Circulating tumor signaling molecules Wnt/β-catenin and WISP1, IL-8 as prognostic biomarkers in ovarian cancer

Full Text

Введение

Эпителиальный рак яичников (РЯ) представляет собой самое смертоносное среди гинекологических злокачественных новообразований, с 5-летней выживаемостью 20-30% [10], на ранних стадиях которого практически отсутствуют специфические симптомы. В прогрессировании РЯ задействовано множество сигнальных путей, в том числе сложный Wnt-сигналинг. На сегодня показано, что активность Wnt коррелирует со степенью злокачественности, химиорезистентностью, эпителиально-мезенхимальным переходом и плохим прогнозом у пациентов с РЯ [13].

β-catenin (CTNNB1) играет двойную роль в клетке. Он является ключевым эффектором сигнального пути Wnt/β-catenin, будучи коактиватором транскрипции генов-мишеней TCF/LEF, и выступает ключевым компонентом клеточной адгезии на основе кадгерина. Данные литературы подтверждают существование мембранного, цитоплазматического и ядерного пулов CTNNB1 [11]. Нарушение регуляции передачи сигналов Wnt/β-catenin может вызываться мутациями различных компонентов пути. Считается, что мутации β-catenin являются наиболее распространенными изменениями при раке [3]. Было установлено, что передача сигналов Wnt/β-catenin в опухолях связана со способностью поддерживать пролиферацию клеток и сохранять стволовость. Также была показана роль Wnt/β-catenin-сигналинга в ангиогенезе, устойчивости к химиотерапии, метастазировании и метаболизме опухоли, а также в регуляции микроокружения опухоли [6]. Изменение сывороточного уровня β-catenin показано при колоректальном раке [7], остеонекрозе [5], заболеваниях печени [2]. WISP1 (CCN4), секретируемый белок семейства CCN, является нижестоящим геном-мишенью Wnt/β-catenin-сигналинга. WISP1 экспрессируется в сердце, плаценте, почках, селезенке, легких, яичниках, головном мозге и как матриклеточный белок способен модулировать митоз, остановку роста и миграцию клеток, апоптоз и адгезию. Показано, что абберантная экспрессия WISP связана с различной патологией, в том числе раком. При этом белки WISP могут проявлять как про-, так и противоонкогенные свойства [8]. Повышенная экспрессия WISP выявлена в тканях и клетках РЯ и коррелировала с плохим прогнозом [4].

IL-8 – хемотаксический белок, который секретируется несколькими типами клеток, включая неопластические [12]. Показано, что патологическая сверхэкспрессия его коррелирует у онкологических больных с неблагоприятным прогнозом, чувствительностью к химиотерапии и сохраняется на протяжении всего заболевания. При этом экспрессия рецепторов IL-8 в нейтрофилах, макрофагах и эндотелиальных клетках показывает, что аутокринная и паракринная активность IL-8 стимулирует сигнальные пути, в том числе сигналинг Wnt/β-catenin, способствующие пролиферации, ангиогенезу и миграции эндотелиальных клеток. Установлено, что молекулярные механизмы действия IL-8 способствуют канцерогенезу, развитию опухоли и метастазированию [12].

Целью исследования была оценка прогностической значимости циркулирующих молекул Wnt-сигналинга – β-catenin, WISP1 и IL-8 при распространенном РЯ.

Материалы и методы

В исследование были включено 30 пациенток (медиана возраста 60 лет), проходившие лечение в Областном клиническом онкологическом диспансере г. Ульяновска в 2020-2023 гг. Критериями включения были впервые выявленный РЯ на III-IV стадии по FIGO (асцитная форма), цитологически верифицированная серозная high-grade аденокарцинома, общее состояние по шкале ECOG (Eastern Cooperative Oncology Group) 0±2 балла, подписанное информированное согласие и ожидаемая продолжительность жизни более 2 месяцев. На первом этапе лечения пациенты получали неоадъювантную химиотерапию (ХТ) по схеме TP (паклитаксел+цисплатин) от 2 до 4 курсов с интервалом в 3 недели. В последующем выполнялась циторедуктивная операция и адъювантная химиотерапия. Забор крови проводили до начала специфического противоопухолевого лечения. Группой сравнения была плазма соматически здоровых женщин, сравнимых по возрасту с экспериментальной группой (медиана – 56 лет). Исследование одобрено локальным этическим комитетом ИМЭиФК Ульяновского государственного университета (протокол № 6 от 15.06.2020 г.). Методом ИФА в плазме оценивали уровень IL-8 (Набор А-8762, Интерлейкин-8-ИФА-БЕСТ, АО «Вектор-Бест», Россия), бета-катенина (β-catenin) (Набор SEB021Hu Cloud-Clone Corp., КНР) и WISP1 (Набор SEG895Hu Cloud-Clone Corp., КНР).

