CC BY
35
Раздел - молекулярная медицина
Радиологические технологии и биогенетические маркеры в дифференциальной диагностике заболеваний молочной железы, сопровождающихся скоплениями
микрокальцинатов
1 2 12 Якобс О.Э. , Кудинова Е.А. , Рожкова Н.И. , Боженко В.К.
1 - Национальный центр онкологии репродуктивных органов «МНИОИ им П.А. Герцена» -филиал ФГБУ «НМИРЦ» МЗ РФ, 125284, г. Москва, 2-ой Боткинский проезд дом 3.
- ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» Министерства Здравоохранения Российской Федерации, 117997, ГСП-7, г. Москва, ул. Профсоюзная, дом 86 (ФГБУ «РНЦРР» Минздрава России)
Авторы
Якобс Ольга Эдмундовна*: к.м.н., старший научный сотрудник Национального центра онкологии репродуктивных органов "МНИОИ им. П.А. Герцена" - филиал ФГБУ «НМИРЦ» МЗ РФ. orcid.org/0000-0002-9252-7154
Рабочий адрес: 125284, г. Москва, 2-ой Боткинский проезд д.3.
Кудинова Елена Александровна: к.м.н., заведующая клинико-диагностической лабораторией отдела патоморфологии и лабораторной диагностики ФГБУ «РНЦРР» Минздрава России. Рабочий адрес: 117997, г. Москва, ул. Профсоюзная, д. 86, ФГБУ «РНЦРР».
Боженко Владимир Константинович: д.м.н., профессор, руководитель отдела патоморфологии и лабораторной диагностики ФГБУ «РНЦРР» Минздрава России. Рожкова Надежда Ивановна: д.м.н., профессор, руководитель Национального центра онкологии репродуктивных органов «МНИОИ им. П.А. Герцена» - филиал ФГБУ «НМИРЦ» МЗ РФ.
Резюме
Цель: разработать высокоэффективный симптомокомплекс, характерный для рака молочной железы путем оценки возможностей инвазивных лучевых технологий, взаимосвязи экспрессии мРНК маммаглобина с рентгено-сонографической картиной микрокальцинатов разной природы.
Материалы и методы: обследовано 253 женщины (290 случаев) с наличием на маммограммах скоплений микрокальцинатов разной природы: рак (п=124),
доброкачественные изменения - (n=166). В комплекс обследования входили неинвазивные и инвазивные рентгенологические и ультразвуковые технологии, патоморфологическое исследование, полимеразная цепная реакция в режиме реального времени. Результаты: чувствительность комплексного клинико-рентгено-сонографического обследования составила 96,7%, специфичность - 100%, точность - 98,6%. Вакуумная биопсия под рентгенологическим наведением информативна в 100%.
Заключение: повышенный уровень экспрессии мРНК маммаглобина характерен для выраженной мастопатии. Выявлено повышение экспрессии мРНК генов GRB7, Her2/neu при РМЖ, сопровождающееся скоплением микрокальцинатов, в отличие от РМЖ без них. Ключевые слова: рак молочной железы, микрокальцинаты, трепан-биопсия, ВАБ, маммаглобин, Her2/neu, пролиферация, апоптоз.
Imaging modalities and biogenetic markers in differential diagnostics of local microcalcifications of the breast.
O.E. Jakobs1, E.A. Kudinova2, N.I. Rozhkova1, V.K. Bozhenko2.
1 - Federal State Budgetary Institution "P.A. Herzen Moscow Oncology Research Institute" of Ministry of Health of the Russian Federation.
- Federal State Budgetary Institution "Russian Scientific Center of Roentgenoradiology" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation.
Abstract
Purpose: to work out a combination of the most efficient modalities of breast cancer diagnostics using evaluation of the informative value of X-ray and US-examination and the correlation between mRNA-expression of mammaglobin, X-ray and US-characters of local microcalcification. Patients and methods: 253 women with 290 nonpalpable breast lesions with microcalcifications were examined: breast cancer (n=124) and benign lesions (n=166). X-ray mammography, breast ultrasound, core-needle and vacuum assisted biopsies, pathomorphological examinations and real time polymerase chain reaction were performed.
Results: the combination of X-ray mammography, US-examination and core biopsies gave 96.7% sensitivity, 100% specificity, 100% showed positive prognosis, 97,6% negative prognosis, 98,6% accuracy index. Vacuum-assisted aspiration biopsy under US or X-ray control was informative in all cases.
