PLoS ONE: rolle Procalcitonin og interleukin-6 i Forudsigelse kræft, og dens Progression Uafhængigt af Infection

Abstrakt

Procalcitonin (PCT) og interleukin-6 (IL-6) er dukket op som biomarkører for forskellige inflammatoriske betingelser. Formålet med undersøgelsen var at evaluere rollen af ​​PCT og IL-6 som biomarkører for kræft og dens progression i en stor gruppe af patienter. Denne tværsnitsundersøgelse inkluderet resterende plasmaprøver indsamlet fra kræftpatienter og kontrolpersoner uden kræft. Niveauer af PCT og IL-6 blev bestemt ved Kryptor kompakt Bioanalyzer. Vi identificerede 575 febrile kræftpatienter, 410 ikke-febril kræftpatienter, og 79 ikke-kræft individer. Medianen PCT niveauet var lavere i kontrolindivider (0,029 ng /ml) i forhold til cancerpatienter med trin I-III-sygdom (0,127 ng /ml) (p 0,0001) og trin IV sygdom (0,190 ng /ml) (p 0,0001 ). Det var også højere hos febrile cancerpatienter (0,310 ng /ml) sammenlignet med ikke-febrile cancerpatienter (0,1 ng /ml) (p 0,0001). Median IL-6-niveau var signifikant lavere i kontrolgruppen (0 pg /ml) end hos ikke-febrile cancerpatienter med trin I-III (7,376 pg /ml) eller trin IV (9,635 pg /ml) (p 0,0001) . Vores resultater tyder på en potentiel rolle for PCT og IL-6 til at forudsige kræft i ikke-febrile patienter. Desuden PCT er nyttig ved påvisning af progression af cancer og forudsigelse bakteriæmi eller sepsis i febrile kræftpatienter

Henvisning:. Chaftari A-M, Hachem R, Reitzel R, Jordan M, Jiang Y, Yousif A, et al. (2015) rolle Procalcitonin og interleukin-6 i Forudsigelse kræft, og dens Progression Uafhængig af infektion. PLoS ONE 10 (7): e0130999. doi: 10,1371 /journal.pone.0130999

Redaktør: Zhiqian Zhang, Peking University Cancer Hospital Institut, KINA

Modtaget: 15. december, 2014 Accepteret: 27. maj 2015; Udgivet: Juli 6, 2015

Copyright: © 2015 Chaftari et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden papiret

finansiering:. forfatteren (er) modtaget nogen specifik finansiering til dette arbejde, men ThermoFisher Company forudsat Kryptor maskine og testkit, men havde ingen rolle i studie design, dataindsamling og analyse , beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:. forfatterne har følgende interesser: ThermoFisher Company gav Kryptor maskine og testkit til denne undersøgelse. Dette ændrer ikke forfatternes overholdelse PLoS ONE politikker på datadeling og materialer.

Introduktion

Procalcitonin (PCT) er den prohormone af calcitonin og menes at være hovedsageligt produceres i leveren ved makrofager (Kupffer celler) eller neuroendokrine celler [1-3]. I de sidste to årtier har flere undersøgelser vist, at PCT er stærkt associeret med bakterielle infektioner, især bakteriæmi [4-6]. PCT er foreslået som en potentiel biomarkør for sepsis og infektion og som en vejledning til administration af antibiotika [5, 7].

Neuroendokrin tumor kan udvise høje niveauer af serum PCT og en forening er blevet bestemt mellem PCT niveauer og det kliniske forløb af disse tumorer [8]. Matzaraki et al. også rapporteret forhøjede serum PCT niveauer i kræftpatienter med metastatisk sygdom [9]. Rolle PCT i febrile kræftpatienter (med mulig infektion) er tidligere blevet evalueret af vores gruppe, i separate undersøgelser, der omfattede ikke-neutropene solid tumor patienter [5] samt patienter med hæmatologiske maligniteter hvoraf mange var neutropenisk [6], og viste sig at være en forudsigelse af sepsis og infektioner i blodet.

