Pyruvatkinase M2 (Tumor M2-PK) im Stuhl als Screeningparameter für kolorektale Neoplasien. Eine Übersicht über bisher publizierte Daten

N. Ewald; M. Toepler; A. Akinci; H. U. Kloer; R. G. Bretzel; P. D. Hardt

doi:10.1055/s-2006-927041

TumorDiagnostik & Therapie, Inhaltsverzeichnis

TumorDiagnostik & Therapie 2006; 27(4): 178-182
DOI: 10.1055/s-2006-927041

Thieme Onkologie aktuell

Pyruvatkinase M2 (Tumor M2-PK) im Stuhl als Screeningparameter für kolorektale Neoplasien. Eine Übersicht über bisher publizierte Daten

Pyruvate Kinase M2 (Tumor M2-PK) as a Screening Tool for Colorectal Cancer (CRC). A ReviewN. Ewald¹ , M. Toepler¹ , A. Akinci¹ , H. U. Kloer¹ , R. G. Bretzel¹ , P. D. Hardt¹

¹Third Medical Department, University Hospital Gießen

Abstract

Zusammenfassung

Einleitung: Die Koloskopie stellt den Goldstandard in der Diagnostik des kolorektalen Karzinoms (KRK) dar. Obwohl diese Methode seit Oktober 2002 für gesetzlich Versicherte als Screeningmaßnahme zur Verfügung steht, ist die Akzeptanz mit ca. 1,7 % bei den nahezu 20 Millionen Anspruchsberechtigten deutlich unzureichend. Die Evaluation ergänzender Screeningmethoden ist daher von Interesse. Neben Tests auf okkultes Blut im Stuhl (FOBT) wird der Nachweis genetischer Veränderungen sowie Besonderheiten des Tumorstoffwechsels (Tumor M2-Pyruvatkinase [PK]) von verschiedenen Gruppen untersucht. Material und Methodik: Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind Daten von 6 Studien zum Einsatz von Tumor M2-PK in Stuhlproben veröffentlicht. Die Ergebnisse wurden neu zusammengestellt und interpretiert. Ergebnisse: Die Bestimmung der Tumor M2-PK im Stuhl ergibt danach eine Sensitivität von 77,9 % für KRK. Bezogen auf anamnestisch Gesunde beträgt die Spezifität 83,3 % und bezogen auf koloskopierte Kontrollen 74,3 %. Die Sensitivität für Polypen ist 45,9 %. Eine bessere Sensitivität von 61,1 % ergibt sich für Polypen > 1 cm. Erhöhte Tumor M2-PK-Konzentrationen (90,4 %) wurden auch bei akuten und/oder chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CEDE) beobachtet. Diskussion: Verglichen mit FOBT oder genetischen Tests erscheint die Bestimmung der Tumor M2-PK im Stuhl überlegen. Der Stuhlmarker Tumor M2-PK hat mit seiner einfachen Analytik sowohl hinsichtlich Durchführbarkeit als auch der Testcharakteristika in Kombination mit endoskopischer Abklärung pathologischer Befunde gute Voraussetzungen für ein bevölkerungsweites Screening. Auch größere Polypen können z. T. erkannt werden. Erste diesbezügliche Ergebnisse sind vielversprechend. Die Ergebnisse weiterer prospektiver Studien stehen aus. Erhöhte Tumor M2-PK-Werte bei Patienten mit akuten und/oder chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CEDE) erklären sich aus der Proliferation von Epithelien und Leukozyten im Entzündungsgebiet.

Abstract

Introduction: Colonoscopy is currently supposed to be the best screening tool for colorectal cancer. However, the acceptance of the population is very poor although it has been included in screening programs in the German health system since 2002. Therefore, evaluation of additional screening tools seems to be of great interest. Recently testing for fecal occult blood (FOBT), genetic alterations or alterations in tumor metabolism (e. g., tumor M2-PK) are under investigation. Methods: The use of M2-PK measurement in the feces has been reported in 6 studies until today. The data of these studies were analyzed and critically reviewed. Results: The overall sensitivity of M2-PK is 77.9 % concerning CRC. Specificity ranges from 74.3 - 83.3 %. Overall sensitivity for adenomas is 45.9 %, increasing to 61.1 % for adenomas > 1 cm. A high percentage of positive results (90.4 %) was also observed in patients with chronic inflammatory bowel disease. Conclusions: Compared to FOBT or genetic testing the M2-PK test seems to be superior for CRC screening. Concerning handling, effectiveness and analysis, M2-PK seems to be a good possibility for large scale-screening of colorectal carcinoma. It might even be used to detect larger adenomas. Elevated levels of M2-PK in patients with acute and/or chronic inflammatory bowel diseases are probably due to proliferation of epithelial cells and leucocytes in the inflammatory area.

