Expressionsanalyse von Notch 1, Notch 2 und Cyclin D1 in Gliomen

Abstract

Astrozytome stellen die häufigsten hirneigenen Tumore dar und bilden eine heterogene Gruppe von neoplastischen Raumforderung des ZNS. Sie sind zwar im Vergleich zu Tumorentitäten anderer Organe eher selten, haben jedoch vor allem bei höherer Malignität eine sehr schlechte Prognose. Die Hauptaufgabe dieser Arbeit war es, die Expression von Notch 1, Notch 2 und Cyclin D1 in 305 Astrozytomen/Glioblastomen aller vier WHO-Grade und in 95 Normalhirnproben von 8 Patienten zu untersuchen, um so eine mögliche diagnostische, prognostische und therapeutische Relevanz hinsichtlich ihres Expressionsprofils im „Zielgewebe“ näher zu charakterisieren. Dabei wurden immunhistochemische Verfahren in Kombination mit der TMA-Methode eingesetzt. Die Proteine des Notch Signalwegs sind an vielen Prozessen wie der Differenzierung, Proliferation und Apoptose von Zellen beteiligt und wirken auf Cycline, die als Proteine am Ablauf und der Regulierung des Zellzyklus beteiligt sind. Deshalb stellte sich nun die Frage, wie die einzelnen Rezeptoren des Notch Signalwegs Notch 1 und Notch 2 und Cyclin D1 in Gliomen der WHO Grade I bis IV in Abhängigkeit von prognostischen Parametern wie Überlebenszeit exprimiert werden. Die statistische Auswertung ergab für die Expressionsrate von Notch 1 eine stetige Zunahme bei Astrozytomen WHO Grad I bis IV, wobei die pilozytischen Astrozytome WHO Grad I eine hochsignifikant niedrigere Notch 1 Expression als alle anderen Tumorgrade aufwiesen, was zu ihrer Sonderrolle als niedrig maligne Tumoren passt. Für die Notch 2 Expression zeigte sich eine Abnahme mit steigendem Tumorgrad von WHO Grad I zu IV. Eine inverse Korrelation von Notch 1 zu Notch 2 konnte, wie bereits in anderen Studien, gezeigt und somit ihre unterschiedliche Aufgabe sogar im selben Gewebe belegt werden. In den Survival Analysen nach Kaplan-Meier konnte für niedrig Notch 1 und hoch Notch 2 exprimierende Astrozytome eine bessere Überlebenszeit gefunden werden. Diese Ergebnisse sprechen für eine onkogene Wirkung von Noch 1 und eine Tumorsuppressive Wirkung von Notch 2 in Gliomen. Die signifikante Abnahme der Cyclin D1 Expression von Gliomen WHO Grad II über WHO Grad III zu WHO Grad IV, sowie die signifikante Zunahme von WHO Grad I zu WHO Grad II stehen in teilweisem Widerspruch zu früheren Studien, was jedoch durch methodische und strukturelle Unterschiede der einzelnen Arbeiten zu erklären ist. Es zeigte sich eine positive Korrelation von Cyclin D1 zu Notch 2. Für Cyclin D1 und Notch 1 konnte jedoch keine Korrelation nachgewiesen werde. Für die diffusen Astrozytome WHO Grad II zeigte sich in der Überlebenszeitanalyse nach Kaplan-Meier ein längeres Überleben für hoch Cyclin D1 exprimierende Tumore. Für die WHO Grade III und IV konnte, wie bereits in der Literatur beschrieben, für hoch Cyclin D1 exprimierende Gliome ein Trend zu kürzeren Überlebenszeiten gefunden werden. Die unterschiedlichen Expressionsergebnisse von Cyclin D1 lassen jedoch noch wenig Rückschlüsse über seine genaue Wirkung in Astrozytomen zu. Diese Arbeit zeigt, dass der Notch Signalweg mit seinen Rezeptoren Notch 1 und Notch 2 durchaus Potential für immunhistochemische Untersuchungen zu diagnostischen, prognostischen und vielleicht sogar therapeutischen Zwecken besitzt. Die Ergebnisse der Cyclin D1 Expression sind jedoch weniger aussagekräftig. Um einen genauen Ansatzpunkt für therapeutische Maßnahmen zu finden, werden weitere Studien nötig sein.

Astrocytomas represent the most frequent tumors of the brain among the heterogeneous group of neoplasms of the CNS. The proteins of the Notch signaling pathway are involved in many processes such as the differentiation, proliferation and apoptosis of cells and have an effect on cyclins which play a significant role in the regulation of the cell cycle. The main objective of this study was to examine the expression of Notch 1, Notch 2 and Cyclin D1 in 305 astrocytomas/glioblastomas of all four WHO grades and in 95 regular brain samples of 8 patients with immunohistochemical methods. As a result of statistical analysis a constant increase of the expression of Notch 1 in astrocytomas WHO grade I to IV could be shown. In particular, the pilocytic astrocytomas WHO grade I had a highly significant lower Notch 1 expression in comparison to all of the other tumor grades. The Notch 2 expression showed a reduced expression with increasing tumor grade from WHO grade I to IV. There was an inverse correlation of Notch 1 to Notch 2 suggesting a different effect of both markers even in the same tissue. Also, there was a better survival time according to Kaplan-Meier survival time analysis for low Notch 1 and high Notch 2 expressing astrocytomas. These results confirm an oncogenic effect of Notch 1 and a tumoursuppressive effect of Notch 2 in gliomas. A significant decrease of the expression of Cyclin D1 could be found in gliomas from WHO grade II through WHO grade III to WHO grade IV as well as a significant increase of WHO grade I to WHO grade II. Furthermore, there was a positive correlation between Cyclin D1 and Notch 2. No correlation could be found for Cyclin D1 and Notch 1. A longer survival time was found in diffuse astrocytomas WHO grade II for high Cyclin D1 expressing tumors in the Kaplan-Meier survival time analysis. WHO grade III and IV tumors showed a trend towards shorter survival times. This study shows that the Notch signaling pathway with its receptors, Notch 1 and Notch 2, has a potential for immunohistochemical analysis for diagnostic, prognostic and perhaps even therapeutic purposes. The results of the Cyclin D1 expression were, however, less significant. To find an exact starting-point for therapeutic measures, further studies will be necessary.