Interleukin-6 er et cytokin vækstfaktor, der stimulerer cellevækst og op regulerer akutfaserespons proteiner forbundet med inflammation og skade [10]. Ligesom PCT, er IL-6 menes at blive produceret i Kupffer cellerne i leveren [11]. For nylig har flere undersøgelser vist, at IL-6 også udtrykkes i cytoplasmaet i forskellige cancerceller [12-14]. Endvidere en undersøgelse foreslået, at avancerede kræftpatienter med levermetastaser har højere niveauer af IL-6 [9].

Men få studier evaluerede rolle PCT og IL6 forudsige kræft og dens progression uafhængig af samarbejde eksisterende infektion [9]. Formålet med denne aktuelle undersøgelse var at evaluere rollen af ​​PCT og IL-6 som biomarkører for cancer i en stor gruppe af ikke-febrile kræftpatienter, for at bestemme deres diagnostiske effektivitet i forudsigelsen af ​​cancer progression og metastase, og at sammenligne niveauer af disse biomarkører til ikke-cancer kontrolpatienter. På grund PCT er en kendt biomarkør for infektion vi sammenlignet PCT niveauer i ikke-febrile kræftpatienter til febril kræftpatienter med henblik på at afgøre, om baseline PCT-niveau i kræftpatienter yderligere stigninger i fastsættelsen af ​​infektion. Vores hypotese var, at i mangel af infektioner, kræftpatienter, især dem med fremskredne stadier såsom metastaser, har højere PCT og IL-6 niveauer end dem uden tegn på kræft. Men infektioner (især sepsis og blodbanen infektioner) kunne yderligere øge PCT-niveau.

Materialer og metoder

Vi har udført et tværsnit klinisk laboratorium undersøgelse, der omfattede ikke-febrile og febril kræftpatienter som præsenteres for The University of Texas MD Anderson Cancer center fra august 2009 og november 2009 for som vi var i stand til at opnå resterende plasma prøve, efter at den har været brugt til rutinemæssig klinisk kemi. Febrile patienter præsenteret med en temperatur på ≥38.3 ° C eller 2 på hinanden følgende aflæsninger 38 ° C. inden for 24 timer efter blodprøvetagning. Sepsis blev defineret som tilstedeværelsen af ​​to eller flere af følgende betingelser: temperatur 38,5 ° C eller 35 ° C, puls 90 slag /minut, respirationsfrekvens 20 vejrtrækninger /minut og hvide blodlegemer (WBC) 12 000 celler /ml, 4000 celler /ml, eller 10% umodne (bånd) former i nærvær af en mikrobiologisk dokumenteret infektion (kultur eller gramfarvning af blod, spyt, urin, eller normalt steril legemsvæske positive for en patogen mikroorganisme) [15, 16]. Bakteriæmi blev defineret ved positive blodkulturer forbundet med feber som en klinisk manifestation af infektion. Neutropeni blev defineret som et absolut neutrofiltal (ANC) i 500 celler /mm

3 i henhold til de Infektionsmedicinsk Society of America 2011 klinisk praksis retningslinje for anvendelse af antimikrobielle stoffer i patienter med neutropeni med kræft [17]. Ikke-febrile kræftpatienter havde ingen tegn på feber, som defineret ovenfor, og ingen tegn og symptomer, der tyder på infektioner på tidspunktet for blodprøvetagning. Kontrolpersoner omfattede raske frivillige, der arbejdede på MD Anderson Cancer Center i samme periode, og patienter, der præsenteres til screening på vores institution uden tegn på kræft. Denne undersøgelse blev godkendt af den institutionelle Review Board (IRB) af The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center (Houston, TX). Da denne undersøgelse omfattede samling af en resterende prøve og diagram revision, IRB netop har givet afkald behovet for skriftligt informeret samtykke fra patienterne. Imidlertid blev en underskrevet skriftligt informeret samtykke opnået fra raske frivillige pr IRB anbefaling.

