Abstract

Naim Ramin

Koexpression von VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), c-Met - Rezeptor und HGF/SF (Hepatocyte Growth Factor / Scatter Factor) in Pleurametastasen

Ziel dieser Untersuchung war die Charakterisierung angiogenetisch wirksamer Proteine in Pleurametastasen. Es wurde Biopsiegut sekundärer Pleuratumoren von 71 Patienten aus dem Einsendegut des Institutes für Pathologie an den Berufsgenossenschaftlichen Kliniken „Bergmannsheil“ immunhistochemisch hinsichtlich der Expression von HGF/SF (hepatischer Wachstumsfaktor bzw. Scatter Faktor; HGF und SF bezeichnen dasselbe Protein), c-Met (Rezeptor des HGF/SF) und VEGF/VPF (vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor, auch VPF: Vascular Permeability Factor genannt) analysiert. Die in-situ Hybridisierung wurde zum Nachweis von mRNA Trankripten von c-Met und VEGF eingesetzt.

Eine deutliche intrazytoplasmatische Expression, teils Überexpression von VEGF, c-Met und HGF/SF konnte bei 83% bis 94% der pleuralen Metastasen von Mamma-, Lungen-, Gastrointestinaltrakt- und Urogenitaltrakt-Karzinomen sowie verschiedenen anderen Tumoren nachgewiesen werden. Eine Synthese von VEGF und c-Met war in Tumorzellen zu belegen mit Hilfe der in-situ Hybridisierung. Es lag eine statistisch signifikante Koexpression (p<0,05) von VEGF mit c-Met und HGF/SF im Tumorgewebe vor. Der Tyrosinkinaserezeptor c-Met (Rezeptor des hepatischen Wachstumsfaktors) bildet zusammen mit dem zugehörigen Liganden HGF/SF ein parakrines Signalsystem. Dieses System ist in den Prozeß der Angiogenese eingebunden, wobei HGF/SF nach Synthese in mesenchymalen Zellen eine angiogenetische Wirkung z.B. auf Gefäßendothelzellen und Gefäßwandmyozyten ausübt. Die Befunde belegen die Bedeutung des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF), des hepatischen Wachstumsfaktors (HGF/SF) und des c-Met in Tumoren im Zusammenspiel bezüglich ihrer Wirksamkeit bei der Angiogenese. Unter Berücksichtigung der nachgemessenen Koexpression kann eine autokrine/parakrine Stimulation dieser angiogenetisch wirksamen Systeme diskutiert werden.

Eine gleichzeitige Überexpression bzw. ein synergistischer Effekt dieser Proteine einschließlich VEGF ist über das Plasminogen-Urokinase-System möglich. Insbesondere unter Berücksichtigung der Wirkung von VEGF auf eine Steigerung der Gefäßpermeabilität können die hier erhobenen Untersuchungsergebnisse eine Grundlage möglicher zukünftiger palliativer Therapiestrategien mit antiangiogenetische n Substanzen bei refraktären malignen Pleuraergüssen darstellen.

