Clinical and prognostic significance of matrix metalloproteinase-7 and vascular endothelium growth factor in patients with ovarian cancer

Abstract


Matrix metalloproteinase-7 (MMP-7) is able to cleave almost all the elements of the extracellular matrix. It is believed that due to its ability to degrade the basal membrane, it is involved in the processes of invasion, metastasis and neoangiogenesis. Vascular endothelium growth factor (VEGF) has demonstrated its role in tumor progression. Subjects and methods. The study included 65 patients with tumors of the ovary, 44 cancer was diagnosed. Using enzyme-linked immunosorbent assay we determined the content of MMP-7 and VEGF in the serum and tumor tissue in patients with tumors of the ovary. Results. Serum levels of MMP-7 and VEGF are positively correlated with the prevalence of ovarian cancer (OC). In the tissue of adenocarcinoma of the ovary are determined higher levels of MMP-7 and VEGF than in tissue of benign tumors. In the tumor tissue of OC registered positive correlation between VEGF and MMP-7 (r=0.6); p=0.0001. The period of observation did not exceed 2 years from the start of treatment, median follow-up time was 14 months. Only the size of residual tumor after cytoreductive surgery is significantly associated with long-term results. Communication levels of MMP-7 with long-term results of treatment of OC patients is not established. Two-year disease-free survival in patients with baseline serum VEGF value of more than 440 PG/ml was 24%, less than 440 PG/ml - 55%. Conclusions. The levels of MMP-7 and VEGF in tumor tissue and serum in patients with OC increase with the prevalence and aggressiveness of tumor process. Elevated levels of VEGF can be considered as a factor of poor prognosis in patients with OC.

