Auch wenn die Erkrankungen Barrett-Ösophagus und -Karzinom seit etwa 1950 beschrieben sind und sich vor allem innerhalb der letzten 30 Jahre eine sehr deutlich angestiegene Inzidenz in westlichen Industrieländern abzeichnet, existiert bis heute kein einheitliches effektiv angewandtes anamnestisches Screening-Tool. Trotz der immer weiter entwickelten operativen und endoskopischen Behandlungsmöglichkeiten hängt die Prognose dieser Erkrankung noch immer sehr stark vom initialen Tumorstadium beziehungsweise dem Infiltrationsausmaß bei der Erstdiagnose ab. Um ein optimales Therapieergebnis erreichen zu können, ist es deshalb unabdingbar, die Faktoren und Variablen zu definieren, welche eine möglichst frühe und präzise Sicherung der Diagnose erlauben. Durch diese Bemühungen der Forschung soll der steigenden Inzidenz des Barrett-Karzinoms mit einer optimierten Therapie und verbesserten kurativen Behandlungsmöglichkeiten begegnet werden. Ein weitgehender wissenschaftlicher Konsens besteht hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen Reflux aus dem Magen in den distalen Ösophagus und der intestinalen Metaplasie der ösophagealen Schleimhaut. Der genaue Pathomechanismus bei der Konversion dieser anfänglichen Metaplasie in das maligne Barrett-Karzinom und die dabei entscheidenden Risikofaktoren sind allerdings noch nicht hinreichend identifiziert worden. Die vorliegende Arbeit befasst sich aus diesem Grund mit der Fragestellung nach verschiedenen internistischen Komorbiditäten und deren Zusammenhang mit dem Barrett-Karzinom. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Asthma bronchiale, der arteriellen Hypertonie, der Herzgefäßerkrankung, dem Schlaganfall und dem Diabetes mellitus Typ 2. Ausgewählt wurden diese Erkrankungen, da sie gemeinsam im Kapitel „internistische Krankheiten“ des Fragebogens abgefragt wurden und zu den häufigen Erkrankungen in der deutschen Bevölkerung (laut Gesundheitsberichterstattung des Bundes 2015) gehören [178]. Dadurch sollte eine Verbindung dieser anamnestisch in Untersuchungen sehr häufig festgestellten Erkrankungen und dem Barrett-Karzinom überprüft werden. Die Herangehensweise dieser Analyse basiert auf der Überlegung, dass ein gehäuftes Auftreten bestimmter Erkrankungen in diesem Patientenkollektiv die Schlussfolgerung zulässt, dass kausale Zusammenhänge mit dem Barrett-Karzinom bestehen könnten. Zum einen kann sich dieser Zusammenhang in Form von gemeinsamen ätiopathogenetischen Risikofaktoren äußern, welche beide Erkrankungen begünstigen. Zum anderen besteht allerdings ebenfalls die Option, dass die eine Erkrankung eine Komplikation beziehungsweise Folge der anderen darstellt. Ziel dieser Arbeit war es, dazu beizutragen, das Risikofaktor-Profil des Barrett-Karzinoms noch präziser beschreiben zu können, um dadurch die Früherkennung und Therapie dieser Erkrankung zu optimieren. Hierzu wurden in unserer Studie per Fragebogen und standardisiertem Telefoninterview 1035 Patienten mit bekanntem Barrett-Karzinom retrospektiv zu ihren Komorbiditäten und Lebensgewohnheiten vor der Erstdiagnose befragt. Verglichen wurden die Prävalenzen der entsprechenden Erkrankungen daraufhin mit den Daten aus der durch das Robert Koch-Institut herausgegebenen Gesundheitsberichterstattung des Bundes 2015 [178]. Dabei zeigten sich statistisch signifikante Unterschiede bezüglich des Auftretens der arteriellen Hypertonie, der Herzgefäßerkrankung, des Schlaganfalls und des Diabetes mellitus Typ 2. Die