-Whitney-U-Test für unabhängige
Stichproben berechnet. Als Signifikanzniveau wurde p < 0,05 festgelegt.
28
6 Ergebnisse
6.1 Ergebnisse der HE-Färbungen
Die gefärbten Gewebeschnitte wurden von zwei unabhängigen Pathologen
untersucht. Die vorhandenen Leukoplakien wurden hinsichtlich ihres
Dysplasiegrades beurteilt. Bei den Tumoren wurden deren
Differenzierungsgrad (Grading) und deren Stadieneinteilung (Staging)
bestimmt. Die Ergebnisse wurden tabellarisch festgehalten, um Aussagen
über die prozentualen Verteilungen der genannten Parameter zu treffen.
6.1.1 Klinische Kriterien und histologische Charakterisierung
der Proben in Gruppe I
Die Einschlusskriterien wurden von insgesamt 40 als Leukoplakien
klassifizierten Schnitten erfüllt. Als weitere prämaligne Gewebeproben
wurden 13 fakultative Präkanzerosen aus dem Oropharynx in die Gruppe
miteinbezogen. Somit konnten insgesamt 53 prämaligne, pharyngeale
Leukoplakien immunhistochemisch untersucht werden.
Bei 21 Patienten dieser Gruppe wurde im Rahmen der Nachuntersuchung
(Follow-Up innerhalb von 5 Jahren) eine Gewebeprobe des
korrespondierenden Tumors (PECM) gewonnen.
Von den 53 gefärbten prämalignen Läsionen stammen insgesamt 34 von
männlichen Probanden. Dies entspricht einem Prozentsatz von 64,2 %.
Weitere 19 Proben bzw. 35,8 % wurden bei weiblichen Probanden
diagnostiziert. Das Verhältnis Männer : Frauen lag somit ungefähr bei 2 : 1 .
Betrachtet man das Alter der 53 überprüften Patienten bei der Erstdiagnose
der Leukoplakie, so ergibt sich ein Durchschnittsalter von 61,8 Jahren, wobei
das Durchschnittsalter der männlichen Erkrankten bei 60,2 Jahren, das der
weiblichen Probanden bei 63,3 Jahren liegt.
Die Läsionen manifestierten sich in der Periode zwischen 1997 und 2011.
In dem Kollektiv waren alle Dysplasiegrade - D0, D1, D2 und D3 –
vorhanden.
29
Die prozentuale und numerische Verteilung der Dysplasiegrade in Gruppe I
sind in Abbildung 5 und Tabelle 4 wiedergegeben:
Abbildung 5: Graphische Darstellung der Dysplasiegrad-Verteilung in
Gruppe I in Prozent
Dysplasiegrad Anzahl Prozentanteil
D0 15 28,3 %
D1 14 26,4 %
D2 13 24,5 %
D3 11 20,8 %
Total 53 100 %
Tabelle 4: Numerische und prozentuale Dysplasiegrad-Verteilung für die
Leukoplakien in Gruppe I
30
6.1.2 Histopathologische Bewertung der korrespondierenden
Tumorprobe
Von den 53 maligne entartenden Patientenproben der Gruppe I konnten noch
insgesamt 21 Patienten für eine Follow-Up-Untersuchung gewonnen und
immunhistochemisch untersucht werden. Die meisten dieser
erstdiagnostizierten Tumore waren von kleiner Größe. Bei 15 von diesen
Tumorproben war die Tumorgröße dokumentiert worden. 60 % aller PECM
befanden sich im T1-Stadium, 13,3 % waren T2-, 6,7 % waren jeweils T3-
und T4-gewichtet. In zwei Fällen lag ein Carcinoma in Situ (CIS) vor, dies
entspricht anteilig 13,3 %.
Um den Differenzierungsgrad zu beschreiben, wurde bei 20 Proben das
Grading erfasst. Dabei befanden sich 25 % der untersuchten Proben im G1-
Stadium (differenziert), 45 % waren G2 (mäßig differenziert) und 30 % waren
undifferenziert. Betrachtet man das Tumorstadium, so befanden sich 81,3 %
in einem frühen Stadium (Stadium I – II). 18,8 % befanden sich im
Spätstadium (St. III).
In der nachfolgenden Tabelle 5 sind die Ergebnisse der Tumorproben
zusammengefasst:
Dysplasiegrad der Präkanzerose
EGFR-Expressionsrate der Tumorprobe ERPECM
T N G ST
D0 0,000 4 2b 2 IV
65,620 1 2 2 IV
61,705 1 - 3 I
61,677 1 - 2 IV
53,333 1 2 3 IV
31,646 1 0 1 I
D1 0,000 2 0 3 II
53,219 CIS - 1 I
80,337 1 0 1 I
67,326 2 0 2 II
23,661 1 0 2 I
D2 63,167 1 - 3 II
21,212 - - 2 II
13,259 - - 3 III
31
45,661 3 0 3 III
D3 14,362 - - 1 II
20,588 - - - -
40,098 - - 2 III
64,894 1 - 2 I
44,983 CIS - 1 I
8,673 - - 2 II
Tabelle 5: TNM-Stadien der Follow-Up-Proben
6.1.3 Transformationsrate je nach Dysplasiegrad in Gruppe I
Die Zeitspannen bis zur Transformation der Vorläuferläsionen in ein PECM
(Transformationsrate, DFS-rate) sind in Tabelle 6 dargestellt. Gemittelt über
alle Dysplasiegrade der Gruppe I liegt diese Zeitspanne bei 16,8 Monaten.
Die höhergradigen Dyspalsien D2 und D3 entarten innerhalb eines knappen
Jahres, gemittelt nach 10,5 Monaten. Diese kurze Zeitspanne bis zu ihrer
Entartung spricht für ein erhöhtes malignes Potential.
Niedergradige Dysplasien (D0 + D1) entarten im Mittel nach 23,5 Monaten.
Geb.Datum Entnahme
der Präkanzerose
Alter Follow-Up,
Entnahme der Tumorprobe
Entartungszeitspanne [Monate]
D0: ≈ 60,5 ≈ 17,42 Monate
07.10.1953 25.01.2008 54 17.06.2008 5
16.10.1950 17.07.2007 56 31.07.2007 0,5
15.04.1932 24.09.2007 75 07.11.2008 14
04.11.1936 10.01.2006 69 12.12.2008 35
08.09.1958 10.01.2002 43 06.08.2004 31
21.08.1939 19.12.2006 66 31.07.2008 19
D1: ≈ 57 ≈ 29,6 Monate
13.07.1946 18.04.2002 55 24.04.2002 0
24.06.1958 25.09.2006 48 17.04.2009 31
17.10.1938 03.07.2003 64 11.12.2009 77
31.03.1943 16.06.2004 61 20.09.2007 39
11.07.1944 08.05.2002 57 03.06.2002 1
32
D2: ≈ 54,8 ≈ 11,56 Monate
20.02.1949 06.06.2007 58 14.06.2007 0,25
13.11.1948 11.09.1997 48 08.07.1998 10
09.02.1956 11.11.2008 52 17.02.2009 3
23.11.1935 22.10.1997 61 04.07.2000 33
D3: ≈ 60,5 ≈ 8,54 Monate
28.05.1943 05.10.1998 55 11.12.2001 38
25.03.1930 21.07.2005 75 21.02.2006 7
25.09.1931 09.05.2000 68 01.09.2000 4
04.10.1946 23.06.2008 61 30.06.2008 0,25
06.01.1945 09.05.2006 61 19.06.2006 1
06.06.1962 23.12.2005 43 25.01.2006 1
Tabelle 6: Transformationsraten in Gruppe I, sortiert nach Dysplasiegraden
6.1.4 Klinische Kriterien und histologische Charakterisierung
der Proben in Gruppe II
Für diese Gruppe von prämalignen Geweben (Leukoplakien), die nicht
innerhalb des Beobachtungszeitraumes entarteten und somit als benigne zu
betrachten sind, konnten insgesamt 45 Proben untersucht werden. Die
untersuchten Vorläuferläsionen entstammten alle der Mundschleimhaut.
