Osteoplastische Knochenmetastase

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Röntgenaufnahme des Bauch- und Beckenraums eines 70-jährigen Patienten mit fortgeschrittenem Prostatakarzinom. Deutlich sichtbar ist die Zunahme der Knochendichte durch die osteoplastischen Knochenmetastasen (schwächere Schwärzung, wegen der geringeren Transparenz für die Röntgenstrahlen).

Osteoplastische Knochenmetastasen sind seltener als die osteolytische Variante. Ihr Anteil an den Knochenmetastasen liegt bei etwa 15 %.[1]:11 Osteoplastische Metastasen treten im Wesentlichen beim Prostatakarzinom, seltener bei anderen Krebserkrankungen, auf. In der Literatur wurden osteoplastische Metastasen bei Brustkrebs,[2] Myelom,[3] Kolorektalem Karzinom,[4] Astrozytom,[5] Glioblastom,[6] Thymom,[7] Karzinoid,[8] Nasopharynxkarzinom,[9] Zollinger-Ellison-Syndrom,[10] leptomeningealer Gliomatose[11] und Zervixkarzinom[12] beschrieben.[13]

Endothelin-1

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Stäbchenmodell von Endothelin-1

Eine zentrale Rolle bei den osteoplastischen Metastasen scheint das Peptidhormon Endothelin-1 (ET-1) zu spielen. Die Signalwege von ET-1 sind noch nicht vollständig aufgeklärt. Es ist in Osteozyten, Osteoblasten,[14] Osteoklasten[15] und Endothelzellen[16] zu finden.[13] In den Osteoblasten, die die beiden Endothelinrezeptoren ETA und ETB exprimieren, regt es die Mitose (Zellteilung) an.[14][17] Des Weiteren regt es die Bildung von anderen Knochenwachstumsfaktoren, wie beispielsweise BMP-7 (bone morphogenetic protein 7), an.[18][19][20][13] Der Transport von Phosphat ist für den Aufbau der Knochenmatrix (Kalzifizierung) von großer Wichtigkeit. Endothelin-1 aktiviert über der ETA-Rezeptor in den Osteoblasten das Enzym Proteinkinase C.[21]

Tumoren mit osteoplastischen Metastasen, wie vor allem das Prostatakarzinom und einige Formen von Brustkrebs, exprimieren Endothelin-1 und die Endothelin-Rezeptoren. Man geht daher davon aus, dass das von den Tumoren produzierte Endothelin-1 parakrine (die abgesonderten Faktoren wirken in der unmittelbaren Umgebung der Zelle) und/oder autokrine (die abgesonderten Faktoren wirken auf die Zelle selbst) Effekte bezüglich des Tumorwachstums und der Apoptose hat.[13] Das Epithel der Prostata produziert neben Endothlin-1 auch die beiden Endothelin-Rezeptoren, die in der gesamten Drüse vorhanden sind.[22][23][20] Die Plasmakonzentration von Endothelin-1 ist bei Patienten mit fortgeschrittenem knochenmetastasiertem hormonresistentem Prostatakarzinom signifikant höher als bei Patienten mit nicht-metastasiertem Prostatakarzinom.[20] Die Produktion von Endothelin-1 wird durch Androgene abreguliert und durch Faktoren wie TGF-β, Epidermaler Wachstumsfaktor (epidermal growth factor, EGF), Interleukin-1α, Interleukin-1β und TNF-α hochreguliert.[23][24] Bei In-vitro-Versuchen mit Prostatakrebszellen und Knochenstücken in Kokultur konnte gezeigt werden, dass die Expression von Endothelin-1 durch die Krebszellen bei Kontakt mit dem Knochengewebe erhöht ist.[25] Im Tiermodell Nacktmaus kann durch eine Blockade von TGF-β die Wahrscheinlichkeit der Metastasierung von Prostatakrebszellen in das Skelettsystem gesenkt werden.[26]

