Low proliferative level is a poor prognostic factor for colon adenocarcinoma
- Authors: Raskin GA1, Petrov SV2
-
Affiliations:
- Russian Research Centre for Radiology and Surgical Technologies, Saint-Petersburg, Russia
- Kazan State Medical University, Kazan, Russia
- Issue: Vol 95, No 3 (2014)
- Pages: 378-382
- Section: Theoretical and clinical medicine
- URL: https://kazanmedjournal.ru/kazanmedj/article/view/1518
- DOI: https://doi.org/10.17816/KMJ1518
- ID: 1518
Cite item
Full Text
Abstract
Aim. To match up the proliferative activity of colon adenocarcinoma cells with tumor stage and survival rate. Methods. Ki-67 protein expression was evaluated by immunohistochemical methods in 217 patients with primary colon adenocarcinoma. After epitope retrieval and endogenous peroxidase inhibiting by 3% solution of hydrogen peroxide, histologic samples were stained by antibodies to Ki-67 protein (clone SP6, dilution 1:300) and polymer systemic detection with diaminobenzidine as a chromogenic substrate. Nuclear counterstain was performed using Mayer’s hematoxylin solution. Results. Assessment of colon adenocarcinoma proliferative activity showed a significant difference between the number of cases with high (>70%) and relatively low (≤30%) proliferative levels in groups with metastatic cancers and non-metastatic tumors. In patients with no relapses, colon adenocarcinoma proliferative activity assessment showed proliferation level exceeding 70% in 21 (95%) out of 22 cases, in a single case proliferation level of 60% was found according to Ki-67, no cases of proliferation level lower than 50% was found. Statistical analysis showed that proliferative activity was significantly lower in patients with metastatic colon adenocarcinoma compared to cases of adenocarcinoma without metastases (p= 0.0019). We observe one clinical case of aggressive colon adenocarcinoma with omental, peritoneal, paraumbilical metastases in 28-year old patient, in whom proliferative activity by Ki-67 was measured as 20%. Conclusion. Low proliferative level in colon adenocarcinoma is a poor prognostic factor for possible metastasing and cancer recurrence.
Keywords
Full Text
Колоректальный рак - одна из наиболее распространённых злокачественных опухолей, которая также занимает лидирующие позиции по летальности от рака в мире [3]. Несмотря на то, что основным методом лечения служит оперативное вмешательство, с 1990 г. у пациентов с метастазами в лимфатические узлы стандартной считают адъювантную химиотерапию [2, 8]. Поиск молекулярных маркёров с прогностическим или предиктивным эффектом важен для подбора соответствующего лечения пациентам для исключения ненужных препаратов с токсичными побочными эффектами. Пролиферация опухолевых клеток - неотъемлемая черта злокачественной опухоли, часто связанная с её агрессивностью. Белок Ki-67 экспрессируется с G1- по М-фазу клеточного цикла, с его помощью можно оценивать пролиферирующий пул клеток. Ядерный белок Ki-67 кодируется геном MKI67, локализованным на хромосоме 10 (10q25-qter). Он относится к семейству перихромонуклеиновых протеинов, окружающих хромосомы в течение митоза. Ki-67 впервые описан Gerdes и соавт. в 1983 г. на клеточной линии, полученной из лимфомы Ходжкина [5]. Так как Ki-67 выявлялся только в делящихся клетках, его стали широко применять как маркёр пролиферации [6]. В интерфазе Ki-67 входит в состав гетерохроматина в области ядрышек [9], начиная с поздней стадии G1, участвует в формировании малых гранул в ядре, а в дальнейшем в фазах G2 и S - больших фокусов гетерохроматина с ядрышками. В М-фазе локализация Ki-67 полностью изменяется, переходя на поверхность конденсированных хромосом [12]. Было высказано много предположений относительно функций Ki-67 в митозе. Одни авторы утверждали, что такая локализация Ki-67 на поверхности хромосом является лишь распределением ядерных белков в дочерние клетки. Другие считали, что Ki-67 играет важную роль в конденсации и деконденсации хромосом. Эксперименты, проведённые Starborg [12] и Schluter [11], показали, что Ki-67 жизненно необходим в митозе клетки и что при его нейтрализации митоз останавливается. В литературе существуют противоречивые данные о влияние уровня пролиферации на прогноз при аденокарциноме толстой кишки. Целью исследованию было сопоставить пролиферативную активность со стадией опухолевого процесса и выживаемостью пациентов. Был исследован материал первичных опухолей от 217 больных, получавших лечение в Городском клиническом онкологическом диспансере Санкт-Петербурга и 122-й клинической больнице (табл. 1). Иммуногистохимическое исследование. Материал поступал в виде как парафиновых блоков, так и кусочков опухолей, залитых в 10% буферный формалин. В последнем