Die Urologie
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Verfasst von:
Christian G. Ruf und Julia Heinzelbecker
Publiziert am: 15.06.2022

Hodentumor: Molekular- und tumorbiologische Charakteristika

Molekulare Marker und Prognosefaktoren finden in der Diagnostik und Therapieplanung der Hodentumoren in verschiedenen Bereichen Anwendung. Dabei werden sie im Rahmen der Diagnostik hauptsächlich bei der primären Diagnosestellung, der differenzialdiagnostischen Abgrenzung zu anderen Tumorentitäten und der Vorhersage nicht sichtbarer (okkulter) Metastasen angewandt. Eine wichtige Rolle können sie auch in der Prädiktion und dem Monitoring des Therapieansprechens bzw. der Resistenz gegenüber der konventionellen Chemotherapie spielen, sowie im Rahmen des Follow-up zum frühzeitigen Erkennen eines Rezidivs. Vor allem die immunhistochemischen Marker kommen schon in der histopathologischen Routinediagnostik zum Einsatz. Die meisten molekularen Prognosemarker befinden sich jedoch noch in der Erforschung. Viele Studien haben Marker bisher in vitro untersucht oder an kleinen Patientenkollektiven zunächst den diagnostischen Nutzen untersucht. Eine Validierung der Daten oder die routinemäßige Anwendung in der Klinik steht oft noch aus. Die bekannten Proteintumormarker im Serum (ß-HCG, AFP und LDH) habe eine eingeschränkte Sensitivität und Spezifität. Mit der neuen miRNA 371a-3p ist ganz neu ein Tumormarker kommerziell erhältlich geworden, der in multizentrischen Studien eine deutlich höhere Sensitivität und Spezifität zeigt. Im folgenden Kapitel werden die verschiedenen Arten von Markern und ihre mögliche klinische Anwendung dargestellt.

Molekulare Prognosefaktoren

Molekulare Marker und Prognosefaktoren finden in der Diagnostik und Therapieplanung der Hodentumoren in verschiedenen Bereichen Anwendung. Dabei werden sie im Rahmen der Diagnostik hauptsächlich bei der primären Diagnosestellung, der differenzialdiagnostischen Abgrenzung zu anderen Tumorentitäten und der Vorhersage nicht sichtbarer (okkulter) Metastasen angewandt. Eine wichtige Rolle können sie auch in der Prädiktion und dem Monitoring des Therapieansprechens bzw. der Resistenz gegenüber der konventionellen Chemotherapie spielen, sowie im Rahmen des Follow-up zum frühzeitigen Erkennen eines Rezidivs. Vor allem die immunhistochemischen Marker kommen schon in der histopathologischen Routinediagnostik zum Einsatz. Die meisten molekularen Prognosemarker befinden sich jedoch noch in der Erforschung. Viele Studien haben Marker bisher in vitro untersucht oder an kleinen Patientenkollektiven zunächst den diagnostischen Nutzen untersucht. Eine Validierung der Daten oder die routinemäßige Anwendung in der Klinik steht oft noch aus. Die bekannten Proteintumormarker im Serum (ß-HCG, AFP und LDH) haben eine eingeschränkte Sensitivität und Spezifität. Mit der neuen miRNA 371a-3p ist ganz neu ein Tumormarker kommerziell erhältlich geworden, der in multizentrischen Studien eine deutlich höhere Sensitivität und Spezifität zeigt. Im folgenden Kapitel werden die verschiedenen Arten von Markern und ihre mögliche klinische Anwendung dargestellt.

