Die inaktive Form der Pyruvatkinase in der Tumordiagnostik: Ein Überblick zum derzeitigen Forschungsstand

Zusammenfassung

Die inaktive Form der Pyruvatkinase wurde als Tumormarker (TuM2Pk) bei verschiedenen Tumorentitäten beschrieben. Eine immunhistologische Anfärbung wurde für das Nierenzellkarzinom, Hodenkarzinom, Kolon-, Pankreas- und Lungenkarzinom nachgewiesen. Eine serologische und plasmatische Bestimmung der TuM2Pk ist möglich. Aufgrund der Instabilität im Serum ist der plasmatischen Bestimmung der Vorzug zu geben. Da auch gutartiges Gewebe in vergleichsweise geringer Menge TuM2Pk in das Blut abgibt, ist die Definition von Normalwerten erforderlich. Diese scheinen bei den verschiedenen Tumorentitäten unterschiedlich zu sein.

Eine signifikante Erhöhung der Plasma-TuM2Pk wurde bei fortgeschrittenen Nierenzellkarzinomen gefunden. Die geringe Sensitivität bei lokalisierten Nierenzellkarzinomen lässt jedoch ein Screening oder eine Differenzialdiagnostik aufgrund der hohen Rate falschnegativer Befunde nicht zu. Eine Korrelation zum Staging, zur Tumorgröße und zum Grading konnte nicht gezeigt werden. Erste Daten deuten auf die Möglichkeit zur Verwendung dieses Tumormarkers im Follow up beim Nierenzellkarzinom hin.

Beim Hodenkarzinom scheint die TuM2Pk eine gute Ergänzung der etablierten Marker Alpha-Fetoprotein (AFP) und humanes Choriongonadotropin (β-HCG) zu sein. Bei kleinen, lokalisierten Karzinomen fand sich jedoch keine signifikante Erhöhung im Plasma.

Die Beurteilung von Karzinomen der Lunge, Kolon, Pankreas und Magen scheitert derzeit am fehlenden Kontrollkollektiv. Alle publizierten Arbeiten zeigten signifikant erhöhte TuM2Pk-Werte gegenüber einem Normalkollektiv. Es fehlen jedoch Kontrollkollektive mit gutartigen Organerkrankungen.

Aufgrund der stark schwankenden Intraassay- und Interassay-Variationskoeffizienten ist der TuM2Pk-Test für die Routinebestimmung der Plasma-TuM2Pk nicht zuverlässig genug. Die Bestimmung dieses Markers sollte deshalb nur zu Forschungszwecken durchgeführt werden.

Abstract

The inactive form of pyruvate kinase was described as a tumour marker (TuM2Pk) in different tumourous entities. Immunohistological staining was positive in tumours of the kidney, testis, colon, pancreas and lung. A serologic or plasmatic evaluation of TuM2Pk is possible. Because of serologic instability, evaluation should be done in plasma. As the endothelial cells of benign tissue also express small amounts of TuM2Pk, normal values have to be defined. It seems that normal values are different for the different tumour entities.

A significant increase of plasmatic TuM2Pk in renal cell carcinoma was found. The low sensitivity of TuM2Pk in the detection of localized renal cell carcinoma does not allow screening or differential diagnosis because of the high rate of false negative findings. A correlation to staging, tumour diameter or grading was not seen. Preliminary data are indicating the possibility of using this marker during follow up in renal cell carcinoma.

In testicular cancer, TuM2Pk is a good addition to well established markers like alpha-fetoproteine (AFP) and human choriongonadotropine (β-HCG). In case of a small, localized tumour there was no significant increase in plasmatic values.

Evaluation of all other tumour entities (lung, colon, pancreas and stomach) cannot be done at present because of the lack of a control population. All published reports show a significant increase in TuM2Pk values in comparison to a normal collective, but values of patients with benign disease of these organs were lacking.

Because of the high variability of the intra-assay and inter-assay coefficient of variance, this TuM2Pk-test is not reliable enough for routine diagnostics. Therefore, the marker TuM2Pk should be evaluated in scientific work up only.

