PLoS ONE: Serum YKL-40 niveau er forbundet med kemoterapi respons og Prognose for patienter med småcellet Cancer

Abstrakt

Denne undersøgelse var at undersøge sammenhængen mellem YKL-40 niveau serum og den kliniske egenskaber, reaktion på kemoterapi og prognosen hos småcellet lungecancer (SCLC). Serum YKL-40 niveauer blev påvist og sammenlignet i 120 patienter med SCLC før og efter kemoterapi, og i 40 raske kontroller. Receiver Operating egenskaber (ROC) kurver blev vedtaget til diagnosticering og beregning af arealet under ROC-kurve i SCLC. Kaplan-Meier-metoden, blev univariate og multivariate Cox regressionsanalyse anvendes til at analysere sammenhængen mellem præ-kemoterapi serum YKL-40 niveauer og progressionsfri overlevelse (PFS) og samlet overlevelse (OS). De præ-kemoterapi serum YKL-40 niveauer signifikant højere end kontrollerne (

s

0,001). De post-kemoterapi serum YKL-40 niveauer i SCLC-sager var lavere end før kemoterapi serum YKL-40 niveauer i disse tilfælde (

s

= 0,026). De patienter med forhøjet serum YKL-40 viste en dårligere respons på kemoterapi end de patienter med lav serumYKL-40 (

s

= 0,031). Univariate analyse viste, at SCLC patienter med højt serum YKL-40 havde en kortere PFS og OS end dem med lavt serum YKL-40 (HR på 1,74,

s

= 0,033; HR på 1,33,

p

= 0,001). Cox multivariat analyse viste, at YKL-40 var en uafhængig prognostisk indikator for PFS og OS (HR på 1,12,

s

= 0,029; HR på 1,84,

s

= 0,025). Kaplan-Meier overlevelseskurver yderligere bekræftet, at patienter med lavt serum YKL-40 har længere PFS og OS (

s

= 0,016 og

s

= 0,041, henholdsvis). Disse resultater tyder på, at YKL-40 er en potentiel prognostisk markør for kemoterapi respons i SCLC

Henvisning:. Xu CH, Yu LK, Hao KK (2014) Serum YKL-40 niveau er forbundet med kemoterapi svar og Prognose af patienter med småcellet lungekræft. PLoS ONE 9 (5): e96384. doi: 10,1371 /journal.pone.0096384

Redaktør: Christina Lynn Addison, Ottawa Hospital Research Institute, Canada

Modtaget: 24 oktober, 2013; Accepteret: April 7, 2014; Udgivet: 6. maj 2014

Copyright: © 2014 Xu 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

Finansiering:. Dette arbejde blev delvist understøttet af en bevilling fra “Tolv-Five Plan” Major Program for Nanjing Medical Science og Teknik Development Foundation (molekylære mekanisme Undersøgelse om Metastase og Klinisk effekt Forudsigelse af ikke-småcellet lungekræft) (LK-Yu). Ingen yderligere finansiering blev modtaget for denne undersøgelse. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Lungekræft er den hyppigste årsag til kræft-relaterede dødsfald på verdensplan, med mere end 1,2 millioner dødsfald hvert år [1]. Småcellet lungekræft (SCLC) tegner sig for op til 15% af de samlede lunge maligniteter [2]. Trods den ofte dramatiske reaktion på kemoterapi og strålebehandling i patienter med SCLC, mest dør af tilbagevendende sygdom [3]. Med hurtig tumor fordobling sats og tidlig metastase, over halvdelen af ​​SCLC patienter til stede med omfattende sygdom [4]. Som et resultat, fem år overlevelsesraten i SCLC er kun 10% -26% [5].

Tumor markører spiller en central rolle i patientbehandlingen for mange maligniteter. De potentielle anvendelser af serum tumormarkører omfatter medvirken tidlig diagnose, bestemme prognose, at forudsige respons eller resistens over for bestemte behandlinger, og overvågning af behandling af patienter med fremskreden sygdom. Tumormarkører, der er tilgængelige for lungekræft, såsom progastrin-frigivende peptid (ProGRP), carcinoembryonisk antigen (CEA), og neuron-specifik enolase (NSE), er ikke tilfredsstillende til diagnose på et tidligt stadium eller til overvågning af sygdommen, fordi af deres relativt lave følsomhed og specificitet i detektion af tilstedeværelsen af ​​cancerceller [6] – [8]. Derfor er flere undersøgelser kræves for at opdage hidtil ukendte biomarkører for at forudsige kemoterapi respons og forbedre prognosen for patienter med SCLC.

