PLoS ONE: Urinary prostaglandin E2 metabolit og kræft i bugspytkirtlen Risiko: Case-Control Study in Urban Shanghai

Abstrakt

Kræft i bugspytkirtlen har været stigende betydning i Shanghai i løbet af de sidste fire årtier. Årsagen til sygdommen er stadig uklart. Meget tyder på, at COX-2 reaktionsvejen, en vigtig komponent af inflammation, kan være involveret i sygdomsprocessen. Vi havde til formål at vurdere sammenhængen mellem urin prostaglandin E

2 metabolit (PGE-M) niveau og risikoen for kræft i bugspytkirtlen. Fra en nylig populationsbaseret case-kontrol undersøgelse i Shanghai blev 200 pancreas duktale adenocarcinom sager og 200 køns- og alders- frekvens matchede kontroller udvalgt til nærværende analyse. Urinary PGE-M blev målt med et væskekromatografi /massespektrometrisk assay. Justeret ubetinget logistisk regression blev anvendt til at estimere odds ratio (OR) og 95% konfidensintervaller (CIS). En positiv association blev observeret mellem PGE-M leve og bugspytkirtelkræft risiko: OR = 1,63 (95% CI 1,01-2,63) for tredje tertil forhold til første. Selvom interaktioner ikke var statistisk signifikante, foreningerne tendens til at være stærkere blandt personer med diabetes historie (OR = 3,32; 95% CI 1,20-9,19) og højere indtag af kød (OR = 2,12; 95% CI 1,10-4,06). Resultatet antyder, at højere urin-PGE-M niveau kan være forbundet med øget risiko for pancreas duktalt adenokarcinom

Henvisning:. Zhao J, Wang J, Du, J., Xu H, Zhang W, Ni Q-X, et al. (2015) Urinary prostaglandin E

2 metabolit og kræft i bugspytkirtlen Risiko: Case-Control Study in Urban Shanghai. PLoS ONE 10 (2): e0118004. doi: 10,1371 /journal.pone.0118004

Academic Redaktør: Christopher Heeschen, spansk National Cancer Center (CNIO), SPANIEN

Modtaget: November 1, 2014 Accepteret: 5 Januar 2015; Publiceret: 13. februar 2015

Copyright: © 2015 Zhao 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

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

Finansiering: Denne forskning blev støttet af det amerikanske National Cancer Institute (5R01CA114421, hAR), Videnskab og Teknologi Kommissionen for Shanghai kommune (08411954100, ytg) og 100 talentfulde plan for kinesiske videnskabsakademi (YG). 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

kræft i bugspytkirtlen er en af ​​de mest dødelige kræftformer i [1] verden. I de sidste 40 år, er forekomsten af ​​denne kræft hurtigt været stigende i Kina. Blandt alle kinesiske byer, Shanghai har den højeste dødelighed af denne sygdom [2]. I 1973, de bymæssige Shanghai bugspytkirtlen kræft årlige incidensrater var 3,66 pr 10

5 år for mænd og 3,20 pr 10

5 for kvinder [3], mens der i 2000 satserne havde væsentligt forøgede til 11,22 og 10,93, henholdsvis [3]. Manglen på effektive teknikker til tidlig diagnose eller behandling fører til mindre end 3% 5-års overlevelse [4]. Cigaretrygning, familie historie af kræft i bugspytkirtlen, har diabetes mellitus og ABO blodtype været knyttet til sygdommen, selv om disse faktorer forklarer kun en brøkdel af sygdommen ætiologi [5,6].

