Nagalase-Test

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Fragen:

1. Was ist „Nagalase“?
2. Welche Rolle spielt die Nagalase?
3. Noch einmal genau: „Was ist „Gc-MAF““?
4. Wie kommt es nun zur Inaktivierung von Gc-MAF durch Nagalase?
5. „Nagalase-Test“: Was ist das?
6. Ich möchte den Nagalase-Test durchführen lassen? Wie geht das?
7. Was kostet der Test und wie wird der Test abgerechnet?
8. Künstlich hergestellter Gc-MAF zur Behandlung von Erkrankungen
9. Welche weiteren Mess-Werte können bei einer Gc-MAF-Therapie noch von Bedeutung sein?
10. Zusammenfassung
11. Literatur
12. Erklärung wichtiger Begriffe

Was ist „Nagalase“?

Die sog. „Nagalase“ ist ein körpereigenes Enzym, welches im Zucker-Stoffwechsel eine Rolle spielt. Der wissenschaftlich korrekte Name ist „N-Acetyl-Galaktosaminidase“. Nagalase kann bestimmte Zucker-Moleküle, nämlich das sog. N-Acetyl-Galaktosamin, aus großen Molekülen abspalten.

Nagalase kann die u.a. aus N-Acetyl-Galaktosamin bestehende Zucker-Seitenkette des sog. „Vitamin D-bindenden Proteins“ („DBP“) abspalten.

DBP kommt im Serum vor und wurde auch als „Gc-Protein“ bezeichnet.

Yamamoto und Kollegen berichteten, dass Tumore vermehrt Nagalase ausschütten (Yamamoto et al. 2008a, 2008b, 2008c, Reddi et al. 2000). Entsprechend wurde auch berichtet, dass Tumor-Erkrankungen mit einem erhöhten Nagalase-Wert im Serum verknüpft sind.

Der von Tumoren produzierten Nagalase wurde eine unterdrückende Wirkung auf das Immunsystem zugeschrieben; medizinisch als „immun-supprimierende Wirkung“ bezeichnet. Die Nagalase-vermittelte Immun-Suppression bei Tumorerkrankungen trägt vermutlich dazu bei, das Wachstum des bestehenden Tumors und die Ausbildung von Metastasen zu fördern.

Die immunsupprimierende Wirkung von Nagalase wird dadurch erklärt, dass die Bildung des immunstimulierenden Faktors Gc-MAF aus Gc-Protein verhindert wird (mehr Informationen zu diesem Mechanismus siehe unten).

Wichtig ist zu erwähnen, dass in den letzten Monaten einige Publikationen von Yamamoto und Kollegen von den Herausgebern der entsprechenden Zeitschriften zurückgezogen („retracted“) wurden, da erhebliche Mängel bezüglich der wissenschaftlichen Sorgfalt nachgewiesen wurden. Dies betrifft zumindest die unten genannten Arbeiten im International Journal of Cancer 2008 (s.u. Yamamoto et al. 2008c) und in Cancer Immunology , Immunotherapy 2008 (s.u. Yamamoto et al. 2008b).

Neuere Arbeiten von Ward et al. (Am J Immunol, 2014) und Ruggiero et al. (Anticancer Research, 2014) wiederum unterstützen eine mögliche Rolle von GcMAF bei Tumorerkrankungen.

Welche Rolle spielt die Nagalase?

Wie bereits erwähnt ist die Nagalase unter normalen („physiologischen“) Bedingungen an dem Stoffwechsel von Zucker-Seitenketten beteiligt.

Der von Tumoren gebildeten Nagalase wird eine immunsupprimierende Wirkung zugesprochen (Saharuddin et al. 2002, Yamamoto et al. 1997).

Unter diagnostischen Aspekten wird die Nagalase-Bestimmung bei Tumor-Patienten herangezogen, um das Ansprechen auf therapeutische Maßnahmen zu verfolgen („Therapie-Monitoring“). Insbesondere bei der Therapie mit Gc-MAF wird die Nagalase-Bestimmung eingesetzt.

Es gibt eine genetische Erkrankung bei der die Nagalase-Bildung gestört ist: „Morbus Schindler“. Diese Erkrankung ist mit Störungen des Nervensystems verbunden.

Noch einmal genau: „Was ist „Gc-MAF““?

