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Zytophotometrische Untersuchungen an Rezidivgliomen

Date post: 26-Aug-2016
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W. Schneider 1 · S. Kellermann 1 · H. Nenning 2 · D.R.Thal 1 · R. Schober 1 1 Abteilung für Neuropathologie, Institut für Pathologie, Universität Leipzig 2 Institut für Pathologie,Universität Leipzig Zytophotometrische Untersuchungen an Rezidivgliomen Korrelation der DNA-Parameter mit dem WHO-Grad, dem Proliferationsindex und der Länge der rezidivfreien Intervalle lassen sich beispielsweise kaum früh- zeitige Hinweise auf das Risiko einer malignen Progression von primär nied- rigmalignen Astrozytomen erhalten [36]. Zahlreiche Studien mit molekular- genetischer und anderer Methodik be- schäftigen sich daher mit dem Problem, neue Parameter zu ermitteln, die vali- dere Aussagen über die zu erwartende Tumorprogression und damit die Pro- gnose zulassen. Eine bereits etablierte Methode ist die Bestimmung der Zell- proliferation mittels des proliferations- assoziierten Proteins Ki-67. Im statisti- schen Mittel korreliert der Proliferati- onsindex (Ki-67/MIB1 LI) bei glialen ebenso wie bei anderen Tumoren gut mit dem histopathologischen WHO- Grad [17, 24, 25]. Zunehmend als prognostisch rele- vant erkannt worden ist auch der zyto- metrisch bestimmbare DNA-Gehalt der Tumorzellen [2]. Solche Untersuchun- gen können sowohl an frisch- als auch an paraffineingebettetem Material durch- geführt werden, wobei die Ergebnisse vergleichbar sind [4, 11]. Während über Untersuchungen mittels DNA-Zyto- photometrie an Archivmaterial von Hirntumoren bereits mehrfach berich- Das morphologische Grading ent- sprechend der WHO-Klassifikation [18] ist für die prognostische Bewertung glialer Tumoren als Standard anzuse- hen, jedoch kann die Grenzziehung zwischen niedrig- und hochmalignen Läsionen schwierig sein [8, 22, 33]. Da- bei spielt zum einen die Subjektivität bei der Beurteilung von histologischen Merkmalen eine Rolle, zum anderen die regionale Tumorheterogenität bzw. das Vorliegen unterschiedlich repräsentati- ver Proben. Die kontroverse Diskussion zu diesem Thema ist immer noch aktu- ell und hält bis in die Gegenwart an. Dies zeigt sich auch in jüngsten Arbei- ten zu diesem Thema [19]. Anhand der histopathologischen Kriterien allein Der Pathologe 6·99 | 321 Originalien Pathologe 1999 · 20:321–329 © Springer-Verlag 1999 Zusammenfassung Eine genaue Bestimmung der biologischen Wertigkeit glialer Tumoren erfordert über die WHO-Klassifikation hinaus die Entwick- lung und den Einsatz von Spezialmethoden, wozu auch die DNA-Zytophotometrie ge- hört. In der vorliegenden Studie wurden an insgesamt 121 histopathologisch klassifizier- ten Proben von Gliomen bei 50 Patienten mit mindestens 1 und bis zu 3 Rezidiven eine Reihe von DNA-Parametern (Stamm- linienploidie, 5c-exceeding rate, 2c-deviation index) nach Zellvereinzelung und Feulgen- Reaktion mittels statischer Feulgen-DNA- Zytometrie bestimmt. Daneben wurde die Proliferationsaktivität (immunhistochemi- scher Ki-67/MIB-1-labeling index) morpho- metrisch ermittelt. Diese Parameter wurden mit den WHO-Graden und der Länge der rezidivfreien Intervalle statistisch verglichen. In den Rezidiven sowohl mit ansteigendem als auch mit gleichbleibendem WHO-Grad fand sich eine statistisch signifikante Zunah- me des 2c DI, der 5c ER und des Ki-67/MIB-1 LI. Dabei ergab sich eine hochsignifikante Korrelation zwischen den WHO-Graden und der Länge der rezidivfreien Intervalle p<0,00001). Eine statistisch signifikante Korrelation zwischen den DNA- bzw.Proli- ferationsparametern ließ sich zur Länge des rezidivfreien Intervalls nicht, zum WHO-Grad nur im Falle der ersten Rezidive für die DNA- Parameter herstellen. Die Ergebnisse bestäti- gen die hohe prognostische Relevanz des WHO-Grades. Die Bestimmung der DNA- Prof. Dr. R. Schober Abteilung für Neuropathologie, Institut für Pathologie, Universität Leipzig, Liebigstraße 26, D-04103 Leipzig& / f n - b l o c k : & b d y : Parameter liefert insbesondere bei gleich- bleibendem WHO-Grad zusätzliche Informa- tionen über die zunehmende genetische Instabilität des Tumors, welche wie die zunehmende Proliferationsaktivität für die weitere Tumorprogression von Bedeutung ist. Schlüsselwörter Rezidivgliome · WHO-Klassifikation · Statische DNA-Zytometrie · Proliferationsindex · Rezidivfreies Intervall
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W. Schneider1 · S. Kellermann1 · H. Nenning2 · D.R.Thal1 · R. Schober1

1 Abteilung für Neuropathologie, Institut für Pathologie, Universität Leipzig2 Institut für Pathologie, Universität Leipzig

ZytophotometrischeUntersuchungenan RezidivgliomenKorrelation der DNA-Parametermit dem WHO-Grad, dem Proliferationsindexund der Länge der rezidivfreien Intervalle

lassen sich beispielsweise kaum früh-zeitige Hinweise auf das Risiko einermalignen Progression von primär nied-rigmalignen Astrozytomen erhalten[36]. Zahlreiche Studien mit molekular-genetischer und anderer Methodik be-schäftigen sich daher mit dem Problem,neue Parameter zu ermitteln, die vali-dere Aussagen über die zu erwartendeTumorprogression und damit die Pro-gnose zulassen. Eine bereits etablierteMethode ist die Bestimmung der Zell-proliferation mittels des proliferations-assoziierten Proteins Ki-67. Im statisti-schen Mittel korreliert der Proliferati-onsindex (Ki-67/MIB1 LI) bei glialenebenso wie bei anderen Tumoren gutmit dem histopathologischen WHO-Grad [17, 24, 25].