YKL-40 produceres af cancerceller og kan spille en rolle i cancer celleproliferation og angiogenese [9]. Nylige undersøgelser har vist, at forhøjelse af serum YKL-40 blev rapporteret i forskellige maligne væv, herunder brystcancer, gastrisk cancer og ovariecancer [10] – [13]. Associationen mellem øget YKL-40 og en dårlig prognose er veldokumenteret [11] – [17], herunder lungekræft [18] – [20]. Men sammenhængen mellem serum YKL-40 niveau og kliniske karakteristika, især respons på kemoterapi og prognosen hos SCLC forbliver stort set ukendt.

Formålet med denne undersøgelse var at undersøge den kliniske rolle af serum YKL-40 i SCLC patienter. Vores mål er at vurdere muligheden for serum YKL-40 som biomarkør i SCLC.

Materialer og metoder

Patienter

Undersøgelsen omfattede 120 SCLC patienter, der blev diagnosticeret på Nanjing Chest Hospital mellem januar 2007 og december 2011. Mean alder af patienterne var 64,5 ± 5,6 år, 95 mænd og 25 kvinder. Alle patienter gennemgik klinisk undersøgelse, CT-scanninger af brystet og hjerne, CT og ultrasonografi af den øvre del af maven, fiberoptisk bronkoskopi, knoglescanning, og positronemissionstomografi. Staging blev udført ifølge den Veterans Administration lungekræft gruppe (VALG) mellemstation [21]: Begrænset sygdom (LD) blev defineret som sygdom begrænset til en hemithorax herunder de mediastinale lymfeknuder og /eller de supraclavicular lymfeknuder omfattende sygdom (ED) blev defineret som havende begrænset sygdom eller ondartet pleural effusion. Rygning historie blev opnået fra et sundhedsmæssigt interview spørgeskema. Nuværende og tidligere rygere blev klassificeret som “ryger” og aldrig rygere som “ikkeryger”. De kontrolpersonerne bestod af 40 raske frivillige (31 mænd og 9 kvinder med en gennemsnitsalder på 57,6 ± 10,8 år), som dokumenteret af en generel helbredsundersøgelse i samme periode. De var ikke på medicin, og havde ingen kliniske tegn eller symptomer på kræft, lever, nyrer eller hormonel sygdom. De demografiske træk og kliniske karakteristika for de undersøgte grupper er illustreret i tabel 1.

Alle SCLC patienter fik kemoterapi i højst seks cyklusser. Kemoterapi er vist i tabel 2. computertomografi (CT) scanninger blev udført efter 2 cyklusser af kemoterapi. Alle patienter havde målbar sygdom. Svarkategorier blev defineret i henhold til respons evalueringskriterier i solide tumorer (RECIST) som komplet respons (CR), partielt respons (PR), stabil sygdom (SD) og progressiv sygdom (PD) [22]. Til analyse af data, blev CR og PR kombineres som reaktion, der var følsom over for kemoterapi, mens SD og PD blev grupperet som ikke-svar. Opfølgning oplysninger blev opnået via telefon undersøgelser. Den mediane opfølgning af overlevende patienter på tidspunktet for analysen var 14 måneder (i intervallet 5-36 måneder). Datoen for den sidste opfølgning var 21. marts 2013. Progressionsfri overlevelse (PFS) blev defineret som tidsintervallet mellem datoen for diagnose og datoen for sygdomsprogression eller sidste opfølgning. Samlet overlevelse (OS) blev defineret som tidsintervallet mellem datoen for diagnose og datoen for død eller den sidste opfølgning.

Protokollen blev godkendt af den etiske komité i Nanjing Chest Hospital , og skriftligt informeret samtykke blev opnået fra alle patienter og raske kontroller før undersøgelsen. Læger indspillet opnåelse af den skriftlige samtykke i patienternes kliniske filer. Efter behandling aftalen blev underskrevet, men forud for kemoterapi, patienterne også bemærket i godbid aftale, at hun /han blev informeret om, og blev enige om at deltage i denne undersøgelse. Den Etiske Komité godkendte denne skriftlige samtykke procedure og havde uplanlagt inspektion af dokumenter og optegnelser for at sikre undersøgelsen var kompatible.