1  EINLEITUNG  5

1.1  DIE CHRONIK DER ANGIOGENESE  5

1.2  METASTASIERUNG  6

1.3  DIE PLEURAKARZINOSE  9

1.4  ZIEL DER DURCHGEFÜHRTEN UNTERSUCHUNGEN  10

2  ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE DER PLEURA  11

2.1  DIE ANATOMIE  11

2.2  PLEURA VISCERALIS  11

2.3  PLEURA PARIETALIS  12

2.4  DIE BLUTGEFÄßE  13

2.5  DIE LYMPHGEFÄßE  13

2.6  DIE PLEURAFLÜSSIGKEIT  14

2.7  PHYSIKALISCHE PHÄNOMENE IN DER PLEURAHÖHLE  14

2.8  DIE FUNKTIONEN DER PLEURA  15

2.9  STÖRUNG DES FLÜSSIGKEITSHAUSHALTES DER PLEURAHÖHLE  15

2.10  DIE LYMPHANGIOSIS CARCINOMATOSA  16

2.11  DIE MORPHOLOGIE DER PLEURAKARZINOSE  17

2.12  DAS AUSBREITUNGSVERHALTEN SEKUNDÄRER PLEURATUMOREN  18

2.13  DIE PLEURABIOPSIE  18

3  VEGF  19

3.1  EINFÜHRUNG IN DAS VEGF / VPF - SYSTEM UND IHRE REZEPTOREN  19

3.2  DIE STRUKTUR VON VEGF  20

3.3  DIE EXPRESSION DER VEGF-PROTEINE  20

3.3.1  VEGF in der Embryogenese  20

3.3.2  VEGF im adulten Gewebe  21

3.3.3  VEGF-Expression in pathologischen Veränderungen - insbesondere im Tumorgewebe  22

3.3.4  Expression von VEGF in Tumorzellen, die von Endothelzellen abstammen  22

3.3.5  Ein Einblick auf die VEGF Genregulation  23

3.4  DIE FUNKTION VON VEGF IN GEFÄßENDOTHELIEN  24

3.4.1  Proliferationsstimulation und tubuläre Formation von Endothelzellen  24

3.4.2  Permeabilitätssteigerung an Gefäßen  24

3.4.3  Andere biologische Aktivitäten des VEGF auf Endothelzellen  24

3.4.4  VEGF-Effekte auf andere Zellen als Endothelien  25

3.5  DIE REGULATION DES TUMORWACHSTUMS DURCH SUPPRESSION DES VEGF-SYTEMS  25

3.5.1  Suppression der Angiogenese  26

3.5.2  Die Kontrolle über Aszites-Bildung und Metastasierung  26

1

4  SCATTER-FACTOR UND C-MET  28

4.1  SCATTER FACTOR  28

4.1.1  Molekularbiologische Eigenschaften  28

4.1.2  Die biologische Aktivität von SF  29

4.2  C-MET  30

4.3  DIE AKTIVITÄT VON SF AUF BLUTGEFÄßE IN VIVO UND IN VITRO  30

4.3.1  Die Gefäßendothelzellen  30

4.3.1.1  Die Endothelzelle als SF-Produzent  31

4.3.1.2  Die Endothelzelle als Zielzelle des SF  31

4.3.2  DIE GEFÄßMUSKELZELLEN (SM)C UND DIE PERIZYTEN  32

4.3.2.1  SMC als SF-Produzent  32

4.3.2.2  SMC als Zielzellen des SF  33

4.4  SF IM TUMORGEWEBE  33

4.4.1  Die Expression von SF und c-Met im Tumorgewebe  33

4.4.2  Die Herkunft des Tumor-SF  34

4.4.3  SF und Tumorangiogenese  34

5  MATERIAL UND METHODEN  35

5.1  SEKUNDÄRE PLEURATUMOREN  35

5.2  EINTEILUNG DER PLEURATUMOREN  35

5.3  DIE IMMUNHISTOCHEMIE - DIE APAAP-METHODE  36

5.4  METHODEN-BESCHREIBUNG  36

5.5  DIE AUSWERTUNG  37

Tabelle 1:  Immunreactive Score: SI- und PP-Einteilung  38

5.6  STATISTIK  38

5.7  DIE IN-SITU HYBRIDISIERUNG  39

5.7.1  Definition  39

5.7.2  Die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH)  39

6  ERGEBNISSE  41

6.1.1  Biopsien: Patientenzahl, Geschlechts- und Altersverteilung  41

6.1.2  Verteilungsverhältnis der sekundären Pleuratumoren  44

Tabelle 2:  Verteilung der einzelnen Biopsien auf Primärtumoren  45

Zusammenfassung  der wesentlichen Befunde (Teil I):  46

6.2  MAKROSKOPISCHE UND MIKROSKOPISCHE BEFUNDE  46

6.2.1  Ausgesuchte sekundäre Pleuratumoren mit differenzial-diagnostischen Kriterien  46

6.2.1.1  Primärtumor: Lunge  46

6.2.1.2  Primärtumor: Gastrointestinaltrakt  47

6.2.1.3  Primärtumor: Mammakarzinom  47

2

6.2.1.4  Primärtumor: Nierenzellkarzinom  47

6.2.1.5  Die Lymphangiosis carcinomatosa  48

Zusammenfassung  der wesentlichen Befunde (Teil II):  48

6.3  DIE IMMUNHISTOCHEMISCHEN ERGEBNISSE  49

6.3.1  SF, c-Met und VEGF  49

6.3.1.1  Primärtumor: Lunge  49

Tabelle 3:  Ergebnisse der Immunhistochemie - Lunge  51

Zusammenfassung   52

6.3.1.2  Primärtumor: Gastrointestinaltrakt  54

Tabelle 4:  Ergebnisse der Immunhistochemie - Gastrointestinaltrakt  56

Zusammenfassung   57

6.3.1.3  Primärtumor: Mamma  59

Tabelle 5:  Ergebnisse der Immunhistochemie - Mamma  61

Zusammenfassung   61

6.3.1.4  Primärtumor: Urogenitaltrakt  63

Tabelle 6:  Ergebnisse der Immunhistochemie - Urogenitaltrakt  65

Zusammenfassung   65

6.3.1.5  Primäres Karzinom unbekannter Lokalisation  67

Tabelle 7:  Ergebnisse der Immunhistochemie - Primäres Karzinom unbekannter Lokalisation  69

