Zusammenfassung (Englisch)
Peritoneal carcinomatosis (PC) is a terminal evolution from primary colorectal cancer (pCRC) associated with poor patient survival. Impact of the immune cell infiltrate on PC pathogenesis is unknown. Therefore, we characterized the immunological tumor microenvironment regarding proliferation, senescence and neovascularization.
Formalin-fixed and paraffin-embedded (FFPE) tissue of PC and pCRC was ...
Zusammenfassung (Englisch)
Peritoneal carcinomatosis (PC) is a terminal evolution from primary colorectal cancer (pCRC) associated with poor patient survival. Impact of the immune cell infiltrate on PC pathogenesis is unknown. Therefore, we characterized the immunological tumor microenvironment regarding proliferation, senescence and neovascularization.
Formalin-fixed and paraffin-embedded (FFPE) tissue of PC and pCRC was examined by immunohistochemistry. Cells infiltrating resected tissue were isolated and analyzed by flow cytometry. PCR arrays detected the expression of genes relevant for helper T (TH) cell responses, like TH1, TH2 and TH17 response.
PC tumor cells demonstrate significantly lower proliferation rates than pCRC, but show significantly more senescence. PC is surrounded by significantly increased numbers of cytotoxic active Natural Killer (NK) cells, follicular helper T cells (TFH) and B cells, whereas pCRC shows more CD4+ TH cells, CD8+ cytotoxic T (TC) cells, eosinophilic granulocytes, TH17 and regulatory T (Treg) cells. PC is characterized by significantly increased interferon-γ (IFN-γ), an upregulation of tumor necrosis factor (TNF) and the NK cell-regulating cytokine interleukin-15 (IL-15). An upregulation of angiogenesis-related genes, like vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A), leads to severe neovascularization in PC. Correlations of PC results reveal that elevated numbers of interleukin-17 (IL-17) positive cells are associated with high cancer cell proliferation, whereas high numbers of IFN-γ positive cells correlate with more tumor cells in senescence.
The cellular immune reaction is modified during metastasis, inducing senescence in PC tumor cells. Immune surveillance in PC is facilitated by NK cells and high levels of IFN-γ and TNF. Counteracting this effect, TFH and B cells combined with VEGF-A enhancement promote neovascularization in PC.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Peritonealkarzinose ist eine Metastasierungsform des primären kolorektalen Karzinoms, die mit kurzer Lebenserwartung der Patienten verknüpft ist. Bei Patienten mit primärem kolorektalen Karzinom haben die Immunzellen der Tumorumgebung Auswirkungen auf Tumorentstehung, -progression, -ausbreitung und den klinischen Outcome. Der Einfluss, den das umgebende Tumormikromilieu auf die Pathogenese der ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Peritonealkarzinose ist eine Metastasierungsform des primären kolorektalen Karzinoms, die mit kurzer Lebenserwartung der Patienten verknüpft ist. Bei Patienten mit primärem kolorektalen Karzinom haben die Immunzellen der Tumorumgebung Auswirkungen auf Tumorentstehung, -progression, -ausbreitung und den klinischen Outcome. Der Einfluss, den das umgebende Tumormikromilieu auf die Pathogenese der Peritonealkarzinose hat, ist unbekannt. Deshalb wurde das Immunzellinfiltrat der Peritonealkarzinose und dessen Einfluss auf Neovaskularisation und Tumorzellproliferation untersucht und mit dem Verhalten des primären kolorektalen Karzinom verglichen.
Dafür wurden mit Gewebe aus Peritonealkarzinose und primären kolorektalen Karzinom immunhistochemische Färbungen durchgeführt, die Immunzellen, Zytokine, Transkriptionsfaktoren, Zellproliferation, Seneszenz und Angiogenese detektieren. Zusätzlich wurden die so gewonnenen Ergebnisse durch FACS-Analysen und PCR Arrays, die für die Expression von Genen für die TH1-, TH2- und TH17-Immunantwort von Bedeutung sind, gestützt. Alle experimentell erzielten Resultate wurden untereinander korreliert.
Die Tumorzellen der Peritonealkarzinose befinden sich in Proliferationsarrest und vermehrt im Stadium der Seneszenz verglichen mit den Tumorzellen des primären kolorektalen Karzinoms. Gleichzeitig finden sich im Tumormikromilieu von Peritonealkarzinose signifikant erhöhte Raten an IL-15 induzierten, zytotoxisch aktiven, IFN-γ produzierenden NK-Zellen und eine Hochregulation von TNF. Zusätzlich sind signifikant mehr TFH-Zellen und B-Zellen präsent. Die Umgebung des primären kolorektalen Karzinoms zeigt mehr CD4+ TH-Zellen, CD8+ TC-Zellen und eosinophile Granulozyten, denen, im Vergleich zur Peritonealkarzinose, eine signifikant erhöhte Anzahl an IL-17+ TH17 und Foxp3+ Treg-Zellen gegenüberstehen. Eine Hochregulation von Genen, die für die Angiogenese verantwortlich sind, wie VEGF-A, TGF-β und CD34, führen zu signifikant vermehrter Neovaskularisation bei Peritonealkarzinose verglichen mit dem primären kolorektalen Karzinom. Darüber hinaus korreliert eine erhöhte Menge an IFN-γ+-Zellen in der Umgebung der Peritonealkarzinose positiv mit einer gesteigerten Seneszenzrate der Tumorzellen. Das Vorhandensein von hohen Werten an IL-17+-Zellen ist mit erhöhten Tumorzellproliferationsraten verknüpft.
Zusammenfassend lässt sich aus diesen Ergebnissen schließen, dass sich die Immunreaktion im Laufe der peritonealen Metastasierung des primären kolorektalen Karzinoms ändert, was zur Induktion der Proliferationsarrest und Seneszenz in den Tumorzellen von Peritonealkarzinose führt. Dabei verändert sich das Tumormikromilieu von vorwiegend Tumor hemmender, TC- und TH-Zell-vermittelter, Immunantwort in der Umgebung des primären kolorektalen Karzinoms zu B- und TFH-Zell-geförderter, Tumorwachstum unterstützender Immunität im Milieu der Peritonealkarzinose. TH17-Zellen und Treg-Zellen, die das primäre kolorektale Karzinom umgeben, unterstützen die Tumorprogression und die Entwicklung von Metastasen. Sobald es zu Metastasierung gekommen ist, fördert eine gesteigerte Produktion an VEGF-A und TGF-β eine ausgeprägte Neovaskularisation. Diesem Vorgang steht die NK-Zell-vermittelte „Immunosurveillance“ gegenüber. Die Produktion von IFN-γ und TNF führt zu Seneszenz der Tumorzellen. Diese Balance beeinflusst das Fortschreiten und die Aggressivität der Erkrankung und hat möglicherweise einen Einfluss auf das Überleben der Patienten.