Conclusion: The increased mRNA-expression of mammaglobin was typical of evident (apparent)
fibrocystic disease. The increased mRNA-expression of GRB7, Her2/neu genes was detected in breast cancer with microcalcifications in comparison to the breast cancer without microcalcifications.
Key words: breast cancer, microcalcifications, core-biopsy, vacuum-assisted aspiration biopsy, mammaglobin, Her2/neu, proliferation, apoptosis.
Введение
Раннее выявление рака молочной железы (РМЖ), лидирующего среди онкологических заболеваний у женщин, остается первостепенной задачей. ^пальпируемый рак в виде локального скопления микрокальцинатов (МК) выявляется в 17% - 21% случаев от всех видов непальпируемого рака молочной железы (Шах и др., 2014; Семиглазов и др., 2G15; Каприн, Рожкова, 2016). Сходство рентгенологической картины участков микрокальцинатов при заболеваниях доброкачественной и злокачественной природы представляет сложности для дифференциальной диагностики, выбора дальнейшей тактики ведения больных. Для уточнения диагноза на предоперационном этапе применяют прицельную биопсию под рентгено- или сонографическим контролем, рентген- или УЗИ-ассистированную вакуумную аспирационную биопсию (ВАБ) (Корженкова, 2013; Митина и др., 2G13; Wilkinson et al., 2G16; Lee et al., 2G16; Kim et al., 2G16).
Мнения авторов об эффективности той или иной технологии противоречивы, нет четких алгоритмов диагностики (Zhang et al., 2G14; Bundred et al., 2G13). В настоящее время не используются молекулярно-генетические маркеры пролиферации и апоптоза как дополнение к комплексу для повышения точности определения природы заболевания до начала лечения. Одним из наиболее перспективных маркеров РМЖ является маммаглобин, экспрессия которого определяется в основном в эпителиальных клетках МЖ (Боженко и др. , 2G1G; Bustin, Dorudi, 1998; Fleming, Watson, 2GGG; Ghersevich et al., 2G14; Shemin et al., 2G15). При этом мРИК маммаглобина в 10 раз интенсивней экспрессируется при злокачественных новообразованиях, чем при доброкачественных процессах. HER2/neu является рецептором эпидермального фактора роста, играющим важную роль в патогенезе некоторых агрессивных типов РМЖ и являющимся важным биомаркером для последующего назначения таргетной терапии. Рецептор-связывающий белок-7 фактора роста (ген GRE7) как и HER2-neu гиперэкспрессируется при РМЖ (Budczies et al., 2G15; Proestling et al., 2G12). В сложных диагностических случаях при неоднозначной рентгено-сонографической картине патологического очага определение молекулярно-генетических маркеров в ткани МЖ может приблизить к оценке природы заболевания.
Цель исследования. Повысить эффективность современных неинвазивных и инвазивных лучевых методик на основе комплексирования их с возможностями молекулярно-генетических маркеров. Материалы и методы исследования
Обследовано 253 женщины (290 случаев) в возрасте от 30 до 82 лет (m = 56) с наличием на маммограммах скоплений МК в разной природы. Размеры участков скоплений МК варьировали от 0.3 до 6 см. При окончательном гистологическом исследовании РМЖ был выявлен в 124 случаях (43%), в 166 - доброкачественные изменения (57%).
Комплекс лучевых методов включал в себя рентгенологические и сонографические методики обследования МЖ, инвазивные процедуры. Всем пациенткам проводилась прицельная пункционная трепан-биопсия (иглами 12G и 14G). Биопсию выполняли на цифровой рентгеновской установке для маммографических исследований с приставкой для стереотаксической пункции «Senograph Essential» (General Electric, Франция) под рентгенологическим контролем (n=84) и под сонографическим наведением на аппарате "Асцендус" фирмы (Hitachi, Япония) (n=40). Из-за малоинформативного материала предыдущей биопсии 4 больным выполнена вакуумная аспирационная биопсия под РГ-контролем при помощи вакуумного биопсийного устройства «МаттоШт ST» (ETHICON, JOHNSON&JOHNSON, США) под рентгенографическим контролем - на цифровом рентгеномаммографическом аппарате со стереотаксической приставкой «Mammotest/Mammovision» (SIEMENS, ФРГ).
