13.  Oers JM van, Wild PJ, Burger M et al. (2007) FGFR3 mutations and a normal CK20 staining pattern de-fine low-grade noninvasive urothelial bladder tu-mours. Eur Urol 12 (in press)

14.  Oers JM van, Adam C, Denzinger S et al. (2006) Chromosome 9 deletions are more frequent than FGFR3 mutations in flat urothelial hyperplasias of the bladder. Int J Cancer 119: 1212–1215

15.  Wild PJ, Giedl J, Stoehr R et al. (2007) Genomic ab-errations are rare in urothelial neoplasms of pati-ents 19 years or younger. J Pathol 211: 18–25

16.  Wild PJ, Kunz-Schughart LA, Stoehr R et al. (2005) High-throughput tissue microarray analysis of COX2 expression in urinary bladder cancer. Int J Oncol 27: 385–391

17.  Wild PJ, Krieg RC, Seidl J et al. (2005) RNA expres-sion profiling of normal and tumor cells following photodynamic therapy with 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX in vitro. Mol Can-cer Ther 4: 516–528

18.  Wild PJ, Herr A, Wissmann C et al. (2006) Gene ex-pression profiling of progressive papillary non-in-vasive carcinomas of the urinary bladder. Clin Can-cer Res 11: 4415–4429

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für Wachstum und Metastasierung von Tu-moren ist die Tumorvaskularisierung durch Angiogenese und/oder Vaskuloge-nese [2, 5]. Bei diesem komplexen Prozess spielen neben pro- und antiangiogene-tischen Faktoren auch Zelladhäsionsmo-leküle eine essenzielle Rolle, zu denen auch das Zelladhäsionsmolekül CEA-CAM1 („carcinoembryonic antigen-rela-ted cell adhesion molecule 1“) gehört [3, 5]. CEACAM1 ist in Endothelzellen angi-ogenetisch aktivierter Blutgefäße hochre-guliert und wirkt selbst proangiogenetisch [3]. Überexpression von CEACAM1 in Epithelzellen dagegen unterdrückt die Angiogenese [9]. Die Mechanismen, die dieser offensichtlich zelltypabhängigen paradoxen Wirkung von CEACAM1 zu-grunde liegen, sind bisher weitgehend un-bekannt.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle von epithelialem CEACAM1 in Rela-tion zu seiner endothelialen Expression hinsichtlich der Angiogenese und Invasion des Harnblasen- und Prostatakarzinoms

untersucht. Es konnte hier gezeigt werden, dass epitheliale Herunterregulierung von CEACAM1 im oberflächlichen nichtinva-siven und nichtvaskularisierten Urothel-karzinom der Harnblase und in der PIN der Prostata durch Hochregulierung pro-angiogenetischer Faktoren Angiogenese aktiviert. Parallel zu der epithelialen Her-unterregulierung von CEACAM1 kommt es zu einer Hochregulierung von CEA-CAM1 in den Tumorgefäßen und zu einem „switch“ des Tumors von einem oberfläch-lichen nichtvaskularisierten zu einem inva-siven vaskularisierten Phänotyp.

Patienten und Methoden

Gewebeaufarbeitung

Normales Gewebe aus der menschlichen Harnblase (n=7) und Prostata (n=5), Ge-webeschnitte des Harnblasenkarzinoms (n=38) und des Prostatakarzinoms (n=15) sowie Gewebeschnitte entzündlicher Harn-blasenregionen (Zystitis; n=5) wurden für immunhistochemische Analysen verwen-

det. Für die Versuche wurden kultivierte Endothelzellen (HDMECs, PromoCell, Heildelberg), 2 Harnblasenkarzinomzell-linien (486p und RT4) und eine Prostata-karzinomzelllinie (DU-145) verwendet. Al-le Zellen wurden kultiviert bei 37°C in 5% CO2 und 95% Luftfeuchtigkeit.