Das Gc-Protein besitzt eine Zucker-Seitenkette, die aus aus drei Zuckermolekülen besteht, nämlich N-Acetyl-Galaktosamin, Galaktose und Sialinsäure (ein sog. „Tri-Saccharid“ = „Dreier-Zucker“).

Wird von diesem Tri-Saccharid die Galaktose und Sialinsäure abgespalten, verbleibt nur noch N-Acetyl-Galaktosamin als verkürzte Zucker-Seitenkette.

Für dieses so veränderte Gc-Protein wurde starke aktivierende Wirkung für Makrophagen beschrieben; es ist also ein „Makrophagen-aktivierender Faktor“, abgekürzt als „MAF“.

Das durch teilweise Zucker-Abspaltung aus Gc-Protein abgeleitete Makrophagen-aktivierende Molekül wird als „Gc-MAF“ bezeichnet (Saharuddin et al. 2002, Kuchiike et al. 2013, Kisker et al. 2003)

Es wird angenommen, dass diese teilweise Zuckerabspaltung von dem Gc-Protein unter natürlichen Bedingungen von Enzymen in Immunzellen bewerkstelligt wird, nämlich durch eine sog. „Galaktosidase“ von B-Lymphozyten und eine „Sialidase“ von T-Lymphozyten.

Gc-MAF welches durch Immunzellen bei Entzündungs- und Abwehr-Reaktionen gebildet wird, wird eine wichtige Rolle bei der Immun-Abwehr, insbesondere aber bei der Immunantwort gegen Tumoren (Kisker et al. 2003, Thyer et al, 2013b, Uto et al. 2012, Kuchiike et al. 2013) zugesprochen.

Wie kommt es nun zur Inaktivierung von Gc-MAF durch Nagalase?

Durch das Enzym „Nagalase“ wird die Zucker-Seitenkette des Gc-Proteins komplett abgespalten: das derart veränderte Gc-Protein kann nicht mehr in Gc-MAF überführt werden, es steht nicht mehr in seiner immunstimulierenden Wirkung zur Verfügung.

Mit anderen Worten: Die Wirkung von Nagalase auf Gc-Protein führt dazu, dass Gc-MAF nicht mehr gebildet werden kann. Insofern wird der durch Tumoren gebildeten Nagalase eine immun-supprimierende Wirkung zugesprochen; also einer Wirkung, die zur Unterdrückung einer Immunantwort führt.

„Nagalase-Test“: Was ist das?

Es gibt Testverfahren, mit denen die Aktivität der Nagalase im Serum bestimmt werden kann. Dabei wird aus einer Serumprobe die Nagalase isoliert und die Enzym-Aktivität vermessen.

Diese Verfahren bezeichnet man als „Nagalase-Test“.

Erhöhte Nagalase-Werte im Blut wurden bei vielen Erkrankungen, insbesondere aber bei Tumor-Erkrankungen beschrieben (Thyer et al. 2013b, Yamamoto et al. 1997).

Ein Abfall der Nagalase-Werte wird als Hinweis auf einen Therapie-Erfolg, insbesondere bei der Therapie mit Gc-MAF, gewertet (Korbelik et al. 1998, Thyer et al. 2013b, Yamamoto et al. 2008a, 2008b, 2008c).

Ich möchte den Nagalase-Test durchführen lassen? Wie geht das?

Ihr Arzt führt den Test in Zusammenarbeit mit Praxis Prof. Kramer in Heidelberg durch.

Für den Test wird eine Blutprobe (Serum) abgenommen und eingeschickt.

Einen Anforderungsbogen für weitergehende Arzt-Informationen finden Sie hier.

Der Untersuchungsauftrag für die eigentliche Untersuchung finden Sie hier.

Hinweise zur Probengewinnung finden sie hier.

Was kostet der Test und wie wird der Test abgerechnet?

Die Abrechnung erfolgt für Privatpatienten nach der amtlichen Gebührenordnung für Ärzte (GOÄ).

Leider wird dieser Test zurzeit von gesetzlichen Krankenkassen nicht übernommen und muss ggf. vom Patienten selbst bezahlt werden. Der Preis für Selbstzahler beträgt € 67,04 und entspricht dem einfachen Satz der GOÄ.

Künstlich hergestellter Gc-MAF zur Behandlung von Erkrankungen

Nachdem die Makrophagen-aktivierende Wirkung des Gc-MAF beschrieben worden war, wurden auch Verfahren entwickelt, um Gc-MAF künstlich herzustellen und als immun-stimulierende Substanz anzuwenden.

