Das Merkelzellkarzinom (MZK) wurde erstmals 1972 von Cyril Toker [1] als trabekuläres Karzinom der Haut beschrieben. Durch den einige Jahre später erfolgten elektronenmikroskopischen Nachweis neuroendokriner Granula in diesen trabekulären Karzinomen [2–4] gingen die Autoren dieser Studien davon aus, dass diese Karzinome ihren zellulären Ursprung von den Merkelzellen der Haut nehmen könnten. Mit dem daraufhin erfolgten immunhistochemischen Nachweis der Expression neuroendokriner und epithelialer Differenzierungsmarker glaubte man, diesen Eindruck bestätigt zu sehen [5, 6], und dementsprechend wurde der Begriff des Merkelzellkarzinoms (MZK) verwendet.

MZK sind hochmaligne Tumoren der Haut, die v. a. bei älteren oder immunsupprimierten Patienten auftreten. Das 5‑Jahres-Überleben des lymphknoten- und fernmetastasierten MZK ist niedrig [7]. Trotz teils aggressiver chemo- und radiotherapeutischer Behandlungsansätze beträgt die mediane Lebenserwartung aufgrund von frühzeitigen Rezidiven nur 29 Monate [8]. Die chirurgische Exzision des Primärtumors und befallener Lymphknoten in Kombination mit adjuvanter Bestrahlung gilt als aussichtsreichste Therapieform [9, 10]. Sehr Erfolg versprechende Ergebnisse zeigen v. a. aktuelle Studien zur MZK-Behandlung mit immunmodellierenden Medikamenten [11, 12].

Obwohl es sich bei MZK um relativ seltene Tumoren handelt, ist sowohl in Europa als auch in den USA ein deutlicher Anstieg der Inzidenz des MZK zu beobachten. So hat sich die Inzidenz des MZK in den Niederlanden bis 2007 verdoppelt [13] und in den USA verdreifacht [14]. Etwa 80 % der MZK sind assoziiert mit dem Merkelzell-Polyomavirus (MCPyV), das 2008 identifiziert wurde [15]. Die übrigen 20 % der MZK sind MCPyV-negativ und zeichnen sich durch charakteristische UV-assoziierte Schäden auf genomischer Ebene aus [16, 17].

Etwa 80 % der Merkelzellkarzinome sind assoziiert mit dem Merkelzell-Polyomavirus

Histologisch handelt es sich bei den MZK um eine heterogene Gruppe von 3 sehr unterschiedlichen Typen. Neben dem bereits eingangs erwähnten trabekulären Typ (ca. 5–10 %) des MZK unterscheidet man den intermediären (ca. 85–90 %) und kleinzelligen Typ des MZK (ca. 5–10 %). Der intermediäre Typ, der histomorphologisch, d. h. nicht ohne Immunhistochemie, von einem Non-Hodgkin-Lymphom zu unterscheiden ist, wächst genauso wie der weitaus seltenere kleinzellige Typ tief dermal, häufig perivaskulär gelegen, teils tief bis in das subkutane Fettgewebe hinein. Es ist wichtig zu erwähnen, dass diese Typen des MZK zumeist die papilläre Dermis, die Epidermis und die Adnexstrukturen aussparen, also insbesondere die Strukturen, in denen Merkelzellen anzutreffen sind [18].

Mittlerweile gilt die Theorie, dass MZK ihren zellulären Ursprung in den Merkelzellen haben, als weitgehend überholt. Nachfolgend sollen die derzeit verschiedenen Theorien zur Ursprungszelle des MZK diskutiert werden. Außer den Merkelzellen werden derzeit epidermale bzw. dermale Stammzellen und frühe B‑Zellen als Zellpool diskutiert, aus denen sich möglicherweise MZK ableiten können. In dieser Arbeit liegt der Schwerpunkt auf der kürzlich von uns formulierten Hypothese, dass MZK sich von Prä‑/pro-B-Zellen ableiten. Die Kombination der Kenntnis des zellulären Ursprungs und der jüngst charakterisierten Ätiologie der Mehrheit der MZK, d. h. des MCPyV, stellen eine wesentliche Grundlage einer nachhaltig erfolgreichen, zielgerichteten und effektiven Behandlung dieser hochgradig malignen Hauterkrankung dar.