Zunehmend als prognostisch rele-vant erkannt worden ist auch der zyto-metrisch bestimmbare DNA-Gehalt derTumorzellen [2]. Solche Untersuchun-gen können sowohl an frisch- als auchan paraffineingebettetem Material durch-geführt werden, wobei die Ergebnissevergleichbar sind [4, 11]. Während überUntersuchungen mittels DNA-Zyto-photometrie an Archivmaterial vonHirntumoren bereits mehrfach berich-

Das morphologische Grading ent-sprechend der WHO-Klassifikation [18]ist für die prognostische Bewertungglialer Tumoren als Standard anzuse-hen, jedoch kann die Grenzziehungzwischen niedrig- und hochmalignenLäsionen schwierig sein [8, 22, 33]. Da-bei spielt zum einen die Subjektivitätbei der Beurteilung von histologischenMerkmalen eine Rolle, zum anderen dieregionale Tumorheterogenität bzw. dasVorliegen unterschiedlich repräsentati-ver Proben. Die kontroverse Diskussionzu diesem Thema ist immer noch aktu-ell und hält bis in die Gegenwart an.Dies zeigt sich auch in jüngsten Arbei-ten zu diesem Thema [19]. Anhand derhistopathologischen Kriterien allein

Der Pathologe 6·99 | 321

OriginalienPathologe1999 · 20:321–329 © Springer-Verlag 1999

Zusammenfassung

Eine genaue Bestimmung der biologischen

Wertigkeit glialer Tumoren erfordert über

die WHO-Klassifikation hinaus die Entwick-

lung und den Einsatz von Spezialmethoden,

wozu auch die DNA-Zytophotometrie ge-

hört. In der vorliegenden Studie wurden an

insgesamt 121 histopathologisch klassifizier-

ten Proben von Gliomen bei 50 Patienten

mit mindestens 1 und bis zu 3 Rezidiven eine

Reihe von DNA-Parametern (Stamm-

linienploidie, 5c-exceeding rate, 2c-deviation

index) nach Zellvereinzelung und Feulgen-

Reaktion mittels statischer Feulgen-DNA-

Zytometrie bestimmt. Daneben wurde die

Proliferationsaktivität (immunhistochemi-

scher Ki-67/MIB-1-labeling index) morpho-

metrisch ermittelt. Diese Parameter wurden

mit den WHO-Graden und der Länge der

rezidivfreien Intervalle statistisch verglichen.

In den Rezidiven sowohl mit ansteigendem

als auch mit gleichbleibendem WHO-Grad

fand sich eine statistisch signifikante Zunah-

me des 2c DI, der 5c ER und des Ki-67/MIB-1

LI. Dabei ergab sich eine hochsignifikante

Korrelation zwischen den WHO-Graden und

der Länge der rezidivfreien Intervalle

p<0,00001). Eine statistisch signifikante

Korrelation zwischen den DNA- bzw. Proli-

ferationsparametern ließ sich zur Länge des

rezidivfreien Intervalls nicht, zum WHO-Grad

nur im Falle der ersten Rezidive für die DNA-

Parameter herstellen. Die Ergebnisse bestäti-

gen die hohe prognostische Relevanz des

WHO-Grades. Die Bestimmung der DNA-

Prof. Dr. R. SchoberAbteilung für Neuropathologie, Institut für

Pathologie, Universität Leipzig, Liebigstraße 26,

D-04103 Leipzig&/fn-block:&bdy:

Parameter liefert insbesondere bei gleich-

bleibendem WHO-Grad zusätzliche Informa-

tionen über die zunehmende genetische

Instabilität des Tumors, welche wie die

zunehmende Proliferationsaktivität für die

weitere Tumorprogression von Bedeutung

ist.

Schlüsselwörter

Rezidivgliome · WHO-Klassifikation ·

Statische DNA-Zytometrie ·

Proliferationsindex · Rezidivfreies Intervall

W. Schneider · S. Kellermann · H. Nenning

D.R.Thal · R. Schober

Cytophotometric investigations inrecurrent gliomas: correlation of DNA-parameters with WHO-grade, prolifera-tion index and recurrence-free interval

Summary

DNA-cytophotometry is one of the methods

that may contribute to a more precise

evaluation of the biological behaviour of

tumours in addition to the WHO-classifica-

tion. In this study 121 tumour specimens of

50 patients suffering from gliomas with one

or up to three recurrencies were investiga-

ted. In all cases the histological type and

WHO-grade and the Ki-67/MIB1 labeling

index were determined. DNA cytophoto-

metry was performed after single cell prepa-

ration on Feulgen-stained preparations, and

the following parameters were calculated:

stemline ploidy, 5c-exceeding rate, and

2c-deviation index.

Statistical evaluation revealed a highly

significant correlation between recurrence-

free interval and WHO-grade only.The DNA

parameters, however, furnished additional

information about increasing genetic insta-

bility in the majority of the recurrencies in-

dependently of changes in the WHO-grade.

They thus seem to be useful as additional

parameters for the determination of glioma

progression.

Key words

Recurrent gliomas · WHO-classification ·

DNA-cytophotometry · Proliferation index ·

Recurrence-free interval

rer Studien zeigen, daß die Überlebens-zeit von Patienten mit Grad-III-Tumo-ren statistisch signifikant gegenüber Pa-tienten mit Grad-II-Tumoren verkürztist. Dahingegen zeigten sich nur geringsignifikante Unterschiede zwischen denÜberlebenszeiten von Patienten mitGrad-III- und Grad-IV-Tumoren. Derstatistische Vergleich der Überlebens-zeiten zwischen Patienten mit Grad-II-Tumoren und der zusammengefaßtenGruppe aus Grad-III- und Grad-IV-Tumoren war in diesen Studien hochsignifikant [22, 29]. Die Einteilung inHigh- und Low-grade-Gliome wurdeauch von anderen Autoren praktiziert[14, 31, 34]. Darüber hinaus hatte dieseVorgehensweise statistische Gründe,denn die Fallzahlen bei Grad-III- undGrad-IV-Gliomen waren vergleichswei-se niedrig.