Full Text

Изучение этиологии и патогенеза рака яичника (РЯ) сохраняет большую актуальность в настоящее время. Связано это с неуклонным ростом заболеваемости данной патологией и с тем, что РЯ является одним из наиболее агрессивных опухолевых заболеваний у женщин. Международным агентством по изучению рака в 2012 г. во всем мире зарегистрировано более 150 тыс. летальных исходов от злокачественных опухолей яичника [1]. На территории Российской Федерации выявлено 13 262 новых случаев РЯ [2]. По этой причине ведется поиск новых диагностических тестов, позволяющих обнаружить больных на ранних стадиях опухолевого процесса, дифференцировать злокачественные и доброкачественные опухоли, определить тактику лечения конкретного пациента, оценить прогноз. Для решения этих вопросов используется определение молекулярно-биологических тканевых и сывороточных маркеров в опухоли, регулирующих апоптоз, неоангиогенез, пролиферативную активность, компоненты внеклеточного матрикса, за деградацию которых ответственны система матриксных металлопротеиназ (ММП) и, в частности, матриксная металлопротеиназа-7 (ММП-7), основная роль которой связана с механизмами инвазии, метастазирования, а также опухолевого ангиогенеза [3]. Роль ММП при канцерогенезе определена еще в начале 1980-х годов в исследованиях L.Liotta и соавт., в которых видна взаимосвязь между ММП и деградацией межклеточного пространства, инвазией опухолевых клеток [4]. Позже стало известно, что большинство ММП секретируется в основном индуцированными опухолевым окружением стромальными клетками, такими как стромальные фибробласты, макрофаги и эндотелиальные клетки [5]. ММП-7 (матрилизин) секретируется непосредственно опухолевыми клетками, тем самым ММП-7 может рассматриваться в качестве биологического маркера агрессивности опухоли, а также стать потенциальной мишенью терапевтического воздействия [3]. Имеются клинические и экспериментальные работы, в которых указывается прямая корреляция между уровнем ММП-7 и распространенностью РЯ [6-8]. Кроме участия ММП, изменения ткани яичника координируются сложным взаимодействием стероидных гормонов и ангиогенных факторов. Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF - vascular endothelial growth factor), или вазоэндотелиальный фактор роста, является ключевым медиатором неоангиогенеза, продуцируется нормальными и опухолевыми клетками. Активные исследования системы ангиогенеза в последнее время показали значимость семейства VEGF в развитии, прогрессировании и метастазировании злокачественных новообразований. Получены клинические данные, подтверждающие необходимость участия VEGF в этиопатогенезе РЯ [9, 10]. Материалы и методы В исследование были включены 65 пациенток с опухолями яичника в возрасте от 17 до 78 лет, которые проходили обследование и лечение в ФГБУ РОНЦ им. Н.Н.Блохина в период с июля 2013 по май 2015 г. Доброкачественные опухоли яичников (ДОЯ) выявлены у 14 женщин, пограничные опухоли яичников (ПОЯ) - у 7. РЯ диагностирован у 44 пациенток. Группу контроля составили 84 практически здоровые женщины. Содержание ММП-7 и VEGF было определено в опухолевой ткани и сыворотке крови с помощью стандартных наборов для прямого иммуноферментного анализа в соответствии с инструкциями производителей (табл. 1). Всем больным на I этапе терапии проведено оперативное вмешательство разного объема. Только хирургическое лечение выполнено 14 пациенткам с ДОЯ, 6 (85,7%) женщинам с ПОЯ и 3 (6,8%) больным РЯ. Комбинированная терапия (операция и послеоперационная химиотерапия) проведена 1 пациентке с ПОЯ и 40 (90,9%) женщинам с РЯ. Лекарственное лечение проведено 1 больной РЯ. Размер остаточной опухоли после операции был менее 2 см у 1 пациентки с ПОЯ, у 6 (85,7%) женщин операция выполнена без остаточной опухоли. Оптимальная циторедуктивная операция произведена у 22 (50%) пациенткам с РЯ; у 15 (34,1%) - размер остаточной опухоли составил менее 1 см; у 2 (4,5%) - менее 2 см и у 5 (11,4%) - более 5 см. Результаты и обсуждение При проведении анализа уровней ММП-7 и VEGF установлено, что в сыворотке крови больных РЯ уровни ММП-7 достоверно выше, чем в группе контроля и у пациенток с ДОЯ и ПОЯ. При анализе содержания VEGF у больных новообразованиями яичника получены аналогичные результаты (рис. 1). Такие результаты хорошо согласуются с работами, в которых подтверждается потенциальная роль указанных белков в выявлении больных РЯ [7, 11-15]. Выполненный анализ сывороточных концентраций с основными показателями распространенности опухоли позволил установить, что при увеличении стадии РЯ уровни ММП-7 и VEGF недостоверно повышались (рис. 2). При изучении отдельных показателей распространенности опухолевого процесса выяснилось, что высокие уровни ММП-7 и VEGF в сыворотке крови наблюдались при двустороннем поражении яичников. Зарегистрировано несколько большее содержание только ММП-7 при канцероматозе и объемах асцита более 500 мл. Следует отметить, что наиболее высокие значения VEGF в сыворотке крови установлены у двух больных (медианы 1328 и 2599 пг/мл) с распространением РЯ на петли тонкой кишки. В литературе не было обнаружено такой закономерности для ММП-7 [7, 12], тогда как уровень VEGF положительно коррелировал со стадией заболевания, большей распространенностью опухолевого процесса в брюшной полости и метастатическим поражением лимфатических узлов [13, 15]. Следует отметить, что по результатам нашего исследования у женщин с I стадией РЯ зарегистрированы наибольшие уровни показателя ММП-7 (37,7 нг/мл); см. рис. 2. Степень дифференцировки аденокарциномы яичника является важным фактором прогноза. В нашем исследовании при низкой степени дифференцировки аденокарциномы установлена тенденция к повышению сывороточных концентраций ММП-7 и VEGF. Результаты нашей работы не противоречат данным других исследователей. Так, B.Liang и соавт. обнаружили, что концентрация VEGF зависела от степени дифференцировки РЯ (табл. 2) [15]. При анализе взаимосвязи опухолевых маркеров установлено, что в сыворотке крови больных РЯ наиболее высокое содержание VEGF наблюдается при высоких уровнях Са-125 и HE-4. Значения VEGF существенно увеличивались при Са-125>100 Ед/мл. Выявлено достоверно большее содержание VEGF при уровнях НЕ-4 от 150 Ед/мл и более (рис. 3).