The role of the cell adhesion molecule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1) in lymphogenous metastasis of prostate cancer (PCa)

Der epithelialen Präsenz des Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1) in Prostatadrüsen wird eine tumorsupprimierende Funktion zugeschrieben. Maligne Veränderungen des Prostatadrüsenepithels bei einem PCa führen zu einer Abnahme der epithelialen CEACAM1-Expression, zu einem Verlust der Zellpolarität und zu einer erhöhten Zellproliferation (prostatische intraepitheliale Neoplasie (PIN)). Während des PIN-Stadiums exprimieren benachbarte Blut- und Lymphgefäße CEACAM1. CEACAM1 selbst wirkt pro-angiogen und stimuliert die Gefäßneubildung und auch die Neubildung von Lymphgefäßen, Lymphangiogenese. Seine Rolle in der Tumor-Lymphangiogenese und dadurch bedingten Metastasierung von Tumoren wurde bisher nicht ausreichend geklärt. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle von CEACAM1 bei der lymphogenen PCa-Metastasierung anhand von immunhistochemischen (IHC) Analysen am humanem PCa-Prostata- und Lymphknoten-(LN)-Gewebe, sowie im Mausmodell zu analysieren. Laut den Immunfluoreszenzanalysen traten in den PIN-Arealen signifikant mehr CEACAM1-positive Blut- und Lymphgefäße auf, als in den darauffolgenden Tumorstadien. Weiter wurde eine CEACAM1-Expression in LN-Sinusgewebe bereits bei Niedrig-Risiko-Patienten (pN0) detektiert. Diese frühe CEACAM1-Expression trat auch in den LN im PCa-Mausmodell auf. Weiter wurde im LN-Gewebe von „Hoch-Risiko“-Patienten (pN1) eine luminale CEACAM1-Expression innerhalb der aus Tumorzellen bestehenden Drüsen beobachtet, die mit der CEACAM1-Expression in nativen Prostatadrüsen vergleichbar ist. Auch das angiogen-aktivierte Gefäßendothel von pN0- und pN1-LN war CEACAM1-positiv. Bei Hoch-Risiko-Patienten (pN1) nahmen die CEACAM1-positiven Blut- und Lymphgefäße im Tumorstroma mit zunehmender Dedifferenzierung des Gewebes ab. Die CEACAM1/PSA-Doppelimmun-fluoreszenzanalysen ergaben eine heterogene Expression der beiden Marker bei Intermediate-risk-Patienten und mit zunehmender Dedifferenzierung des Tumorgewebes einen epithelialen Verlust der CEACAM1-Expression in den PSA-positiven G3-Tumordrüsen. Das Fehlen von PSA in pN0-LN und die nachweisbare Expression von PSA in pN1-LN bestätigten PSA als geeigneten PCa-Zellmarker in LN. In pN1-LN ohne Drüsenbildung traten Zellansammlungen mit einer nach außen gerichteten CEACAM1-positiven Front und einem im Zentrum liegenden PSA-positiven Bereich auf. Diese Befunde belegen einen Zusammenhang zwischen der endothelialen CEACAM1-Expression im Sinus und der Mikrometastasierungswahrscheinlichkeit im pN0-LN-Gewebe von PCa-Patienten. Potentiell lässt sich daher im Niedrig-Risiko-PCa-Patientenkollektiv über eine CEACAM1-Bestimmung in LN das Risiko für eine Metastasierung frühzeitig erkennen.The epithelial presence of carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1) in prostate glands is thought to have a tumor suppressive function. Malignant changes in the prostate gland epithelium in PCa result in a decrease in epithelial CEACAM1 expression, loss of cell polarity, and increased cell proliferation (prostatic intraepithelial neoplasia (PIN)). During the PIN stage, adjacent blood and lymphatic vessels express CEACAM1. CEACAM1 itself acts pro-angiogenically and stimulates new vessel formation and also new lymph vessel formation, lymphangiogenesis. Its role in tumor lymphangiogenesis and consequent tumor metastasis has not been adequately elucidated. The aim of this work was to analyze the role of CEACAM1 in lymphogenic PCa metastasis using immunohistochemical (IHC) analyses on human PCa prostate and lymph node (LN) tissues, as well as mouse models. According to the immunofluorescence analyses, significantly more CEACAM1-positive blood and lymphatic vessels occurred in PIN areas than in subsequent tumor stages. Further, CEACAM1 expression in LN sinusoidal tissue was detected as early as in low-risk patients (pN0). This early CEACAM1 expression also occurred in the LN in the PCa mouse model. Furthermore, luminal CEACAM1 expression within glands composed of tumor cells was observed in LN tissue from "high-risk" patients (pN1), comparable to CEACAM1 expression in native prostate glands. The angiogenic-activated vascular endothelium of pN0- and pN1-LN was also CEACAM1-positive. In high-risk patients (pN1), CEACAM1-positive blood and lymphatic vessels in the tumor stroma decreased with increasing tissue dedifferentiation. CEACAM1/PSA double-immunofluorescence analyses revealed heterogeneous expression of the two markers in intermediate-risk patients and epithelial loss of CEACAM1 expression in PSA-positive G3 tumor glands with increasing tumor tissue dedifferentiation. The absence of PSA in pN0-LN and the detectable expression of PSA in pN1-LN confirmed PSA as a suitable PCa cell marker in LN. In pN1-LN without gland formation, cell accumulations occurred with an outward CEACAM1-positive front and a PSA-positive area located in the center. These findings demonstrate a correlation between endothelial CEACAM1 expression in the sinus and micrometastasis probability in pN0-LN tissue of PCa patients. Potentially, therefore, in the low-risk PCa patient population, CEACAM1 determination in LN allows early detection of the risk for metastasis