Endogenous Hypoxia Markers in Locally Advanced Cancers of the Uterine Cervix: Reality or Wishful Thinking?

Background:

Tumor hypoxia is considered to be relevant for several aspects of tumor pathophysiology, for acquired treatment resistance, and tumor progression (e. g., in cancers of the uterine cervix). Therefore, there is a demand for simple and universally applicable methods allowing the estimation of oxygenation status in patient material obtained during pretherapeutic diagnostic procedures (biopsies) or surgical treatment. Protein members of the transcriptional response to hypoxia expressed in tumor tissue, e. g., hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α), glucose transporter-1 (GLUT-1) and carbonic anhydrase IX (CA IX) are currently being discussed as “endogenous hypoxia markers”.

Material and Methods:

The (hypothetic) suitability of different markers for the assessment of the oxygenation status is reviewed on the basis of current knowledge.

Results:

Data from studies investigating the suitability of different markers are conflicting. Although a robust induction of HIF-1α, GLUT-1 and CA IX by hypoxia has been demonstrated in vitro, this reaction is modulated both by confounding factors of the tumor microenvironment and intrinsic traits of malignant cells in vivo.

Conclusion:

On the basis of the available data, the suitability of “endogenous hypoxia markers” for the estimation of the oxygenation status of advanced cervix cancers seems questionable.

Hintergrund:

Tumorhypoxie, ein wesentlicher Aspekt der Tumorpathophysiologie, kann zur Entwicklung von Therapieresistenzen und zur Tumorprogression führen (z. B. beim Zervixkarzinom). Es besteht deshalb Bedarf an einfachen und allgemein anwendbaren Methoden für die Bestimmung des Oxygenierungsstatus im Tumormaterial, wie es üblicherweise im Rahmen der prätherapeutischen Diagnostik (Biopsien) oder einer chirurgischen Therapie gewonnen wird. Im Tumorgewebe exprimierte Proteine der transkriptionellen Antwortreaktion auf Hypoxie, z. B. hypoxieinduzierbarer Faktor-1α (HIF-1α), Glucosetransporter-1 (GLUT-1) und Carboanhydrase IX (CA IX), werden gegenwärtig als „endogene Hypoxiemarker“ diskutiert.

Material und Methodik:

Die (hypothetische) Verwendbarkeit verschiedener endogener Marker für die Bestimmung des Oxygenierungsstatus wird anhand der Literatur geprüft.

Ergebnisse:

Die Ergebnisse verschiedener Studien zur Bedeutung endogener Marker für die Analyse des Oxygenierungsstatus sind widersprüchlich. Eine robuste Induzierbarkeit von HIF-1α, GLUT-1 und CA IX durch Hypoxie ist in vitro zwar gegeben, wird jedoch in vivo durch zusätzliche Eigenschaften des Tumormikromilieus und der Tumorzellen selbst, die als Störgrößen wirken, modifiziert.

Schlussfolgerung:

Die Verwendung sog. endogener Hypoxiemarker zur Bestimmung des Oxygenierungsstatus kann nicht empfohlen werden.