55,6 % der LP entstammten männlichen Patienten (25 Präkanzerosen). Die
verbliebenen 44,4 % bzw. 20 Gewebeveränderungen wurden bei Frauen
diagnostiziert.
In dieser Gruppe war das Verhältnis Männer zu Frauen nahezu ausgeglichen.
Das Durchschnittsalter der Patienten bei der Primärdiagnose der Läsion in
Gruppe II lag insgesamt bei 49,8 Jahren (Männer im Schnitt 48,3 Jahre,
Frauen 51,4 Jahre).
Im Gegensatz zu den LP der Gruppe I wiesen die Gewebeproben in Gruppe
II keine Dysplasien des Grades 3 auf. Sie beinhalteten nur die
Dysplasiegrade D0 bis D2.
33
Die prozentuale und numerische Verteilung können Abbildung 6 und Tabelle
7 entnommen werden:
Abbildung 6: Graphische Darstellung der Dysplasiegradverteilung in Gruppe
II in Prozent
Dysplasiegrad Anzahl Prozentanteil
D0 22 48,9 %
D1 19 42,2 %
D2 4 8,9 %
Total 45 100 %
Tabelle 7: Numerische und prozentuale Verteilung der Dysplasiegrade in
Gruppe II
6.1.5 Häufigkeitsverteilung der Dysplasiegrade im gesamten
Patientenkollektiv
Wie bereits beschrieben, finden sich in Gruppe II (benigne LP) vor allem
Dysplasien der Stufe D0 und D1. Der Dysplasiegrad D2 ist hier mit 8,9 % aller
Gewebeproben vertreten. Dies stellt einen deutlichen Unterschied zu den
34
prämalignen Läsionen der Gruppe I dar. Dort sind die verschiedenen
Dysplasiegrade nahezu gleichmäßig über das Kollektiv verteilt. Betrachtet
man nur die D2-Dysplasien, so sind diese in Gruppe I etwa 3-mal häufiger
anzutreffen als wie in Gruppe II. Weiterhin wurden D3-Dysplasien nur in
Gruppe I diagnostiziert.
Die genaue Probenzahl/Verteilung der Dysplasiegrade im gesamten
Patientenkollektiv lässt sich folgender Tabelle entnehmen:
Dysplasiegrad D0 D1 D2 D3 Insgesamt
Gruppe I 15 14 13 11 53
Gruppe II 22 19 4 0 45
Insgesamt 37 33 17 11 98
Tabelle 8: Probandenzahl für die jeweiligen Dysplasiegrade in allen
untersuchten Vorläuferläsionen
6.2 Ergebnisse der EGFR-Färbungen
6.2.1 Übersicht über die Expressionsrate in den
Probandengruppen
Die nachstehende Grafik (Abb. 7) veranschaulicht, mit welcher Häufigkeit die
ermittelten Expressionsraten von EGFR in den einzelnen Probandengruppen
(Gruppe 1 bis 3 und Tumorgruppe) vorgefunden wurden. Hierbei wurde nicht
nach Dysplasiegraden unterschieden. Es zeigt sich, dass die Verteilung der
Expression keiner Normalverteilung unterliegt. Daher wurde eine
parameterfreie (verteilungsfreie) Statistik anhand der Färbeergebnisse
durchgeführt. Die Signifikanz des statistischen Zusammenhangs wurde mit
dem Mann-Whitney-U-Test berechnet.
35
Abbildung 7: Häufigkeitsverteilung der Färbeergebnisse in den einzelnen
Gruppen
Im Mittelpunkt der Betrachtung dieser Arbeit steht die Assoziation der
Expression von EGFR mit der Entstehung eines PECM aus einer
präkanzerösen Läsion. Die folgende Übersicht (Abb. 8) veranschaulicht die
Expressionsrate von EGFR in den einzelnen Gruppen, sortiert nach
Dysplasiegraden:
36
Abbildung 8: Box-Whisker-Plots der EGFR-Expressionsraten in den
untersuchten Gruppen und deren Verteilung auf die einzelnen
Dysplasiegrade
Gruppe III ER = Expressionsrate im Kollektiv der gesunden Schleimhäute
Gruppe II ER D0 = Expressionsrate der (nicht-entartenden) D0-Leukoplakien
Gruppe II ER D1 = Expressionsrate der (nicht-entartenden) D1-Leukoplakien
Gruppe II ER D2 = Expressionsrate der (nicht-entartenden) D2-Leukoplakien
Gruppe I ER0 D0 = Expressionsrate der (im Follow-Up entartenden) D0-Leukoplakien
Gruppe I ER0 D1 = Expressionsrate der (im Follow-Up entartenden) D1-Leukoplakien
Gruppe I ER0 D2 = Expressionsrate der (im Follow-Up entartenden) D2-Leukoplakien
Gruppe I ER0 D3 = Expressionsrate der (im Follow-Up entartenden) D3-Leukoplakien
Gruppe I ERPECM = Expressionsrate der entarteten Plattenepithelkarzinome der Mundhöhle
In dieser Abbildung lässt sich anhand der Mediane der Box-Whisker-Plots
ablesen, dass benigne Leukoplakien der Gruppe II (gemittelt) umso höhere
EGFR-Expressionsraten aufweisen, je höher der Dysplasiegrad ist. Dies trifft
37
für die prämalignen Leukoplakien der Gruppe I nicht zu. Die D0-, D1- und D3-
Dysplasien zeigen vergleichbar hohe Expressionsraten, die D2-Dyplasien
jedoch fallen deutlich ab und sogar im Mittel unter den Expressionswert der
D2-Dysplasien der nicht entarteten LP.
Die Gruppe der D2-Dysplasien in den Leukoplakien, die im Follow-Up ein
PECM entwickelten, muss somit als Sonderfall betrachtet werden. Hier
zeigen sich EGFR-Expressionsmuster, die in etwa denen der Gruppe II
(benigne LP) entsprechen (Tab. 9).