Überexpression vs. Ausschaltung von CEACAM1 in den Tumor- zelllinien

Für die Überexpression von CEACAM1 in den genannten Karzinomzelllinien wur-de das Plasmid pcDNA3.1/Hygro(-)plas-mid (Clontech, CA, USA), in das die CE-ACAM1-cDNA in voller Sequenzlänge li-giert wurde, dann als pcDNA3.1/CEA-CAM1 bezeichnet, verwendet. Für „CEA-CAM1-silencing“ wurde die siRNA-Tech-nik mit den bereits publizierten Sequenzen genutzt [12]. 48 Stunden nach Transfekti-on wurden die Überstande gesammelt und bei –80°C aufbewahrt bis zur Nutzung im In-vitro-Angiogenese-Assay. Die Zellen wurden lysiert, die Proteine extrahiert und im Western-Blot verwendet.

Quantitative Real-time-PCR-Analysen

RNA wurde aus den Zellen der Harnbla-senkarzinomzelllinien 486p und RT4 (5×106) bzw. den Zellen der Prostatakarzi-nomzelllinie (DU-145) mittels Trizol-Rea-genz (Life Technologies) nach Protokoll des Herstellers extrahiert und in quantita-tiven RT-PCR-Analysen eingesetzt. Die Methode und die verwendeten Primerse-quenzen sind bereits publiziert [12, 13].

Nachweis von CEACAM1-Prote-in durch Western-Blot-Analysen

Zum Nachweis von CEACAM1 in den aus den kultivierten Zellen und den Gewe-

Urologe 2007 · 46:1128–1134 · DOI 10.1007/s00120-007-1461-z · Online publiziert: 1. Juli 2007

© Springer Medizin Verlag 2007

D. Tilki1 · L. Oliveira-Ferrer2 · N. Kilic2 · M.G. Friedrich3 · C.G. Stief1 · S. Ergun4

1 Urologische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Universität München-Großhadern, München2 Klinik für Innere Medizin, Hämatologie/Onkologie, Universitätsklinkum Hamburg-Eppendorf, Hamburg3 Klinik und Poliklinik für Urologie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg4 Institut für Anatomie, Universitätsklinkum Essen, Essen

Ein Molekül, zwei GesichterEpithelialer Verlust des Zelladhäsionsmoleküls CEACAM1 aktiviert Angiogenese beim Harnblasen-  und Prostatakarzinom

1128 |  Der Urologe 9 · 2007

Blasenkarzinom – Originalien

ben gewonnenen Proteinextrakten wur-den Western-Blot-Analysen unter Verwen-dung von 2 monoklonalen CEACAM1-Antikörpern, 4D1/C2 und T84.1 (von der Arbeitsgruppe Prof. Dr. C. Wagener, Insti-tut für Klinische Chemie, UKE zur Verfü-gung gestellt), eingesetzt. Die Proteinkon-zentration der Proben wurde nach Lowry [10] gemessen. Die Banden wurden mit-tels Chemilumineszenzverfahren mit dem ECL-Reagenz (Amersham, Braunschweig, Deutschland) entwickelt und autoradiogra-phisch auf einem Fuji-RX-Film (Fuji Photo Film, Tokio, Japan) sichtbar gemacht.

Immunhistochemische Analysen

Von den in Paraffin eingebetteten Ge-webeblöcken der normalen mensch-lichen Harnblase (n=7), der Urothelkar-zinome der Harnblase (n=38) mit den Tumorstadien pTa (n=25; Grad I: n=10 und Grad II: n=15), Tis (n=3) und pT1–4 (n=10), der schweren Zystitis (n=5) so-wie von den Paraffinblöcken der nor-malen menschlichen Prostata (n=5) und des Prostatakarzinoms (n=15) in ver-schiedenen Stadien und mit Anteilen von PIN und Gleason-Grad 3–5 wurden 5–7 µm dicke Schnitte für anschließende immunhistochemische Untersuchungen angefertigt.

Die Immunfärbung mit einem mono-klonalen Antikörper gegen CD34 diente der Visualisierung der Blutgefäße im Harnbla-sen- und Prostatagewebe. Weiterhin wur-de die Lokalisation von VEGF mittels eines polyklonalen Antikörpers (SantaCruz Bi-otchnology, CA, USA; [3]) untersucht. Für die Doppelfärbung für VEGF und CEA-CAM1 mittels des Antikörpers 4D1/C2 an gleichen Schnitten wurde die Peroxidase-färbung (Nickel-verstärkte Glukoseent-wicklung) mit der Alkalischen-Phosphata-se-Färbung (rote Färbung) verwendet.