Zusammenfassung   69

6.3.1.6  Verschiedene sekundäre Pleuratumoren  71

Pankreaskarzinom   71

Schilddr  üsenkarzinom  71

Kehlkopfkarzinom   72

Leiomyosarkom   72

Ewing  -Sarkom  72

Tabelle 8:  Ergebnisse der Immunhistochemie - Verschiedene Primärtumoren  73

6.3.1.7  Statistik der Immunhistochemie und Zusammenfassung der Ergebnisse  74

Tabelle 9:  Der exakte Test von R. A. Fisher in Übersicht  75

6.4  ERGEBNISSE DER IN-SITU HYBRIDISIERUNG  76

6.5  ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE  78

7  DISKUSSION  80

7.1  METHODEN  80

7.1.1  Immunhistochemische Färbeverfahren  80

7.1.2  In-situ Hybridisierung  80

7.1.2.1  Fluoreszenz-in-situ Hybridisierung (FISH)  81

7.2  BEFUNDE  82

7.2.1  Häufigkeit  82

3

7.2.2  Verteilung  82

Tabelle 10:  Vergleich eigener Resultate zu den Primärtumoren als Ursache pleuraler Metastasen mit  

Angaben  in der Literatur :  84

7.2.3  Klinik pleuraler Metastasen  85

7.2.4  Lokalisation des malignen Ergusses  86

7.2.5  Techniken zur Entnahme von Biopsien  86

7.2.6  Die Thorakoskopie  87

7.2.6.1  Die historische Entwicklung der Thorakoskopie  87

7.2.6.2  Die diagnostischen Vorteile der internistischen Thorakoskopie beim Pleuraerguß  88

7.2.6.4  Therapeutische Vorteile der internistischen Thorakoskopie beim Pleuraerguß  88

7.2.7  Morphologische Diagnostik  88

7.2.8  Charakterisierung pleuraler Metastasen  89

7.3  DIE BEHANDLUNGSMÖGLICHKEITEN PLEURALER TUMOREN  90

7.3.1  Anti-VEGF-Therapie  92

7.3.1.1  Konstruktion von VEGF-Rezeptor-Antagonisten  93

7.3.1.2  Bifunktionale VEGF-Toxine  93

7.3.1.3  Die Infektion der VEGF-exprimierenden Endothelzellen  93

7.3.1.4  Angriff auf Rezeptorebene  93

7.3.2  Anti-SF- und Anti-c-Met-Therapie  94

8  ZUSAMMENFASSUNG  95

9  LITERATUR  98

4

1 EINLEITUNG

1.1 DIE CHRONIK DER ANGIOGENESE

Der Prozeß der Angiogenese, das Wachstum der Blutgefäße, ist ein wichtiger Vorgang während der Reproduktion, Entwicklung und Wundheilung. Während dieser Vorgänge unterliegt die Angiogenese einer sehr hochentwickelten und bis heute noch nicht vollständig nachvollziehbaren Regulation (Folkman 1991 und 1990, Hudlika 1986). Seit langem beschäftigen sich viele Forscher mit den Blutgefäßen und dem Phänomen der Gefäßbildung. 1616 stellte William Harvey (1578 - 1657) die These auf, daß bestimmte kommunizierende Poren zwischen Venen und Arterien existieren (communicating „pores“) (Abb. 1, 2).

René Descartes (1596 - 1650) bezog sich in seinem Aufsatz „Le Discours de la Méthode“ 1637 auf dieselbe Entdeckung, er schrieb: „petits passages aux extrémités des artères par oú le sang qu`elles reçoivent du coer entre les petites branches des veines“ (Sherrington 1929).

Marcello Malpighi (1628 - 1694) entdeckte, daß die Verbindungen durch mikroskopisch kleine Röhrchen, den Kapillaren, gebildet wurden (Malpighi 1686 - tom I). 11 Jahre später teilte er diese Neuentdeckung der Royal Society in London mit, wobei er die Kapillaren in einem Hühnerembryo beschrieb (Malpighi 1686 - tom II). Antony van Leeuwenhoek (1632 - 1723) entdeckte auch in anderen Geweben Kapillarstrukturen.

Stephen Hales (1677 - 1761) erkannte, daß die „kleinen kapillaren Gefäße“ dilatierten oder sich zusammenzogen, wenn sie mit bestimmten Chemikalien behandelt wurden (Hales 1733).

August Krogh (1874 - 1949), der an der Yale Universität tätig war, bestätigte die Feststellungen von Charles-Marie-Benjamin Rouget (1824 - 1904). Dieser hatte ein Netzwerk von verästelten, kontraktilen Zellen, die mit den Kapillaren in Verbindung standen, entdeckt - heute bekannt als Rouget Zellen oder Perizyten (Rouget 1873 und 1879, Krogh 1922).

5

§ Abb. 1 Darstellung der äußeren Venen des Blutkreislaufs (nach William Harvey).

Arthur Tremain Hertig beschrieb 1935 die Organisation der Blutgefäße in der Plazenta und verwies darauf, daß neben den Endothelzellen die Perizyten ebenfalls in die Angiogenese einbezogen sind (Hertig 1935).

John Hunter (1728 - 1793) beschrieb die Angiogenese in seinem Buch „Treatise on the blood, inflammation and gun shot wounds“, das nach seinem Tod 1794 erschien. Theodor Billroth veröffentlichte 1856 in Berlin seine Untersuchungen und Beobachtungen über die Entwicklung der Blutgefäße (Quelle: Georg Reimer, Berlin, 1856, 81 pp. + V plates) (Abb. 3).