Dysplasiegrad D0 D1 D2 D3
Gruppe I 45,68 44,95 28,09 39,65
Gruppe II 27,06 26,12 37,95 -
Tabelle 9: Mittelwerte für die EGFR-Expression in den Gruppen I
(entartende LP) und II (benigne LP)
6.2.2 Tabellarische Zusammenfassung der Färbeergebnisse
In Tabelle 10 sind alle Färbeergebnisse (Expressionsrate in Prozent)
zusammengefasst – diese sind für jede Patientengruppe nach aufsteigendem
Dysplasiegrad geordnet. Außerdem sind die Expressionsraten der
korrespondierenden Tumorproben (Gruppe I PECM, Follow-Up) sowie
Geschlecht und Alter bei Entnahme der ersten Probe festgehalten.
Gruppe Patientenzahl
je Gruppe Dysplasiegrad
männlich/
weiblich
Alter bei
Eingangs-
Untersuchung
Expressions-
rate bei Erst-
Untersuchung
Expressios-
rate der
Tumor-
probe
I 1 D0 m 54 46,714 0,000
I 2 D0 w 56 61,010 65,620
I 3 D0 m 75 47,735 61,705
I 4 D0 m 69 47,931 61,677
I 5 D0 m 43 65,799 53,333
I 6 D0 m 66 47,997 31,646
I 7 D0 w 68 51,622 -
I 8 D0 m 34 59,879 -
I 9 D0 m 56 0,000 -
38
I 10 D0 w 64 0,000 -
I 11 D0 w 64 30,435 -
I 12 D0 m 58 79,311 -
I 13 D0 m 66 50,225 -
I 14 D0 m 68 48,184 -
I 15 D0 w 79 48,357 -
I 16 D1 m 55 61,711 0,000
I 17 D1 m 48 66,698 53,219
I 18 D1 m 64 55,662 80,337
I 19 D1 m 61 54,286 67,326
I 20 D1 w 57 18,719 23,661
I 21 D1 w 45 30,887 -
I 22 D1 w 68 64,105 -
I 23 D1 w 66 50,165 -
I 24 D1 w 70 45,592 -
I 25 D1 w 71 54,818 -
I 26 D1 m 55 100,000 -
I 27 D1 w 70 11,897 -
I 28 D1 w 62 0,000 -
I 29 D1 m 58 14,688 -
I 30 D2 w 58 39,010 63,167
I 31 D2 m 48 26,241 21,212
I 32 D2 m 52 0,000 13,259
I 33 D2 m 61 0,000 45,661
I 34 D2 m 70 57,356 -
I 35 D2 m 64 56,430 -
I 36 D2 w 61 63,754 -
I 37 D2 m 52 0,000 -
I 38 D2 m 60 6,593 -
I 39 D2 m 67 3,801 -
I 40 D2 m 67 13,661 -
I 41 D2 w 59 13,455 -
I 42 D2 w 45 84,857 -
I 43 D3 w 55 100,000 14,362
I 44 D3 w 75 0,000 20,588
I 45 D3 m 68 21,065 40,098
I 46 D3 m 61 33,037 64,894
I 47 D3 m 61 32,932 44,983
I 48 D3 w 43 4,651 8,673
I 49 D3 w 61 63,168 -
I 50 D3 m 58 63,754 -
I 51 D3 m 68 63,848 -
I 52 D3 w 79 43,377 -
I 53 D3 m 61 10,300 -
II 1 D0 w 35 0,000
II 2 D0 m 43 18,310
II 3 D0 m 62 0,000
II 4 D0 m 37 12,230
II 5 D0 m 37 29,157
39
II 6 D0 m 37 2,860
II 7 D0 w 42 8,440
II 8 D0 w 31 7,241
II 9 D0 m 26 30,607
II 10 D0 w 58 57,937
II 11 D0 w 63 43,781
II 12 D0 w 60 38,701
II 13 D0 w 60 19,491
II 14 D0 w 82 42,181
II 15 D0 w 63 0,000
II 16 D0 w 60 0,000
II 17 D0 m 61 39,574
II 18 D0 w 33 50,588
II 19 D0 m 70 24,865
II 20 D0 w 50 65,355
II 21 D0 m 61 41,121
II 22 D0 w 67 62,866
II 23 D1 m 41 0,000
II 24 D1 w 23 0,000
II 25 D1 m 28 46,779
II 26 D1 m 29 41,645
II 27 D1 w 42 26,112
II 28 D1 m 27 0,000
II 29 D1 w 31 7,241
II 30 D1 w 58 57,937
II 31 D1 m 53 0,000
II 32 D1 m 61 0,000
II 33 D1 m 53 70,942
II 34 D1 w 62 18,820
II 35 D1 m 61 39,574
II 36 D1 m 61 6,000
II 37 D1 m 36 36,338
II 38 D1 m 46 0,000
II 39 D1 m 58 64,228
II 40 D1 w 64 41,944
II 41 D1 w 44 38,650
II 42 D2 m 59 55,918
II 43 D2 m 56 25,439
II 44 D2 m 50 39,382
II 45 D2 m 54 31,073
III 1 - - - 36,338
III 2 - - - 43,269
III 3 - - - 38,576
III 4 - - - 38,739
III 5 - - - 33,945
III 6 - - - 0,000
III 7 - - - 0,000
III 8 - - - 38,340
III 9 - - - 46,827
40
III 10 - - - 51,741
III 11 - - - 33,322
III 12 - - - 39,776
III 13 - - - 39,000
III 14 - - - 39,646
III 15 - - - 38,601
III 16 - - - 40,707
III 17 - - - 48,879
III 18 - - - 36,466
III 19 - - - 40,440
III 20 - - - 0,000
III 21 - - - 27,869
III 22 - - - 37,603
III 23 - - - 49,754
III 24 - - - 45,855
III 25 - - - 0,000
III 26 - - - 42,164
III 27 - - - 30,180
III 28 - - - 16,594
III 29 - - - 36,653
Tabelle 10: Gesamt-Übersicht über die Färbeergebnisse
41
6.2.3 Vergleich der EGFR-Expressionsrate der Leukoplakien in
den einzelnen Probandengruppen
Die prämalignen Leukoplakien der Gruppe I sowie die nicht-prämalignen
(benignen) Leukoplakien der Gruppe II bilden den Kernpunkt dieser
statistischen Betrachtung.
Im Box-Whisker-Plot lässt sich das Ergebnis der Färbemethode aus beiden
Gruppen anschaulich vergleichen (Abb. 9).
Abbildung 9: Box-Whisker-Plot über die ER von Gruppe II (n = 45) sowie
Gruppe I (n = 53)
Die Expressionsrate von EGFR unterscheidet sich mittels der Farbmethode in
beiden Gruppen signifikant voneinander. Mit dem Mann-Whitney-U-Test
errechnet sich der p-Wert zu p = 0,017. Dies entspricht einem
hochsignifikanten Zusammenhang.
42
Man kann daraus schließen, dass EGFR in prämalignen Läsionen
(Leukoplakien) signifikant höher exprimiert wird, sofern sich aus diesen
Präkanzerosen ein PECM entwickelt.
