Информативность биомаркеров злокачественных новообразований органов желудочно-кишечного тракта и прогнозирование на индивидуальном уровне Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

УДК 614.7+251:315:002.6

ИНФОРМАТИВНОСТЬ БИОМАРКЕРОВ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ ОРГАНОВ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НА ИНДИВИДУАЛЬНОМ УРОВНЕ

С.Н. ГОНТАРЕВ' ЛВ.ШУЛЬГА1

A.П. ЯКОВЛЕВ1

B.Н. МИШУСТИН2

Юго-Западный государственный университет, г. Курск

Курский государственный медицинский университет

e-mail: [email protected]

Для совершенствования диагностики и индивидуального прогнозирования рака органов желудочно-кишечного тракта определена информативность показателей общего и биохимического анализа крови, опухолевых маркеров. Установлена высокая информативность СА-19-9, СА-242. Опухолевый процесс в органах желудочно-кишечного тракта сопровождается также изменением корреляционных связей изученных параметров крови и канцер-антигенов. Выявлена наивысшая прогностическая значимость увеличения палочкоядерных нейтрофилов, гипопротеинемии, повышения СА-19-9 и СА-242. Данные показатели рекомендуется применять для индивидуального прогнозирования злокачественных новообразований органов желудочно-кишечного тракта.

Ключевые слова: рак органов желудочно-кишечного тракта, биомаркеры рака желудочно-кишечного тракта, математическое прогнозирование, информативность крови, информативность опухолевых маркеров.

Злокачественные новообразований (ЗНО) органов желудочно-кишечного тракта являются одной из причин высокой смертности населения в различных странах мира [9, 11, 12]. Высокая смертность при данной онкопатологии во многом связана с поздней диагностикой из-за отсутствия специфических изменений и тестов. Для улучшения диагностики и прогнозирования ЗНО желудочно-кишечного тракта предлагается использовать биологические маркеры [5, 8]. Однако лишь единичные публикации посвящены исследованию сывороточных маркеров у больных с ЗНО желудочнокишечного тракта. Нуждаются в уточнении взаимосвязи, параметры информативности и прогностической значимости различных биологических маркеров, необходимые для выполнения индивидуального прогнозирования рака желудочно-кишечного тракта.

В данном исследовании проведено многоплановое обследование 76 больных с ЗНО желудочно-кишечного тракта (основная группа) и 30 здоровых лиц (контрольная группа). Исследование клинического и биохимического состава крови проводилось по общепринятой методике с помощью анализаторов Quintus (Швеция) и ROKI (Швейцария). Содержание опухолевых маркеров в сыворотке крови оценивали посредством иммуноферментного метода с использованием наборов CanAg (Швеция). При обработке данных применялся корреляционный метод и расчет информативности Кульбака [3].

Исследование параметров периферической крови у больных со ЗНО желудочнокишечного тракта в сравнении с группой здоровых лиц (контроль) выявило достоверное снижение среди онкобольных содержания эритроцитов, гемоглобина, лимфоцитов и повышение уровня общего числа лейкоцитов, палочкоядерных нейтрофилов (табл. 1). Особенно резкие сдвиги у пациентов с раком желудочно-кишечного тракта характерны для уровня гемоглобина, лейкоцитов и палочкоядерных нейтрофилов. Это подтверждается также результатами определения информативности Кульбака.

Показатели клеточного состава периферической крови при ЗНО желудочнокишечного тракта характеризуются колебанием меры информативности от 0,16 до ю,8о. Наивысшее значение информативности среди показателей крови присуще содержанию гемоглобина. На второй и третьей позиции по степени информативности находятся соответственно уровень общего числа лейкоцитов и палочкоядерных нейтрофилов. Другие показатели крови имеют низкую информативность.

Таблица 1

Содержание и информативность клеток периферической крови у больных с раком желудочно-кишечного тракта (М±т)

Название показателя, единица измерения Больные со ЗНО Контроль Информативность Кульбака

Эритроциты, хю12/л 3,5±0,08* 4,9±0,05* 1,69

Гемоглобин, г/л 109,2±1,5* 137,4+1,3* 10,80

Цветной показатель 0,92±0,02 1,о±о,оз -

Лейкоциты, Х109/л 8,6±о,с>5* 4,6±о,о6* 7,65

Эозинофилы, % 2,4±0,22 2,1±0,13 -

Палочкоядерные, % 11,4±о,1* 3,4±0,03* 4,73

Сегментоядерные, % 55,6±1,5 59,3±1,4 -

Лимфоциты, % 23,4±1,8* 33,4±2,1* 0,87

Моноциты, % 7,2±о,з* 1,8±0,2* 0,16

* Различие достоверно.