Inflammation har været hypotese at spille en rolle i carcinogenese i bugspytkirtlen [7]. Epidemiologiske undersøgelser har antydet, at kronisk pancreatitis kan være involveret i nogle tilfælde af pancreascancer [8]. Cyclooxygenase-2 (COX-2), et stort enzym i inflammation, har vist forøget proteinekspression i pancreasceller under flertrins progression af pancreascancer [9] og øget mRNA-niveauet i pancreascancer sammenlignet med tilstødende nontumor væv [10,11] . Ikke-steroide anti-inflammatoriske lægemidler (NSAID’er) er inhibitorer af COX enzymer og deres tumor suppressor virkninger på pancreascancer er observeret i begge vitro undersøgelser [10,12,13] og nogle epidemiologiske undersøgelser [14,15]. Under inflammation, COX-2 omdanner arachidonsyre til PGE

2, som kan fremme tumorudvikling gennem hæmning af apoptose, nedsat cellemedieret immunitet, eller stimulering af angiogenese [16,17].

Siden pancreasvæv er vanskeligt at få adgang direkte, udviklingen af ​​ikke-invasive teknologier, herunder biomarkører i perifert blod, bugspyt eller urin, kunne lette tidlig påvisning af sygdommen [6]. Prostaglandin Ei

2 metabolit (PGE-M) er urin metabolit af PGE

2, og det kan bruges som et indeks for systemisk PGE

2-produktion

. Flere undersøgelser har observeret, at høje niveauer af urin-PGE-M er blevet forbundet med øget risiko for kræft i tyktarmen og rektum [18-20], mave [21] og bryst [22,23], tyder på, at urin-PGE-M might være forbundet med andre inflammationsrelaterede cancere, herunder kræft i bugspytkirtlen. Vores undersøgelse har til formål at undersøge sammenhængen mellem urin PGE-M niveauer og bugspytkirtlen kræftrisiko i en case-kontrol undersøgelse i byerne Shanghai.

Materialer og metoder

studiepopulation

Den nuværende undersøgelse blev udført inden for en eksisterende case-kontrol undersøgelse af kræft i bugspytkirtlen, der tidligere [24,25] er blevet beskrevet. Kort fortalt blev forældre case-kontrol undersøgelse den udføres fra december 2006 for januar 2011 byerne Shanghai. Emnerne rekrutteret var Shanghai beboere i alderen 35 og 79 år. En “foreliggende sag rapporteringssystem” blev brugt til at identificere sager i 37 større sygehuse. I alt blev 1241 patienter nydiagnosticerede med kræft i bugspytkirtlen indberettet til Shanghai Cancer Institute. Af disse patienter, 149 (12%) var ude af stand til at blive kontaktet eller nægtede at deltage, og 184 (14%), blev udelukket på grund af diagnoser af godartede tumorer eller ikke-pancreas primærvalg, der forlod 908 bekræftede bugspytkirtlen kræftpatienter i undersøgelsen. Blandt dem, blev 311 tilfælde histologisk bekræftet som pancreatisk duktalt adenokarcinom ifølge WHO klassifikation af tumorer i fordøjelsessystemet. For kontrol, blev 1.653 kandidater tilfældigt udvalgte fra Shanghai Beboere Registry kontaktet. Blandt dem var 586 (35%) er udelukket for andre maligne sygdomme (94), deceasing (30) og afslag (462), og der var 1067 kandidater ansat som kontroller. Alle deltagere blev interviewet i-person til at indsamle oplysninger om cigaretrygning, familie historie af kræft, personlige medicinske tilstande, kostindtag og forskellige andre faktorer. Body mass index (BMI, vægt /højde

2) blev beregnet ud fra rapporterede højde i en alder af 21 og kropsvægt af et år før interview. Deltagerne blev bedt om at tilbageholde overnight urin fra 8:00 pm til den næste 8.00 og urinen blev opsamlet før nogen behandling. 12-timers urinprøver blev opsamlet i sterile gelé, der indeholder 1 g ascorbinsyre og 5 mg EDTA. Prøverne blev holdt på is (4 ° C) til transport til laboratoriet og behandles inden for 1 time i langtidsopbevaring ved -80 ° C.

For den aktuelle analyse, 200 duktalt adenocarcinom tilfælde med patologiske diagnoser var tilfældigt udvalgt fra den overordnede case-kontrol undersøgelse. To hundrede forældre-undersøgelse kontrol var tilfældigt frekvens tilpasset de 200 sager om køn og alder. Denne undersøgelse blev godkendt af de institutionelle forsøgspersoner anmeldelse bestyrelser Shanghai Cancer Institute og Yale University, og alle deltagerne forudsat skriftligt informeret samtykke.