Die folgenden Abbildungen (Abb. 10 – 13) zeigen die Expressionsraten
anhand der Färbung aus den verschiedenen Gruppen und in den jeweiligen
Dysplasiegraden:
Abbildung 10: Box-Whisker-Plots der EGFR-Expressionsraten in den
untersuchten Gruppen
Gruppe II ER = Expressionsrate in Gruppe II
Gruppe II ER° = Expressionsrate der (prämalignen) Leukoplakien
Gruppe I ER PECM = Expressionsrate der PECM
Gruppe III ER = Expressionsrate in gesunder Schleimhaut
Die Expressionsraten der PECM unterscheiden sich nicht signifikant von der
Gruppe gesunder Schleimhäute. Vergleicht man „Gruppe III ER“ mit „Gruppe
43
I ER PECM“ (Abb. 10) kommt man im Mann-Whitney-U-Test auf einen p-Wert
von p = 0,22.
Bei der Berechnung der Signifikanz mittels Mann-Whitney-U-Test zwischen
„Gruppe III ER“ und „Gruppe II ER“ (Abbildung 10) ergibt sich ein p-Wert von
p = 0,30.
Nur die D0- und D1-Leukoplakien der Gruppe I (= prämaligne Leukoplakien)
zeigen signifikant höhere Expressionen als die D0- und D1-Leukoplakien der
Gruppe II (= nicht-entartende LP):
Abbildung 11: Box-Whisker-Plots der EGFR-Expressionsraten von D0-
Leukoplakien
Gruppe I ER° D0 = prämaligne D0-Leukoplakien
Gruppe II ER D0 = nicht-entartende D0-Leukplakien
44
Abbildung 12: Box-Whisker-Plots der EGFR-Expressionsraten von D1-
Leukoplakien
Gruppe I ER° D1 = prämaligne D1-Leukoplakien
Gruppe II ER D1 = nicht-entartende D1-Leukplakien
Für eine weitere statistische Betrachtung wurden die D0- und D1-Proben von
Gruppe I zu einer neuen Subgruppe zusammengefasst und deren EGFR-
Expression mit der Kontrollgruppe (Gr. III) verglichen. Der p-Wert berechnet
sich zu p = 0,003. Dies entspricht einem hochsignifikanten Zusammenhang.
Auch bei Hinzunahme der D2-Proben aus Gr. I in diese Subgruppe, bleibt der
p-Wert gering signifikant gegenüber der Kontrollgruppe (p = 0,048).
Für die zusammengefassten D0- und D1-Proben der Gruppe II gilt dieser
Zusammenhang nicht. Gegenüber der Kontrollgruppe ergibt sich kein
signifikanter Unterschied in der EGFR-Expression, der p-Wert liegt bei p =
0,26.
Bei den höheren Dysplasiegraden zeigten sich keine signifikanten
Unterschiede in der EGFR-Expression. Für die D2-Dysplasien von Gr. I und II
liegt der p-Wert bei 0,43 (Abb. 13). Da in Gruppe II keine D3-Proben
45
vorliegen, kann dieser Dysplasiegrad nicht mit Gr. I verglichen werden. In
Gruppe I kommt D3 auf die geringste Probenzahl (n = 11).
Abbildung 13: Box-Whisker-Plots der EGFR-Expressionsraten von D2-
Leukoplakien
Gruppe I ER° D2 = prämaligne D2-Leukoplakien
Gruppe II ER D2 = nicht-entartende D2-Leukplakien
6.2.4 Festlegung des cut-off-points der Überexpression von
EGFR, Odds Ratio und Vertrauensintervall
Um zu beurteilen, ab welchem Prozentwert die Expression von EGFR als
kritisch zu bewerten ist, also ab welcher Expression eine Präkanzerose mit
erhöhter Wahrscheinlichkeit in ein PECM übergeht, muss ein cut-off-point
(COP) der ER festgelegt werden. Oberhalb von diesem soll der
Zusammenhang „höhere Expression und höheres Malignitätsrisiko“ als
gesichert gelten. Diesen COP kann man in der ROC-Kurve ablesen (receiver
operating characteristic). Rechnerisch ergibt sich der COP aus dem höchsten
Youden-Index.
46
Die Expressionsrate stellt somit das Testergebnis aus einem klinischen Test
dar und soll das maligne Potential abschätzen. Liegt ein Patient mit seiner
EGFR-Expressionsrate oberhalb des COP, soll er mit möglichst hoher
Wahrscheinlichkeit auch ein PECM entwickeln.
Die Ordinate und Abszisse der ROC-Kurve erklären sich wie folgt:
Die Sensitivität (Ordinate) stellt die Richtig-Positiv-Rate dar (Angabe in
Prozent). Sie ist der Anteil an Patienten, die im Follow-Up ein PECM
entwickelten, mit Expressionsraten oberhalb des COP im Verhältnis zu allen
Patienten, die im Follow-Up ein PECM entwickelten.
Auf der Abszisse wird die Falsch-Positiv-Rate abgetragen (= 1-Spezifität). Sie
ist der Anteil an Patienten, die im Follow-Up kein PECM entwickelten, mit
Expressionsraten oberhalb des COP im Verhältnis zu allen Patienten, die im
Follow-Up kein PECM entwickelten.
Jede Expressionsrate wurde als cut-off-point festgelegt, die daraus
resultierenden Wertepaare für Sensitivität und 1-Spezifität ergeben die in
Abb. 14 dargestellte ROC-Kurve:
Abbildung 14: ROC-Kurve für alle möglichen cut-off-Punkte innerhalb des
Messbereichs der Expression
47
Die Berechnung der Area under the curve (AUC) ergab einen Wert von 64 %.
Dies ist für einen klinischen Test als zu gering aussagekräftig anzusehen.
Der optimale cut-off-point ist der Messwert, bei dem der Youden-Index seinen
Maximalwert erreicht. Bei diesem Wert ist die Sensitivität (Richtig-Positiv-
Rate) also möglichst hoch, und die Falsch-Positiv-Rate möglichst gering. Der
Youden-Index errechnet sich zu { Sensitivität – (1-Spezifität) }. Die größte
Differenz ergibt sich bei einem cut-off-point von 44,68650 %, wie in Tab. 11
dargestellt.
Positiv, wenn größer oder
gleich Sensitivität 1 - Spezifität Youden-Index
43,57900 ,547 ,222 0,325
44,68650 ,547 ,200 0,347
46,15300 ,528 ,200 0,328
Tabelle 11: Koordinaten der ROC-Kurve, Variable für Testergebnis: ER (%)
Mit Hilfe des cut-off-points lassen sich die Präkanzerosen aus Gruppe I und II
in einer Vierfelder-Tafel zusammenfassen (Tab. 12):
Maligne Entartung (im
Follow-Up)
Gesamt Nein Ja
Expressionsrate < 44,7 %
Expressionsrate > 44,7 %
36 24 60
9 29 38
Gesamt 45 53 98
Tabelle 12: Vierfelder-Tafel
Anhand der Kreuztabelle lassen sich nun die Odds Ratio und das 95%-
Konfidenzintervall bestimmen.
