Immunhistochemie der Tumoren des Nervensystems

238 Pages·1991·11.761 MB·German

by  Dr. Guido Reifenberger (auth.)

Guido Reifenberger
Immunhistochemie
derTumoren
des N ervensystems
Mit einem Geleitwort von Wolfgang Wechsler
Mit 55 Abbildungen in 335 Einzeldarstellungen
und 30 Tabellen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York
London Paris Tokyo
Hong Kong Barcelona
Dr. Guido Reifenberger
Institut fUr Neuropathologie der Heinrich-Heine-Universitat
MoorenstraBe 5, W -4000 Diisseldorf
Bundesrepublik Deutschland
ISBN -13: 978-3-642-76022-8 e-ISBN -13: 978-3-642-76021-1
DOl: 10.1007/978-3-642-76021-1
Cip-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Reifenberger, Guido: Immunhistochemie der Tumoren des Nervensystems / Guido Reifenberger.
Mit einem Geleitw. von Wolfgang Wechsler.-
Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo; Hong Kong; Barcelona: Springer, 1991
ISBN -13: 978-3-642-76022-8
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1991
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1991
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Meinen Eltern
in Dankbarkeit gewidmet
"Die morphologische Pathologie tritt zur Zeit in eine neue Phase ein, die durch die
Ubernahme und Weiterentwicklung immunpathologischer Methoden gekennzeichnet
ist. Die Bedeutung dieser neuen Epoche kann man kaum iiberschatzen. Es mag nicht
unberechtigt sein, sie als 4. Epoche nach Makroskopie, Histologie und Ultrastruktur
forschung mitsamt den ihr zugeharigen Weltbildern zu betrachten. Eine derartige
Immunpathologie wird nicht nur lange umstrittene oder gar bislang verborgen geblie
bene Probleme lasen, sie wird gewiB auch den Kontakt zu anderen theoretischen
Disziplinen, von der Biologie bis zur Virologie, fOrdern und die gute alte Pathologie
im neuerworbenen Adelsgewande wieder hoffahig machen."
Hans-Werner Altmann
Altmann H-W (1986) Pathologie in Deutschland. Ahnung und Gegenwart. In Pathologie 7:
128-135
Geleitwort
Die histopathologische Diagnostik der Tumoren des Nervensystems folgt der intematio
nalen WHO-Klassifikation von 1979, die auBer der Artdiagnose auch das Tumorgrading
anhand einer vierstufigen Malignitatsskala beinhaltet. Grundlage der WHO-Klassifikation
ist das Erscheinungsbild der Tumoren im konventionell gefarbten histologischen
Schnittpraparat unter dem Lichtmikroskop. Inzwischen steht dem Neuropathologen aber
ein groBes Spektrum an zusatzlichen morphologischen, immunologischen und
molekularbiologischen Methoden zur Verfugung, die sowohl in der Diagnostik als auch in
der Forschung gewinnbringend eingesetzt werden k6nnen. AuBerdem haben neuartige
Theorien und Konzepte aus der Tumorforschung, wie beispielsweise die Onkogentheorie,
Eingang in die Neuroonkologie gehalten. Bewahrte Erfahrungen, methodische Fortschritte
und neue Konzepte sollten daher in einer neuropathologischen Klassifikation der
Tumoren des Nervensystems in gebuhrendem MaBe beriicksichtigt werden.
Die Weiterentwicklung immunmorphologischer Techniken hat speziell diesen Methoden
weite Anwendungsgebiete sowohl in der klinisch relevanten Tumordiagnostik als auch in
der wissenschaftlichen Forschung erschlossen. Mit ihrer Hilfe gelingt der Nachweis von
Molekiilen des Zytoskeletts, zytoplasmatischen und Zellmembran-assoziierten Antigenen,
Rezeptormolekiilen und Onkogenprodukten. Die Pathomorphologie der Tumoren wird
deshalb heute in idealer Weise durch die verbesserten Methoden der Immunhistochemie
erganzt. So ist es beispielsweise m6glich, eine Fulle von Differenzierungsantigenen zu
untersuchen, die als Zellmarker in der neuroonkologischen Diagnostik eingesetzt werden
k6nnen und somit eine genauere artdiagnostische Einordnung eines Tumors erlauben.
Hierbei sollte allerdings im konkreten Einzelfall genau abgewogen werden, welche
Methoden eingesetzt und welche Differenzierungsantigene untersucht werden sollen.