Das „Wie?“ der Angiogenese wurde schon im späten 19. Jahrhundert bis in das frühe 20. Jahrhundert ausführlich beschrieben.

Die Forschung über das „Warum?“ der Angiogenese sowohl im physiologischen als auch im pathophysiologischen Prozeß (Beispiel: während der Wundheilung oder im Malignomen) begann in den frühen 70iger Jahren mit den Arbeiten von Judah Folkman (Folkman 1971).

Er sah, daß Tumorzellen , die in isolierte Organe implantiert wurden, nicht größer als 1 bis 2 mm wurden. Ebenso blieb die Vaskularisation aus. Aufgrund dieser Tatsache stellte er die Hypothese auf, daß das Tumorwachstum von einer neuinduzierten Gefäßbildung abhängig sei (Folkman 1963 und 1971). Heute geht man in der Krebsforschung davon aus, daß der Angiogenese in der Tumorprogression und -metastasierung eine wesentliche Bedeutung zukommt.

1.2 METASTASIERUNG

Der Begriff „Metastase“ stammt aus dem Griechischen und kann als „Veränderung“ oder „Wanderung“ übersetzt werden. In der medizinischen Anwendung wird mit „Metastase“ die Verschleppung einer Krankheit von einer Körperstelle an eine andere bezeichnet. Im engeren Sinne werden unter dem Begriff „Metastasierung“ all diejenigen Prozesse zusammengefaßt, die an der Verschleppung bösartiger Zellen oder infektiöser Keime beteiligt sind und ihr An- und Weiterwachsen in entfernten Körperregionen realisieren (Walther 1948).

6

§ Abb. 3 Theodor Billroth

Die Entwicklung der Blutgefäße (Quelle: Georg Reimer, Berlin, 1856, 81 pp. + V plates).

6a

Die Metastasierung ist ein eindeutiges Zeichen der Malignität eines Tumorgewebes und ein ausgesprochen selektiver Vorgang, denn von den Millionen Zellen, die von einem Tumorgewebe abwandern, führen nur wenige zu einer Metastase. Besonders diese Tumormetastasen prägen in der Finalphase den Krankheitsverlauf eines malignen Tumorleidens. Das Zusammenspiel der an der Metastasierung beteiligten Faktoren wird von bestimmten Genen kontrolliert.

Bei der Metastasierung spielen folgende Faktoren eine entscheidende Rolle: Kohäsionsverlust: Verliert die Zelle diejenigen Genprodukte, die die

Zelladhäsionsmoleküle (auch Integrine genannt) exprimieren, so resultiert der Koadhäsionsverlust des Zellverbandes.

Zellmotilität : Die Bildung von Motilitätsfaktoren führt bei den Tumorzellen zu einer auto- und parakrinen Wirkung, die eine erhöhte Motilität zur Folge hat. Intra-, Extravasation : Die Tumorzellen können Proteasen freisetzen, mit deren Hilfe sie sich aus dem ursprünglichen Zellverband lösen und so ins Gewebe und in Gefäße einbrechen können.

Fremdverkennung : Bleiben sie nach dem Einbruch in Gefäße in der Strombahn haften, können sie sich vor dem Immunsystem schützen. Sie vermindern die eigene HLA-Expression und umgeben sich mit einer Fibrinummantelung. Absiedelung : Ob Tumorzellen sich in ein bestimmtes Organ absiedeln können, hängt von den ortsspezifischen Anhaftungs- und Wachstumsbedingungen ab. Die Oberfläche der Tumorzelle spielt ebenso eine wichtige Rolle (Schmähl 1981, Selberg 1982). Man differenziert je nach der Struktur, innerhalb derer die Metastasierung erfolgt:

7

A) Lymphogene Metastasierung : Die Verschleppung der Tumorzellen durch

B) Hämatogene Metastasierung : Die Verschleppung auf dem Blutweg; es gibt

C) Kavitäre Metastasierung : Tumorzellen brechen in die Peritoneal- oder Pleurahöhle, in den Liquorraum oder in die Sehnenscheide ein. D) Kanalikuläre Metastasierung : Diese seltene Metastasierungsform liegt vor,

1.3 DIE PLEURAKARZINOSE

Die Pleurakarzinose stellt als Manifestation sekundärer Pleuratumoren eine Veränderung der Pleurahöhle dar, die nicht nur aus klinischer Sicht, sondern auch aus pathologisch-anatomischer Sicht in der Diagnostik bisweilen erhebliche Probleme bereitet hat (Abb. 4a, 4b).