Die Odds Ratio (Quotenverhältnis) gibt die Chance an, dass ein Ereignis bei
einem bestehenden Risikofaktor eintritt, in diesem Falle die Entwicklung eines
48
PECM. Als Risikofaktor ist das Überschreiten des COP (44,7 % ER)
anzusehen.
OR = (29 x 36) / (9 x 24) = 4,8333 ≈ 5
Die Chance ein PECM zu entwickeln ist somit unter Patienten, deren
Präkanzerosen den cut-off-point von 44,7 % überschreiten, knapp 5-mal
höher als wie bei den Patienten, die diesen Wert der Expression nicht
überschreiten.
Das 95%-Konfidenzintervall dieser Odds Ratio errechnet sich wie folgt:
(1) Obere Grenze des 95%-Konfidenzintervalls:
Obere95%KIGrenze = e { lnOR + 1,96 * √[(1/29)+(1/36)+(1/9)+(1/24)] }
= e { 1,57 + 1,96 * 0,46 }
= e { 2,48 }
= 11,99 ≈ 12
Der Wert 1,96 ist der Standardnormalverteilung für ein 95%-
Konfidenzintervall entnommen. Er kann als Näherung auf 2 gerundet
werden.
(2) Untere Grenze des 95%-Konfidenzintervalls:
Untere95%KIGrenze = e { lnOR - 1,96 * √[(1/29)+(1/36)+(1/9)+(1/24)] }
= e { 1,57 - 1,96 * 0,46 }
= e { 0,67 }
= 1,95 ≈ 2
Somit ergibt sich das Quotenverhältnis zu OR(CI95%) = 4,83 (2; 12).
49
Bei Betrachtung des Konfidenzintervalls ist die Chance mindestens 2-fach
und maximal 12-fach erhöht gegenüber denjenigen Patienten, die den COP
nicht überschreiten.
6.2.5 Anzahl der Proben oberhalb des COP
Dass gerade D0- und D1-Dysplasien besonderer Beachtung verdienen, zeigt
sich darin, dass diese Dysplasiegrade im Vergleich zu D2 und D3 innerhalb
der Gruppe deutlich häufiger oberhalb des cut-off-points liegen. In Gruppe I
machen D0 und D1 zusammen etwa 72 % der den COP-überschreitenden
Proben aus. In Gruppe II kommen D0 und D1 zusammen auf etwa 89 %.
Insgesamt sind Proben, die den COP überschreiten, in Gruppe I deutlich
häufiger anzutreffen als in Gruppe II. In Gr. I liegen knapp 55 % aller
rekrutierten Patienten über diesem, in Gr. II dagegen nur 20 % (Tab. 13).
50
Häufigkeitsverteilung der Proben oberhalb des COP (= 44,6865 %)
> COP %-Gesamt
Gruppe I ER0 (n=53) 29 29/53 = 54,72 %
Gruppe I ER0 D0 12 12/29 = 41,38 %
Gruppe I ER0 D1 9 9/29 = 31,03 %
Gruppe I ER0 D2 4 4/29 = 13,79 %
Gruppe I ER0 D3 4 4/29 = 13,79 %
Gruppe I ERPECM (n=21) 11 11/21 = 52,38 %
Gruppe II ER (n=45) 9 9/45 = 20 %
Gruppe II ER0 D0 4 4/9 = 44,44 %
Gruppe II ER0 D1 4 4/9 = 44,44 %
Gruppe II ER0 D2 1 1/9 = 11,11 %
Gruppe III ER (n=29) 5 5/29 = 17,24 %
Tabelle 13: Die Tabelle zeigt die Häufigkeitsverteilung der Proben oberhalb
des COP in den Gruppen insgesamt und sortiert nach Dysplasiegraden
Gruppe I ER0 = Prämaligne Leuokoplakien
Gruppe I ERPECM = Follow-Up-Proben des korrespondierenden Tumors
Gruppe II ER = Nicht-prämaligne Leukoplakien
Gruppe III ER = Proben gesunder Mundschleimhaut
51
7 Diskussion
Die Ergebnisse bestätigen die Arbeitshypothesen: LPM zeigen genau wie die
Tumorproben eine Überexpression von EGFR. Unsere Studie zeigte keine
signifikanten Unterschiede in der EGFR-Expression beim Vergleich der
PECM-Schnitte mit gesunder Mundschleimhaut. Jedoch finden sich die
meisten Proben, die den cut-off-point überschreiten, in der Tumorgruppe
sowie in der Gruppe der prämalignen Leukoplakien. In letzterer liegt die
EGFR-Expression der Proben etwa 3-mal so häufig oberhalb des COP wie in
der Gruppe der nicht-entartenden LP. Der Mann-Whitney-U-Test bestätigt,
dass zwischen der ER der entartenden und nicht-entartenden LP ein
hochsignifikanter Unterschied vorliegt. Außerdem weisen prämaligne LP
gegenüber der Kontrollgruppe eine signifikant höhere EGFR-Expression auf.
Das Überschreiten des COP kann demnach als Risikofaktor für die
Entwicklung eines PECM in diesen Leukoplakien angesehen werden. Nicht-
prämaligne LP zeigen Expressionsraten vergleichbar der Kontrollgruppe und
besitzen kein erhöhtes malignes Potential.
Stellt man die einzelnen Dysplasiegrade von Gruppe I und II gegenüber,
treten die Unterschiede in der ER insbesondere bei den niedrig-
dysplastischen D0- und D1-Proben hervor. Gut drei Viertel der Proben, die
den COP überschreiten, sind diesen Dysplasiegraden zuzuordnen. Fasst
man D0 und D1 zu einer Subgruppe zusammen und vergleicht die ER mit der
Kontrollgruppe, zeigt sich für die entartenden LP der Gruppe I ein
hochsignifikanter Unterschied. Auch unter Hinzunahme von D2 in diese
Subgruppe bleibt der Unterschied signifikant. Die nicht-entartenden LP zeigen
keine erhöhten ER verglichen mit Gruppe III.
Von den höhergradigen D2- und D3-Dysplasien standen weniger Proben zur
Verfügung, rund ein Viertel von diesen liegt über dem COP. Bei diesen
Dysplasiegraden zeigten sich im Vergleich von Gruppe I und II keine
signifikanten Unterschiede der EGFR-Expression.
Zahlreiche weitere Studien haben sich mit der epithelialen Expression von
EGFR befasst [58, 70, 74]. Die Autoren kamen zu dem Ergebnis, dass die
52
EGFR-Expression in potentiell prämalignen Läsionen wie Leukoplakien und
submukösen Fibrosen der Mundschleimhaut ebenso erhöht ist wie im PECM.