Статистически значимой связи ММП-7 с содержанием HE-4 не обнаружено. При определении уровней ММП-7 и VEGF, определенных в ткани опухоли яичника, нами обнаружены достоверно более высокие уровни ММП-7 и VEGF в ткани аденокарциномы по сравнению с доброкачественными опухолями (рис. 4). Такие результаты по ММП-7 не подтверждаются другими работами, в которых продемонстрировано меньшее содержание ММП-7 в ткани злокачественной опухоли яичника [16, 17]. Однако следует отметить, что в работах с использованием количественного иммуноферментного анализа для определения ММП-7 установлены более высокие уровни матрилизина в ткани РЯ [11]. При увеличении стадии заболевания больных РЯ установлены тенденция к понижению тканевых уровней VEGF и отсутствие связи уровней ММП-7. Внутриопухолевое содержание ММП-7 увеличивалось при канцероматозе и объемах асцита более 500 мл, а также метастатическом поражении лимфатических узлов. При двустороннем вовлечении яичников в опухолевый процесс наблюдали повышение ММП-7 и VEGF. Такие результаты согласуются с представлениями о возможной роли ММП-7 и VEGF в опухолевой прогрессии. При низкой степени дифференцировки опухоли была установлена тенденция к повышению уровней ММП-7 в ткани карциномы яичника. Обратная закономерность зарегистрирована для VEGF (табл. 3). У больных РЯ в ткани опухоли наиболее высокое содержание VEGF наблюдали при повышенных значениях Са-125 и HE-4. Статистически значимая связь уровней ММП-7, определенных в ткани аденокарциномы яичника, с содержанием Са-125 и HE-4 не обнаружена. Анализ корреляционных зависимостей между содержанием исследуемых биохимических маркеров в ткани опухоли пациенток с РЯ продемонстрировал корреляционные связи между VEGF и ММП-7 средней степени тесноты связанности (r=0,6; p=0,0001); рис. 5. Следует отметить, что достоверная связь между содержанием ММП-7 и VEGF, определенных в сыворотке крови и ткани опухоли больных РЯ, не установлена. Важной задачей нашего исследования стало определение прогностической значимости ММП-7 и VEGF у пациенток с РЯ. Сроки наблюдения не превышали 2 лет с момента начала терапии, медиана наблюдения составила 14 мес. Малый срок наблюдения за больными РЯ позволил установить показатель только двухлетней безрецидивной выживаемости (БРВ), определенный с помощью метода Каплана-Мейера. Агрессивное течение РЯ подтверждается полученными данными нашей работы, по результатам которой медиана срока жизни без рецидива составила 13,5 мес, однолетняя БРВ - 66,9±7,7%, а двухлетняя - 24,3±17,9% (табл. 4). Одно- и многофакторный анализ выявил, что только размер остаточной опухоли после циторедуктивной операции достоверно связан с отдаленными результатами лечения. У больных, которым была выполнена оптимальная циторедуктивная операция, медиана срока жизни без рецидива не была достигнута на всем сроке наблюдения. При размере остаточной опухоли менее 1 см медиана составила 12,8 мес, а при размере более 2 см - 3,9 мес. Различия БРВ наиболее отчетливо выражены в группах с размером остаточной опухоли менее и более 1 см (р=0,0037);рис. 6. Оценена БРВ женщин с РЯ в группах с разными исходными сывороточными уровнями ММП-7 и VEGF (табл. 5). Хочется отметить, что в нашем исследовании выраженной связи исходных уровней Са-125 с отдаленными результатами лечения пациенток с РЯ не обнаружено. Двухлетняя БРВ у лиц с исходным сывороточным значением VEGF>440 пг/мл составила 24%, менее 440 пг/мл - 55%, т.е. нами зарегистрировано снижение выживаемости через 2 года после начала лечения на 30% у больных с высоким исходным содержанием VEGF (рис. 7). Тем не менее высокие значения сывороточного VEGF у больных РЯ также могут указывать на неблагоприятный прогноз заболевания: медиана срока жизни при высоких значениях VEGF составила 13,5 мес, тогда как при низких значениях VEGF медиана не была достигнута на двухлетнем сроке наблюдения. Не определено связи уровней ММП-7 с отдаленными результатами терапии пациенток с РЯ - медианы срока жизни без рецидива при значениях сывороточного уровня ММП-7<4,7 мг/мл и выше данной отметки были сопоставимы (13,7 и 12,3 мес). Снижение БРВ через 2 года после начала лечения составило менее 17%. Следует отметить, что при сопоставлении уровней ММП-7 и VEGF, определенных в ткани аденокарциномы, и отдаленных результатов лечения больных РЯ связи не обнаружено. Выводы Иммуноферментный анализ содержания ММП-7 и VEGF в опухолевой ткани и сыворотке крови у больных доброкачественными, пограничными и злокачественными новообразованиями яичника продемонстрировал повышение тканевых и сывороточных уровней ММП-7 и VEGF у пациенток с раком, увеличивающиеся при распространенности и агрессивности опухолевого процесса. Таким образом, определение уровней исследуемых белков позволит выявить больных на ранних доклинических стадиях РЯ, проводить дифференциальную диагностику объемных образований яичника, выбрать адекватную тактику лечения конкретной пациентки, а также индивидуализировать прогноз.