В динамическом наблюдении на фоне и после завершения химиотерапии по схеме ТР пациенты были разделены на 2 группы: I – прогрессирование на фоне ХТ (платинорезистентная группа) и ранний рецидив; II – рецидив после 6 и более месяцев после окончания ХТ (платиночувствительная группа).

Совокупности количественных показателей, распределение которых отличалось от нормального, описывались при помощи значений медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей (Q_0,25-Q_0,75). Исследование выполнялось проспективно, и оценивалось время без прогрессирования (ВБП) для оценки рисков раннего рецидива при распространенных формах РЯ. Анализ ВБП пациентов проводился методом регрессии Кокса и Каплана–Мейера. Для выделения категорий на основе значений, используемых в прогнозировании, определяли точку разделения (cut-point). Построение прогностической модели риска исхода злокачественного новообразования выполнялось при помощи метода бинарной логистической регрессии. Статистическая значимость полученной модели определялась с помощью критерия χ². Качество прогностической модели, полученной с помощью ROC-анализа, оценивалось исходя из значений площади под ROC-кривой со стандартной ошибкой и 95%-ным доверительным интервалом (ДИ) и уровня статистической значимости (Jamovi 2.4.14).

Результаты и обсуждение

В результате проведенных исследований было установлено значимые по сравнению с контролем изменения уровня β-catenin, WISP1 и IL-8 в плазме крови больных с распространенным РЯ (табл. 1).

 

Таблица 1. Уровень β-catenin, WISP1 и IL-8 в плазме пациентов с распространенным раком яичников, Me (Q_0,25-Q_0,75)

Table 1. Plasma levels of β-catenin, WISP1 and IL-8 in patients with advanced ovarian cancer, Me (Q_0.25-Q_0.75)

Группы Groups		Показатели Parameters
		β-catenin, пг/мл/ β-catenin, pg/mL	WISP1, пг/мл/ WISP1, pg/mL	IL-8, пг/мл/ IL-8, pg/mL
Контроль Сontrol n = 12		12,0 (7,85-13,80)	342,0 (302,0-378,0)	42,6 (35,5-45,5)
Рак яичников Ovarian cancer	III стадия stage III n = 14	17,3 (15,9-44,9) p1 = 0,003	358,0 (320,0-445,0) p1 = 0,283	26,7 (25,0-28,1) p1 = 0,059
	IV стадия stage IV n = 16	19,9 (17,8-23,1) p1 = 0,001 p2 = 0,032	440,0 (434,0-522,0) p1 = 0,001 p2 = 0,007	115,0 (109,0-131,0) p1 = 0,001 p2 = 0,001
	Платиночувствительная группа Platinum sensitive group n = 13	17,9 (16,9-20,4) p1 = 0,042	440,0 (348,0-483,0) p1 = 0,021	55,9 (27,0-108,0) p1 = 0,033
	Платинорезистентная группа Platinum-resistant group n = 17	17,7 (15,6-19,2) p1 = 0,045	435,0 (377,0-494,0) p1 = 0,013	109,0 (26,5-12,5) p1 = 0,029

Примечание. p₁ – уровень статистической значимости различий по сравнению с аналогичными параметрами у здоровых доноров; p₂ – уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями на предыдущей стадии заболевания.

Note. p₁, level of statistical significance of differences compared with similar parameters in healthy donors; p₂, the level of statistical significance of differences compared to the indicators at the previous stage of the disease.