Schlüsselwörter

Pyruvatkinase M2 - kolorektales Karzinom - Stuhluntersuchung - Tumormarker

Key words

Tumor M2-PK - colorectal cancer - stool - tumor screening

Volltext

Referenzen

Literatur

1 Ries L AG, Kocary C L, Hankey B F. et al .SEER cancer statistic review: 1973 - 1994. Bethesda; MD National Cancer Institute 1997
2 Lamberti C, Sauerbruch T. Frühdiagnostik kolorektaler Tumorleiden. Internist. 2005; 46 401-410
3 Towler B, Irwing L, Glaziou P. et al . A systematic review of the effects of screening for colorectal cancer using the fecal occult blood test, hemoccult. BMJ. 1998; 317 559-565
4 Winanwer S J, Flehinger B J, Schottenfeld D. et al . Screening for colorectal cancer with fecal occult blood testing and sigmoidoscopy. J Natl Cancer Inst. 1993; 85 1311-1318
5 Collins J F, Lieberman D A, Durbin T E. et al . Accuracy of screening for fecal occult blood on a single stool sample obtained by digital rectal examination: a comparison with recommended sampling practice. Veterans Affairs Cooperative Study #380 Group. Ann Intern Med. 2005; 142 81-85
6 Niv Y, Sperber A D. Sensitivity, specificity, and predivtive value of fecal occult blood testing (hemoccult II) for colorectal neoplasia in symptomatic patients: a prospective study with total colonoscopy. Am J Gastroenterol. 1995; 90 1947-1977
7 Davies R J, Miller R, Coleman N. Colorectal cancer screening: prospects for molecular stool analysis?. Nat Rev Cancer. 2005; Mar; 5 199-209
8 Duranyi N, Joseph J, Campo E. et al . Phosphoglycerate mutase, 2,3-bisphosphoglycerate phosphatase and enolase activity and isoenzymes in lung, colon and liver carcinomas. Br J Cancer. 1997; 75 969-977
9 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
10 Staal G E, Riiksen G. The role of red cell aging in the diagnosis of glycolytic enzyme defects. Adv Exp Med Biol. 1991; 307 239-249
11 Mazurek S, Grimm H, Oehmke M. et al . Tumor M2-PK and glutaminolytic enzymes in the metabolic shift of tumor cells. Anticancer Res. 2000; 20 5151-5154
12 Saheki S, Harada K, Sanno Y. et al . Hybrid isozymes of rat pyruvate kinase. Their subunit structure and developmental changes in the liver. Biochem Biophys Acta. 1978; 526 116-128
13 Mazurek S, Eigenbrodt E. The tumor metabolome. Anticancer Res. 2003; 23 1149-1154
14 Eigenbrodt E, Reinacher M, Scheefers-Borchel U. et al . Double role for pyruvate kinase type M2 in expansion of phosphometabolite pools found in tumor cells. Critical Reviews in Oncogenesis. 1992; 3 91-115
15 Cerwenka H, Aigner R, Bacher H. et al . TUM2-PK (pyruvate kinase type tumor M2), CA19 - 9 and CEA in patients with benign, malignant and metastasizing pancreatic lesions. Anticancer Res. 1999; 19 849-851
16 Mazurek S, Zwerschke W, Janssen-Dürr P. et al . Metabolic cooperation between different oncogenes durin cell transformation: interaction between activated ras and HPV-16E7. Oncogene. 2001; 20 6891-6898
17 Eigenbrodt E, Mazurek S, Friis R R. Double role of pyruvate kinase type M2 in the regulation of phosphometabolite pools. Bannasch P, Kanduc D, Papa S, Tager JM Cell Growth and Oncogenesis Basel; Birkhäuser Verlag 1998: 15-30
18 Zwerschke W, Mazurek S, Massimi P. et al . Modulation of type M2 pyruvate kinase activity by the human papillomavirus type 16 E7 oncoprotein. Proc Natl Acad Sci USA. 1999; 96 1291-1296
19 Kress S, Stein A, Maurer P. et al . Expression of hypoxia-inducible genes in tumor cells. J Cancer Res Clin Oncol. 1998; 124 315-320
20 Dehm S, Senger M A, Bonham K. SRC transcriptional activation in a subset of human colon cancer cell lines. FEBS Lett. 2001; 487 367-371
21 Iravani S, Mao W, Fu L. et al . Elevated c-Src protein expression is an early event in colonic neoplasia. Lab Invest. 1998; 78 365-371