Proteinmarker in der Immunhistochemie

Bei den histopathologischen Markern handelt es sich zumeist um Proteine im Zellkern, dem Zytoplasma oder der Zelloberfläche, die nach entsprechender Färbung bei der histopathologischen Begutachtung der Tumoren sichtbar gemacht werden können. Sie werden zur Differenzierung zwischen den histologischen Subgruppen des Keimzelltumors sowie zur Abgrenzung gegenüber Nicht-Keimzelltumoren oder zur Detektion der Germ Cell Neoplasie In Situ (GCNIS) (früher TIN genannt) genutzt. Zusätzlich scheint die Expression bestimmter Proteine mit einer Metastasierung oder einem schlechteren Ansprechen auf die Chemotherapie assoziiert zu sein.
Eine Auswahl der häufigsten immunhistochemischen Marker sind das HCG, AFP, PLAP, OCT3/4, NANOG, SALL-4, SOX2, Glypican-3, c-Kit, Aurora-B, HMGA1 und HMGA2.
Dabei sind das OCT3/4 und NANOG relativ neue, aber schon routinemäßig eingesetzte Marker. Diese Transkriptionsfaktoren werden in der Unterscheidung der Tumorhistologie genutzt und sind in TIN Zellen, Seminomen (S) und Embryonalzellkarzinomen (EC) nachweisbar, nicht aber in Dottersacktumoren (YST). SALL-4 als Stammzellmarker ist in allen Keimzelltumorentitäten nachweisbar mit Ausnahme des Teratoms. Damit ist der Marker besonders in der Abgrenzung gegenüber anderen Tumoren des Hodens und in der Diagnostik des YST hilfreich. Bei bis zu 5 % der Nicht-Keimzelltumoren des Hodens kann SALL-4 auch positiv sein, eine Expression von SALL-4 ist also nicht beweisend für einen Keimzelltumor. SOX-2 ist nur in EC nachweisbar, nicht aber in TIN, S oder YST oder normalem Hodengewebe.
Glypican-3 färbt ebenfalls YST mit einer geringeren Sensitivität im Vergleich zu SALL4.
Dagegen ist c-kit nur in S, nicht aber in EC oder YST nachweisbar. HCG kommt v. a. bei Chorionkarzinomen und synzytiotrophoblastären Riesenzellen in Seminomen zur Darstellung und geht meist mit einer Erhöhung des Tumormarkers im Blut einher. Die Aurora-B Expression konnte in den TIN Zellen, Seminomen und EC nachgewiesen werden, nicht aber in YST und T. HMGA1 und HMGA2 finden sich vor allem bei wenig differenzierten Keimzelltumoren und sind beim pluripotenten EC nachweisbar. Seminome exprimieren nur HMGA1, Dottersacktumoren exprimieren nur noch HMGA2 und Teratome keines der beiden Proteine.
OCT 4 Spiegel scheinen auch eine Rolle im Rahmen der Cisplatinresistenz zu spielen. Bei cisplatinresistenten Zellen fanden sich erniedrigte OCT4 Spiegel und es fanden sich auch Hinweise darauf, dass die Spiegel beeinflussbar sind. Hier findet sich ein möglicher Angriffspunkt, die Cisplatinresistenz zukünftig zu durchbrechen.
Die Expression von Bcl-2 und MDR-1 im Primärtumor ist als prädiktiver Marker in der Vorhersage der Histologie retroperitonealer Resttumoren nach Chemotherapie beschrieben worden. Gerade die Mitbetrachtung des MDR-1 sollte eine Vorhersage von Narbengewebe in 85 % ermöglichen. An einer Studie mit 77 Patienten konnte bei 47 Patienten die MDR-1 Färbung am Primärtumor und an 73 Gewebeproben aus dem retroperitonealen Resttumor durchgeführt werden. Hier war die MDR-1 Expression in der univariaten, nicht aber in der multivariaten Analyse mit einem Teratom oder vitalem Tumorgewebe im Restttumor nach Chemotherapie vergesellschaftet.
In der Risikobewertung für das Vorliegen einer okkulten Metastasierung bei Nichtseminomen im klinischen Stadium I spielt das Vorhandensein von Lymph- oder Gefäßinvasion den entscheidenden Risikofaktor. An einer Studie mit 77 Patienten wurden die Lymphgefäße mit LYVE-1 gefärbt und die Dichte der Lymphgefäße in verschiedenen Regionen des Hodens gemessen. Eine hohe Lymphgefäßdichte konnte als unabhängiger Risikofaktor für das Vorliegen einer Metastasierung identifiziert worden. Ein zusätzlicher Molekularer Prognosemarker ist das CXCL12, ein chemotaktisch wirkendes Chemokin der CXC-Motiv-Gruppe. Bei 182 Patienten fand sich bei Nichtseminomen im klinischen Stadium I bei einer starken immunhistochemischen Expression des Markers eine Rezidivfreiheit von 80 %, wohingegen Patienten ohne CXCL12 Expression im Primärtumor in 65 % rezidivfrei blieben. In der multivariaten Analyse waren neben der Gefäßinvasion die Expression des CXCL12 unabhängige Prognosefaktoren für das Auftreten einer Metastasierung.
Die S3 Letilinie zur Diagnostik, Therapie und Nachsorge der Keimzelltumoren des Hodens vom Mai 2019 empfiehlt daher im Rahmen der histopathologischen Untersuchung des Primärtumors die immunohistochemische Untersuchungen: AFP und Beta-hCG für alle Tumoren.
Zur besseren Differenzierung in diagnostischen Zweifelsfällen werden die folgenden Marker zusätzlich empfohlen:
  • bei Seminomen: Oct3/4, CD117, D2-40, CD30
    (alternativ Podoplanin, SOX17, AE1/3, SOX2)
  • bei Embryonalen Karzinomen: OCT 3/4, CD117, CD30
    (alternativ Podoplanin, SOX17, AE1/3, SOX2)
  • bei Dottersacktumoren: OCT3/4, Glypican-3, AFP, Beta-hCG, PLAP
  • bei spermatocytischen Tumoren: OCT3/4, Gypican-3, AFP, Beta-hCG, PLAP,
  • bei Chorionkarzinomen: OCT3/4, Gypican-3, AFP, Beta-hCG, PLAP
  • in GCNIS: PLAP, c-kit
  • andere empfohlene Marker: Chromogranin A (Cg A), Ki-67 (MIB-1) (Tab. 1).
Tab. 1
Einsatzbereiche der Protein Marker beim Hodentumor
 