EGFR kann somit durchaus als Marker der Entartungswahrscheinlichkeit von
LPM herangezogen werden. Jedoch zeigen diese Studien Schwächen bei der
Auswahl und Rekrutierung der Patienten, wodurch die Ergebnisse an
Aussagekraft verlieren. Auch fehlen diesen Studien beispielsweise Follow-
Up-Untersuchungen, um zu prüfen, ob die vorgefundenen LP überhaupt
maligne entarten, in ihrem Stadium verharren oder ausheilen. Infolgedessen
sind die Ergebnisse widersprüchlich. Während die einen Autoren einen
linearen Zusammenhang zwischen dem epithelialen Dysplasiegrad der LP
und dem Intensitätslevel der EGFR-Färbung vorfinden [70], kommen andere
zu dem Ergebnis, dass die Positivität der EGFR-Färbung weder mit dem
Dysplasiegrad der LP, noch mit dem Raucherstatus der Patienten oder der
Überexpression anderer molekularbiologischer Wachstumsmarker (z.B. Ki-
67) assoziiert werden kann [58]. In einer weiteren groß angelegten Studie
über die EGFR-Expression in LPM wurden die Gewebeproben
histopathologisch gemäß ihrem Dysplasiegrad vorsortiert. Bei dieser Arbeit
wurde auch eine Follow-Up-Untersuchung durchgeführt und die Leukoplakien
in entartende und nicht-entartende Gruppen sortiert. Dabei wurden die
Proben der Genanalyse zugeführt, bei denen sich EGFR stark positiv
anfärben ließ. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass eine erhöhte EGFR-
Genkopienzahl in keiner Korrelation mit dem epithelialen Dysplasiegrad steht,
und führen an, dass die Probenzahl für diesen Zusammenhang zu gering
war. Jedoch erhöht diese die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines
Tumors über einen Beobachtungszeitraum von 10 Jahren [72].
Durch den langen Rekrutierungszeitraum unserer Studie kam ein adäquat
großes Patientenkollektiv zusammen. Zudem wurde durch eine Follow-Up-
Untersuchung (nach spätestens 5 Jahren) erfasst, welche Leukoplakien
maligne transformierten. Die Gewebeproben wurden den Dysplasiegraden
nach WHO-Kriterien zugeordnet und zwischen den im Beobachtungszeitraum
entartenden und nicht-entartenden Leukoplakien eine strikte Trennung
vollzogen. Wie oben beschrieben führt unsere Arbeit zu dem Ergebnis, dass
sich die EGFR-Expressionsraten in den beiden Leukoplakiegruppen (Gruppe
53
I = entartende, Gruppe II = nicht-entartende) signifikant voneinander
unterscheiden. Dieser Unterschied tritt am stärksten hervor bei den
niedergradigen Dyspalsiestufen D0 und D1. Obwohl beim Vorliegen dieser
Läsionen keine invasive klinische Konsequenz, sondern lediglich
Kontrolluntersuchungen in regelmäßigen Abständen indiziert sind, kann mit
Hilfe der EGFR-Expression ihr Gefahrenpotential einer malignen Entartung
präziser erfasst werden. Anhand unserer Daten kann diese Aussage für die
Dysplasiegrade D2 und D3 nicht getroffen werden, da das Kollektiv zu wenige
Patienten umfasste.
Aufgrund des gefundenen signifikanten Zusammenhangs in den mehr
Patienten umfassenden D0- und D1-Gruppen, sollten ähnlich hohe Fallzahlen
auch in den D2- und D3-Gruppen angestrebt werden. Dies könnte im
Rahmen einer neuen Studie geschehen. Eine der größten Studien, die sich
mit der Entartung von LPM befasste, wurde bereits 2006 von Amagasa et al.
durchgeführt. Die Autoren kamen zu dem Ergebnis, dass der von der
Vorläuferläsion erreichte Grad der Dysplasie keinen signifikanten Einfluss auf
deren Entartungsrate hat [3]. Die Begründung hierfür liegt möglicherweise
darin, dass die gefundenen Leukoplakien, die nach erfolgter Biopsie dem D2-
oder D3-Grad zugeordnet wurden und somit als hochriskant einzustufen
waren, chirurgisch vollständig mit ausreichendem Sicherheitsabstand
exzidiert wurden. An Stellen exzidierter oraler Vorläuferläsionen kommt es
nur selten zur malignen Entartung [3, 19, 68].
Wie bereits erwähnt, kommt es auch in der Beurteilung des Vorhandenseins
und des Ausprägungsgrades von Dysplasien selbst zwischen erfahrenen
Pathologen zu deutlichen Abweichungen und somit Fehleinschätzungen [37,
71]. Dieser Problematik wurde in unserer Studie damit begegnet, dass alle
Proben durch 2 unabhängige Pathologen untersucht wurden. Um die
abweichenden Einschätzungen durch verschiedene Untersucher möglichst
gering zu halten, ist ein eindeutiges Klassifikationssystem von höchster
Wichtigkeit. Der Begriff der „Dysplasie“ ist in der Literatur nicht einheitlich
definiert. Er beschreibt einerseits den Verlust der Epithelschichtung in
Verbindung mit dem Vorhandensein zellulärer Atypien wie
54
Kernpolymorphismus, Nukleolenvergrößerung, hyperchromatischen Kernen
und Mitose-Atypien. Dabei wird nicht unterschieden, ob es sich um eine
prämaligne Läsion oder einen invasiv wachsenden, die Basalmembran
überschreitenden Tumor handelt. Des Weiteren dient er der Beschreibung
von ossären Systemerkrankungen (u.a. der Fibrösen Dysplasie) [51]. Daher
wurde 2005 parallel zur Dysplasiegrad-Einteilung der WHO auch das Konzept
der Squamösen Intraepithelialen Neoplasie (SIN) vorgestellt [31]. Dieses
System beschreibt präzise intra-epitheliale Neubildungen, wobei die
Basalmembran noch vorhanden sein muss. Das SIN-Grading umfasst drei
Grade (SIN-I, SIN-II, SIN-III), wobei die niedergradigen SIN-I und SIN-II mit
den Dysplasiegraden D1 und D2 übereinstimmen. Als entscheidende
Abweichung (vom Dysplasiegrading) ist der Grad SIN-III anzusehen, da
dieser die D3-Dysplasien sowie die Ausbildung eines CIS (Carcinoma in Situ)
zu einer Risikogruppe zusammenfasst. Im Falle eines SIN-III wird die
Entartungswahrscheinlichkeit mit 90 % angegeben, weshalb eine Entfernung
der Läsion als unmittelbare klinische Konsequenz indiziert ist. Bei den
niedergradigen SIN-I und SIN-II sind regelmäßige Kontrollen in Intervallen
von 3 bis 6 Monaten angezeigt. Eine Epithelhyperplasie (entsprechend D0)
benötigt keine weiteren Kontrollen [15], für diese bietet das SIN-Grading
keine Empfehlung für die klinische Nachsorge an. Jedoch können auch D0-
Vorläuferläsionen maligne transformieren [3, 56, 71]. Die Ergebnisse unserer
Studie legen daher eine zusätzliche molekularbiologische Analyse dieser
niedergradigen Vorläuferläsionen nahe, da deren malignes Potential
unterschiedlich hoch sein kann.