Serum Collection

Perifere blodprøver blev indhentet fra de raske kontrolpersoner og fra patienterne efter diagnosen men før nogen behandlinger. For de 120 SCLC patienter behandlet med kemoterapi, blev serumprøver opnået 3 uger efter afslutningen af ​​den anden kemoterapi-cyklus. De hele blodprøver blev straks centrifugeret ved 3000 rpm i 15 minutter, og supernatanten opbevaret ved -80 ° C indtil anvendelse.

Påvisning af serum YKL-40 niveauer Salg

serumniveauer af YKL- 40 blev målt ved anvendelse af et YKL-40 ELISA kit ((Quidel, San Diego, CA, USA). et volumen på 50 pi 2-fold fortyndede prøver blev tilsat til en plade med 96 brønde overtrukket med YKL-40 monoklonalt antistof og inkuberet i 2 timer ved stuetemperatur. efter opsugning og vask hver brønd fire gange, 50 pi YKL-40-konjugat blev tilsat og brøndene inkuberet i 2 timer ved stuetemperatur. hver brønd blev vasket yderligere fire gange for at fjerne resterende væske og 200 pi substratopløsning blev tilsat til hver brønd, og brøndene inkuberes i 30 minutter i mørke. efter tilsætning af stopopløsning, blev absorbansen målt ved 450 nm på en Biotek-elx800 mikropladelæser (Roche, USA), og YKL-40 koncentration bestemt. følsomheden af ​​ELISA var 20 ng /mL. Alle prøver blev målt i to eksemplarer på to separate plader. For dobbelte prøver, intra-assay variationskoefficienten af ​​ 5% og inter-assay variationskoefficienten af. 6% blev accepteret

Statistisk analyse

Statistisk analyse blev udført under anvendelse af SPSS 17.0 software. Data blev udtrykt som gennemsnit ± standardafvigelse (SD). Kontinuerlige variabler blev sammenlignet med

t

test. Overlevelseskurver blev afbildet ved Kaplan-Meier-metoden og sammenlignet under anvendelse af log-rank test. Overlevelsesdata blev evalueret ved hjælp af univariate og multivariate Cox regressionsanalyse. Receiver opererer egenskaber kurver (ROC) blev vedtaget for at bestemme den diagnostiske værdi af YKL-40 i kræft. For hver ROC, blev en optimal skæringspunkt bestemt som værdien af ​​den parameter, der maksimerede summen af ​​specificitet og følsomhed. En værdi på

s

0,05 blev betragtet som signifikant

Resultater

Pre-kemoterapi Serum YKL-40 Niveauer i SCLC Patienter og de kontroller

som vist i figur 1, gennemsnitshøjden af ​​YKL-40 i præ-kemoterapi serum fra SCLC-patienter (n = 120) var (72,06 ± 27,48 ng /ml), som var signifikant højere end kontrollerne (n = 40, 48,41 ± 13,63 ng /ml,

s

. 0,001)

Blandt 120 SCLC patienter, serum niveauer af YKL-40 var (72,06 ± 27,48) ng /ml, hvilket var signifikant højere end (48,41 ± 13,63) ng /mL hos raske kontroller (

s

0,001,

t

-test)

Forholdet mellem Pre-kemoterapi. serum YKL-40 niveauer og klinisk-patologisk karakteristika

tabel 2 viste pre-kemoterapi serum YKL-40 niveauer i SCLC med forskellige klinisk-patologiske karakteristika. Den serum YKL-40 niveauer var signifikant korreleret med sygdom fase (

s

= 0,024), mens der ikke var nogen forskel med alderen (

s

= 0,209), køn (

p

= 0,541), rygning status (

s

= 0,118), performance status (

s

= 0,265), og kemoterapi regime (

s

= 0,376).

diagnostiske værdi af serum YKL-40 i SCLC

ROC kurver blev beregnet baseret på serum YKL-40 niveauer af de 120 SCLC patienter og 40 kontroller (figur 2). Den anslåede areal under ROC-kurven var 0,96 (95% CI (konfidensinterval), 0,93-0,99). Den optimale afskæringsværdi af serum YKL-40-niveau var 65,7 ng /ml (lav vs. høj) baseret på maksimering af summen af ​​specificitet og følsomhed, hvilket resulterer i 67,5% følsomhed, 95,0% specificitet, og 74,4% nøjagtighed for diagnosen SCLC.

