PLoS ONE: Diagnostiske og prognostiske Impact af cirkulerende YKL-40, IL-6, og CA 19,9 i patienter med pancreas Cancer

Abstrakt

Formål

Vi testede den hypotese, at høje plasma YKL -40 og IL-6 associeret med kræft i bugspytkirtlen og kort samlet overlevelse.

patienter og metoder

I alt 559 patienter med kræft i bugspytkirtlen fra potentielle biomarkør undersøgelser fra Danmark (n = 448) og Tyskland (n = 111) blev undersøgt. Plasma YKL-40 og IL-6 blev bestemt ved ELISA’er og serum CA 19.9 ved kemiluminescens immunometrisk assay.

Resultater Salg

Odds ratio (OR) for forudsigelse af pancreascancer var signifikante for alle biomarkører, med CA 19.9 har den højeste AUC (CA 19.9: OR = 2,28, 95% CI 1,97-2,68, p 0,0001, AUC = 0,94; YKL-40: OR = 4,50, 3,99-5,08, p 0,0001, AUC = 0,87; IL-6: OR = 3,68, 3,08-4,44, p 0,0001, AUC = 0,87). Multivariat Cox-analyse (YKL-40, IL-6, CA 19.9, alder, stadium, køn) hos patienter opereret viste, at høj præoperativ IL-6 og CA 19.9 (dikotomiseret efter normale værdier) blev uafhængigt associeret med kort samlet overlevelse ( CA 19.9: HR = 2,51, 1,22-5,15, p = 0,013; IL-6: HR = 2,03, 1,11-3,70, p = 0,021). Multivariat Cox analyse af ikke-operable patienter (Stage IIB-IV) viste, at høje forbehandling niveauer af hver biomarkør uafhængigt var forbundet med kort samlet overlevelse (YKL-40: HR = 1,30, 1,03-1,64, p = 0,029; IL 6: HR = 1,71, 1,33-2,20, p 0,0001; CA 19.9: HR = 1,54, 1,06-2,24, p = 0,022). Patienter med præoperativ forhøjelse af både IL-6 og CA 19.9 havde kortere samlet overlevelse (p 0,005). Sammenlignet med patienter med normale niveauer af både biomarkører (45% vs. 92% i live efter 12 måneder)

Konklusioner

Plasma YKL-40 og IL-6 havde mindre diagnostisk effekt end CA 19.9. Kombination af forbehandling YKL-40, IL-6, og CA 19.9 kan have kliniske værdi at identificere bugspytkirtlen kræftpatienter med den dårligste prognose

Henvisning:. Schultz NA, Christensen IJ, Werner J, Giese N, Jensen BV , Larsen O, et al. (2013) Diagnostiske og prognostiske Konsekvenserne af Cirkulerende YKL-40, IL-6, og CA 19,9 i patienter med kræft i bugspytkirtlen. PLoS ONE 8 (6): e67059. doi: 10,1371 /journal.pone.0067059

Redaktør: Xiao-Ping Miao, MOE Key Laboratory for Miljø og Sundhed, Institut for Folkesundhed, Tongji Medical College, Huazhong Universitet for Videnskab og Teknologi, Kina

modtaget: 23 februar 2013; Accepteret: 13. maj 2013; Udgivet: 26 juni 2013

Copyright: © 2013 Schultz et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Undersøgelsen blev støttet af tilskud fra “Rådet forskning på Herlev Hospital” og “fælles Proof-of-Concept Fund, Ministeriet for Videnskab, Teknologi og Udvikling, Danmark”. Quidel forudsat at undersøgelsen med nogle af de YKL-40 ELISA kits. Undersøgelsen sponsorer havde ingen rolle i udformningen og gennemførelse af undersøgelsen; i indsamling, forvaltning, analyse og fortolkning af data; eller i forberedelsen, anmeldelser, eller godkendelse af manuskriptet. Forfatterne havde fuld adgang til alle data i undersøgelsen og havde det endelige ansvar for beslutningen om at indsende manuskriptet til offentliggørelse. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:. Forfatterne erklærer, at undersøgelsen blev støttet af tilskud fra “Rådet forskning på Herlev Hospital “og” fælles Proof-of-Concept Fund, Ministeriet for Videnskab, Teknologi og Udvikling, Danmark “. Quidel forudsat at undersøgelsen med nogle af de YKL-40 ELISA kits. undersøgelsen sponsorer havde ingen rolle i udformningen og gennemførelsen af forsøget i indsamling, forvaltning, analyse og fortolkning af data. eller i forberedelsen, anmeldelser, eller godkendelse af manuskriptet forfatterne havde fuld adgang til alle data i undersøgelsen og havde det endelige ansvar for beslutning om at indsende manuskriptet til offentliggørelse. Der er ingen patent på plasma YKL-40 eller IL-6 analyse for kræft i bugspytkirtlen. Julia S. Johansen og Paul Pris udviklede monoklonale og polyklonale antistoffer anvendes i ELISA fra Quidel. University of California , San Diego, USA har et patent vedrørende YKL-40 som biomarkør og modtage royalties fra Quidel. Julia S. Johansen modtager ikke royalties fra UCSD, siden hun har doneret alle royalties til “YKL-40 Foundation”, som donerer rejselegater til patienter med kræft. I mange år fik Julia S. Johansen hvert år nogle YKL-40 kit fra Quidel uden omkostninger, men hun har også købt nogle af de kits fra Quidel. Der er ingen kontrakt mellem Julia S. Johansen og Quiedel.

