Prognostische Bedeutung des mittleren Abstandes zwischen regulatorischen T-Zellen und Memory-T-Zellen und deren Dichten beim Rektumkarzinom
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Concerning rectal cancer therapists are facing a difficult challenge. Many trials have been trying to improve therapeutic strategies for a better disease-free- (DFS) and overall- (OS) survival. The efforts were rewarded as to DFS, while the OS remains almost unchanged. This unsatisfactory attribute of rectal cancer is due to a very high systemic rate of recurrence in this type of tumor. Chances are that by an aggravated chemotherapy this can be altered. Since an intensification of therapy is accompanied by a worsening of side-effects, a criterion for further prediction of prognosis has to be found to discern the patients who will benefit from additional therapy from those who most likely will not. In many surveys the adaptive immune response, particularly the tumor infiltrating lymphocytes (TIL), has proven significance with reference to prognosis. However the details of immune response to tumors are not yet fully understood.
This survey analyses the role of two subgroups of TILs, regulatory T-cells (Treg) and memory-T-cells, and their impact on prognosis.
A total of 130 patients with rectal cancer stages II to IV were comprised. All were treated in the “Strahlenklinik Erlangen” in 2006 through 2010. The tissue under examination came from biopsies, primary tumor site, invasive margin and normal tissue close to the invasive margin. One tissue microarray (TMA) was taken from each biopsy and two TMAs were obtained from the remaining regions respectively and double stained immunohistologically by antibodies against Treg and memory-T-cells (FoxP3 and CD45RO). Some biopsy blocks contained rare material, so samples could not be performed and slices were drawn directly. The stained cells were counted semi automatically supported by the software ”Biomas-Count” (PD Dr. Distel, Erlangen).
A high density of Treg in the stroma of the biopsy as well as in the primary tumor was associated with a better prognosis (p=0,032; p=0,005). In the invasive margin a higher density of memory-T-cells correlated with a better DFS (p=0,046).
To amplify the informative value the distances between the cells were quantified as well. According to these results a lower distance between the Treg in the invasive margin and the stromal compartment came along with a better DFS (p=0,017; p=0,00035). A lower distance from memory-T-cell to Treg in the tumor epithelium was also associated with a longer DFS (p=0,001), whereas in the stromal compartment a shorter distance from Treg to memory-T-cell had a positive impact on DFS (p=0,027). In the stromal compartment of the invasive margin a lower distance between the memory-T-cells involved a better DFS (p=0,051). For further investigation of the spatial behavior of the cells the distribution was observed and found to be irregular for both Treg and memory-T-cells in the tumor tissue. Pre- and posttherapeutic results were compared but showed no abscopal effect of radiotherapy treatment. Then all data were correlated to make a statement about the relation between different tissues. This illustrated that the immune response was visible beyond the primary tumor site.
In conclusion the density as well as the distribution of FoxP3+ Treg and CD45RO+ memory-T-cells have prognostic significance in rectal cancer. An abscopal effect of radiation could neither be observed nor denied. It was shown that the immune response was not locally restricted to the tumor site. The interaction of Treg and memory-T-cells has to be investigated in future surveys.
Abstract
Das Rektumkarzinom stellt Forscher und Therapeuten vor schwierige Aufgaben. In vielen Studien wurden und werden Therapieregime zur Verbesserung des tumorfreien und des allgemeinen Überlebens (disease-free survival = DFS und overall survival = OS) untersucht. Während es bereits gute Erfolge in Bezug auf das DFS gegeben hat, ist das OS unverändert. Dies hängt mit der hohen Rate systemischer Tumorrekurrenz zusammen. Ein Lösungsansatz wäre die Verschärfung der systemischen Therapie. Dies hätte jedoch ein erhebliches Maß an Nebenwirkungen zur Folge. Die Frage ist, ob ein Parameter existiert, anhand dessen man jene Patientengruppe, die von einer weiteren Chemotherapie profitieren würde, einheitlich charakterisieren kann. Ein Faktor, der bei der Tumorkontrolle eine wichtige Rolle spielt und bereits mehrfach prognostische Signifikanz bewiesen hat, ist die adaptive Immunantwort, vertreten durch die Tumorinfiltrierenden Lymphozyten (TIL). In dieser Arbeit wird das Verhalten der regulatorischen- (Treg) und der Memory-T-Zellen im Rektumkarzinom vor und nach Radiochemotherapie sowie deren prognostische Relevanz für diese Tumorentität analysiert. Zusätzlich wird nun der räumliche Abstand zwischen den jeweiligen Zellen untersucht um Rückschlüsse auf das Infiltrationsmuster, eine Clusterung oder eine Interaktion zwischen den Zellen machen zu können.
