Das kolorektale Karzinom zählt zu den häufigsten Tumoren in den westlichen Nationen. Für die Heilung ist neben der frühen Diagnose und der korrekten Klassifikation in UICC-Stadien, die Auswahl einer effektiven individuellen Therapiestrategie von Bedeutung. Der Schlüssel für die erfolgreiche Verbesserung dieser und weiterer Schritte in der Behandlung eines kolorektalen Karzinom ist die Analyse der Interaktion zwischen kolorektalen Karzinomzellen und Immunzellen in einem 3D-Zellkulturmodell, das es ermöglicht, die in vivo Situation möglichst realitätsnah zu imitieren. Im Vergleich zwischen einem 2D- und 3D-Zellkulturmodell konnten in dieser Arbeit bedeutende und reproduzierbare Unterschiede sowohl im Wachstumsverhalten und in der Zellmorphologie von Kolonkarzinomzellen (SW480-Zellen), Fibroblasten und Immunzellen (PBMC) als auch in deren Interaktion untereinander aufgezeigt werden. PBMC induzieren im 2D-System sowohl bei der MK der SW480-Zellen als auch bei der KK mit Fibroblasten im Vergleich zum 3D-System deutlich mehr Apoptose. So gibt es bei der MK mit 1, 2 und 3 Millionen PBMC eine durchschnittliche Apoptosezunahme von 88 % nach 24 h und von 95 % nach 48 h. Bei der KK mit ebenfalls 1, 2 und 3 Millionen PBMC gibt es mit durchschnittlich 89 % nach 24 h und 92 % nach 48 h vergleichbare Apoptosezunahmen. Zellkulturen auf azellularisierter Darmmatrix bieten den Raum für die bereits erwähnten wichtigen 3D-Zell-ECM- und Zell-Zellinteraktionen, realitätsnahe extrazelluläre Matrizen und soluble Substanzen, die eine sehr große Bedeutung für die Ausbildung tumorspezifischer Charakteristika haben wie z. B. Karzinogenese, Gewebsdifferenzierung Proliferationsgeschwindigkeit, Metastasierungspotential, Malignität, Angiogeneseeigenschaften und Mikroumgebungsbedingungen wie sie im System Mensch vorkommen. Sie besitzen durch ihre viel komplexere histologische Struktur im Vergleich zu den zweidimensionalen Monolayer-Systemen eine höhere Aussagekraft, bieten eine bessere Vergleichbarkeit mit Tumorsystemen in lebenden Organismen und mindern die experimentelle Fehlinterpretationsraten im Vergleich zu 2D-Modellen. So ist es auch nicht verwunderlich, dass die Ergebnisse bezüglich der Apoptoserate der SW480-Zellen in beiden Zellkulturmodellen so unterschiedlich ausfallen. Durch eine gute strategische Planung der Durchführung weiterer Experimente und der Quantifizierung von weiteren möglichen Zytokinen könnte der Pool an möglichen Wegen hin zur Apoptose der SW480-Zelle eingeengt werden. Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, auch zukünftig weiter an dieser Thematik zu forschen, um so die Therapie des kolorektalen Karzinoms entscheidend zu verbessern. So wäre es durchaus vorstellbar, innerhalb dieses 3D-Modells durch Experimente, die beispielsweise die Tumorzellumgebung oder die Immunzelleigenschaften verändern, dem tumorzellbiologischen Verhalten und der immunologischen Tumor-Wirtsbeziehung in vivo entscheidend näher zu kommen. / Colorectal carcinoma (CRC) is one of the most common tumors in the western nations. In addition to the early diagnosis and the correct classification in UICC stages, the selection of an effective individual therapy strategy is important for the healing. The key to successfully improving this and other steps in the treatment of CRC is the analysis of the interaction between colorectal carcinoma cells and immune cells in a three-dimensional cell culture model that allows the in vivo situation to be as realistic as possible. In a comparison between a two-dimensional and three-dimensional cell culture model, significant and reproducible differences in the growth behavior and cell morphology of