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Einleitung: Durch Zusatz von Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) zur isolierten Leberperfusion (IHP) kann sowohl experimentell als auch klinisch eine verstärkte Tumordestruktion erzielt werden. Der Mechanismus der selektiven TNF-α Wirkung nach IHP ist bisher jedoch nicht geklärt. Im Rahmen einer tierexperimentellen Studie untersuchten wir, inwieweit eine TNF-α-basierte IHP gezielt die nutritive Mikrozirkulation colorectaler Metastasen beeinträchtigt, und damit eine selektive Tumorzerstörung bewirkt.

Material und Methoden: Zwölf Tage nach syngener Implantation von 5x105 CC531 colorectalen Carcinomzellen in die Leber von WAG/RIJ Ratten wurde eine 10-min "in situ IHP" mit 20µg TNF-α (n=7) oder physiologischer Kochsalzlösung (n=7) durchgeführt. Die Mikrozirkulation in Tumor und im benachbarten Lebergewebe wurde mittels quantitativer in vivo Multifluoreszenz–Mikroskopie über einen Zeitraum von 3h nach IHP analysiert. Die systemische Zytokin-Antwort wurde mittels Bestimmung der Serum-Spiegel von TNF-α (Ratte), IL-6, IL-8 und IL-10 untersucht. Zur Beurteilung eines IHP- oder TNF-α-induzierten Leberzellschadens wurden am Ende des Versuchs die GOT-, GPT- und LDH-Serumspiegel bestimmt. Die sinusoidale Perfusion der Leber und die kapillare Perfusion der Metastasen, sowie die mikrovaskuläre Leukozyten-Endothelzell-Interaktion wurden intravital-mikroskopisch analysiert. Des Weiteren erfolgte histologisch nach CAE-Färbung die Beurteilung der Leukozyten-Infiltration in Tumor- und Lebergewebe. Das Ausmaß des apoptotischen Zelltods wurde immunhistochemisch durch Analyse von Caspase-3-positiven Zellen bestimmt.

Ergebnisse: Die TNF-α-basierte IHP führte zu einem selektiven Ausfall der kapillaren Tumorperfusion schon während der ersten 30min Reperfusion nach IHP (Anzahl nicht-perfundierter Kapillaren: TNF-α: 67±5% vs. NaCl: 4±1%; p<0.05), der über die gesamte 3-h Beobachtungszeit anhielt. Im Gegensatz dazu wurde die sinusoidale Perfusion des benachbarten Lebergewebes durch TNF-α nicht beeinträchtigt (5±2% vs. 4±2%). Die TNF-α-bedingte Okklusion von Tumorkapillaren war von einer zusätzlichen Abnahme der Blutflußgeschwindigkeit in den Tumor-drainierenden Venolen begleitet (0.33±0.08mm/s vs 0.69±0.14mm/s; p<0.05). Darüber hinaus induzierte TNF-α eine pro-inflammatorische Zytokin-Antwort mit signifikant erhöhten IL-6 (1420±230 vs. 650±200pg/ml; p<0.05) und signifikant erniedrigten IL-10 (260±30 vs. 820±80pg/ml; p<0.05) Serum-Spiegeln. Entsprechend konnte eine verstärkte Leukozyten-Endothelzell-Interaktion in Tumorvenolen nachgewiesen werden (639±122mm^-2 vs. 318±44mm^-2; p<0.05). Während TNF-α im Lebergewebe keine Steigerung der Apoptose bewirkte, fand sich selektiv im Tumorgewebe bereits nach 3h eine signifikante Zunahme der Caspase-3-positiven Zellen (36.1±9.3 vs. 11.6±1.3 Zellen/HPF; p<0.05).

Schlussfolgerung: Die TNF-α-basierte isolierte Leberperfusion induziert eine unmittelbare und selektive Zerstörung der Tumormikrozirkulation, die mit einer konsekutiven Steigerung des apoptotischen Zelltods im Tumorgewebe einhergeht.