Background and Aims: PMA is a recently described rare tumor entity occuring most often in young children. Due the worse outcome of PMA-patients as compared to children with pilocytic astrocytoma (PA), it has received a grade II assignment in the latest WHO classification. Nevertheless, increasing evidence suggests that the two tumor types are indeed pathologically and genetically related. The radiological differentiation of PMAs from PAs is challenging and the limited available data could not yet provide unequivocal distinguishing imaging features. Furthermore, it is not completely clarified whether PMA cases are associated with a higher rate of CSF dissemination compared to similarly young patients with PA. The aim of our study was firstly to compare MR/CT imaging features of these tumors, and secondly, to evaluate the occurrence of CSF dissemination. Material and Methods: The study population included 15 children with PMA and 32 children with PA. A third group consisted of eight children with PAs with focal pilomyxoid features. All cases had been registered in the German multicenter SIOP/HIT-LGG trials. The initial MRIs (and CT scans, if available) at establishing the diagnosis were retrospectively analyzed according to standardized criteria and the findings compared between PMAs and PAs. Furthermore, we compared the occurrence of imaging evidences of CSF tumor dissemination between children with PMA and PA, respectively. Results: The imaging appearance of PMAs and PAs was very similar. However, PAs tended to show more frequently cystic components (p=0.03). As opposed to PAs, PMAs did not have large tumor cysts. We did not find differences with respect to tumor size and tumor margin. Gadolinium enhancement of PMAs was significantly more frequently homogeneous (p=0.006). PMAs appeared to show more often intratumoral hemorrhages (p=0.047). Furthermore, suprasellar PMAs tended to have a more homogeneus texture on T2-weighted MR images (p=0.026). Within the subgroup < 6 years of age the PMA histology tended to have a larger effect on the occurrence of CSF dissemination than the age (p=0.05 vs.0.12). Conclusions: Although the radiological appearance of PMAs and PAs is similar, some imaging features, like enhancement pattern or presence of cysts or hemorrhage may help differentiating these low-grade gliomas. Our results corroborate previous scarce data suggesting higher rate of CSF dissemination in PMAs, even in the youngest patient population. Thus, in young children with a chiasmatic-hypothalamic tumor suggestive of a PMA, an intensive search for CSF dissemination along the entire neuraxis should be performed. / Hintergrund und Ziele: Das PMA ist eine seltene benigne Tumorentität (WHO Grad II nach der Klassifikation von 2007), welche vorwiegend bei Kleinkindern vorkommt. Dem PMA wird eine schlechtere Prognose als dem PA zugeschrieben. Die radiologische Unterscheidung zwischen PMA und PA erscheint schwierig. Zudem ist unklar inwieweit das PMA mit einer höheren Meningeoserate assoziiert sein könnte, verglichen zum PA bei Patienten vergleichbaren Alters. Das Ziel unserer Studie war es, bildgebende Kriterien sowie das Auftreten einer Liquordissemination zwischen beiden Tumorarten zu vergleichen. Material und Methoden: Das untersuchte Kollektiv umfasste 15 Kinder mit PMA sowie 32 Kinder mit PA. Zudem eine dritte Gruppe umfasste 8 Kinder mit PA mit fokalen pilomyxoiden Merkmale. Die initialen MRT-Untersuchungen bei Diagnosestellung wurden anhand standardisierter bildgebender Kriterien analysiert. Anhand der MRT-Bildgebung wurde des Weiteren das Auftreten einer Liquordissemination bei Diagnose und im Verlauf verglichen. Ergebnisse: PMAs und PAs stellten sich bildmorphologisch ähnlich dar. PAs zeigten öfters zystische Tumorkomponente (p=0.03). Im Gegensatz zu PAs, wiesen PMAs keine großen Tumorzysten auf. Auch die Kontrastmittelanreicherung war häufiger homogen in PMAs (p=0.006). Intratumorale Hämorrhagien konnten häufiger in PMAs beobachtet werden (p=0.047). Desweiteren haben sich supraselläre PMAs in der T2-Wichtung häufiger homogener dargestellt (p=0.026). Die histologische Diagnose PMA schien einen größeren Effekt (p=0.05) auf das Auftreten einer Liquordissemination zu haben als das Alter selbst (p=0.12). Schlussfolgerungen: Obwohl sich PMA und PA in der Bildgebung sehr ähnlich darstellen, identifizierten wir einige Kriterien welche beitragen könnten diese Tumorentitäten zu unterscheiden. Bei radiomorphologischen Kriterien, die für ein PMA sprechen, sollte bei den jungen Kindern gezielt nach einer Liquordisseminierung gesucht werden.