 

При этом не установлено значимых различий между изучаемыми показателями в плазме крови пациентов с рефрактерной и чувствительной опухолями уровня β-catenin (р = 0,740); уровня WISP1 (р = 0,695) и уровня IL-8 (p = 0,449).

Анализ полученных данных позволил установить статистически значимое увеличение в плазме крови пациенток с IV стадией заболевания по сравнению с показателями пациенток с III стадией РЯ уровня β-catenin (р = 0,032), WISP1 (р = 0,007) и IL-8 (p = 0,001).

Значительный объем данных подтверждает значимость Wnt/β-catenin-сигналинга в стволовости РЯ, прогрессировании в злокачественную опухоль и устойчивости к химиотерапии. CTNNB1 (catenin-β1) с одной стороны, является основным эффектором, работающим на более низких уровнях Wnt-сигналинга. С другой – он является ключевым компонентом адгезионных соединений на основе кадгерина.

Об активации β-catenin, как на уровне гена, так и на уровне белка при неопластических процессах свидетельствуют результаты ряда исследований in vitro, при раке шейки матки, раке толстой кишки, РЯ, при В-клеточной лимфоме, при раке легкого. Уровень β-catenin в плазме крови оценивали при остеонекрозе. При этом повышенный уровень биомаркера коррелировал со стадиями острого некроза головки бедренной кости [5]. При определении β-catenin при патологии печени показана корреляция его уровня с параметрами некровоспалительного процесса, с фазой заболевания вирусного гепатита В, что позволяет спрогнозировать развитие гепатоцеллюлярной карциномы. Сывороточная гиперэкспрессия β-catenin является, по мнению ряда авторов, потенциальным маркером обнаружения у пациентов колоректального рака (КРР). Уровень β-catenin при КРР был повышен, но не коррелировал со стадией заболевания [7].

Нами установлен повышенный уровень β-catenin в сыворотке крови пациенток с распространенным РЯ. При этом показатели на IV клинической стадии заболевания были значимо (р = 0,032) выше показателей на III стадии. Мультивариантная модель Кокса показывает возможность оценки риска (ОР) развития IV стадии заболевания по уровню β-catenin в плазме крови (ОР 0,90 (95% ДИ 0,81-0,99, p = 0,033). Таким образом, уровень β-catenin в плазме крови может быть рассмотрен как прогностический фактор при оценке прогрессирования РЯ.

Цитозольный β-catenin является ключевым посредником между активацией сигналинга Wnt и повышением экспрессии WISP1 – секретируемого белка семейства CCN. WISP1 экспрессируется во многих органах, в том числе и в яичниках, и участвует в возникновении и развитии злокачественных новообразований различной локализации. Установлена повышенная экспрессия WISP1 в опухолевой ткани РЯ, что коррелировало с плохим прогнозом [8]. Повышенный уровень WISP1 в сыворотке крови обнаружен при раке предстательной железы [1].

Нами установлено, что уровень WISP в сыворотке крови пациенток на III клинической стадии РЯ достоверно не отличается от такового в контроле (р = 0,283). Однако при прогрессировании у пациентов на IV стадии РЯ сывороточный уровень WISP резко и значимо возрастает и превышает как контрольный (р = 0,001), так и уровень на III стадии заболевания (р = 0,007).

В унивариантном анализе логистической регрессии для дифференциальной диагностики между III и IV стадией РЯ статистическую значимость совместно демонстрировали β-catenin (ОР 0,718 95% ДИ 0,503-1,024, p = 0,047) и WISP1 плазмы крови (ОР 0,980 95% ДИ 0,968-0,993, p = 0,002). Площадь под кривой (AUC) такой модели составила 0,883, и IV стадия РЯ может быть диагностирована с 91,3% вероятностью (Spec. = 1,00, Sens. = 0,80) (рис. 1). Риск развития РЯ IV стадии возрастает при одновременно повышенных уровнях β-catenin (более 28,1 пг/ мл) и WISP1 (более 445 пг/мл) в плазме крови (R² = 0,451, χ² = 28,4, р = 0,001).