Quantitative Evaluation der Vas-kularisierung am Prostatagewebe

Nach der Immunfärbung für CD34 und CEACAM1 an Serienschnitten wurden repräsentative Areale für hochgradi-ges PIN, normales Prostatagewebe und Prostatakarzinom des Grades Gleason 3 am gleichen Schnitt ausgewählt. In die-sen Arealen wurde zum einen die epi-

Zusammenfassung · Abstract

Ein Molekül, zwei Gesichter. Epithelialer Verlust des Zelladhäsionsmoleküls CEACAM1 aktiviert Angiogenese beim Harnblasen- und Prostatakarzinom

ZusammenfassungHintergrund.  Wachstum und Metastasie-rung von Tumoren brauchen neue Blutge-fäße. Dabei spielt CEACAM1 eine wichtige Rolle.Patienten und Methoden.  Die Bedeutung von CEACAM1 bei der Vaskularisierung und Invasion des Prostata- und Harnblasenkarzi-noms wurde untersucht.Ergebnisse.  Unsere Analysen zeigen ei-ne epitheliale Herunterregulierung von CEA-CAM1 beim oberflächlichen Urothelkarzinom der Harnblase und bei PIN („prostate intrae-pithelial neoplasia“) der Prostata, jedoch eine endotheliale Hochregulierung von CEACAM1. Epitheliales „knock down“ von CEACAM1 via 

siRNA steigert die Gefäßneubildung, wäh-rend die Überexpression von CEACAM1 in Tu-morzelllinien diese unterdrückt.Schlussfolgerung.  CEACAM1-induzierte Si-gnalmechanismen spielen bei Wachstum und Metastasierung des Prostata- und Harnbla-senkarzinoms eine bedeutende Rolle. The-rapeutisches Inaktivieren des endothelialen CEACAM1 könnte hinsichtlich einer antian-giogenetischen Tumortherapie vielverspre-chend sein.

SchlüsselwörterCEACAM1 · Prostatakarzinom · Harnblasen-karzinom · Angiogenese · siRNA

One molecule, two faces. Epithelial loss of cell adhesion molecule CEACAM1 activates angiogenesis in bladder and prostate cancer

AbstractBackground.  Angiogenesis is a prerequisite for tumor growth and metastasis in which CEACAM1 plays an essential role.Patients and methods.  The role of CEACAM1 in vascularization and invasion of prostate and bladder cancer was studied.Results.  Our analyses demonstrate an epi-thelial downregulation of CEACAM1 in super-ficial bladder tumors and in PIN of the pros-tate. Concurrently, CEACAM1 is upregulat-ed in endothelial cells of tumor blood vessels. CEACAM1 knockdown in tumor cell lines of the prostate and urinary bladder via siRNA re-sults in an increase of tumor vascularization 

while CEACAM1 overexpression in these cells suppresses it.Conclusions.  CEACAM1-induced signaling mechanisms play a role in induction of angio-genesis in superficial tumors of the prostate and bladder. Strategies to either conserve the epithelial CEACAM1 or to target endothelial CEACAM1 might be useful for an antiangio-genic therapy of bladder and prostate cancer.

KeywordsCEACAM1 · Prostate cancer · Bladder cancer · Angiogenesis · siRNA

Urologe 2007 · 46:1128–1134  DOI 10.1007/s00120-007-1461-z© Springer Medizin Verlag 2007

D. Tilki · L. Oliveira-Ferrer · N. Kilic · M.G. Friedrich · C.G. Stief · S. Ergun

1129Der Urologe 9 · 2007  | 

theliale Färbung für CEACAM1 in Rela-tion gesetzt zu der Zahl der CD34-posi-tiven Blutgefäße in der Umgebung dieser Drüsen und zum anderen die Zahl der CEACAM1-positiven Blutgefäße verg-lichen mit der Zahl der CD34-positiven Gefäße. Diese Auswertungen wurden an 15 Serienschnitten vorgenommen. Die graphische Auswertung erfolgte mittels Microsoft Excel.