DNA-Zytophotometrie

Für die Zytophotometrie wurden nachKriterien der Gewebeerhaltung geeig-nete Paraffinblöcke ausgewählt, an de-nen die Zellvereinzelung durchgeführtwerden sollte. Von diesen Blöcken wur-den jeweils 2 80 µm dicke Paraffin-schnitte angefertigt, die für die Einzel-zellseparierung mittels einer modifi-zierten Methode nach Heiden et al. [15]verwendet wurden. Die Gewebeschnittewurden zunächst in kleinen Nylongaze-säckchen (Maschenweite: 70 µm) wei-terverarbeitet: Nach Entparaffinierungdes Materials mittels Xylol und Rehy-drierung über eine absteigende Alko-holreihe erfolgte die enzymatische Ver-dauung in salzsaurem Pepsin (1 h bei 37° C).Von den durch das Maschenwerkder Nylongazesäckchen heraustreten-den Zellkernen wurden Zytozentrifuga-tionspräparate hergestellt. Diese wur-den getrocknet und unter Lichtaus-schluß bis zur Färbung aufbewahrt. Un-mittelbar vor der Färbung wurden diePräparate für 10 min in 4%igem neutra-len Formalin fixiert und anschließendeiner Feulgen-Reaktion (Modifikationnach Krug [21]) unterzogen: Nach saurerHydrolyse in 5N HCl für 30 min bei 25° Cund unmittelbar anschließender 60mi-nütiger Färbung in Schiffs-Reagenzwurden die Präparate dehydriert undmit Canada-Balsam eingedeckt.

Die DNA-Zytophotometrie erfolgteinnerhalb von 14 Tagen nach Herstel-lung der Präparate mit Hilfe des Bild-

tet wurde [30–32], liegen entsprechendeStudien an Rezidivgliomen bislangnicht vor. Für die Prognose der Patien-ten ist aber das Rezidivverhalten vonentscheidender Bedeutung, und dieLänge der rezidivfreien Intervalle stellteine gut erfaßbare Größe dar.

In der vorliegenden Arbeit wurdendaher Tumoren von mehrfach operier-ten Gliompatienten unter der Fragestel-lung untersucht, ob die DNA-zytome-trischen Daten und der Proliferations-index mit dem WHO-Grad und mit derLänge des rezidivfreien Intervalls kor-relieren und somit hinsichtlich der in-dividuellen Tumorprogression von Be-deutung sind.

Material und Methoden

Zur Untersuchung kam formalinfixier-tes (4%ige wäßrige Formaldehydlö-sung) und paraffineingebettetes Operati-onsmaterial von insgesamt 50 Gliompa-tienten (18 Frauen, 32 Männer), von de-nen alle 50 mindestens 2mal, 18 3malund 3 4mal im Zeitraum von 1981–1997in der Klinik für Neurochirurgie derUniversität Leipzig operiert worden wa-ren. Somit betrug die Gesamtzahl derProben 121 (Tabelle 1). Zum Zeitpunktder 1. Operation ergab sich eine Alters-verteilung von 18–67 (Mittelwert±Stan-dardabweichung: 40±12) Jahren; 38 Pati-enten wurden nach der Erstoperationbestrahlt, 7 Patienten mit WHO-Grad II-Gliomen blieben unbestrahlt, von 5 Pati-enten waren keine klinischen Daten ver-fügbar. Das rezidivfreie Intervall (RFI),welches die Zeitspanne zwischen 2 Ope-rationen umfaßt, wurde in Monaten be-stimmt (Tabelle 1). Die morphologischeKlassifikation und die Gradierung derTumoren erfolgte anhand von HE-,Masson-, Tibor-Pap- und Kresylviolett-gefärbten 6 µm dicken Paraffinschnit-ten nach dem von der WHO vorgeschla-genen Schema [18]. Da es sich um be-reits klassifiziertes Archivmaterial han-delt, wurde in vorliegender Studie dieWHO-Klassifikation in ihrer 2. Fassung[18] angewendet.

Für die quantitativen Analysenwurden alle Grad-II-Tumoren als nied-riggradige Gliome (LGG=low gradegliomas) und alle Grad-III- und Grad-IV-Tumoren als höhergradige Gliome(HGG=high grade gliomas) zusammen-gefaßt. Dieses Vorgehen erscheint be-rechtigt, da die Ergebnisse vergleichba-

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Originalien

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analysesystems Cue2 (Fa. Olympus,Japan). Für die Messung wurde dasSystem mit einem Mikroskop BH-2 (Fa. Olympus, Japan), ausgestattet miteinem Objektiv 40×, einem 560 nmInterferenzfilter und einer Schwarz/weiß-Videokamera (XC-57CE, Fa. Sony,Japan) mit einer Bildauflösung von512×512 Pixel verbunden. Mindestens250 zufällig ausgewählte Tumorzellker-ne und 25 Granulozytenkerne als interneReferenz wurden interaktiv gemessen.Eine Glare-Korrektur war für das be-nutzte System nicht verfügbar. Deswe-gen wurde der Variationskoeffizient(CV) kleiner als 7% akzeptiert, obwohlder CV der Referenzzellpopulation 5%nicht überschreiten sollte [3].