Wahrscheinlichkeit, an einer dieser Krankheiten zu leiden, ist für Patienten mit bekannter Barrett-Karzinom-Diagnose gemäß unserer Daten gegenüber dem Bevölkerungsdurchschnitt 1,5- bis 2-fach erhöht. Damit lässt sich ein kausaler Zusammenhang durch unsere Untersuchung zwar nicht zweifelsfrei belegen, dennoch ergeben sich aus dieser Arbeit durch das gemeinsame vermehrte Auftreten von Barrett-Karzinom, arterieller Hypertonie, koronarer Herzkrankheit, Schlaganfall, Diabetes mellitus Typ 2 und einem erhöhten durchschnittlichen BMI in unserem Kollektiv weitere Hinweise darauf, dass diese Faktoren und Folgeerkrankungen des metabolischen Syndroms mit dem Auftreten des Barrett-Karzinoms vergesellschaftet sind. Auch nach Abschluss und mit Hilfe der Erkenntnisse dieser Arbeit ist es anzustreben, dass durch weitergehende Forschung zusätzliche Risikofaktoren und, wenn möglich, auch konkret messbare Biomarker für das Barrett-Karzinom identifiziert werden können. Somit wäre es in der Zukunft möglich, Risikopatienten für diese Erkrankung besser zu identifizieren und eine prognostisch vorteilhafte, flächendeckende Früherkennung zu erreichen. Dadurch ließe sich die Erkrankung beziehungsweise die Erkrankungskombination des metabolischen Syndroms hervorgehend aus den von uns erhobenen Daten als Risiko-Komorbidität eines Reflux- oder Barrett-Ösophagus-Patienten zur Entwicklung eines Barrett-Karzinoms verstehen. Auch von einem gesundheitsökonomischen Standpunkt aus betrachtet ist die Suche nach Mitteln der Früherkennung von Risikofaktoren eines Barrett-Karzinoms wie im Rahmen unserer Untersuchung von Belang. Zum einen stellt die vermehrte Nutzung diagnostischer Verfahren zum Screening von Risikopatienten zwar eine finanzielle Belastung des Gesundheitssystems dar. Gleichzeitig besteht jedoch die Möglichkeit, dass durch ein effektiv angewandtes Screening die Folgekosten für die Therapie beziehungsweise Rehabilitation sonst erst sehr spät entdeckter Erkrankungen eingespart werden könnten.:Abkürzungsverzeichnis IV Tabellenverzeichnis V Abbildungsverzeichnis VI 1 – Einleitung 1 1.1. Zielsetzung 2 2 – Literaturdiskussion 3 2.1. Definition 3 2.2. Epidemiologie 3 2.3. Klinisches Bild des Barrett-Karzinoms 4 2.3.1. Symptomatik 4 2.3.2. Komplikationen 5 2.4. Pathophysiologie 5 2.5. Risikofaktoren 8 2.5.1. Gastroösophageale Refluxkrankheit 8 2.5.2. Übergewicht 9 2.5.3. Männliches Geschlecht 10 2.5.4. Familiäre Faktoren 10 2.6. Diagnostik 11 2.7. Klassifikation 12 2.8. Screening 15 2.9. Surveillance 16 2.10. Therapie 17 2.10.1. Medikamentöse Therapie bei Barrett-Ösophagus 19 2.10.2. Endoskopische Therapie 20 2.10.3. Chirurgische Therapie 22 2.10.4. Perioperative Radiochemotherapie 23 2.10.5. Palliative Therapie 24 2.11. Prävention 25 3 – Material und Methodik 27 3.1. Das Patientenkollektiv 27 3.2. Einschlusskriterien 29 3.3. Fragebogen 29 3.4. Prozedere 30 3.5. Datenbank, Datenschutz und Ethik 31 3.6. Statistische Auswertung 31 3.7. Komorbiditäten 33 4 – Ergebnisse 34 4.1. Asthma bronchiale 34 4.2. Arterielle Hypertonie 35 4.3. Herzgefäßerkrankung 36 4.4. Schlaganfall 37 4.5. Diabetes mellitus Typ 2 38 4.6. Häufigkeitsverteilung von multiplen internistischen Komorbiditäten 39 4.7. Weitere Merkmale bezüglich Phänotyp, symptomatischer Ausprägung und Lebensstil im Patientenkollektiv 40 4.7.1. Augenfarbe 40 4.7.2. Hauttyp 41 4.7.3. Sodbrennen 42 4.7.4. Nachtschlaf 43 4.7.5. Kaffeekonsum 44 4.7.6. Medikamentöse Therapie gegen Sodbrennen 45 5 – Diskussion 46 