Key words:

Inactive pyruvate kinase - Review - TuM2Pk - Tumourmarker - Tumour pyruvate kinase M2

Literatur

• 1 Eigenbrodt E, Reinacher M, Scheefers-Borchel H, Scheefers H, Friis R. Double role for Pyruvate Kinase Type M2 in Expression of Phosphometabolite Pools Found in Tumor Cells.  Critical Reviews in Oncogenesis. 1992;  3 9-115
• 2 Grimm H, Oremek M, Mazurek S, Weisse G, Teilgelkamp S, Eigenbrodt E. Tumor M2-Pk and related enzymes in the metabolic shift of tumor cells.  Anticancer Res. 1999;  19 5703
• 3 Ibsen K H, Orlando R A, Garrat K N, Hernandez A N, Giorlando S, Nungaray G. Expressions of Multimolecular Forms of Pyruvate Kinase in Normal, Benign, and Malignant Human Breast Tissue.  Cancer Res. 1982;  42 888-892
• 4 Mazurek S, Boschek C B, Eigenbrodt E. The role of phosphometabolites in cell proliferation, energy metabolism, and tumor therapy.  J Bioenerg Biomembr. 1997;  29 315-330
• 5 Eigenbrodt E, Basenau D, Holthusen S, Mazurek S, Fischer G. Quantification of Tumor Type M2 Pyruvate Kinase (Tu M2-PK) in Human Carcinomas.  Anticancer Res. 1997;  17 3153-5156
• 6 Brinck U, Eigenbrodt E, Oehmke M, Mazurek S, Fischer G. L- und M2-Pyruvate Kinase Expression in Renal Cell Carcinomas and their metastases.  Virch Arch. 1994;  424 177-185
• 7 Decaux J F, Antoine B, Kahn A. Regulation of the expression of the L-type pyruvate kinase gene in adult rats.  J Biol Chem. 1989;  15 11584-11590
• 8 Fischer G, Holzrichter S, Reinacher M, Heinrichs M, Dembowski J, Eigenbrodt E. Immunhistochemische Darstellung der L- und M2-Pyruvatkinase in primären Nierenzellkarzinomen und deren Metastasen.  Verh Dtsch Ges Path. 1989;  73 422-427
• 9 Miquerol L, Lopez S, Cartier N, Tulliez M, Reymondjean M, Kahn A. Expression of the L-type pyruvate kinase gene and the hepatocyte unclear factor.  J Biol Chem. 1994;  25 8944-8951
• 10 Weernink P A, Rijksen G, Mascini E M, Staal G E. Phosphorylation of pyruvate kinase type K is restricted to the dimeric form.  Biochim Biophys Acta. 1992;  22 61-68
• 11 Doehn C, Fornara P, Jocham D. Wertigkeit des Pyruvatkinase-Isoenzyms Tumor M2 im Serum beim Nierenzellkarzinom.  Anticancer Res. 1999;  19 5722
• 12 Mahnert B, Oberneder R, Hofmann K, Hasholzner U, Siebert P. Tumor M2-Pk - A new marker for renal cell carcinoma.  Anticancer Res. 1999;  19 5723
• 13 Oremek G M, Kramer W, Eigenbrodt E, Usadel K H. Tumor M2-Pk is a marker for the diagnosis of renal cell carcinoma (RCC).  Anticancer Res. 1999;  19 5723
• 14 Oremek G M, Teilgelkamp S, Kramer W, Eigenbrodt E, Usadel K H. The Pyruvate Isoenzyme Tumor M2 (Tu M2-PK) as a Tumor Marker for Renal Carcinoma.  Anticancer Res. 1999;  19 2599-2602
• 15 Wechsel H W, Petri E, Feil G, Nelde H J, Bichler K H. Nierenzellkarzinom: Immunhistologische Untersuchungen zur Expression der inaktiven Form der Pyruvatkinase.  Urologe. 1999;  A 38 583-585
• 16 Wechsel H W, Petri E, Bichler K H, Feil G. Marker for renal cell carcinoma (RCC): The dimeric form of pyruvate kinase type M2 (TuM2Pk).  Anticancer Res. 1999;  19 2583-2590