PGE-M måling

Flydende kromatografi /masse spektrometrisk assay (LC /MS /MS) blev anvendt til at måle niveauet af urin 11-α-hydroxy-9,15-dioxo-2,3,4,5-tetranor-prostanderivater-1,20-dioicacid (PGE-M) , den vigtigste metabolit af PGE

2. Fremgangsmåden har tidligere [26] blevet beskrevet. Kort fortalt 0,5 ml urin med 15,0 pi (200 ng /ml) af deutereret interne standard (PGE-M-d6) blev indstillet til pH 3 med HCI, og PGE-M i prøven blev omdannet til dets

O

methyloxim derivat med methyloxim HCI. Efter urinprøverne blev inkuberet i et 37 ° C vandbad i 30 minutter blev SepPak plus-C18 anvendes til at ekstrahere methyloximed PGE-M ved anvendelse af ethylacetat som elueringsmiddel. Eluatet blev derefter inddampet til tørhed, og rester blev genopløst i 80.0μL af rekonstitueret mobil fase opløsning. Analyse blev udført ved væskekromatografi (Phenomenex Kinetex-C18-søjle) bundet til en MDS Sciex API-4000 massespektrometer med ESI probe. For endogen PGE-M, det dominerende produkt ion, m /z 336, der repræsenterer [M- (OCH

3 + H

2O)], og den analoge ion, m /z 339 [M (OC [

2H

3] + H

2O)] for den deutereret interne standard, blev overvåget i udvalgte reaktion overvågning (SRM) mode. Kvantificering af endogen PGE-M brugte forholdet mellem massen kromatogram toparealer af m /z 336 og 339 ioner. Urinary kreatinin niveauer blev målt under anvendelse af et Olympus AU5400 klinisk kemi analysator med 0,1 ml urinprøver. De 400 prøver blev testet i fem batches. Fyrre kvalitetskontrol (QC) prøver (10%) fra en enkelt prøve blev tilfældigt spredt blandt de test-prøve partier. Den laborant blev blindet til case /kontrol og QC prøve status. De variationskoefficienter for PGE-M og kreatinin af QC prøver var 4,3% og 3,7%, henholdsvis. CV for QC prøven PGE-M korrigeres ved creatinin var 4,8%. En prøve resultat var under den nedre grænse for måling (0.2ng /ml) og blev tildelt den laveste PGE-M koncernniveau for analysen.

Statistiske Analyser

t-test for kontinuerte variable og chi-square test for kategoriske variabler blev anvendt til at undersøge forskelle i de grundlæggende egenskaber mellem cases og kontroller. Urinary PGE-M niveauer blev standardiseret af urin kreatinin og blev udtrykt som ng /mg kreatinin. Da fordelingen af ​​PGE-M var højre skæv, værdier var log

10 omdannet til analyse af kontinuerte tendenser. Forsøgspersonerne blev klassificeret i tertiles henhold til PGE-M distribution i kontrol, med laveste tertil som referencegruppe. Vi anvendte to fremgangsmåder til at vælge de kovariater inkluderet i de multivariable-justerede modeller: (1) den potentielle confounder er forbundet med pancreas risiko kræft og med PGE-M-niveauer og den potentielle confounder ændrer risikoestimat med mindst 10%; (2)

P

værdi for -2Loglikelihood test er mindre end 0,05. I de sidste modeller, vi bruger to forskellige sæt af konfoundere. Baseret på den tidligere metode, vi brugte den grundlæggende model indgår køn og alder som konfoundere. Ifølge den anden metode, bortset fra køn og alder, fuldførte uddannelse, familie historie af kræft i bugspytkirtlen, og diabetes historie var involveret i den fulde model. For at forhindre den omvendte kausalitet blev diabetes historie inddeles i tre kategorier: ingen diabetes historie, selvrapporterede diabetes diagnosticeret mindre end 3 år før interview og diagnosticeret mindst 3 år før interview