Serumniveauer af YKL-40 blandt 120 SCLC-patienter og 40 raske kontroller blev bestemt. De diagnostiske potentialer YKL-40 blev vurderet af ROC kurver. AUC værdi var 0,96.

Serum YKL-40 og reaktion til kemoterapi

For at bestemme korrelationen mellem serum YKL-40 niveauer og kemoterapi svar, YKL-40 niveauer mellem præ – og post-kemoterapi blev analyseret i SCLC patienter, som fik 2 cyklusser af kemoterapi. Generelt serum YL-40 niveauer faldt betydeligt efter kemoterapi (

s

= 0,026) (figur 3A). Blandt 120 patienter, 32 (26,67%) patienter opnåede CR, 33 (27,5%) patienter opnåede PR, 35 (29,17%) patienter opnåede SD, og ​​20 (16,67%) af patienterne opnåede PD. Af de 81 patienter med forhøjet serum YKL-40, 38 (46,91%) reagerede på kemoterapi med enten komplet respons eller delvis eftergivelse. Af 39 lav serumYKL-40 patienter, 27 (69,23%) udviste en respons på kemoterapi. Forskellen i reaktion på kemoterapi mellem høj og lav serum YKL-40 patienter var statistisk signifikant (p = 0,031) (tabel 3).

Serum YL-40-niveauer i SCLC-patienter faldt betydeligt efter kemoterapi (

s

= 0,026) (A). De præ-kemoterapi serum YKL-40 niveauer var lavere i følsomme for kemoterapi-gruppen end i den resistente over for kemoterapi gruppe (

s

= 0,004) (B). Serum YKL-40 af respondere efter kemoterapi blev signifikant reduceret (

s

= 0,029), mens YKL-40 af non-respondenter ikke ændre sig væsentligt (

s

= 0,256) (C).

Pre-kemoterapi serum YKL-40 patienter, der var følsomme over for kemoterapi var væsentligt lavere end for ikke-respondenter (

s

= 0,004) (figur 3B) . Serum YKL-40 af respondere efter kemoterapi blev signifikant reduceret (

s

= 0,029), mens YKL-40 af non-respondenter ikke ændre sig væsentligt (

s

= 0,256) (figur 3C) (tabel 4).

Foreningen af ​​serum YKL-40 Niveauer med Survival

lav serum YKL-40 patienter havde signifikant længere PFS og OS end høj serum YKL-40 patienter (figur 4 og 5). Median PFS og OS var 6 og 10 måneder for høje serum YKL-40 patienter sammenlignet med 9 og 18 måneder for lav serum YKL-40 patienter. Den 1-årige overlevelsesrate var 40,7% i de 81 sager med høj serumYKL-40, og 51,3% i de 39 tilfælde med lavt serum YKL-40, en statistisk signifikant forskel (

s

= 0,041).

Log-rank test fastslået, at PFS i lavt serum YKL-40 gruppe var signifikant længere end den høje serum YKL-40-gruppen (

s

= 0,016).

Log-rank test viste, at overlevelse tider var signifikant længere hos patienter med lavt serum YKL-40 end høj serum YKL-40 (

s

= 0,041).

i univariate Cox-analyse, før kemoterapi serum YKL-40 niveau (dikotomiseret som 65,7 ng /mL vs ≤65.7 ng /ml) var forbundet med PFS (HR = 1,74,

s

= 0,033) og OS (HR = 1,33,

s

= 0,001) (tabel 5 og tabel 6). Univariate analyse af prognostisk signifikans viste også, at sygdommen fase var signifikant associeret med ringe overlevelse. Imidlertid blev ingen sammenhæng med patientens prognose kendt for alder, køn, rygning, performance status og kemoterapi regime.

