PLoS ONE: selenoprotein P status korrelerer med kræft dødelighed i Renal Cancer Patients

Abstrakt

Selen (Se) er et essentielt sporstof for selenoprotein biosyntese. Selenoproteiner har været impliceret i kræftrisiko og tumor udvikling. Selenoprotein P (Sepp) tjener som den vigtigste Se transport protein i blodet og så pålidelig biomarkør af Se status i marginalt leverede individer. Blandt de forskellige maligniteter, er nyrecancer karakteriseret ved en høj dødelighed. I denne undersøgelse var det et mål at analysere Se status i nyrecellecancer (RCC) patienter, og om den korrelerer med cancer-dødelighed. Til dette formål blev retrospektivt analyseret serumprøver fra RCC patienter (n = 41) og kontrol (n = 21). Serum SE og Sepp koncentrationer blev målt ved røntgenfluorescens og et immunoassay hhv. Kliniske og overlevelsesdata blev sammenlignet til serum SE og Sepp koncentrationer som markører for Se status af modtager opererer karakteristik (ROC) kurve og Kaplan-Meier og Cox regressionsanalyse. I vores patienter, højere tumor kvalitet og tumor scenen på diagnose korreleret til lavere Sepp og Se koncentrationer. Kaplan-Meier analyser viste, at lav Se status på diagnosetidspunktet (Sepp 2,4 mg /l, bund tertil af patientgruppe) var forbundet med en dårlig 5-års overlevelse på kun 20%. Vi konkluderer, at Sepp og Se koncentrationerne af prognostisk værdi i RCC og kan tjene som yderligere diagnostiske biomarkører, der identificerer en Se underskud i nyre kræftpatienter potentielt påvirker terapi regime. Som stakkels Se status var tegn på høj dødelighed odds, vi spekulere, at en adjuvans Se tilskud af Se-mangel RCC patienter kan være gavnligt for at stabilisere deres selenoprotein udtryk forhåbentlig forlænge deres overlevelse. Dog skal denne antagelse, at blive testet grundigt i prospektive kliniske forsøg

Henvisning:. Meyer HA, Endermann T, Stephan C, Stoedter M, Behrends T, Wolff I, et al. (2012) selenoprotein P status korrelerer med kræft dødelighed i nyrekræft patienter. PLoS ONE 7 (10): e46644. doi: 10,1371 /journal.pone.0046644

Redaktør: Mohammad O. Hoque, Johns Hopkins University, USA

Modtaget: May 10, 2012; Accepteret: 3. september 2012; Udgivet: 9. oktober, 2012 |

Copyright: © Meyer 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:. Denne undersøgelse blev støttet af DFG – Deutsche Forschungsgemeinschaft GraKo 1208, og Deutsche Krebshilfe 10-1792-SchoII (til LS), og Forbundsministeriet for Uddannelse og Forskning (BMBF, MedSys) (til HAM). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Selen (Se) er et essentielt sporstof nødvendig for biosyntesen af ​​proteiner, der indeholder 21

st standardaminosyre selenocystein. Blandt den funktionelt kendetegnet enzymatiske aktive selenoproteiner er fem forskellige glutathionperoxidaser (gpX), tre iodthyronin deiodinaser (DIO), tre thioredoxin reduktaser (TXNRD), og en række unikke enzymer impliceret i SE transport, endoplasmatisk reticulum funktion, reparation af oxiderede proteiner, Ca signalering og andre katalytiske funktioner [1], [2]. Arvelige sygdomme i humane selenoprotein gener er sjældne og kun kendt fra case rapporter, der beskriver en form for medfødt muskelsvind skyldes mutationer i selenoprotein N (

SELN

) [3]. Mere komplekse sygdom syndromer der involverer eller ikke vækst forsinkelse, er CNS atrofi og skjoldbruskkirtel hormon metabolisme defekter er beskrevet i børn med arvelige mutationer i vigtige gener af selenoprotein biosyntese (

SBP2

eller

SEPSECS

) [4] .

single nucleotide (SNP’er) er blevet beskrevet i en række selenoprotein gener og er forbundet med den individuelle reaktion på Se tilskud [5], [6], inflammatorisk cytokin-ekspression [7] og, vigtigst , kræft modtagelighed [8] – [11]. I denne henseende er blevet rapporteret funktionelt vigtige kræftrelaterede SNPs i flere selenoprotein gener, herunder

GPx1

,

GPx4

,

TXNRD1

og cirkulerende Se transport protein selenoprotein P (

Sepp

) [8], [9], [12], [13]. Disse resultater giver genetisk bevis for et bidrag på selenoproteiner til kræft risiko [11].