OCT3/4
NANOG
SALL-4
Glypican
SOX2
cKit
HCG
Aur. B
HMGA1
HMGA2
MDR1
CXCL12
Seminom
+
+
+
 
-
+
+
+
+
-
  
Embrionalzell carcinom
+
+
+
 
+
-
-
+
+
+
  
Teratom
-
-
-
 
+/-
-
-
-
-
-
  
Yolk sac
-
-
+
+
-
-
-
-
-
+
  
Chorionkarzinom
      
+
     
TIN
+
+
  
-
  
+
    
Metastasiert
           
x
Cisplatin Resistenz
x
           
Histologie Resttumor
          
x
 
Die Tabelle gibt einen Überblick über die beschriebenen Proteinmarker und ihre diagnostische Anwendung
(+) exprimiert, (-) nicht exprimiert, (x) (möglicherweise) diagnostisch anwendbar

Molekulare Marker im Blut

Der Nachweis von Kopien kurzer, codierender und nicht codierender DNA Abschnitte, den mRNAs und miRNAs, wird beim Hodentumor immer ausführlicher untersucht. Eine Verbesserung der Diagnostik scheint mit diesen neuen Markern möglich zu sein. Vor allem als Tumormarker im Blut scheinen die miRNAs eine Rolle zu spielen.
Mehrere Publikationen verschiedener Arbeitsgruppen zeigen den Nachweis des miRNA Cluster miR371-73 sowie die miRNA 302 als assoziiert mit dem Vorhandensein eines Seminoms. Bei über 90 % der Seminompatienten sind im Blut mehr Kopien dieser miRNA nachweisbar als in einem gesunden Kollektiv bzw. bei Patienten mit gutartigen Hodenveränderungen. In der Hodenvene sind die miRNAs in einer etwa 50-fach höheren Konzentration nachweisbar.
Nach operativer Entfernung des Tumors und unter weiterer Therapie fallen die Werte ab. Es existieren noch keine Normwerte und die miRNAs sind bisher an insgesamt rund 100 Patienten untersucht worden. Da gerade beim Seminom nur ca. 20–50 % der Patienten ein erhöhtes ß-HCG aufweisen, ist ein neuer Tumormarker in der Diagnosestellung, aber auch in der Nachsorge von besonderem Interesse. Weiterhin scheint die Konzentration bestimmter mRNAs und miRNAs mit dem Metastasierungsstatus assoziiert zu sein. Die Höhe der mRNA Expression von DRD1 und Fam71F2 ist in einer Studie an 52 Seminompatienten mit dem Metastasierungsstatus assoziiert. Der Metastasierungsstatus konnte hier für 88 % der Patienten richtig vorhergesagt werden. Die Expression von zwei miRNAs zeigte in einer anderen Studie eine Assoziation mit dem Metastasierungsstatus. Dabei konnten metastasierte Stadien von nicht metastasierten unterschieden werden, auch okkult metastasierte Tumoren konnten korrekt zugeordnet werden. mRNA und miRNA Expression im Blut scheint als Tumormarker sowohl eine Differenzierung zwischen Keimzelltumoren und nicht Keimzelltumoren als auch zwischen unterschiedlichen Stadien der Metastasierung zu ermöglichen. Aufgrund der Homogenität der Daten aus verschiedenen Arbeitsgruppen scheint die miRNA ein vielversprechender zukünftiger Tumormarker zu sein. Eine Assoziation der Expressionshöhe mit dem Tumorstadium und der Einfluss anderer Faktoren auf die Expression ist Gegenstand der aktuellen Forschung.
Besonders geeignet zeigt sich die miRNA 371a-p3. In prospektiven multizentrischen Studien mit über 600 Keimzelltumorpatienten und ca. 250 Kontrollen konnte diese miRNA als neuer Hodentumormarker identifiziert und bestätigt werden. Die Senstivität lag bei ca. 90 %, die Spezifität bei 94 % mit einer AUC von 0,966 für alle Keimzelltumoren und 0,996 für die metastasierten Keimzelltumoren. Der Marker ist zur Primärdiagnostik sowie Verlaufskontrolle unter Therapie bei allen Keimzelltumoren des Hodens als Marker geeignet, mit Ausnahme des Teratoms. Teratome scheinen die miRNA 371 nicht zu exprimieren. Seit dem Jahr 2020 ist ein kommerzieller KIT für die miR371 in Deutschland verfügbar, sodass eine klinische Anwendung des Tumormarkers möglich ist.
An einem Kollektiv von 74 Hodentumorpatienten wurden die mitochondiralen DNA Fragmente im Serum gemessen und die Konzentration mit 35 Gesunden verglichen. Dabei zeigte sich bei Nutzung der mtDNA 79 eine Sensitivität von 60 % und eine Spezifität von 94 % (AUC 0,79) in der Detektion von Keimzelltumoren. Eine Assoziation mit klinischen Parametern, dem Metastasierungsstatus oder der Höhe der Tumormarker fand sich nicht.
Bei 32 Patienten mit einem unbehandelten Nichtseminom fanden sich im Blut die Proteine IGF-II und IGFBP-2, im Vergleich zu 38 Gesunden, um den Faktor 1,4 bzw. 2,7 erhöht. Unter Therapie fielen die Spiegel wieder ab, ähnlich dem Verlauf der Tumormarker AFP und ß-HCG. IGFBP-2 fand sich auch bei Patienten mit einem Tumorrezidiv erhöht.