Tübingen, Univ., Diss., 2008.

Das Glioblastom ist mit einem Anteil von 20% an allen hirneigenen Tumoren der häufigste und bösartigste primäre intrakranielle Tumor. Trotz multimodalem Therapiekonzept, das operative Resektion, Strahlen- und Chemotherapie verbindet, haben Patienten eine Prognose von im Mittel nur 14,6 Monaten. Sein aggressives Wachstum zieht eine Vaskularisierung nach sich, die jedoch nicht in ausreichendem Maße die Sauerstoffversorgung des Tumorgewebes sicherstellen kann. Studien mit Messelektroden zeigten einen deutlich reduzierten Sauerstoffpartialdruck im Tumor im Vergleich zum umliegenden Hirngewebe. Dieses hypoxische Milieu löst genetische Alterationen und adaptive Veränderungen der Proteinexpression aus, die eine Selektion besonders aggressiver Tumorzellen bewirkt. Für eine bessere prognostische Einschätzung sowie als zukünftige therapeutische Ziele zur Erhöhung der Response auf Chemo- und Strahlentherapie ist es von großem Interesse, solche Faktoren als mögliche Hypoxiemarker aufzufinden. In dieser Arbeit wurden die Proteine HIF-1&#945;, CAIX, VEGF, EPO und NDRG1 auf mRNA- und Proteinebene in den Glioblastomzelllinien GaMG, U251 und U373 auf eine Veränderung ihrer Expression unter hypoxischen Bedingungen untersucht. Ausmaß (5% O2, 1% O2 und 0,1% O2) und Dauer (1 h, 6 h und 24 h) der Hypoxie wurde variiert. Anschließend wurde über 24 h und 48 h eine Reoxygenierung durchgeführt. Auch wurden Expressionsuntersuchungen an Gewebeproben von Normalhirnen, Astrozytomen WHO Grad II und Glioblastomen vorgenommen. Die Verwendbarkeit von GAPDH als Marker für diese Analysen wurde durch Experimente sichergestellt, die dessen mRNA und das Protein als nicht durch Hypoxie oder Malignisierung reguliert nachwiesen. Wir bestätigten die Rolle von HIF-1&#945; als Mediator der hypoxischen Zellantwort. Während die mRNA konstant blieb, wurde das Protein unter hypoxischen Bedingungen hochreguliert. Dies zeigte auch, dass unser experimentelles Setting funktionierte. NDRG1, CA-IX sowie EPO wurden unter Hypoxie sowohl auf mRNA-, als auch Proteinebene hochreguliert und blieben unter Reooxygenierung stabil. In Glioblastomen waren diese Gene auf mRNA-Ebene bedeutend stärker exprimiert als in niedriggradigen Astrozytomen. HIF-1&#945;, NDRG1, CA-IX sowie EPO können also in humanen Glioblastomzellen als Hypoxiemarker dienen und möglicherweise auch eine prognostische und therapeutische Bedeutung haben. / Glioblastomas, making up 20 % of all brain tumours, are the most common and most malignant primary intracranial tumours. Multimodal treatment with surgery, chemotherapy, and radiotherapy currently gives patients a median survival time of only 14.6 months. Glioblastomas’ aggressive growth induces vascularization that is, however, inadequate to ensure normoxic conditions in the tumour tissue. Oxygen electrode measurements have shown significantly reduced pO2 in tumour tissue compared to surrounding brain tissue. Resulting hypoxia-induced genetic alterations and adaptive changes in protein expression lead to increased selection of aggressive tumour cells. As putative hypoxia markers, regulating factors are of interest for more accurate prognosis and as therapeutic targets in order to increase response to chemotherapy and radiotherapy. This work examines the proteins HIF-1&#945;, CA-IX, VEGF, EPO, and NDRG1 in glioblastoma cell lines GaMG, U251, and U373 for changes in mRNA and protein expression under hypoxic conditions. Under our protocol, varying levels of hypoxia (5 % O2, 1 % O2, 0.1 % O2) and exposure (1, 6, and 24 h) were used. Subsequently, cells were reoxygenated for 24 and 48 hours, respectively. Expression analysis was done on normal brain tissue, WHO grade II astrocytoma, and glioblastoma. GAPDH was used as a marker for these analyses, its expression invariance on the mRNA and protein levels with respect to hypoxia as well as malignancy having been experimentally verified. We have identified HIF-1&#945; as a mediator of cell responses to hypoxia. With stable mRNA expression, protein expression levels were elevated under hypoxic conditions, confirming the validity of the experimental setup. Hypoxic NDRG1, CA-IX, and EPO levels were elevated (mRNA and protein) and remained stable under reoxygenation. Expression of mRNA was significantly higher in glioblastoma than in low-grade astrocytoma. We conclude that HIF-1&#945;, NDRG1, CA-IX, and EPO may be used as hypoxia markers in human glioblastoma cells and may be relevant for prognosis and therapy.

Die zunehmende Bedeutung der Molekularbiologie zeigt sich in der neuen WHO-Klassifikation von 2016 für ZNS-Tumoren und insbesondere astrozytäre Tumoren. Dabei gehört das Glioblastoma multiforme (GBM) mit einer äußerst ungünstigen Prognose zu den hoch-malignen Astrozytomen (WHO °IV) und ist durch eine ausgeprägte chromosomale Instabilität (CIN) gekennzeichnet. Der mitotische Spindelkontrollpunkt (SAC) und die zeitlich korrekte Auflösung der Schwesterchromatidkohäsion sorgen normalerweise für den fehlerfreien Ablauf der Mitose. Um der Ursache der CIN nachzugehen, wurden die Regulatorproteine des SAC Mad2A und Mad2B sowie der Schwesterchromatidkohäsion Pds5A und Pds5B in einem Patientenpanel immunhistochemisch untersucht. Alle vier Proteine wiesen eine hohe Expression in Proliferationszentren auf, die durch Ki67-Expression definiert wurden. Zusätzlich wurden Unterschiede in der Expressionsstärke bzw. der subzellulären Lokalisation detektiert. Pds5A könnte für die Ausbildung von Rezidiven niedriggradiger Astrozytome (low-grade astrozytoma, LGA) °II bzw. von sekundären GBM wichtig sein. Sein Ortholog war in allen Tumorentitäten gleichmäßig hoch exprimiert. Eine starke Mad2A-Expression war in allen GBM im Vergleich zu allen LGA °II signifikant vermindert und könnte durch den in GBM häufig vorkommenden Verlust von Chromosomenarm 4q bedingt sein, der das Mad2A-Gen enthält. Für sein Homolog Mad2B konnte ein signifikanter Anstieg in der Gesamt- bzw. Zytoplasmaexpression mit steigendem WHO-Grad ermittelt werden. Eine niedrige Gesamtexpression von Mad2A bzw. von Mad2B in Kern- und Zytoplasma könnte mit einem Überlebensvorteil für GBM-Patienten verbunden sein. Je nach Entität, Expressionsstärke und Expressionslokalisation gab es Korrelationen zwischen der Expression von Ki67, Pds5A, Pds5B, Mad2A und Mad2B. Die Expressionswerte dieser mitotischen Regulatorproteine könnten einerseits der Grund für, andererseits aber auch eine Konsequenz von CIN sein und eine Anpassung der Tumorzellen zur Ausbalancierung der Vor- und Nachteile genetischer Veränderungen darstellen, die ihr Überleben sichert (Rimkus et al., 2007). Damit könnten diese Regulatorproteine als neue Angriffspunkte einer noch spezifischeren Therapie in der Behandlung von astrozytären Tumoren und für die Prognose von Patienten Bedeutung erlangen. / The increasing relevance of molecular biology is shown in the latest 2016 WHO-Classification of Tumors of the Central Nervous System especially in regards to astrocytic tumors. Astrocytic tumors show aneuploidy. Pds5A, Pds5B, Mad2A and Mad2B have an important influence and impact on the correct segregation of chromosomes during mitosis. Precocious dissociation of sisters 5 A and B (Pds5A and B) bind to Cohesin and are part of the regulation of sister chromatid cohesion. Mitotic arrest deficient 2 A and B (Mad2A and B) are essential key-proteins for the spindle assembly checkpoint. Incorrect expression of these proteins leads to missegregation and aneuploidy. In this work I show the expression of the proteins Pds5A, Pds5B, Mad2A and Mad2B by immunohistochemistry in proliferating centers of tissue samples of 40 patients with astrocytic tumors (low-grade astroytoma (LGA °II) and glioblastoma multiforme (GBM)). Tissue samples comprise dormant LGA °II, recurrent LGA °II and their relapses, malignant progressing LGA °II developing to secondary GBM (IDH-mutant GBM), and primary GBM (IDH-wildtype GBM). All proteins showed high expression in the proliferating centers. The expressions of the different astrocytic grades have been statistically analysed (Comparison, Survival, Correlation). The results of the expression of the regulating proteins could be relevant for new therapies and the prognosis of patients.