Dette begreb er i overensstemmelse med de fleste undersøgelser, der sammenligner Se indtagelse eller Se status med tumorigenese i både forsøgsdyr og kliniske analyser [14 ]. Udover forebyggelse, er der stor interesse i Se for kræft terapi som kræftceller bevise særligt følsomme over for visse selenocompounds [15] – [17]. Imidlertid er endnu ikke blevet gennemført vellykkede kliniske undersøgelser i denne retning. Mange tilfælde kontrol studier har indikeret, at Se-koncentrationer i blodet er lavere i kræftpatienter sammenlignet med raske kontrolpersoner, som rapporteret i f.eks blærecancer [18], hepatocellulært carcinom [19], kolorektal adenom [20] eller prostatacancer [21]. Først for nylig, har respektive analyser blevet suppleret med målinger af Sepp, da det er den største selenoprotein i humant blod [22], der repræsenterer en pålidelig biomarkør for SE status [23] eller Se-kosttilskud forsøg [24]. Kollektivt, støtter de aktuelle data den hypotese, at lave Se status øger kræftrisiko, og at en ondartet sygdom reducerer Se status i patienten endnu længere og derved lukke en ugunstig feedforward cyklus.

Vi har for nylig sammenlignet serum Se og Sepp koncentrationer i patienter med prostatacancer, der verificerer, at begge parametre korrelerer pålideligt i Se-mangelfulde individer og kan forbedre prostatakræft diagnose [25]. Nu tog vi fordel af et serum bank af renalcellecarcinom (RCC) patienter indsamlet på tidspunktet for kræft diagnose og opbevares dyb frosne over mere end 60 måneder. En sammenligning med kliniske og overlevelsesdata viste, at SE og Sepp koncentrationer blev reduceret i RCC patienter sammenlignet med kontroller. Derudover blev lave SE og Sepp koncentrationer i RCC patienter i forbindelse med cancer sværhedsgrad, dvs. kræft kvalitet og scene. Vigtigt er det, blev dødeligheden omvendt forbundet med Sepp koncentrationer ved diagnose, således at rejse spørgsmålet om, hvorvidt en adjuvans Se tilskud understøtter de sædvanlige terapeutiske foranstaltninger kan forbedre overlevelsen udfald af Se-mangel RCC patienter.

Materialer og metoder

patienter og prøver

i alt serumprøver fra 62 patienter fra Institut for urologi, Universitetshospitalet Charité, blev analyseret. Analyserne blev godkendt af medicinsk etik udvalg i Charité-hospitalet i Berlin, Tyskland. Skriftligt informeret samtykke fra alle deltagere, der er involveret i undersøgelsen blev opnået før analyse. Kriteriet for udvælgelse af inddragelse af patienter i vores retrospektiv analyse var tilgængeligheden af ​​omfattende opfølgende oplysninger og egnet prøvemateriale (dvs. unthawed portioner af mindst 0,5 ml serum per patient). Blodprøver blev taget før nogen diagnostisk eller terapeutisk procedure. Efter prøvetagning havde seraene blevet opbevaret i portioner ved -80 ° C og blev analyseret retrospektivt. Sample size bestemmelser og power beregninger var baseret på vores tidligere undersøgelsesresultater om Sepp koncentrationer i prostatacancer [25] under forudsætning af en tosidet alfa fejl på 5% og en effekt på 80% for ændringer i en SD mellem kontrol og RCC fag. Under disse antagelser blev en stikprøve på 32 individer (16 kontroller og 16 patienter) beregnet som den er nødvendig for vores undersøgelse minimum. I sidste ende, vi analyserede større grupper, da der var flere prøver til rådighed, der er kvalificeret til vores analyse i henhold til vores inklusionskriterier. De serumprøver blev stratificeret i to grupper: prøver fra 41 patienter, der fik radikal nefrektomi for renalcellecarcinom (RCC) (median alder, 63 y, rækkevidde, 48-83 y; forholdet mellem kvinder, 32%; indsamlet mellem 2003 og 2005) og kontrolprøver fra 21 raske personer viser “ingen tegn på malignitet” (NEM) (median alder, 51 år, interval, 29-75 y; forholdet mellem kvinder, 33%; indsamlet mellem 2008 og 2009). Den patologiske stadieinddeling og klassificering var PT1 (n = 15), pT2 (n = 1), pT3 (n = 22), pT4 (n = 3) og G1 (n = 5), G2 (n = 24), G3 ( n = 9), G4 (n = 3).