Merkelzell-Polyomavirus

Einer der wesentlichsten Beiträge, der grundlegend das Verständnis zur Ätiologie und Pathogenese des MZK verändert hat, wurde im Jahr 2008 von der Arbeitsgruppe von Yuan Chang und Patrick Moore an der Universität Pittsburgh, USA, publiziert [15]. Mit der Identifikation eines neuen humanen Polyomavirus, das konsequenterweise Merkelzell-Polyomavirus (MCPyV) genannt wurde, gelang zum ersten Mal der Nachweis der genomischen Integration eines humanen Polyomavirus in humane Tumor-DNA. Polyomaviren sind kleine doppelsträngige DNA-Viren, die in heterologen tierexperimentellen Modellen ein breites Spektrum maligner Tumoren induzieren können. Sowohl die Integration der MCPyV-DNA als auch der kurz darauf erfolgte Nachweis tumorspezifischer funktioneller Mutationen des „large T antigens“ (LTag), eines viralen Onkogens des MCPyV, legten eine wichtige funktionale Relevanz in der Ätiologie und Pathogenese des MZK nahe [15, 19]. Eine Vielzahl an Folgestudien hat die Assoziation von MCPyV in ca. 80 % der MZK bestätigt (z. B. [20–22]). Im Jahr 2012 wurde das MCPyV von der International Agency of Cancer Research (IACR) als Karzinogen der Klasse 2A eingestuft [23]. Experimentelle Knock-down-Versuche haben mittlerweile die funktionelle Abhängigkeit der MZK vom LTag gezeigt [24].

Theorien zum zellulären Ursprung des Merkelzellkarzinoms

„Out of Merkel cell“-Hypothese: Herkunft Merkelzelle?

Ultrastrukturell lassen sich sowohl in Merkelzellen als auch MZK neuroendokrine Granula nachweisen [2–4]. Darüber hinaus weisen sowohl Merkelzellen als auch MZK immunhistochemisch neuroendokrine (Synaptophysin, Chromogranin A und CD56) und epitheliale (Zytokeratine, CK20) Proteinexpression auf (Abb. 1). Der typische punktförmige perinukleäre immunhistochemische Nachweis von Zytokeratin 20 (CK20)-Expression gilt als nahezu pathognomonisch für die Diagnose eines MZK. Auch im Kontext klinischer Eigenheiten des MZK und histologischer Studien wurde lange Zeit davon ausgegangen, dass Merkelzellen den zellulären Ursprung des MZK darstellen.

Allerdings sind in den letzten Jahren an dieser Hypothese erhebliche Zweifel entstanden. Diese gründen sich v. a. auf dem fehlenden Nachweis des MCPyV in den nicht proliferierenden, postmitotischen Merkelzellen [18, 25]. Auch ist immunhistochemisch der Nachweis einer MCPyV-Expression nur in MCPyV-positiven MZK zu führen, aber nicht in Merkelzellen oder anderen kutanen Zellkompartimenten ([18], eigene unpublizierte Daten). Darüber hinaus lässt sich in der spezifischen MCPyV-DNA-Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung (FISH) keine Virus-DNA in Merkelzellen nachweisen (eigene unpublizierte Daten).

Kürzlich wurde unter Verwendung von 2 unterschiedlichen transgenen Mausmodellen gezeigt, dass das onkogene „small T antigen“ (sTag) des MCPyV nicht zur Induktion von MZK in diesen Modellen führt [26, 27]. Das Fehlen eines malignen Phänotyps der Merkelzellen in diesen transgenen Mausmodellen spricht sehr deutlich gegen die Merkelzelle als zellulären Ursprung des MZK.

Hinzu kommen aber auch deutliche Unterschiede in der Genexpression der MZK und Merkelzellen: Gene, die in MZK häufig exprimiert werden, wie z. B. KIT, PAX-5, TdT und BCL-2, werden nicht in Merkelzellen nachgewiesen.