случае выполняли вырезку материала и доведение фиксации в формалине до 24 ч. Затем проводили материал в 10 порциях изопропилового спирта и 3 парафинах. Приготавливали блоки, с них осуществляли срезы толщиной 4 мкм, которые помещали на стёкла с поли-L-лизиновым покрытием. Срезы подсушивали, депарафинировали и подвергали демаскировке антигенов при помощи цитратного буфера в условиях водяной бани, t=95 °C, 30 мин. После этого они остывали при комнатной температуре и промывались трис-буфером с твином. Каждый срез обводили парафиновым карандашом, после чего осуществляли ингибирование эндогенной пероксидазы 3% раствором водорода пероксида (перекиси водорода) в течение 20 мин. Затем на каждый срез наносили первое антитело (Ki-67, клон SP6, разведение 1:300), экспозиция длилась 30 мин на термостолике в условиях «водяной бани» при температуре 30 °C. Для визуализации реакции антиген-антитело применяли полимерную систему детекции «EnVision» компании «DAKO», в качестве хромогена использовали диаминобензидин. Контр-окрашивание ядер осуществляли при помощи гематоксилина Майера. После каждого из этапов до окрашивания диаминобензидином стёкла со срезами промывали в трис-буфере с твином (рН=7,1) фирмы «BioOptica». Стёкла заключали в среду «BioMaunt» фирмы «BioOptica». Мы проанализировали уровень пролиферации, определённый по Ki-67, в случаях аденокарциномы толстой кишки с метастазами и без них. Все случаи по пролиферативному уровню были разделены на группы: меньше 30%; больше 30%, но меньше 50%; больше 50%, но меньше 70%; больше 70% (табл. 2). Как видно из табл. 2, в группе аденокарцином без метастазов было два наблюдения, в которых пролиферация была ниже 30%. Однако необходимо учитывать, что оценка метастатического статуса в данной группе осуществлялась до операции при помощи компьютерной томографии и на удалённом материале гистологически (в группу вошли только те пациенты, у которых было забрано для исследования не менее 16 лимфатических узлов). Таким образом, выявленные два случая с относительно низким уровнем пролиферации могут быть сомнительны в плане метастатического потенциала, так как не был прослежен безрецидивный период. Если сравнить распределение случаев по уровню пролиферации в зависимости от метастатического потенциала, то мы увидим следующие кривые (рис. 1). Как видно из рис. 1, пересечение кривых произошло в области [50%; 70%], но если для кривой метастатического рака это точка экстремума, то для неметастатического - точка с максимальным ростом. Точка экстремума для случаев pN0M0 лежит в области >70%, то есть с максимальным пролиферативным уровнем. Если сопоставить уровень пролиферации в группах с метастатическими аденокарциномами толстой кишки и неметастатическими опухолями с составлением таблицы сопряжения 2×2, то мы увидим следующую картину (табл. 3). Как видно из табл. 3, существует значительное отличие доли случаев с экстремально высоким уровнем пролиферации (>70%) и относительно низким (≤30%) в группах с метастатическим и неметастатическим раком. Это подтверждает наше предположение о том, что низкий уровень пролиферации в аденокарциномах толстой кишки - плохой прогностический признак. Высокий же уровень пролиферации не имеет самостоятельного прогностического значения. Для подтверждения данных выводов мы провели исследование на группе аденокарцином с прослеженным 5-летним клиническим периодом. Отличием данных случаев является тот факт, что у пациентов был прослежен 5-летний период, и в группу вошли только те пациенты, у которых не было метастазирования и рецидивов в течение этого времени. В 21 (95%) из 22 случаев пролиферация по Ki-67 была выше 70%, лишь в 1 наблюдении она составила 60%. Ни 1 случая с прослеженным 5-летним безрецидивным периодом и без развития метастазов с уровнем пролиферации менее 50% выявлено не было. Таким образом, это подтверждает наше предположение о том, что низкий уровень пролиферации в аденокарциномах толстой кишки - плохой прогностический признак. Более того, в 2 случаях с низким уровнем пролиферации из предыдущей группы следует ожидать в будущем развития метастазов или рецидива. Эта позиция позволяет понять данные предыдущего нашего исследования, где крайне высокая пролиферативная активность в аденокарциномах толстой кишки не сопровождалась высокой эффективностью химиотерапии, более того, все 9% случаев с низкой пролиферативной активностью имели регионарные или отдалённые метастазы [1]. К схожим результатам пришли E.C. Fluge и соавт. [4], показав, что высокий пролиферативный уровень (>40%) является хорошим прогностическим маркёром для безрецидивного течения заболевания у пациентов с аденокарциномами ободочной кишки. Высокий уровень пролиферации наблюдается в ранних неметастатических формах