Metoder

Sepp og Se analyser blev udført i et fjerntliggende laboratorium fra Urologisk afdeling i et blindet måde med hensyn til patientens identitet og egenskaber. Sepp koncentrationer blev bestemt fra serumprøver ved en immunoluminometric sandwich assay som beskrevet [26]. Total Se-koncentrationer blev bestemt ved røntgenfluorescens under anvendelse af en bordmodel-total refleksion røntgenfluorescens (TXRF) spektrometer (Picofox ™ S2, Bruker, Karlsruhe, Tyskland) som beskrevet [27]. Kort fortalt, et gallium standard blev tilsat som intern kontrol til serumprøverne, og portioner blev anvendt på polerede kvarts glas bærere og tørret ved stuetemperatur. SE målinger blev kontrolleret med en kommerciel standard serum (Seronorm, Billingstad, Norge) og en atomabsorption standard (1000 mg /ml, Sigma, Taufkirchen, Tyskland). Mean Se-koncentrationer for den menneskelige standard serum (168,7 ± 8,8 mg /l) var i overensstemmelse med de korrigerede værdier som offentliggjort i litteraturen [28].

Statistisk analyse

Statistiske beregninger blev udført med SPSS version 19.0 (SPSS Software, IBM, München, Tyskland) og MedCalc til Windows, version, 12.2.1.0 (MedCalc Software, Mariakerke, Belgien). Mann-Whitney U test for uparrede prøver blev anvendt til at vurdere forskellene mellem grupperne. Pearson P koefficient blev anvendt til at vurdere den statistiske signifikans af korrelationen mellem Sepp og Se. Korrelationskoefficienten ifølge Spearman blev anvendt til at vurdere den statistiske signifikans mellem klinisk-patologiske parametre.

Den diagnostiske nøjagtighed af markørerne blev evalueret under anvendelse receiver operating characteristic (ROC) kurve analyse med beregninger af arealet under Receiver Operating karakteristik (AUC). Univariate overlevelse analyse blev udført ifølge Kaplan-Meier, og forskelle i overlevelseskurverne blev vurderet med log rank test. Multivariat overlevelse analyse blev udført under anvendelse af Cox-regressionsmodel. P. 0,05 blev anset for at indikere statistisk signifikans

Resultater

Serum Baseline Karakteristik af Se og Sepp i sagerne og kontroller

I alt 20 ud af de 41 patienter var diagnosticeret med metastatisk RCC (tabel 1). Total SE og Sepp koncentrationer blev analyseret i alle serumprøver som beskrevet [27]. De mediane koncentrationer af Se og Sepp var signifikant (

P

0,001) lavere i RCC patienter sammenlignet med kontrolgruppen (tabel 2). SE og Sepp koncentrationer korreleret signifikant (

r

s = 0,85;

P

0,001), som det kendes fra populationer med marginale Se forsyning og i modsætning til velforsynet individer [ ,,,0],23], [29], [30]. Især er serum Sepp koncentrationer kendt for at blive mættet på et maksimalt niveau, når Se indtag og Se status er fyldt fremhæve egnetheden af ​​serum Sepp som mest nyttige biomarkør for Se status vurdering hos personer med en eksisterende eller udvikle Se underskud [31] . Resultaterne viser, at vores grupper bestod af dårligt medfølgende europæiske individer, hvor begge mærker var egnet til at afspejle Se status (figur 1). Der blev ikke observeret signifikante ændringer i serumkoncentration af andre mineralske næringsstoffer som jern, zink eller kobber mellem kontrol og RCC patienter (data ikke vist).

