PLoS ONE: Udvalgte Cytokiner i patienter med kræft i bugspytkirtlen: En foreløbig rapport

Abstrakt

Baggrund /Formål

Nyere eksperimentelle undersøgelser har antydet, at forskellige cytokiner kan være vigtige aktører i udviklingen og progressionen af ​​kræft i bugspytkirtlen. Men disse resultater er endnu ikke blevet bekræftet i et klinisk miljø,.

Metoder

I denne undersøgelse undersøgte vi niveauet af et bredt panel af cytokiner, herunder interleukin (IL) -1, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-17 og IL-23, samt tumornekrosefaktor alfa (TNFa) og granulocyt-kolonistimulerende faktor (G-CSF) hos patienter med pancreas adenocarcinom (n = 43), andre pancreas maligniteter (neuroendokrine [n = 10] og faste pseudopapillary tumorer [n = 3]), og raske individer (n = 41).

Resultater

vi fandt, at der var højere niveauer af IL-6, IL-8, IL-10 og TNFa i patienter med kræft i bugspytkirtlen sammenlignet med raske kontroller (for alle, i det mindste p 0,03). Cancerpatienter havde lavere IL-23 koncentrationer end raske individer og patienter diagnosticeret med andre typer af maligniteter (for både, p = 0,002). Niveauer af IL-6, IL-8, IL-10 og IL-23 var signifikant forbundet med direkte antallet af cirkulerende knoglemarv (BM) -afledt mesenchymale eller meget små embryonale /epiblasten-lignende stamceller (SC’er) hos patienter med pancreascancer. Desuden er vores undersøgelse identificerede en potentiel evne af IL-6, IL-8, IL-10, IL-23, og TNFa-niveauer for at muliggøre diskriminering af pancreascancer fra andre pancreatiske tumorer og sygdomme, herunder akut og kronisk pancreatitis og post-pancreatitis cyster (med sensitivitet og specificitet på mellem 70% -82%).

konklusioner

Vores undersøgelse i) støtter betydningen af ​​udvalgte cytokiner i den kliniske præsentation af kræft i bugspytkirtlen, ii) fremhæver talrige associationer mellem udvalgte interleukiner og intensiveret BMSCs handel med patienter med kræft i bugspytkirtlen, og iii) foreløbigt karakteriserer den diagnostiske potentiale af flere cytokiner som potentielle nye kliniske markører for bugspytkirtelkræft i mennesker

Henvisning:. Błogowski W, Deskur A, Budkowska M, Salata D, Madej-Michniewicz A, Dąbkowski K, et al. (2014) Udvalgte Cytokiner i patienter med kræft i bugspytkirtlen: en foreløbig rapport. PLoS ONE 9 (5): e97613. doi: 10,1371 /journal.pone.0097613

Redaktør: William B. Coleman, University of North Carolina School of Medicine, USA

Modtaget: November 27, 2013; Accepteret den 22. april 2014 Udgivet: 21. maj 2014

Copyright: © 2014 Błogowski 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 finansieret af en bevilling udstedt af polske ministerium for videnskab og videregående uddannelse (402 423.038). 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 fatale gastrointestinale maligniteter. Det sker i de vestlige samfund over hele verden, med en incidens, der er stigende i et alarmerende tempo [1], [2]. Flere risikofaktorer for denne malignitet er blevet identificeret, herunder mandlige køn, fremskreden alder, fedme, kronisk pancreatitis, en familie historie af kræft i bugspytkirtlen, og genetisk disposition [1], [3]. Men på trods af omfattende videnskabelige og kliniske indsats for at belyse patogenesen af ​​denne sygdom, de nøjagtige molekylære mekanismer, der er ansvarlige for igangsætning, udvikling og progression af kræft i bugspytkirtlen hos mennesker stadig dårligt forstået.

