Die Expression von Metallothionein und Glutathion im Tumorgewebe von Ovarialkarzinomen

Zusammenfassung

Fragestellung

Metallothioneine (MT) sind kleine cysteinreiche Proteine. Zusammen mit dem Glutathion (GSH) sind sie die häufigsten intrazellulären Thiole. Sowohl MT als auch GSH können Tumorzellen vor antineoplastischen Substanzen schützen, so dass beide Thiole möglicherweise eine Rolle bei der Zytostatikaresistenz spielen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von MT und GSH in primären Ovarialkarzinomen und mögliche Assoziationen zu histopathologischen Parametern und der Überlebenszeit der Patientinnen (mit und ohne Applikation einer Standardchemotherapie) untersucht.

Material und Methoden

Es wurde die Expression von GSH und der Isoformen MT-1 und MT-2 in Tumorproben von 151 Patientinnen mit primärem Ovarialkarzinom untersucht.

Ergebnisse

Die Expression von GSH oder MT war nicht mit dem Überleben von Patientinnen assoziiert, die eine platinhaltige Standardchemotherapie erhielten. Allerdings zeigte sich ein interessantes Ergebnis bei kombinierter Analyse der Expression von GSH und MT. Das Produkt von MT und GSH war negativ mit dem Überleben von Patientinnen mit Grading-1-Tumoren assoziiert (p = 0,021, Log-Rank-Test). Von den Patientinnen mit Grading-1-Tumoren, deren Produkt von MT und GSH größer als der Median war, waren nach 235 Tagen 25 % verstorben. Hingegen überlebten alle Patientinnen mit Grading-1-Tumoren, deren Produkt von MT und GSH geringer als der Median war bis zum Ende des Beobachtungszeitraums. Bei Grading-2- und -3-Patientinnen hatten MT, GSH und MT × GSH keinen Einfluss auf das Überleben. Diese Beobachtung lässt vermuten, dass eine hohe Expression von MT und GSH den Grading-1-Tumoren einen Wachstums- oder Selektionsvorteil verschafft, während offensichtlich andere Faktoren für die Progression von Grading-2- und -3-Tumoren verantwortlich sind.

Schlussfolgerung

Eine hohe Expression der beiden Sulfhydrylgruppenfaktoren MT und GSH könnte eine Subgruppe von geringgradig differenzierten Ovarialkarzinomen mit einem erhöhten Progressionsrisiko identifizieren.

Abstract

Purpose

Metallothioneins (MT) are small cysteine-rich proteins. Together with glutathione (GSH) they constitute the major fractions of intracellular thiols. Since MT as well as GSH have been reported to protect tumor cells from anti-neoplastic agents both thiols may play a role in drug resistance. In the present study, MT and GSH expression was determined in primary epithelial ovarian carcinomas and a possible association with histopathological parameters and survival time (differentiating between patients with and without standard chemotherapy) was examined.

Material and Methods

Glutathione expression as well as expression of MT isoforms (MT-1 and MT-2) was determined in 151 patients suffering from primary epithelial ovarian cancer.

Results

No association between MT or GSH expression and survival was observed in patients that received platinum-based chemotherapy. However, an interesting result was obtained by combined analysis of MT and total GSH content. The product of MT and GSH was negatively associated with survival of grade 1 carcinomas (p = 0.021, log-rank test). When MT × GSH was greater than the median 25 % of patients with grade 1 carcinomas died within 235 days. In contrast, all patients with grade 1 carcinomas survived when MT × GSH in tumor tissue was smaller than the median. No influence of MT, GSH or MT × GSH on survival was observed for patients with grade 2 or grade 3 carcinomas. This szenario suggests that high expression of MT and GSH give a growth and/or selection advantage to grade 1 carcinomas, wheras other factors seem to be responsible for progression of grade 2 and 3 carcinomas.