In-vitro-endotheliales Tubeformierungs-Assay

Mittels eines dreidimensionalen Typ-I-Kollagen-Gels (Vitrogen 100, Collagen Corp., CA, USA) wurde das In-vitro-Ka-pillarformierungs-Assay durchgeführt, wie bereits beschrieben [7]. Bei Subkon-fluenz der Zellen wurden die zu unter-suchenden Faktoren und Überstände von Zellen hinzugegeben. Dies wurde al-le 3 Tage erneuert und die Zellen jeweils nach 3 Tagen mittels eines Zeiss-Phasen-kontrastmikroskops fotographiert (Zeiss, Jena, Deutschland).

Elektronenmikroskopische  Analysen

Für ultrastrukturelle Analysen wurden die Gewebestücke in Glutaraldehyd (5,5%) fi-

xiert, osmiert und in Epon eingebettet. Von diesen Blöcken wurden 80 nm dicke Fein-schnitte hergestellt und unter dem Trans-missionselektronenmikroskop studiert.

Ergebnisse

CEACAM1-Expression im normalen Harnblasen- und Prostatagewebe

Das Zelladhäsionsmolekül CEACAM1 ist an der luminalen Oberfläche des Über-gangepithels (.Abb. 1 a, b) und des nor-malen Prostataepithels (.Abb. 1 c) ex-primiert. Die Immunfärbung für den En-dothelzellmarker CD34 an einem Serien-schnitt markiert Blutgefäße (.Abb. 1 d) um den in .Abb. 1c dargestellten Pros-tatagang und belegt, dass Blutgefäße des normalen Gewebes keine CEACAM1-Färbung aufweisen.

CEACAM1-Expression in den Tumo-ren der Harnblase und der Prostata

Im Gegensatz zum normalen Gewebe er-kennt man keine luminale CEACAM1-Immunfärbung im Falle des oberfläch-lichen Harnblasentumors, beispielhaft dargestellt für pTa (.Abb. 2 a), wäh-rend angrenzende Blutgefäße in der Lami-na propria stellenweise bereits für CEA-

CAM1 positiv sind (.Abb. 2 b). Die Zahl der CEACAM1-postiven kleinen Blutge-fäße steigt deutlich an den Stellen an, an denen Tumorzellen in die Lamina prop-ria invadieren (.Abb. 2 c). In allen un-tersuchten invasiven Harnblasenkarzino-men sind CEACAM1-positive kleine Blut-gefäße nachzuweisen, während tumorfer-ne Blutgefäße und große Blutgefäße nega-tiv bleiben. Ähnlich wie bei den oberfläch-lichen Harnblasenkarzinomen ist die lu-minale Expression von CEACAM1 im Fal-le der PIN verschwunden (.Abb. 2 d), während fast alle benachbarten kleinen Blutgefäße positiv für CEACAM1 sind, wie durch die Immunfärbung für CD34 an einem Folgeschnitt (.Abb. 2 e) be-stätigt wird. Kleine Blutgefäße der soli-den Prostatakarzinome, z. B. in Gleason-Grad 4 weisen CEACAM1-Färbung auf (.Abb. 2 f). In den nur dem sekundären Antikörper exponierten Kontrollschnit-ten ist keine CEACAM1-Färbung sicht-bar (.Abb. 2 g). Doppelimmunfärbung für VEGF und CEACAM1 an normalem Prostata- (.Abb. 2 h) und PIN-Gewe-be (.Abb. 2 i) zeigt, dass die Immun-färbung für VEGF besonders an den Stel-len des Epithels deutlich gesteigert ist, an denen die luminale CEACAM1-Expressi-on innerhalb desselben Prostatagangs fast verschwunden ist.