Auch die experimentelle Methode, mit der die ER eines epithelialen Proteins
erfasst wird, ist nicht einheitlich festgelegt. Viele Arbeitsgruppen verwenden
Computerprogramme zur Bildanalyse der mittels Mikroskop digitalisierten
Schnitte. Diese Methode bezeichnet man als automated semi-quantitative
analysis und ist beispielsweise mit dem Programm ImageJ durchführbar.
Dabei werden die Zellen in den ROIs automatisch erkannt und als positiv
oder negativ gezählt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die positiven und
negativen Zellen manuell unter dem Mikroskop auszuzählen, um die
Expressionsraten im Epithel zu quantifizieren [68, 72]. Die Auswertungen
55
dieser Methoden können sich selbst bei ähnlichen Patientenkollektiven
unterscheiden und somit zu anderen Ergebnissen führen [60, 70].
In unserem Falle wurde die Bildanalyse-Software imageJ zur Hilfe
genommen. Die Vorteile sind darin zu sehen, dass der Untersucher einzelne
Zellen jederzeit markieren oder die Markierung wieder aufheben kann,
während das Bildprogramm automatisch jeweils die positiven und negativen
Zell-Markierungen zusammenzählt [30]. Dadurch werden keine Zellen für die
Zählung übersehen. Außerdem kann der Betrachter zwischen ungünstig
angeschnittenen Zellen sowie Überlappungen einzelner Zellkerne gut
differenzieren und Zählfehler somit minimieren. Da die Zellen während des
Markierungsprozesses schon zusammengezählt werden, bedeutet dies eine
enorme Zeitersparnis. Änderungen bei den Markierungen sind auch nach
abgeschlossener Zählung jederzeit möglich. Die benötigten Bildprogramme
(z.B. ImageJ) sind im Internet frei verfügbar, einziger Nachteil ist der enorme
Zeitaufwand für die Auszählung der Präparate.
Manche Autoren beurteilen die Intensität bzw. Positivität ihrer
Immunfärbungen nach Augenmaß [11]. Dieses Vorgehen wird jedoch von
anderen Autoren strikt abgelehnt, da es zu hoher Subjektivität unterliegt [55].
Auch bei unserer Studie wurde zunächst die Intensität der Färbung frei
beurteilt und so die Positivität der Schnitte festgelegt. Die Methode wurde
aber zugunsten der (semi-) quantitativen Analyse fallengelassen, um
reproduzierbare, einsehbare Bilddaten zu erhalten.
Grundsätzlich sollte überlegt werden, ob die molekularbiologische
Untersuchung von EGFR und somit die Einteilung der Patienten in eine
Hochrisiko- und Niedrigrisikogruppe nicht nur zur Prognoseabschätzung,
sondern auch für neue Therapieansätze wertvoll ist. Aktuell gibt es kein
einheitliches Therapieschema, mit dem eine signifikante Reduktion des
malignen Entartungspotentials einer LPM erreicht werden kann [24].
Höhergradige Dysplasien werden standardmäßig chirurgisch oder
laserchirurgisch exzidiert (Vaporisation). Ein generelles Problem stellt die
hohe Rezidivrate dar, die mit etwa 30 % angegeben wird [43]. Daher sollten
die bestehenden Therapieschemata um weitere sinnvolle Schritte im
gesamten Behandlungskonzept erweitert werden.
56
Dies konnte erfolgreich bei der Behandlung des HER2/neu-
überexprimierenden Mammakarzinoms mithilfe monoklonaler Antikörper
(Trastuzumab/Herceptin®) umgesetzt werden. Diese Krebsimmuntherapie
wird kombiniert mit den bestehenden Behandlungsmethoden aus adjuvanter
Chemotherapie, Bestrahlung und antihormoneller Therapie [59]. Trastuzumab
ist gerichtet gegen den EGFR-verwandten ErbB2-Rezeptor, der als
Wachstumsfaktor auf der Oberfläche von Krebszellen exprimiert wird. Die
Blockade des Rezeptors kann Rückfälle um 50 % reduzieren und somit zur
Heilung beitragen, unabhängig davon ob bereits Fernmetastasen bestehen.
Dieser Zusammenhang wurde in vielen Studien bestätigt [48, 49, 53, 69]. Die
Überexpression des HER2/neu-Gens ist bei etwa 30 % der
Mammakarzinome auszumachen. Bei diesen ist die Prognose verschlechtert
[4, 73].
Interessant ist die Betrachtung des HER2/neu-Status in
Plattenepithelkarzinomen der Mundhöhle. 11 bis 53 % der PECM weisen eine
Überexpression auf. In diesen Fällen ist die Proliferationsrate der Zellen und
ihr angiogenetisches Potential erhöht sowie die Zelladhäsion vermindert [64].
Einen solchen immuntherapeutischen Ansatz gibt es bereits für den
epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor: Der monoklonale Antikörper
Cetuximab (Handelsname Erbitux) kommt bei der Behandlung des EGFR-
überexprimierenden metastasierenden Kolorektalkarzinoms zum Einsatz, mit
der Einschränkung, dass dieses kein mutiertes K-Ras-Gen enthalten darf.
Seit September 2008 ist er auch für die Therapie von lokal fortgeschrittenen
Plattenepithelkarzinomen des Kopfes und Halses (SCCHN) in Verbindung mit
einer Strahlentherapie zugelassen. Zu den Nebenwirkungen zählen
Hautreaktionen und Mukositis [13]. Weitere Zulassungen sind beantragt, zum
Beispiel für die Erstlinientherapie des metastasierten nicht-kleinzelligen
Bronchialkarzinoms.
Der Erfolg dieser neuen Behandlungsmöglichkeit muss in weiteren Studien
untersucht werden. Die Immuntherapie könnte sich als alternatives
Behandlungskonzept mit möglicherweise geringeren Nebenwirkungsraten
und höherem Therapieansprechen beim PECM etablieren [54].
57
Unsere Studie zeigte, dass die Überexpression von EGFR in LPM als
Parameter der Malignitätswahrscheinlichkeit herangezogen werden kann. In
den entartenden- und nicht-entartenden LP zeigen sich signifikant
unterschiedliche Expressionsraten, für die sich ein cut-off-point als
Schwellenwert für die Malignität definieren lässt. Die Bestimmung der EGFR-
Expressionsrate könnte somit einen wichtigen Beitrag leisten, um die
histopathologische Untersuchung von Vorläuferläsionen weiter zu
objektivieren und zu präzisieren. Die Verbesserung der Einschätzung von
präkanzerösen Läsionen ist für die Früherkennung maligner Prozesse von
entscheidender Bedeutung, und kann bei frühzeitigem Therapiebeginn die
Überlebenszeit der Betroffenen erhöhen. Außerdem bieten sich über die
Ermittlung des Rezeptorstatus neue immuntherapeutische Ansätze, deren
Erfolg in künftigen Studien zu prüfen ist.