Micro(mi)RNAs im Gewebe

Die Expression von miRNAs in Tumorzellen scheint Informationen über biologische Prozesse im Tumor geben zu können. So konnten miRNAs identifiziert werden, deren Level bei einer Resistenz der Tumorzelle gegenüber Chemotherapeutika, wie dem Cisplatin, erhöht oder erniedrigt ist. Dabei wurden die Spezies miR-10b und miR512-3p in allen Zelllinien differenziell exprimiert und 11 weitere miRNA Spezies zeigten einen Expressionsunterschied um das bis zu 10fache. Diese Ergebnisse konnten bisher in verschiedenen Zelllinien dargestellt werden, eine Validierung am humanen Tumor steht noch aus. Sollten sich die Daten auch an humane Tumoren bestätigen, könnten diese molekularen Marker die Therapieplanung für die Patienten verändern. An 15 testikulären Seminomen konnte anhand der Expression von miRNAs im Primärtumor eine Vorhersage über den Metastasierungsstatus getroffen werden. Eine Unterscheidung zwischen metastasierten und nicht-metastasierten Stadien gelang dabei sehr gut, eine Unterscheidung zwischen okkult und sichtbar metastasierten Stadien gelang gar nicht. Sollten die Ergebnisse an einem unabhängigen Kollektiv bestätig werden, findet sich auch hier großes diagnostisches Potenzial der miRNAs. Die beschriebenen Ergebnisse bieten Einblick in die Tumorbiologie und die Veränderungen der Genexpression könnten auch Angriffspunkte für eine Targeted-Therapie werden. Ebenfalls an Tumorzelllinien konnte die Relevanz der Caspase-9 gezeigt werden. Für die Cisplatin Resistenz der Tumorzellen scheint eine fehlende Aktivierung des Caspase-9 Weges mit Induktion der Apoptose verantwortlich zu sein. Bei fehlender Aktivierung dieses Weges zeigt die Zelle eine deutlich erhöhte Cisplatin Resistenz.

Zirkulierende Tumorzellen im Blut

Der direkte und indirekte Nachweis von Zirkulierenden Tumorzellen (CTCs) bei Hodentumorzellen ist von einigen Arbeitsgruppen publiziert worden. Die CTCs wurden dabei auf unterschiedliche Arten nachgewiesen. Als Erstes gelang der indirekte Nachweis von spezifischer RNA zunächst bei weit fortgeschrittenen Tumoren im Rahmen der Stammzellseparation vor Hochdosischemotherapie. Später konnten die Zellen automatisiert über das Cellsearch system ausgezählt oder über Dichtezentrifugation und anschließende manuelle Färbungen in der Lichtmikroskopie nachgewiesen werden. In diese Studie eingeschlossen wurden über 100 Patienten mit allen Tumorstadien und unterschiedlicher Histologie, die sich bei Primärdiagnose oder in der Rezidivsituation vorstellten. Bei etwa 20 % aller Hodentumorpatienten konnten CTCs in der peripheren Vene und bei rund 60 % in der Hodenvene nachgewiesen werden. Das Vorhandensein und die Anzahl der Zellen der CTCs war abhängig von der Histologie und korrelierte statistisch signifikant mit dem klinischen Stadium, der Höhe der Tumormarker und einem Rezidiv. Auch bei Teratomen konnten CTCs nachgewiesen werden, sodass sich CTCs, bei der Bestätigung der Ergebnisse, möglicherweise als Tumormarker für Teratome eignen könnten.

