Expression der Carboanhydrase 9 bei HPV-assoziierten und HPV-negativen Plattenepithelkarzinomen des Oropharynx im Hinblick auf eine Hypoxie-Signalwegs-Aktivierung - Bütow, Carolin Verena; Justus Liebig University Giessen (My University, 2020)
Plattenepithelkarzinome des Kopf-Hals-Bereichs gehören zu den sechst häufigsten malignen Erkrankungen und die Inzidenz oropharyngealer Plattenepithelkarzinome (OPSCC) ist ansteigend. Alkohol- sowie Nikotinkonsum oder eine Infektion mit dem Humanen Papillomavirus (HPV) werden mit der Erkrankung assoziiert. HPV-assoziierte Tumore treten vor allem im Oropharynx auf und grenzen sich als eigene Tumorentität ab. Patienten mit HPV-assoziierten Tumoren haben eine deutlich bessere Prognose.Durch die viralen Onkoproteine E6 und E7 wird bei HPV-assoziierten OPSCC der Hypoxie-induzierte Faktor HIF-1alphastabilisiert und die Transkription entsprechender Zielgene eingeleitet. Die tumorspezifische Carboanhydrase 9 (CA9) ist für die Regulation des pH-Wertes zuständig. Sie wird als endogener Hypoxiemarker beschrieben, da sie als Konsequenz der HIF-1alpha Aktivierung bei sinkenden Sauerstoffkonzentrationen exprimiert wird. In Vorarbeiten der Arbeitsgruppe konnte bereits die Aktivierung des Hypoxie-Signalwegs in HPV-assoziierten HNSCC gezeigt werden (Knuth et al. 2017). In dieser Arbeit wurden Unterschiede von HPV-assoziierten und HPV-negativen OPSCC am Beispiel des endogenen Hypoxiemarkers CA9 untersucht, insbesondere im Hinblick auf eine Aktivierung des Hypoxie-Signalwegs. Die Expression der CA9 wurde immunhistochemisch an 74 Tumorproben von HPV-positiven und -negativen OPSCC untersucht. HPV-positive OPSCC zeigten eine intensivere CA9-Färbung, die unabhängig von der Tumorgröße auftrat. Zudem zeigte sich eine Assoziation des HPV-positiven Tumors mit Nekrose. Das lichtmikroskopisch bestimmte CA9 uniforme Färbemuster konnte, entgegen der Annahme, nicht dem HPV-positiven Tumor zugeordnet werden. Schlussfolgernd sollte die CA9 in HPV-positiven OPSCC als HPV- und Metabolismus-assoziierter Marker, von einem Hypoxiemarker abgegrenzt werden. Die Verwendung als Hypoxiemarker in HPV- negativen OPSCC kann diskutiert werden. Das CA9-Hypoxiemuster zeigte sich als Parameter für ein schlechteres Überleben der Patienten mit HPV-negativen OPSCC. Nach chemischer Aktivierung des Hypoxie-Signalwegs mittels DFO zeigte sich bei HPV- positiven Zelllinien eine stärkere CA9-Expression als bei HPV-negativen Zelllinien. Es besteht für HPV-positive Tumore die Annahme einer veränderten molekularen Regulation, im Sinne einer vermehrten Aktivierung der Hypoxiekaskade.Mit dieser Arbeit konnte die prognostische Relevanz der CA9 als endogener Hypoxiemarker, durch die Korrelation mit klinischen Faktoren, näher untersucht werden. In HPV-positiven OPSCC konnte eine veränderte Expression der CA9 gezeigt werden, was als potentieller therapeutischer Ansatzpunkt dieser spezifischen Tumorentität dienen könnte.

Squamous cell carcinoma of the head and neck is one of the six most frequent malignancies. Alcohol and nicotine abuse or the infection with HPV is associated with this disease. HPV-associated tumors are mainly located in the oropharynx and form a separate tumor entity. Incidence of oropharyngeal squamous cell carcinoma (OPSCC) is increasing. The prognosis for patients with HPV-associated OPSCC is significantly better compared to HPV-negative tumors. In HPV-associated OPSCC the viral oncoproteins E6 and E7 stabilize the hypoxia-induced factor HIF-1alpha and initiate transcription of the target genes. Tumor specific carbonic anhydrase 9 (CA9), is responsible for the regulation of the pH value and is described as an endogenous hypoxia marker. Its expression is regulated via HIF-1alpha in areas with decreasing oxygen concentrations.Previous work of this research group has shown activation of the hypoxia pathway in HPV-positive HNSCC (Knuth et al. 2017). This work examines the differences of HPV- associated and HPV-negative OPSCC based on the expression of the endogenous hypoxia marker CA9, particularly with regard to a hypoxia pathway activation.Expression of CA9 was evaluated on 74 immunohistochemically stained tumor samples from HPV-positive and HPV-negative OPSCC. In conclusion, HPV-positive tumors showed a higher CA9 staining intensity, that occurred independently of tumor size. Additionally an association of the HPV-positive OPSCC with necrosis was shown. Contrary to our expectation the microscopically determined uniforme staining pattern did not match with the HPV-positive tumor. Summarizing, in HPV-positive OPSCC the CA9 enzyme presents more as a metabolism-associated marker than as a marker for hypoxia. Using CA9 in HPV-negative OPSCC as a marker of hypoxia can be discussed. CA9 hypoxia pattern showed as a predictor for poorer survival in HPV- negative OPSCC. After chemical activation of the hypoxia pathway via DFO HPV-positive cell lines showed stronger CA9 expression than HPV-negative cell lines. For HPV-positive OPSCC, there is an assumed change in molecular regulation, especially regarding the activation of the hypoxia pathway.This study was able to illuminate the prognostic relevance of CA9 as an endogenous hypoxia marker. We showed a changed CA9 expression in HPV-positive OPSCC which could be a potential target for tumor specific therapy of that tumor entity.
Keywords: ddc:610