Маркери редокс-стану пухлин хворих на рак прямої кишки

In terms of cancer disease the redox state of a body and focuses of tumor growth is largely determined by reprogramming mitochondria metabolism and features of functioning of metal-containing proteins, in particular, iron-containing proteins: lactoferrin (LF) and transferrin (TF). Oxidation-induced modifications of genes LF and TF lead to violation of their iron-binding and iron-transporting functions, which leads to accumulation of “free iron” (“FI”) in tissues and blood in high concentrations. The appearance of “FI” is registered in tumor tissue as a result of oxidation-induced destruction of heme and non-heme iron-containing proteins. LF regulates the bioavailability of iron at the realization of metabolic functions of a cell, in particular, proliferation, which marker is the expression of nuclear antigen Ki-67. The purpose of the work was to investigate levels of LF, TF, “FI” in tumors of patients with colorectal cancer (CRC) at stages II and III (T2-4N0-2M0G2-3) and determine their predictive value during the neoadjuvant antitumor therapy.Surgical samples of tumor-affected and intact rectal mucosa (at a distance of 15 cm from the tumor) were studied. The samples were taken from 67 patients (36 men and 31 women, mean age 63±1.3 years) with a diagnosis of rectal adenocarcinoma, among wich 38 patients had the II stage and 29 - the third stage of the disease. The rates of LF, TF, “FI” in a tumor were determined by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy method at the temperature of liquid nitrogen (T=77 K). Superoxide-generating activity of tumor tissues was studied by EPR method using Spin Traps. Expression of the proliferation marker Ki-67 in surgical specimens of a tumor-affected and intact rectum of patients with CRC were investigated by immunohistochemical method. Statistical analysis was performed using the licensed application Origin 7.0. The difference between the results were considered significant at p <0.05.It has been revealed that in medium and low differentiated rectal tumors the content of LF was 15 and 50 times higher, respectively, compared to the intact rectal mucosa (p<0.05). TF level in the intact rectal mucosa was within physiological norm. 'FI' level in low differentiated rectal adenocarcinomas was 9 times higher than in the conditionally healthy tissue and three times higher than the 'FI' level of G2-tumors (p<0.05). The rate of generation of superoxide radicals (SR) in adenocarcinomas with medium and low differentiation was 2 and 3.7 times higher, respectively, than the rate in the intact rectal mucosa (p<0.05). The level of expression of Ki-67 in intact mucosa was 33.2 ± 2.61 cu, while in the G2 and G3 tumors it was significantly higher, and it was 38.01 ± 2.94 cu and 52.65 ± 4.48 cu, respectively (P<0.001). The level of immunosignal of Ki-67 in the tumor parenchyma correlated with the tumor stage, degree of tumor differentiation, level of LF and “FI”. It has been revealed an increase in levels of LF, “FI”, proliferation marker Ki-67 and SR generation rate in rectal adenocarcinomas, depending on the degree of differentiation of tumors. The favorable clinical course of disease in patients with CRC is characterized by reduced levels of LF, “FI” and Ki-67 expression, but the tumor progression - by an increase in these levels.В условиях раковой болезни редокс-состояние организма и очагов опухолевого роста в значительной степени определяется перепрограммированием метаболизма митохондрий и особенностями функционирования металлосодержащих белков, в частности железосодержащих: лактоферрина (ЛФ) и трансферрина (ТФ). Окислительно-индуцированные модификации генов ЛФ и ТФ приводят к нарушению их железосвязывающей и железотранспортирующей функций, что является причиной накопления в тканях и крови “свободного железа” (“СЖ”) в высокой концентрации. Появление “СЖ” в опухолевой ткани регистрируют как следствие окислительно-индуцированной деструкции железосодержащих гемовых и негемовых белков. ЛФ регулирует биодоступность железа при реализации метаболических функций клетки, в частности пролиферации, маркером которой является экспрессия ядерного антигена Ki-67.