Klinisch manifestieren sich die Pleurakarzinosen in Form von Pleuraergüssen, die selten einmalig sind und oft rezidivieren. Der Pathologe ist gefordert, aus Ergusspunktaten oder aus wenigen Millimeter großen Biopsaten eine zuverlässige Diagnose mit Hinweisen auf den meist klinisch noch nicht manifesten Primärtumor zu stellen. Le Roux meinte, daß die meisten pleuralen Tumoren Metastasen eines primären Lungentumors wären. Von 3000 Patienten mit Bronchialkarzinomen aus einer Studie von 1962 hatten 220 (7%) Pleurametastasen - während von 3500 Patienten mit Mammakarzinomen lediglich 27 (0,8%) Pleurametastasen aufwiesen (Le Roux 1985). Reshad (Reshad 1985) fand heraus, daß unter 200 malignen Pleuraergüssen 123 (60%) primäre Lungentumoren, 72 (35%) andere Primärtumoren überwiegend der Mamma vorhanden waren; 5 hatten primäre Mesotheliome.

Untersuchungen haben bei malignem Pleuraerguß herausgestellt, daß die sekundären malignen Pleuratumoren als Ursache überwiegen. Geschätzt wurden Zahlen von 15000 bis 30000 sekundären Pleurakarzinosen jährlich in den alten Bundesländern der Bundesrepublik Deutschland (Kreuser 1984).

In Wien wurden in 5 Jahren 427 „Pleurakarzinosen“ diagnostiziert, wovon nur 13 primäre Mesotheliome, 222 sekundäre Pleurakarzinosen bei Bronchialkarzinom und 132 sekundäre Pleurakarzinosen bei Mammakarzinom waren. Das hieße, daß 30% aller Pleurakarzinosen auf ein Mammakarzinom und 50% auf ein Bronchialkarzinom zurückzuführen wären (Titscher 1981).

Die Unterscheidung zwischen der Manifestation eines primären oder eines sekundären Pleuratumors kann große versicherungsmedizinische Konsequenzen haben, da das Pleuramesotheliom nicht nur zu den berufsbedingten Erkrankungen (BK-Nr. 4105: durch Asbest verursachtes Mesotheliom des Rippenfells, Bauchfells oder Perikards)

9

Makroskopischer Aspekt bei pleuraler Metastasierung (E.-Nr. 228/96) Abb. 4a

Metastase in der Pleura mediastinalis bei primärem Adenokarzinom im Lungenoberlappen

(männlich, 69 Jahre): neugebildete, auf den Tumor zulaufende Gefäßsprossen.

Makroskopischer Aspekt bei pleuraler Metastasierung (E.-Nr. 28/96) Abb. 4b

Makroskopischer Aspekt einer knotigen Pleurametastasierung mit deutlich erkennbaren

neugebildeten Gefäßsprossen in radiärer Ausrichtung auf die Tumorknoten, daneben pleurale

Mischstaubablagerungen bei Mischstaubpneumokoniose (Bergmann, 58 Jahre, Primärtumor der

Lunge).

9a

zählt, sondern mit 50% gewissermaßen die Liste der Berufskrankheiten anführt (Müller 1989).

1.4 ZIEL DER DURCHGEFÜHRTEN UNTERSUCHUNGEN

In der vorliegenden Untersuchung wird die Expression dreier Proteine, Scatter Factor (SF) bzw. Hepatocyte Growth Factor (HGF), das c-Met und der Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), mit wesentlicher Bedeutung in der Angiogenese in sekundären Pleuratumoren analysiert im Hinblick auf eine mögliche Assoziation dieser untereinander. Um zusätzliche Information über die Herkunft von c-Met und VEGF zu bekommen, wird auch eine in-situ Hybridisierung vorgenommen.

10

2 ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE DER PLEURA

2.1 DIE ANATOMIE

Zahlreiche pulmonale und extrapulmonale Erkrankungen betreffen die Pleura. Der Pleuraerguß ist ein häufiges Symptom und Beschwerdebild, welches ein gezieltes diagnostisches Vorgehen erfordert.

Der Pleuraspalt ist der Raum zwischen parietaler und viszeraler Pleura, der 10 bis 20 µm weit (Agostoni 1969) ist und eine 0,1 bis 0,2 ml klare, farblose Pleuraflüssigkeit pro Kilogramm Körpergewicht enthält. Der Proteingehalt beträgt weniger als 1,5 g/dl (Yamada 1933, Agostoni 1972).

Es finden sich pro Mikroliter ca. 1500 bis 4500 Zellen, vorwiegend Monozyten, wenige Makrophagen und Lymphozyten, vereinzelt auch Granulozyten, aber keine Erythrozyten (Stauffer 1978, Yamada 1933).

Die gesamte Lunge sowie die Interlobärspalten werden vom viszeralen Blatt der Pleura bedeckt. Mit dem parietalen Blatt werden die Thoraxinnenwand, das Mediastinum und das Diaphragma ausgekleidet. Die viszerale Pleura schlägt an beiden Hili um und geht in das parietale Blatt über (v. Hayek 1960) (Abb. 5).

2.2 PLEURA VISCERALIS

Die Pleura visceralis ist physiologisch 100 - 200 µm dick und kann histologisch in 5 Schichten differenziert werden:

§ eine Mesothelschicht

§ eine submesotheliale Bindegewebsschicht

§ eine elastische Schicht

§ eine relativ lockere subpleurale Bindegewebsschicht sowie

§ eine fibroelastische Schicht (v. Hayek 1960, Mariassay 1983).