Tumorbiologie

In über 95 % der Fälle handelt es sich bei den Tumoren des Hodens um einen malignen Keimzelltumor. Bei den übrigen Hodentumoren liegt ein Nicht-Keimzelltumor vor, der jedoch in Abhängigkeit der Tumorbiologie ebenfalls ein malignes Entartungsrisiko besitzt.

Testikuläre Keimzelltumore

Insgesamt werden fünf Hauptgruppen humaner Keimzelltumore unterschieden (I-V). Zum Typ I gehören Teratome und Dottersacktumore der Gonaden und mittleren Körperlinie von Säuglingen und Kleinkindern. Die testikulären Keimzelltumore, die sich typischerweise in der Adoleszenz und im jungen Erwachsenenalter manifestieren werden der Gruppe II zugeordnet. Die Gruppe III umfasst das spermatozytische Seminom, das sich typischerweise bei älteren Männern findet. Der Gruppe IV werden die Dermoidzysten des Ovars zugeordnet und schließlich der Gruppe V die Blasenmole des Uterus, die zum sehr aggressiven Chorionkarzinom führen kann (Oosterhuis und Looijenga 2005).
Urologisch bedeutsam ist mit den testikulären Keimzelltumoren vor allem die Gruppe II. Sie gliedert sich in die beiden Unterentitäten der homogenen Seminome und der heterogenen Nichtseminome. Während es sich tumorbiologisch bei den Seminomen um gonozytenähnliche Zellen handelt, die Keimzelleigenschaften aufweisen und wenig invasiv sind, lassen sich die aggressiveren Nichtseminome in die teils differenzierten Dottersacktumore, Teratome und Chorionkarzinome sowie in die pluripotenten Embryonalzellkarzinome unterteilen. Embryonalzellkarzinome weisen viele Stammzelleigenschaften auf und können sich aufgrund ihrer pluripotenten Eigenschaften in zahlreiche extraembryonale und embryonale Gewebe differenzieren. Mit dem Embryonalzellkarzinom sind die Hodentumore die einzige solide Tumorform die pluripotente Charaktereigenschaften aufweist. Die gemeinsame Präkursorläsion der testikulären Keimzelltumore ist die Keimzellneoplasie in situ (GCNIS, Germ cell neoplasia in situ) (Kap. „Hodentumor: Therapie der Keimzellneoplasie in situ (GCNIS)“) aus der sich sowohl Seminome als auch Nichtseminome entwickeln (Litchfield et al. 2016).

Prädisposition für einen testikulären Keimzelltumor

Das hereditäre Risiko für die Entwicklung eines testikulären Keimzelltumors ist 4–8 fach erhöht. Aktuell geht man davon aus, dass etwa 50 % der testikulären Keimzelltumore erblich bedingt sind. Dabei liegt eine in hohem Maße polygenetischen Disposition vor. In diesem Zusammenhang werden dem KIT-KITLG Signalweg und Signalwegen, die mit der Entwicklung der männlichen Keimzellen, der geschlechtlichen Differenzierung und der genomischen Integrität, wie Telomerasefunktion und DNA-Reparaturmechanismen, assoziiert sind, eine führende Rolle zugeschrieben (Litchfield et al. 2016).