Das neuropathologische Tumorgrading mit den WHO-Graden I - IV ist inzwischen
aufgrund seiner Relevanz fUr die postoperative Therapiestrategie und die Prognose des
Patienten im neurochirurgischen und klinisch-onkologischen Bereich fest etabliert. Fur
den Neuropathologen wird es in Zukunft darauf ankommen, das Grading dahingehend zu
verbessem, daB zusatzlich zu den etablierten morphologischen Kriterien objektive und
quantifizierbare Parameter gefunden werden, die eine genauere Einschatzung der Dignitat
einer Geschwulst erlauben. Ein m6glicher Ansatz ist in dieser Hinsicht die quantitative
Erfassung der Wachstumsfraktion eines Tumors durch den immunhistochemischen
Nachweis von sogenannten Proliferationsmarkem.
Ein anderes Feld, auf dem die Immunhistochemie mit Gewinn einsetzbar ist, stellt die
qualitative und topographische Demonstration von Rezeptoren fur Hormone und
Wachstumsfaktoren dar, ein Forschungsgebiet, welchem eine zunehmende Bedeutung aus
diagnostischen und therapeutischen Gesichtspunkten zukommt. Durch derartige Untersu
chungen, die zudem durch den Nachweis von Wachstumsfaktoren und Onkoproteinen
erganzt werden k6nnen, kann die Imm~nhistochemie schlieBlich auch als ein Bindeglied
zu den modemen molekularbiologischen Untersuchungen zur Atiopathogenese der
Tumoren des Nervensystems fungieren.
Aufgrund der aufgefUhrten vielseitigen M6glichkeiten hat die Entwicklung der
Immunhistochemie im Rahmen der Tumorforschung in den letzten Jahren ein exponen
tielles Wachstum genommen. Von neuropathologischer Seite sind die Ergebnisse in einer
groBen Zahl von Publikationen und durch eine Reihe von Neuroonkologie-Symposien
x Geleitwort
international bekannt geworden. Eine Zusammenfassung in Form einer Monographie liegt
bisher allerdings nicht vor. Es ist das Verdienst von Herm Reifenberger, der sich schon als
Student der neuroonkologischen Forschung zugewandt hat, die in unserem Institut
erarbeiteten Resultate unter Beriicksichtigung des einschHigigen Schrifttums auf einen
aktuellen Stand von hohem Informationsgehalt gebracht zu haben. Dabei wurden in
kritischer Form nicht nur die Moglichkeiten, sondern auch die Grenzen und die Probleme,
die bei der Anwendung von immunhistochemischen Methoden entstehen konnen, erortert.
Die immunhistochemischen Ergebnisse an Tumormaterial von Hirntumorpatienten stehen
hierbei im Vordergrund der Untersuchungen mit einem Briickenschlag zur experimentel
len Neuroonkologie. Ich bin sicher, daB diese Monographie die tligliche
Tumorklassifikation des Neuropathologen und die neuroonkologische Forschung berei
chern wird und wiinsche ihr eine weite Verbreitung unter neuroonkologisch interessierten
Pathologen und Klinikern
Diisseldorf, im Mlirz 1990 Wolfgang Wechsler
Danksagung
An erster Stelle mochte ieh mieh bei meinem Doktorvater und akademischen Lehrer
Herrn Prof Dr. med. Wolfgang Wechsler ganz herzlich fUr seine stetige Forderung und
fUr die groBzUgige Bereitstellung von Untersuchungsmaterial und allen labortechnischen
und apparativen Einriehtungen seines Instituts bedanken.
Mein besonderer Dank gilt Herrn Dr. med. Reinhard Prior fUr seine groBe Hilfe bei allen
Fragen der elektronischen Daten-und Textverarbeitung.
Ferner mochte ieh mieh bei Herrn Priv.-Doz. Dr. Dr. Thomas Bilzer, Frau Dr. med.
Martina Deckert, Herrn Dr. med. Rudiger Seitz und Herrn Dr. med. Janusz Szymas fUr eine
exzellente Zusammenarbeit bedanken.
Herrn Prof Dr, med. Jurgen K. Mai vom C. und O. Vogt-Institut fUr Hirnforschung und
Anatomie I der Universitat DUsseldorf mochte ich fUr die ausgezeichnete Zusammenarbeit
bei der Bearbeitung von normalanatomischen Aspekten der Immunreaktivitat verschie
dener Antikorper im Nervensystem danken. AuBerdem stellte Herr Prof. Mai groBzUgig
Labormoglichkeiten zur DurchfUhrung der Westernblot-Experimente zur VerfUgung.