А Б

Рис. 1. Корреляционные модели показателей крови у больных со ЗНО желудочно-кишечного тракта (А) и у здоровых лиц (Б):

Э - эритроциты, Г - гемоглобин, ЦП - цветной показатель, Л - лейкоциты,

ЭОЗ - эозинофилы, П - палочкоядерные, СН - сегментоядерные нейтрофилы,

ЛФ - лимфоциты, М - моноциты, СОЭ - скорость оседания эритроцитов;

--- прямая достоверная зависимость,

--- обратная достоверная зависимость

Проведение корреляционного анализа и построение корреляционной модели взаимосвязей показателей крови у больных с раком желудочно-кишечного тракта выявило практически равное количество случаев статистически достоверной связи как с прямой, так и с обратной зависимостью (рис. 1). Прямая корреляционная связь установлена между показателями красной крови, за исключением связи гемоглобина и цветного показателя. Положительная значимая связь характерна для СОЭ и эозино-филов, СОЭ и сегментоядерных нейтрофилов, лимфоцитов и моноцитов, лейкоцитов и эозинофилов, лейкоцитов и палочкоядерных нейтрофилов. Наибольшее число обратных связей при раке органов желудочно-кишечного тракта установлено для СОЭ и

лейкоцитов с другими клетками периферической крови. Следует отметить, что корреляционная модель больных ЗНО желудочно-кишечного тракта характеризуется более системными сдвигами при опухолевом росте, чем у здоровых лиц, и принципиально отличается от больных контрольной группы. В контроле количество связей между исследуемыми показателями крови значительно меньше. Положительные связи существуют между эритроцитами, гемоглобином и цветным показателем; СОЭ, лейкоцитами и палочкоядерными нейтрофилами. Отрицательная достоверная зависимость имеется между эозинофилами и лимфоцитами, СОЭ и лейкоцитами.

Количество дифференцировочных и активационных маркеров периферической крови при раке яичника существенно повышается [1]. При этом наиболее высокие показатели активационных маркеров наблюдались на поздних стадиях опухолевого процесса и прежде всего уровень СБ25. Количество лимфоцитов крови у больных раком желудка, толстой кишки и легких на IV стадии достоверно снижается в связи с подавлением лимфоцитопоэза не только вследствие раковой, но и воспалительной интоксикации [7]. Одновременно у онкологических больных снижается адгезивная способность нейтрофилов периферической крови при раке пищевода до 35,46%, при раке легких - до 51,90% против 72,35% у доноров. Достоверные различия обнаружены у больных со ЗНО желудка и здоровых лиц в отношении интерлейкинов-6, 4, 2, 12 и 13 [2]. Онкологические больные отличаются отсутствием в крови интерлейкинов-12, достоверно низкими концентрациями интерлейкинов-4, 13, повышенным содержанием интерлейкинов-6, 2.

Среди основных биохимических параметров крови (табл. 2) обнаружены достоверные изменения большинства показателей у больных с ЗНО органов желудочнокишечного тракта. Так, зарегистрировано репрезентативное снижение содержания общего белка, общего билирубина, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансфе-разы, натрия. Напротив, при развитии опухоли в желудочно-кишечном тракте уровень мочевины и креатинина существенно увеличился.

Таблица 2

Показатели биохимии крови и их информативность у больных основной и контрольной групп (М±т)

Показатель Основная группа Контроль Информативность Кульбака

Общий белок, г/л 48,7±2,1* 63,4*1,7* 9,79

Мочевина, ммоль/л 16,7*1,6* 3,4±о,з* 0,73

Креатинин, мкмоль/л 45,3±2,5* 28,6±о,4* 0,06

Билирубин общий, мкмоль/л 9,8±о,оз* 12,2±0,5* 0,16

Аланинаминотрансфераза, ЕД/л 7,2±о,з* 11,7±о,8* 0,26

Аспартатаминотрансфераза, ЕД/л 8,7±о,2* 10,4±0,5* 0,42

Калий, ммоль/л 3,6±о,1 3,8±о,2 -

Натрий, ммоль/л 131,4±1,8* 141,7±3,1* 0,29

* Различие достоверно.

