The comparison of prognostic value of VEGF and MMP-9 in non-small cell lung cancer during three-year observation after anti-tumour treatment

Wstęp

Pierwotny rak płuca jest najczęściej występującym u ludzi nowotworem złośliwym. Wśród chorych na niedrobnokomórkowego raka płuca (NDRP) największą szansę na wieloletnie przeżycie mają ci, u których możliwe jest radykalne leczenie operacyjne. Niestety, do nawrotu choroby nowotworowej dochodzi nawet u 50% operowanych chorych. Dlatego tak ważne jest wyłonienie chorych szczególnie zagrożonych reaktywacją procesu nowotworowego.
Jak wynika z metaanalizy przeprowadzonej przez Brundage i wsp. [1] istnieje ponad 150 czynników prognostycznych dla chorych na NDRP. Wyróżnia się wśród nich trzy zasadnicze grupy:
• czynniki podstawowe (stadium zaawansowania klinicznego, hiperkalcemia),
• czynniki dodatkowe (cechy T, N, M, stopień zróżnicowania histologicznego),
• czynniki nowe lub obiecujące.
W tej ostatniej grupie znalazły się m.in. surowicze markery nowotworowe (cyfra 21-1, TPA), wskaźniki proliferacji komórkowej (ploidia DNA, PCNA, Ki-67), markery adhezji komórkowej (CD44), białka apoptozy (TP53, bcl-2), regulatory cyklu komórkowego (RAS, RB), czynniki wzrostowe (EGF, HER2, HGF, VEGF).
Z cytowanej analizy [1] wynika, że naczyniowo-śródbłonkowy czynnik wzrostu (VEGF) jako czynnik prognostyczny był badany często, i co więcej, w 7 na 11 (64%) przeprowadzonych badań stwierdzono istotny jego związek z czasem przeżycia. Również w innych dużych analizach [2, 3] zwiększoną ekspresję VEGF uznano za niekorzystny czynnik rokowniczy NDRP. Zdecydowanie rzadziej pod kątem wartości prognostycznej badana była metaloproteinaza 9 (MMP-9). Oba te czynniki, VEGF i MMP-9, odgrywają istotną rolę w angiogenezie nowotworowej, wzroście guza, inwazji i przerzutowaniu.
Ekspresja VEGF u chorych na raka płuca jest zwiększona. Naczyniowo-śródbłonkowy czynnik wzrostu jest czynnikiem rokowniczym w tej grupie pacjentów dzięki temu, że uczestniczy w progresji nowotworowej na dwa sposoby – jako czynnik wzrostu komórek nowotworowych i jako czynnik mitotyczny dla komórek śródbłonka naczyń krwionośnych [4, 5]. Ekspresja MMP-9, podobnie jak VEGF, zwiększona u chorych na raka płuca i wykazująca korelację ze stadium zaawansowania klinicznego również mogłaby być rozważana jako czynnik prognostyczny. Metaloproteinaza 9 jest żelatynazą zaangażowaną w degradację macierzy zewnątrzkomórkowej i przez to uczestniczącą w inwazji nowotworowej [6].


Cel pracy

Autorzy niniejszej pracy postawili sobie za cel odpowiedź na pytanie, czy zwiększone stężenie MMP-9 ma podobne do VEGF znaczenie w ocenie czasu przeżycia i ryzyka nawrotów u chorych na niedrobnokomórkowego raka płuca w 3-letniej obserwacji po leczeniu przeciwnowotworowym.


Materiał i metody


Osoby badane

Pierwotnie grupę badaną stanowiło 50 chorych na niedrobnokomórkowego raka płuca w różnym stadium zaawansowania klinicznego. W momencie rozpoznania choroby, przed leczeniem oznaczono u nich w surowicy stężenie VEGF i MMP-9. Zwiększone stężenie VEGF (>707 pg/ml) stwierdzono u 15 chorych (30%) (grupa A), natomiast zwiększone stężenie MMP-9 (>705 ng/ml) u 23 osób (46%) (grupa B). Tylko te wyniki poddano analizie, zgodnie z postawionym celem pracy.
Ponieważ zależność przeżycia od zaawansowania nowotworu jest bardzo wyraźna, dlatego porównano obie grupy, grupę A i grupę B, pod względem odsetka chorych we wczesnym stadium choroby (stopień I i II) oraz w stadium zaawansowanym (stopień III i IV). Okazało się, że grupy te są podobne (tab. 1.).
Badane osoby były pacjentami Katedry i Kliniki Chirurgii Klatki Piersiowej i Nowotworów Collegium Medicum im. L. Rydygiera Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, mieszczącej się w Centrum Onkologii w Bydgoszczy.
Badania przeprowadzono za zgodą Komisji Bioetycznej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu przy Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy.


Materiał do badań

Stężenia VEGF i MMP-9 oznaczano w surowicy. Krew pobierano z żyły odłokciowej w ilości 3 ml. Próbkę krwi po wykrzepieniu wirowano przez 15 min przy 3000 obr./min. Surowicę przechowywano w temperaturze –70°C.


