PLoS ONE: Prognostisk Betydningen af ​​CD26 i patienter med kolorektal Cancer

Abstrakt

Baggrund

CD26, dipeptidylpeptidase IV, blev opdaget først som en membran-associeret peptidase på overfladen af ​​leukocyt. Vi har tidligere vist, at en subpopulation af CD26

+ -celler var forbundet med udvikling af fjernmetastaser, forstærkede invasionsevne og kemoresistens i colorektal cancer (CRC). For at forstå den kliniske virkning af CD26 blev ekspressionen undersøgt i CRC patients prøver. Dette studie undersøgte den prognostiske betydning af tumor CD26-ekspression i patienter med CRC. Undersøgelse af CD26

+ celler har væsentlig klinisk betydning for forudsigelsen af ​​fjernmetastaser udvikling i tyktarmskræft, og kunne bruges som et udvælgelseskriterium for yderligere behandling.

Metoder

Tumor CD26 ekspressionsniveauer blev undersøgt ved immunhistokemi under anvendelse Formalin-fikserede paraffin indlejrede (FFPE) væv i 143 patienter med CRC. Tumor CD26 ekspressionsniveauer blev korreleret med klinisk-patologiske træk ved CRC patienter. Den prognostiske betydning af tumor væv CD26 ekspressionsniveauerne blev vurderet ved univariate og multivariate analyser.

Resultat

CD26 ekspressionsniveauerne i CRC patienter med fjernmetastaser var væsentligt højere end i ikke-metastatisk. Høje ekspressionsniveauer af CD26 var signifikant associeret med avanceret tumor iscenesættelse. Patienter med et højt CD26 udtryk niveau havde signifikant dårligere samlet overlevelse end dem med et lavere niveau (p 0,001).

Konklusioner

udtryk for CD26 var positivt associeret med klinisk-patologisk korrelation såsom TNM iscenesættelse, grad af differentiering og udvikling af metastaser. En høj CD26-ekspression niveau er en prædiktor for dårligt resultat efter resektion af CRC. CD26 kan være en nyttig prognostisk markør hos patienter med CRC

Henvisning:. Lam CS-C, Cheung AH-K, Wong SK-M, Wan TM-H, Ng L, Chow AK-M, et al . (2014) Prognostisk Betydningen af ​​CD26 i patienter med kolorektal cancer. PLoS ONE 9 (5): e98582. doi: 10,1371 /journal.pone.0098582

Redaktør: Hiromu Suzuki, Sapporo Medical University, Japan

Modtaget: 12. februar 2014 Accepteret: 5 maj 2014; Udgivet: 28. maj 2014

Copyright: © 2014 Lam 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:. Forfatterne har ingen støtte eller finansiering til at rapportere

konkurrerende interesser:. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Kolorektal cancer (CRC) er den tredje mest almindelige. malignitet og hyppigste årsag til kræft dødsfald i verden [1]. Ca. 50% af patienter med CRC udvikle levermetastaser, cancerpatienter med metastaser har højere dødelighed end blot primær tumor alene [2], [3]. Leveren er det mest almindelige sted for fjernmetastaser i CRC patienter med dårlig prognose. Derfor forstå den biologiske mekanisme for metastase er vigtig for prognose af metastase i CRC

CD26 -. Også kendt som dipeptidylpeptidase IV, er et 110 kDa-celleoverfladen glycoprotein protein med flere funktioner, og er bredt udtrykt i de fleste celletyper, herunder T-lymfocytter, endotelceller og epitelceller. Det er en type II membranbundet protein og medlem af prolyl-peptidase familie med carboxyterminus vendende ekstracellulære rum. Det er også sammensat af en transmembran region og en kort cytoplasmatisk domæne. CD26 fungerer som andre prolyl-peptidase familie: carboxyterminalen ekstracellulære domæne regulerer aktiviteterne i en række cytokiner og chemokiner ved fjernelse af N-terminale dipeptid fra polypeptider med prolin eller alanin i den næstsidste position [4], [5]. CD26 kan hydrolysere aminosyre på matrixmetalloproteinase [6]. CD26 blev påvist som en bindingspartner med fibronectin og kollagen i en række forskellige eksperimentelle betingelser [7], [8], [9]. CD26 vekselvirker med type I og III kollagener og fibronectin, der Proteolyse ECM og resultere i lette migrationen tumorceller, invasion og metastase [10], [11], [12], [13]. Baseret på dens evne til at regulere biologiske molekyler gennem sin enzymatiske aktivitet, kan CD26 fungere som en tumorsuppressor eller aktivator.