Introduktion

Kirurgi er den eneste potentielle helbredende terapi for patienter med kræft i bugspytkirtlen (PC). De fleste patienter har lokalt fremskreden eller metastatisk PC på tidspunktet for diagnose og kirurgi er muligt på mindre end 20% [1]. Der er et presserende behov for nye biomarkører for tidlig diagnose og vejledning af behandling til patienter med PC [2]. Ikke alle patienter med PC har forhøjet serum CA 19.9, men denne biomarkør har en prognostisk værdi og bruges primært til at guide behandling og opfølgning af patienter med pc [3], [4].

Plasmakoncentrationen af YKL-40 og IL-6 dukker op som nye biomarkører i patienter med cancer (5,6). YKL-40 (chitinase 3-like 1, CHI3L1) er et højt konserveret glycoprotein produceret af cancerceller (herunder PC), makrofager, neutrofiler og ved føtale og embryonale stamceller (5,7-9). IL-6 og hypoxi stimulere YKL-40-produktion (10,11). YKL-40 regulerer vaskulær endotel vækstfaktor (12,13), aktiverer Akt signalering [20], beskytter mod apoptose [21], og spiller en rolle i inflammation [5], [14], [15], bakteriel clearance under infektioner [16], angiogenese [12], [13], [17] – [19], celleproliferation og differentiering [8], [9], og remodellering af den ekstracellulære matrix [5]. Plasma YKL-40 er forhøjet hos nogle patienter med PC, og i en nærhed ligeringsassayet undersøgelse, kombinationen af ​​plasma YKL-40, osteopontin, og CA 19-9 forbedrede diagnostiske nøjagtighed sammenlignet med CA 19-9 alene [22]. Desuden høj plasma YKL-40 i fag fra den almindelige befolkning er forbundet med øget risiko for dødsfald og fra gastrointestinal cancer, herunder PC [23].

Interleukin-6 (IL-6) fremstilles ved cancerceller (herunder PC), makrofager, lymfocytter og endotelceller [6], [24] – [26]. IL-6 spiller en rolle i inflammation, akutfasereaktion, og udvikling af kakeksi, fungerer som en parakrin og autokrin vækstfaktor for cancerceller, og hæmmer radio- og kemoterapi-induceret apoptose af PC celler [6], [25] , [27], [28]. Høj plasma IL-6 er forbundet med dårlig prognose hos patienter med PC og er en uafhængig prognostisk biomarkør [29].

En pilotundersøgelse har vist, at plasmakoncentrationen af ​​YKL-40 og IL-6 er forhøjet hos patienter med øvre gastrointestinale kræftformer, herunder patienter med PC. Endvidere blev ændringer i plasma YKL-40 og IL-6 under behandlingen relateret til udfaldet [30]. I den foreliggende undersøgelse undersøgte vi hypoteserne: 1) forhøjede plasmakoncentrationer af YKL-40 og IL-6 i kombination med serum CA 19.9 kan anvendes til at diagnosticere patienter med PC; og 2) forhøjede forbehandling plasma YKL-40 og IL-6 forudsige dårlig prognose. For at gøre dette, vi undersøgte 559 patienter med pc fra to store potentielle biomarkør undersøgelser i Danmark og Tyskland.