Metody oznaczania

Stężenia VEGF i MMP-9 oznaczano za pomocą komercyjnych testów immunoenzymatycznych ELISA (Quantikine Human Immunoassay, R&D Systems).


Analiza statystyczna

Wartość prognostyczna markera nowotworowego definiowana jest jako czas bezobjawowego i całkowitego przeżycia chorych. W badaniu tym do oceny ryzyka nawrotów choroby i czasu przeżycia chorych wykorzystano:
• czas przeżycia całkowitego (ang. overall survival – OS),
• czas przeżycia wolnego od nawrotu choroby nowotworowej (wznowy miejscowej i przerzutów odległych), czas przeżycia bezobjawowego (ang. disease-free survival – DFS),
• czas przeżycia wolnego od wznowy miejscowej (ang. locoregional recurrence-free survival – LRFS),
• czas przeżycia wolnego od wystąpienia przerzutów odległych (ang. metastasis-free survival – MFS).
Czasy przeżycia liczono od daty rozpoczęcia leczenia, zależnego od stadium zaawansowania klinicznego do daty zgonu lub wykrycia nawrotu choroby podczas badań kontrolnych w przedziale 3-letnim.
Analizę statystyczną przeprowadzono stosując metodę (estymator) Kaplana-Meiera do obliczenia skumulowanej proporcji przeżywających oraz test log-rank do porównywania krzywych przeżycia (określania istotności różnic). Przyjęto poziom istotności statystycznej p<0,05.


Wyniki

W obu badanych grupach częstość występowania zgonu i nawrotu choroby nowotworowej była podobna (tab. 2.).
Wszyscy chorzy, u których w ciągu 3 lat od rozpoczęcia leczenia nastąpił zgon, byli w stadium IIIB lub IV. Z kolei zarówno wznowa miejscowa, jak i przerzuty odległe występowały u chorych we wszystkich stadiach choroby (I–IV). Przerzuty odległe były zlokalizowane w ośrodkowym układzie nerwowym, drugim płucu lub węzłach chłonnych śródpiersia i nadobojczykowych.
Odsetek 3-letniego przeżycia:
• całkowitego w grupie A wynosił 80%, natomiast w grupie B – 82,6% [różnica nieistotna statystycznie (NS), p=0,871] (ryc. 1.),
• bezobjawowego w grupie A – 32,4%, w grupie B – 30,9% (NS, p=0,759) (ryc. 2.),
• wolnego od wznowy miejscowej w grupie A – 73,5%, w grupie B – 68,2% (NS, p=0,639) (ryc. 3.),
• wolnego od przerzutów odległych – w grupie A – 58,3%, w grupie B – 57,7% (NS, p=0,985) (ryc. 4.).

U badanych chorych zgon nastąpił w czasie od 0,5 do 17,5 mies. od wykonania analiz, wznowa miejscowa pojawiła się w czasie 1–30 mies., natomiast przerzuty odległe – w czasie 7–26 mies. (ryc. 1., 3., 4.). U jednego chorego po nieradykalnej mikroskopowo resekcji w zdrowym oskrzelu stwierdzono nawrót po miesiącu.
Mediana przeżycia chorych w obu grupach była identyczna i wynosiła 31 mies. (tab. 3.).


Omówienie wyników

W ostatnich latach wartość prognostyczna VEGF była badana u chorych na NDRP w różnych stadiach zaawansowania klinicznego, z różnymi typami histologicznymi, po
zastosowaniu odmiennych schematów leczenia, z uwzględnieniem różnych przedziałów czasowych i różnej wartości odcinającej w przypadku stężenia w surowicy [7–12]. Dlatego też trudno odnieść wyniki badań własnych do danych literaturowych. Niemniej jednak, pomimo tych różnych kryteriów zawsze wysoka ekspresja/stężenie VEGF korelowały z gorszym rokowaniem. Tym samym wartość prognostyczna VEGF jest niezaprzeczalna.
W dostępnej literaturze nie znaleziono pracy porównującej wartość prognostyczną VEGF i MMP-9. Jedynie Laack i wsp. [6] równocześnie analizowali wartość rokowniczą tych 2 czynników angiogennych u chorych na raka płuca w stadium I/II. Stwierdzono istotną różnicę w czasie przeżycia chorych ze stężeniem MMP-9 >1293 ng/ml i mniejszym od tej wartości. Odsetki przeżycia 3-letniego wynosiły odpowiednio ~30% i ~65%. Podobną zależność obserwowano dla VEGF, odsetki przeżycia wynosiły: ~40% dla stężeń >630 pg/ml i ~60% dla stężeń niższych. W badaniach własnych odsetek przeżycia chorych, u których stężenie VEGF było większe od 707 pg/ml, wynosił 80%, natomiast w grupie ze stężeniem MMP9 >705 ng/ml – 82,6%. Zatem w obu tych badaniach odsetki przeżycia całkowitego w grupach ze zwiększonym stężeniem VEGF i MMP-9 były zbliżone.
W innym badaniu Iniesta i wsp. [13] oceniali biologiczne i kliniczne znaczenie ekspresji metaloproteinaz 9 i 2 oraz ich inhibitorów TIMP-1 i TIMP-2 w NDRP. Okazało się, że wartość prognostyczną wykazywała tylko wysoka ekspresja MMP-9 oraz niska ekspresja TIMP-1. Odsetek 3-letnich przeżyć bez nawrotu choroby nowotworowej w grupie z ekspresją MMP-9 powyżej mediany wynosił ok. 50%, natomiast w grupie z ekspresją niższą – ok. 80%. Na tej podstawie autorzy cytowanej pracy twierdzą, że parametr ten jest niezależnym czynnikiem prognostycznym w NDRP. Poza tym u chorych z większą ekspresją MMP-9 ryzyko nawrotu choroby było 2-krotne większe [13, 14].
Podobnie jak Iniesta, autorzy tej pracy widzą potrzebę dalszych badań nad wartością prognostyczną MMP-9 u chorych na raka płuca.