Патоморфологическое исследование включало цитологическое, гистологическое исследования, а также имунногистохимическое и молекулярно-генетическое исследования. Для определения уровня экспрессии мРНК маммаглобина в нормальной и патологически измененной ткани МЖ использовали полимеразную цепную реакцию (ПЦР) в режиме реального времени. Всего методом количественного ПЦР было проанализировано 209 проб ткани МЖ. Для определения амплификации гена Her-2/neu в образцах ткани РМЖ применяли метод флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) с ДНК зондами PathVysion Her-2 (Abbott). Для оценки активности пролиферации было проведено сравнение уровня экспрессии генов Ki67, CCNB1, BIRC5, Aurea в опухолевой ткани МЖ, содержащей МК, с таковой же при РМЖ без МК. Также был проведен анализ активности генов, контролирующих апоптоз: Bel 2, Bag, Bax, NDRG1 и ферментов, участвующих в инвазии опухолевых клеток: MMP11 (stromolysin3) и CTSL2 (cathepsin L2) методом FISH с применением ДНК зондов. Определение уровня мРНК исследованных генов проводилось с использованием наборов производства ЗАО «ДНК технология» по инструкции
производителя на ПЦР амплификаторе «ДТ-96» («ДНК-технология», Россия). Хирургическое лечение проведено 201 больной: 35 мастэктомий по Маддэну, и 89 органосохраняющих радикальных резекций МЖ, 77 секторальных резекций МЖ. У 4 больных РМЖ была выполнена ВАБ под РГ участка скопления МК. При доброкачественной природе микрокальцинатов (п=41) рентгенологический мониторинг осуществлялся от 12 до 52 мес. с интервалом 1 раз в 6 мес. Правильность диагноза подтверждалась отсутствием отрицательной динамики за период наблюдения.
Результаты исследования и обсуждение
С целью улучшения дифференциальной диагностики и выявления особенностей рентгеносемиотики доброкачественных и злокачественных процессов многопараметрическому сравнительному анализу были подвергнуты результаты обследования женщин с участком локального скопления МК без узла (п=290) различной природы. Среди заболеваний доброкачественной природы микрокальцинаты присутствовали при пролиферативной фиброзно-кистозной мастопатии (п=50) (рис. 1), очаговом фиброзе/фибросклерозе (п=37), аденозе (п=34), атипической протоковой гиперплазии (п=21), непролиферативной мастопатии (п=15), хроническом воспалении (п=4), внутрипротоковой папилломе (п=3), фиброаденоме малых размеров (п=2) (рис. 2).
Рис. 1. Больная Л-ва, 35 лет. Пролиферативная мастопатия в виде участка скопления мономорфных микрокальцинатов. Фрагмент маммограммы с увеличением.
Рисунок 2. Нозологическая принадлежность доброкачественных заболеваний, сопровождающихся скоплением микрокальцинатов.
Среди злокачественных заболеваний в виде скоплений микрокальцинатов (рис. 3) наиболее частым гистологическим вариантом рака - в 42,7 % случаев (n=53) был неинвазивный протоковый рак - протоковый рак in situ (рис. 4).
Рисунок 3. Структура гистологических форм рака, сопровождающего скоплением микрокальцинатов.
Рис. 4. Больная К-на, 45 лет. Протоковый рак in situ в виде кластерных мелкоточечных плеоморфных микрокальцинатов. Фрагмент маммограммы с увеличением.
Наиболее частой формой рака был протоковый "in situ"- 43%, реже -микроинвазивный протоковый рак - 21% (n=26), микроинвазивный смешанный рак - 17% (n=21). Неинвазивный дольковый рак (рак in situ) не был выявлен ни в одном случае. У 55 больных из 124 (44%) рак развился на фоне долькового и внутрипротокового доброкачественного пролиферативного процесса.
С целью поиска дополнительных дифференциально-диагностических критериев была проведена оценка фоновых изменений МЖ. Скопления микрокальцинатов чаще определялись при рентгенологической плотности фона категории 2 по Wolfe (45%). Для повышения диагностической эффективности оценки начальных изменений в МЖ была изучена взаимосвязь выраженности диффузных изменений и уровня экспрессии мРНК маммаглобина. Среднее значение экспрессии мРНК маммаглобина при отсутствии диффузных изменений составило - 22,26 отн.ед, при ФКМ - 50,83 отн.ед. Средний уровень экспрессии мРНК маммаглобина в группе с выраженной мастопатией был 94,45 отн.ед. Он был выше практически в три раза, чем в группе с нерезко выраженной ФКМ и с ФКМ средней степени выраженности (среднее значение в этих группах составило 33,11 отн.ед, и 24,70 отн.ед. соответственно).