5.1. Asthma bronchiale 47 5.1.1. Krankheitsbild Asthma bronchiale 47 5.1.2. Ätiopathogenese des Asthma bronchiale 47 5.1.3. Asthma bronchiale und Barrett-Karzinom 48 5.2. Arterielle Hypertonie 50 5.2.1. Krankheitsbild arterielle Hypertonie 50 5.2.2. Ätiopathogenese der arteriellen Hypertonie 50 5.2.3. Arterielle Hypertonie und Barrett-Karzinom 51 5.3. Herzgefäßerkrankung 53 5.3.1. Krankheitsbild Herzgefäßerkrankung 53 5.3.2. Ätiopathogenese der Herzgefäßerkrankung 53 5.3.3. Herzgefäßerkrankung und Barrett-Karzinom 54 5.4. Schlaganfall 55 5.4.1. Krankheitsbild Schlaganfall 55 5.4.2. Ätiopathogenese des Schlaganfalls 55 5.4.3. Schlaganfall und Barrett-Karzinom 56 5.5. Diabetes mellitus Typ 2 57 5.5.1. Krankheitsbild Diabetes mellitus Typ 2 57 5.5.2. Ätiopathogenese des Diabetes mellitus Typ 2 57 5.5.3. Diabetes mellitus Typ 2 und Barrett-Karzinom 58 5.6. Überblick über die untersuchten Komorbiditäten 59 5.7. Überblick über weitere untersuchte Merkmale im Patientenkollektiv 62 5.8. Limitationen 64 6 – Zusammenfassung und Ausblick 66 7 – Literaturverzeichnis 69 8 – Anhang 80 8.1. Überblick der Ergebnisse 80 8.1.1. Auswertung Patienten gegen Kontrollpersonen nach Erkrankungen 80 8.1.2. Weitere Komorbiditäten im Patientenkollektiv 82 8.1.3. Häufigkeitsverteilung von Patienten mit multiplen internistischen Komorbiditäten 83 8.1.4. Weitere phänotypische, symptomatische sowie Lebensstil-Merkmale im Patientenkollektiv 83 8.2. Fragebögen 86 8.2.1. Fragebogen A 86 8.2.2. Fragebogen B 98 9 – Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 104 10 – Lebenslauf 105 11 – Publikationen 107 11.1. Abstract für die 72. Jahrestagung der DGVS 108 11.2. Poster für den 135. Kongress der DGCH 109 12 – Danksagung 110

Die Inzidenz des ösophagealen Adenokarzinoms (EAC) ist in den letzten Jahrzehnten in Ländern mit hohem durchschnittlichem Einkommen gestiegen, ohne dass sich die Prognose dieser Erkrankung wesentlich verbessert hat. Der größte Teil der EAC wird erst in fortgeschrittenem Stadium diagnostiziert. Bei bereits fortgeschrittenen, aber noch operablen Karzinomen muss zusätzlich zur Ösophagusresektion noch eine perioperative Chemotherapie durchgeführt werden, bei welcher das FLOT-Schema angewendet wird. Dabei bekommen die Patient:innen die Chemotherapeutika 5-Fluoruracil, Oxaliplatin und Docetaxel und Leucovorin. In diesen Fällen liegt das 3-Jahres-Überleben trotz der sehr belastenden Therapie nur bei 57%. Auch bei bereits inoperabel fortgeschrittenen Karzinomen kommen in palliativer Intention eine (Poly-)Chemotherapie, beispielsweise mit Oxaliplatin, Cisplatin und/oder 5-Fluorouracil, und weitere symptomlindernde Maßnahmen zum Einsatz. Das Ansprechen auf die Chemotherapie ist über alle Erkrankungsstadien hinweg individuell sehr unterschiedlich und kann bisher nur schlecht vorhergesagt werden. Die Gründe des Inzidenzanstiegs des EAC sind ebenfalls noch weitgehend unklar. Wahrscheinlich spielt der Lebensstil eine entscheidende Rolle: Tabakrauchen und Übergewicht gehören zu den Hauptrisikofaktoren des EAC und begünstigen die Entstehung einer gastroösophagealen Refluxerkrankung (GERD). Die Refluxerkrankung selbst kann wiederum zu einem Barrett-Ösophagus, der Präkanzerose des EAC, führen. Dieser Progress führt auf histologischer Ebene von der Barrett-Metaplasie über die Dysplasie zum Karzinom und wird auch Barrett-Sequenz genannt. Da die GERD als Hauptrisikofaktor gilt und eine verminderte Säureproduktion des Magens durch PPI-Therapie oder