ÜE

LP

a

ÜE

LP

b

c d

Abb. 1 9 In der normalen Harnblase a, b und Prostata c ist CEACAM1 an der lumi-nalen Oberfläche des Epi-thels nachweisbar (Pfeile), nicht jedoch an den norma-len Blutgefäßen, die durch CD34-Färbung d visualisiert sind (ÜE Übergangsepithel, LP Lamina propria)

1130 |  Der Urologe 9 · 2007

Blasenkarzinom – Originalien

Die Bedeutung des epithelialen CEACAM1 bei der Gefäßneubildung

Die oben dargestellte In-situ-Situati-on nachahmend, in der CEACAM1 bei den oberflächlichen Tumoren der Harn-blase und der Prostata im Epithel her-unterreguliert ist, schalteten wir ne-ben der Überexpression von CEACAM1 auch die endogene Expression dieses Moleküls in Tumorzelllinien der Harn-blase (468p und RT4) und der Prostata (DU-145) durch siRNA-Technik erfolg-reich aus, wie durch Western-Blot-Ana-lysen bestätigt wurde (.Abb. 3 a, b).

Anschließend wurde der Überstand die-ser Zellen in den In-vitro-Kapillar-Assay eingesetzt. Die als positive Kontrolle be-nutzten VEGF-induzierten endothelialen Kapillaren (.Abb. 3 c) werden nach si-multaner Applikation von VEGF und dem konditionierten Medium von CE-ACAM1-überexprimierenden 486p-Zel-len signifikant reduziert (.Abb. 3 d). Im Gegensatz dazu induziert selbst die alleinige Zugabe des Überstands der CE-ACAM1-gesilencten 486p-Zellen endo-theliale Gefäße (.Abb. 3 e). Überein-stimmend damit kommt es nach gleich-zeitiger Applikation von VEGF und

Überständen der CEACAM1-gesilencten 486p-Zellen zu signifikant vermehrter Tubeformierung und Bildung von Ge-fäßnetzwerken (.Abb. 3 f).

Quantitative RT-PCR-Analysen an der aus den oben genannten Tumorzell-linien nach Überexpression von CEA-CAM1 gewonnenen RNA zeigt eine si-gnifikante Unterdrückung der Expres-sion potenter proangiogenetischer Fak-toren wie VEGF-A (.Abb. 3 g), VEGF-C und -D (nicht gezeigt), Angiopoietin- (Ang-)2 (.Abb. 3 h), während Ang-1-Expression (.Abb. 3 i) gesteigert wird. Im Gegensatz dazu resultiert das zellu-

Abb. 2 8 a Im Harnblasentumorstadium pTa ist die luminale CEACAM1-Immunfärbung nicht mehr sichtbar. Granulozyten (Pfeil) innerhalb der Blutgefäße sind positiv. b Stellenweise sind angrenzende Blutgefäße im pTa positiv für CEACAM1 (Pfeil). c Im pT1-Stadium sind die kleinen Blutgefäße an den Stellen der Tumorinvasion in die Lamina propria für CEACAM1 positiv (Pfeilköpfe; Pfeil Granulozyt). d In High-grade-PIN ist keine epitheliale CEACAM1-Immunfärbung mehr sichtbar, während die Mehrzahl der an-grenzenden Blutgefäße CEACAM1-positiv sind, die e durch CD34-Immunfärbung dargestellt sind. f Auch im soliden Prostatakar-zinom (Gleason-Grad 4 oder 5) ist ein Teil der Blutgefäße CEACAM1-positiv. g Die Kontrolle ist erwartungsgemäß negativ. h Die Doppelfärbung für VEGF (dunkle Färbung) und CEACAM1 (rötliche Färbung) bestätigt die luminale CEACAM1-Färbung im Drüsen-gang der Prostata und gleichmäßige VEGF-Färbung (Pfeilköpfe) im Epithel. i In PIN ist die VEGF-Färbung an den Stellen des Epi-thels deutlich gesteigert, an denen CEACAM1 fast nicht mehr nachweisbar ist (Pfeile CEACAM1 in kleinen Blutgefäßen)

1131Der Urologe 9 · 2007  | 

läre Ausschalten von CEACAM1 in ei-ner Hochregulierung von VEGF-A (.Abb. 3 j), VEGF-C und -D (nicht ge-zeigt), Ang-2 (.Abb. 3 k), während die Expression von Ang-1 herunterreguliert ist (.Abb. 3 l).