Оценка информативности биохимических показателей крови свидетельствует, что из рассмотренных параметров высокой информативностью обладает только уровень белка в крови. Большинство же биохимических параметров крови, отражающих различные звенья метаболических процессов, ферментативной активности и электролитного обмена, обладают низкой информативностью. Крайне низкая информативность отмечается для содержания в крови креатинина и общего билирубина. Следовательно, биохимические показатели крови, за исключением уровня общего белка, не могут быть рекомендованы для диагностики ЗНО желудочно-кишечного тракта.

Построение корреляционных моделей (рис. 2), учитывающих только достоверные связи между изучаемыми показателями биохимии крови, указывает на существе ное различие данных моделей в основной и контрольной группах в числе обратных и прямых связей. У пациентов с раком органов желудочно-кишечного тракта значительно выше не только общее количество корреляционных связей, но и число связей с обратной зависимостью. Обратная связь выявлена между общим белком, мочевиной, креатинином; мочевиной и аспартаминотрансферазой; билирубином общим и калием; аланинаминотрансферазой, калием и натрием; натрием и общим белком. Положи-

тельная зависимость установлена для мочевины и креатинина; креатинина и аланина-минотрансферазы; билирубина общего и натрия; аспартатаминотрансферазы, общего белка и калия; калия и натрия.

ЛсЛТ

А В

Рис. 2. Корреляционные модели основных биохимических показателей крови у пациентов с раком органов желудочно-кишечного тракта (А) и в контроле (Б):

ОБ - общий белок, М - мочевина, Кр - креатинин, БО - билирубин общий,

АлАТ - аланинаминотрансфераза, АсАТ - аспартатаминотрансфераза,

Ка - калий, №1 - натрий;

--- прямая достоверная зависимость,

--- обратная достоверная зависимость

В контрольной группе наблюдается доминирование случаев с прямой зависимостью. Последняя присуща уровню общего белка, мочевины, креатинина, билирубина общего; билирубина общего, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы; калия и натрия. Обратная зависимость выявлена между мочевиной и аспартатамино-трансферазой; натрием и билирубином общим; креатинином и аланинаминотрансфе-разой.

Экспрессия опухолевых маркеров в сыворотке крови больных ЗНО желудочнокишечного тракта значительно превышает среднеарифметические значения в контроле (табл. з). Исключение составляет а-фетопротеин, экспрессия которого достоверно выше у здоровых лиц. В отношении других четырех онкоантигенов различия в среднеарифметическом содержании также являются репрезентативными. Особенно существенным превышением отличается содержание в сыворотке крови онкологических больных раковоэмбрионального антигена. Обращает на себя внимание высокое значение дискриминационной концентрации СА-19-9 и СА-242.

Таблица 3

Содержание опухолевых маркеров в сыворотке крови больных раком желудочно-кишечного тракта (М±т)

Опухолевый маркер Основная группа Контрольная группа Информативность Кульбака

Раковоэмбриональный антиген, мкг/л 6,8±0,8* 1,3±0,2* 5,14

Нейроспецифическая энолаза, мкг/л 10,6±1,1* 4,2±о,4* ЗД8

СА-19-9, ЕД/мл 39,4±1,5* 9,3±о,з* 59,8 7

СА-242, ЕД/мл 25,2±2,1* 8,2±о,з* 49,76

а-фетопротеин, мкг/л 0,5±0,02* 1,6±0,1* 5,84

* Различие достоверно

Среди рассмотренных онкоантигенов высокой информативностью обладают СА-19-9 и СА-242. Практически одинаковая мера информативности установлена для повышения экспрессии в крови раковоэмбрионального антигена и снижения

щш

а-фетопротеина. Наиболее низкий показатель информативности Кульбака выявлен для нейроспецифической энолазы.

Корреляционные модели, выполненные для сравниваемых групп, по рассматриваемым опухолевым маркерам также существенно различаются (рис. з). Корреляционная модель онкоантигенов у больных раком желудочно-кишечного тракта характеризуется большим количеством связей, нежели в контрольной группе. Все корреляционные связи в основной группе прямые. Они установлены между раковоэмбриональным антигеном, нейроспецифической энолазой, СА-242, СА-19-9; СА-242 и СА-19-9. У здоровых людей прямая связь выявлена только между СА-242, СА-19-9; раковоэмбриональным антигеном и а-фетопротеином.