Эти данные комплексного обследования объясняют результаты последних исследований о настороженном отношении к рентгенологически-плотной молочной железе
за счет диффузных патологических изменений (Корженкова, 2013; Рожкова, 2015; Шах и др., 2014; Семиглазов и др., 2015; Colin, et al.,2013; Evans et al., 2013; Bertrand et al., 2015) и диктуют необходимость относить таких женщин в группу повышенного риска с более частым обследованием у маммолога в процессе антипролиферативной консервативной терапии.
Анализ эффективности диагностики показал чувствительность комплексного клинико-рентгено-сонографического обследования (без ВАБ) больных с непальпируемыми скоплениями МК злокачественной природы на маммограмме без видимого опухолевого узла - 96,7%, специфичность - 100%, точность -98,6%; после ВАБ - 100%.
Выявлена также взаимосвязь характера изменений в молочной железе с экспрессией генов Ki67, CCNB1 (cyclin B1), BIRC5, Aurca, Bcl 2, Bag, Bax, NDRG1 и др. При этом анализ уровня экспрессии исследованных генов у 13 больных РМЖ с МК и 44 больных РМЖ без микрокальцинатов показал, что участки опухолевой ткани МЖ, содержащие МК, не отличались по активности пролиферации, то есть достоверные изменения активности генов Ki67, CCNB1, BIRC5, Aurca не выявлены. Также не обнаружено отличий в активности генов, контролирующих апоптоз: Bcl 2 Bag, Bax, NDRG1 и ферментов, участвующих в инвазии опухолевых клеток: MMP11 (stromolysin3) и CTSL2 (cathepsin L2). Не выявлено отличий в активности генов рецепторов прогестерона, эстрогена, которые относятся к генам тканевой дифференцировки. Не выявлено отличий и в активности гена теломеразы.
В то же время, обнаружено повышение уровня экспрессии мРНК генов GRB7, Her2/neu при РМЖ с МК, сопровождающемся скоплением микрокальцинатов. Повышение активности этих генов, участвующих в процессах клеточной пролиферации и адгезии, вероятно, отражает особые изменения, характеризующие эти процессы в ткани МЖ, содержащей МК. Наблюдаемые изменения могут лежать в основе процессов начальных нарушений микроокружения клеток в ткани МЖ, что в последующем приводит к формированию микрокальцинатов.
Таким образом, учитывая сложности проведенного исследования и многоликость проявлений непальпируемых заболеваний МЖ, сопровождающихся локальным скоплением микрокальцинатов, дифференциальная диагностика представляется весьма затруднительной. На основании анализа данных комплекса лучевых методов обследования нами оценена эффективность методов по отдельности и в комплексе, показана целесообразность в ряде сомнительных случаев проведения молекулярно-генетического исследования, уточняющего природу изменений.
Выводы
1. Трудности дифференциальной диагностики рентгенологических проявлений непальпируемых заболеваний доброкачественной и злокачественной природы, сопровождающихся скоплением микрокальцинатов, обусловлены многообразием гистологического строения, что определяет необходимость применения комплекса эффективных лучевых технологий для их выявления, а патоморфологических и молекулярно-генетических методов - для уточнения природы изменений.
2. Чувствительность комплексного клинико-рентгено-сонографического обследования (без ВАБ) составила 96,7%, специфичность - 100%, точность -98,6%, прогностическая ценность положительного результата составила 100%, прогностическая ценность отрицательного результата - 97,6%.
3. Вакуумная аспирационная биопсия под контролем одного из лучевых методов, позволяющего оптимально визуализировать патологический участок, обеспечила 100% точность предоперационной диагностики.
4. Повышенный уровень экспрессии мРНК маммаглобина сопровождал картину выраженной ФКМ, что может говорить о повышенном риске развития РМЖ и определять более частые интервалы мониторинга.
5. Повышение уровня экспрессии мРНК генов GRB7, Her2/neu при РМЖ в виде скопления микрокальцинатов - вероятный признак нарушения процессов клеточной пролиферации, адгезии и миграции клеток.
Таким образом, дооперационная уточненная дифференциальная диагностика заболеваний МЖ, сопровождающихся скоплениями микрокальцинатов на ограниченном участке без видимого узла на рентгенограммах, возможна при комплексном обследовании с использованием клинического метода, рентгенографии, сонографии, методов интервенционной радиологии и молекулярно-генетических методов, уточняющих природу заболевания на предоперационном этапе.