For nylig har der været øget interesse i den potentielle inddragelse af stamceller (SCs) i bugspytkirtelkræft. Adskillige forskerhold har allerede brugt eksperimentelle dyremodeller til at påvise eksistensen af ​​en befolkning på SCs, betegnes bugspytkirtelkræft stamceller (PCSCs), der synes at være ansvarlig for den indledende udvikling af kræft i bugspytkirtlen samt fremme af dets systemiske spredning [ ,,,0],4] – [9]. Vores team for nylig udvidet disse observationer ved at rapportere, at patienter med kræft i bugspytkirtlen udstilling intensiveret systemisk handel med forskellige populationer af knoglemarv (BM) afledt SCs (BMSCs). Denne handel er hovedsagelig af Lin

-CD45

-CD133

+ CXCR4

+ meget lille embryonale /epiblasten-lignende SCs (VSELs) og CD45

-CD90

+ CD105

+ mesenkymale SCs (MSC) [10]. Imidlertid vides der kun lidt om de patologiske mekanismer, der er ansvarlige for dette fænomen. Overraskende, forskellige undersøgelser af patienter med kræft i bugspytkirtlen viste, at systemisk cirkulation af SCs ikke er forbundet med forhøjede niveauer af SC kemoattraktanter, såsom stromale-afledt faktor 1α. I stedet er denne systemiske cirkulation af SC’er forbundet med virkningen af ​​det medfødte immunsystem, hovedsageligt komplementkaskaden [10], [11]. Ikke desto mindre kunne andre immunologiske faktorer meget sandsynligt blive involveret i reguleringen af ​​denne proces, og det bør kontrolleres i kliniske studier.

Cytokiner er fremragende kandidat faktorer for orkestrering af både BMSC mobilisering og fremme af kræft i bugspytkirtlen udvikling hos mennesker. For eksempel har undersøgelser vist, at forskellige cytokiner kan fremme dannelse af blodkar inden for den pancreatiske tumor mikromiljø, kan uafhængigt og /eller synergistisk påvirke aktiviteten af ​​immunceller, intensiteten af ​​inflammatoriske processer, og invasivitet af pancreasceller og dermed bidrage til metastatisk spredning [12] – [19].

Under alle disse kendsgerninger i betragtning, i denne undersøgelse, besluttede vi at grundigt analysere systemiske niveauer af de tidligere konstaterede cytokiner hos patienter med kræft i bugspytkirtlen og sammenligne cytokinniveauer blandt pancreas cancerpatienter, raske individer og patienter med andre pancreatiske maligniteter. Vi verificerede også vores tidligere bemærkninger vedrørende sammenhænge mellem systemiske niveauer af cytokiner og absolutte antal af cirkulerende BMSCs i patienter med kræft i bugspytkirtlen (tidligere rapporteret af os [10]). I denne undersøgelse har vi også bestemt, om systemiske niveauer af cytokiner har klinisk værdi til diagnosticering og diskrimination af pancreascancer fra andre pancreatiske tumorer og sygdomme hos mennesker. Vi antager, at patienter, der lider af kræft i bugspytkirtlen vil have højere niveauer af visse cytokiner, og at disse forhøjede niveauer ville være i det mindste delvist forbundet med intensiveret systemisk handel med BMSCs. Vi postulerede også, at cytokinniveauer potentielt kunne tjene som nye markører til at skelne kræft i bugspytkirtlen fra andre pancreas tumorer og sygdomme hos mennesker.

Materialer og metoder

Etik erklæring

bioetiske Udvalg for Pomeranian Medical University i Szczecin godkendt forsøgsprotokollen, og alle patienter forudsat skriftligt informeret samtykke forud for deltagelsen.