Serum Se-koncentrationer blev bestemt ved total refleksion X-ray fluorescens og serum Sepp koncentrationer blev bestemt ved et immunoluminometric sandwichassay. Begge markører for Se status korrelerer lineært som det kendes fra SE-mangelfuld individer (Pearsons korrelationskoefficient = 0,849; p 0,001). Vejviser

Serum Sepp Koncentrationer i relation til Tumor Kendetegn

Vores kohorte viste en signifikant (

P

= 0,002) forskel i alder mellem raske donorer (median alder:.. 51 en (min 29 a, max 75 a)), og RCC patienter (median alder: 63 a (.. min 48 a, max 83 a)). I vores tidligere analyser blev en tendens til stigende Sepp koncentrationer med alderen hos raske voksne danskere [32] og tyskere [26]. Når man analyserer vores grupper af NEM og RCC fag hver for sig, blev der ikke observeret nogen signifikant sammenhæng Sepp koncentrationerne med alderen. Dernæst analyserede vi RCC patienter uden kontrol individer stratificeret deres patologiske tumor egenskaber. Vi fandt, at lavere koncentrationer af Sepp serum signifikant var forbundet med en mere aggressiv tilfælde af RCC, som indikeret i figur 2. De testede undergrupperne var: ikke metastatiske versus metastatisk (median Sepp: 2.8 til 2,1 mg /l;

P

0,001); pT

1 /pT

2 versus pT

3 /pT

4 (median Sepp: 2,8-2,4 mg /l;

P

= 0,009) og G1 /G2 versus G3 /G4 (median Sepp: 2,7-2,3 mg /l;

P

= 0,001). Ingen signifikante forskelle mellem de testede grupper om alder blev fundet.

RCC patienter blev stratificeret hjælp patologiske tumor egenskaber A) ikke metastatisk versus metastatisk B) G1 /G2 versus G3 /G4 og C) pT

1 /pT

2 versus pT

3 /pT

4. De tilsvarende betydning niveauer mellem grupperne er givet i grafen.

Diagnostik og prognostiske potentiale Serum Sepp Expression

For at bestemme den diagnostiske potentiale af serum Sepp mellem kontrol- og RCC tilfælde, ROC kurve analyse blev udført, og nåede en AUC på 0,77 (95% Cl, 0,64 til 0,91). Kumulative overlevelseskurver blev beregnet ifølge Kaplan-Meier. De konventionelle prognostiske parametre som tumorklassificering og pT status nåede signifikans for overlevelse i vores kohorte (data ikke vist). Samlet set lave Sepp serumkoncentrationer ( 2,4 mg /l, hvilket svarer til den nederste tertil af RCC patienter) blev fundet i patienter med højere tumor stadie, grad og med metastaser; lave Sepp koncentrationer blev ligeledes signifikant associeret med kortere overlevelse RCC patienter (figur 3). I multivariat Cox-analyse (herunder Sepp, metastatisk status, tumor kvalitet og pT status) serumkoncentration af Sepp nåede ikke status af en uafhængig prognostisk faktor.

RCC patienter (n = 41) blev kategoriseret i relativ høj , moderat eller lav Se status ved at beregne tertiles af serum Sepp som en pålidelig cirkulerende biomarkør (højeste tertil: [Sepp] 2,7 mg /l; middle tertil: [Sepp] = 2,4-2,7 mg /l; bund tertil: [Sepp ] 2,4 mg /l). Lav Se status som afspejles af serum Sepp koncentrationer i bunden tertil på tidspunktet for diagnosen er forbundet med dårlige overlevelse odds.