Folgende bei Böcking et al. [2] er-wähnte DNA-Parameter wurden mitHilfe der Ploidie-Software (Version 6.2,Fa. Olympus, Japan) errechnet:

● Stammlinienploidie (Verhältnis desDNA-Gehaltes von Zellen der Tumor-stammlinie zu den diploiden Zellender Referenzzellpopulation; DNA-In-dex, DI),

● 5c-exceeding-rate (Der Prozentsatzder Zellen mit einem DNA-Gehaltvon mehr als 5c, 5cER),

Mikrowelle) inkubiert. Eine positiveReaktion mit dem Primärantikörperwurde mit einem biotinylierten Sekun-därantikörper-ABC-Komplex und mitDiaminobenzidintetrahydrochlorid alsChromogen visualisiert. Nach der im-munhistochemischen Behandlung wur-den die Schnitte mit Hämalaun gegen-gefärbt. In allen Fällen war für diequantitative Auswertung eine klare Ab-grenzung der Immunreaktion möglich(Abb. 2). Der Proliferationsindex wurdeautomatisiert mit dem Bildanalysesy-stem KS-300 (Fa. Kontron) dadurch be-stimmt, daß 10 zufällig ausgewählte Ge-sichtsfelder bei 40facher Vergrößerungausgewertet wurden. Areale mit Nekro-sen und Gefäßproliferaten wurden ausder Vermessung ausgeschlossen. Dieautomatisierte Messung erfolgte ambinarisierten Bild nach Schwellenwert-einstellung durch Bestimmung derMIB1-positiven Kernflächen und derGesamtkernflächen, die sowohl aus denmit MIB1 angefärbten als auch aus dennur mit Hämalaun dargestellten Kern-flächen bestanden. Der Proliferations-index errechnete sich wie folgt: Flächeder immunhistochemisch positiv mar-kierten Kerne (MIB1) mal 100 geteiltdurch die Gesamtkernfläche.

● 2c-deviation-index [Die Varianz derDNA-Werte um den normalen 2c-Wert (2c=diploider DNA-Gehalt);entspricht der Variabilität der Chro-mosomenanomalien in der Zytoge-netik, Parameter mit hoher progno-stischer Validität, 2cDI].

Ein Tumor wurde als aneuploid angese-hen, wenn die Stammlinienploidie klei-ner als 0,88 oder größer als 1,12 war. EinBeispiel für die Meßwerterfassung ist inAbb. 1 exemplarisch dargestellt. Die Re-sultate der DNA-Zytophotometrie wur-den mit dem WHO-Grad verglichen(χ2-Test und Mann-Whitney-U-Test)unter Verwendung der Statistiksoft-ware SPSS für Windows, Version 6.0.Ein Unterschied wurde als signifikantangesehen, wenn der p-Wert kleiner als0.05 war.

Immunhistochemische Bestimmungdes Proliferationsindexes

Für die immunhistochemische Bestim-mung des Proliferationsindexes wur-den 6 µm dicke Schnitte mit dem mo-noklonalen gegen das Ki-67-Protein ge-richteten Antikörper MIB 1 (Biomeda,1:50, 24 h bei 4° C, Vorbehandlung mit

Der Pathologe 6·99 | 323

Tabelle 1

Rezidivverhalten der untersuchten Tumoren

1. Rezidiv 2. Rezidiv 3. Rezidiv

Entität des Primärtumors WHO- Anzahl RFI zur WHO- Anzahl RFI zur WHO- Anzahl RFI zur(WHO-Grad), Zahl der Fälle Grad 1. Operation Grad 2.Operation Grad 3.Operation

[Mittel: [Mittel: [Mittel:Monate] Monate] Monate]

Gliome (II–IV), 50 (gesamt) II–IV 50 29 II–IV 18 11 III–IV 3 7

Astrozytome (II), 17 II 2 20III 8 41 III 2 9 III 1 7

IV 2 6IV 7 28 IV 2 7 IV 1 7

Anaplastische Astrozytome (III), 8 III 1 5IV 7 26 IV 2 6 IV 1 6

Astrozytome (IV) bzw. IV 10 9 IV 2 5Glioblastome (IV), 10

Oligoastrozytome (II), 5 II 1 37 III 1 14III 4 57 III 1 15

IV 1 3

Anaplastische Oligoastrozytom (III), 1 III 1 19

Oligodendrogliome (II), 9 II 5 33 II 1 21III 2 34

III 3 36 III 1 12IV 1 72 IV 1 6

Statistik

Kontinuierliche und ordinale Datenwurden mit dem nicht parametrischenTest verglichen, kategorische Daten mitdem χ2-Test (Pearson). Die Überle-benszeitdaten (=Länge der RFI) wur-den nach Kaplan-Meier-Schätzer be-stimmt und mit dem Log-Rank-Testverglichen.Auf eine multivariate Analy-se (Cox-Regressionstest) wurde ver-zichtet, da keiner der untersuchten Pa-rameter univariat einen signifikantenZusammenhang mit dem rezidivfreienIntervall zeigte.

Ergebnisse

31 Primärtumoren gehörten demWHO-Grad II an (17 Astrozytome, 9Oligodendrogliome und 5 Oligo-astrozytome), 9 dem WHO-Grad III (8anaplastische Astrozytome und 1 ana-plastisches Oligoastrozytom) und 10dem WHO-Grad IV (Glioblastome)(Tabelle 1). Die Tumoren konnten unter

36% der Primärtumoren, 52% der1. Rezidive, 78% der 2. Rezidive undeins von 3 der 3. Rezidive waren, bezo-gen auf ihre Stammlinienploidie, aneu-ploid; 22 der 32 diploiden Primärtumo-ren hatten diploide Rezidive (=69%);16 der 18 aneuploiden Primärtumorenhatten aneuploide Rezidive (89%) (Ta-belle 2, 3).

Bei den ersten Rezidiven war in 30Fällen ein Anstieg des WHO-Grades, in43 Fällen eine Zunahme des 2c DI, in 41Fällen eine Zunahme der 5c ER und in28 Fällen ein Anstieg des Ki-67/MIB 1 LIzu beobachten. Diese Veränderungenwaren statistisch signifikant (Wilco-xon-Paar-Test für abhängige Stichpro-ben). Die Veränderungen der DNA-Pa-rameter und der Proliferationsaktivitätwaren statistisch unabhängig vomWHO-Grad.

Die DNA-Parameter und die Proli-ferationsaktivität zeigten bei der 1.Opera-tion keine statistisch signifikante Korre-lation zum WHO-Grad. Bei der 2. Opera-tion ließ sich eine statistisch signifikanteKorrelation zwischen dem WHO-Gradund dem 2c DI,der 5c ER sowie dem Plo-idiestatus nachweisen (Tabelle 2).