Die Merkelzelle ist mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit nicht die Ursprungszelle des Merkelzellkarzinoms

Eines der wichtigsten Argumente, das die Merkelzelle als Ursprungszelle des MZK infrage stellt, ist die räumliche Trennung der überwiegenden Mehrzahl (>95 %) der MZK und der Merkelzellen. MZK sind v. a. in der tiefen Dermis bzw. im subkutanen Fettgewebe anzutreffen und somit räumlich deutlich von den Merkelzellen der epidermalen/dermalen Junktionszone entfernt. Auch die histomorphologische Diversität der MZK, die neben dem intermediären, kleinzelligen und trabekulären Typ auch sog. Mischtypen kennt, lässt sich mit der Merkelzelle als mögliche Ursprungszelle der MZK nicht erklären.

(Epi)dermale Stammzellhypothese

Die oben genannte histomorphologische Diversität der MZK könnte möglicherweise erklärt werden, wenn man davon ausginge, dass dermale und epidermale Stammzellen die Ursprungszelle des MZK darstellen. Im Gegensatz zu den postmitotischen Merkelzellen besitzen diese die Möglichkeit zur Reproduktion und Differenzierung. Letztere würde insbesondere die histologische Heterogenität der MZK erklären können. Die Argumente, die für dermale oder epidermale Stammzellen als Ursprungszelle des MZK sprechen, sind eine Anzahl von Proteinen, die sowohl in MZK als auch in (epi)dermalen Stammzellen exprimiert werden. Als Beispiele hierfür sind Neurofilament, Synaptophysin, neuronspezifische Enolase und Zytokeratin 14 zu nennen [28]. Die Expression dieser Proteine ist jedoch oftmals sehr variabel.

Entsprechend der (epi)dermalen Stammzellhypothese könnten MZK durch die Infektion von (epi)dermalen Stammzellen mit MCPyV entstehen, was in einigen Fällen zur malignen Transformation in ein MZK führen könnte. Hierzu im Widerspruch stehen kürzlich publizierte Ergebnisse von Ex-vitro-Zellkulturexperimenten, bei denen dermale Stammzellen nur selten von MCPyV infiziert werden konnten. Laut dieser In-vitro-Studie lassen sich v. a. Fibroblasten mit MCPyV infizieren und bieten sich somit als ein In-vitro-Modell an [29]. In diesem Kontext ist es wichtig zu betonen, dass in dermalen Fibroblasten – auch im Randgebiet MCPyV-positiver MZK – sich sowohl immunhistochemisch als auch unter Zuhilfenahme der MCPyV-DNA-FISH kein MCPyV nachweisen lässt (eigene unpublizierte Daten).

„Prä‑/pro-B-Zell“-Hypothese: B‑Vorläuferzellen als zellulärer Ursprung der Merkelzellkarzinome

Sowohl der morphologisch blastäre Phänotyp als auch das immunhistochemische Expressionsmuster (TdT-, PAX-5- und CD56-Expression) können dazu führen, dass v. a. der intermediäre Typ der MZK mit kutanen Manifestationen lymphoproliferativer Neoplasien verwechselt wird [30, 31]. Buresh et al. [32] etwa berichteten von einem MZK mit blastärem Phänotyp und TdT-Expression, einem frühen B‑Zell-Marker. Eine anschließende Analyse von 26 primären MZK zeigte eine Prävalenz von TdT in 73 % aller Fälle [32]. Dong et al. [33] hingegen fanden den B‑Zell-spezifischen Aktivierungsfaktor PAX-5 in nahezu allen untersuchten MZK exprimiert. So ist es nicht erstaunlich, dass dieser bekannte diagnostische Fallstrick gelegentlich dazu führt, dass MZK zur referenzpathologischen Begutachtung an Konsultationszentren maligner Lymphome vorgelegt werden.