Patienter og metoder

Patient Karakteristik

BIOPAC undersøgelse.

fra den 1. juli, 2008 til 30 juni 2012, blev forbehandling blodprøver indsamlet fra 448 patienter diagnosticeret med PC rekrutteret fortløbende seks sygehuse i Danmark (Herlev Universitetshospital n = 224, Odense Universitetshospital n = 94, Rigshospitalet n = 57, Hillerød Hospital n = 29, Aalborg Sygehus n = 22, og Næstved Sygehus n = 22). Patienterne blev inkluderet i det danske multicenter BIOPAC Study “biomarkører i patienter med kræft i bugspytkirtlen (BIOPAC) – kan de give nye oplysninger om sygdommen og forbedre diagnose og prognose af patienterne?«. Kliniske kriterier for optagelse støtteberettigelse var alder over 18 år, og histologisk eller cytologisk bekræftet pancreas adenokarcinomer. Fyrre-to patienter med lokal pc undergik en pancreaticoduodenectomy, en distal pankreatektomi, eller i alt pankreatektomi, og 37 af disse patienter fik adjuverende gemcitabin efter operation. Tre hundrede halvfems patienter med lokalt fremskreden eller metastatisk PC modtaget første linje palliativ gemcitabin (n = 361), gemcitabin i kombination med capecitabin (n = 17), gemcitabin i kombination med erlotinib (n = 1), 5-FU i kombination med irinotecan og oxaliplatin (n = 6), eller kemo-radio terapi (n = 5) indtil sygdomsprogression. Seksten patienter (alle ikke-operable) har modtaget behandling. Tabel 1 viser de kliniske karakteristika for de patienter med PC. Patienterne blev fulgt indtil døden eller 6 oktober blev 2012. CT-scanninger udføres hver 3

rd måned eller mistanke om sygdomsprogression. Alle patienter forudsat skriftligt informeret samtykke. Den “BIOPAC Study” blev godkendt af den regionale etiske komité (VEK ref. KA-20.060.094) og Dansk Datatilsynet.

Heidelberg undersøgelse.

Fra august 2003 til november 2009, forbehandling blodprøver blev indsamlet fra 111 patienter diagnosticeret med PC og rekrutteret fortløbende ved Institut for General, Visceral og Transplant Surgery, University of Heidelberg, Tyskland. Kliniske kriterier for optagelse støtteberettigelse var alder over 18 år, histologisk bekræftet pc, undergået kirurgi med radikale hensigt til PC, og tilstrækkelig organfunktion. Kun én af patienterne blev fundet ikke-resekterbare under kirurgi. Efter operationen, 107 patienter fik adjuverende gemcitabin. Patienterne blev fulgt indtil døden eller 7. oktober 2011. Alle patienter forudsat skriftligt informeret samtykke, og undersøgelsen (herunder biomarkør analyse) blev godkendt af den regionale etiske komité.

Biomarkør Analyse

Standard drift procedurer blev anvendt til blodprøveudtagning. Blod til serum og EDTA-plasma blev centrifugeret i ½-2 timer efter blodprøvetagning og derefter opbevaret ved -80 ° C indtil analyse. Plasmakoncentrationerne af YKL-40 og IL-6 blev bestemt i to eksemplarer af kommercielle enzym-bundet antistof (ELISA) (YKL-40: Quidel, Santa Clara, Californien, USA; IL-6: Katalog nummer HS600, R 5% og 6% [30]. IL-6 ELISA egenskaber: detektionsgrænse 0,01 ng /l, og intra- og inter-assay CV var ≤ 8% og ≤ 11% [31]. Serum CA 19.9 blev analyseret under anvendelse af Immulite 2000 GI-MA (Siemens, Katalognummer L2KG12) assay en fastfase, to-site sekventiel kemiluminiscerende immunometrisk assay.

YKL-40, IL-6, og CA 19,9 i raske forsøgspersoner og patienter med kronisk betændelse i bugspytkirtlen

raske forsøgspersoner.

referenceinterval for plasma YKL-40 blev bestemt i 3.130 raske personer (1293 mænd, 1837 kvinder) i alderen 21-84 år fra den danske almene befolkning, Østerbroundersøgelsen. De havde ingen kendt sygdom på tidspunktet for blodprøveudtagning i 1991-1994 og forblev sunde og i live i løbet af 16-års follow-up periode [31]. Medianen plasma YKL-40 i disse 3.130 raske forsøgspersoner var 40 ug /l (min-max: 20-1098 ug /l; 5-95% percentil interval 20 til 116 ug /l). Referencen interval for plasma IL-6 blev bestemt i 318 raske bloddonorer (196 mænd, 122 kvinder) i alderen 18-64 år. Disse emner var alle raske, var ikke på medicin, og havde ingen tegn eller kliniske symptomer på sygdom. Medianen plasma IL-6 i disse 306 raske forsøgspersoner var 1,3 ng /l (min-max: 0,33 til 26 ng /l; 5-95% percentil interval, 0,63-4,50 ng /l) [32]. Den øvre normale grænse for serum CA 19.9 var 37 KU /l ifølge producenten. Referenceintervaller for serum CA 19.9 for ROC kurver blev bestemt i 142 raske bloddonorer (72 mænd, 70 kvinder) i alderen 41-66 år (median 57 år). Disse emner var sunde, var ikke på medicin, og havde ingen tegn eller kliniske symptomer på sygdom. Den mediane serum CA 19.9 i disse 142 raske forsøgspersoner var 4,25 KU /l (min-max: 2,50 til 77 KU /l; 5-95% percentil interval, 2,50-28 KU /l)

Patienter med. kronisk pancreatitis.

De referenceintervaller for plasma YKL-40, IL-6 og serum CA 19.9 blev bestemt i 80 patienter med kronisk pancreatitis (58 mænd, 22 kvinder) i alderen 32-85 år. Medianen plasma YKL-40 var 102 ug /l (min-max: 20-1661 ug /l; 5-95% percentil interval 22.-1047 ug /l). Den mediane serum IL-6 var 3,5 ng /l (min-max: 0,51 til 64,7 ng /l; 5-95% percentil interval, 0,81-12,75 ng /l), og den mediane serum CA 19.9 var 15 KU /l ( min-max:. 2,5 til 1134 KU /l; 5-95% percentil interval, 2,5-287 KU /l)

Statistisk analyse

resultatet af dette projekt er rapporteret i overensstemmelse med retningslinjerne bemærkning [33]. Beskrivende statistik for kontinuerte variable præsenteres af deres median niveauer og rækkevidde. Analyser sammenligner patienter til normale referenceniveauer blev udført ved hjælp af logistisk regressionsanalyse. Resultater er præsenteret af modtageren driftsegenskaber kurve (ROC) og diskrimination vurderet af arealet under ROC (AUC). Tilsvarende analyser blev udført på undergrupper af patienter. For korrelationer vi brugte Spearman rang sammenhænge.

varighed overlevelse blev opdateret 6 okt 2012 (BIOPAC Study) og 7 oktober 2011 (Heidelberg Study). Tilfælde, hvor patienter var i live på dette tidspunkt blev censureret. Det primære endepunkt var samlet overlevelse (OS). Overlevelsessandsynligheder til OS blev anslået ved Kaplan-Meier-metoden, og test for forskelle mellem strata blev udført under anvendelse af log-rank statistik. Grafisk præsentation ved hjælp af Kaplan-Meier estimater af OS blev vist gruppering patienter ved høj vs. normalt plasma YKL-40, IL-6, og serum CA 19,9 niveau. Cox proportional hazard model blev anvendt til analyse af tid til død, justere modellen til scenen, alder og køn. Niveauerne af biomarkører blev analyseret enten af ​​dikotomiseret værdi ved hjælp af 95

percentil af referencedata som cut-point eller ved den faktiske værdi af den biomarkør på log-skala (log basis 2). Univariate og multivariate analyser blev udført. Tests for potentielle interaktioner blev udført i givet fald. Model vurdering blev gjort ved hjælp af grafiske metoder, Schoenfeld og Martingale rester. P-værdier mindre end 5% blev betragtet som signifikant. Alle beregninger blev udført ved hjælp af SAS (version 9.1, SAS Institute, Cary, NC, USA).

Resultater

YKL-40, IL-6 og CA 19,9 og Risiko for PC

tabel 1 viser kliniske karakteristika for de 559 patienter med PC. Forbehandling plasma YKL-40, IL-6, og serum CA 19.9 var forhøjet i 36%, 54% og 82% af alle patienter med PC hhv. Plasma YKL-40, IL-6 og serum CA 19.9 steg med stigende trin (Supplerende tabel 1 og Supplerende Figur 1). Forhøjet serum CA 19.9 blev fundet i 52% med stadie IA, IB, og IIA, 76% med fase IIB, 85% med stadium III, og 89% med stadie IV. Færre patienter havde forhøjede plasma YKL-40 (29%, 26%, 26% og 46% for de forskellige etaper) og IL-6 (41%, 39%, 44%, og 66%) (Supplerende tabel 1). Plasma YKL-40 og IL-6 var forhøjet i 35% og 42% af pc patienter med normal serum CA 19.9. Fifty-to procent af patienter med PC med normal CA 19.9 havde enten forhøjet plasma YKL-40 eller IL-6. Ninety-to procent af alle patienter med PC havde øget koncentration af mindst en af ​​disse tre biomarkører.

OR til forudsigelse af PC i hele undersøgelsespopulationen var signifikant for alle tre biomarkører, med serum CA 19.9 har den højeste AUC (serum CA 19.9: OR = 2,28, 95% konfidensinterval (CI), 1,97 to2.68, s 0,0001, AUC = 0,94; plasma YKL-40: OR = 4,50, 3,99-5,08, p 0,0001, AUC = 0,87). ROC kurver er vist i figur 1.

Hos patienter, der gennemgår operation for PC, forbehandling plasma YKL-40 korreleret med plasma IL-6 (rho = 0,45, p 0,0001), serum CA 19.9 (rho = 0,40, p 0,0001) og alder (rho = 0,40, p 0,0001). Lavere korrelationer blev fundet mellem plasma IL-6 og CA 19.9 (rho = 0,21, p = 0,03) og alder (rho = 0,18, p = 0,052) og mellem serum CA 19.9 og alder (rho = 0,29, p = 0,0021). I de patienter, der ikke opereret, (stadium IIB, III og IV) forbehandling plasma YKL-40 korreleret med plasma IL-6 (rho = 0,51, p 0,0001) og alder (rho = 0,21, p 0,0001), men ikke med serum CA 19.9 (rho = 0,079, p = 0,12). Lave korrelationer blev fundet mellem plasma IL-6 og CA 19.9 (rho = 0,22, p 0,0001). Ingen korrelationer blev fundet mellem alder og plasma IL-6 (rho = 0,03) og serum CA 19.9 (rho = 0,02).

YKL-40, IL-6 og CA 19,9 i patienter med kronisk betændelse i bugspytkirtlen

Patienter med kronisk pancreatitis havde højere plasma YKL-40 (median 102 ug /l, havde 35% forhøjet niveau i forhold til øvre normalgrænse), IL-6 (3,5 ng /l, 27%) og serum CA 19-9 (15 KU /l, 25%) sammenlignet med raske forsøgspersoner. Patienter med kronisk pancreatitis havde signifikant lavere koncentrationer af alle tre biomarkører sammenlignet med patienter med pc (alle stadier kombineret) (YKL-40 p = 0,047; IL-6 p 0,0001; CA 19-9 p 0,0001) (Supplerende figur 1) .

OS og forbehandling YKL-40, IL-6 og CA 19,9 i patienter opereret for PC

univariate Cox-analyse af patienter, der gennemgår kirurgi til PC viste, at forhøjet forbehandling plasma IL -6 og serum CA 19.9 (dikotomiseret henhold til normale niveauer), men ikke plasma YKL-40 var forbundet med kort OS, tabel 2. multivariat Cox-analyse, herunder plasma YKL-40, IL-6, serum CA 19.9, scene, alder, og køn viste, at IL-6 og CA 19.9 (dikotomiseret efter normale niveauer) var uafhængige biomarkører for OS, blev Tabel 2. Lignende resultater fundet, hvis IL-6 og CA 19.9 blev inkluderet som kontinuerte log-transformerede værdier (tabel 2).

Figur 2 illustrerer Kaplan-Meier-kurver for patienter, der gennemgår kirurgi ifølge normalt eller forhøjet plasma YKL-40 (2A), IL-6 (2B), og serum CA 19.9 niveauer (2C). Patienter med normal IL-6 og CA 19.9 havde signifikant længere OS’er sammenlignet med patienter med forhøjede niveauer. Figur 2D viser, at den mediane OS var kun 11,8 måneder (95% CI, 7,8 to18.8, og 45% i live efter 1 år (95% CI 25 til 63%)), hvis både IL-6 og CA 19.9 blev forhøjet. Den mediane overlevelse blev ikke nået i gruppen af ​​patienter med både normal IL-6 og CA 19.9 (første kvartil 30,4 måneder, 95% CI, 11,0-33,7, med 92% i live efter 1 år (95% CI 71 til 98% )). Af log-rank statistik viste en signifikant forskel (p 0,005). Mellem overlevelse i disse to grupper

D viser overlevelseskurverne for ingen forhøjede biomarkører (gul), kun forhøjet IL-6 (blå), kun forhøjet CA 19.9 (grøn), eller både IL-6 og CA 19.9 forhøjet (lilla). P-værdien refererer til log-rank test for ligestilling af strata. Patienterne blev dikotomiseret af den øverste normale niveau for hver biomarkører.

OS og forbehandling YKL-40, IL-6, og CA 19,9 i patienter med PC ikke foretaget en operation.

univariate Cox analyse af patienter med PC ikke foretaget en operation viste, at forhøjet forbehandling plasma YKL-40, IL-6, og serum CA 19.9 (dikotomiseret henhold til normale niveauer) var forbundet (p 0,0001) med kort OS, tabel 3 . Multivariat Cox analyse, herunder YKL-40, IL-6, CA 19.9, scene, alder og køn viste, at YKL-40, IL-6, og CA 19.9 (dikotomiseret efter normale niveauer) var uafhængige biomarkører for OS, tabel 3. Lignende resultater blev fundet, hvis YKL-40, IL-6 og CA 19.9 blev inkluderet som kontinuerlige log-transformerede værdier (tabel 3).

Figur 3 viser Kaplan-Meier-kurver for patienter med stadium IIB og III ikke foretaget en operation i overensstemmelse med normal eller forhøjet plasma YKL-40 (3A), IL-6 (3B) og serum CA 19.9 niveauer (3C). Patienter med normal YKL-40, IL-6, og CA 19.9 havde signifikant længere OS end gjorde patienter med forhøjede niveauer. Figur 3D illustrerer, at den mediane OS var kun 7,5 måneder (95% CI, 2,3-10,6, og 20% ​​i live efter 1 år), hvis alle tre biomarkører blev forhøjet versus 34,4 måneder (7,2 til 51,1, og 90% i live efter 1 år) hvis alle tre biomarkører var normale (p = 0,003).

D viser overlevelseskurverne for 0-3 forhøjede biomarkører. P-værdien refererer til log-rank test for ligestilling af strata. Patienterne blev dikotomiseret af den øvre normale niveau for hver biomarkør.

Figur 4 viser Kaplan-Meier-kurver for patienter med stadium IV ikke undergår kirurgi ifølge normalt eller forhøjet plasma YKL-40 (4A), IL-6 (4B), og serum CA 19.9 niveauer (4c). Patienter med normal YKL-40, IL-6, og CA 19.9 havde signifikant længere OS end patienter med forhøjede niveauer. Figur 4D illustrerer, at den mediane OS var kun 3,0 måneder (2,2-3,9, og 13% i live efter 1 år), hvis alle tre biomarkører blev forhøjet versus 10,0 måneder (3,9-12,9, og 39% i live efter 1 år), hvis alle tre biomarkører var normale (p 0,0001).

D viser overlevelseskurverne for 0-3 forhøjede biomarkører. P-værdien refererer til log-rank test for ligestilling af strata. Patienterne blev dikotomiseret af den øverste normale niveau for hver biomarkører.

Supplerende Figur 2 viser Kaplan-Meier kurver for alle patienter med trin IIB, III, og IV tilsammen.

Diskussion

Vi undersøgte den diagnostiske og prognostiske værdi af plasmakoncentrationer af YKL-40 og IL-6 i 559 patienter med PC inkluderet i to store prospektive biomarkør undersøgelser af patienter med pc fra Danmark og Heidelberg. Resultaterne blev sammenlignet med dem af serum CA 19.9. Tredive-seks procent havde forhøjet YKL-40, og 54% af alle patienter med PC havde forhøjet plasma IL-6. Selvom niveauet for begge biomarkører steg med stigende tumor stadie, kan de ikke anvendes alene til tidlig diagnose af PC, og serum CA19.9 havde størst OR til forudsigelse af PC.

IL-6 stimulerer produktionen af ​​YKL- 40, og en korrelation blev fundet mellem disse to biomarkører. Plasma YKL-40 og IL-6 kunne være værdifulde diagnostiske biomarkører i Lewis antigen-negative patienter med PC og normale serumkoncentrationer af CA 19.9 [29], da 52% af disse patienter havde forhøjede YKL-40 eller IL-6. Tumoren volumen i PC er ofte beskedent, men hyppigheden af ​​patienter med forhøjet plasma YKL-40 er højere end hos patienter med andre solide tumorer og blodkræftsygdomme [5], [34]. En højere procentdel af patienter med forhøjet plasma YKL-40 [35] er kun ses i ovariecancer.

Høje koncentrationer af YKL-40 og IL-6 plasma er uafhængige prognostiske biomarkører forbundet med korte OS hos patienter med mange forskellige typer af kræft, men kun få studier har evalueret den prognostiske værdi af plasma YKL-40 og IL-6 i patienter med pc’er [34]. De vigtigste resultater af vores undersøgelse af patienter med PC er, at høj (dvs. i forhold til normale værdier) præoperativ plasma IL-6 og serum CA 19.9 niveauer var uafhængige prognostiske biomarkører for kort OS. Hvis både plasma IL-6 og serum CA 19.9 var forhøjet før operation, patienterne havde kortere OS end patienter med normal biomarkører niveau (45% vs. 92% i live efter 1 år). Multivariat Cox analyse viste, at plasma YKL-40, IL-6 og serum CA 19.9 var alle uafhængige prognostiske biomarkører for OS hos patienter med lokalt fremskreden eller metastatisk PC. Hos disse patienter, høje niveauer af alle tre biomarkører identificeret en undergruppe af patienter med en meget kort median overlevelse, dvs. kun 7,5 måneder, vs. 34,4 måneder, hvis alle biomarkører var normale hos patienter med stadium IIB og III, og 3,0 måneder versus 10,0 måneder, hvis alle biomarkører var normale i patienter med stadium IV. IL-6 stimulerer YKL-40 produktion, og i de fleste typer cancer andelen af ​​patienter med forhøjede plasmakoncentrationer af YKL-40 er meget højere i patienter med metastatisk sygdom end hos patienter med lokaliseret sygdom [5], [10]. Dette kan forklare, hvorfor plasma YKL-40 i nærværende undersøgelse var en uafhængig prognostisk biomarkør for OS hos patienter med lokalt fremskreden eller metastatisk PC, men ikke hos patienter med lokaliseret PC, der er blevet drives.

Der er en stigende interesse for tumorigene mikromiljø [36], [39]. En vigtig del af dette mikromiljø er et tumorfremmende inflammation og en varierende tæthed af infiltration af immune celler [36]. PC er karakteriseret ved spredte cancerceller indlejret i en fibrotisk desmoplastiske stroma [40]. Hverken YKL-40 eller IL-6 er en cancer-specifik biomarkør, og begge produceres af cancerceller og inflammatoriske celler og er biomarkører for inflammation og vævsomdannelse [3], [5], [6], [14], [ ,,,0],15], [41] – [43]. Forhøjet plasma YKL-40 er fundet i en undergruppe af patienter med kræft og patienter med ikke-maligne sygdomme karakteriseret ved inflammation og /eller væv remodellering [5]. Nylige undersøgelser har impliceret YKL-40 i flere biologiske processer såsom inflammation, angiogenese, apoptose, celledeling, differentiering og regulering af ekstracellulær væv remodellering [5], [7] – [21], alle processer er vigtige for udviklingen af ​​kræft cellevækst, tumorangiogenese, og metastatisk potentiale [36] – [38]. Dog er yderligere undersøgelser nødvendige for helt at forstå de funktioner YKL-40 i kræft udvikling og progression. I den almindelige befolkning, forudser forhøjede plasma YKL-40 øget risiko for gastrointestinal cancer og en dårlig OS hos disse patienter [23], men serum YKL-40 har ringe diagnostisk værdi for tidlig diagnose af lever-galde kræft [44].

IL-6 produceres af cancerceller, herunder PC, makrofager, lymfocytter og endotelceller [6], [24] – [26]. IL-6 spiller en rolle i inflammation og akut-fase-respons, virker som en parakrin og autokrin vækstfaktor for cancerceller, og hæmmer radio- og kemoterapi-induceret apoptose af PC celler [6], [25], [27] , [28], [43]. Tilstedeværelsen af ​​stromal desmoplasia er et kendetegn i PC, drevet af de pankreatiske stjerneformige celler og dens interaktioner med cytokiner såsom IL-6 [45]. Kakeksi hos patienter med pc og andre kræftformer er også reguleret af IL-6 [24], [46], [47].

For nylig genom-dækkende forening undersøgelser [48], [49] har identificeret SNPs (single nucleotide ploymophisms) i forbindelse med modtagelighed for PC. Nogle SNPs er relateret til plasmakoncentrationen af ​​CA 19.9 i raske forsøgspersoner, men ingen sammenhæng blev fundet mellem disse SNP’er og PC. Det vides ikke, om visse SNP’er i YKL-40 og IL-6 gener er forbundet med PC.

Styrken af ​​vores undersøgelse er dens fremadrettede design og at YKL-40 og IL-6 målinger i plasma var bestemt blindt, dvs. uden kendskab til kliniske data og OS af patienterne. Fejlklassificering af YKL-40 og IL-6-niveauer vil altid forekomme i nogen udstrækning, selvom vi målt alle prøver i duplikat og havde lave variationskoefficienter. De forbehandling plasmakoncentrationer af YKL-40 i patienter med pc blev dikotomiseret henhold til 95% øvre normale YKL-40-niveau i en stor gruppe af 3.130 raske personer fra den danske befolkningen [31]. Da plasma YKL-40 stiger med alderen, vi brugte alders-korrigerede plasma YKL-40 niveauer. Den kohorte af vores normale individer er helt unikt; de havde ingen kendt sygdom på tidspunktet for blodprøveudtagning i 1991-1994 og forblev sunde og i live i løbet af 16-års follow-up periode [30]. Vi mener derfor, at vores klassifikationer af PC patienter med normal og forhøjet plasma YKL-40 er korrekte. Plasmakoncentrationer af IL-6 ikke stige med alderen, og vi mener, at antallet af raske personer anvendt til at bestemme det normale område af plasma-IL-6 er tilstrækkelig.

Som konklusion plasma YKL-40 og IL -6 alene ikke er nyttige som nye diagnostiske biomarkører til at identificere patienter med PC på et tidligt tidspunkt, eller at skelne mellem patienter med pc og kronisk pancreatitis. Serum CA 19-9 var den bedste diagnostiske biomarkør. plasmakoncentrationer af YKL-40 og IL-6, kan dog give oplysninger i undergruppen af ​​patienter med PC og normalt serum CA 19.9, da YKL-40 eller IL-6 blev forhøjet i 52% af disse patienter. I gruppen af ​​patienter med PC undergår kirurgi, en høj præoperativ plasma IL-6 og serum CA 19.9 identificeret en undergruppe af patienter med meget kort overlevelse. Fremtidige undersøgelser kunne teste, om disse patienter kan have gavn af neo-adjuverende kemoterapi. Ninety-to procent af vores patienter med lokalt fremskreden eller metastatisk PC blev behandlet med første linje palliativ monoterapi med gemcitabin, og hvis alle tre biomarkører var forhøjet hos disse patienter, deres prognose var dystre. Det vides ikke, om denne undergruppe af patienter med pc og meget dårlig prognose kunne have nydt godt af en mere aggressiv terapi, såsom FOLFIRINOX eller Abraxane.

Støtte Information

Figur S1.

Box-plots af forbehandling plasma YKL-40 (A), plasma IL-6 (B) og serum CA 19,9 (C) hos patienter med PC efter scenen og hos patienter med kronisk pancreatitis. Medianværdien er den linje i midten af ​​kassen og de 25

th og 75

percentil er den nedre og øvre del af kassen. De knurhår er 5

th og 95

th percentiler. Outliers er givet som prikker

doi:. 10,1371 /journal.pone.0067059.s001

(PDF)

Figur S2.

Kaplan-Meier overlevelseskurver viser sammenhængen mellem forbehandling plasma YKL-40 (A), plasma IL-6 (B) og serum CA 19,9 (C) i ikke-opererede patienter med PC fase IIB, III og IV . D viser Kaplan-Meier-overlevelseskurver for 0-3 forhøjede biomarkører. P-værdien refererer til log-rank test for ligestilling af strata. Patienterne blev dikotomiseret af den øverste normale niveau for hver biomarkør

doi:. 10,1371 /journal.pone.0067059.s002

(PDF)

tabel S1.

Forbehandling plasma YKL-40, IL-6 og serum CA 19,9 i patienter med pc i henhold til trin

doi:. 10,1371 /journal.pone.0067059.s003

(DOCX)

tak

Mange tak til de biomedicinske laboratorium forskerne Tonni Løve Hansen, Dorthe Mogensen, Ulla Kjærulff-Hansen, Beata Gregersen, Charlotte Falk, og Vibeke Hinzte Holm, Herlev Hospital; Teresa Rozenfeld, Glostrup Hospital; Torben Kibøl og Palle L. Pedersen, Næstved Sygehus; og stabe på departementerne Klinisk Biokemisk på Herlev Hospital, Hillerød Hospital, Aalborg Sygehus, og Heidelberg University Hospital for fremragende teknisk assistance med indsamling af blodprøver.