РЭА

АФП , НСЭ

СА-242 I____________ СА-19-9

Б

Рис. 3. Корреляционные модели опухолевых маркеров сыворотки крови в основной (А) и контрольной (Б) группах:

РЭА - раковоэмбриональный антиген, НСЭ - нейроспецифическая энолаза,

АФП - а-фетопротеин;

---прямая достоверная зависимость,

---обратная достоверная зависимость

Для диагностики рака желудка чаще всего используются маркеры СА-72-4, раковоэмбриональный антиген и СА-19-9 [4, 8, ю]. При первичном образовании у больных с верифицированным раком желудка все эти опухолевые маркеры могут быть отрицательными или незначительно повышенными, хотя описаны отдельные случаи, когда у пациентов с высокими значениями опухолевых маркеров выявляли ранний рак желудка в преклинической фазе и специалисты ставили диагноз лишь после этих результатов [6]. Из указанных выше маркеров СА-72-4 отличается наибольшей чувствительностью и специфичностью. Раковоэмбриональный антиген и СА-19-9 имеют сходную специфичность [8]. При этом у больных раком желудка более специфичным онкоантигеном оказался СА-19-9 (у 73%), а у больных раком кишечника - СА-242 и раковоэмбриональный антиген (у 75% и 67% соответственно). При раке желудка с отдаленными метастазами уровень онкомаркеров повышается [ю]. Имеются данные о том, что анализ раковоэмбрионального антигена в желудочном соке может быть полезен для выявления пациентов с высоким риском рака желудка.

Определяющим опухолевым маркером при раке толстой кишки считается раковоэмбриональный антиген [8, ю] и комплиментарный маркер СА-19-9 [6]. Изменения уровня раковоэмбрионального антигена зависят от стадии болезни и у больных с колоректальным раком I, II, III, IV стадии соответственно составили 3, 25, 45 и 65 % [8]. Значительное и резкое повышение уровня раковоэмбрионального антигена (до 10-20 нг/мл) свидетельствует о высокой вероятности раковой опухоли. Кроме того, у больных с высоко- и умереннодифференцированной аденокарциномой уровень экспрессии и частота обнаружения раковоэмбрионального антигена, СА-19-9 и СА-242 достоверно выше, чем у пациентов с низкодифференцированными опухолями.

Для биологических маркеров, имеющих достоверные различия в уровне в основной и контрольной группах, рассчитаны прогностические коэффициенты, поло-

женные в основу индивидуального прогнозирования риска развития ЗНО органов желудочно-кишечного тракта. Для показателей периферической крови величина прогностических коэффициентов составила:

- снижение числа эритроцитов ниже з,5хю12/л (-1,17);

- снижение гемоглобина менее 109,2 г/л (-1,83);

- повышение лейкоцитов более 8,6хю9/л (-1,44);

- увеличение палочкоядерных нейтрофилов свыше 11,4% (-3>78);

- уменьшение лимфоцитов менее 23,4% (-1,25);

- повышение моноцитов более 7,2% (-0,45).

Общая сумма прогностических коэффициентов при указанных изменениях показателей периферической крови составляет (-9,92). Наибольшее прогностическое значение в этой группе биологических маркеров имеет увеличение числа палочкоядерных нейтрофилов, а наименьшее - повышение количества моноцитов. Приблизительно одинаковой прогностической значимостью обладают уровень эритроцитов и лимфоцитов.

Несколько ниже общее значение прогностических коэффициентов для показателей биохимии крови, равное (-7,59)- При этом для отдельных биохимических параметров прогностические коэффициенты распределились следующим образом:

- гипопротеинемия ниже 48,7 г/л (-3,16);

- повышение мочевины свыше 16,7 ммоль/л (-1,32);

- повышение креатинина более 45,3 мкмоль/л (-0,32);

- снижение общего билирубина менее 9,8 мкмоль/л (-0,52);

- уменьшение аланинаминотрансферазы ниже 7,2 ЕД/л (-0,59);

- снижение аспартатаминотрансферазы до 8,7 ЕД/л (-0,71);

- уменьшение натрия до 131,4 ммоль/л (-0,97).

Как видно, наибольшая прогностическая значимость присуща гипопротеине-мии и мочевине. Другие биохимические показатели имеют низкую прогностичность.

Среди онкомаркеров ЗНО желудочно-кишечного тракта прогностические коэффициенты равны:

- повышение раковоэмбрионального антигена более 6,8 мкг/л (-0,86);

- повышение нейроспецифической энолазы выше 10,6 мкг/л (-0,74);

- увеличение СА-19-9 более 39,4 ед/мл (-3,17);

- увеличение СА-242 более 25,2 ед/мл (-2,80);

-снижение а-фетопротеина до 0,5 мкг/л (-1,08).

Общая сумма прогностических коэффициентов онкомаркеров составляет (-8,65), а наибольшей величиной обладают СА-19-9 и СА-242.