Von der primordialen Keimzelle zur GCNIS

Während der Embryogenese entwickeln sich die Keimzellen aus dem Epiblasten. Die frühesten Keimzellen bezeichnet man dabei als primordiale Keimzellen und ab der 6./7. Gestationswoche als Gonozyten. Sie wandern vom Epiblasten zur Genitalleiste. Die primordialen Keimzellen reifen zu Vorläufer-Spermatogonien heran und verlieren dabei die Expression embryonaler Marker, wie OCT3/4 oder NANOG. Während des ersten Lebensjahres wird der Prozess des embryonalen Markerverlusts vollständig abgeschlossen. Keimzellen, die nach der Geburt noch embryonale Marker aufweisen zeigen eine verzögerte Reifung. Eine derart verzögerte Reifung kann im weiteren Verlauf zu einer Verminderung der Fertilität führen oder aber die Pathogenese in einen invasiven testikulären Keimzelltumor über die Transformation in eine GCNIS in Gang setzen (vgl. Abb. 1). Hinweise hierfür liefert u. a. die Beobachtung, dass Erkrankungen in Zusammenhang mit dem testikulären Dysgenesie-Syndrom, charakterisiert durch Kryptorchismus, Hypospadie oder Sub- bzw. Infertilität, mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung eines testikulären Keimzelltumors vergesellschaftet sind. Zudem weist die GCNIS das komplette Spektrum der embryonalen Markerexpression (OCT3/4, NANOG) auf, ohne dass also der embryonale Markerverlust abgeschlossen wurde. Die GCNIS entsteht also am wahrscheinlichsten bereits während der fetalen Entwicklung.
Man geht davon aus, dass eine Störung in der Hodenentwicklung, bedingt durch eine Miskommunikation zwischen Keim- und Sertolizellen, auf der Basis einer fehlerhaften Mikroumgebung im Hoden, zu einer verzögerten Reifung der Keimzellen führt. Die determinierenden Faktoren sind bisher noch weitgehend unbekannt. Am wahrscheinlichsten ist jedoch, dass eine Kombination aus genetischen und Umweltfaktoren an der verzögerten Reifung der primordialen Keimzellen und damit der Entwicklung einer GCNIS beteiligt ist (Looijenga et al. 2011).

Von der GCNIS zum invasiven testikulären Keimzelltumor

Bis zur Pubertät ruht die GCNIS, um danach durch hormonelle Veränderungen zu proliferieren. Behalten die proliferierenden GCNIS-Zellen ihren gonozytenartigen Phänotyp so entsteht ein intratubuläres Seminom. Verlieren sie ihre Keimzelleigenschaften und gewinnen stammzellähnliche Pluripotenz durch einen als Reprogrammierung bezeichneten Prozess entsteht ein intratubuläres Nichtseminom. Diese Hypothese wird dadurch gestützt, dass Embryonalzellkarzinome eine hohe Expression stammzellspezifischer Gene wie etwa SOX2, OCT3/4 oder NANOG aufweisen. Durch die Ausbildung eines invasiven Phänotyps entsteht schließlich ein manifestes Seminom oder Embryonalzellkarzinom. Durch somatische Ausdifferenzierung können aus einem Embryonalzellkarzinom Teratome entstehen. Findet eine Differenzierung in extraembryonale Gewebe statt, so entstehen Dottersacktumore oder Chorionkarzinome (vgl. Abb. 1). Auch fließende Übergänge zwischen Seminomen und Nichtseminomen in Form von Zwischenvarianten sind beschrieben, genauso wie die Aktivierung der Pluripotenz (Reprogrammierung) in Seminomen. Ebenso wie in der Genese der GCNIS ist nur wenig darüber bekannt welche auslösenden Faktoren schließlich zu einem invasiven Keimzelltumor führen.
Das charakteristische Merkmal des invasiven testikulären Keimzelltumors ist ein Zugewinn im Bereich des kurzen Arms auf Chromosom 12 (i(12p)), der sich sowohl beim Seminom als auch beim Nichtseminom findet. Bisher konnten 25 verschiedene Gen-Loki für die testikulären Keimzelltumore identifiziert werden. Somatische Punktmutationen sind selten. Die am häufigsten mutierten Driver-Gene sind KIT (25–30 % der Seminome) und KRAS (5–10 % aller Tumoren). Typisch ist auch ein generelles Fehlen von Mutationen im Tumorsuppressorgen TP53. Seminome können eine Mutation im KIT-Gen aufweisen und sind hypertriploid, wohingegen Nichtseminome keine KIT-Mutation aufweisen und hypotriploid sind. Beim pluripotenten Embryonalzellkarzinom stehen insbesondere stammzellassoziierte Gene wie STELLAR (NANOG, DPPAS) im Fokus des Interesses (Litchfield et al. 2016; Shen et al. 2018).

