Vergleich der Plasmaproteinkonzentration von S100A8/A9 und Reg3A Proteinen mit CEA, CA19-9 und CRP Proteinen anhand von ROC-Analysen

Als Gütemaß für einen Testparameter bezüglich der Unterscheidung zweier Diagnosegruppen kann die Fläche unter der Kurve (AUC) in der ROC-Analyse verglichen werden. Ein Vergleich der hier vermessenen fünf Plasmaproteine zeigt, dass bei der Gruppe Gesund und Adenokarzinom einzig die S100A8/A9 Proteine sowie das Reg3A Protein Flächen von über 0,9 (AUC 90%) aufweisen. Das heißt, dass mehr als 90% der Patienten mit Adenokarzinom erhöhte S100A8/A9- und Reg3A-Blutplasmaspiegel aufweisen. Das CA19-9 Plasmaprotein erreicht mit einer Fläche von 0,886 diese Schwelle nicht. Dieser Vorsprung des S100A8/A9 und Reg3A Proteins macht sich gegenüber CA19-9 in einer gesteigerten Sensitivität bemerkbar (CA 19-9: Sens. 81% bei Spez. 90%; S100A8/A9: Sens. 89,7% bei Spez. 82,7%).

Das CEA Protein zeigt gegenüber den S100A8/A9 und Reg3A Proteinen bei ähnlicher Spezifität eine deutlich geringe Sensitivität in der Differenzierung zwischen Gesunden und Patienten mit Adenokarzinom.

Zur Differenzierung zwischen Gesunden und Patienten mit Pankreatitis spielen CEA, CA19-9 und auch der Entzündungsmarker CRP wegen mangelnder Sensitivität in diesem Stichprobenkollektiv keine Rolle. Der Entzündungsmarker CRP zeigte bei keinem Gruppenvergleich gemeinsame Tendenzen mit dem aus Leukozyten stammenden S100A8/A9 Proteinkomplex.

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6. Diskussion

Das Pankreas produziert, speichert und sezerniert hochpotente Enzyme und Proenzyme zur Verdauung von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen (Silbernagel 2009). Zur Störung der physiologischen Pankreasfunktion kann es im Rahmen von akuten und chronischen Entzündungen (Mossner, Keim 2003a; Mossner, Keim 2003b) sowie seltener durch Obstruktionen der bauchspeichelableitenden Gänge bei Neoplasien, Konkrementbildung und Cholestase kommen (Hamilton 2006; Riemann 2008). Bei jedweder Störung der physiologischen Pankreasfunktion besteht die Gefahr der vorzeitigen, unkontrollierten Aktivierung von Verdauungsenzymen, vor allem des Trypsinogen. Dieses kann zur Parenchymnekrose und Autodigestion des Organs und des intra- und peripankreatischen Fettgewebes führen. Insbesondere durch Nekrose des Fettgewebes können fulminante und lebensbedrohliche systemische Entzündungsreaktionen (SIRS) ausgelöst werden (Mossner, Keim 2003a). Die Pathomechanismen der Erkrankung sind weitestgehend unklar.

Allgemeiner Konsens ist die vorzeitige Aktivierung des Trypsinogen, das wiederum andere Proenzyme aktiviert und die intrazelluläre Kompartimentierung auflöst. Im Folgenden, einhergehend mit Vakuolenbildung, Verlust der Membranstabilität sowie Auflösung der Zell-Zell-Verbindungen, kommt es letztlich zu einen Übergreifen der Prozesse auf umliegende Zellen und Gewebe (Gorelick, Matovcik 1995; Halangk, Lerch 2005; Mareninova 2009;

Riemann 2008).

Der gegenwärtige Ansatz zur Detektion einer gestörten Pankreasfunktion wie beispielsweise die Detektion von Amylase und Lipase im Blutplasma, setzt den Eintritt eines Parenchymdefekts voraus. Auch das in der Leber synthetisierte CRP, ein Akut-Phase-Protein, vermag aufgrund der geringen Plasmahalbwertszeit kurzzeitig akute Schübe von Pankreaserkrankungen im Blutplasma anzuzeigen (Pepys, Baltz 1983), spielt aber in der Diagnostik und Differenzialdiagnostik von chronischen und neoplastische Erkrankungen keine Rolle wie in dieser Arbeit gezeigt wurde.

Die Detektion von Produkten neoplastischer Zellen wie CA19-9 oder CEA setzt voraus, dass die Sekretionsaktivität der neoplastischen Zellen die basale Plasmakonzentration dieser Proteine übersteigt. Die Sekretionsaktivität der Adenokarzinomzellen, der häufigsten Pankreasneoplasie des Menschen, verhält sich umgekehrt proportional zur Dignität der Neoplasie (Hamilton 2006). Entdifferenzierte duktale Adenokarzinome zeigen wenig Sekretionsaktivität. Ein weiteres Beispiel für diesen nicht linearen Zusammenhang ist die IPMN, die Intraduktal-Papillär-Muzinöse-Neoplasie, die durch extrem gesteigerte Schleimproduktion auffällt, aber in Ihrer Dignität als „Borderline-Tumor“ zwischen benigne und maligne einzuordnen ist (Hamilton 2006). Das CA19-9 Protein, ein von neoplastischen Zellen sezerniertes Glykoprotein, wird als Bestandteil der Lewis-Blutgruppenantigene von 3-7% der Bevölkerung nicht exprimiert und kann in diesem Kollektiv nicht zur Diagnostik herangezogen werden (Koprowski 1979), was den Einsatz des CA19-9 Proteins zur