Elektronisk lægejournaler for hver patient blev gennemgået for dataindsamling, herunder demografiske data, indrømme diagnose, dato for optagelse, og den underliggende kræft og dens scene. Klinisk information relevant for tilstedeværelsen af ​​infektion blev også indsamlet herunder vitale tegn, neutropeni, radiologiske billeddiagnostiske fund og mikrobiologiske data.

PCT niveauer blev målt ved hjælp Kryptor kompakt Bioanalyzer (ThermoFisher, Waltham, MA). Acceptable PCT niveauer blev defineret til at være inden for læsning grænserne af Bioanalyzer (0,75 mg /ml nedre grænse; 50 ng /mL øvre grænse), enhver prøve, som oversteg den øvre grænse var automatisk af maskinen fortyndet til retest [18].

Plasma IL-6 koncentrationer blev målt kun i ikke-febrile kræftpatienter såvel som ikke-kræftpatienter ved hjælp af en kvantitativ sandwich-enzymimmunanalyse (ELISA) i overensstemmelse med producentens anvisninger (eBioscience, Inc ., San Diego, CA). Kalibreringerne på hver mikrotiterplade indeholdt rekombinante humane IL-6-standarder. Optisk densitet blev bestemt ved anvendelse af en mikrotiterpladelæser (Thermo Scientific, Inc., Hudson, NH) ved 450 nm og koncentrationerne blev rapporteret som pg /ml. Plasmakoncentrationerne blev bestemt ved en lab personlig som var blind for kliniske historie af patienterne.

Statistiske metoder

Chi-square eller Fishers eksakte test blev anvendt til at sammenligne kategoriske variabler, som er relevant. Wilcoxon Rank Sum tests blev anvendt til at sammenligne kontinuerlige variabler, herunder sammenligne PCT eller IL-6 niveauer mellem to grupper af patienter. For flere gruppe sammenligninger, PCT eller IL-6 niveauer blev først sammenlignet hjælp Kruskal-Wallis test. Hvis en betydelig resultat (

s

0,05) blev opdaget, da Wilcoxon Rank Sum test blev anvendt til parvise sammenligninger. De a-niveauer i de post-hoc parvise sammenligninger blev justeret ved hjælp af en sekventiel Bonferroni justering. Spearman rang korrelation blev vurderet mellem patienternes PCT niveauer og IL-6 niveauer. For yderligere at evaluere associering PCT niveau med faktorer såsom cancer, feber og bakteriæmi eller sepsis, blev multivariat analyse udført under anvendelse af generaliseret lineær model (GLM). I betragtning af at PCT-data var ikke-parametriske data, blev rang transformation udføres inden GLM-analyse. GLM metode blev også brugt i delmængde analyse, herunder analysen i kræftpatienter, og analysen i kræftpatienter med solid tumor eller lymfom kun. Desuden blev effektiviteten af ​​PCT test til at skelne febrile cancerpatienter med bakteriæmi eller sepsis versus ikke-febrile kræftpatienter vurderet. Først blev en receiver operating characteristic (ROC) kurve analyse udført. Arealet under ROC-kurven (AUC) og dens 95% konfidensinterval blev estimeret. Så den optimale cut-off point for testen blev fastlagt på grundlag af sin ROC kurve. Endelig blev de tilknyttede følsomhed, specificitet og positive og negative prædiktive værdier estimeret. Alle tests undtagen dem for parvise sammenligninger var tosidede tests med et signifikansniveau på 0,05. De statistiske analyser blev udført ved hjælp af SAS-version 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC).

Resultater

Patienternes demografiske og kliniske data

Vi evaluerede 1.064 patienter, omfattede 575 febril og 410 ikke-febrile kræftpatienter, samt 79 ikke-cancer individer (Fig 1). De demografiske og kliniske karakteristika for de ikke-feber og febrile kræftpatienter er vist i tabel 1. Kræftpatienter med feber var mere tilbøjelige til at have blodkræftsygdomme (66% vs 26%,

s

0,0001) og være neutropenisk (35% vs. 9%;