colon carcinoma cells (SW480 cells), fibroblasts and immune cells (PBMC) as well as their interaction with each other could be demonstrated. In the 2D-system, PBMC induce markedly more apoptosis in the monoculture of SW480 cells as well as in co-culture with fibroblasts compared to the 3D-system. For example, in monoculture with 1, 2 and 3 million PBMC, there is an average increase in apoptosis of 88 % after 24 h and of 95 % after 48 h. In coculture with likewise 1, 2 and 3 million PBMC, there are comparable apoptosis increases with an average of 89 % after 24 h and 92 % after 48 h. Cell cultures on acellularized intestinal matrix, as I have used them, provide the space for the already mentioned important 3D-cell-ECM and cell-cell interactions, realistic extracellular matrices and soluble substances that are very important in the formation of tumor-specific characteristics such as carcinogenesis, tissue differentiation Proliferation rate, metastatic potential, malignancy, angiogenic properties and microenvironmental conditions as found in the human system. They have a higher informative value due to their much more complex histological structure compared to the two-dimensional monolayer systems, offer better comparability with tumor systems in living organisms and reduce the experimental misinterpretation rates compared to 2D-models. Thus, it is not surprising that the results regarding the apoptosis rates of the SW480 cells are so different in both cell culture models. Good strategic planning of further experiments and quantification of cytokines such as TNFα and IFNϒ narrowed the pool of possible pathways to apoptosis of the SW480 cell induced by the immune cell. Therefore, it is very probable that no soluble substances are causally involved in the induction of apoptosis, but it is cell-mediated. These results will hopefully motivate the scientists to continue researching this topic in the future in order to decisively improve the therapy of the CRC. Thus, it would be conceivable within this 3D-model by experiments that change, for example, the tumor cell environment or the immune cell properties, the tumor cell biological behavior and the immunological tumor-host relationship in vivo to come significantly closer.

Das Gen E2F3 und seine Produkte sind essentiell für die Regulation des Zellzyklus. Eine E2F3-Überexpression wurde bereits in diversen anderen Tumorentitäten nachgewiesen, u.a. in Wilms-Tumoren (Kort et al., 2008), Blasenkrebs (Feber et al., 2004; Oeggerli et al., 2004), Ovarialkarzinomen (Smith et al., 2012; Reimer et al., 2011), malignen Melanomen (Noguchi et al., 2012), sowie Plattenepithelkarzinomen der Lunge (Cooper et al., 2006). In dieser Arbeit wurden 19 mikrosatelliteninstabile kolorektale Karzinome mittels Immunhistochemie auf ihre E2F3 Expression im Vergleich zur autologen Normalschleimhaut untersucht. 57,9% der untersuchten Karzinome zeigen eine der Positivkontrolle (autologe Normalmukosa) entsprechende Intensität der Färbung. 36,8% der angefärbten Karzinome färbten sich schwächer an als die entsprechende Positivkontrolle. Nur 5,3% der Karzinome zeigte eine stärkere Anfärbung als die zugehörige Positivkontrolle. Diese Beobachtungen lassen den Schluss zu, dass das Gen E2F3 für mikrosatelliteninstabile kolorektale Karzinome kein relevantes Onkogen darstellt. Im Rahmen des Cancer Genome Project konnten verschiedene Gene aus der Region 6pter-p22.2 identifiziert werden, die in mikrosatelliteninstabilen kolorektalen Karzinomen mutiert vorkommen. Die größte Schnittmenge konnte bei den Genen DSP (Desmoplakin) mit n=13, JARID2 (Jomunji, AT rich interactive domain 2) mit n=10! und bei ATXN1 (Ataxin1) mit n=10 ermittelt werden. Diese Gene sollten nun auf ihre Beteiligung an kolorektalen Karzinomen hin analysiert werden, beispielsweise durch Messungen der mRNA Spiegel der Genprodukte, um die Expression der jeweiligen Genprodukte im Tumorgewebe zu objektivieren sowie beispielsweise über eine Exon- Sequenzanalyse der betroffenen Abschnitte, um die Alterationen im Genom mikrosatelliteninstabiler kolorektaler Karzinome zu quantifizieren. / The Gene E2F3 plays an essential role in the regulation of the cell cycle. An E2F3 overexpression has been observed in various types of cancer , e.g. nephroblastoma (Kort et al., 2008), bladder cancer (Feber et al., 2004; Oeggerli et al., 2004), ovarian cancer (Smith et al., 2012; Reimer et al., 2011), malingant melanoma (Noguchi et al., 2012) and squamous cell carcinoma of the lung (Cooper et al., 2006). In this thesis 19 colorectal tumor samples exhibiting microsatellite instability and 19 healthy autologous mucosa samples have been examined via immunohistochemistry in regard to E2F3 expression. The staining intensity of the cancer samples has been compared to that exhibited in their autologous mucosa counterparts. 57,9% of all examined cancer samples showed a staining intensity equivalent, 36,8 % showed a weaker and 5,3% a stronger intensity than the respective autologous mucosa samples. These observations lead to the conclusion that E2F3 plays no significant role as an oncogene in colorectal cancer exhibiting microsatellite instability

In der vorliegenden Arbeit werden mit den Jahren 2005/2006 und 2007 qualitätsrelevante Parameter von Patienten mit einem kolorektalen Karzinom vor und unmittelbar nach Gründung des Darmzentrums an der Universitätsklinik Leipzig analysiert. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, welchen Einfluss die Gründung eines zertifizierten Darmzentrums kurzfristig auf die Behandlungsqualität von Patienten mit einem kolorektalen Karzinom hat. Die durch die Deutsche Krebsgesellschaft festgelegten Struktur- bzw. Ergebnisparameter wurden für die Jahre 2005 und 2006 retrospektiv - ab 2007 kontinuierlich erfasst. Die meisten, aber nicht alle Anforderungen der Deutschen Krebsgesellschaft wurden erreicht, bzw. umgesetzt. So zeigte sich eine bessere Dokumentation der Behandlung, insbesondere in der Pathologie. Ausserdem konnte eine Zunahme der Fallzahlen verzeichnet werden. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass durch eine Zertifizierung als Darmzentrum zunächst eine Verbesserung der Dokumentation und Standardisierung der Therapie bewirkt werden kann. Kurzfristig kann in einigen, aber nicht allen Behandlungsparametern, eine Qualitätsverbesserung, insbesondere in der Chirurgie, erreicht werden.

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Das Kolorektale Karzinom (KRK) ist eines der häufigsten malignen Erkrankungen, an der in Deutschland jährlich 26000 Menschen versterben. Auf der Suche nach einem neuen Biomarker für dieses Malignom wurde in dieser Arbeit L1-CAM, ein neuronales Zell-Adhäsionsmolekül, untersucht. Es ist, exprimiert an der Zelloberfläche, assoziiert mit einem signifikant schlechteren Outcome bedingt durch eine raschere lokale Tumorausbreitung und Metastasierung. Es zeigte sich anhand der Untersuchung von 62 Tumorpräparate und 39 präoperativ gewonnenen Seren, dass L1-CAM sowohl immunhistologisch nachgewiesen auf der Tumoroberfläche als auch mittels ELISA bestimmt im Serum der Patienten nachweisbar ist. Patienten mit L1-CAM positiven Tumoren waren im Mittel deutlich jünger als Patienten ohne L1-CAM Expression (60 vs. 69 Jahre). Zudem zeigte sich, dass Patienten mit schwach L1-CAM positiven Tumoren im Mittel einen signifikant höheren BMI aufwiesen (Kruskal Wallis Test p=0,0354). Die L1-CAM Expression hatte in unserem Patientengut keinen signifikanten Einfluss auf die Tumorausbreitung, wenngleich wir eine häufigere Metastasierung in die Leber (44%) bei L1-CAM positiven Tumoren gegenüber Patienten ohne L1-CAM Expression im Tumor (29%) beobachteten. Gleiches gilt für die Infiltration der Perineuralscheiden durch Tumorzellen. Bei der Untersuchung der L1-CAM Serumkonzentrationen zeigte sich im Mittel kein signifikanter Unterschied zu einer gesunden Vergleichsgruppe, sodass L1-CAM als Serum-Tumormarker ungeeignet ist.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Expression des putativen Onkogens HDGF (Hepatoma Derived Growth Factor) in der humanen Kolonkarzinomzelllinie HT29 mittels RNA Interferenz herunterreguliert. Zwei unterschiedliche, für das Zielgen HDGF spezifische siRNAs wurden hierzu jeweils in einen Plasmidvektor kloniert. Zellen der Kolonkarzinomzelllinie HT29 wurden zunächst transient und stabil mit den beiden resultierenden Plasmidvektoren transfiziert, die Expression von HDGF in den transfizierten Zellen mittels Realtime-PCR quantifiziert und mit der Expression in mit Lipofektamin behandelten Kontrollzellen verglichen. Durch die stabile Transfektion beider Plasmidvektoren konnte die HDGF-Expression fast komplett supprimiert werden. Im Rahmen eines cDNA-Array konnten außer einer Expressionsverminderung von HDGF noch multiple Expressionsveränderungen anderer Gene identifiziert werden. Dies ist zum einen durch unspezifische, durch den Plasmidvektor bedingte Effekte erklärbar. Zum anderen aber ist die Deregulation vieler dieser Gene ein Effekt der Inaktivierung von HDGF. / In this thesis the expression of the putative oncogene HDGF (Hepatoma Derived Growth Factor) in a colorectal cancer cell-line was down-regulated by means of RNA interference. The expression of HDGF was almost completely suppressed. The expression of various other genes was also influenced. This is on the one hand due to unspecific effects caused by the plasmidvector. On the other hand it is also an effect of the gene silencing of HDGF.

Das kolorektale Karzinom zählt zu den häufigsten Malignomen der westlichen Welt. Bei Männern ist es der dritt-, bei Frauen der zweithäufigste zum Tode führende, bösartige Tumor. Aufgrund verbesserter Vorsorgeuntersuchungen werden die Tumore in immer früheren Stadien entdeckt. Dadurch können mehr Patienten unter kurativem Ansatz therapiert werden, was auch dazu führt, dass immer mehr Patienten mit der Erkrankung und den Auswirkungen der Therapie leben müssen. Nicht nur für das Wohlbefinden der Patienten, sondern auch unter wirtschaftswissenschaftlichen Gesichtspunkten ist es wichtig, Komplikationen zu vermeiden, den postoperativen Aufenthalt so kurz wie möglich zu gestalten und die Rekonvaleszenz zu beschleunigen. In den letzten Jahrzehnten ist es gelungen, Morbidität und Mortalität durch Maßnahmen wie strikte Einhaltung der Sterilität, verbesserte chirurgische Techniken, antibiotische Kurzzeitprophylaxe und präoperative Darmvorbereitung drastisch zu senken. Die Darmvorbereitung allerdings wird in letzter Zeit in zahlreichen Studien kontrovers diskutiert, nicht nur wegen der Nebenwirkungen, sondern auch, da einige Autoren in ihr eine Quelle für postoperative Komplikationen wie Wundheilungsstörungen, Infekte und Anastomoseninsuffizienzen sehen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Nutzen und Risiken der präoperativen Darmvorbereitung kritisch zu bewerten. Zusätzlich wurden die aufgetretenen Komplikationen erfasst und deren Einfluss auf die Rekonvaleszenz betrachtet. Außerdem wurde ein besonderes Augenmerk auf die Lebensqualität und die Zufriedenheit der Patienten gelegt. Insgesamt wurden dafür die Daten von 100 Patienten erfasst, die sich zwischen April 2005 und Mai 2007 im Zentrum für Operative Medizin der Universität Würzburg einer elektiven onkologischen Darmresektion unterziehen mussten. Als Grundlage für die Datenerhebung dienten, neben mehrfachen persönlichen Gesprächen, die chirurgischen Krankenakten, Prämedikations- und Narkoseprotokolle sowie Operations- und Pflegeberichte, Pathologiebefunde, Arztbriefe und das Kliniknetzwerk der Universitätsklinik Würzburg (SAP). Außerdem wurden noch mehrere von den Patienten ausgefüllte Fragebögen erfasst und alle gesammelten Daten statistisch ausgewertet. Es wurden 67 Männer und 33 Frauen im Alter zwischen 40 und 86 Jahren operiert. Etwa die Hälfte der Patienten wurde vor dem Eingriff darmvorbereitet. Auffällig war, dass vor allem Patienten mit vielen Komorbiditäten keine präoperative Darmvorbereitung erhielten, wohl um diese den damit verbundenen Nebenwirkungen nicht auszusetzen. Obwohl die Patienten ohne Darmvorbereitung einen schlechteren ASA-Status hatten, traten bei Ihnen insgesamt weniger Komplikationen auf. Auch der Krankenhausaufenthalt war in dieser Gruppe kürzer. Am Häufigsten wurden tiefe anteriore Rektumresektionen durchgeführt, gefolgt von rechts- und linksseitigen Hemikolektomien sowie Sigmaresektionen. Etwa zwei Drittel der Patienten wurden ausschließlich mit einer primären Anastomose versorgt, 21 Patienten erhielten zusätzlich ein protektives, elf ein endständiges Stoma. Histopathologisch befanden sich die Kolonkarzinome meist im UICC-Stadium 3, die Rektumkarzinome im UICC-Stadium 2. Die häufigsten Komplikationen in der postoperativen Phase waren Erbrechen, Darmatonien und Wundheilungsstörungen. Insgesamt sieben Anastomoseninsuffizienzen wurden beobachtet, vorwiegend nach rektalen Eingriffen. Bei 19 Patienten wurde eine Revisionsoperation notwendig. Präoperativ wurde die Lebensqualität vor allem vom Allgemeinzustand, dem Krankheitsstadium und neoadjuvanten Radiochemotherapien beeinflusst. Meist sank die Lebensqualität und Zufriedenheit postoperativ, was abhängig war von der Art der Operation, Komplikationen und besonders davon, ob ein Kontinenzerhalt möglich war. Etwa ein Fünftel der Patienten berichtete allerdings auch über eine Besserung. Die Erkenntnisse dieser Arbeit lassen, auch unter Berücksichtigung aktueller Literatur, den Schluss zu, dass die Darmvorbereitung in den meisten Fällen verzichtbar ist. Die Rekonvaleszenz nach kolorektalen Operationen wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst. Sie zu beschleunigen, Komplikationen zu minimieren und kürzere Krankenhausverweildauern zu realisieren, sind Ziele multimodaler Konzepte wie das der Fast-Track-Chirurgie. Die diesbezüglich insgesamt positive Studienlage wird allerdings dadurch relativiert, dass bisher vorwiegend relativ „gesunde“ Patienten Gegenstand der Untersuchungen waren. Rektumkarzinom-Patienten, bei denen im Allgemeinen viele Komplikationen auftreten, wurden in bisherigen Studien ausgenommen. Um besser auf die Bedürfnisse der Patienten eingehen zu können, ist es wichtig zu wissen, wie Erkrankung und Therapie die Lebensqualität beeinflussen. Auch diesbezüglich ist die Datenlage insgesamt unbefriedigend, so dass weitere Studien unabdingbar erscheinen. / The aim of this prospective study was to examine if colorectal surgery can be performed safely without preoperative mechanical bowel preparation. The patients also were monitored in the postoperative period to identify factors that influence convalescence, quality of life and patient satisfaction.

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Ursache des klinisch durch die Amsterdam-Kriterien definierten HNPCC sind hochpenetrante Keimbahnmutationen in den DNAMismatchrepair( MMR)-Genen MLH1, MSH2, seltener in MSH6 und PMS2. Mutationsträger in diesen MMR-Genen haben ein hohes kumulatives Risiko (52–92%) für die Entwicklung kolorektaler – einschließlich syn- und metachroner – Karzinome, die sich meist in früheren Lebensjahren als bei sporadischen Fällen entwickeln. Darüber hinaus findet sich bei diesen Mutationsträgern ein deutlich erhöhtes Risiko für extrakolonische Karzinome, insbesondere des Endometriums, seltener der Ovarien, des Magens, der ableitenden Harnwege und des Dünndarms. Aus dieser Risikokonstellation erwächst die Frage nach einem spezifischen, individualisierten Therapiekonzept bei HNPCC-Patienten bzw. Mutationsträgern. Prinzipiell könnten drei Möglichkeiten des chirurgischen Vorgehens bezüglich des Kolorektums in Frage kommen: 1. prophylaktische Resektion bei gesunden Mutationsträgern 2. onkologische Resektion bei Karzinommanifestation 3. erweiterte Resektion mit zusätzlich prophylaktischer Intention bei Manifestation des ersten Kolon- oder Rektumkarzinoms. Die erste Möglichkeit kann nach kritischer Evaluation verschiedener Argumente als Option der Prävention nicht empfohlen werden. Zur Zeit kann sicherlich auch keine endgültige Empfehlung abgegeben werden, ob die zweite oder dritte Option des operativen Vorgehens favorisiert werden sollte. Die Indikation zur prophylaktischen Hysterektomie und Oophorektomie sollte nach ausführlicher genetischer, chirurgischer und gynäkologischer Beratung bei postmenopausalen Patientinnen, die die Amsterdam-Kriterien erfüllen oder Trägerinnen einer pathogenen Keimbahnmutation in einem MMR-Gen sind und bei denen dieser Eingriff mit einer anderweitig indizierten Operation kombiniert werden kann, erwogen werden. Eine exakte Prädiktion des individuellen Risikos und Erkrankungsalters auf Grundlage der Analyse von Interaktionen zwischen endogenen und exogenen, modifizierenden Faktoren ist Voraussetzung für individuelle Empfehlungen für «maßgeschneiderte»Vorsorgeprogramme oder prophylaktische chirurgische Maßnahmen. / Hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC), clinically defined by the Amsterdam criteria, is caused by highly penetrant germ line mutations in DNA mismatch repair (MMR) genes, mostly in MLH1 and MSH2, infrequently in MSH6 und PMS2. Mutation carriers are at high cumulative risk (52-92%) for developing colorectal cancer (CRC), including syn- and metachronous colorectal carcinomas, with a younger age of onset compared with sporadic CRC. In addition, there is a remarkably increased risk in these mutation carriers for extracolonic carcinomas, especially for endometrial and ovarian carcinomas but also for gastric, ureter and renal pelvis and small bowel cancer. Therefore, the question arises if an individually tailored conception of treatment should be applied to HNPCC patients and mutation carriers. On principle, there are three options of surgical approach conceivable concerning the colorectum: i) prophylactic resection in healthy mutation carriers ii) oncological resection in the case of CRC iii) extended resection with an additional prophylactic intent in the case of first CRC. After critical evaluation of various arguments, the first option cannot be recommended for CRC prevention. However, a final recommendation neither for the second nor the third option of surgical approach can be given at the moment. The indication for a prophylactic hysterectomy and oophorectomy should be weighted in the following postmenopausal patients after intensive genetic, surgical and gynecologic counselling: patients fulfilling the Amsterdam II criteria or who have been identified as mutation carriers of a disease causing germ line mutation in one of the MMR genes and who have to be operated on due to another cause. A precise prediction of the individual risk and age of onset on the basis of the analysis of interactions between endogenous and exogenous modifying factors is the precondition for recommendations concerning individually tailored surveillance or prophylactic surgery. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

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