Wnioski

Uzyskane wyniki mogą sugerować podobne znaczenie prognostyczne ocenianych czynników.

Piśmiennictwo

1. Brundage MD, Davies D, Mackillop WJ. Prognostic factors in non-small cell lung cancer. A decade of progress. Chest 2002; 122: 1037-57.
2. Delmotte P, Martin B, Paesmans M, et al. VEGF and survival of patients with lung cancer: a systematic literature review and meta-analysis. Rev Mal Respir 2002; 19: 577-84.
3. Bremnes RM, Camps C, Sirera R. Angiogenesis in non-small cell lung cancer: the prognostic impact of neoangiogenesis and the cytokines VEGF and bFGF in tumours and blood. Lung Cancer 2006; 51: 143-58.
4. Duarte RL, Paschoal ME. Molecular markers in lung cancer: prognostic role and relationship to smoking. J Bras Pneumol 2005; 32: 56-65.
5. Ludovini V, Gregorc V, Pistola L, et al. Vascular endothelial growth factor, p53, Rb, Bcl-2 expression and response to chemotherapy in advanced non-small cell lung cancer. Lung Cancer 2004; 46: 77-85.
6. Laack E, Köhler A, Kugler C, et al. Pretreatment serum levels of matrix metalloproteinase-9 and vascular endothelial growth factor in non-small-cell lung cancer. Ann Oncol 2002; 13: 1550-7.
7. Han H, Silverman JF, Santucci TS, Macherey RS, d’Amato TA, Tung MY, Weyant RJ, Landreneau RJ. Vascular endothelial growth factor expression in stage I non-small cell lung cancer correlates with neoangiogenesis and a poor prognosis. Ann Surg Oncol 2001; 8: 72-9.
8. Baillie R, Carlile J, Pendleton N, Schor AM. Prognostic value of vascularity and vascular endothelial growth factor expression in non-small cell lung cancer. J Clin Pathol 2001; 54: 116-120.
9. Brattström D, Bergqvist M, Hesselius P, Larsson A, Lamberg K, Wernlund J, Brodin O, Wagenius G. Elevated preoperative serum levels of angiogenic cytokines correlate to larger primary tumours and poorer survival in non-small cell lung patients. Lung Cancer 2002; 37: 57-63.
10. Kaya A, Ciledag A, Gulbay BE, Poyraz BM, Celik G, Sen E, Savas H, Savas I. The prognostic significance of vascular endothelial growth factor levels in sera of non-small cell lung cancer patients. Respir Med 2004; 98: 632-6.
11. Zhao J, Liu XY, Zhang QY, Jiang W. Plasma level and prognostic significance of VEGF, bFGF and MMP-9 in patients with advanced non-small-cell lung cancer. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi 2005; 27: 676-9.
12. Shimanuki Y, Takahashi K, Cui R, Hori S, Takahashi F, Miyamoto H, Fukurchi Y. Role of serum vascular endothelial growth factor in the prediction of angiogenesis and prognosis for non-small cell lung cancer. Lung 2005; 183: 29-42.
13. Iniesta P, Morán A, De Juan C, et al. Biological and clinical significance of MMP-2, MMP-9, TIMP-1 and TIMP-2 in non-small cell lung cancer. Oncol Rep 2007; 17: 217-23.
14. Hoikkala S, Pääkkö P, Soini Y, Mäkitaro R, Kinnula V, Turpeenniemi-Hujanen T. Tissue MMP-2 and MMP-9 are better prognostic factors than serum MMP-2/TIMP-2-complex or TIMP-1 in stage I-III lung carcinoma. Cancer Lett 2007; 247: 359.

Adres do korespondencji

dr med. Ewa Kopczyńska
Katedra i Zakład Patobiochemii i Chemii Klinicznej
Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy
Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
ul. M. Skłodowskiej-Curie 9
85-094 Bydgoszcz
tel. +48 51 585 36 00
e-mail: kopczynska@cm.umk.pl