eine H. pylori Infektion vor der Entstehung eines EACs schützt, ist die Untersuchung der Auswirkungen des pH-Wertes auf die ösophageale Schleimhaut von zentraler Bedeutung. Die Schleimhaut wird durch die Magensäure geschädigt und reagiert mit einer Inflammationsreaktion, welche chronifizieren kann und zur Einwanderung von Immunzellen, Zytokinfreisetzung und ROS-Akkumulation führt. Ist die Zelle einer repetitiven Säureexposition ausgesetzt, werden Signalwege aktiviert, welche vor den schädigenden Auswirkungen der ROS, der Inflammationsreaktion und vor Apoptose schützen. Bei langfristiger dauerhafter Aktivierung dieser Signalwege wird der Zellmetabolismus protumorigen verändert und Mutationen akkumulieren, ohne dass sie repariert werden oder die Zelle stirbt. Hält dieser Ausnahmezustand über lange Zeit an erhöht sich das Risiko für eine Barrett-Metaplasie und eine Progression zum EAC. Die durch den Reflux von Magensäure hervorgerufenen molekularen Veränderungen des Nrf2- und NFκB-Signalwegs über die verschiedenen Stadien der Entwicklung des EAC sind Gegenstand dieser Arbeit. Der Nrf2-Signalweg wird durch zellulären und oxidativen Stress aktiviert und führt über die Aktivierung der ARE-Regionen in der DNA zur verstärkten Transkription verschiedener Enzyme. Dabei wird unter anderem die Expression von Enzymen aller drei Phasen der Biotransformation, für Schlüsselenzyme des Glukose-, Lipid- und Aminosäurestoffwechsels und der Redox-Homöostase hochreguliert. In gesunden Zellen führt dies zum Schutz vor dem Absterben durch externe Stressoren. Ist der Nrf2-Signalweg jedoch dauerhaft aktiv, führt er zur Reprogrammierung des Zellmetabolismus und begünstigt so die Entstehung von Krebs. Der NFκB-Signalweg ist einer der wichtigsten Signalwege für die Regulierung von Zellstoffwechsel, Inflammationsreaktionen und Apoptose. Die erhöhte Expression von NFκB wurde bereits in mehreren Krebsarten, so auch im EAC, nachgewiesen. Der Mechanismus der Inflammation ist ebenfalls in die Progression der Barrett-Sequenz involviert. Um die Auswirkungen von Säure auf Zellen der ösophagealen Schleimhaut in verschieden Stadien der Krebsentstehung detaillierter zu untersuchen, wurde ein in vitro Modell aus sechs immortalisierten Zelllinien genutzt, welches die Barrett-Sequenz abbilden soll. Zwei der Zelllinien repräsentieren gesunde ösophageale Schleimhaut (EPC1 und EPC2), eine repräsentiert die Metaplasie (CP-A), eine die Dysplasie (CP-B) und weitere zwei Zelllinien stammen von Patient:innen mit EAC in verschiedenen Stadien (OE33 im UICC Stadium IIa und OE19 im UICC Stadium III). Zusätzlich kam ein 3D-Zellkulturmodell zum Einsatz, bei welchem EPC2 als Epithelzellschicht auf einer Schicht aus Fibroblasten in Matrigel kultiviert und anschließend histologisch aufgearbeitet und gefärbt wurden. Der Reflux von Magensäure und die damit einhergehende Veränderung des Umgebungsmilieus der Zellen wurde durch Ansäuern des Zellkulturmediums mit Salzsäure simuliert. Anhand dieses Modells konnte die Reaktion auf saure pH-Werte in verschiedenen Refluxsimulationsexperimenten untersucht werden. Sowohl die Viabilität der Zelllinien als auch die Aktivität des Nrf2- und NFκB-Signalwegs unterschieden sich dabei deutlich. Das Überleben der Zellen unter Behandlung mit saurem Medium ist grundsätzlich abhängig von der Expositionsdauer und dem pH-Wert. Die Zelllinien in einem fortgeschrittenen Stadium der Barrett-Sequenz zeigten zudem im Vergleich ein besseres Überleben in der Refluxsimulation und sind resistenter gegenüber sauren pH-Werten als die Zelllinien, welche gesunder Schleimhaut entstammen. In 3D Kulturen wird die Epithelschicht histologisch sichtbar durch die Refluxsimulation geschädigt. Die Genexpression von Nrf2 selbst und seinem Downstreamtarget HO1 konnte mittels qPCR für die Zelllinien bzw. Immunhistochemie gegen HO1 für die 3D-Kulturen gezeigt werden. Bei den physiologischen und meta- bzw. dysplastischen Zelllinien zeigte sich keine Veränderung der Nrf2-Expression nach einer zweitägigen Refluxsimulation. Die Expression von HO1 stieg jedoch bei allen Zelllinien an. In histologischen Schnitten der 3D-Kultur mit EPC2 kann im Vergleich zur Kontrolle ebenfalls eine Hochregulation des Nrf2-Downstream-Moleküls HO1 gezeigt werden. Dieser HO1-Anstieg spricht für eine normale Aktivierung des Nrf2-Signalweges nach einem auslösenden Ereignis, die noch nicht zu einer dauerhaften Erhöhung der Nrf2-Expression führt. In den beiden EAC-Zelllinien wurde die Aktivität des Nrf2-Signalweges nach Säurestimulation zusätzlich auf weiteren Ebenen untersucht. Die Konzentration von nukleärem Nrf2 konnte mittels Western Blot bestimmt werden und die Transkriptionsaktivität in ARE wurde mittels Luciferase-Assay nachgewiesen. Die Aktivierung des NFκB-Signalweges wurde ebenfalls mit Western Blots untersucht. Bei der Zelllinie OE33 im UICC-Stadium II steigen sowohl die nukleäre Nrf2- Konzentration als auch die Luciferase-Aktivität nach der Säurestimulation an. Auch die Nrf2- und die HO1-Expression waren im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht. Die nukleäre NFκB-Konzentration war nach der Refluxsimulation stark erhöht. Bei der Zelllinie OE19 im UICC-Stadium III konnte nach der Säurestimulation ebenfalls eine signifikante Konzentrationserhöhung von Nrf2 im Zellkern nachgewiesen werden. Die mittels Luciferase-Assay untersuchte ARE-Aktivität und das Expressionslevel von Nrf2 und HO1 im Vergleich zur Kontrolle zeigten jedoch keine Veränderung. Die nukleäre NFκB-Konzentration war zwar signifikant erhöht, der Anstieg fiel jedoch deutlich geringer aus als bei OE33 Zellen. Die beiden EAC-Zelllinien wurden außerdem nach der Behandlung mit 5-Fluorouracil untersucht. Die Zelllinie OE19 ist resistent gegenüber den beiden zur Behandlung des EAC eingesetzten Chemotherapeutika 5-FU und Cisplatin. Auch eine Säureexposition ändert bei OE19 nichts an der Resistenz gegenüber 5-FU. Während bei OE33 in normalem Kulturmedium die Zellviabilität unter 5-FU deutlich sank, zeigte sie sich bei niedrigeren pH-Werten fast unverändert, so dass der Effekt des Chemotherapeutikums nahezu aufgehoben wurde. Ein Erklärungsansatz für die unterschiedliche Reaktion der beiden Zelllinien könnte sein, dass OE19 im Stadium schon weiter fortgeschritten ist als OE33. Durch den stark veränderten Krebszellmetabolismus ist die bereits maximale Aktivierung der beiden Signalwege wahrscheinlich, sodass keine Aktivierungsreserve vorhanden ist. Nrf2 wird zwar von Keap1 abgelöst und gelangt in den Zellkern, hat aber auf die untersuchten Downstreamtargets keinen weiter steigernden Effekt. Der Schutz der maximal aktivierten Signalwege vor ROS und Apoptose ist so effektiv, dass die Zellen bereits gegen 5-FU resistent sind. Bei OE33 werden jedoch durch Säurestimulation der Nrf2- und NFκB-Signalweg stark aktiviert, was in diesem Erklärungsansatz zu einem besseren Schutz der Zellen und zu einer erhöhten Chemoresistenz in saurer Umgebung führen würde.