Die gemessenen DNA-Parameterwaren ebenso wie der Proliferationsin-dex nicht signifikant mit der Länge desRFI korreliert. Eine hochsignifikante

Berücksichtigung des WHO-Gradesvon Primärtumor und Rezidiven in 2Gruppen eingeteilt werden. Bei 17 Pati-enten hatten alle Rezidive (insgesamt20 Rezidive) den gleichen WHO-Gradwie der Primärtumor.

Die 33 weiteren Patienten hatteninsgesamt 51 Rezidive. Dabei zeigte sichzumindest in einem der Rezidivtumo-ren ein Anstieg des WHO-Grades. In 36Fällen dieser 51 Rezidive fand sich einAnstieg des WHO-Grades, in 15 Fällenwich der WHO-Grad nicht von dem ab,der bei der jeweils vorangehenden Ope-ration ermittelt worden war (Tabelle 1).

Die 4. Operation (3. Rezidiv) konn-te für die Zeitanalysen nicht in Betrachtgezogen werden, da die Zahl der Patien-ten mit einer vierten Operation für sta-tistische Berechnungen zu gering (n=3)war. Ebenso war die Zahl der Fälle mitniedriggradigen Gliomen (LGG) in derGruppe der 3. Operationen (n=1) zu ge-ring für die statistische Analyse der Ab-hängigkeit der untersuchten Parametervom WHO-Grad.

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Originalien

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Abb. 1a–d m Exemplarische Meßwerterfassung bei einem Fall mit gleichbleibendem histologischenWHO-Grad bei Anstieg der DNA-Parameter; Patient mit 2 Rezidiven eines Oligodendroglioms.a 1. Operation, Oligodendrogliom, WHO-Grad II. DNA-Ploidie: diploid. b 2. Operation, Oligodendro-gliom, WHO-Grad II. DNA Ploidie: diploid. c 3. Operation Oligodendrogliom, WHO-Grad II. DNA-Ploidie:aneuploid. d Kein Anstieg von Ki-67/MIB1 LI, 2c DI und 5c ER beim 1. Rezidiv, deutlicher Anstieg beim2. Rezidiv

Korrelation fand sich lediglich zwi-schen den WHO-Graden und der Längeder RFI. Bemerkenswert war, daß Glio-me mit aneuploidem DNA-Gehalt einlängeres 1. rezidivfreies Intervall hattenals die mit diploidem DNA-Gehalt (21vs. 16 Monate, Kaplan-Meier-Schätzer,Log-Rank-Test; Tabelle 3).

Fälle) war dies für den 2c DI in 25 Fällen(72%), für die 5c ER in 24 Fällen (69%)und für den Ki-67/MIB1 LI in 22 Fällen(63%) der Fall, bei den Fällen mit an-steigendem WHO-Grad (36 Fälle) fürden 2c DI in 33 Fällen (92%), für die 5cER in 33 Fällen (92%) und für den Ki-67/MIB1 LI in 19 Fällen (53%). Die Ver-änderungen der ermittelten Parameterbei Rezidivfällen mit entweder gestie-genem oder konstantem WHO-Gradsind in Abb. 3 dargestellt. Dabei betru-gen die Unterschiede der Konversion

Sowohl bei den Rezidiven, die miteinem Anstieg des WHO-Grades einher-gingen, als auch bei denen mit gleich-bleibendem WHO-Grad fand sich einstatistisch signifikanter Anstieg von 2cDI, 5c ER und Ki-67/MIB1 LI gegenüberdem Primärtumor. Bei den Rezidivenmit gleichbleibendem WHO-Grad (35

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Abb. 2 m Vergleich von histologischem Bild und Immunreaktion bei verschiedenen Tumortypen.Oben Protoplasmatisches Astrozytom, WHO-Grad II. Mitte Anaplastisches Astrozytom, WHO-Grad III.Unten Gliomblastoma multiforme, WHO-Grad IV. Links HE. Rechts ImmunhistochemischeKi-67-Reaktion mit dem monoklonalen Antikörper MIB1

der Ploidie (Übergang diploider Tu-moren in aneuploide) bei Gliomrezi-diven mit gestiegenem WHO-Gradp=0,0023 und bei solchen mit konstan-tem WHO-Grad p=0,2568.

Eine statistisch signifikante Korre-lation zwischen dem Ki-67/MIB1 LI undden DNA-Parametern ließ sich wederfür die 1. noch für die 2. Operation nach-weisen (exakte zweizeitige Überschrei-tungswahrscheinlichkeit p>0,1117).

Diskussion

Die WHO-Klassifikation der Hirntu-moren gibt mit ihrer Gradierung diebiologische Wertigkeit an, und hierbeiwerden auch andere als rein histopa-thologische Kriterien mit einbezogen.Insofern stellt sie ein Gradierungssche-ma dar, das ganz unterschiedliche Enti-täten teilweise unabhängig von histolo-gischen Zeichen der Differenzierungoder der Anaplasie einbezieht [18]. Ob-wohl in zahlreichen Studien eine signifi-kante Korrelation zwischen dem histo-pathologischen Grad und der Überle-benszeit festgestellt wurde [27, 29, 33],

Korrelation mit dem WHO-Grad stim-men vom Trend her damit gut überein.In der vorliegenden Studie konnte einestatistisch signifikante Korrelation zwi-schen dem Ki-67/MIB1 LI und demWHO-Grad nicht nachgewiesen werden.Die fehlende Signifikanz bei der Korre-lation von Ki-67/MIB1 LI und rezidiv-freiem Intervall wirft hingegen die Frageauf, inwieseit das Ausmaß der Verände-rung dieser Parameter ein Indikator fürdie Länge des rezidivfreien Intervallsoder die Überlebenszeit ist [1, 12, 26].