Dabei profitiert dieser Therapie-Ansatz davon, dass künstlich hergestelltes Gc-MAF von der Serum-Nagalase nicht abgebaut werden kann.

Man hat deshalb Therapieverfahren entwickelt, bei denen GcMAF in vitro hergestellt wird und dann Patienten verabreicht wird (Inui et al. 2013, Thyer et al. 2013a, Uto 2012, Yamamoto et al. 2008a, 2008b, 2008c).

Die Messung der Serum-Nagalase-Aktivität wird zum sog. „Therapie-Monitoring“ herangezogen.

Es gibt mehrere Anbieter für GcMAF.

Welche weiteren Mess-Werte können bei einer Gc-MAF-Therapie noch von Bedeutung sein?

Vitamin D-Spiegel und Serum Calcium

Die optimale Wirkung einer Gc-MAF-Therapie scheint abhängig zu sein von einem optimalen Vitamin D-Spiegel. Empfohlen werden Werte zwischen 30 und 80 ng/ml.
Insofern wird empfohlen vor Gc-MAF-Therapie den Vitamin-D-Wert im Serum zu bestimmen und ggf. eine Therapie mit der Gabe von Vitamin D zu ergänzen.
Parallel wird empfohlen, die Serum-Calcium Werte zu bestimmen, um bei einem erhöhten Serum-Calcium-Spiegel die Vitamin D-Dosis zu reduzieren.

Genetik des Vitamin D-Rezeptors (VDR)

Von einigen Autoren wurde beschrieben (Fabris et al. 2012; Pacini et al. 2012), dass die Wirkung von Gc-MAF von genetischen Varianten des Vitamin-D-Rezeptors abhängt; den sog. „VDR-Genotypen“. Insbesondere die VDR-Varianten „Fok 1“ und „Bsm1“ wurden untersucht.

Am besten scheint der Genotyp FF/bb auf eine Gc-MAF-Therapie anzusprechen, gefolgt von Ff/Bb. Der Genotyp Ff/BB scheint am schlechtesten anzusprechen.

Die Information zum VDR-Genotyp wurde deshalb bei der Gc-MAF-Therapie für die Festlegung der Dosis herangezogen.

uPA-Rezeptor (uPA-R) im Serum

Es gibt Publikationen, die eine Rolle des sog. „uPA-Rezeptors“ (uPA-R) bei dem invasiven Wachstum von Tumoren und der Bildung von Metastasen nahelegen. Der Serumspiegel von löslichem uPA-R wurde als Prognose-Faktor für Tumoren beschrieben (Soydinc et al. 2012, Taubert et al. 2010).

Insbesondere wurde ein Zusammenhang zwischen Gc-MAF-Wirkung und uPA-R bei Tumoren beschrieben: Gc-MAF reduzierte die Menge des von Tumorzellen freigesetzten uPA-R (Gregory et al. 2010).

Einige Wissenschaftler empfehlen deshalb die Bestimmung des uPA-R im Serum im Rahmen einer Gc-MAF Therapie bei Tumorerkrankungen.

Genetik des Gc-Proteins

Auch für das Gc-Protein werden genetische Varianten beschrieben. Inwieweit diese bei der Optimierung einer Gc-MAF-Therapie eine Rolle spielen ist noch Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen .

Zusammenfassung

• Nagalase ist ein körpereigenes Enzym im Zuckerstoffwechsel
• Tumor-Zellen können Nagalase bilden
• Gc-MAF ist ein Makrophagen-aktivierender Faktor, welcher aus Gc-Protein entsteht
• Die von Tumoren gebildete Nagalase kann die Bildung des Gc-MAF verhindern
• Künstlich hergestelltes Gc-MAF wird als immunstimulierende Substanz eingesetzt
• Die Menge der im Serum nachweisbaren Nagalase wird gemessen, um zu prüfen, ob eine Gc-MAF Therapie sinnvoll sein könnte und um die Wirkung einer Gc-MAF-Therapie zu verfolgen („Monitoring“)
• Weitere Mess-Werte können bei einer Gc-MAF Therapie von Bedeutung sein: Vitamin D-Spiegel und Calcium-Wert im Blut, die genetische Variante des Vitamin D-Rezeptors und der Serum-Spiegel des löslichen uPA-Rezeptors.