s

0,0001).. sammenlignet med ikke-feber kræftpatienter

PCT niveauer

I kræftpatienter, PCT niveauer varierede efter kræft type. Det blev konstateret, at medianen PCT var højere hos patienter med hæmatologiske maligniteter end dem med solide tumorer (0,230 ng /ml [interval 0 til 129,3] vs. 0,156 ng /ml [interval 0 til 154,7];

s

0,0001). I de mest almindelige typer af maligne lidelser, blev den mediane PCT fundet at være høj i tyktarmskræft (0,400 ng /ml [interval fra 0 til 81,95]), leukæmi (0,265 ng /ml [range 0 til 129,3]), kræft i skjoldbruskkirtlen (0,231 ng /ml [interval fra 0,034 til 13,51]), lymfom (0,165 ng /ml [interval fra 0 til 67,38]) prostatacancer (0,164 ng /ml [range 0-2,87]) og sarkom (0,147 ng /ml [interval 0-24.67 ]). Det var signifikant højere hos patienter med leukæmi og tyktarmskræft sammenlignet med patienter med brystkræft (0,073 ng /ml, [interval 0-9,64]) (

s

= 0,001 og

s

= 0,01 henholdsvis).

i kontrolgruppen af ​​patienter uden kræft medianen PCT niveau (0,029 ng /ml [range 0-,203]) var lavere end hos kræftpatienter med stadium i-III sygdom (0,127 ng /ml [interval fra 0 til 18,13];

s

0,0001) eller dem med fremskreden stadie IV (0.190 ng /ml [interval 0 til 154,7];

s

0,0001). Blandt kræftpatienter, dem, der havde fremskreden IV havde en højere median PCT niveauer end dem med stadium I-III (0.190 ng /ml [interval 0 til 154,7] vs. 0,127 ng /ml [interval fra 0 til 18,13]

p

= 0,004) (tabel 2).

Den gennemsnitlige PCT-niveau var højere i febrile kræftpatienter (0,310 ng /ml [range ,02-154,7]) sammenlignet med ikke-feber kræftpatienter (0,1 ng /ml [range 0-30,43]) såvel som med kontrolgruppen af ​​patienter ikke-cancerpatienter (0,029 ng /ml [range 0 til 0,203]) (

s Restaurant 0,0001). Vi yderligere i forhold PCT niveau blandt forskellige grupper af patienter (Fig 2). Konkret ikke-cancer patienter havde en signifikant lavere PCT niveau (median: 0,029 ng /ml) end ikke-feber kræftpatienter (median: 0,099 ng /ml) (

s

0,0001) og sidstnævnte havde et væsentligt lavere niveau end PCT febrile cancerpatienter uden mikrobiologisk infektion (median: 0,310 ng /ml) (

s Restaurant 0,0001). Blandt de febrile kræftpatienter, dem uden mikrobiologisk infektion havde en signifikant lavere PCT niveau end dem, der havde sepsis eller bakteriæmi (median: 0,490 ng /ml) (

s

= 0,003) (figur 2). En ROC-analyse blev udført for PCT test til at skelne febrile cancerpatienter med bakteriæmi eller sepsis versus ikke-febrile kræftpatienter. Arealet under ROC-kurven var 0,80 med en 95% konfidensinterval på 0,76 til 0,83 (figur 3). Den optimale cut-off punkt var 0,17 ng /ml, med en følsomhed på 81%, en specificitet på 69%, en positiv prædiktiv værdi på 54%, og en negativ prædiktiv værdi på 89%.

foreningen af ​​PCT niveauer med de faktorer, der er beskrevet ovenfor, blev yderligere vurderet i multivariat analyse ved hjælp generaliseret lineær model (GLM) for at justere for eventuelle confoundere. De faktorer vi overvejes for alle patienter inkluderet kræft, feber, bakteriæmi eller sepsis, og aktiv behandling. Analysen viste, at hver af følgende tre faktorer uafhængigt var forbundet med øget PCT-niveau: cancer (

s

0,0001), feber (

s

0,0001) og bakteriæmi eller sepsis (

s

= 0,0003). Hos cancerpatienter, viste en GLM analyse ikke signifikant sammenhæng mellem PCT-niveau og kræft type (hæmatologisk malignitet vs solid tumor) (

s

= 0,20) efter justering for feber (

s

. 0001) og bakteriæmi eller sepsis (

s

= 0,0005). Hos cancerpatienter med solid tumor eller lymfom, viste en anden GLM analyse, at kræft fase (

s

= 0,013) og feber (

s

0,0001) var de eneste faktorer uafhængigt forbundet med PCT niveau, hvilket bekræftede, at patienter med cancer stadie IV var steget PCT niveau sammenlignet med patienter med trin i-III.