58
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9 Erklärung
Hiermit versichere ich, dass die vorliegende Dissertation eigenständig und nur
unter Zuhilfenahme der angegebenen Literatur von mir erstellt und keiner
anderen Fakultät oder Universität zur Prüfung bereits vorgelegt wurde. Die
Quellen und Hilfsmittel wurden vollständig angegeben. Tabellen und
Abbildungen, die anderen Werken dem Sinn nach oder im Wortlaut entnommen
wurden, sind als Entlehnung gekennzeichnet.
Moritz Bechtold
65
10 Abkürzungsverzeichnis
LP Leukoplakie
LPM Leukoplakie der Mundhöhle
PECM Plattenepithelkarzinom der Mundhöhle
EGF epidermal growth factor
EGFR epidermal growth factor receptor, epidermaler Wachstumsfaktor-
Rezeptor
HE Hämatoxylin-Eosin
ROI region of interest
COP cut-off-point
ROC receiver operating characteristic
TAA Tumorassoziiertes Antigen
TGF-α transforming growth factor
ER expression rate, Expressionsrate
Follow-Up Nachuntersuchung nach Beobachtungszeitraum von 5 Jahren
DFS-rate Transformationsrate
AUC Area under the curve
OR odds ratio, Quotenverhältnis
SIN Squamöse Intraepitheliale Neoplasie
AD Aqua dest.
66
11 Herstellerverzeichnis
Deckgläser
Deckgläser verschiedener Größe
Menzel Glasbearbeitungswerk GmbH & Co. KG
Saarbrückener Straße 248, 38116 Braunschweig
Objektträger
SuperFrost Ultra Plus®
Menzel Glasbearbeitungswerk GmbH & Co. KG
Saarbrückener Straße 248, 38116 Braunschweig
Xylol (Isomere), 2-Propanol sowie Ethanol vergällt
Carl Roth GmbH & Co. KG
Schoemperlenstraße 3-5, 76185 Karlsruhe
Hämatoxylin, Eosin
Sigma-Aldrich Chemie GmbH
Kappelweg 1, Industriegebiet Süd, 91625 Schnelldorf
Salzsäure, Entellan® + Aquatex® Eindeckmedium
Firma Merck KGaA
Frankfurter Straße 250, 64293 Darmstadt
Dako Cytomation Autostainer mit Dako REAL Kit
Proteinase K (Dako S3020)
EDTA-Puffer, pH 9,0 (Dako S2367)
Dako-Waschpuffer, pH 7,6 (Dako S3006)
Avidin + Biotin (Dako X0590)
Antibodydiluent (Dako S2022)
Lsg. A, Dako REAL Detection System K5005
Lsg. B, Dako REAL Detection System AP K5005
Chromogen Fast-Red K5005 + Levamisol
67
Dako Hämalaun S3301
Dako Diagnostika Deutschland GmbH
Stresemannstraße 161, 22769 Hamburg
Primärantikörper Dako EGFR Clone H11
Dako Diagnostika Deutschland GmbH
Stresemannstraße 161, 22769 Hamburg
Axioskop, Axiocam
Carl Zeiss Jena GmbH, Unternehmensbereich Mikroskopie
Carl-Zeiss-Promenade 10, 07745 Jena
Microsoft SPSS 19.0, Excel 2010, Word 2010
Microsoft Corporation
One Microsoft Way
Redmond, WA 98052-7399, USA
ImageJ by Wayne Rasband
National Institutes of Health NIH, Bethesda, USA
68
12 Danksagung
Mein herzlicher Dank gilt meinem Doktorvater, Herrn Prof. Dr. med. Dr. med.
dent. Emeka Nkenke, für die Aufnahme in seine Arbeitsgruppe, die
Bereitstellung dieses hoch interessanten Themas sowie seine fachlich
kompetente Unterstützung bei Fragen der Methode und Statistik. In
besonderem Maße bedanke ich mich bei Herrn Prof. Dr. med. Dr. med. dent.
Dr. h. c. Friedrich W. Neukam für die Möglichkeit, dieses Dissertationsprojekt an
der Mund-, Kiefer- u. Gesichtschirurgischen Klinik der Friedrich-Alexander-
Universität Erlangen-Nürnberg durchführen zu dürfen. Vielen Dank auch an
Herrn PD Dr. med. Dr. med. dent. Florian Stelzle für seinen Beitrag als
Korreferent zur Vollendung dieser Dissertation.
Bei meiner Betreuerin, Fr. Dr. rer. nat. Jutta Ries, möchte ich mich
außerordentlich bedanken für ihre fachliche Unterstützung in allen Belangen
dieser Dissertation sowie ihr besonderes persönliches Engagement.
Herzlichen Dank richte ich auch an Herrn Dr. Lutz Klinghammer der
Medizinischen Klinik 2 des Universitätsklinikums Erlangen für seine Hilfe bei
Fragen der Statistik sowie Einarbeitung in SPSS.
Weiterhin gilt mein Dank Herrn PD Dr. med. Dr. med. dent. Falk Wehrhan und
Herrn Dr. med. dent. Patrick Möbius für ihre Hilfe bei der Literaturrecherche
sowie Erläuterung der Methode für die Auswertung der immunhistochemischen
Schnitte.
Vielen lieben Dank an meine ehemalige Kommilitonin Fr. Dr. med. dent. Patricia
Gorecki für ihre Hilfe bei der Rekrutierung der Patientenproben.
Ich möchte mich ebenfalls für die Hilfsbereitschaft und Einarbeitung durch das
Labor-Team der Mund-, Kiefer- u. Gesichtschirurgischen Klinik bedanken,
namentlich Fr. S. Schönherr, Fr. E. Diebel und Fr. A. Krautheim-Zenk.
Meinen Eltern danke ich herzlich für ihre fortwährende Unterstützung, welche
meinen Lebensweg, mein Studium und diese Dissertation überhaupt erst
ermöglicht hat.
69
13 Lebenslauf
Persönliche Daten
Name: Moritz Klaus Bechtold
Wohnort: Otto-Goetze-Str. 3, 91054 Erlangen
Geburtsdatum: 24.09.1986
Geburtsort: Mainz
Eltern:
PD Dr. med. Heinrich Bechtold (Facharzt für Innere Medizin u. Kardiologie)
Andrea Bechtold (Fachärztin für Kinder-/Jugendheilkunde)
Familienstand: ledig
Staatsangehörigkeit: deutsch
Schulausbildung
Juni 2006 Abitur am Albert-Schweitzer-Gymnasium Crailsheim
Studium
WS 06/07 bis SS 11 Medizinstudium an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
07/2008 Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung (Physikum)
WS 10/11 Beginn des Doppelstudiums Medizin und
Zahnmedizin an der FAU Erlangen-Nürnberg
01/2011 Beginn der Promotion in der Abteilung für Mund-, Kiefer- u. Gesichtschirurgie an der FAU Erlangen-Nürnberg
WS 11/12 und SS 12 Praktisches Jahr an der FAU Erlangen-Nürnberg
02/2012 Zahnärztliche Vorprüfung (Physikum)
04 bis 07/2013 Zweiter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung und Abschluss des Medizinstudiums, Approbation als Arzt
Weiterbildung
03/2012 Grundkurs im Strahlenschutz für Ärzte