Conclusion

High expression of both sulfhydryl factors MT and GSH may identify a subgroup of low-grade carcinomas with an increased risk of progression.

Metallothionein - Glutathion - Ovarialkarzinom - Histologisches Grading

Metallothionein - Glutathion - Ovarian cancer - Histological grade

Literatur

• 1 Bahnson F F, Banner B F, Ernstoff M S, Lazo J S, Cherian M G, Banerjee D. et al . Immunohistochemical localization of metallothionein in transitional cell carcinoma of bladder.  J Urol. 1991;  146 1518-1529
• 2 Basu A, Lazo J S. Suppression of dexamethasone-induced metallothionein expression and cis-diamminedichlorplatinum(II)resistance by v-mos.  Cancer Res. 1991;  51 893-896
• 3 Bois du A, Lück H-J, Bauknecht T, Pfisterer J, Meier W. 2nd-line-Chemotherapie nach Platin- oder Platin-Paclitaxel-haltiger Primärtherapie beim Ovarialkarzinom: eine systematische Übersicht der publizierten Daten.  Geburtsh Frauenheilk. 2000;  60 41-58
• 4 Bradford M M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.  Anal Biochem. 1976;  72 248-254
• 5 Czernobilski B. Blaustein's Pathology of the Female Genital Tract. New York; Springer 1987: 560-607
• 6 Douglas-Jones A G, Navabi H, Morgan J M, Jasani B. Immunoreactive p53 and metallothionein expression in duct carcinoma in situ of the breast. No correlation.  Virchows Arch. 1997;  430 373-379
• 7 Germain I, Tetu B, Brisson J, Mondor M, Cherian M G. Markers of chemoresistance in ovarian carcinomas: an immunohistochemical study of 86 cases.  Int J Gynecol Pathol. 1996;  15 54-62
• 8 Griffith O W. Determination of glutathione and glutathione disulfide using glutathione reductase and 2-vinylpyridine.  Anal Biochem. 1980;  106 207-212
• 9 Hengstler J G, Lange J, Kett A, Dornhöfer N, Meinert R, Arand M, Tanner B. Contribution of c-erbB-2 and topoisomerase IIalpha to chemoresistance in ovarian cancer.  Cancer Res. 1999;  59 3206-3214
• 10 Hengstler J G, Tanner B, Möller L, Meinert R, Kaina B. Activity of O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase on relation to p53 status and therapeutic response in ovarian cancer.  Int J Cancer. 1999;  84 388-395
• 11 Kalbfleisch J D, Prentice R C. The Statistical Analysis of Failure Data. New York; Wiley 1980
• 12 Kasahara K, Fujiwara Y, Nishio K, Ohmori T, Sugimoto Y, Komiya K. et al . Metallothionein content correlates with the sensitivity of human small cell lung cancer cell lines to cisplatin.  Cancer Res. 1991;  51 893-896
• 13 Kelley S L, Basu A, Teicher B A, Hacker M P, Hamer D H, Lazo J S. Overexpression of metallothionein confers resistance to anticaner drugs.  Science. 1988;  241 1813-1815
• 14 Kondo Y, Rusnak J M, Hoyt D G, Settineri C E, Pitt B R, Lazo J S. Enhanced apoptosis in metallothionein null cells.  Mol Pharmacol. 1997;  52 195-201
• 15 Liu J, Liu Y, Habeebu S S, Klaassen C D. Metallothionein (MT)-null mice are sensitive to cisplatin-induced hepatotoxicity.  Toxicol Appl Pharmacol. 1998;  149 24-31
• 16 Lohrer H, Robson T, Grindley H, Foster S, Hall A. Differentiell effects on cell killing in metallothionein overexpressing CHO mutant cell lines.  Carcinogenesis. 1990;  11 1937-1941
