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Fragestellung: Knochenmetastasen sind eine häufige Manifestationsform der fortgeschrittenen Neoplasien und gehen mit einer hohen Morbidität einher. Im Rahmen konventioneller Chemotherapien stellen die funktionellen und morphologischen Gefäßveränderungen während des Tumorwachstums eine entscheidene Barriere für das „drug delivery" dar. Im Gegensatz zu Weichteilmetastasen liegen zum Wachstum und der Tumorangiogenese von Knochenmetastasen bisher keine umfassenden Erkenntnisse vor. Weiterhin unterstreichen die Forschungsergebnisse der letzten Jahre die Bedeutung der Metastasenlokalisation für die Tumorprogression und Vaskularisation.

Das Ziel dieser Studie war die Charakterisierung dieser Prozesse anhand eines murinen, orthotopen Metastasenmodells, welches eine kontinuierliche Beobachtung von Tumorwachstum und morphologischen Gefäßcharakteristika ermöglicht.

Methodik: Bei weiblichen SCID-Mäusen (n=8) wurden 1 Mio. fluoreszenzmarkierte Mamma-Karzinomzellen (T47D, pDSRed) in das metaphysäre Knochenmark eingebracht und nachfolgend das Femurwindow implantiert. Am 3., 8. und 14. Tag wurde die Tumorgröße, die funktionelle Gefäßdichte sowie der Gefäßdurchmesser und das Gefäßverteilungsmuster nach i.v. Applikation von FITC-Dextran mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie bestimmt. Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Mann-Whitney-U-Test für ungepaarte Stichproben, wobei signifikante Unterschiede zwischen den Tagen bei p 0,05 angenommen wurden.

Ergebnisse: Nach Implantation der Tumorzellen hat sich am Tag 3 eine zusammenhängende Tumormasse von durchschnittlich 0,16 mm² gebildet, welche sich signifikant zum Tag 8 verdreifachte und nach 14 Tagen signifikant auf eine Fläche von 1,53 mm² vergrößerte. Die Gefäßdichte an Tag 3 von 147 cm/cm² reduziert sich signifikant im Verlauf des Messzeitraums auf 114 cm/cm² an Tag 14, wobei der durchschnittliche Gefäßdurchmesser von 19,8 µm am 3. Tag auf 25,4 μm am 14. Tag anstieg. Die Analyse der Gefäßanzahl mit definierten Durchmessern pro Fläche zeigte eine Verlagerung von den kleineren Kapillaren hin zu großkalibrigen Gefäßen.

Schlussfolgerungen: Hiermit können wir erstmalig zeigen, dass die für Tumorgefäße in Weichteilmetastasen beschriebenen charakteristischen morphologischen Veränderungen auch für Knochenmetastasen ihre Gültigkeit haben.

Dies bezüglich ist anzunehmen, dass für Knochenmetastasen ähnliche therapeutische Barrieren bezüglich des „drug delivery`s“ bestehen. Neben den morphologischen sind auch die funktionellen Gefäßparameter für die Progredienz des Tumorwachstums und die Effizienz therapeutischer Strategien von Bedeutung. Die weitergehende Charakterisierung dieses Modells verspricht neben tieferen Einblicken in die Pathophysiologie der Knochenmetastasten auch die Möglichkeit einer knochenspezifischen Therapieoptimierung.