11

Abb. 5 Anatomie und Topographie der Pleura

(Quelle: Atlas der Anatomie des Menschen - Sobotta, U&S).

11a

Die zur Pleurahöhle gerichtete Seite wird von einer einreihigen pleomorphen Mesothelschicht, die ca. 4 bis 8 µm hoch ist, ausgekleidet. Diese besitzt Mikrovilli (ca. 300 pro µm² Zelle), welche einen Durchmesser von ca. 0,1 µm und eine Länge bis zu 3 µm haben. Die Zellen sind alle untereinander durch Desmosomen verbunden und sind in der Lage, sich bei jeder Atembewegung zu verformen (Müller 1983 und 1994, Agostoni 1969, Cooray 1949).

Bei Änderungen des Milieus sowie Verletzungen und entzündlichen Vorgängen können die Mesothelien aktiv reagieren. Durch Migration und Mitose werden Defekte wiederhergestellt. Dabei ist bemerkenswert, daß sie als freischwimmende Zellen in der Pleurahöhle ihre Gestalt ändern in rund-ovale, zum Teil zusammengezogene Zellen (Efrati und Nir 1976). Ob die reparativen Vorgänge jedoch von den Zellen der Subserosa als Mesothelersatz ausgehen, ist noch ungeklärt (Brockmann und Müller 1991). Es folgt zum Lungengewebe hin eine äußere elastische Grenzlamelle, eine dreischichtige, gefäßführende elastische Faserschicht (Tela subserosa) und eine innere elastische Grenzlamelle, die etwas straffer entwickelt ist. Von dieser elastischen Grenzlamelle besteht ein direkter Übergang zum elastischen und kollagenen Gewebe der angrenzenden Alveolar- und Lobularsepten.

2.3 PLEURA PARIETALIS

Die Pleura parietalis hat wie die viszerale Pleura eine gleichartige Deckzellschicht, die einer Basalmembran aufliegt; dieser Schicht folgt eine hauptsächlich kollagene Zwischenschicht, in der vereinzelt elastische Fasern zu finden sind. Im Bereich der Zwischenrippenräumen ist in dieser Zwischenschicht Fett eingelagert. Über elastische Fasern besitzt die Pleura parietalis einen direkten Übergang in die Fascia endothoracica.

12

2.4 DIE BLUTGEFÄßE

Die Bindegewebsschicht enthält Blutgefäße, Nerven und Lymphgefäße. Noch ist nicht sicher bekannt, welche Blutgefäße die Pleura viszeralis mit Blut versorgen; man nimmt an, daß sie von den Bronchialarterien versorgt werden (McLaughlin 1961, Miller 1947). Die parietale Pleura jedoch wird im Bereich der Rippen von den Interkostalarterien, im apikalen Bereich von Ästen der A. subclavia und im Mediastinum von Ästen der Bronchialarterien sowie der A. mammaria versorgt (Müller 1983 und 1994, Testut 1930).

2.5 DIE LYMPHGEFÄßE

Das Lymphsystem der Lunge befindet sich im subpleuralen Bindegewebe und besteht aus einem oberflächlichem Plexus, das Netzstrukturen bildet (Müller 1983 und 1994). Es ist im Bereich der Lungenunterlappen besonders ausgeprägt. Ein tiefer Plexus umschließt die Bronchioli und Blutgefäße (Grant 1974, Miller 1947, Naigaishi 1972). Die subpleuralen Lymphgefäße drainieren in die größeren zwischen Lungensegmenten und Lungenlappen lokalisierten Gefäße (Naigaishi 1972).

Für das Verständnis der Pathogenese von Pleuraergüssen ist die Lymphdrainage des Pleuraraumes sehr bedeutsam. Der Abfluß der Lymphe beginnt in den sogenannten Stomata, ca. 2 bis 6 µm große Öffnungen, hauptsächlich im Bereich des unteren Mediastinums, der parietalen infrakostalen Pleura und des Diaphragmas lokalisiert (Miller 1947, Wang 1975).

Der Pleuraraum wird durch diese Stromata mit den Lymphgefäßen durch erweiterte Lymphräume, den sogenannten Lakunen, verbunden. An den Enden der Lakunen befindet sich ein ventilartiger Mechanismus, der atemsynchron öffnet und schließt, wodurch die Lymphe in die Lymphgefäße gelangt (Courtice 1954, Wang 1975). Der größte Abschnitt der Lungenunterlappen drainiert in die hinteren mediastinalen, die viszerale Pleura in die mittleren mediastinalen Lymphknoten. Die Lymphdrainage der vorderen Thoraxwandpleura und des anterioren Diaphragmas erfolgt über die

13

sternalen Lymphknoten, der mittlere Anteil der diaphragmalen Pleura über die mittleren, der hintere über die posterioren mediastinalen Lymphknoten. Die Lymphe der parietalen Pleura drainiert in die interkostalen Lymphknoten (Marsac 1982). Durch strukturelle und funktionale Untersuchungen fand man heraus, daß große Partikel und Zellen, die sich in der Pleurahöhle befinden, hauptsächlich durch lymphatische Drainage nur an einigen Stellen der parietalen Pleura wegbefördert werden (Wang 1975).