 

Рисунок 1. ROC-кривая для регрессионной модели дифференциальной диагностики III и IV стадии рака яичников с учетом β-catenin и WISP1 в плазме крови

Figure 1. ROC curve for the regression model of differential diagnosis of stage III and IV ovarian cancer taking into account β-catenin and WISP1 in blood plasma

 

Ранее было показано, что IL-8 как воспалительный хемокин способствует онкогенезу при злокачественных новообразованиях ряда локализаций. В лабораторных условиях IL-8 способствовал миграции раковых клеток, запускал программу эпителиально-мезенхимального перехода и активировал сигнальный путь Wnt/β-catenin.Также установлено, что в тканях прогрессирующего серозного РЯ уровень экспрессии IL-8 связан со стадией РЯ, его злокачественностью и метастазами в лимфатических узлах [9]. При оценке нами показателей хемокина IL-8 в сыворотке крови было установлено значимое снижение его уровня по сравнению с контролем у пациентов с III стадией РЯ (р = 0,059) и резкое увеличение на IV стадии РЯ как по сравнению с контролем (р = 0,001), так и по сравнению с уровнем IL-8 у пациентов на III стадии заболевания (р = 0,001).

Нами установлено, что при повышении в сыворотке крови уровня IL-8 более 87,3 пг/мл, медиана ВБП составляет 9,8 месяца (95% ДИ 8,1- 14); если сывороточный уровень ниже 87,3 пг/мл, медиана ВБП составляет 13,2 месяца (95% ДИ 11,8-55) (рис. 2).

 

Рисунок 2. Кривая времени без прогрессирования пациентов с раком яичников в зависимости от уровня IL-8 (cut-point = 87,3 пг/мл) в плазме крови (Log-rank = 0,001)

Figure 2. Progression-free time curve of patients with ovarian cancer depending on the level of IL-8 (cut-point = 87.3 pg/mL) in blood plasma (Log-rank = 0.001)

 

При этом при повышении уровня циркулирующего IL-8 на 1 пг/мл, отношение рисков увеличивается в 1,02 раза (1,0-1,04, p < 0,001).

Выводы

Установленная точка разделения уровня IL-8 для пациентов с медианой ВБП 9,8 месяца и 13,2 месяца составила 87,3 пг/мл IL-8. Уровень β-catenin в плазме крови может быть рассмотрен как прогностический фактор при оценке риска метастазирования. При этом для дифференциальной диагностики III и IV стадий РЯ статистическую значимость совместно демонстрировали β-catenin и WISP-1 плазмы крови.

About the authors

Tatyana V. Abakumova

Ulyanovsk State University

Author for correspondence.
Email: taty-abakumova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7559-5246

PhD, MD (Biology), Associate Professor, Professor, S.P. Kapitsa Research Technological Institute, Department of Physiology and Pathophysiology, Senior Researcher, S. Kapitsa Research Technological Institute

Russian Federation, Ulyanovsk

Dinara R. Dolgova

Ulyanovsk State University

Email: dolgova.dinara@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5475-7031

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Physiology and Pathophysiology, Senior Researcher, Director, Research Medical and Biological Center, S. Kapitsa Research Technological Institute

Russian Federation, Ulyanovsk

Inna I. Antoneeva

Ulyanovsk State University; Regional Clinical Oncology Center

Email: aii72@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1525-2070

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Physiology and Pathophysiology, Head of the Department of Oncogynecology

Russian Federation, Ulyanovsk; Ulyanovsk

Ilseya R. Myagdieva

Ulyanovsk State University

Email: Ilseya2015@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3908-0840

Junior Researcher, Department of Physiology and Pathophysiology, Junior Researcher, S. Kapitsa Research Technological Institute

Russian Federation, Ulyanovsk

Snezhanna O. Gening

Luchi Zdorovye LLC

Email: sgening@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-6970-6659

PhD (Medicine), Oncologist

Russian Federation, Moscow

Tatyana P. Gening

Ulyanovsk State University

Email: Naum-53@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5117-1382

PhD, MD (Biology), Professor, Head, Department of Physiology and Pathophysiology

Russian Federation, Ulyanovsk

Elizaveta V. Burkhanova

Ulyanovsk State University

Email: burkhanova_e@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0008-6955-9204

Student, Faculty of Medicine

Russian Federation, Ulyanovsk

References

Supplementary files