Среди изученных биологических маркеров ЗНО желудочно-кишечного тракта наибольшей информативностью обладают СА-19-9, СА-242. Корреляционные модели биомаркеров в основной и контрольной группах существенно различаются. Высокой прогностической значимостью развития ЗНО органов желудочно-кишечного тракта отмечаются увеличение палочковых нейтрофилов свыше 11,4%; гипопротеинемия ниже 48,7 г/л, увеличение СА-19-9 более 39,4 ед/мл и СА-242 свыше 25,2 ед/мл, что следует учитывать при выполнении прогнозирования данной онкопатологии.

Литература

1. Антонеева, И. И. Дифференцировочные и активационные маркеры лимфоцитов периферической крови больных раком яичников в динамике опухолевой прогрессии / И. И. Антонеева // Медицинская иммунология. - 2007. - Т. д, № 6. - С. 649-652.

2. Бухтояров, О. В. Гипносуггестивная коррекция иммунного статуса больных со ЗНО / О.В. Бухтояров, В. С. Кожевников, Д. М. Самарин и др. // Вопросы онкологии. - 2007. - Т. 53, №

6. - С. 699-703.

3. Гублер, Е. В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов / Е. В. Гублер. - Л., 1978. - С. 117-120.

4. Кадагидзе, 3. Г. Основные опухолевые маркеры / 3. Г. Кадагидзе, В. М. Шелепова // Проблемы клинической медицины. - 2008. - № 2. - С. 10-17.

5. Лазарев, А. Ф. Профилактика злокачественных опухолей / А. Ф. Лазарев // Проблемы клинической медицины. - 2007. - № з - С. 10-20.

6. Мерабишвили, В. М. Методические подходы к оценке риска возникновения опухолей и анализа онкологической ситуации на популяционном уровне / В. М. Мерабишвили // Медицинский академический журнал. - 2007. - Т. 7, № 3. - С. 18-43.

7. Островский, В. К. Некоторые показатели крови и лейкоцитарного индекса интоксикации при злокачественных опухолях / В. К. Островский, Л. А. Кишенина, Н. С. Плаксина и др. // Вопросы онкологии. - 2005. - Т. 51, № 5. - С. 567-570.

8. Скворцов, С. В. Опухолевые маркеры в клинической практике / С. В. Скворцов // Военно-медицинский журнал. - 2006. - № 8. - С. 35-42.

9. Уханов, А. П. Рак желудка при первично-множественных злокачественных опухолях у больных старших возрастных групп / А. П. Уханов, М. М. Мергенов, А. И. Игнатьев, И. В. Малюшенко // Российский онкологический журнал. - 2007. - № 2. - С. 40-4310. Шелепова, В. М. Молекулярные маркеры злокачественных опухолей /В. М. Шелепова, 3. Г. Кадагидзе, В. Е. Шевченко, А. В. Лиштенштейн // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2008. - № 4. - С. 2-5.

11. Maso, L. D. Incidence of primary liver cancer in Italy between 1988 and 2002: An ageperiod-cohort analysis / L. D. Maso, M. Lise, P. Zambon et al // European Journal of Cancer. -2008. - Vol. 44, № 2. - P. 285-292.

12. Zlobec, I. Multitimarker Phenotype Predicts Adverse Survival in Patients With Lymph Node-negative Colorectal Cancer / I. Zlobec, P. Minoo, D. Baumhoer et al // Cancer. - 2008. - Vol. 112, № 3. -P. 495-502.

INFORMATIVE BIOMARKERS OF MALIGNANT NEOPLASMS OF THE GASTROINTESTINAL TRACT AND FORECASTING ON THE INDIVIDUAL CASE LEVEL

C.N. GONTAREV L.V. SHIILGA1 A.P. YAKOVLEV1 V.N. MISHUSTIN2

South-West state university, Kursk

s> Kursk State Medical University

To improve the diagnosis and prediction of individual cancer of the gastrointestinal tract is determined DELENA the informative value of the general and biochemical blood tests, tumor markers. The high information-setting CA-19-9, SA-242. Neoplastic process in the organs of the gastrointestinal tract is also accompanied by changes in the correlations studied parameters and blood-based cancer antigens. Revealed the highest predictive value increased band neutrophils, gipokroteinemii, increasing CA-19-9 and CA-242. These indicators are recommended for individual prognosis of malignant tumors of the gastrointestinal tract.

Key words: cancer of the gastrointestinal tract, the one biomarkers of cancer of the gastrointestinal tract; the mathematical prediction, the informativeness of the blood, the informativeness of tumor markers.

e-mail: [email protected]