2.6 DIE PLEURAFLÜSSIGKEIT

Die Pleurahöhle enthält eine proteinreiche Flüssigkeit, die ständig vom Mesothel der Pleura parietalis und visceralis, das makroskopisch als spiegelnd glatt imponiert, sezerniert wird. Diese Flüssigkeit überzieht den kapillären Spalt der Pleurahöhle und ermöglicht so die Verschiebbarkeit der Lunge gegenüber der Pleura mit einer gleichzeitig wirksamen adhäsiven Kraft. Der Sekretion der Pleuraflüssigkeit ist die ständige Resorption durch die Pleura parietalis und visceralis entgegengerichtet. Der Erhalt des kapillären Spaltes hängt vom Gleichgewicht der Produktion und Resorption der Pleuraflüssigkeit ab (Bakhle 1977).

2.7 PHYSIKALISCHE PHÄNOMENE IN DER PLEURAHÖHLE

Das Mesothel besitzt eine sehr lockere Interzellularverbindung, wodurch es für Flüssigkeit leicht durchlässig ist. Besonders im Bereich der Pleura mediastinalis und diaphragmatica weicht das Mesothel sogar zu Netzen mit weiten Maschen auseinander, so daß das darunterliegende Bindegewebe mit dem Pleuraspalt direkt in Verbindung steht. Dies ist ein wichtiger Unterschied zwischen dem Pleuramesothel und den Alveolarepithelien der Interalveolarsepten (Bucher 1980). Der interpleurale Druck ist ein Unterdruck, der bei Ruheatmung in mittlerer Höhe der Pleurahöhlen zwischen -0,4 bis -0,5 kPa ( ca. -4 bis -5 cm H2O) beträgt und generell bei tiefer Inspiration höher wird (Piiper 1975).

14

2.8 DIE FUNKTIONEN DER PLEURA

Die Pleura besitzt drei wichtige Funktionen:

1. Da innerhalb der Pleura ein atemabhängiger Unterdruck herrscht, bleibt hierdurch die Lunge entfaltet.

2. Die Pleura hat ebenso eine Stützfunktion gegenüber dem elastisch aufgespannten alveolären Lungengewebe

3. Eine optimale Beweglichkeit der Lunge wird durch die Pleuraflüssigkeit erreicht (Rennard 1984, Lee und Olak 1994).

2.9 STÖRUNG FLÜSSIGKEITSHAUSHALTES DES DER PLEURAHÖHLE

Folgende Faktoren beeinflussen den Flüssigkeitshaushalt der Pleura:

1. Filtrationsdruck der in der Pleura parietalis lokalisierten Kapillaren

2. Der kolloidosmotische Druck

3. Der intrapleurale Unterdruck

4. Sekretionsdruck durch die Mesothelien

5. Resorption der Pleuraflüssigkeit durch das Lymphsystem Die unter Punkt 1, 3 und 4 aufgeführten Zustände führen zum erhöhtem Einstrom von Flüssigkeit in die Pleurahöhle.

Diesem Phänomen stehen der kolloidosmotische Druck und insbesondere das reich ausgebildete Lymphgefäßsystem unter der parietalen und viszeralen Pleura entgegen, das ebenso unter dem intrapleuralen Unterdruck steht und mit den Atembewegungen rhythmisch schwankt. Dieses führt dazu, daß die proteinreiche Flüssigkeit besonders leicht von den Lymphgefäßen aufgenommen und durch die Klappen geleitet wird, und

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am Ende ins Blutgefäßsystem zurückgeführt wird. Es sind ebenso besondere netzartige Öffnungen des Pleuramesothels ausgebildet, durch die in den Pleuraspalt eingedrungene Zellen oder Partikel abtransportiert werden. Eine Verlegung dieser Lymphdrainage durch massive Metastasierung tritt im Rahmen der Pleurakarzinose auf, die zu einem Pleuraerguß führen kann. Dieser Pleuraerguß ist ein Exsudat (Abb. 6).

Störungen, die zum Pleuraerguß führen, entstehen durch: 1. Erhöhung des kapillären Drucks im Körper- und Lungenkreislauf 2. Absenken des Proteingehalts des Blutes (und somit auch des kolloidosmotischen Drucks)

3. Obstruktion der Lymphdrainage durch Tumormassen (Földi 1983, Guyton 1981).

2.10 DIE LYMPHANGIOSIS CARCINOMATOSA

Dieser Ausdruck beschreibt den Befall von Lymphgefäßen durch Tumorzellen. Makroskopisch ist diese deutlich sichtbar als glasige Verdickung besonders der um die sekundären Lobuli angeordneten Lymphgefäße, die auf der Lungenoberfläche ein weiß prominentes Netz bilden.