Mechanismen der Resistenzentwicklung

Testikuläre Keimzelltumore weisen eine außergewöhnlich hohe Sensibilität für DNA-schädigende Substanzen, wie Cisplatin auf. Lediglich das entdifferenzierte Teratom ist nicht cisplatinsensibel, was für eine Rolle der Differenzierung als naheliegender Mechanismus der Cisplatinresistenz spricht. Die Seminome und die GCNIS sind, im Gegensatz zu den Nichtseminomen, neben der Cisplatinsensibilität auch strahlensensibel. Trotz dieser grundlegenden biologischen Eigenschaften und der dadurch bedingten exzellenten Prognose auch in fortgeschrittenen Tumorstadien, kommt es bei 10–30 % der Patienten nur zu einem partiellen Ansprechen der Therapie oder im weiteren Verlauf der Erkrankung zu einem Rezidiv (Mayer et al. 2003).
Die Mechanismen der Resistenzentwicklung sind noch weitgehend ungeklärt. Als ein möglicher Mechanismus wird eine Mutation im Tumorsuppressorgen TP53, welches eine Schlüsselfunktion bei der Apoptose einnimmt, diskutiert. Dies erscheint insbesondere relevant, da die testikulären Keimzelltumoren zu den wenigen Tumoren zählen, die in der Regel keine Mutationen in TP53 aufweisen, bzw. häufig sogar eine Überexpression von p53. In diesem Zusammenhang konnte eine Assoziation zwischen Mutationen im TP53-Gen und der Resistenz gegenüber Cisplatin nachgewiesen werden. Als alternativer Mechanismus der Einflussnahme auf p-53 konnten gegen p-53 gerichtete microRNAs identifiziert werden (Korkola et al. 2009; Litchfield et al. 2016; Schrader et al. 2009).
Da testikuläre Keimzelltumore eine deutlich erniedrigte Expression von DNA-Reparaturgenen aufweisen ist eine Hypothese für deren Cisplatinsensibilität eine eingeschränkte Funktionalität von DNA-Reparaturmechanismen (Litchfield et al. 2016). Im Rahmen dieser Hypothese wird ein Mutationspanel vermutet, das zur Beeinträchtigung der DNA-Reparatur führt (Korkola et al. 2009; Schrader et al. 2009). Bei testikulären Keimzelltumor findet sich zudem ein erhöhtes Auftreten von Mikrosatelliteninstabilitäten (vgl. Box 1). Etwa 30 % der Tumore, die eine Cisplatinresistenz aufweisen zeigen derartige Veränderungen. Diese Veränderung sind überdurchschnittlich häufig mit einer Hypermethylierung in der Promotorregion hMLH1 verknüpft, die in Zusammenhang mit dem BRAF Onkogen steht. Bei der Entwicklung einer Cisplatinresistenz könnte demnach auch eine Aktivierung von DNA-Reparaturmechanismen eine Rolle spielen (Schrader et al. 2009; Looijenga et al. 2011).
Box 1
Als Mikrosatelliteninstabilität bezeichnet man die Längenveränderung kurzer repetitiver DNA-Fragmente als Folge gestörter DNA-Reparaturmechanismen.
Ein weiterer Ansatz beschäftigt sich im Rahmen der Epigenetik (vgl. Box 2) mit Mechanismen der DNA-Methylierung als einflussnehmender Faktor auf die Cisplatinresistenz. Primordiale Keimzellen und Gonozyten haben eine komplett demethylierte DNA. Während der physiologischen Keimzellreifung kommt es zu einem kontinuierlichen Anstieg der DNA-Methylierung. Unter den testikulären Keimzelltumoren weisen die Seminome und die GCNIS den geringsten Grad der Methylierung auf gefolgt von den Embryonalzellkarzinomen und den stark methylierten ausdifferenzierten Nichtseminomen, wie etwa dem Teratom. Im Gegensatz zu den wenig metyhlierten Seminomen weist jedoch die cisplatinresistente Seminomzelllinie TCAM-2 eine stark hypermethylierte DNA auf. Wird diese mit demethylierenden Agenzien behandelt so konnte gezeigt werden, dass sie nach dieser Behandlung deutlich sensibler gegenüber Cisplatin war. In diesem Zusammenhang konnte die Cisplatinresistenz mit der Induktion des Gens c-FLAR (c-FLIP) assoziiert werden. Das kodierte Protein steht in Zusammenhang mit der Inhibierung einer aktivierenden Caspase, die für die Apoptose wichtig ist (Looijenga et al. 2011; Okamoto 2012).
Box 2
Die Epigenetik beschäftigt sich mit Faktoren der Einflussnahme auf die Aktivität eines Gens, die unabhängig von Veränderungen der DNA-Sequenz sind. Dies geschieht entweder durch DNA-Methylierung oder durch die Modifikation von Histonen.
Zusammenfassend wird angenommen, dass Pluripotenz und Differenzierung wichtige Charakteristika nicht nur in der Entwicklung der testikulären Keimzelltumore sind, sondern dass sie auch in direktem Zusammenhang mit der Cisplatinresistenz bzw. – sensibilität der testikulären Keimzelltumore stehen.