patienter og blodprøver

i alt 142 personer med generelt god og stabil sundhed blev inkluderet i undersøgelsen. Disse patienter blev inddelt i grupper: en “kræft” gruppe (nydiagnosticeret pancreas adenocarcinom, n = 43), en “andre maligne sygdomme” gruppe (pancreas neuroendokrine tumorer [-NET], n = 10; massive pseudopapillary tumorer [sømløse rør], n = 3), en “andre pancreas sygdomme” gruppe (akut /kronisk pancreatitis, n = 31;. pancreas cyster, n = 14), og en “kontrol” gruppe (raske frivillige, n = 41)

endelige diagnose af pancreas adenocarcinom og andre maligniteter var baseret på biopsi prøve analyse. For at etablere sygdom iscenesættelse, alle patienter undergik ultralydsscanning, computertomografi og /eller endoskopisk ultralydsundersøgelse, samt bryst røntgenundersøgelser. I “kræft” gruppe, 6 patienter kvalificeret til kirurgisk fjernelse af bugspytkirtlen tumor (fase I eller II i henhold til Tumor-Node-Metastase – TNM klassifikation), 10 patienter præsenteret med inoperabel, lokalt fremskreden sygdom (fase III), og 27 patienter havde distale metastaser til leveren eller lungerne (trin IV). På tidspunktet for deres optagelse i studiet, ingen af ​​patienterne var på kemoterapi behandling, havde modtaget nogen cytotoksiske midler eller lægemidler inden for de sidste 12 måneder før undersøgelsen, eller havde præsenteret kliniske tegn på en aktiv infektionssygdom. Alle patienter blev rekrutteret fra individer indlagt på Institut for Gastroenterology af Pomeranian Medical University i Szczecin. De generelle karakteristika for de personer indskrevet i undersøgelsen sammen med en statistisk sammenligning af disse funktioner mellem de undersøgte grupper er vist i tabel 1 og tabel S1.

Perifere blodprøver (8-10 ml ) blev indsamlet fra alle inkluderet individer. Prøver blev behandlet straks ifølge standard laboratorieprotokoller, og plasma blev separeret, frosset og opbevaret ved -80 ° C indtil yderligere vurdering.

Analyse af systemiske niveauer af cytokiner Salg

systemiske koncentrationer af interleukiner (IL-1, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-17 og IL-23), G-CSF, og TNFa blev målt ved anvendelse af kommercielt tilgængelige, højfølsomme ELISA-kits (

R 95% CI 0,24-0,66; p = 0,63) (figur 3f), og i øjeblikket anvendes CA19.9 markør viste sig at være 74,4% følsomhed, 80,8% specificitet, mens dens positive og negative prædiktive værdier var 62,7% og 87,9%, henholdsvis.

Beregnet følsomhed (y-akse) er afbildet mod 1-specificitet formel (x aksen) for undersøgte interleukiner /cytokiner, der er IL-6 (a), IL-8 (b), IL-10 (c), TNFa (e), og C-reaktivt protein (f) som indikatorer for bugspytkirtelkræft og IL-23 (d) som en markør for ikke-kræft læsioner. Præcis beskrivelse af disse parametre (AE) er vist i tabel 3. IL – interleukin TNF – tumornekrosefaktor-alfa p – signifikansniveau CRP -. C-reaktivt protein

Diskussion

i mange år har forskere fremhæver, at biokemiske og molekylær krydstale mellem immun- og kræftceller er afgørende for systemisk progression af maligniteter. Hidtil har flere eksperimentelle studier viste en signifikant rolle af forskellige cytokiner, sammen med vækstfaktorer, i pancreas cancerudvikling (gennemgået i detaljer i [25], [26]). Men meget få af disse bemærkninger er blevet bekræftet i en egentlig klinisk miljø. Derfor besluttede vi at foretage omfattende analysere en bred panel af cytokiner hos patienter med kræft i bugspytkirtlen. Vi brugte disse data til at verificere potentielle sammenslutninger af cytokiner med systemisk BMSC cirkulation og at vurdere den potentielle kliniske diagnostiske værdi af cytokinniveauer.