In der mikroskopischen Darstellung kann man dieses Phänomen als ausgeweitete Lymphgefäße mit bis zu mehreren 100 Zellen im Querschnitt enthaltenen Tumorzellsträngen erkennen. Dabei kann hierdurch eine reaktive Fibrose (breite Züge von Fibroblasten und Kollagenfasern) entlang der Tumorzellen entstehen, so daß das morphologische Bild hierdurch stärker als durch die Tumorzellen selbst beeinflußt werden kann (Müller 1983, Chrétien und Jaubert 1985).

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Abb. 6

Flußdiagramm für das diagnostische Vorgehen beim Pleuraerguß

(Loddenkämper `82).

16a

2.11 DIE MORPHOLOGIE DER PLEURAKARZINOSE

Die Karzinose kann pleural oder bronchial, maximal aber broncho-pleuro-pulmonal sein. Auch im letzteren kann der Prozeß auf den Thorax beschränkt bleiben, und es muß noch keine Generalisation vorliegen. Einzelne größer als miliare Lungenherde sind als Metastasen, d.h. hämatogen und nicht als Teil der lymphogenen Aussaat anzusehen.

Die Pleurakarzinose kann längere Zeit die einzige Tumormanifestation sein. Makroskopisch findet man eine fein- oder grobknotige, herdförmig oder diffuse Manifestation. Manchmal ist die Pleura nicht verdickt, sondern hauchdünn (2 bis 3 mm dick), sulzig, höckerig und selten auch schwartenähnlich. Im letzteren Fall ist eine Verwechslung mit einem Mesotheliom möglich.

Mikroskopisch : Chrétien (1985) beschreibt drei unterschiedliche Typen der Krebszellentwicklung als pleurale Antwort beim metastatischen Tumor:

§ endolymphatisch

§ nodulär und

§ papillär.

Beim endolymphatischen Typ weist die Pleuraoberfläche ein normales Mesothel auf. Wo nun der Zeitpunkt des Auftritts des Exsudates liegt und ebenso welche Beziehung es zu den Metastasen besitzt, ist weiterhin spekulativ. Mögliche Pleurareaktionen können sich in der Pleurabiopsie (bei Thorakoskopie, deutlich bei Nadelpunktion) zeigen:

§ papilläre Proliferation von Mesothelien

§ fibroblastische Proliferation und

§ exfoliierte maligne Mesothelien.

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2.12 DAS AUSBREITUNGSVERHALTEN SEKUNDÄRER PLEURATUMOREN

Häufig geht die initiale Metastasierung sekundärer Pleuratumoren über die Pleura visceralis vonstatten. Die Sekundärmanifestation der Mammatumoren erfolgt meist auf direktem Wege durch die Brustwand. Die im Bauchraum befindlichen Tumoren metastasieren über die paraaortalen und parakavalen Lymphbahnen. Ein direkter Weg transdiaphragmal ist ebenso möglich (Dail 1994).

2.13 DIE PLEURABIOPSIE

Sie ist bei allen Ergüssen unklarer Ätiologie indiziert. Als Kontraindikation sind hämorrhagische Diathese und eine geringe Ergussmenge zu erwähnen. Die Sensitivität bei der Pleurakarzinose beträgt 57% (Tomlinson 1987). Um die Treffsicherheit zu erhöhen, sollten mindestens vier Biopsien pro Untersuchung entnommen werden (Mungall 1982).

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3 VEGF

3.1 EINFÜHRUNG IN DAS VEGF / VPF - SYSTEM UND IHRE REZEPTOREN

Die Neovaskularisation beinhaltet die Begriffe Vaskulogenese und Angiogenese. Die Vaskulogenese ist die Blutgefäßbildung von endothelialen Vorstufen im Mesenchym während der Embryonalentwicklung.

Die Angiogenese ist die Ausbildung von neuen Gefäßästen aus schon vorbestehenden kleinen Gefäßen.

Die Gefäßbildung ist nicht nur für die embryonale Entwicklung der Vertebraten von Bedeutung, sondern auch unter physiologischen Bedingungen - bei der „schnellen“ vorübergehenden Angiogenese (Beispiel: während der Bildung des Corpus Luteum). Sie tritt aber auch unter pathologischen Bedingungen auf, wie beispielsweise bei entzündlichen Reaktionen, bei der Wundheilung und beim wachsenden Tumor in vivo. Besonders bei der Krebsentwicklung spielt die Angiogenese eine sehr wichtige Rolle (Shibuya 1995):

Tumor-Angiogenese: bei soliden Tumoren größer als 3 mm Durchmesser erhalten diese Sauerstoff und Nährstoffe durch neugebildete Gefäße (Folkman 1990). Permeabilität von Gefäßen: sobald sich Metastasen in der abdominalen (Mediastinum) oder aber thorakalen (Pleura) Körperhöhle entwickeln, scheint eine abnormale Steigerung der Gefäßpermeabilität hier statt zu finden, was zur Aszitesbildung im Mediastinum und Pleuraerguß führt.

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