Nicht-Keimzelltumore des Hodens

Die nichtgonadalen Tumore des Hodens sind selten und gehen vor Allem von den stromalen Strukturen des Hodens wie Leydig-, Sertoli- und Granulosazellen aus.

Leydigzelltumor

Leydigzelltumore machen etwa 1–3 % der adulten und 3 % der kindlichen Hodentumore aus. Beim Erwachsenen sind sie der häufigste Nichtkeimzelltumor mit einem Peak in der 3.–6. Lebensdekade. Hormonelle Störungen treten in bis zu 80 % der Fälle auf. Gelegentlich kommt er bei Patienten mit einem Klinefelter-Syndrom vor. Etwa 10 % dieser Tumore haben einen malignen Charakter. Malignitätsparameter sind dabei ein großer Tumor (>5 cm), zytologische Atypien, eine erhöhte mitotische Aktivität, eine erhöhte MIB-1 Expression, Nekrosen, die Gefäßinvasion, positive Resektionsränder, T3 Tumore und die DNA Aneuploidie (2020).

Sertolizelltumor

Die Sertolizelltumore machen weniger als 1 % der Hodentumore aus. Das mittlere Alter bei Diagnosestellung liegt bei etwa 45 Jahren. Gelegentlich sind sie mit einem Androgen-Insensitivitäts-Syndrom oder dem Peutz-Jeghers Syndrom vergesellschaftet. 10–22 % dieser Tumore haben eine maligne Entartungstendenz. Zeichen hierfür sind große Tumore (>5 cm), pleomorphe Kerne und Nukleoli, eine erhöhte mitotische Aktivität, Nekrosen und die Gefäßinvasion. Jedoch entwickeln nur etwa 7 % der Patienten, deren Tumor maligne Eigenschaften aufweist im Laufe der Nachsorge auch Metastasen. Es werden drei Subtypen in Form des klassische Sertolizelltumors, der großzelligen, verkalkende Formen mit charakteristischen Kalzifikationen und der seltenen, sklerosierenden Formen unterschieden (S3-Leitlinie 2020).

Granulosazelltumor

Granulosazelltumore sind sehr seltene Tumore, die in einen juvenilen, primär benignen und einen adulten Typ mit einem Altersgipfel im 44. Lebensjahr, unterschieden werden. Etwa 20 % der Tumore weisen maligne Eigenschaften auf. Malignitätsverdächtig sind große Tumore, sowie das Vorhandensein einer Gefäßinvasion und von Tumornekrosen (S3-Leitlinie 2020).
Darüber hinaus gibt es noch weitere sehr seltene Hodentumore wie etwa die benignen Thekome und Fibrome oder Gondadoblastome im Rahmen gonadaler Dysgenesie Syndrome.

Zusammenfassung

Testikuläre Keimzelltumore
  • Hauptgruppe II (I-V) der humanen Keimzelltumore
  • Seminome und Nichtseminome (Embryonalzellkarzinom, Dottersacktumor, Teratom, Chorionkarzinom), Seminomanteile den Nichtseminomen zugeordnet
  • Embryonalzellkarzinome pluripotente Eigenschaften, testikulären Keimzelltumore einzige solide Tumorform mit pluripotentem Charakter
  • Keimzellneoplasie in situ (GCNIS, Germ cell neoplasia in situ) gemeinsame Präkursorläsion testikulärer Keimzelltumore, durch verzögerte Reifung primordialer Keimzellen bzw. Gonozyten
  • Kombination genetische und Umweltfaktoren Auslöser für verzögerte Reifung
  • Aus GCNIS Seminom oder Embryonalzellkarzinom. Durch Differenzierung Embryonalzellkarzinoms Dottersacktumor, Chorionkarzinom, Teratom
  • Charakteristisches Merkmal invasiver testikulärer Keimzelltumore Zugewinn auf kurzem Arm Chromosom 12, i(12p)
  • Testikuläre Keimzelltumore cisplatinsensibel. Seminome und TIN zudem strahlensensibel. Teratom weder chemotherapie- noch strahlensensibel, Differenzierung in malignen Keimzelltumor möglich
  • 10–30 % Chemotherapieresistenz
  • Mechanismen der Chemotherapieresistenz unklar, Erklärungsansätze Apoptosemechanismen, DNA-Reparaturmechanismen, Epigenetik
Nicht-Keimzelltumore des Hodens
  • zumeist von stromalen Strukturen des Hodens, häufigste Leydig-, Sertoli- und Granulosazelltumore
  • Malignes Entartungspotenzial möglich, Leydigzelltumore: ~10 %, Sertolizelltumore: 10–22 %, Granulosazelltumore: ~20 %
Literatur
Molekulare Prognosefaktoren
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