Besonders herzlich mochte ieh mieh bei den technischen Assistentinnen Frau Elisabeth
GrofJ, Frau Christa Mahler, Frau Ursula Tuma und Frau Liselotte Willer bedanken. Ohne
ihre Hilfe ware diese Arbeit nieht moglich gewesen.
Dem Springer-Verlag, insbesondere Herrn Dr. reI'. nat. Thomas Thiekotter, mochte ieh
fUr die groBzUgige Ermoglichung der Veroffentlichung dieser Monographie danken.
Die Arbeit wurde von der deutschen Forschungsgemeinschaft, Sonderforschungsbereich
200, unterstUtzt. Ferner wurde ieh 1986 und 1987 durch ein Promotionsstipendium der
Studienstiftung des deutschen Volkes geftirdert.
DUsseldorf, Sommer 1990 Guido Reifenberger
Inhaltsverzeichnis
A. Einleitung ................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Immunhistochemie und Dijferentialdiagnostik der Tumoren
des Nervensystems ............................................ .
1.1 IntermedHirfilamentproteine ..................................... 2
1.1.1 Saures Gliafaserprotein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.2 Vimentin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.3 Desmin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.4 Neurofilamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.5 Zytokeratine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Desmoplakine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Protein S-100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Neuron-spezifische Enolase ..................................... 6
1.5 HNK-l ...................................................... 7
1.6 Sonstige Differenzierungsantigene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6.1 Synaptophysin ................................................ 8
1.6.2 Chromogranine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6.3 Retinales S-Antigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6.4 Epitheliales Membran-Antigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6.5 Enzyme und Myelin-assoziierte Antigene .......................... 9
1.6.6 Zelladhlisionsmolekiile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.6.7 Lymphozytlire Differenzierungsantigene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
2 Immunhistochemie und Dijferenzierung
zwischen normala und neopiastischer Glia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
3 Immunhistochemie und Tumorgrading der Tumoren des Nervensystems .. 13
3.1 Ki-67. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2 Bromdeoxyuridin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14
3.3 Sonstige Proliferations-assoziierte Antigene ........................ 14
XIV Inhaltsverzeichnis
4 Immunhistochemie und Expression von Onkoproteinen,
Wachstumsfaktoren und Rezeptoren in Tumoren des Nervensystems 15
4.1 Onkogene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15
4.2 Onkogene in Tumoren des Nervensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17
4.3 Wachstumsfaktoren und Rezeptoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17
4.3.1 Epidermaler Wachstumsfaktor (EGF) und EGF-Rezeptor. . . . . . . . . . . . .. 18
4.3.2 Plattchenwachstumsfaktor (PDGF) und PDGF-Rezeptor .............. 18
4.3.3 Nervenwachstumsfaktor (NGF) und NGF-Rezeptor .................. 19
4.3.4 Transferrinrezeptor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19
4.3.5 Sonstige Wachstumsfaktoren und Rezeptoren . . . .. .. .. . . . .. . .. .. .. .. 20
4.4 Proteinkinase C ............................................... 21
5 Immunhistochemie und experimentelle Neuroonkologie .. . . . . . . . . . . . .. 22
5.1 Das Modell der chemischen Induktion neurogener Tumoren
durch Nitrosoharnstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22
5.1.1 Molekularbiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22
5.1.2 Neuropathologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23
5.2 Experimentelle Neuroonkologie in vitro:
Tumorzellklone aus Nitrosoharnstoff-induzierten Gliomen. . . . . . . . . . . .. 24
B. Eigene Untersuchungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
Fragestellungen und Zielsetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
1.1 Untersuchungen zur Expression von Differenzierungsantigenen ........ 26
1.2 Untersuchungen zur Expression von 3-Fukosyl-N-Acetyl-Laktosamin ... 26
1.3 Untersuchungen zur Proliferationsaktivitat
mit dem monoklonalen Antikorper Ki-67 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
1.4 Untersuchungen zur Expression von Onkoproteinen, Rezeptoren
und Proteinkinase C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26
1.5 Untersuchungen an ENU-induzierten Gliomen
und Gliomzellinien der Ratte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27
2 Material und Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27
2.1 Humanes Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27
2.2 Experimentelles Material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27
2.2.1 ENU-induzierte Gliome der Ratte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27
2.2.2 Die malignen Rattengliornklone RG2 und F98 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27
2.2.2.1 Untersuchungen in vitro ........................................ 28
2.2.2.2 Untersuchungen in vivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 28