Vaskuläre Destabilisierung in PIN

Elektronenmikroskopische Analysen an PIN- im Vergleich zum normalen Pros-tatagewebe zeigen, dass Kapillaren des

normalen Gewebes eine regelrechte Ul-trastruktur mit intakten Zell-Zell-Kon-takten und intakter Basallamina aufwei-sen (.Abb. 4 a), während die an PIN angrenzenden Kapillaren Fenestrierung (.Abb. 4 b) und Poren (.Abb. 4 c) im Endothel sowie eine degradierte Ba-sallamina zeigen. An solchen destabili-sierten Gefäßstellen brechen Tumorzel-len offensichtlich in das Blutgefäßsystem ein (.Abb. 4 d).

Diskussion

Die hier präsentierten Ergebnisse bele-gen, dass das Zelladhäsionsmolekül CE-ACAM1, das normalerweise an der lumi-nalen Oberfläche des Übergangsepithels der Harnblase und des Epithels der Pros-tatadrüsen vorhanden ist, bereits bei der Entstehung oberflächlicher Tumoren oder präkanzeröser Dysplasien dieser Organe nicht mehr nachweisbar ist. Gleichzeitig wird CEACAM1 jedoch in Endothelzel-

4,9E-04

8,5E-04

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

Ang1

/ GAP

DH

x10

-2

Empty vector

CEACAM1+

6,4E-01

2,6E-01

00,10,20,30,40,50,60,7

Empty vector

VEG

F/G

APD

H

CEACAM1+

1,5E-02

1,4E-03

00,20,40,60,81,01,21,41,6

Ang2

/ GAP

DH

x10

-2

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CEACAM1+

1,0E-02

5,9E-03

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Ang2

/ GAP

DH

x10

-2

CEACAM1 silence

luciferase silence

1,7E+00

6,3E-01

0

0,5

1

1,5

2

VEG

F/G

APD

H

CEACAM1 silence

luciferase silence

1,9E-03

4,8E-03

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Ang1

/ GAP

DH

x10

-2

CEACAM1 silence

luciferase silence

1

160 kDa160 kDa

Vimentin

2 1 23

a b

c

d e f

g h i j

k l

Abb. 3 8 Sowohl CEACAM1-Überexpression a als auch das zelluläre Ausschalten von CEACAM1 via siRNA b sind erfolgreich, wie in diesem Western-Blot an RT4-Zellen beispielhaft demonstriert wird. Vimentin-Nachweis dient der vergleichbaren Prote-inladung. Die von VEGF induzierte Kapillarbildung c in vitro wird durch gleichzeitige Zugabe des Überstands von CEACAM1-überexprimierenden RT4-Zellen fast komplett blockiert d. Im Gegensatz dazu führt die Zugabe des Überstands von CEA-CAM1-gesilencten RT4-Zellen allein zur Tubeformierung e (Pfeile) und die stärkste endotheliale Tubeformierung wird unter kombinierter Zugabe von VEGF und Überstand der CEACAM1-gesilencten RT4-Zellen beobachtet (Pfeile) f. g–l Quantitative RT-PCR-Analysen an der RNA aus den CEACAM1-überexprimierenden vs. CEACAM1-gesilencten Zellen zeigt, dass CEACAM1-Überexpression die Expression von VEGF-A g und Ang-2 h unterdrückt, jedoch die Expression Ang-1 i steigert, während CEA-CAM1-Silencing den gegenteiligen Effekt hervorruft j–l

1132 |  Der Urologe 9 · 2007

Blasenkarzinom – Originalien

len kleiner Blutgefäße in der Umgebung dieser Tumoren sichtbar. Die hier durch-geführten molekularen Analysen zeigen, dass das Vorhandensein von CEACAM1 in Epithelzellen Signalmechanismen in Gang setzt, die eine Unterdrückung der Expression proangiogenetischer Faktoren bewirken. Sein Verschwinden in Epithel-zellen, wie bei den Tumoren hier beob-achtet, verursacht dagegen eine signifi-kante Hochregulierung proangiogene-tischer Faktoren, wie VEGF und Angio-poietin (Ang-)2, während Ang-1, der Ge-genspieler von Ang-2, deutlich herunter-reguliert wird.