• 17 Wechsel H W, Feil G, Lahme S, Loeser W, Bichler K H. Die Plasma-inaktive Form der Pyruvatkinase (pTuM2Pk) beim Nierenzellkarzinom: ein geeigneter Tumormarker?.  Akt Urol. 1999;  30 249-253
• 18 Wechsel H W, Feil G, Bichler K H, Gleichmann R. Plasma inactive form pyruvate kinase in renal cell carcinoma: an acceptable marker?.  Anticancer Res. 1999;  19 5724
• 19 Petri E, Feil G, Wechsel H W, Bichler K H. Determination of Pyruvate Kinase Type Tumor M2 (TuM2Pk) in Human Testicular Tumors: Potential Usage for Diagnosis Compared With AFP/HCG-Measurement.  J Urol. 1996;  155 (suppl.) 413A
• 20 Pottek T, Müller M, Blum T, Hartmann M. Tu-M2-Pk in blood of testicular and cubital vein in men with testicular cancer: there is no evidence to have a new tumor marker.  Anticancer Res. 1999;  19 5727
• 21 Klapdor R, Bahlo M, Fenner C. Tumormarker M2-Pk in the follow up of pancreatic and colorectal cancer disease.  Anticancer Res. 1999;  19 5683
• 22 Oremek G M, Eigenbrodt E, Rädle J, Zeuzem St, Seiffert U F. Value of the Serum Levels of the Tumor Marker TUM″-PK in Pancreatic Cancer.  Anticancer Res. 1999;  17 3031-3033
• 23 Lüftner D, Akrivakis C, Mesterharm J, Geppert R, Teilgelkamp S, Petrides P E, Wernecke K D, Possinger K. Tumor Type M2 Pyruvate Kinase Expression in Advanced Breast Cancer.  Anticancer Res. 1999;  19 5696
• 24 Oremek G M, Seiffert U B, Wagner R. TuM2-PK: Ein neuer Tumormarker in der pneumonologischen Diagnostik.  Atemwegs- und Lungenkrankheiten. 1995;  21 340-342
• 25 Hardt P D, Schnell-Kretschmer H, Ngoumou B K, Rupp J, Klör H U. Tumor M2-Pk: A promising tumor marker in the diagnosis of gastrointestinal cancer.  Anticancer Res. 1999;  19 5687
• 26 Schneider J, Velcovsky H G, Morr H, Katz M, Neu K, Eigenbrodt E. Comparison of the tumor markers tumor M2-Pk, CEA, Cyfra-21, NSE and SCC in the diagnosis of lung cancer.  Anticancer Res. 1999;  19 5739
• 27 Schulze G. The tumor marker Tumnor M2-Pk: application in the diagnosis of gastrointestinal cancer.  Anticancer Res. 1999;  19 5688
• 28 Hugo F, Fischer G, Eigenbrodt E. Quantitative detection of tumor M2-PK in serum and plasma.  Anticancer Res. 1999;  19 2753-2757
• 29 Scheefers-Borchel U, Scheefers H, Michel A, Will H, Fischer G, Basenau D, Dahlmann N, Laumen R, Mazurek S, Eigenbrodt E. Quantitative Determination (ELISA) of pyruvate kinase type tumor M2. In: Klapdor R, Herausgeber. Current Tumor Diagnosis, Applications, Clinical Relevance, Research Trends München: Zuckschwerdt Verl. GmbH 1994: 365-368
• 30 Wechsel H W, Petri E, Feil G, Bichler K H. Tumorspecific Pyruvatekinase (TuM2Pk): A potential marker for renal cell carcinoma (RCC)!.  J Urol. 1997;  157 109
• 31 Wechsel H W, Feil G. eigene Daten aus 1999 und 2000. unpublished
• 32 Wechsel H W, Petri E, Feil G, Bichler K H. Tumorspezifische Pyruvatkinase (TuM2Pk) als potentieller Marker des Nierenzellkarzinoms (NZK).  J Urol Urogynäkol. 1997;  Sonderheft 1/97 13
• 33 Wechsel H W, Petri E, Bichler K H, Feil G. Ergänzung der Tumormarker HCG and AFP beim testikulären Tumor durch Pyruvatkinase Typ M2 (TuM2PK)?.  Urologe A 35 Suppl.. 1996;  1 S 106