Vi fandt, at blandt alle analyserede cytokiner, kun IL-6, IL-8, IL-10 og IL-23-niveauer signifikant forskellig mellem patienter med kræft i bugspytkirtlen og andre personer. Fra et molekylært synspunkt kan stigninger i niveauerne af disse IL’er kraftig fremme udviklingen af ​​kræft hos patienter med pancreas maligniteter, da disse cytokiner er involveret i aktiveringen af ​​multiple opstrøms signalveje, der påvirker aktiviteten af ​​talrige transkriptionsfaktorer, modulere cellulære proteom på både genetiske og translationel niveau, og fremme udviklingen af ​​en “immunosuppressiv” Th2 immun fænotype profil [12] – [14], [27] – [29]. Overraskende, ser vi ikke signifikante forskelle i niveauerne af andre ILS, som vi undersøgte, der er kendt for at stimulere immunresponset [17], [19], [30] og kunne med fordel fremme immun aggression mod kræftceller, der fører til deres succesfulde elimination . Alle disse resultater bekræfter og oversætte tidligere bemærkninger, som viste, at ikke kun en lokal, men også en systemisk endogene “immunosuppressive” tilstand synes at forekomme under udviklingen og progressionen af ​​pancreas adenocarcinom hos mennesker [31], [32]. Det virker også meget spændende at definere de nøjagtige (pato) mekanismer, der fører til en sådan specifik konstellation af cytokiner hos patienter med kræft i bugspytkirtlen. Det foreslås, at en sådan fænomen kan være relateret til flere faktorer, herunder stærk desmoplastiske reaktion fra kræft miljø, der synes at være et stempel i bugspytkirtelkræft. Flere typer af tumor-stroma interaktioner er blevet impliceret som har potentiale til at fremme kræft i bugspytkirtlen celle invasion og metastase. Forskere har påvist, at miljøet for at udvikle kræft i bugspytkirtlen indeholder flere celler, såsom fibroblaster, pancreas stjemeformige celler, afvigende endotelceller, pericytter, foci af inflammatoriske celler og makrofager, der kan kraftigt bidrager til produktion af kemokiner og cytokiner (gennemgået i detaljer i [ ,,,0],33]). Desuden er der på det systemiske niveau forskellige typer af celler kan også bidrage til dannelse af cytokiner, herunder knoglemarv-afledte stamceller, såvel som, immunceller, såsom CD4 + T-lymfocytter eller dendritiske celler [34], [35]. Alle disse mekanismer kan samtidig føre til en ændret cytokinprofil hos patienter med kræft i bugspytkirtlen, og derved fremme dets udvikling og systemisk spredning. Interessant undertrykkelse af forskellige cytokiner (for eksempel IL-17) fører til signifikant inhibering af (pancreas) tumorvækst i forsøgsdyr [36]. Denne effekt menes at være primært relateret til hæmmede metalloproteinaser “og VEGF handling, samt fremme af en” Th1-dominant pro-inflammatorisk “miljø. Ikke desto mindre er yderligere undersøgelser utvivlsomt nødvendig for fuldt ud at undersøge og forstå denne proces i mennesker.

Vi viste også, at forhøjede niveauer af visse IL’er i patienter med kræft i bugspytkirtlen er forbundet med det absolutte antal af cirkulerende BMSCs, hovedsagelig MSC’er. Vi har for nylig rapporteret, at selektiv mobilisering af BMSCs forekommer hos patienter med pancreas adenocarcinom, og forskellige populationer af BMSCs såsom hæmatopoietiske stamceller og progenitorceller (HSPCs) eller endoteliale progenitorceller (EPC’er) synes at være undertrykt i BM miljø, mens VSELs og MSC’er udgang fra BM [10]. I denne undersøgelse har vi overraskende fundet, at G-CSF ikke var signifikant associeret med BMSC handel med patienter med kræft i bugspytkirtlen, som dens niveauer var sammenlignelige mellem undersøgte grupper. I mange år blev G-CSF forventes at være forbundet med BMSC handel med bugspytkirtlen kræftpatienter, selv om vores rapport, at det ikke er signifikant associeret bekræfter nyere rapporter fra andre [37], [38]. Derudover vores resultater viste, at udvalgte IL’er faktisk kunne være potentielt involveret i reguleringen af ​​denne proces. Især IL-6, IL-8, IL-10 og IL-23 koncentrationer i pancreas kræftpatienter synes at være forbundet med antallet af cirkulerende MSC’er, hvorimod lavere IL-23-niveauer negativt korreleret med øget antal VSELs detekteret i perifere blod fra patienter diagnosticeret med pancreas adenocarcinom. Desværre, på dette tidspunkt af vores forskning, er det umuligt at definere den præcise rolle, som disse IL’er i reguleringen af ​​BMSC homeostase eller handel med bugspytkirtlen kræftpatienter. Dette aspekt bør være fuldt behandlet i de kommende eksperimentelle og translationelle studier.