Die Interpretation von DNA-Zyto-photometriebefunden ist schwierigund wird widersprüchlich diskutiert.Schon hinsichtlich des Ploidiestatus istdie Literatur kontrovers insofern, als ei-ne signifikante Korrelation mit derÜberlebenszeit der Gliompatiententeilweise beschrieben [5, 9], teilweiseabgelehnt wird [6, 7, 20]. Geht man da-von aus, daß ein längeres rezidivfreiesIntervall mit einer längeren Überle-benszeit korreliert [12, 37], so bestätigenunsere Ploidiedaten die zunächst über-raschende Mitteilung einer längerenÜberlebenszeit von Patienten mit an-euploiden anaplastischen Astrozyto-men gegenüber solchen mit diploidemPloidiestatus [31]. Während Danova etal. [9] und Mathew et al. [22] eine signi-fikante Korrelation zwischen dem Plo-idiestatus und dem histopathologi-schen Grading feststellten, fanden an-dere Autoren [20, 30, 32] hier keine sta-tistische Signifikanz. Vavruch et al.fanden bei einer flow-zytophotometri-schen Untersuchung an 22 Rezidivglio-men eine signifikante Korrelation zwi-schen WHO-Grad und Ploidiestatus beider 1. Operation und keine Korrelationbei der 2. Operation [35]. Dagegenkonnten wir in den Resektaten der1. Operation keine signifikante Korrela-tion (p=0,3659) und in denen der 2. Ope-ration eine sehr signifikante Korrelati-on (p=0,0014) zwischen dem WHO-Grad und dem Ploidiestatus der Tumo-ren nachweisen. Eine Erklärung dieserinversen Befunde ist sehr schwierig.Nach unseren Daten ist eine schwache,tendenzielle Korrelation des 2c DI undder 5c ER mit dem WHO-Grad in der1. Operation vorhanden, wohingegendiese Parameter eine hochsignifikanteKorrelation zu den WHO-Graden der2. Operation aufweisen.

Die Abwesenheit eines signifikan-ten Zusammenhangs zwischen den er-

ist die Entwicklung weitergehenderproliferationskinetischer, molekularge-netischer oder zytophotometrischerKriterien für zahlreiche Fragestellun-gen eine Notwendigkeit [36].

Der signifikante Anstieg der unter-suchten Parameter, insbesondere des 2cDI und der 5c ER bei Tumorrezidivenmit und ohne Erhöhung des WHO-Gra-des belegt die diagnostische Relevanzder Zytophotometrie als Zusatzmetho-de bei der Gliomdiagnostik. Ein Ver-gleich unserer Ergebnisse mit den imSchrifttum vorliegenden ist jedochschwierig, weil sich letztere überwie-gend auf die Durchflußzytophotome-trie beziehen. Problematisch für dieVergleichbarkeit zytometrischer Studi-en ist auch die unzureichende Standar-disierung, auf die z.B. von Böcking et al.hingewiesen wurde [3].

Der Ki-67/MIB1 LI zeigt auch nachneueren umfangreichen Studien eineKorrelation sowohl mit dem WHO-Gradals auch mit der Überlebenszeit [13, 16, 17,25, 28], und dies gilt für Grad II-Astrozy-tome und für Oligodendrogliome [10,23]. Unsere Ergebnisse bezüglich der

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Originalien

326

Tabelle 2

Ki-67/MIB1 LI und DNA-Parameter in bezug zum WHO-Grad bei der 1. und der 2.Operation. Tendenzielle positive Korrelation (p<0,1) von Ki-67/MIB1 LI und 5c ERmit dem WHO-Grad bei den Primärtumoren. Hochsignifikante Korrelation des 2cDI und der 5c ER mit dem WHO-Grad bei der 2. Operation (p<0,001), Keinestatistisch signifikante Korrelation zwischen Ploidie und WHO-Grad bei der1. Operation und sehr signifikante Korrelation (p<0.01) bei der 2. Operation)

Gradierung 1. Operation 2. Operation

n Mittel±SDa U-Test-(p)b n Mittel±SDa U-Test-(p)b

MIB 1-Labelling-IndexLGG 31 1,3±1,3 8 1,5±1,1HGG 19 2,1±1,6

p=0,057142 3,0±2,7

p=0,2441

2c-Deviation-IndexLGG 31 4,0±4,2 8 1,9±1,3HGG 19 4,6±2,8

p=0,115042 12,0±9,3

p=0,0000

5c-Exceeding-RateLGG 31 11,6±14,3 8 5,6±4,6HGG 19 12,6±6,6

p=0,068642 30,5±21,1

p=0,0000

Ploidie

Diploid Aneuploid χ2-Test-(p)b Diploid Aneuploid χ2-Test-(p)b

LGG 18 (36%) 13 (26%) 8(16%) 0 (0%)HGG 14 (28%) 5 (10%)

p=0,365916 (32%) 26 (52%)

p=0,0014

(LGG niedriggradige Gliome, HGG hochgradige Gliome)a Mittelwert±Standardabweichung (bei der Ploidie: Anzahl und Prozentsatz)b Mann-Whitney-U-Test für unabhängige Stichproben (bei der Ploidie: χ2-Test, Pearson)

mittelten Parametern und der Längedes RFI bedeutet, daß sie keine selb-ständige statistisch gesicherte progno-stische Bedeutung haben können. Diespaßt zusammen mit der Abwesenheitder signifikanten Korrelation zwischendiesen Parametern und dem bekann-termaßen prognostisch bedeutsamenhistologischen WHO-Grad, insbeson-dere beim Primärtumor. Daraus ergibtsich, daß sich aus der Bestimmung derDNA-Parameter keine relevanten Aus-sagen über das zu erwartende Rezidiv-verhalten und damit auch über die Län-ge des RFI eines einzelnen glialen Tu-mors ableiten lassen.

gen nicht vor. Allerdings ist eine Ab-schätzung des Anteils, den die Bestrah-lung auf die Zunahme der genetischenInstabilität der Tumoren hat, im vorlie-genden Kollektiv schwierig, da alle Pati-enten, bei denen als Primärtumor oderals Rezidiv ein Grad-III- oder Grad-IV-Tumor vorlag, bestrahlt wurden.