Целью данной работы было исследовать уровни ЛФ, ТФ, “СЖ” в опухолях больных раком прямой кишки II и III стадий (Т2-4N0-2M0G2-3) и выяснить их прогностическую ценность в условиях проведения неоадъювантной противоопухолевой терапии.Исследованы образцы операционного материала опухольпораженной и интактной слизистой оболочки прямой кишки (на расстоянии 15 см от опухоли) 67 пациентов (36 мужчин и 31 женщина, средний возраст – (63±1,3) лет) с диагнозом аденокарциномы прямой кишки, среди которых 38 больных имели ІІ стадию и 29 – III стадию заболевания. Уровни ЛФ, ТФ, “СЖ” в опухоли определяли методом спектроскопии электронного парамагнитного резонанса при температуре жидкого азота (Т=77 К). Супероксидгенерирующую активность тканей опухоли исследовали методом электронного парамагнитного резонанса с использованием технологии Spin Traps. Экспрессию маркера пролиферации Ki-67 в операционном материале опухольпораженной и интактной прямой кишки пациентов с раком прямой кишки исследовали иммуногистохимическим методом. Статистический анализ проводили с помощью прикладной лицензионной программы Origin 7.0. Разницу между результатами считали достоверной при р<0,05.Установлено, что в умеренно- и низкодифференцированных опухолях прямой кишки содержание ЛФ, соответственно, в 15 и 50 раз выше по сравнению с интактной слизистой оболочок прямой кишки (p<0,05). Уровень ТФ в интактной слизистой оболочке прямой кишки находился в пределах физиологической нормы. Уровень “СЖ” в низкодифференцированных аденокарциномах прямой кишки в 9 раз больше, чем в условно-здоровой ткани, и втрое превышает аналогичный показатель в G2-опухолях (p<0,05). Скорость генерации супероксидных радикалов в аденокарциномах с умеренной и низкой степенями дифференцировки, соответственно, в 2 и 3,7 раза превышала значение в интактной cлизовий оболочке кишки (p<0,05). Уровень экспрессии Кі-67 в интактной слизистой оболочке составлял (33,2±2,61) у. е., тогда как в G2- и G3-опухолях он был достоверно выше и составлял, соответственно, (38,01±2,94) и (52,65±4,48) у. е. (р<0,001). Уровень иммунносигнала Кі-67 в опухолевой паренхиме коррелировал со стадией опухолевого процесса, степенью дифференцировки опухоли, уровнями ЛФ и “СЖ”.Отмечен рост уровней ЛФ, “СЖ”, маркера пролиферации Кі-67 и скорости генерирования супероксидных радикалов в аденокарциномах прямой кишки в зависимости от степени дифференцировки опухолей. Благоприятное клиническое течение заболевания у пациентов с раком прямой кишки характеризуется снижением уровней ЛФ, “СЖ” и экспрессии Ki-67, а прогрессирование опухоли – ростом этих показателей.За умов ракової хвороби редокс-стан організму і вогнищ пухлинного росту значною мірою визначається перепрограмуванням метаболізму мітохондрій та особливостями функціонування металовмісних білків, зокрема залізовмісних: лактоферину (ЛФ) і трансферину (ТФ). Окисно-індуковані модифікації генів ЛФ і ТФ призводять до порушення їх залізозв’язувальної та залізотранспортувальної функцій, що спричиняє накопичення в тканинах і крові “вільного заліза” (“ВЗ”) у високій концентрації. Появу “ВЗ”у пухлинній тканині реєструють як наслідок окисно-індукованої деструкції залізовмісних гемових та негемових білків. ЛФ регулює біодоступність заліза при реалізації метаболічних функцій клітини, зокрема проліферації, маркером якої є експресія ядерного антигену Ki-67.Метою даної роботи було дослідити рівні ЛФ, ТФ, “ВЗ” у пухлинах хворих на рак прямої кишки ІІ та ІІІ стадій (Т2-4N0-2M0G2-3) і з’ясувати їх прогностичну цінність за умови проведення неоад’ювантної протипухлинної терапії.