Abb. 1
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Schema zur Prä‑/pro-B-Zell-Hypothese als zellulärer Ursprung des Merkelzellkarzinoms (MZK). Das MZK weist eine triliniäre Differenzierung auf. Der Prä-/pro-B-Zell-Hypothese zufolge spiegelt die frühe B‑Zell-Differenzierung (z. B. PAX 5, TdT, IgM, IgA, E2A, EBF-1) das Expressionsmuster der Ursprungszelle, d. h. einer Prä‑/pro-B-Zelle, wider. Die epitheliale und neuroendokrine Differenzierung können möglicherweise in Folge der MCPyV (Merkelzell-Polyomavirus)-Infektion, -Integration oder Transformation interpretiert werden

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In nicht-neoplastischen Zellen wird die spezifische Koexpression von PAX-5 und TdT v. a. in Prä‑/pro-B-Zellen beschrieben. PAX5- und TDT-Koexpression in malignen Neoplasien wird bei der akuten lymphatischen Leukämie (ALL) gefunden. Auf der Grundlage dieser in der Literatur beschriebenen häufigen Koexpression früher B‑Zell-spezifischer Differenzierungsmarker in MZK und auf der Basis eigener Untersuchungen haben wir 2013 die Hypothese formuliert, dass der zelluläre Ursprung der MZK in den Prä‑/pro-B-Zellen liegt [34]. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der Zeitpunkt in der frühen B‑Zell-Entwicklung, in dem die MCPyV-Infektion stattfindet, sowohl den Phänotyp als auch das entsprechende B‑Zell-Expressionsprofil des MZK bestimmt. MCPyV infiziert und transformiert die Prä‑/pro-B-Zellen und induziert so mutmaßlich die Expression der Zytokeratine und den neuroendokrinen Phänotyp.

Mit diesem Modell könnten der intermediäre und kleinzellige Phänotyp des MZK erklärt werden, da entsprechende Zelltypen auch in den unterschiedlichen Phasen der Prä-/pro-B-Zelle gefunden werden. In eigenen Untersuchungen an 21 MZK konnten wir zum einen die PAX5- und TdT-Expression in den MZK bestätigen. Hierbei sind wir davon ausgegangen, dass das Ausmaß der TdT- und PAX5-Expression das Entwicklungsstadium der Prä-/pro-B-Zelle widerspiegelt (Abb. 1). Darüber hinaus wurden molekulardiagnostisch in 3 MZK Immunglobulin-Leichtkettenrestriktion und in 1 Fall Klonalität der schweren Kette nachgewiesen. Die Daten zur Immunglobulin-Leichtkettenrestriktion wurden bereits im darauffolgenden Jahr von einer japanischen Arbeitsgruppe mittels RNA-in-situ-Hybridisierung bestätigt [35]. Bemerkenswert ist, dass die Prä‑/pro-B-Zell-Differenzierung sowohl in MCPyV-positiven und MCPyV-negativen MZK gefunden wird [34, 35]. Hingegen wird die Immunglobulin-Leichtkettenrestriktion nur in MCPyV-positiven MZK nachgewiesen [35]. In unserer Testreihe von 21 MZK konnten wir bei fast allen MZK eine Expression der einen oder anderen Ig-Klasse oder Ig-Bestandteile feststellen. So wurde in etwa der Hälfe aller MZK IgA, IgG und Ig-λ nachgewiesen. In geringerer Frequenz konnte auch Ig-κ und IgM detektiert werden [34]. Interessanterweise konnten wir keine Expression von Ig-κ oder -λ in MCPyV-negativen MZK feststellen. Das könnte von klinischer Relevanz sein, da Paulson et al. [38] in einer unabhängigen Studie Ig-Expression von MZK mit einer günstigeren klinischen Prognose korrelieren konnten.

Im Laufe der Jahre wurde die Liste der Prä‑/pro-B-Zell-Marker, deren spezifische Expression im MZK nachgewiesen wurde, stets länger. Kürzlich konnten wir die Proteinexpression von „early B cell factor 1“ (EBF-1) und E2A in der Mehrzahl der MZK nachweisen (eigene unpublizierte Daten). Alle diese Faktoren sind frühe B‑Zell Marker und insbesondere in der Kombination in hohem Maße spezifisch. Nennenswert ist außerdem, dass einige dieser Faktoren, wie etwa PAX-5 und EBF-1, essenziell für das Überleben und die Integrität von B‑Zellen sind [36, 37]. Dies legt den Schluss nahe, dass ihre Expression von einiger biologischer Bedeutung für die Integrität und Viabilität des MZK ist. Allerdings fehlen zum jetzigen Zeitpunkt noch In-vitro-Versuche, um die Abhängigkeit des MZK von B‑Zell-Faktoren zu bestätigen.