Basierend auf diesen Befunden ver-muteten wir, dass die erhöhte Freisetzung dieser Faktoren dazu führt, dass sie para-krin die Blutgefäße in der engen Nachbar-schaft der oberflächlichen Tumoren, wie Harnblasenkarzinome des Stadiums pTa und PIN der Prostata, erreichen und diese angiogenetisch aktivieren. Eines der frü-hen Zeichen einer angiogenetischen Akti-vierung der Blutgefäße ist die strukturelle Destabilisierung des Endothels durch Fe-nestrierung und Poren sowie die Degra-dierung der Basallamina und das Ablö-sen der Perizyten aus der Gefäßwand [1, 4,

6]. Diese strukturellen Änderungen drü-cken sich in einer abnormal gesteigerten Durchlässigkeit der Gefäße aus [11]. Tat-sächlich zeichnen sich auch Tumorgefäße u. a. durch eine pathologisch hohe Gefäß-permeabilität aus [11].

Unsere elektronenmikroskopischen Analysen zeigen erstmalig, dass bereits bei den oberflächlichen und somit noch nicht invasiven Tumoren der Harnblase und Prostata die Blutgefäße in der engen Nachbarschaft zu diesen Tumoren struk-turell destabilisiert sind. Das Endothel die-ser Gefäße ist im Gegensatz zu dem Endo-thel der Blutgefäße in den normalen Ge-webearealen fenestriert, weist große, völ-lig durchgängige Lücken (Poren) auf und sitzt einer degradierten Basallamina auf, in der häufig keine Fortsätze der Perizyten zu finden sind.

Auffällig ist der Zusammenhang zwi-schen dem epithelialen Verschwinden von CEACAM1 bei den oberflächlichen Tu-moren, der damit verbundenen gesteiger-ten Bildung proangiogenetischer Faktoren und der strukturellen Destabilisierung der benachbarten Blutgefäße in diesen frühen Tumorstadien. So kann postuliert werden, dass die Präsenz von CEACAM1 im nor-

malen Epithel nicht nur für die Zell-Zell-Adhäsion und eine normale Polarisierung der Epithelzellen sorgt, sondern auch als ein Signalmolekül funktioniert und da-durch die epitheliale Kontrolle an benach-barten Blutgefäßen reguliert, wie zusam-menfassend in .Abb. 5 graphisch darge-stellt ist. Die epitheliale Präsenz von CEA-CAM1, wie im normalen Zustand, unter-drückt die Angiogenese – vermutlich ei-nerseits durch Herunterregulierung von potenten proangiogenetischen Faktoren, wie VEGF und Ang-2, andererseits durch Hochregulierung von Ang-1, einem Fak-tor, der die Blutgefäße durch Integration von Perizyten oder glatten Muskelzellen stabilisiert [1, 11].

Dieser Effekt wird umgekehrt, wenn CEACAM1 bei oberflächlichen Tumoren verschwindet. Dabei steigt die Expression von VEGF und Ang-2, während die des Gefäßstabilisators Ang-1 deutlich absinkt. Die Faktoren VEGF und Ang-2 entfalten zusammen den bisher bekannten poten-testen angiogenen Stimulus und verursa-chen wahrscheinlich dadurch die hier dar-gestellte Destabilisieriung der Blutgefäße und somit die Initiierung der Angiogene-se in der frühen oberflächlichen Phase des

Kap

Ep

PIN-Ep

Kap

Kap

PIN-Ep

Kap

Ep

PIN-Ep

Kap

Kap

PIN-Ep

aa bb

cc dd

Abb. 4 9 a Elektronenmik-roskopische Analysen zei-gen eine reguläre Ultra-struktur einer Kapillare na-he des normalen Prostata-epithels (Ep). Dagegen zei-gen PIN-nahe Kapillaren  b Fenestrierung (Pfeile) oder c richtige Poren im En-dothel. d In solche struktu-rell destabilisierte Kapilla-ren (Kap) brechen Tumor-zellen ein (PIN-Ep PIN-Epi-thel)

1133Der Urologe 9 · 2007  | 

Prostata- und Harnblasenkarzinoms. Der angiogenetische Effekt wird unter diesen Umständen weiterhin dadurch verstärkt, dass die angiogenetisch-aktivierten Blut-gefäße in der engen Umgebung der frühen Tumoren für CEACAM1 positiv werden.