22 Hardt P D, Ngoumou B K, Rupp J. et al . Tumor M2-pyruvate kinase: A promising tumor marker in the diagnosis of gastro-intestinal cancer. Anticancer Res. 2000; 20 4965-4968
23 Schneider J, Schulze G. Comparison of tumor M2-pyruvate kinase (tumor M2-PK), carcinoembryonic antigen (CEA), carbohydrate antigens CA 19 - 9 and CA 72 - 4 in the diagnosis of gastrointestinal cancer. Anticancer Res. 2003; 23 5089-5093
24 Hardt P D, Toepler M, Ngoumou B. et al . Measurement of fecal pyruvate kinase type M2 (tumor M2-PK) concentrations in patients with gastric cancer, colorectal cancer, colorectal adenomas and controls. Anticancer Res. 2003; 23 851-853
25 Seufferlein T, Adler G. Früherkennung kolorektaler Karzinome. Onkologe. 2002; 8 1080-1088
26 Alquist D A, McGill D B, Schwartz S. et al . Fecal blood levels in health and disease. N Engl J Med. 1985; 312 1422-1428
27 Towler B P, Irwig L, Glasziou P. et al . Screening for colorectal cancer using the faecal occult blood test, Hemoccult. Cochrane Database Syst Rev 2. 1998, CD001216;
28 Young G P, St John D J. Selecting an occult blood test for use as a screening tool for large bowel cancer. Front Gastrointest Res. 1991; 18 135-156
29 Macrae F A, St John D J. Relationship between patterns of bleeding and Haemoccult sensitivity in patients with colorectal cancers or adenomas. Gastroenterology. 1982; 82 891-898
30 Mandel J S. et al . Reducing mortality from colorectal cancer by screening for fecal occult blood. Minnesota Colon Cancer Control Study. N Engl J Med. 1993; 328 1365-1371
31 Mandel J S, Church T R, Ederer F. et al . Colorectal cancer mortality: effectiveness of biennial screening for fecal occult blood. J Natl Cancer Inst. 1999; 91 434-437
32 Kronborg O, Fenger C, Olsen J. et al . Randomised study of screening for colorectal cancer with faecal-occult-blood test. Lancet. 1996; 348 1467-1471
33 Jorgensen O D, Kronborg O, Fenger C. A randomised study of screening for colorectal cancer using faecal occult blood testing: results after 13 years and seven biennial screening rounds. Gut. 2002; 50 29-32
34 Hardcastle J D. et al . Randomised controlled trial of faecal occult-blood screening for colorectal cancer. Lancet. 1996; 348 1472-1477
35 Mandel J S. et al . The effect of fecal occult-blood screening on the incidence of colorectal cancer. N Engl J Med. 2002; 343 1603-1607
36 Frattini M, Balestra D, Pilotti S. et al . Tumor location and detection of k-ras mutations in stool from colorectal cancer patients. J Natl Cancer Inst. 2003; 95 72-73
37 Eguchi S, Kohara N, Komuta K. et al . Mutations of the p53 gene in the stool of patients with resectable colorectal cancer. Cancer. 1996; 77 1707-1710
38 Traverso G. et al . Detection of APC mutations in fecal DNA from patients with colorectal tumors. N Engl J Med. 2002; 346 311-320
39 Traverso G. et al . Detection of proximal colorectal cancers through analysis of faecal DNA. Lancet. 2002; 359 403-404
40 Hardt P D, Mazurek S, Toepler M. et al . Faecal tumour M2 pyruvate kinase: a new, sensitive screening tool for colorectal cancer. Br J Cancer. 2004; 91 980-984
41 Naumann M, Schaum B, Oremek G M. et al . Faecal pyruvate kinase type M2 - a valid screening parameter for colorectal cancer? Preliminary results from a multicenter comparative study. Dtsch Med Wochenschr. 2004; 129 1806-1807
42 Haug U, Rothenbacher D, Hardt P D. et al . Tumor M2PK: a promising method for colorectal cancer screening. J Cancer Res Clin Oncol. 2004; 130 172
43 Vogel T, Driemel C, Hauser A. et al . Comparison of different stool tests for the detection of cancer of the colon. Dtsch Med Wochenschr. 2005; 130 872-877
44 Koss K, Maxton D, Jankowski J. The potential use of fecal dimeric M2 pyruvate kinase (tumour M2PK) in screening for colorectal cancer. Gut. 2005; 54 20

MD Nils Ewald

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