About the authors

R I Knyazev

Russian Medical Academy of Postgraduate Education of the Ministry of Health of the Russian

Email: sluwba@mail.ru
125993, Russian Federation, Moscow, ul. Barrikadnaia, d. 2/1

I V Poddubnaya

Russian Medical Academy of Postgraduate Education of the Ministry of Health of the Russian

125993, Russian Federation, Moscow, ul. Barrikadnaia, d. 2/1

I I Bokin

Russian Medical Academy of Postgraduate Education of the Ministry of Health of the Russian

125993, Russian Federation, Moscow, ul. Barrikadnaia, d. 2/1

V V Barinov

N.N.Blokhin Russian Cancer Research Center

115478, Russian Federation, Moscow, Kashirskoe sh., d. 23

References

  1. International agency for research on cancer. GLOBOCAN 2012: estimated cancer incidence, mortality and prevalence worldwide in 2012. http://globocan.iarc.fr/Pages/fact_sheets_population.aspx
  2. Каприн А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2013 году (заболеваемость и смертность). М.: МНИОИ им. П.А.Герцена, 2015.
  3. Moss L.A.S, Jensen-Taubman S, Stetler-Stevenson W.G. Matrix metalloproteinases: changing roles in tumor progression and metastasis. Am J Pathol 2012; 181 (6): 1895-9.
  4. Liotta L.A et al. Tumor invasion and metastases - role of the extracellular matrix: Rhoads Memorial Award lecture. Cancer Res 1986; 46 (1): 1-7.
  5. Герштейн Е.С., Кушлинский Н.Е. Клинические перспективы исследования ассоциированных с опухолью протеаз и их тканевых ингибиторов у онкологических больных. Вестн. РАМН. 2013; 5: 16-27.
  6. Wang F et al. Matrilysin (MMP-7) promotes invasion of ovarian cancer cells by activation of progelatinase. Int J Cancer 2005; 114 (1): 19-31.
  7. Zohny S.F, Fayed S.T. Clinical utility of circulating matrix metalloproteinase-7 (MMP-7), CC chemokine ligand 18 (CCL18) and CC chemokine ligand 11 (CCL11) as markers for diagnosis of epithelial ovarian cancer. Med Oncol 2010; 27 (4): 1246-53.
  8. Schummer M et al. Evaluation of ovarian cancer remission markers HE4, MMP7 and Mesothelin by comparison to the established marker CA125. Gynecol Oncol 2012; 125 (1): 65-9.
  9. Wang H et al. The expression of VEGF and Dll4/Notch pathway molecules in ovarian cancer. Clinica Chimica Acta 2014; 436: 243-8.
  10. He L, He J, Zhao X. Expression of VEGF-D in epithelial ovarian cancer and its relationship to lymphatic metastasis. Asia-Pacific J Clinical Oncol 2013.
  11. Левкина Н.В. Клиническое значение матриксных металлопротеиназ у больных раком яичников. Дис. … канд. мед. наук. М., 2011.
  12. Acar A et al. Clinical significance of serum MMP-2 and MMP-7 in patients with ovarian cancer. Med Oncol 2008; 25 (3): 279-83.
  13. Cheng D, Liang B, Li Y. Serum vascular endothelial growth factor (VEGF-C) as a diagnostic and prognostic marker in patients with ovarian cancer. PloS One 2013; 8 (2): e55309.
  14. Herr D et al. VEGF induces ascites in ovarian cancer patients via increasing peritoneal permeability by downregulation of Claudin 5. Gynecol Oncol 2012; 127 (1): 210-6.
  15. Liang B et al. Elevated VEGF concentrations in ascites and serum predict adverse prognosis in ovarian cancer. Scand J Clin Lab Investig 2013; 73 (4): 309-14.
  16. Brun J.L et al. Serous and mucinous ovarian tumors express different profiles of MMP-2,-7,-9, MT1-MMP, and TIMP-1 and-2. Int J Oncol 2008; 33 (6): 1239-46.
  17. Sillanpää S.M et al. Prognostic significance of matrix metalloproteinase-7 in epithelial ovarian cancer and its relation to b - catenin expression. Int J Cancer 2006; 119 (8): 1792-9.

Statistics

Views

Abstract - 141

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies