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Mit dieser Arbeit sollte die Auswirkung eines P-gp knockouts auf das Genom des Gehirns von Mäusen (P-gp „knockout“ Mäuse) im Alter von 3, 6, 9 sowie 12 Monaten im Vergleich zu Wildtyptieren untersucht werden. Die vorgelegte Arbeit konnte Hinweise auf einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen P-gp knockout und neuronaler Dysfunktion geben. Dabei fanden sich insbesondere bei den jungen Tieren signifikante Unterschiede in der Expression von Genen, die für entzündliche Prozesse oder auch strukturelle und funktionelle Eigenschaften der verschiedenen Zellen des Gehirns eine wichtige Rolle spielen.
In addition to the classical oestrogen receptors, ERα and ERβ, a G protein-coupled oestrogen receptor (GPER) has been identified that primarily mediates the rapid, non-genomic signalling of oestrogens. Data on GPER expression at the protein level are contradictory; therefore, the present study was conducted to re-evaluate GPER expression by immunohistochemistry to obtain broad GPER expression profiles in human non-neoplastic and neoplastic tissues, especially those not investigated in this respect so far. We developed and thoroughly characterised a novel rabbit monoclonal anti-human GPER antibody, 20H15L21, using Western blot analyses and immunocytochemistry. The antibody was then applied to a large series of formalin-fixed, paraffin-embedded human tissue samples. In normal tissue, GPER was identified in distinct cell populations of the cortex and the anterior pituitary; islets and pancreatic ducts; fundic glands of the stomach; the epithelium of the duodenum and gallbladder; hepatocytes; proximal tubules of the kidney; the adrenal medulla; and syncytiotrophoblasts and decidua cells of the placenta. GPER was also expressed in hepatocellular, pancreatic, renal, and endometrial cancers, pancreatic neuroendocrine tumours, and pheochromocytomas. The novel antibody 20H15L21 will serve as a valuable tool for basic research and the identification of GPER-expressing tumours during histopathological examinations.
Congenital hyperinsulinism (CHI) causes hypoglycemia due to irregular insulin secretion. In infants, a rapid diagnosis and appropriate management to avoid severe hypoglycemia is mandatory. CHI is a heterogeneous condition at the clinical and genetic level, and disease-causing genes have been identified in about half of the patients. The majority of mutations have been identified in the ABCC8 and KCNJ11 genes encoding subunits of the K<sub>ATP</sub> channel responsible for two distinct histological forms. The diffuse form is caused by autosomal recessive or dominant inherited mutations, whereas the focal form is caused by a paternally transmitted recessive mutation and a second somatic event. We report on an unselected cohort of 136 unrelated patients from the German CHI registry. Mutations in either the ABCC8 or KCNJ11 gene were identified in 61 of these patients (45%). In total, 64 different mutations including 38 novel ones were detected in this cohort. We observed biparental (recessive) inheritance in 34% of mutation-positive patients, dominant inheritance in 11% and paternal transmission of a mutation associated with a focal CHI type in 38%. In addition, we observed inheritance patterns that do not exactly follow the classical recessive or dominant mode, further adding to the genetic complexity of this disease.
GPR68 (OGR1) belongs to the proton-sensing G protein-coupled receptors that are involved
in cellular adaptations to pH changes during tumour development. Although expression of GPR68
has been described in many tumour cell lines, little is known about its presence in human tumour
entities. We characterised the novel rabbit monoclonal anti-human GPR68 antibody 16H23L16
using various cell lines and tissue specimens. The antibody was then applied to a large series of
formalin-fixed, paraffin-embedded normal and neoplastic human tissue samples. Antibody specificity
was demonstrated in a Western blot analysis of GPR68-expressing cells using specific siRNAs.
Immunocytochemical experiments revealed pH-dependent changes in subcellular localisation of the
receptor and internalisation after stimulation with lorazepam. In normal tissue, GPR68 was present in
glucagon-producing islet cells, neuroendocrine cells of the intestinal tract, gastric glands, granulocytes,
macrophages, muscle layers of arteries and arterioles, and capillaries. GPR68 was also expressed
in neuroendocrine tumours, where it may be a positive prognostic factor, in pheochromocytomas,
cervical adenocarcinomas, and endometrial cancer, as well as in paragangliomas, medullary thyroid
carcinomas, gastrointestinal stromal tumours, and pancreatic adenocarcinomas. Often, tumour
capillaries were also strongly GPR68-positive. The novel antibody 16H23L16 will be a valuable tool for
basic research and for identifying GPR68-expressing tumours during histopathological examinations.
The utilization of fluorescein-guided biopsies has recently been discussed to improve and expedite operative techniques in the detection of tumor-positive tissue, as well as to avoid making sampling errors. In this study, we aimed to report our experience with fluorescein-guided biopsies and elucidate distribution patterns in different histopathological diagnoses in order to develop strategies to increase the efficiency and accuracy of this technique. We report on 45 fluorescence-guided stereotactic biopsies in 44 patients (15 female, 29 male) at our institution from March 2016 to March 2021, including 25 frame-based stereotactic biopsies and 20 frameless image-guided biopsies using VarioGuide®. A total number of 347 biopsy samples with a median of 8 samples (range: 4–18) per patient were evaluated for intraoperative fluorescein uptake and correlated to definitive histopathology. The median age at surgery was 63 years (range: 18–87). Of the acquired specimens, 63% were fluorescein positive. Final histopathology included glioblastoma (n = 16), B-cell non-Hodgkin lymphoma (n = 10), astrocytoma, IDH-mutant WHO grade III (n = 6), astrocytoma, IDH-mutant WHO grade II (n = 1), oligodendroglioma, IDH-mutant and 1p/19q-codeleted WHO grade II (n = 2), reactive CNS tissue/inflammation (n = 4), post-transplantation lymphoproliferative disorder (PTLD; n = 2), ependymoma (n = 1), infection (toxoplasmosis; n = 1), multiple sclerosis (n = 1), and metastasis (n = 1). The sensitivity for high-grade gliomas was 85%, and the specificity was 70%. For contrast-enhancing lesions, the specificity of fluorescein was 84%. The number needed to sample for contrast-enhancing lesions was three, and the overall number needed to sample for final histopathological diagnosis was five. Interestingly, in the astrocytoma, IDH-mutant WHO grade III group, 22/46 (48%) demonstrated fluorescein uptake despite no evidence for gadolinium uptake, and 73% of these were tumor-positive. In our patient series, fluorescein-guided stereotactic biopsy increases the likelihood of definitive neuropathological diagnosis, and the number needed to sample can be reduced by 50% in contrast-enhancing lesions.
Große epidemiologische Studien haben gezeigt, dass Patienten mit einem Diabetes mellitus oder einem metabolischen Syndrom ein erhöhtes Risiko für die Entstehung eines Hepatozellulären Karzinoms (HCC) besitzen. In einem in der Arbeitsgruppe von F. Dombrowski entwickelten Tiermodell konnte gezeigt werden, dass eine dauerhaft erhöhte Insulin- und Glukosekonzentration nach niedrig-dosierter portal-embolischer Pankreasinseltransplantation in diabetischen Ratten einen karzinogenen Effekt auf die Hepatozyten ausübt. Da der Signalweg über die Proteinkinase AKT und seine Effektormoleküle wie mTOR (mammalian target of Rapamycin) einerseits in der humanen Hepatokarzinogenese aktiviert ist, andererseits aber auch einen typischen intrazellulären Mediatorweg des Insulinsignals darstellt, war das Ziel dieser Arbeit, die funktionelle Bedeutung einer AKT/mTOR-Aktivierung in diesem Tiermodell mittels Western Blot und Immunhistochemie zu charakterisieren. AKT und seine Effektormoleküle (mTOR, NFkB, Bcl-2) sind dabei bereits in den frühesten Präneoplasien verstärkt exprimiert, durch AKT in ihrer Funktion negativ-regulierte Effektormoleküle (FOXO1, 4EBP1 und BAD) werden hingegen inhibiert. Diese Effekte nehmen im Verlauf der Karzinogenese vom Stadium der Präneoplasien zu den HCC deutlich zu. Daher lässt sich schlussfolgern, dass in der Insulin-induzierten Hepatokarzinogenese nach Pankreasinseltransplantation in diabetischen Ratten der AKT/mTOR-Signalweg als intrazellulärer Mediator des Insulinsignals von Beginn an aktiviert ist und an der Entstehung der Präneoplasien und der nachfolgenden Transformation in hepatozelluläre Tumoren eine wesentliche Bedeutung haben dürfte. Die AKT/mTOR Aktivierung ist ferner für die Induktion des lipogenen Phänotyps und die Heraufregulation der lipogenen Enzyme FASN, ACAC, ACLY, ähnlich wie beim HCC des Menschen und im Mausmodell, verantwortlich. Zum einen bietet dieses Modell somit auf molekularer Ebene Erklärungsansätze für die epidemiologisch gesicherte aber bisher pathogenetisch nicht verstandene Entstehung des HCC beim Menschen mit hyperinsulinämischen Diabetes mellitus. Zum anderen bleibt darüber hinaus abzuwarten, inwieweit sich durch Hemmung dieses onkogenen Signalwegs Ansätze für die Therapie des HCC bei Patienten mit dereguliertem Insulinstoffwechsel ergeben könnten.
Zahlreiche Studien bestätigen einen Zusammenhang zwischen dem Cholesterolstoffwechsel des Gehirns und der Pathogenese der Alzheimer-Demenz (AD). Eine besondere Rolle soll dabei dem ABCA1-Transporter zukommen. Im Rahmen unserer Studie untersuchten wir an 79 Gehirnproben nichtdementer Probanden die Expression des ABCA1-Transporters und korrelierten dies mit Faktoren, die in der Pathogenese der AD eine Rolle spielen sollen: Alter, Geschlecht, Plaqueanzahl, ApoE-Genotyp, insbesondere des ApoE4-Allels, P-Glykoprotein sowie Abeta1-40 und Abeat1-42. Dabei wurden gesondert untersucht Hippocampus, Mark, Kortex und Leptomeninx. Wir detektierten eine signifikante Abnahme ABCA1-Expression beim Vergleich der Gruppe der 55-64jährigen mit der Altersgruppe der 65-74jährigen Probanden in der Leptomeninx bei höherem Lebensalter. Desweiteren konnte für den Kortex gezeigt werden, dass Träger des ApoE 2/4-Genotyps signifikant weniger ABCA1 exprimieren als Träger des ApoE 3/3 und ApoE 4/4- Allels. Auch konnte für die Leptomeninx gezeigt werden, dass ein signifikanter Zusammenhang besteht zwischen der Ablagerung von Abeta1-42 in den Gefässen und der ABCA1-Expression in den Gefässen.
Einleitung: Die Immunisierung gegen β-Amyloid in der Therapie des Morbus Alzheimer führt im Mausmodell zur Verbesserung von β-Amyloid-Clearance und Kognition. In klinischen Studien an Alzheimer-Patienten wurde eine gesteigerte β-Amyloid-Clearance beobachtet, jedoch blieb die Verbesserung der Kognition aus. Stattdessen fand sich eine verstärkte Amyloidangiopathie kombiniert mit einer Zunahme intrazerebraler Blutungen. Die alters-korrelierte Dysfunktion von P-Glycoprotein, welches β-Amyloid aktiv über die Blut-Hirn-Schranke transportiert, könnte diese Phänomene erklären.
Material und Methoden: Zunächst wurde ein transgenes Alzheimer-Mausmodell mit kombiniertem Knockout von P-Glycoprotein generiert. Versuchstiere dieses Stammes wurden zusammen mit einer Kontrollgruppe mit funktionalem P-Glycoprotein über einen Zeitraum von 56 Wochen aktiv seriell gegen β-Amyloid 1-42 immunisiert. Dann wurden die Anti-β-Amyloid-Antikörperbildung, die β-Amyloid-Last im Hirngewebe und an den Hirngefäßen, die mikrogliale Aktivität sowie Mikroblutungen und entzündliche Veränderungen an Gefäßen und Meningen qualitativ und quantitativ evaluiert.
Ergebnisse: Bei Tieren mit intaktem P-Glycoprotein führte die Immunisierung zur signifikanten Reduktion der senilen Plaques sowie des löslichen und unlöslichen
β-Amyloids. Bei Tieren mit Knockout von P-Glycoprotein war dieser Effekt wesentlich abgeschwächt, gleichzeitig bestand eine stärkere intrazerebrale Amyloidangiopathie als bei Tieren mit intaktem P-Glycoprotein. Die mikrogliale Aktivität und entzündliche Veränderungen waren in beiden Stämmen identisch ausgeprägt.
Diskussion: Der Knockout von P-Glycprotein an der Blut-Hirn-Schranke führt im transgenen Mausmodell nach aktiver Immunisierungstherapie gegen β-Amyloid 1-42 zu einer gestörten β-Amyloid-Clearence. Rückkopplungseffekte zwischen der Dysfunktion von P-Glycoprotein und der Amyloidangiopathie bilden dabei einen selbstverstärkenden Feedback-Mechanismus. Dies kann die diskrepanten Ergebnisse einer Anti-β-Amyloid-Immunisierungstherapie zwischen Tiermodell und klinischen Studien mit Alzheimer-Patienten erklären. Gleichzeitig ergibt sich ein Behandlungs- und Präventionsansatz für den Morbus Alzheimer durch eine Kombinationstherapie aus Anti-Aβ-Immunisierung und P-Glycoprotein-Induktion.
In Deutschland gibt es pro Jahr etwa 8000 Neuerkrankungen an primären Hirntumoren. Bei Erwachsenen stehen die neuroepithelialen Hirntumoren, zu denen die Astrozytome und die Oligodendrogliome zählen, im Vordergrund. Die größte Gruppe stellen die Astrozytome. Diese Tumoren sind verhältnismäßig häufig und hinsichtlich verschiedener prognostischer Marker eingehend untersucht worden. Oligodendrogliome sind seltener und weniger ausführlich untersucht als Astrozytome. Ihnen wird im Vergleich zu den Astrozytomen eine bessere Prognose zugeschrieben. In der vorliegenden Arbeit wurden vier unterschiedliche Prognosemarker untersucht: P-Glycoprotein (P-gp), Survivin, Ki-67 und Caspase-3. Bei den Astrozytomen fand sich mit steigendem Malignitätsgrad eine Zunahme der Expression von P-gp, Survivin und Ki-67, während die Expression von Caspase-3 abfiel. Bei den Oligodendrogliomen stellten sich ebenfalls mit zunehmendem Anaplasiegrad steigende Expressionslevel von P-gp, Survivin und Ki-67 dar, diese jedoch auf einem signifikant niedrigeren Niveau als bei den Astrozytomen. Die Level für Caspase-3 waren niedriger als bei den Astrozytomen. Dies bedeutet, dass mit zunehmendem Malignitätsgrad der Hirntumoren die proliferative Aktivität zu-, und die apoptotische Aktivität abnimmt. Dies steht im Einklang mit dem biologischen Verhalten der Gliome in Abhängigkeit vom Malignitätsgrad. Die signifikant niedrigeren Expressionslevels bei den Oligodendrogliomen im Vergleich mit den Astrozytomen untermauern weiter die These, dass oligodendroglialen Hirntumoren eine bessere Prognose zukommt als astrozytären Hirntumoren. Um sichere, für die Prognose relevante Grenzwerte für die einzelnen Marker bestimmen zu können, sollten weitere prospektive Studien durchgeführt werden, in denen der klinische Verlauf einheitlich erhoben und analysiert wird. Hierbei wären vor allem Untersuchungen an größeren Kollektiven von Oligodendrogliomen sinnvoll.
In dem verwendeten Pankreasinseltransplantationsmodel wirkt ein lokaler Hyperinsulinismus bei gleichzeitig bestehender diabetischer Stoffwechsellage kanzerogen. Die transplantierten Pankreasinseln gelangen über die Pfortader in die Portalvenen der Portalfelder und erzeugen hier den Hyperinsulinismus im Abstromgebiet der Transplantate von Azinuszone 1 zu Azinuszone 3. Dieser führt nach einiger Zeit zu hepatozellulären Präneoplasien und später zu hepatozellulären Adenomen und Karzinomen. Zu dieser Entwicklung führt eine Überexpression von TGF-alpha, welche wiederum den EGFR stimuliert. Dessen Folge ist eine Proliferationsaktivierung der Hepatozyten. Eine selektive Blockierung des EGFR wäre ein möglicher Therapieansatz. Um zu untersuchen, welche Effekte diese Blockade auf die Progression im hormonellen Modell der Ratte zeigt, erfolgte die orale Applikation des intrazellulären Tyrosinkinaseinhibitors Gefitinib über 2 Wochen (20 mg/kg Körpergewicht) bzw. 3 Monate (10 mg/kg Körpergewicht) vor den Tötungszeitpunkten, welche 3 Wochen bzw. 6 Monate lebten, jeweils bei transplantierten und nicht transplantierten Tieren. Gefitinib blockiert die intrazelluläre Tyrosinkinase des EGFR, führt somit zu einer Unterbrechung der Signalkaskade der über TGF-alpha vermittelten Proliferationsaktivierung und induziert Apoptose sowie Zellzyklusarrest. Es sollte untersucht werden, inwieweit sich die Proliferationsrate in veränderten Leberherden durch die Gefitinibgabe beeinflussen lässt. Die Proliferationsaktivität der Herde und des extrafokalen Lebergewebes wurden mittels des BrdU-Labeling-Index nach intravitaler BrdU-Applikation und die Expressionsmuster von EGFR und TGF-alpha immunhistochemisch ermittelt. In allen Hauptgruppen entwickelten sich präneoplastische Herde nach Transplantation. Im Kurzzeit- wie auch im Mittellangzeitexperiment ließ sich nach intraportaler Pankreasinseltransplantation durch 2-wöchige höher-dosierte Gefitinibgabe eine Reduktion der Proliferationsaktivität in den präneoplastischen Herden erreichen. Die längere niedriger-dosierte Gefitinibgabe über 3 Monate führte im Mittellangzeitexperiment nicht zu einer Reduktion der Proliferationsaktivität in den Herden. Gefitinib kann also in frühen Stadien der Hepatokarzinogenese die Initiation auf Ebene der präneoplastischen Herde hemmen. Dabei spielt der Signalweg des EGFR und seines Liganden TGF-alpha eine wichtige Rolle.