• 17 Margoshes M, Vallee B M. A cadmium protein from equine kidney cortex.  J Am Chem Soc. 1957;  79 4813-4814
• 18 Masters B A, Kelly E J, Quaife C J, Brinster R L, Palmiter R D. Targeted disruption of metallothionein I and II genes increases sensitivity to cadmium.  Proc Natl Acad Sci USA. 1994;  91 584-588
• 19 Meden H, Marx D, Roegglen T, Schauer A, Kuhn W. Overexpression of the oncogene c-erbB-2 (HER2/neu) and response to chemotherapy in patients with ovarian cancer.  Int J Gynecol Pathol. 1998;  17 61-65
• 20 Michalska A E, Choo K H. Targeting and germ-line transmission of a null mutation at the metallothionein I and II loci in mouse.  Proc Natl Acac Sci USA. 1993;  90 8088-8092
• 21 Moffat P, Denizeau F. Metallothionein in physiological and physiopathological processes.  Drug Metab Rev. 1997;  29 261-307
• 22 Murphy D, McGown A T, Crowther D, Mander A, Fox B W. Metallothionein levels in ovarian tumours before and after chemotherapy.  Br J Cancer. 1991;  63 711-714
• 23 Nielson K B, Winge D R. Preferential binding of copper to the beta domain of metallothionein.  J Biol Chem. 1984;  259 4941-4946
• 24 Robson T, Hall A, Lohrer H. Increased sensitivity of a Chinese hamster ovary cell line to alkylating agents after overexpression of the human metallothionein II-A gene.  Mutat Res. 1992;  274 177-185
• 25 Rudlowski C, Baumann R, Rath W, Schröder W. Immunhistochemischer Nachweis des Glukose-Transportproteins GLUT-1 in primären Ovarialkarzinomen - Ein Charakteristikum des malignen Phänotyps.  Geburtsh Frauenheilk. 1999;  59 258-260
• 26 Schilder R J, Hall L, Monks A, Handel L M, Fornace A J, Ozols R F. et al . Metallothionein gene expression and resistance to cisplatin in human ovarian cancer.  Int J Cancer. 1990;  45 416-422
• 27 Schmalfeld B, Kuhn W, Harbeck N, Späthe K, Dettmar P, Berger U, Schmitt H, Graeff H. Invasions- und Proliferationsfaktoren bei LMP-Tumoren des Ovars: Mögliche Konsequenzen für die Klinik.  Geburtsh Frauenheilk. 1999;  59 507-514
• 28 Tanner B, Hengstler J G, Dietrich B, Henrich M, Steinberg P, Weikel W. et al . Glutathione, glutathione S-transferase alpha and pi, and aldehyde dehydrogenase content in relationship to drug resistence in ovarian cancer.  Gynecol Oncol. 1997;  65 54-62
• 29 Tanner B, Hengstler J G, Laubscher S, Meinert R, Oesch F. Weikel W et al. mdm2 mRNA expression is associated with survival in ovarian cancer.  Int J Cancer. 1997;  74 438-442
• 30 Tanner B, Hengstler J G, Luch A, Meinert R, Kreutz E, Arand M. et al . C-myc mRNA expression in epithelial ovarian carcinomas in relation to estrogen receptor status, metastatic spread, survival time, FIGO stage, and histologic grade and type.  Int J Gynecol Pathol. 1998;  17 66-74
• 31 Tanner B, Kreutz E, Weikel W, Knapstein P G. Prognostic significance of c-erbB-2 mRNA in ovarian cancer.  Gynecol Oncol. 1996;  62 268-274
• 32 Wood D P, Klein E, Fair W R, Chagnanti R S. Metallothionein gene expression in bladder cancer exposed to cisplatin.  Mod Pathol. 1993;  6 33-35
• 33 Yamada-Okabe T, Yamada-Okabe H, Kashima Y, Doi R. Effects of oncogenes on the resistance to cis-diamminedichloro-platinum (II) and metallothionein gene expression. Toxikol Appl.  Pharmacol. 1995;  133 233-238