Diskussion

Samspillet af Se og kræft er en levende bestrides problem, og især spørgsmålet om, hvorvidt Se tilskud kan tjene kemoforebyggende formål er kontroversielt diskuteret [33]. En del af konflikten synes at basere på den misforståelse om vigtigheden af ​​baseline Se status. Vores resultater præsenteres her stammer fra sunde probander og RCC patienter med bopæl i et Se fattigt område, dvs. Centraleuropa. De respektive analyser med RCC patienter fra bedre leverede områder måske ikke nødvendigvis giver de samme resultater, som personer med højere baseline Se status har en højere Se krop butik og reserve, som kan blive mobiliseret i tider med behov [34]. Vores resultater i RCC kontrollere forestillingen om, at kræftpatienter, der er bosiddende i SE fattige områder har en relativ Se mangel i forhold til raske kontrolpersoner, og at det udvider med kræft scene og lønklasse. Det er sandsynligt, at både en mangel på selen-afhængige disposition og et cancerrelateret progressiv Se tilbagegang bidrage til denne konstatering. Disse tendenser er ikke specifikke for RCC og er også blevet beskrevet i en række andre maligniteter [9], [18] – [21]. Det er blevet anslået, at cut-off for Se tilstrækkelighed sikrer maksimal udtryk for Sepp som den mest krævende cirkulerende selenoprotein nås ved plasma Se-koncentrationer på 90-124 mg /l [23], [24]. Dette begreb er i overensstemmelse med vores seneste analyse i godt leverede amerikanske amerikanere, hvor gennemsnittet Se koncentrationen var 142 mg /l og Sepp koncentrationer var således nåede et maksimum og var uafhængig af serum Se [6]. De fleste af vores patienter og kontroller havde været under dette niveau allerede på diagnosetidspunktet angiver, at de var i risiko for at udvikle en klinisk relevant Se mangel i løbet af sygdommen.

Gennemsnitlig Se indsugning og blod Se-koncentrationer varierer markant mellem landene. Ændringer i fødevarekvalitet i kombination med skiftende tilskud eller kostvaner påvirker personlige Se status [27], [35]. Nogle lande har oplevet en befolkning hele ændring i Se indtag i løbet af de seneste årtier, f.eks Storbritannien, Finland og USA I Storbritannien, import af Se-rige amerikanske amerikansk hvede er faldet og erstattet af lokalt producerede varer forårsager en generelt lavere Se indtag og Se status [36]. I modsætning hertil Finland udviklet en systematisk agronomisk bioforstærkning program som steg Se-indhold i plante- og dyrefoder forårsager en generelt forbedret daglig Se indtag [37]. I USA ser det ud som om, Se tilskud af nogle diætprodukter (helsekost varer) og andre personlige foranstaltninger (højfrekvente tage multimineral kosttilskud) har øget gennemsnitlig Se indtag i løbet af de sidste årtier.

Specielt denne tendens af ukontrolleret mikronæringsstoffer (sporstoffer og vitaminer) tilskud bærer risikoen for over-tilskud [38]. Vigtigere for kræftforskning, kan det have udelukket en vellykket replikation af NPC retssag, der viste en høj kemoforebyggende aktivitet af supplerende Se indtag på lunge, tyk- og prostatakræft risiko [39]. De respektive opfølgende undersøgelse forsøger at replikere prostatakræft kemoforebyggende virkninger indskrevet probander med betydeligt højere baseline Se status, og gav ingen positive kosttilskud effekter [40]. Disse to store og velkontrollerede Se kosttilskud forsøg [39], [40] dominerer respektive metaanalyser. Som de er blevet gennemført i USA, hvor Se indtag er tilstrækkeligt [35], deres ukritiske opfattelse forårsagede fordomsfulde konklusioner og for tidligt fødte ekstrapoleringer [41], når den anvendes ukritisk til marginalt leveret befolkninger.

Vores data højdepunkt igen betydningen af sundhed for SE status, dvs. interaktionen af ​​sygdommens sværhedsgrad og Se-mangel. Kun meget få patienter med relativt lav Se status præget af Sepp koncentrationer under 2,4 mg /l ved diagnosetidspunktet overlevede vores 5-års observationsperiode. En lignende tendens med lav Se status korrelerer til fundamentalt højere dødelighed er blevet bemærket i europæiske studier med sepsis patienter [42], [43]. En respektiv Se tilskud forsøg en forbedret 28 dages overlevelse i alvorlig sepsis [43]. Autoimmun sygdom i skjoldbruskkirtlen er et andet område, hvor Se anvendes som adjuverende behandling mulighed. Adskillige respektive kosttilskud forsøg har rapporteret om held reducere autoantistof belastning i Hashimoto thyreoiditis af Se tilskud [44]. Især disse positive undersøgelser er igen blevet udelukkende rapporteret fra de europæiske lande, der involverer patienter med marginal Se status [45].