Das Patientenkollektiv umfasste insgesamt 130 Patienten mit Rektumkarzinom in den Stadien II bis IV, die in den Jahren 2006 bis 2010 in der Erlanger Strahlenklinik behandelt wurden. Es wurden jeweils ein Schnitt oder Tissue Microarray (TMA) aus der Biopsie und zwei TMAs aus Tumorgewebe, Invasionsfront und Normalgewebe gefertigt und mit einer immunhistochemischen Doppelfärbung durch Antikörper gegen FoxP3 und CD45RO gefärbt. Von den Biopsien, aus denen nicht genug Material für eine Stanze gewonnen werden konnte, wurden Schnitte angefertigt. Die Zählung der Zellen erfolgte halbautomatisch mithilfe des Programms Biomas-Count (PD Dr. Distel, Erlangen). Vorhandenes Tumorgewebe und Stroma wurden, falls vorhanden, getrennt behandelt.
Sowohl im Stroma der Biopsie, als auch in den Tumorstanzen war eine hohe Dichte der regulatorischen T-Zellen (Treg) mit einem besseren tumorfreien Überleben (DFS) verbunden (p=0,032; p=0,005). In der Invasionsfront korrelierte eine hohe Memory-T-Zelldichte signifikant mit einem besseren DFS (p=0,046). Um die Aussagekraft der Zellzählung zu erweitern wurden die Abstände zwischen den Zellen gemessen und gemittelt. Hier ergab sich ein positiver Zusammenhang eines niedrigeren Abstandes zwischen den Treg in der Invasionsfront und im Stroma des Primärtumors mit einem besseren DFS (p=0,017; p=0,00035). Intraepithelial im Tumor konnte außerdem beobachtet werden, dass sich ein niedrigerer Abstand von Memory-T-Zellen zu Treg positiv auf das DFS auswirkte (p=0,001). Im Stroma derselben Stanzen waren kürzere Abstände von Treg zu Memory-T-Zellen mit einem besseren DFS verknüpft (p=0,027). Im Stroma der Invasionsfront war ein niedrigerer Abstand der Memory-T-Zellen untereinander mit einem längeren DFS verbunden (p=0,051). Die Abstände zwischen den Zellen alleine genügten nicht um Aussagen über ihr Gruppierungsverhalten machen zu können. Korrelationsdiagramme zwischen Zelldichten und Abständen ergaben, dass sowohl Memory-T-Zellen als auch Treg im Tumorgewebe ungleichmäßig verteilt vorlagen. In den übrigen untersuchten Regionen lagen sie zufällig und somit gleichmäßig verteilt vor. Außerdem wurden alle Daten miteinander korreliert um Zusammenhänge zwischen den Regionen sichtbar zu machen. Demzufolge findet die Immunantwort nicht nur lokal am Primärtumor statt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl FoxP3+ Treg als auch CD45RO+ Memory-T-Zellen und sowohl deren Dichten als auch deren Abstände unter- und zueinander im Rektumkarzinom prognostisch signifikant sind. Ein abskopaler Effekt der Bestrahlung auf Treg oder Memory-T-Zellen konnte nicht beobachtet, aber auch nicht sicher ausgeschlossen werden. Die Wirkung der adaptiven Immunantwort über den Primärtumor hinaus konnte bestätigt werden. Treg und Memory-T-Zellen hängen in noch nicht verstandener Weise zusammen. Ihr Zusammenspiel muss weiter untersucht werden, was die weitere Analyse ihrer Lage zueinander beinhaltet.