Досліджено зразки операційного матеріалу пухлиноураженої та інтактної слизової оболонки прямої кишки (на відстані 15 см від пухлини) 67 пацієнтів (36 чоловіків і 31 жінка, середній вік – (63±1,3) року) з діагнозом аденокарциноми прямої кишки, серед яких 38 хворих мали ІІ стадію і 29 – ІІІ стадію захворювання. Рівні ЛФ, ТФ, “ВЗ” у пухлині визначали методом спектроскопії електронного парамагнітного резонансу за температури рідкого азоту (Т=77 К). Супероксидгенеруючу активність тканин пухлини досліджували методом електронного парамагнітного резонансу з використанням технології Spin Traps. Експресію маркера проліферації Ki-67 в операційному матеріалі пухлиноураженої та інтактної прямої кишки пацієнтів з раком прямої кишки досліджували імуногістохімічним методом. Статистичний аналіз проводили за допомогою прикладної ліцензійної програми Origin 7.0. Різницю між результатами вважали достовірною при р<0,05.Встановлено, що в помірно- та низькодиференційованих пухлинах прямої кишки вміст ЛФ, відповідно, в 15 і 50 разів вищий порівняно з інтактною слизовою оболонкою прямої кишки (p<0,05). Рівень ТФ в інтактній слизовій оболонці прямої кишки перебував у межах фізіологічної норми. Рівень “ВЗ” у низькодиференційованих аденокарциномах прямої кишки в 9 разів більший, ніж в умовно-здоровій тканині, та втричі перевищує аналогічний показник G2-пухлин (p<0,05). Швидкість генерування супероксидних радикалів в аденокарциномах з помірним та низьким ступенями диференціювання, відповідно, у 2 і 3,7 раза перевищувала значення в інтактній cлизовій оболонці кишки (p<0,05). Рівень експресії Кі-67 в інтактній слизовій оболонці складав (33,2±2,61) ум. од., тоді як у G2- та G3-пухлинах він був достовірно вищим і становив, відповідно, (38,01±2,94) та (52,65±4,48) ум. од. (р<0,001). Рівень імуносигналу Кі-67 в пухлинній паренхімі корелював зі стадією пухлинного процесу, ступенем диференціювання пухлини, рівнями ЛФ та “ВЗ”.Відмічено зростання рівнів ЛФ, “ВЗ”, маркера проліферації Кі-67 та швидкості генерування супероксидних радикалів в аденокарциномах прямої кишки залежно від ступеня диференціювання пухлин. Сприятливий клінічний перебіг захворювання в пацієнтів з раком прямої кишки характеризується зниженням рівнів ЛФ, “ВЗ” та експресії Ki-67, а прогресування пухлини – зростанням цих показників

Predictive value and changes of inducible nitric oxide synthase expression in patients with rectal cancer under the influence of antitumor therapy

The aim of investigation – to establish the features of iNOS expression in the rectum wall under the influence of various neoadjuvant therapy options in patients with rectal cancer (RC) and to find out its predictive significance. Materials and methods. In 88 patients with stage II–III rectal adenocarcinoma we established iNOS expression in the tumor before and after neoadjuvant radiotherapy (NRT), therapeutic pathomorphosis grade and density of immune cell infiltrates. Patients were divided into 3 groups: 1 – patients after the course of NRT on the tumor site; 2 – patients who underwent chemoradiomodification of the NRT with drug tegafur; 3 – patients who underwent chemoradiomodification of the NRT with tegafur and L-arginine. Results. In the tumors of rectal cancer the level of iNOS expression by 4.5 times exceeded that in the intact rectum wall (P < 0.001), correlated with metastatic lesion of the regional lymph nodes (r = 0.55; P = 0.026) and depended on the type of growth of RC. The level of iNOS expression in the tumor prior to treatment in Group 3 patients, in which the high efficacy of NRT was reported, was 54.61 ± 3.55 versus 35.10 ± 2.28 СU in the rest of the patients (P = 0.01). After NRT, most Groups 1–2 patients reduced the iNOS expression in the RC tissue – on the average to 37.30 ± 4.13 СU, more in the residual parenchyma as compared to the tumor stroma, while Group 1 patients showed the lowest total immunosensitivity intensity of iNOS – 24.34 ± 3.10 CU, and Group 3 patients – the highest – 45.35 ± 5.84 CU. Conclusions. After