Einzelnachweise

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  1. ↑ S. Braun: Operative Therapie und Prognose bei Patienten mit skelettären Karzinommetastasen. Dissertation, Ludwig-Maximilians-Universität zu München, 2004.
  2. ↑ T. A. Guise, G. R. Mundy: Cancer and bone. In: Endocrine reviews Band 19, Nummer 1, Februar 1998, S. 18–54, ISSN 0163-769X. PMID 9494779. (Review).
  3. ↑ Case records of the Massachusetts General Hospital. Weekly clinicopathological exercises. Case 29-1972. In: The New England journal of medicine Band 287, Nummer 3, Juli 1972, S. 138–143, ISSN 0028-4793. doi:10.1056/NEJM197207202870308. PMID 4338086.
  4. ↑ M. R. Paling, T. L. Pope: Computed tomography of isolated osteoblastic colon metastases in the bony pelvis. In: The Journal of computed tomography Band 12, Nummer 3, Juli 1988, S. 203–207, ISSN 0149-936X. PMID 3168541.
  5. ↑ J. E. Kingston, P. N. Plowman, B. F. Smith, N. J. Garvan: Differentiated astrocytoma with osteoblastic skeletal metastases in a child. In: Child's nervous system Band 2, Nummer 4, 1986, S. 219–221, ISSN 0256-7040. PMID 3779686.
  6. ↑ A. S. Gamis, J. Egelhoff, G. Roloson, J. Young, G. M. Woods, R. Newman, A. I. Freeman: Diffuse bony metastases at presentation in a child with glioblastoma multiforme. A case report. In: Cancer Band 66, Nummer 1, Juli 1990, S. 180–184, ISSN 0008-543X. PMID 2162242.
  7. ↑ M. K. McLennan: Case report 657: Malignant epithelial thymoma with osteoplastic metastases. In: Skeletal radiology Band 20, Nummer 2, 1991, S. 141–144, ISSN 0364-2348. PMID 2020863.
  8. ↑ N. Giordano, P. Nardi, P. Vigni, F. Palumbo, E. Battisti, C. Gennari: Osteoblastic metastases from carcinoid tumor. In: Clinical and Experimental Rheumatology Band 12, Nummer 2, 1994 Mar-Apr, S. 228–229, ISSN 0392-856X. PMID 8039297.
  9. ↑ C. C. Liaw, Y. S. Ho, N. G. Koon-Kwan, T. L. Chen, W. C. Tzann: Nasopharyngeal carcinoma with brain metastasis: a case report. In: Journal of Neuro-Oncology Band 22, Nummer 3, 1994, S. 227–230, ISSN 0167-594X. PMID 7760099.
  10. ↑ R. T. Pederson, D. J. Haidak, R. A. Ferris, J. S. Macdonald, P. S. Schein: Osteoblastic bone metastasis in Zollinger-Ellison syndrome. In: Radiology Band 118, Nummer 1, Januar 1976, S. 63–64, ISSN 0033-8419. PMID 1244675.
  11. ↑ A. Pingi, G. Trasimeni, C. Di Biasi, G. Gualdi, G. Piazza, F. Corsi, F. Chiappetta: Diffuse leptomeningeal gliomatosis with osteoblastic metastases and no evidence of intraaxial lesions. In: AJNR. American journal of neuroradiology Band 16, Nummer 5, Mai 1995, S. 1018–1020, ISSN 0195-6108. PMID 7639122.
  12. ↑ J. George, F. M. Lai: Metastatic cervical carcinoma presenting as psoas abscess and osteoblastic and lytic bony metastases. In: Singapore medical journal Band 36, Nummer 2, April 1995, S. 224–227, ISSN 0037-5675. PMID 7676275.
  13. ↑ a b c d T. A. Guise, J. J. Yin, K. S. Mohammad: Role of endothelin-1 in osteoblastic bone metastases. In: Cancer Band 97, Nummer 3 Suppl, Februar 2003, S. 779–784, ISSN 0008-543X. doi:10.1002/cncr.11129. PMID 12548575. (Review).
  14. ↑ a b Y. Takuwa, T. Masaki, K. Yamashita: The effects of the endothelin family peptides on cultured osteoblastic cells from rat calvariae. In: Biochemical and biophysical research communications Band 170, Nummer 3, August 1990, S. 998–1005, ISSN 0006-291X. PMID 2202304.
  15. ↑ T. Sasaki, M. H. Hong: Localization of endothelin-1 in the osteoclast. In: Journal of electron microscopy Band 42, Nummer 3, Juni 1993, S. 193–196, ISSN 0022-0744. PMID 8376925.