I multivariat Cox-analyse, før kemoterapi serum niveau af YKL-40 var uafhængig prognostisk faktor for OS og PFS hos patienter med SCLC (tabel 5 og tabel 6).

diskussion

YKL-40 er en chitinase-lignende protein. De biologiske funktioner af YKL-40 i kræftceller er ukendte, og meget få undersøgelser har evalueret den funktionelle rolle af YKL-40-ekspression i cancerceller. Det er blevet foreslået, at YKL-40 spiller en rolle i proliferationen og differentieringen af ​​maligne celler, beskytter cellerne fra undergår apoptose, stimulerer angiogenese, har en virkning på ekstracellulær vævsremodellering, og stimulerer fibroblast aktivitet eller proliferation omkring cancercellerne [23 ], [24].

Formålet med den aktuelle undersøgelse var at undersøge sammenhængen mellem YKL-40 niveau før kemoterapi serum og kemoterapi respons og kliniske resultater hos patienter med SCLC. I den foreliggende undersøgelse, serum YKL-40 niveauer var højere i SCLC-patienter i overensstemmelse med de niveauer rapporteret i de fleste andre typer cancer [25] – [27]. Desuden vil der med en cut-off værdi på 65,7 ng /ml, YKL-40 havde en følsomhed på 67,5% og en specificitet på 95,0% til forudsigelse af SCLC, gør det en potentiel supplerende værktøj til diagnosticering af SCLC. Vigtigt er det, blev serumniveauer af YKL-40 signifikant korreleret med sygdom fase, mens der ikke var nogen forskel med alder, køn, rygning status og performance status.

Rapporter vedrørende deltagelse af YKL-40 udtryk med svar på kemoterapi er få og varieret. Grønlund et al rapporterede, at høje serumniveauer af YKL-40 var forbundet med øget risiko for second-line kemoresistens hos patienter med ovariecancer [28]. Thom et al fandt imidlertid, at forbehandling serum YKL-40 niveau ikke havde nogen indvirkning på respons på kemoterapi i ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) [20]. Vores undersøgelse viste klart, at høje serum YKL-40 patienter respons på kemoterapi var dårligere end lav serum YKL-40 patienter. Disse resultater afspejler sandsynligvis forskellige ordninger for carcinogenese mellem SCLC og NSCLC. Derudover observerede vi, at de før-kemoterapi serum YKL-40 niveauer af de responder grupper, der var følsomme for kemoterapi var betydeligt lavere end de ikke-responderende grupper, som var resistente over for kemoterapi. Desuden blev serum YKL-40 niveauer faldt betydeligt efter kemoterapi, især i den positive respons gruppen. Til dato, den mekanisme af YKL-40 involveret i resistens over for kemoterapi er endnu uklart

Mange undersøgelser har vist at serum YKL-40 var en vigtig faktor til at forudsige prognosen af ​​flere typer cancer [11]. – [17]. For nylig, Choi et al rapporterede, at høje forbehandling serum YKL-40-niveau hos patienter med NSCLC var en uafhængig prognostisk variabel i dårlig prognose [18]. I SCLC patienter, en høj serum YKL-40 på tidspunktet for diagnose og før kemoterapi var uafhængig af prognostiske variable for overlevelse inden for de første 6 måneder, og uafhængig af alder, performance status, og serum lactatdehydrogenase [19]. I vores undersøgelse har vi påvist, at serum YKL-40-niveau hos patienter med SCLC var relateret til deres meget dårlig prognose, som illustreret ved de korte PFS og OS i SCLC-patienter, der havde de højeste serum YKL-40 niveauer. Det er bemærkelsesværdigt, at en høj serum YKL-40-niveau var en uafhængig prognostisk biomarkør for ringe overlevelse i denne patientpopulation. Det er involveret i foreningen mellem YKL-40 og en dårlig prognose mekanisme er dårligt forstået. Tidligere undersøgelser antydet, at dårlige overlevelse hos kræftpatienter med forhøjet YKL-40 kan tilskrives fremme af angiogenese [17], [29].

Som konklusion, serum niveau af YKL-40 i SCLC patienter var signifikant højere end raske kontrolpersoner. Serum YKL-40 i den positive kemoterapeutiske respons gruppen var signifikant lavere efter kemoterapi. Resultaterne ikke kun yderligere understøtter, at serum YKL-40 er relateret til kemoterapi svar, men også give et fingerpeg, at YKL-40 har potentiale til at blive et serum diagnostisk og prognostisk markør for SCLC. Desuden yderligere arbejdes på at både kopiere disse resultater i et studie med en større gruppe i lungekræft.