Literatur

Benis and Schneider

The effects of vitamin D binding protein-macrophage activating factor and colony-stimulation factor-1 on hematopoietic cells in normal and osteopetrotic rats
Blood (1996) 88: 2898 -2905

Fabris et al.

Role of angiotensin-converting enzyme and vitamin D receptor gene polymorphisms in cancer anorexia-cachexia syndrome
Am J Immunol (2012) 8: 65-70

Gregory et al.

Vitamin D binding protein-macrophage activating factor directly inhibits proliferation, migration, and uPAR expression of prostate cancer cells
PLoS ONE (2010) 5: e13428

Inui et al.

Clinical experience of integrative cancer immunotherapy with GcMAF
Anticancer Res (2013) 33: 2917-2920

Kisker et al.

Vitamin D binding protein-macrophage activating factor (DBP-maf) inhibits angiogenesis and tumor growth in mice
Neoplasia (2003) 5: 32-40

Korbelik et al.

The value of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase measurement for the assessment of tumor response to radio- and photodynamic therapy
Br J Cancer (1998) 77(6): 1009-1014

Kuchiike et al.

Degalactosylated/desialylated human serum containing GcMAF induced macrophage phagocytic activity and in vivo antitumor activity
Anticancer Res (2013) 33: 2881-2886

Nagasawa et al.

Association of the macrophage activating factor (MAF) precursor activity with polymorphism in vitamin D-binding protein
Anticancer Res (2004) 24: 3361-3366

Pacini et al.

Effect of paracalcitol and GcMAF on angiogenesis ans human peripheral blood mononuclear cell proliferation and signaling
J. Nephrol (2012) 25: 577-581

Reddi et al.

Serum alpha-N-acetylgalactosaminidase is associated with diagnosis/prognosis of patients with squamous cell carcinoma of the uterine cervix
Cancer Letters (2000) 158: 61-64

Ruggiero et al.

Oleic acid, deglyvcosylatedvitamin D-binding protein, nitric oxide: a molecular triad made lethal to cancer
Anticancer Res (2014) 34: 3569-3578

Saharuddin et al.

Tumor cell alpha-N-acetylgalactosminidase activity and its involvement in GcMAF-related macrophage activation
Comparative Biochemistry and Physiology Part A (2002) 132: 1 – 8

Soydinc et al.

Utitilty of serum and urine uPAR levels for diagnosis of breast cancer
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention (2012) 13: 2887-2889

Taubert et al.

Co-detection of memember of the urokinase plasminogen activator system in tumour tissue and serum correlates with a poor prognosis for soft-tissue sarcoma patients
Br J Cancer (2010) 102: 731-737

Thyer et al.

Therapeutic effects of highly purified de-glycosylated GcMAF in the immunotherapy of patients with chronic diseases
Am J Immunol (2013a) 9: 78-84

Thyer et al.

Gc protein-derived macrophage-activating factor decreases alpha-N-acetylgalactosaminidase levels in advanced cancer patients
OncoImmunology (2013b) 2: e25769

Thyer et al.

A novel role for a major component of the vitamin D axis: vitamin D binding protein-derived macrophage activating factor induces human breast cancer cell apoptosis through stimulation of macrophages
Nutrients (2013c) 5: 32577-2589

Uto et al.

GcMAF: our next-generation immunotherapy
Nature (2012) 485: S67-S70

Wang et al.

Schindler Disease: the molecular lesion in the alpha-N-acetylgalactosaminidase gene that causes an infantile neuroaxonal dystrophy
J Clin Invest (1990) 86: 1752-1756

Ward et al.

Clinical experience of cancer immunotherapy integrated with oleicacid complexed with de-glycosylated vitamin D binding protein
Am J Immunol (2014): 23-32

Yamamoto et al.

Prognostic utility of serum alpha-N-acetylgalactosaminidase and immunosuppression resulted from deglycosylation of serum Gc protein in oral cancer patients
Cancer Res (1997) 57: 295-299

Yamamoto et al.

Immunotherapy for prostate cancer with Gc-protein-derived macrophage-activating factor, gcMAF
Transl Oncol (2008a) 1: 65-72

Yamamoto et al.

Immunotherapy of metastatic colorectal cancer with vitamin D-binding protein-derived macrophage-activating factor, GcMAF
Cancer Immunol Immunother (2008b) 57: 1007-1016
Diese Arbeit wurde vom Editor-In-Chief der Zeitschrift zurückgezogen “due to irregularities in the documentation for institutional review board approval„

Yamamoto et al.

Immunotherapy of metastatic breast cancer patients with vitamin D-binding protein-derived macrophage activating factor (GcMAF)
Int J Cancer (2008c) 122: 461-467
Diese Arbeit wurde vom Editor-In-Chief der Zeitschrift zurückgezogen “due to irregularities in the documentation for institutional review board approval“

Erklärung wichtiger Begriffe

Bsm1

Bsm1 bezeichnet eine genetische Variante des Vitamin D-rezeptors. Für diese Variante sind drei Formen bekannt: bb, Bb und BB

DBP

s. Gc-Protein

Galaktosamin

Ein chemisch definiertes Zucker-Molekül.
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Galaktose

Ein chemisch definiertes Zucker-Molekül.
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Galaktosidase

Ein Enzym, das Galaktose abspaltet.

Fok1

Fok1 bezeichnet einen genetische Variante des Vitamin D-rezeptors. Für diese Variante sind drei Formen bekannt: ff, fF und FF

Gc-MAF

auch vielfach als „GcMAF“ abgekürzt ist ein Makrophagen-aktivierender Faktor, der durch teilweise Abspaltung der Zucker-Seitenkette aus Gc-Protein gebildet wird. Aus der Trisaccharid-Seitenkette des Gc-Proteins wird Galaktose und Sialin-Säure, es verbleibt N-Acetylgalaktosamin.

GcMAF

s. Gc-MAF

Gc-Protein

Gc- Protein ist ein Serumprotein, welches die Fähigkeit besitzt Vitamin D zu binden. Aus diesem Grund wird es auch als Vitamin D-bindendes Protein (DBP) bezeichnet. Gc-Protein besitzt eine aus drei Zuckern bestehende Seitenkette; diese drei Zucker sind eine Galaktose, eine Sialinsäure und ein N-actely-galaktosmin.
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GOÄ

Amtliche Gebührenordnung für Ärzte; gilt für die Leistungsabrechnung bei privat versicherten Patienten.

Immunsuppression

Suppression bedeutet Unterdrückung und Immunsuppression bezeichnet die Unterdrückung einer Immunantwort durch unterschiedliche Mechanismen, wie Krankheiten, Behandlung mit „immunsuppressiven“ Medikamenten oder bestimmte Umwelt-Einflüsse. Der von Tumor-Zellen gebildeten „Nagalase“ wird ebenfalls eine immunsuppressive Wirkung zugesprochen.

MAF

Abkürzung für Makrophagen-aktivierender Faktor. Es gibt mehrere Faktoren die Makrophagen aktivieren können; Gc-MAF ist einer davon.

Makrophagen

Makrophagen (aus dem Griechischen frei übersetzt: „Große Fresser“) sind Fress-Zellen des Immunsystems und spielen eine Rolle bei einer Abwehr-Reaktionen des Körpers, insbesondere bei der Immun-Antwort.
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Nagalase

Die sog. „Nagalase“ ist ein körpereigenes Enzym, welches im Zucker-Stoffwechsel eine Rolle spielt. Der wissenschaftlich korrekte Name ist „N-Acetyl-Galaktosaminidase“. Nagalase kann bestimmte Zucker-Moleküle, nämlich das sog. N-Acetyl-Galaktosamin, aus großen Molekülen abspalten.

Sialidase

Ein Enzym, das Sialin-Säure abspaltet.

Sialin-Säure

Ein chemisch definiertes Zucker-Molekül.
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VDR

Abkürzung für Vitamin D-Rezeptor. Der VDR ist ein zelluläres Molekül und bindet Vitamin D. Durch diese Bindung werden die Effekte des Vitamin D auf die Zelle vermittelt.
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uPA

Abkürzung für Urokinase-typ Plasminogen Aktivtaor, auch als „Urokinase“ bezeichnet. Diesem Molekül wird eine Rolle zugesprochen bei dem invasiven Wachstum von Tumoren und der Bildung von Metastasen.
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uPA-R

Abkürzung für „uPA-Rezeptor“. Dieses Molekül auf der Oberfläche von Zellen – auch von Tumorzellen – bindet uPA und wird als ein wichtiges Molekül bei dem invasiven Wachstum von Tumoren und der Bildung von Metastasen angesehen.

Ein Teil des von Tumorzellen gebildeten uPA-R wird von der Tumorzelle freigesetzt und kann im Serum als sog. „löslicher uPA-R“ nachgewiesen werden.
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