IL-6-niveauer.

IL-6-niveauer blev målt i kontrolpatienter og ikke -febrile kræftpatienter. En ikke-parametrisk korrelation test viste en moderat positiv korrelation mellem IL-6 og PCT-niveauer i disse patienter (korrelationskoefficient = 0,41,

s

0,0001). Medianen IL-6 niveauet i kontrolgruppen var signifikant lavere end hos patienter med lave stadier af cancer eller fremskredent stadium IV kræft (0 pg /ml versus 7,376 pg /ml og 9.635 pg /ml,

s

0,0001) (tabel 2). Men den mediane IL-6-niveau hos patienter med fremskreden stadie IV kræft ikke var signifikant anderledes end hos patienter med stadie I, II og III.

Diskussion

I denne undersøgelse fandt vi, at PCT og IL-6 kunne have en rolle i at forudsige kræft som vores resultater viste, at PCT og IL-6-niveauer var højere hos cancerpatienter end normale individer. PCT var dog især højere hos patienter med fremskreden fase af sygdommen og kan spille en rolle ved vurderingen sygdommens progression. PCT var også høj i visse maligniteter og nåede det højeste niveau i febrile kræftpatienter især de, der har dokumenteret blodbanen infektioner og sepsis

Vores resultater af højere PCT niveauer i visse maligniteter såsom:. Tyktarmskræft, leukæmi, thyreoidea cancer, lymfom, og prostatacancer enig med tidligere rapporter om øget serum PCT i tumorer, såsom småcellet lungecancer, carcinoid, fæokromocytom, pancreas-ø, bryst, thyroid, lunge, mave-tarm herunder coloncancer og urogenitale tumorer [8, 9 , 19, 20]. Vi fandt også, at PCT-niveauer var højere hos patienter med hæmatologiske maligniteter. En undersøgelse af 65 patienter med kemo-induceret neutropeni viste lignende fund til vores i at PCT niveauer var højere hos patienter med hæmatologiske maligniteter end patienter med solide tumorer og især højere hos patienter med leukæmi i forhold til patienter med brystkræft [21]. Men i en multivariat analyse, efter justering for feber og bakteriæmi eller sepsis, var der ingen signifikant sammenhæng mellem PCT niveau og cancer type (hæmatologisk malignitet vs fast tumor). Dette kunne være relateret til den højere tendens af patienter med hæmatologiske malignitet være febril og være udsat for infektioner.

Desuden konstateringen af ​​højere niveauer af PCT i metastatiske avancerede sygdomme ligner det, der er offentliggjort i litteratur. I en undersøgelse med 54 patienter med coloncancer, patienter med spredte metastaser havde højere serum PCT niveauer end patienter uden fjernmetastaser [19]. En anden undersøgelse af 43 solide tumorer kræftpatienter viste, at serum PCT-niveauer i patienter med generaliseret metastatisk carcinom signifikant højere end serum PCT i kontroldyr raske patienter og kontrol cancerpatienter uden metastase [9].

anden konstatering i denne undersøgelse er, at PCT var nyttige i at forudsige bakteriæmi eller sepsis i febrile kræftpatienter, som det har været markant højere hos patienter med disse dokumenterede infektioner. Dette svarer til vores resultater i andre undersøgelser af patienter med hæmatologiske maligniteter og ikke-neutropene kræftpatienter, hvor PCT var højere hos patienter med dokumenteret bakteriæmi eller sepsis [5, 6]. Andre undersøgelser i febrile neutropeniske patienter havde lignende resultater til vores i at PCT var en god markør for dokumenterede blodbanen infektioner [22-24]. I en anden lille undersøgelse, der involverer 37 febrile episoder hos patienter med urologiske cancere, procalcitonin niveauer signifikant højere i episoder med dokumenterede bakterielle infektioner end dem uden [25].