Bei den Rezidiven, welche eine Zu-nahme des WHO-Grades zeigten, eben-so wie auch bei Rezidiven mit konstantbleibendem WHO-Grad war der An-stieg aller untersuchten Parameter sta-tistisch signifikant. Das weist daraufhin, daß in Gliomrezidiven in der Regeleine Tumorprogression mit steigenderProliferationsaktivität und, statistischunabhängig davon, eine Zunahme dergenetischen Instabilität stattfindet,auch in Fällen ohne Änderung desWHO-Grades. Die DNA-Zytophotome-trie mit Bestimmung des 2c DI und der

Während die Veränderung des Ki-67/MIB1 LI die zunehmende Wachs-tumsgeschwindigkeit bei der Tumor-progression dokumentiert, liefert dieVeränderung der DNA-Parameter In-formationen über die konvertierendegenetische Instabilität und Anaplasie.Hierbei sind nicht nur genuine, sondernauch sekundäre Veränderungen etwa imGefolge der Bestrahlung zu berücksichti-gen. Daß die Bestrahlung einen Einflußauf die DNA-Verteilungsmuster von Ge-weben und Tumoren hat, ist bekannt.Systematische Untersuchungen überden Einfluß der Bestrahlung auf dieDNA-Expression bei Hirntumoren lie-

Der Pathologe 6·99 | 327

Abb. 3a, b m Veränderungen der ermittelten Parameter in sukzessiven Rezidiven mit konstantemWHO-Grad (a 35 Fälle) und mit steigendem WHO-Grad (b 36 Fälle). Boxplot mit Median, Interquartil-Abstand und Minimum bzw. Maximum (°=Ausreißer, *=Extremwerte, p=zweiseitige Über-schreitungswahrscheinlichkeit bei Wilcoxon-Paar-Test für abhängige Stichproben)

5c ER kann damit einen wichtigen Bei-trag zur Erfassung der Tumorprogres-sion leisten.

Fazit für die Praxis

Für die prognostische Beurteilung vonGliomen ist die Bestimmung des WHO-Grades neuropathologischer Standard.Allerdings weisen Gliomrezidive auch beigleichbleibendem WHO-Grad eine Zunah-me der genetischen Instabilität auf. DieseMalignisierung kommt in einem Anstiegder DNA-Parameter und des Proliferations-indexes zum Ausdruck.Wenngleich sichereprognostische Aussagen über das zuerwartende Rezidivverhalten eines einzel-nen Tumors daraus nicht gewonnen wer-den können, liefert die Erfassung dieserParameter wertvolle zusätzliche Informa-tionen über die Tumorprogression.

4. Chen T-L, Luo I, Mikhail N, Raskova J, Raska K

(1995) Comparison of flow and imagecytometry for DNA content analysis offresh and formalin-fied, paraffin-embedded tissue in breast carcinoma.Cytometry 22:181–189

5. Coons SW, Davis JR,Way DL (1988) Correlationof DNA content and histology in prognosisof astrocytomas. Am J Clin Pathol

90:289–293

6. Coons SW, Johnson PC, Pearl DK (1994)

Prognostic significance of flow cytometrydeoxyribonucleic acid analysis of humanastrocytomas. Neurosurgery 35:119–126

7. Coons SW, Johnson PC, Pearl DK, Olafsen AG

(1994) Prognostic significance of flowcytometry deoxyribonucleic acid analysisof human oligodendrogliomas.Neurosurgery 34:680–687

8. Coons SW, Johnson PC, Scheithauer BW,

Yates AJ, Pearl DK (1997) Improvingdiagnostic accuracy and interobserverconcordance in the classification andgrading of primary gliomas. Cancer

79:1381–1393

9. Danova M, Giaretti W, Merlo F et al. (1991)

Prognostic significance of nuclear DNAcontent in human neuroepithelial tumors.Int J Cancer 48:663–667

10. Dehghani F, Schachenmayr W, Laun A, Korf H-W

(1998) Prognostic implication of histo-pathological, immunhistochemical andclinical features of oligodendrogliomas:a study of 89 cases. Acta Neuropathol

95:493–504

11. Delgado R, Mikuz G, Hofstädter F (1984)

DNA-Feulgen-cytophotometric analysis ofsingle cells isolated from paraffinembedded tissue. Pathol Res Pract

179:92–94

12. Dirks P, Bernstein M, Muller PJ,Tucker WS

(1993) The value of reoperation forrecurrent glioblastoma. Can J Surg

36:271–275

13. Garcia R, Bueno A, Castanon S et al. (1997)

Study of the DNA content by flowcytometry and proliferation in 281 braintumors. Oncology 54:112–117

14. Giannini C, Scheithauer BW (1997)

Classification and grading of low-gradeastrocytic tumors in children.Brain Pathology 7:785–798

15. Heiden T,Wang N,Tribukait B (1991)

An improved Hedley method for prepara-tion of paraffin-embedded tissues for flowcytometric analysis of ploidy and S-phase.Cytometry 12:614–621

16. Karamitopoulou E, Perentes E, Diamantis I,

Maraziotis T (1994) Ki-67 immunoreactivityin human central nervous system tumors:a study with MIB 1 monoclonal antibodyon archival material. Acta Neuropathol

87:47–54

17. Kirkegaard LJ, DeRose PB,Yao B, Cohen C

(1998) Image cytometric measurement ofnuclear proliferation markers (MIB-1,PCNA) in astrocytomas. Prognostic signi-ficance. Am J Clin Pathol 109:69–74

Die Arbeit wurde im Rahmen des Graduier-tenkollegs „Intercell“ der Universität Leip-zig erstellt. Wir danken Frau G. Kretschmer,Frau M. Dießel und Herrn cand. med.St. Fischer für ihre technische Unterstüt-zung.