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Frühdiagnostik insgesamt einschränkt. Das CEA Protein, ebenfalls ein von neoplastischen Zellen sezerniertes Glykoprotein, weist auch bei Patienten mit Leberzirrhose, chronischer Hepatitis, Pankreatitis, Colitits ulcerosa, Morbus Crohn, Lungenemphysem sowie bei Rauchern erhöhte Plasmakonzentrationen auf (Sell 1992). Die Sekrete der neoplastischen Zellen sind also insgesamt unzuverlässige Indikatoren für Pankreasneoplasien. Aus diesen Gründen wird die Bestimmung von CEA und CA19-9 im Blutplasma zur Früherkennung und zur Diagnostik von Pankreaserkrankungen bei Menschen nicht empfohlen (Ballesta 1995;

Duraker 2007; Koprowski 1979; Sell 1992; Steinberg 1986). Der zuverlässige Einsatz von CEA und CA 19-9 bei Pankreasneoplasien beschränkt sich auf die Verlaufskontrolle und Rezidiverkennung nach Diagnosefindung. Es gibt keine zur Frühdiagnostik und Diagnostik einsetzbaren Alternativen außer bildgebenden Verfahren.

Zwei Proteine gänzlich verschiedenen Ursprungs und Klassifikation stehen im Zentrum dieser Arbeit. Dieses sind das von Azinuszellen des Pankreas selbst produzierte und sezernierte Reg3A Protein und der aus neutrophilen Granulozyten stammende S100A8/A9 Proteinkomplex.

S100A8/A9 kann aufgrund seines Ursprungs keine Organspezifität aufweisen. Überall dort, wo neutrophile Granulozyten und Monozyten die Blutbahn verlassen und ins Gewebe einwandern, werden S100A8/A9 Proteine freigesetzt. Daher verwundert es nicht, dass S100A8/A9 bereits mit chronisch-entzündlichen Erkrankungen wie rheumatoider Arthritis, asthmatischen Lungenerkrankungen, chronischer Bronchitis, Inflammatory Bowel Disease, sowie chronisch-entzündlichen Hauterkrankungen in Verbindung gebracht wurde (Nacken 2003; Ossig 2009; Roth 1993; Vogl 2007). Auch neoplastische Erkrankungen werden immer wieder in Zusammenhang mit einer S100A8/A9 Expression gebracht. Vielfach ist S100A8/A9 in neoplastischen Geweben nachgewiesen worden, aber die Expression der Proteine durch neoplastische Zellen selbst blieb hier eine Vermutung (Ito 2009; Shen 2004).

In Pankreastumorzelllinien (CFPAC-1) konnte S100A8/A9 Expression durch PCR-Analyse nachgewiesen werden (Fanjul 1995).

Für S100A8/A9 sind zahlreiche Funktionshypothesen beschrieben. Während dem intrazellulären, zytoskelettassoziierten S100A8/A9 zytoskelettstabilisierende Eigenschaften und eine Beteiligung am Remodelling des Zytoskeletts nach der endothelialen Transmigration zugeschreiben wird (Schnekenburger 2008; Vogl 2004), konnte für plasmatisches S100A8/A9 gezeigt werden, dass es Zell-Zell-Kontakte von Azinuszellen und von endothelialen Monolayern auflösen kann (Schnekenburger 2008; Viemann 2005). Dieses unterstreicht die Rolle des Calprotectin bei der transendothelialen Migration von Phagozyten. Ob S100A8/A9 bei chronischer Pankreatitis des Menschen, sowie bei duktalen Adenokarzinomen des Pankreas im Gewebe und im Blutplasma detektierbar ist, welche Funktionen es dort ausführt und von welchen Zellen es synthetisiert wird, ist nicht bis ins Detail geklärt.

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Das zweite Protein, das in dieser Arbeit behandelt wird, ist das aus dem Pankreas selbst stammende Reg3A. Reg3A wurde erstmals in der Zymogengranulafraktion von Ratten mit akuter induzierter Pankreatitis nachgewiesen (Keim 1991) und konnte im Rattenpankreas am Golgi-Apparat, im endoplasmatischen Retikulum sowie in kleinen länglichen Zymogengranula lokalisiert werden (Morisset 1997). Reg3A-Expression konnte bei einigen chronisch-entzündlichen gastrointestinalen Erkrankungen im Gewebe und in menschlichen Hepatokarzinomzellen (Christa 1996) nachgewiesen werden. Xie 2003 beschreibt eine Überexpression von Reg3A in 97% der Gewebeproben mit duktalem Adenokarzinom des Pankreas. Über den Verlauf der Reg3A-Expression und Sekretion bei akuter induzierter Pankreatitis der Ratte ist viel bekannt. Bislang ist nicht klar, ob sich Lokalisation und Sekretion des Proteins bei Ratten und Menschen gleicht. Reg3A ist bislang noch nicht im Gewebe von Gesunden und von Menschen mit chronischer Pankreatitis nachgewiesen worden. Ob das Protein eine Zell- und Gewebeschutzfunktion mit anti-apoptotischer Wirkung hat (Fiedler 1998; Malka 2000), ob es den Ausfall von Kalziumkonkrementen und Steinen im Pankreasgangsystem verhindert (Closa 2007), durch Aggregation an Bakterienzellwänden einen antibakteriellen Effekt aufweist (Iovanna 1991; Mukherjee 2009) oder ähnlich einem Zytokin antiinflammatorische Wirkung besitzt (Vasseur 2004) ist bislang nicht eindeutig erwiesen.

6.1 Rolle und Funktion des S100A8/A9 Proteinkomplexes bei entzündlichen