At udforske kombinerede virkninger og modifikation. virkninger af nogle

a priori

risikofaktorer på sammenhængen mellem PGE-M og bugspytkirtelkræft risiko blev stratificerede analyser foretaget af køn, historie af diabetes mellitus, kød indtag, grøntsager /frugt indtag og aktuelle brug aspirin et al . Kontinuerlige variabler blev klassificeret i høj

vs

lave niveauer baseret på median niveauer i kontrol. Interaktioner blev evalueret med log likelihood ratio statistik. Alle analyser blev udført med SAS 9.3-software og alle

P

-værdier er tosidet.

Resultater

Grundlæggende karakteristika ved case og kontrolpersoner er angivet i tabel 1. Cases og kontroller var ens i BMI, rygning eksponering, familie historie af kræft, pancreatitis, grøntsager /frugt indtag, kosten energitæthed, regelmæssig grøn te drikke, og den aktuelle brug af aspirin. Sammenlignet med kontroller, sager havde højere uddannelsesniveauer og større kød indtag, og var mere tilbøjelige til at have slægtshistorie af kræft i bugspytkirtlen, personlige historier diabetes og højere PGE-M-niveauer. Blandt alle de 200 sager, 177 (88,5%) forsøgspersoner var i fase.

I den grundlæggende model, sammenlignet med den laveste tertil, det højeste niveau af urin PGE-M var forbundet med øget risiko for pancreascancer, med odds ratio (OR) estimat af 1,63 (95% CI 1,01-2,63) (tabel 2). Med hensyn til den fulde model, fuldførte uddannelse, familie historie af kræft i bugspytkirtlen, og diabetes historie blev ikke fundet til at ændre størrelserne af forening for PGE-M (Tabel 2).

vi udforsket den kombinerede virkninger af PGE-M og flere a priori risikofaktorer på bugspytkirtlen kræftrisiko, herunder køn, diatetes status (ja og nej), indtagelse af kød og frugt /grøntsager (høj og lav), og nuværende brug aspirin (ja og nej) (fig. 1, S1 tabel). Den positive sammenhæng mellem PGE-M og bugspytkirtelkræft risiko tendens til at være stærkere blandt deltagerne, der havde diabetes historie og højere indtag kød med yderste periferi af 3,32 (95% CI 1,20-9,19) og 2,12 (95% CI 1,10-4,06), henholdsvis ( fig. 1, S1 tabel). Vi udforskede også potentielle modificerende virkninger af disse faktorer (S2 tabel). Den positive forening for tertil 3 blandt alle patienter stadig signifikant blandt deltagere, der rapporterede ikke bruger aspirin: OR 1,69 (95% CI 1,02-2,80). Væsentlige interaktioner af urin PGE-M blev ikke set for de fem faktorer (S2 tabel). Desuden har vi undersøgt sammenhængen mellem urin PGE-M niveauer og risiko for kræft i bugspytkirtlen etapevis (S3 tabel), og foreningen holdt ens for fase II (OR = 1,76, 95% CI = 1,07-2,89).

Justerede yderste periferi for pancreactic kræft efter de tertiles af PGE-M og diabetes status (A), kød indtag (B), grøntsager /frugter indtagelse (C), og den aktuelle brug aspirin (D). Korrigeret for køn og alder. Diabetes Historie blev betragtet som positive for selvrapporterede diabetes diagnosticeret mindst 3 år før interviewet.

Diskussion

I den aktuelle case-kontrol undersøgelse, vi observerede en positiv sammenhæng mellem høj urin PGE-M niveau og øget risiko for kræft i bugspytkirtlen. Den positive association med høj urin PGE-M-niveau var stadig signifikant efter udelukkelse af personer med aktuelle aspirin brug og var stærkere blandt personer med diabetes historie eller højere indtag kød.

PGE-M er urin metabolit af PGE

2, og dermed indirekte afspejler blodets indhold af PGE

2. Udskilles urinmetabolitter målt ved LC /MS /MS tilvejebringe yderst nøjagtige indikatorer for endogen eicosanoid produktion hos mennesker [26,27]. Oral administration af både ikke-selektive og selektive inhibitorer af COX-2 kan resultere i lavere urin PGE-M niveauer i raske individer, hvilket tyder på, at urin PGE-M kan afspejle COX-2 produktion og aktivitet [26].

til vores viden, seks epidemiologiske undersøgelser til dato har udforsket associationer mellem urin PGE-M niveauer og kræftrisiko, herunder fire undersøgelser af gastrointestinale neoplasmer [18-21] og to studier af brystkræft [22,23]. Både en undersøgelse på avanceret /multiple kolorektal adenom [19], og en undersøgelse af kolorektal cancer [18] observeret signifikante associationer mellem PGE-M og risiko for sygdom. I en case-serie studie, urin PGE-M-niveauer hos patienter med Crohns sygdom, kolorektal cancer og store adenomer var omkring to gange øget i forhold til patienter, som havde små polypper eller ingen polypper [20]. For gastrisk kræft [21], blev en markant stigende tendens i risiko observeret med stigende PGE-M-niveauer blandt kvinder, der var blevet diagnosticeret inden for 46 måneder efter baseline urinopsamling. For brystkræft, blev risikoen forøget med urin PGE-M niveauer blandt postmenopausale kvinder uden NSAID forbrug [22] eller med et BMI 25 kg /m

2 [23]. I overensstemmelse med disse undersøgelser observerede vi en positiv sammenhæng mellem høj urin PGE-M niveau og øget risiko for kræft i bugspytkirtlen. Disse resultater antyder, at PGE-M, muligvis som en markør for inflammation, kan være forbundet med gastrointestinal cancerudvikling.

PGE

2 er et af produkterne af arachidonsyre katalyseret af COX-2, som har blevet foreslået at spille en rolle i udviklingen af ​​visse kræftformer [16,28]. COX-2 involvering kan fremme cancercelleproliferation, migration, invasion og inhiberer celle apoptose via et antal signalveje [29]. PGE

2 kunne også regulere angiogenese og tumor immun-suppression i tumormikromiljøet [16]. Adskillige kliniske undersøgelser har observeret at COX-2 opreguleres i pancreas adenocarcinom [9-11]. COX-2-mRNA-ekspression var mere end 60-fold forøget i bugspytkirtelkræft væv sammenlignet med tilstødende ikke-tumorvæv [30]. I hamster model for kemisk induceret duktal pancreasadenocarcinom den selektive COX-2-inhibitor, Celebrex, blev observeret at inhibere tumorvækst i levermetastaser [31]. Forskellige epidemiologiske undersøgelser har antydet, at inhibitorer af COX-2 kunne beskytte mod pancreascancer [32]. Endvidere har ekspression tab på 15-hydroxyprostaglandindehydrogenase (15-PGDH), et vigtigt enzym involveret i PGE

2 nedbrydning, været forbundet med tumordannelse, herunder colorectal cancer, lungecancer og overgangs- blærecancer [29]. Således steg PGE

2 kan være forbundet med øget risiko for kræft, herunder kræft i bugspytkirtlen.

Urinary PGE-M er underlagt indflydelse af mange faktorer. Aspirin er en COX-2-hæmmer relateret til faldet PGE-M-niveauer [26]. Interessant, kun 9,5% af personer i vores undersøgelse tog aspirin regelmæssigt; eksklusive personer med nuværende aspirin brug styrket den positive sammenhæng mellem PGE-M og bugspytkirtelkræft risiko. Dette tilføjer yderligere beviser til støtte for negativ sammenhæng mellem aspirin og PGE-M. Der er observeret Rygestatus at blive positivt forbundet med urin-PGE-M niveau rygerstatus som havde en dosis-respons-virkning [33]. Vores data foreslog også, at urin PGE-M var højere i nogensinde rygere end aldrig rygere (median (interkvartile): 12,71 (9,07-19,24)

vs

11,51 (8,77-16,45) ng /mg Cr). Øget BMI er forbundet med øget urin PGE-M-niveau [34]. Konsekvent, i vores undersøgelse, patienter med BMI over 28 kg /m

2 havde højere PGE-M niveau end patienter med BMI mindre end 24 kg /m

2 (median (interquartilt): 13,55 (10,76 til 18,41)

vs

11.42 (8,56-16,93) ng /mg Cr).

