A Classification of Tumor Development Based on an Analysis of Enzymes in Tissue Sections of Hypernephroid Carcinoma in Man

Sections of hypernephroid carcinoma from 20 cases were investigated for aldolase isozymes A and B by a mixed aggregation immuno-cytochemical technique, and for the brush border membrane enzymes aminopeptidase and alkaline phosphatase by conventional histochemical techniques. It was found that the cases could be grouped into four types: type 1 (1 case) contained all 4 enzymes; type 2 (7 cases) contained all enzymes except aldolase-B; type 3 (7 cases) possessed aldolase-A and one brush border membrane enzyme; type 4 (5 cases) contained only aldolase-A. The aldolase-A concentration in all tumor cells was higher than that in proximal tubule cells, whereas the concentration of the two brush border enzymes was lower. In cases type 2 and 3, but not in type 4 occasional patches of cells were found to contain some aldolase-B and/or higher amounts of the brush border enzymes than the surrounding cells. No correlation was observed between clear cell and granular cell hypernephroid carcinomas or the invasiveness or the nuclear polymorphism of the tumors on the one hand with their enzyme type on the other.

These histological enzyme analyses suggest that most, if not all, hypernephroid carcinomas are derived from kidney proximal tubule cells and that the tumor cells then progressively lose aldolase-B, and subsequently the brush border enzymes, but at the same time producing more aldolase-A. The presence of the enzyme-rich patches suggest different patterns of proliferation and differentiation among the tumor cell population.

Three tumors other than hypernephroid carcinoma were also examined in this way. The results suggest that histoenzymological analyses are of general applicability in studies of tumor progression. They should also be useful for biopsy and aspiration cytology.

Hypernephroide Karzinome von 20 Patienten wurden nach operativer Exstirpation auf ihren Gehalt an Aldolase-A, Aldolase-B und den Bürstensaumenzymen, Aminopeptidase und alkalische Phosphatase, in Gewebehomogenaten und am Gewebeschnitt untersucht. Eine immunozytochemische Methode, beruhend auf dem immunochemischen Prinzip einer gemischten Aggregation, diente dem Nachweis und der Lokalisation der Aldolasen, übliche histochemische Methoden dem Nachweis der beiden Bürstensaummembranenzyme Aminopeptidase und alkalische Phosphatase. Die Ergebnisse von Homogenatanalysen waren für eine Klassifizierung der Progredienz des Karzinoms nicht brauchbar im Gegensatz zur Gewebsschnittanalyse. Letztere erlaubte eine Einteilung der Karzinome in 4 Typen: Typ 1 (1 Fall) besaß alle 4 Enzyme, Typ 2 (7 Fälle) enthielt alle Enzyme außer Aldolase-B, Typ 3 (7 Fälle) besaß Aldolase-A und eines der Bürstensaummembranenzyme, Typ 4 (5 Fälle) enthielt nur Aldolase-A, keines der anderen 3 Enzyme war nachweisbar. Die Konzentrationen an Aldolase-A waren in allen Tumorzellen höher, die der Bürstensaummembranenzyme und der Aldolase-B niedriger als in den Hauptstücken des Nephrons. In den Typen 2 und 3, aber nicht in Typ 4, kamen gelegentlich Zellhaufen vor, die geringe Mengen an Aldolase-B und/oder höhere Konzentrationen an Bürstensaumenzymen besitzen als die sie umgebenden übrigen Tumorzellen. Keine Korrelation besteht zwischen diesen enzymatisch bestimmten Tumortypen und anderen morphologischen Kriterien, wie dem klarzelligen oder granulärzelligen hypernephroiden Karzinom, dem Ausmaß der Tumorinfiltration in das gesunde Gewebe und dem Kernpolymorphismus.

Aufgrund der Lokalisation und des Vorkommens der 4 Enzyme in den Tumorzellen der klassifizierten Fälle kann angenommen werden, daß die meisten hypernephroiden Karzinome von den Hauptstücken des Nephrons abstammen und daß die Tumorzellen fortlaufend erst Aldolase-B und dann die Bürstensaummembranenzyme verlieren, aber bereits von Anfang an mehr Aldolase-A produzieren. Das Vorkommen der oben erwähnten Zellhaufen läßt recht unterschiedliche Proliferationen und Differenzierungen in einem scheinbar einheitlichen Tumorverband vermuten. Ähnliche Ergebnisse wurden an einer Anzahl anderer Tumoren gewonnen. Somit erscheint es möglich, durch Enzym- und insbesondere durch Isoenzymbestimmungen in Zellen für die Biopsie oder die Aspirations-Zytologie Differenzierungsgrade und Homogenität eines Tumors zu erfassen.