Die Expression und Mutation von diversen Immunglobulinen (IgA, IgG, IgM) und Immunglobulinketten (Ig-κ und Ig-λ) ist eines der stärksten Argumenten die für die Prä‑/pro-B-Zell-Hypothese sprechen. Die Expression, Mutation und das Rearrangement von Ig ist sehr ungewöhnlich für ein Karzinom, zumal für einen Hautkrebs.

Die mögliche klinische Relevanz der Expression von B‑Zell-Markern wird durch weitere klinische Studien untermauert. Verhaegen et al. [39] konnten 2014 die Abhängigkeit von MZK von „B-cell lymphoma 2“ (BCL-2) nachweisen. Knock-down von Mitgliedern der bcl-2-Genfamilie führte zu einer Verminderung der Viabilität und Apoptose in einem Großteil der untersuchten MZK-Zelllinien. Ein noch eindrucksvolleres Ergebnis konnten die Autoren mit dem pan-bcl-2-Inhibitor ABT-263 zeigen. Nicht nur wurde eine nachhaltige Wachstumshemmung in 10 von 11 Zelllinien erreicht, sondern es wurde auch Apoptose induziert. Diese Ergebnisse konnten auch in einem Maus-Xenograft Model mit einer repräsentativen MZK-Zelllinie bestätigt werden [39].

Darüber hinaus erweist sich das Ergebnis einer kürzlich publizierten Fallkasuistik in diesem Zusammenhang als sehr interessant: Shiver et al. [40] berichten über eine eindrucksvolle klinische Remission eines metastasierten MZK unter Verwendung des PI3K-δ-Inhibitors Idelalisib, der v. a. Verwendung bei B‑Zell-Non-Hodgkin-Lymphomen findet.

Eine Vielzahl von Faktoren spricht für Prä‑/pro-B-Zellen als Ursprungszelle des Merkelzellkarzinoms

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass eine Vielzahl von Faktoren für Prä‑/pro-B-Zellen als Ursprungszelle des MZK spricht. Die durch uns formulierte Hypothese schlägt eine neuartige Betrachtung des zellulären Ursprungs der MZK vor. Diese betrachtet eine Prä‑/pro-B-Zelle als Ausgangspunkt des MZK. Durch MCPyV-Infektion und Integration wird eine Prä‑/pro-B-Zelle transformiert (Abb. 1), die dann insbesondere bei immunkompromittierten und älteren Patienten zu einem klinisch manifesten MZK führen kann. Da die MCPyV-negativen MZK mit Ausnahme des Immunglobulinnachweises ebenfalls diese Prä‑/pro-B-Zell-Differenzierung aufweisen, kann spekuliert werden, dass es zu der MCPyV-abhängigen Transformation alternative Transformationsursachen der Prä‑/pro-B-Zellen geben muss, die zu einem vergleichbaren malignen Phänotyp eines MZK führen. Dies ist auch insbesondere hinsichtlich der Herkunft kleinzelliger Karzinome anderer anatomischer Lokalisationen (z. B. kleinzelliges Lungenkarzinom) von Interesse, da auch hier der zelluläre Ursprung unbekannt ist und möglicherweise in frühen B‑Zellen (z. B. Prä‑/pro-B-Zellen) zu finden ist.

Fazit für die Praxis

  • Der zelluläre Ursprung des Merkelzellkarzinoms ist unbekannt.

  • Derzeitige Konzepte zum zellulären Ursprung des Merkelzellkarzinoms umfassen die Merkelzelle, eine (epi)dermale Stammzelle oder eine frühe B‑Zelle.

  • Auf der Basis der Prä‑/pro-B-Zell-Hypothese können sowohl mikroanatomische und morphologische Eigenschaften als auch Genexpressionsmuster des Merkelzellkarzinoms erklärt werden.

  • Die Identifizierung des zellulären Ursprungs und somit die Klassifikation des Merkelzellkarzinoms kann neue therapeutische Möglichkeiten eröffnen.