Literatur1. Áfra D, Müller W, Benoist G, Schröder R (1978)

Supratentorial recurrences of gliomas.Results of reoperations on astrocytomasand oligodendrogliomas. Acta Neurochir

43:217–227

2. Böcking A (1995) DNA measurements. Whenand why? In:Wied GL, Keebler CM, Rosenthal

DL, Schenck U, Somrak TM,Vooijs GP (eds)

Compendium on quality assurance, proficiency

testing and workload limitations.Tutorials of

Cytology, Chicago, Illinois, USA, pp 170–188

3. Böcking A, Giroud F, Reith A (1995) Consensusreport of the European Society for Analy-tical Cellular Pathology (ESACP). Task forceon standardization of diagnostic DNAimage cytometry. Anal Quant Cytol Histol

17:1–7

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Originalien

328

Tabelle 3

Prognostische Bedeutung von WHO-Grad, Ki-67/MIB1 LI and DNA-Parametern bezüglich der Länge des RFI bis zur 2. Operation. DieKorrelation zwischen RFI und WHO-Grad zeigte erwartungsgemäßhochsignifikante Unterschiede (p<0,00001). Ki-67/MIB1 LI and DNA-Parameter zeigen keine statistisch signifikante Korrelation mit derLänge des RFI. Bemerkenswert ist das bei Gliomen mit aneuploidemDNA-Gehalt längere erste RFI (21 vs. 16 Monate)

Parameter na RFIc Logrank-p nb

WHO-Grad

II 31 36 7–77 8III 9 14 5–71 0,0000 17IV 10 7 3–21 25

MIB 1LI

<1,6% 30 21 5–77 22>1,6% 20 14 3–74

0,286528

Ploidie

Diploid 32 16 3–74 24Aneuploid 18 21 7–77

0,146626

2c DI

≤4,5 35 19 3–74 17>4,5 15 21 5–77

0,586133

5c ER≤12% 32 19 3–74 16

>12% 18 16 5–770,8903

34

a 1. Operationb 2. Operationc RFI (Median and Range in Monaten)

18. Kleihues P, Burger PC, Scheithauer BW (1993)

Histological typing of tumours of thecentral nervous system. World Health

Organization International Classification of

Tumours. Springer, Berlin Heidelberg New York

19. Kolles H, Niedermayer I, Feiden W (1998)

Grading von Astrozytomen und Oligoden-drogliomen. Pathologe 19:259–268

20. Kros JM, van Eden CG,Vissers CJ, Mulder AH,

van der Kwast TH (1992) Prognosticrelevance of DNA flow cytometry in oligo-dendroglioma. Cancer 69:1791–1798

21. Krug H (1980) Histo- und Zytophotometrie.Fischer, Jena

22. Mathew P, Look T, Luo X et al. (1996)

DNA index of glial tumors in children.Cancer 78:881–886

23. McKeever PE, Strawderman MS,Yamini B,

Mikhail AA, Blaivas M (1998) MIB-1 prolifera-tion index predicts survival amongpatients with grade II astrocytoma.J Neuropathol Exp Neurol 57:931–936

24. Mink D,Villena-Heinsen C,Tossounidis I,

Schmidt W (1995) Vergleich unterschied-licher Methoden zur Bestimmung derproliferativen Aktivität von Mammakarzi-nomen. Gynäkol Geburtshilf Rundsch

35:53–56

31. Salmon I, Kiss R, Dewitte O, Gras T, Pasteels J-L,

Brotchi J, Flament-Durand J (1992)

Histopathologic grading and DNA ploidyin relation to survival among 206 adultastrocytic tumor patients. Cancer

70:538–546

32. Salmon I, Kruczynski A, Camby I, Levivier M,

Pasteels J-L, Brotchi J, Kiss R (1993)

DNA histogram typing in a series of 707tumors of the central and peripheralnervous system. Am J Surg Pathol

17:1020–1028

33. Shaw EG, Scheithauer BW, O’Fallon JR, Davis DH

(1994) Mixed oligoastrocytomas:A survival and prognostic factor analysis.Neurosurgery 34:577-582

34. Shaw EG, Scheithauer BW, O’Fallon JR (1997)

Supratentorial gliomas: a comparativestudy by grade and histologic type.J Neurooncol 31:273–278

35. Vavruch L, Nordenskjöld B, Carstensen J,

Eneström S (1996) DNA ploidy and S-phasein recurrent astrocytomas: a retrospectivestudy by flow cytometry of deparaffinizedspecimens. J Neurooncol 30:37–45

36. Wiestler OD,Wolf HK (1995) Die revidierteWHO-Klassifikation und neue Entwicklun-gen in der Diagnostik zentralnervöserTumoren. Pathologe 16:245–255

37. Young B, Oldfield EH, Markesbery WR et al.

(1981) Reoperation for glioblastoma.J Neurosurg 55:917–921

25. Montine TJ,Vandersteenhoven JJ, Aguzzi A,

Boyko OB, Dodge RK, Kerns BJ, Burger PC

(1994) Prognostic significance of Ki-67proliferation index in supratentorialfibrillary astrocytic neoplasms.Neurosurgery 34:674–679

26. Niedermayer I, Kolles H, Feiden W (1997)

Histologic and morphometric grading ofgliomas. A comparative survival analysis.Anal Quant Cytol Histol 19:301–310

27. Salcman M, Scholtz H, Kaplan RS, Kulik S (1994)

Long-term survival in patients withmalignant astrocytoma. Neurosurgery

34:213–219

28. Sallinen PK, Haapasalo HK,Visakorpi T,

Helen PT, Rantala IS, Isola JJ, Helin HJ (1994)

Prognostication of astrozytoma patientsurvival by Ki-67 (MIB 1), PCNA, andS-Phase fraction using archival paraffin-embedded samples. J Pathol 174:275–282

29. Salmon I, Dewitte O, Pasteels J-L,

Flament-Durand J, Brotchi J,Vereerstraeten P,

Kiss R (1994) Prognostic scoring in adultastrocytic tumors using patient age,histopathological grade, and DNA histo-gram type. J Neurosurg 80:877–883

30. Salmon I, Kiss R (1993) Relationshipbetween proliferative activity and ploidylevel in a series of 530 human braintumors, including astrocytomas, meningi-omas, schwannomas, and metastases.Hum Pathol 24:329–335

Der Pathologe 6·99 | 329


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