the use of NRT, iNOS expression in the residual parenchyma of the RC decreased, but in the stroma the marker expression remained unchanged or there was an increase in the marker expression, which was most inherent to therapeutic pathomorphosis grades III–IV. iNOS expression in the RC stroma was highest in patients after NRT with radiomodification using tegafur and L-arginine and positively correlated with the density of immune cell infiltrates in the tumor. Evaluation of the preoperative level of iNOS in patients with RC can serve as a predictive test of advisability of NRT used on the background of radiomodification with L-arginine

Особливості експресії маркера неоангіогенезу ангіопоетину-2 у тканині аденокарциноми прямої кишки під впливом неоад’ювантної хемопроменевої терапії

The aim of the study was to determine Ang-2 expression patterns in intact colon tissue and rectal cancer (RC) before treatment and after a course of neoadjuvantchemoradiotherapy (NCRT), including with the polyradiomodification using tegafur and L-arginine hydrochloride. Ang-2 expression was determined by immunohistochemistry in the biopsy and surgical material before and after NCRT in 21 patients with adenocarcinoma of the rectum stage II-III. There was an inverse correlation between differentiation degree of RC and the level of post radiation therapeutic pathomorphosis on the one hand, and the level of Ang-2 expression in tumor tissue – on the other, which suggests the possibility of using Ang-2 as a marker for assessing the malignant potential of the RC and the NHLT application effectiveness. It was found that the use of nitric oxide biosynthesis precursor L-arginine hydrochloride as a component of polyradiomodification potentiates direct NCRT damaging effect on tumor parenchyma and also suppresses the activity of tumor-associated neoangiogenesis. Целью исследования было определить особенности экспрессии Анг-2 в ткани интактной кишки и рака прямой кишки (РПК) до лечения и после курса неоадъювантной хемолучевой терапии (НХЛТ), в том числе на фоне полирадиомодификации с применением препаратов тегафура и L-аргинина гидрохлорида. У 21 больного аденокарциномой прямой кишки II-III стадий иммуногистохимически определяли экспрессию Анг-2 в биопсийном и операционном материале до- и после НХЛТ. Выявлено обратную взаимозависимость степени дифференциации РПК и уровня лечебного постлучевого патоморфоза с одной стороны, и экспрессии Анг-2 в ткани опухоли – с другой, что свидетельствует о возможности использования Анг-2 в качестве маркера оценки злокачественного потенциала РПК и эффективности примененной НХЛТ. Установлено, что применение в комплексе полирадиомодификации предшественника биосинтеза оксида азота L-аргинина гидрохлорида потенцирует непосредственный повреждающий эффект НХЛТ на опухолевую паренхиму и дополнительно подавляет активность опухоль-ассоциированного неоангиогенеза.Метою дослідження було визначити особливості експресії ангіопоетину-2 (Анг-2) у тканині інтактної кишки та раку прямої кишки (РПК) до лікування і після курсу неоад’ювантної хемопроменевої терапії (НХПТ), у тому числі на тлі полірадіомодифікації із застосуванням препаратів тегафуру і L-аргініну гідрохлориду. У 21 хворого на аденокарциному прямої кишки ІІ-ІІІ стадій імуногістохімічно визначали експресію Анг-2 у біопсійному та операційному матеріалі до- і після НХПТ. Виявлено обернену взаємозалежність ступеня диференціації РПК та рівня лікувального постпроменевого патоморфозу з одного боку, та експресії Анг-2 у тканині пухлини – з іншого, що свідчить про можливість використання Анг-2 як маркер оцінки злоякісного потенціалу РПК і ефективності застосованої НХПТ. Встановлено, що застосування в комплексі полірадіомодифікації попередника біосинтезу оксиду азоту L-аргініну гідрохлориду потенціює безпосередні пошкоджувальний ефект НХПТ на пухлинну паренхіму і додатково пригнічує активність пухлинно-асоційованого неоангіогенезу