  16. ↑ T. Sasaki, M. H. Hong: Endothelin-1 localization in bone cells and vascular endothelial cells in rat bone marrow. In: The Anatomical Record Band 237, Nummer 3, November 1993, S. 332–337, ISSN 0003-276X. doi:10.1002/ar.1092370306. PMID 8291686.
  17. ↑ P. H. Stern, A. Tatrai, D. E. Semler, S. K. Lee, P. Lakatos, P. J. Strieleman, G. Tarjan, J. L. Sanders: Endothelin receptors, second messengers, and actions in bone. In: The Journal of nutrition Band 125, Nummer 7 Suppl, Juli 1995, S. 2028S–2032S, ISSN 0022-3166. PMID 7602388. (Review).
  18. ↑ A. M. Kitten, C. J. Andrews: Endothelin-1 expression in long-term cultures of fetal rat calvarial osteoblasts: regulation by BMP-7. In: Journal of Cellular Physiology Band 187, Nummer 2, Mai 2001, S. 218–225, ISSN 0021-9541. doi:10.1002/jcp.1072. PMID 11268001.
  19. ↑ A. M. Kitten, S. A. Harvey, N. Criscimagna, M. Asher, J. C. Lee, M. S. Olson: Osteogenic protein-1 downregulates endothelin A receptors in primary rat osteoblasts. In: American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 1997;272:E967–E975, PMID 9227439.
  20. ↑ a b c J. B. Nelson, S. P. Hedican, D. J. George, A. H. Reddi, S. Piantadosi, M. A. Eisenberger, J. W. Simons: Identification of endothelin-1 in the pathophysiology of metastatic adenocarcinoma of the prostate. In: Nature medicine Band 1, Nummer 9, September 1995, S. 944–949, ISSN 1078-8956. PMID 7585222.
  21. ↑ H. Masukawa, Y. Miura, I. Sato, Y. Oiso, A. Suzuki: Stimulatory effect of endothelin-1 on Na-dependent phosphate transport and its signaling mechanism in osteoblast-like cells. In: Journal of cellular biochemistry Band 83, Nummer 1, 2001 Jun 26-Jul 25, S. 47–55, ISSN 0730-2312. PMID 11500953.
  22. ↑ J. B. Nelson, K. Chan-Tack, S. P. Hedican, S. R. Magnuson, T. J. Opgenorth, G. S. Bova, J. W. Simons: Endothelin-1 production and decreased endothelin B receptor expression in advanced prostate cancer. In: Cancer research Band 56, Nummer 4, Februar 1996, S. 663–668, ISSN 0008-5472. PMID 8630991.
  23. ↑ a b J. B. Nelson, S. H. Nguyen, J. R. Wu-Wong, T. J. Opgenorth, D. B. Dixon, L. W. Chung, N. Inoue: New bone formation in an osteoblastic tumor model is increased by endothelin-1 overexpression and decreased by endothelin A receptor blockade. In: Urology Band 53, Nummer 5, Mai 1999, S. 1063–1069, ISSN 0090-4295. PMID 10223507.
  24. ↑ G. Le Brun, P. Aubin, H. Soliman, F. Ropiquet, J. M. Villette, P. Berthon, C. Créminon, O. Cussenot, J. Fiet: Upregulation of endothelin 1 and its precursor by IL-1beta, TNF-alpha, and TGF-beta in the PC3 human prostate cancer cell line. In: Cytokine Band 11, Nummer 2, Februar 1999, S. 157–162, ISSN 1043-4666. doi:10.1006/cyto.1998.0407. PMID 10089138.
  25. ↑ J. W. Chiao, B. S. Moonga, Y. M. Yang, R. Kancherla, A. Mittelman, J. R. Wu-Wong, T. Ahmed: Endothelin-1 from prostate cancer cells is enhanced by bone contact which blocks osteoclastic bone resorption. In: British journal of cancer Band 83, Nummer 3, August 2000, S. 360–365, ISSN 0007-0920. doi:10.1054/bjoc.2000.1261. PMID 10917552. PMC 2374574 (freier Volltext).
  26. ↑ S. Mishra, Y. Tang, L. Wang, L. Degraffenried, I. T. Yeh, S. Werner, D. Troyer, J. A. Copland, L. Z. Sun: Blockade of transforming growth factor-beta (TGFβ) signaling inhibits osteoblastic tumorigenesis by a novel human prostate cancer cell line. In: The Prostate [elektronische Veröffentlichung vor dem Druck] Februar 2011, ISSN 1097-0045. doi:10.1002/pros.21361. PMID 21321980.
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