Vi udforskede også kombinerede effekter af flere a priori faktorer med PGE-M på bugspytkirtlen kræftrisiko, og fandt en stærkere association blandt fag med højere indtag kød. Kød indeholder rigeligt arachidonsyre [35] (den precusor af PGE

2) og øget mængde af kosten arachidonsyre formentlig augmented PGE

2 dannelse [36, 37]. Derfor kan kød indtag her være forbundet med kræft i bugspytkirtlen gennem PGE

2, som berettiger yderligere forskning. Vi observerede også en signifikant sammenhæng mellem PGE-M og bugspytkirtelkræft blandt personer med diabetes, som var rimelig, da diabetes var en vigtig risikofaktor forbundet med kræft i bugspytkirtlen [38].

Vores undersøgelse har flere styrker. De diagnoser af alle sager blev godkendt af et panel af fem kliniske eksperter, der brugte patologi rapporter, patologi lysbilleder og /eller billedbehandling materialer, der minimerede misklassifikation af kræfttilfælde. Desuden blev kun duktale pancreasadenocarcinom patienter involveret i vores undersøgelse, hvilket har øget homogenitet af sygdommen undersøgt.

Et par potentielle begrænsninger af den foreliggende undersøgelse bør også overvejes. For det første, som en case-kontrol undersøgelse, kan vores analyse være underlagt omvendt kausalitet, hvor tilstedeværelsen af ​​pancreas tumorer teoretisk kunne øge serumniveauer af PGE

2. Men vi ikke observere mærkbar variation i urin PGE-M ifølge sygdom scenen. For det andet blev de stratificerede analyser fra fase begrænset af magten siden 88,5% af tilfældene var i fase II. er behov for yderligere undersøgelse med større stikprøve. For det tredje kan aspirin eller NSAID brug på tidspunktet for interviewet påvirke urin PGE-M-niveauer. Der var dog kun 18 tilfælde og 20 kontroller rapporterede aktuelle brug aspirin i den aktuelle undersøgelse, og foreningen var stadig statistisk signifikant efter udelukke disse personer.

Sammenfattende den aktuelle undersøgelse tyder på, at højere niveauer af urin PGE -M kan være forbundet med øget bugspytkirtlen kræftrisiko. Store prospektive undersøgelser ville være nyttigt for yderligere udforskning.

Støtte Information

S1 Table. Kombinerede effekter af PGE-M og nogle

a priori

faktorer på risikoen for kræft i bugspytkirtlen

doi:. 10,1371 /journal.pone.0118004.s001

(DOCX)

S2 Table. Foreningen af ​​urin PGE-M niveauer og risiko for kræft i bugspytkirtlen potentielle modifikatorer

doi:. 10,1371 /journal.pone.0118004.s002

(DOCX)

S3 Table. Foreningen af ​​urin PGE-M niveauer og risiko for kræft i bugspytkirtlen i forskellige kræft stadier

doi:. 10,1371 /journal.pone.0118004.s003

(DOCX)

Tak

Vi udtrykker vores oprigtige påskønnelse til alle af undersøgelsens deltagere og forskere involveret i Shanghai kræft i bugspytkirtlen case-kontrol undersøgelse. Vi takker Lu Sun fra Shanghai Cancer Institute for hendes hjælp i prøvetagningen. Vi takker også Hong-Xing Xu og Shaojie Ma om bistand til prøveforberedelse. Vi er taknemmelige for hjælp fra Prof. Huiyong Yin ved Institut for Nutritional Sciences, Chinese Academy of Sciences, for PGE-M-målinger høring.