I denne aktuelle undersøgelse, cut-off værdi for PCT at skelne patienter med bakteriæmi eller sepsis versus dem uden infektion er lavere end det, der er offentliggjort i et studie i immunkompromitterede patienter af 0,5 ng /ml med 100% sensitivitet, men kun 63% specificitet til diagnosticering bakteriel sepsis [26] og en anden af ​​2 ng /ml med 75% specificitet og 90% følsomhed [27].

Ligeledes vores undersøgelse har vist, at IL-6 også var forhøjet i patienter med cancer sammenlignet med kontrolgruppen, som understøtter tidligere undersøgelser, hvor IL-6 er udtrykt i cytoplasmaet i glioblastom, bryst-, nyre-, blære-, prostata- og livmoderhalskræft celler [12-14] . Adskillige eksperimentelle undersøgelser har antydet, at IL-6 stimulerer metastase ved at opregulere ekspression på endotelceller af adhæsionsmolekyler og ved at stimulere produktionen af ​​vækstfaktorer [28-30]. Desuden har flere undersøgelser vist, at høje IL-6 serum niveauer er forbundet med progression af cancer og metastase af cancerceller [9, 31-33]. Men i vores undersøgelse IL-6 var ikke i stand til at skelne fremskredne stadier med metastaser fra ikke-metastatiske sygdomme.

Vores undersøgelse viste, at PCT og IL-6 kan tjene som indikatorer for neoplastisk sygdom, men deres rolle som prognostiske biomarkører skal undersøges nærmere. Den viste også, at PCT kan have en stor værdi som diagnostisk biomarkør for bakteriæmi eller sepsis i febrile kræftpatienter. Men PCT-niveau i løbet af en febril episode skal sammenlignes i hver patient til en baseline niveau i deres ikke-febril tilstand.

Den største styrke med denne undersøgelse var det store antal inkluderede patienter og mangfoldigheden af ​​cancertyper herunder de mest almindelige. En begrænsning vores undersøgelse har, er rekrutteringen af ​​patienter på forskellige niveauer af deres sygdom og behandling som 86% af dem var der modtager aktiv behandling og kunne have reageret på behandling med et fald af biomarkører niveauer. For at overvinde denne begrænsning, forsøgte vi at evaluere sygdommens stadium ved blodprøvetagning. En anden undersøgelse begrænsning er iscenesættelse system kræft som visse kræftformer såsom blodkræftsygdomme og hjernetumorer ikke har en mellemstation system, og blev derfor udelukket fra iscenesættelsen analysen.

Som konklusion, vores resultater tyder på en potentiel rolle for PCT og IL-6 til at forudsige kræft i ikke-febrile patienter. Desuden PCT er nyttig til at forudsige udviklingen af ​​malignitet hos ikke-febrile kræftpatienter og bakteriæmi eller sepsis i febrile kræftpatienter. Yderligere undersøgelser evaluerer rolle PCT og IL-6 ved baseline hos kræftpatienter, og korrelation af serum biomarkører niveauer med progression og regression af tumoren samt respons på kemoterapi er berettiget.

Tak

forfatterne ønsker at anerkende det hårde arbejde og indsigtsfulde indsats fra Dr. Munirah Al Shuaibi, der døde i maj 2014 kræft. Dr. Al Shuaibi arbejdede lidenskabeligt på denne undersøgelse og dens skrive op. Blandt mange andre kvaliteter, vil hun altid blive husket som en fremragende læge videnskabsmand, som havde passion for at opdage rolle biomarkører i tidlig påvisning af kræft og infektioner i kræft.

Vi ønsker også at takke ThermoFisher Company for giver os den Kryptor maskine og testkit.