аденокарцином толстой кишки [7]. E.B. Salminen и соавт. [10] показали, что высокий пролиферативный уровень, определённый по Ki-67, - хороший прогностический фактор для выживаемости пациентов в сравнении с низкой пролиферативной активностью. В наших исследованиях было клиническое наблюдение с агрессивной формой аденокарциномы толстой кишки с метастазами в сальник, брюшину и пупочную область у 28-летнего пациента. Пролиферативная активность, определённая по Ki-67, составила в данном случае 20%. ВЫВОД Низкая пролиферативная активность в аденокарциномах толстой кишки - плохой прогностический признак с точки зрения развития метастазов и рецидивов. Таблица 1 Характеристика пациентов Количество случаев Распределение по стадиям Средний возраст, годы Распределение по полу 217 I-II - 55 (25%), IV - 162 (75%) 59 М: 104 (48%), Ж: 157 (52%) Таблица 2 Уровень пролиферации в аденокарциномах толстой кишки в зависимости от метастатического статуса (n=217) Пролиферация по Ki-67 Метастатическая форма Неметастатическая форма Ki-67 ≤30% 30 (18,5%) 2 (3,6%) 30% <Ki-67 ≤50% 40 (24,7%) 5 (9,1%) 50% <Ki-67 ≤70% 49 (30,3%) 19 (34,5%) Ki-67 >70% 43 (26,5%) 29 (52,8%) Всего случаев 162 55 Рис. 1. Распределение случаев аденокарциномы толстой кишки в зависимости от пролиферативного уровня в категориях с метастатическим раком и раком рN0M0. раскин.tif Таблица 3 Таблица сопряжённости 2×2 для метастатической и неметастатической аденокарцином с уровнем пролиферации до 30% и превышающим 70% Метастатическая форма Неметастатическая форма Пролиферация по Ki-67 ≤30% 30 (41%) 2 (6%) χ2=10,6883, р=0,0019 Пролиферация по Ki-67 >70% 43 (59%) 29 (94%)×
About the authors
G A Raskin
Russian Research Centre for Radiology and Surgical Technologies, Saint-Petersburg, Russia
Email: rasking@list.ru
S V Petrov
Kazan State Medical University, Kazan, Russia
References
- Раскин Г.А., Орлова Р.В., Петров С.В., Протасова А.Э. Иммуногистохимическое исследование аденокарциномы толстой кишки для оценки прогностических факторов // Вестн. Санкт-Петербург. ун-та. - 2012. - Серия 11. - №1. - С. 172-182.
- Belac-Lovasic I., Petković M., Ferrari A.M. Evaluation of adjuvant chemotherapy in patients with colorectal cancer in Primorsko-Goranska and Istarska County - a twenty years retrospective study // Coll. Antropol. - 2011. - Vol. 35. - P. 111-114.
- Ferlay J., Shin H.R., Bray F. et al. GLOBOCAN 2008 v2.0, cancer incidence and mortality worldwide: IARC CancerBase No. 10 [Internet]. - Lyon, France: International Agency for Research on Cancer; 2010. - Available from: http://globocan.iarc.fr/Pages/fact_sheets_cancer.aspx.
- Fluge Ø., Gravdal K., Carlsen E. et al. Expression of EZH2 and Ki-67 in colorectal cancer and associations with treatment response and prognosis // Br. J. Cancer. - 2009. - Vol. 101, N 8. - P. 1282-1289.
- Gerdes J., Schwab U., Lemke H., Stein H. Producing of a mouse monoclonal antibody reactive with a human nuclear antigen associated with cell proliferation // Int. J. Cancer. - 1983. - Vol. 31. - P. 13-20.
- Gerdes J. Ki-67 and other proliferation markers useful for immnohistological diagnostic and prognostic evaluations in human malignancies // Semin. Cancer Biol. - 1990. - Vol. 1. - P. 99-106.
- Hoos A., Nissan A., Stojadinovic A. et al. Tissue microarray molecular profiling of early, node-negative adenocarcinoma of the rectum. A comprehensive analysis // Clin. Cancer Res. - 2002. - Vol. 8 - P. 38-41.
- Moertel C.G., Flemming T.R., Macdonald J.C. et al. 5-FU plus levamisole as effective adjuvant therapy after resection of stage III colon carcinoma: a final report // Ann. Intern. Med. - 1995. - Vol. 122. - P. 321-326.
- Saiwaki T., Kotera I., Sasaki M. et al. In vivo dynamics and kinetics of pKi-67: transition from a mobile to an immobile form at the onset of anaphase // Exp. Cell Res. - 2005. - Vol. 308, N 1. - P. 123-134.
- Salminen E., Palmu S., Vahlberg T. et al. Increased proliferation activity measured by immunoreactive Ki-67 is associated with survival improvement in rectal/recto sigmoid cancer // World J. Gastroenterol. - 2005. - Vol. 11, N 21. - P. 3245-3249.
- Schluter C., Duchrow M., Wohlenberg C. et al. The cell proliferation-associated antigen of antibody Ki-67: a very large, ubiquitous nuclear protein with numerous repeated elements, representing a new kind of cell cycle-maintaining proteins // J. Cell. Biol. - 1993. - Vol. 123, N 3. - P. 513-522.
- Starborg M., Gell K., Brundell E., Hoog C. The murine Ki-67 cell proliferation antigen accumulates in the nucleolar and heterochromatic regions of interphase cells and at the periphery of the mitotic chromosomes in a process essential for cell cycle progression // J. Cell. Sci. - 1996. - Vol. 109. - Pt. 1. - P. 143-153.