Det vigtigste spørgsmål således vedrører den kliniske betydning vores analyse, dvs. om Se-mangelfuld RCC patienter bør suppleres med Se eller ej. Dette aspekt kan kun løses ved at gennemføre et prospektivt klinisk tilskud forsøg. Vores resultater understøtter en sådan tilgang i patienter, der har en dokumenteret Se underskud, da velforsynet patienter ikke kan drage fordel af yderligere Se.

Situationen er anderledes i bedre medfølgende områder, f.eks U.S.A., hvor gennemsnitlig baseline Se-koncentrationer er bestemt som 122 til 152 mg /l [6], [46]. Men fra vores case-control data, kan det ikke afgøres, om de RCC patienter havde en lav Se status på grund af disposition eller sekundært til malignitet, men de observerede mellem sværhedsgrad og Se underskud korrelationer argumentere for en negativ påvirkning af tumor (s ) på Se-status. Denne interaktion kan vedrøre en øget tone af kræftrelaterede proinflammatoriske cytokiner kendt for at svække Se stofskifte [47], [48].

Det er vigtigt, vores undersøgelse giver hints i retning af medicinsk betydning af et alvorligt nedsat Se status i form af dårlige overlevelse odds. Dette har, til vores bedste viden, ikke tidligere er blevet beskrevet for RCC. Det er kendt fra kronisk nyresygdom at serum Se og ekstracellulære GPx3 aktiviteter er faldende i forhold til sygdommens alvorlighed [49]. Et sådant Se underskud kan fratage Se-følsomme væv, herunder de endokrine kirtler, CNS og nyrer i den essentielt sporstof nødvendig for biosyntesen af ​​beskyttende selenoenzymes. Øget skade kan resultere forværre sygdommen og reducere overlevelse odds.

Nyrerne spiller en central rolle i Se homeostase ved at udskille selenosugars (1-beta-methylseleno-N-acetyl-d-galactosamin) som normale slutprodukter af SE metabolisme [50]. Ved overdreven indtagelse Se, også trimethylselenonium formes og anbragt i urinen. Sepp er normalt ikke secerneres imidlertid den passerer ind i den primære glomerulusfiltratet hvorfra den bliver re-absorberet af proximale tubulus epitelceller via en receptormedieret mekanisme [51], [52]. Det er endnu ikke undersøgt i hvor langt gastrointestinal optagelse, lever- organificeringen eller renal reabsorption er svækket i RCC patienter og bidrage til den observerede Se underskud. Sådanne mekanistiske undersøgelser kan give den manglende fremdrift og rationale er nødvendig for at gennemføre en respektiv tilskud studie i Se-mangelfulde RCC patienter.

Vores undersøgelse har nogle begrænsninger. Trods den signifikant interaktion af overlevelse odds og Sepp koncentrationer på diagnosetidspunktet, antallet af patienter analyseret i den foreliggende undersøgelse er relativt lille. Imidlertid størrelser gruppen faktisk undersøgt var i overensstemmelse med type I og type II fejl-specifikke forudsætninger (alfa = 5%, beta = 80%) i undersøgelsen konstruktionsberegninger de. Hertil kommer, at median follow-up tid er sammenligneligt lang og samspillet synes stærk giver en ny og vigtig indsigt i vigtigheden af ​​Se status for overlevelse i RCC patienter. Desuden er de patologiske pathways, der er ansvarlige for de observerede virkninger er stort set ukendt. Der er behov for mere detaljerede mekanistiske undersøgelser for at karakterisere ændringer i Se metabolisme og Sepp biosyntese under patologiske tilstande med vægt på nyre som et centralt organ for Se status kontrol.

Tak

Vi takker vores kliniske kolleger og patienterne for deres værdifulde deltagelse i denne analyse.