Список литературы
1. Боженко В.К., Кудинова Е.А., Мельникова Н.В., Близлюков О.П. Анализ пролиферативной активности и апоптоза при гиперпластических процессах молочной железы.Vestnik RNCRR. 2010. URL:http://vestnik.rncrr.ru/vestnik/v10/papers/bozhe1 v10.htm
2. Каприн А.Д., Рожкова Н.И. Национальное руководство по маммологии (2-ое издание), Москва: ГЭОТАР Медиа. 2016. 496 с.
3. Корженкова Г.П. Верификация непальпируемых образований молочной железы на дооперационном этапе. Радиология-практика. 2013. N 2. C. 16-24.
4. Митина Л.А., Фисенко Е.П., Казакевич В.И., Заболотская Н.В. Лучевая диагностика патологии молочных желез с использованием системы BI-RADS. Онкология. 2013. N. 3. С. 17
5. Рожкова Н.И., Каприн А.Д. Профилактика-приоритет клинической маммологии. Москва: СИМК. 2015. 190 с.
6. Семиглазов В.Ф., Манихас Г.М., Захарова Н.А. Клинические рекомендации РООМ по скринингу РМЖ. 2015. URL: http://breastcancersociety. ru/rek/vi ew/201
(дата обращения 17.12.2016).
7. Шах Б.А., Фундаро Д.М., Мандава С. Лучевая диагностика заболеваний молочной железы. Москва: БИНОМ Лаборатория знаний. 2014. 312 с.
8. BertrandK.A., Scott C.G., Tamimi R.M., et al. Dense and nondense mammographic frea and risk of breast cancer by age and tumor characteristics. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2015. V. 25. N. 5. P. 798-809.
9. Budczies J., Bockmayr M., Denkert C., et al. Classical pathology and mutational load of breast cancer - integration of two worlds. J Pathol Clin Res. 2015. V. 1. N. 4. P. 225-238.
10. Bundred S.M., Zhou J., Whiteside S., et al. Impact of full-field digital mammography on preoperative diagnosis and surgical treatment of mammographic microcalcification. Breast Cancer Res Treat. 2014. V.143. N. 2. P. 359-366.
11. Bustin S.A., Dorudi S. Molecular assessment of tumor stage and disease recurrence using PCR-based assays. Mol Med Today. 1998. V. 4. N. 9. P. 389-396.
12. Colin C., Prince V., Valette P.J. Can mammographic assessments lead to consider density as a risk factor for breast cancer? Eur J Radiol. 2013. V. 82. N. 3. P. 404-411.
13. Evans K.K., Birdwell R.L., Wolfe J.M., et al. If you don't find it often, you often don't find It: why some cancers are missed in breast cancer screening. PLoS One. 2013. V. 8. N. 5. e64366.
14. Fleming T.P., Watson M.A. Mammaglobin, a breast-specific gene, and its utility as a marker for breast cancer. Ann N Y Acad Sci. 2000. V. 923. P.78-89.
15. Ghersevich S., Ceballos M.P. Mammaglobin A: review and clinical utility. Adv Clin Chem. 2014. V. 64. P. 241-268.
16. Hwang K.T., Woo J.W, Shin H.C., et al. Prognostic influence of BCL2 expression in breast cancer. Int J Cancer. 2012. V. 131. N. 7. P. 1109-1019.
17. Kim K.I., Lee K.H., Kim T.R., et al. Changing patterns of microcalcification on screening mammography for prediction of breast cancer. Breast Cancer. 2016. V. 23. N. 3. P. 471-478.
18. Lee J., Park H.Y., Jung J.H., et al. Non-stereotactic method involving combination of ultrasound-guided wire localization and vacuum-assisted breast biopsy for microcalcification. Gland Surg. 2016. V. 5. N. 3. P. 300-305.
19. Proestling K., Hebar A., Pruckner N., et al. The Pro allele of the p53 codon 72 polymorphism is associated with decreased intratumoral expression of BAX and p21, and increased breast cancer risk. PLOS One. 2012. V.7. N. 10. P. 47325.
20. Shemin K.M., Smitha N.V., Jojo A., et al. Molecular classification and prognostication of 300 node-negative breast cancer cases: A tertiary care experience. South Asian J Cancer. 2015. V. 4. N. 4. P. 160-162.
21. Wilkinson L., Thomas V., Sharma N. Microcalcification on mammography: approaches to interpretation and biopsy. Br J Radiol. 2017. V. 90(1069). Article ID:20160594.
22. Zhang D, Zhang J. Clinical application of mammography-guided wire localization plus ultrasound-guided core-needle biopsy for breast microcalcification. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2014. V. 94. N. 32. P. 2519-2521.