Es konnte bereits gezeigt werden, dass CEACAM1 in Endothelzellen proangioge-netisch wirkt und einen autokrinen Stimu-lus auslöst durch Hochregulierung der Ex-pression von VEGF und Ang-2 unter an-deren Faktoren [8]. Der Vorgang der De-stabilisierung von Blutgefäßen ist nicht nur hinsichtlich der Gefäßversorgung des Tu-morgewebes durch Angiogenese von Be-deutung, sondern auch hinsichtlich der In-vasion von Tumorzellen in die Umgebung und der Ausstreuung (Metastasierung) von Tumorzellen über das Gefäßsystem. Die hier vorgelegten Befunde zeigen am Bei-spiel von PIN, dass bereits in diesem Sta-dium Tumorzellen sich offensichtlich vom Zellverband ablösen und in die strukturell destabilisierten Blutgefäße einbrechen. Kli-nisch von enormer Bedeutung ist weiter-hin, dass CEACAM1 in den angiogenetisch aktivierten, nicht jedoch in den normalen Blutgefäßen nachzuweisen ist. Dies könnte hinsichtlich molekularer Markierung von Tumorgefäßen von Bedeutung sein.

Fazit für die Praxis

Die Präsenz von CEACAM1 im normalen Epithel funktioniert wie ein Schalter und kontrolliert die angiogenetische Aktivi-tät. Sein Verlust bei oberflächlichen Tu-moren der Harnblase und der Prostata entfesselt Signalmechanismen, die über Destabilisierung bestehender Blutgefäße zur Angiogenese, Tumorinvasion und zum Einbruch der Tumorzellen in das Ge-fäßsystem und somit zur Metastasierung führen. Dieser Effekt wird offensichtlich durch die gleichzeitige Hochregulierung von CEACAM1 in Endothelzellen der tu-morassoziierten Blutgefäße entschei-dend verstärkt. Therapeutische Strate-gien zur Restitution von CEACAM1 im Epithel oder zum Ausschalten des endo-thelialen CEACAM1 könnten hinsichtlich einer antiangiogenetischen Tumorthera-pie bei Harnblasen- und Prostatakarzino-men vielversprechend sein.

KorrespondenzadresseDr. D. TilkiUrologische Klinik und Poliklinik, Klinikum der Universität München-GroßhadernMarchioninistraße 15, 81377 MünchenDerya.Tilki@med.uni-muenchen.de

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Literatur

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Aktivierung der Angiogenese und der Tumorinvasion

durch Destabilisierung der Blutgefäße

CEACAM1 Switch in PIN

VEGF-A

VEGF-C

VEGF-D

Ang2

Ang1

Normal PIN

Unterdrückung der Angiogenese

durch das Stabilhalten bestehender Blutgefäße

TZ

Abb. 5 9 Zwei Ge-sichter von CEACAM1 bei der Regulation der Tumorangiogenese am Beispiel des Prostata-karzinoms: Die epithe-liale Präsenz von CEA-CAM1 in den normalen Drüsen der Prostata unterdrückt Angioge-nese und sorgt dafür, dass Blutgefäße stabil gehalten werden. Sein Verschwinden im Epi-thel mit dem gleich-zeitigen Erscheinen im Endothel der Blutge-fäße im Falle einer Tu-morentstehung schal-tet diesen Prozess um zur Aktivierung der Angiogenese durch er-höhte Bildung proan-giogener Faktoren. Di-es beschleunigt ver-mutlich die Invasion und die Metastasie-rung der Tumorzellen

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Blasenkarzinom – Originalien