Endelig besluttede vi at foretage en foreløbig analyse af den potentielle diagnostiske værdi af specifikke cytokiner til påvisning af kræft i bugspytkirtlen, og for diskrimination af kræft i bugspytkirtlen fra andre pancreatiske maligniteter og sygdomme. Flere forskere forsøger hele tiden at opdage nye stoffer, der kan rutinemæssigt anvendes i klinisk praksis som markører for bugspytkirtelkræft [37] – [39]. Hidtil har disse forsøg mødt med variabel succes. I vores undersøgelse fandt vi, at systemiske niveauer af IL-6, IL-8, IL-10, og TNFa viser potentiale som diagnostiske markører til påvisning af pancreas adenocarcinom (med følsomhed og specificitet på ca. 70-80%), mens IL -23 koncentrationer kunne potentielt anvendes til at udelukke en diagnose af kræft i bugspytkirtlen hos mennesker. Desværre, selv om vores foreløbige resultater er meget lovende, på dette tidspunkt, disse markører synes ikke egnet til selvstændig beslutningstagning på grund af deres relativt lave specificitet og fordi deres diagnostiske værdi blev fastsat på grundlag af en relativ lille stikprøve. Desuden bør den foreslåede cut-off og prædiktive værdier af disse markører blive yderligere bekræftet i kohortestudier.

Sammenfattende vores kliniske undersøgelse i) støttede betydningen af ​​udvalgte cytokiner i den kliniske præsentation af pancreascancer i mennesker, ii) fremhævet flere sammenhænge mellem udvalgte IL’er og intensiveret BMSC handel med patienter med pancreas adenocarcinom, og iii) foreløbigt karakteriseret den diagnostiske potentiale af flere cytokiner som potentielle nye kliniske markører for kræft i bugspytkirtlen hos mennesker.

Støtte Information

Figur S1.

Niveauer af udvalgte interleukiner i patienter med kræft i bugspytkirtlen og raske individer sammen med deres statistisk sammenligning (middel ± standardafvigelse)

doi:. 10,1371 /journal.pone.0097613.s001

(PDF)

tabel S1.

Generelle karakteristika for patienter diagnosticeret med akut /kronisk pancreatitis eller pancreas cyster (data præsenteres som betyder ± SD eller median [interkvartile område])

doi:. 10,1371 /journal.pone.0097613.s002

(PDF )

tabel S2.

Cytokin og C-reaktivt protein i bugspytkirtlen kræftpatienter, der er opdelt i grupper i henhold til Tumor-Node-Metastase (TNM) iscenesættelse af malignitet (præsenteret som gennemsnit ± SD eller medianer [interkvartile område]).

doi : 10,1371 /journal.pone.0097613.s003

(PDF)

tabel S3. Salg Niveauer af undersøgte cytokiner hos patienter med andre maligniteter (NET og sømløse rør) sammen med deres statistisk sammenligning (medianer [interkvartile range])

doi:. 10,1371 /journal.pone.0097613.s004

(PDF)

tabel S4. Salg Koefficienter af sammenhænge mellem absolutte antal af cirkulerende knoglemarvafledte stamceller befolkninger og systemiske niveauer af undersøgte cytokiner hos patienter med pancreas

adenokarcinom

(n = 8)

doi:. 10,1371 /tidsskrift .pone.0097613.s005

(PDF)

Tak

En del af disse resultater blev præsenteret i løbet af

United europæisk Gastroenterology Week

konference, som blev afholdt i Berlin i oktober 2013, og den

Cytokine 2013