vores laboratorium tidligere påvist, at en subpopulation af CD26

+ -celler var forbundet med udviklingen af ​​fjernt metastase i colorektal cancer ved binding til ekstracellulære matrix-komponenter, såsom fibronectin og collagen, og regulere ekspressionen af ​​EMT markører [13]. Udover dets ekspression på tumorcelleoverfladen, den afkortede form (sCD26 /DPPIV) er også til stede i kropsvæsker såsom serum, og dets niveauer er korreleret med tumor status og opførsel for visse kræftformer. Serum CD26 niveauer blev foreslået som en tidlig diagnose og prædiktiv markør for colorectal cancer [14]. Højere niveauer af cirkulerende CD26 er blevet identificeret i CRC patienter med metastatisk sygdom [15]. Alle disse undersøgelser antydet, at CD26 er en potentiel biomarkør for CRC diagnose og prognose. Patientens prøver er en anden måde at anvendes til påvisning CD26 ekspressionsniveau ved immunhistokemi. Derfor er formålet med den foreliggende undersøgelse var at afklare den prognostiske betydning af CD26-ekspression i patienter med colorectal cancer. Salg

Patienter og metoder Salg

Et hundrede og fyrre tre patienter (81 mænd og 62 kvinder ; median alder 73, interval 29-92 år), som gennemgik resektion af CRC på Queen Mary Hospital, The University of Hong Kong, mellem august 2008 og november 2011 er undersøgt. Ingen patient havde modtaget nogen præoperativ behandling. Prøverne blev fikseret med formalin og indlejret med paraffin. Undersøgelsen blev godkendt af Institutional Review Board fra University of Hong Kong /Hospital Myndighed Hongkong West Cluster (HKU /HA HKW IRB), og skriftligt informeret samtykke blev opnået fra patienterne for deltagelse.

For at evaluere den prognostiske betydning af CD26-ekspression i CRC patienter blev sammenhængen mellem CD26-ekspression og overlevelse undersøgt. Fem mikrometer vævssnit blev skåret og antigen-genvinding blev opnået ved kogning sektionerne i citronsyre, pH 8,0, i en ovn i 10 minutter. Tilstødende normale colorektale væv blev anvendt som kontroller, og negative kontroller blev udført ved at erstatte CD26 antistof (Novus Biologicals, LLC) med phosphatbufret saltvand. Positive signaler blev evalueret af to uafhængige bedømmere, der var uvidende om kliniske resultater, i fem felter under lysmikroskopi ved en forstørrelse på 400 gange. Farvning intensitet blev scoret som følger: 0-negativ farvning; 1-svag farvning; 2-moderat farvning og 3-stærk farvning.

Alle klinisk-patologiske data og opfølgende resultater blev indsamlet prospektivt i en elektronisk database. Tumorer blev iscenesat i henhold til den patologiske tumor node metastase (TNM) klassificering. Alle patienter blev overvåget hver 3. måned til påvisning af en gentagelse eller fjernmetastaser. Den sidste patient i kohorten var blevet fulgt i 21 måneder.

Statistisk analyse

χ

2 test (eller Fisher eksakt test eventuelt) blev anvendt til nominelle variabler. Overlevelsesrater blev beregnet af Kaplan Meier-metoden og sammenlignet mellem grupper ved log rank test. Multivariat analyse af prognostiske faktorer blev udført af Cox proportional hazard model. Alle statistiske analyser blev udført af SPSS 16 for Windows statistisk software (SPSS, Chicago, IL). P-værdi. 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant

Resultater

CD26 blev udtrykt i CRC tumor prøver med forskellige udtryk niveauer, som blev klassificeret i fire grupper efter deres farvning intensitet (stærk, moderat, svag og negativ farvning) (fig. 1). Den CD26 ekspressionsniveau blev yderligere klassificeret i høj (farvningsintensitet 2, 3) og lav (farvningsintensitet 0, 1) ekspression. Den mulige sammenhæng mellem CD26 ekspressionsniveau og klinisk-patologiske data blev også undersøgt (tabel 1). Der var ingen signifikant sammenhæng observeret mellem CD26 udtryk niveau og alder, køn eller tumorstørrelse. Imidlertid blev signifikant højere CD26-ekspression korrelerede med dårligt differentieret tumor, sent TNM fase, og tilstedeværelsen af ​​metastaser (især levermetastaser). Desuden blev CD26-ekspression signifikant associeret med TNM stadie III og trin IV (Tabel 2).

(A-D) Tyktarmskræft patientprøver med stærk, moderat, svag og negativ CD26 farvning hhv. (E) Normal kolon. Forstørrelse med 200x og 400x. Vejviser

Den mediane follow-up varigheden af ​​de 143 patienter med CRC var 32 måneder (spændvidde 0-60). De 1-, 3- og 5-årige samlet overlevelse satser var 91, 66 og 66 pct hos patienter med høj CD26-ekspression, og 96, 94 og 78 pct i dem med lave CD26 niveauer (

P

0,001) (figur 2A).. Overlevelsen kurve CRC patienter inkluderet i dette studie er plottet i figur 2B. Medianen sygdomsfri overlevelse var 33 måneder (interval 0-60) og procentdele af tumor tilbagefald var 25,2% og 5,1% for patienter med høj og lav CD26-ekspression i fem år, hhv. Det betyder, at sygdomsfri overlevelse af patienter med høj CD26-ekspression var betydeligt værre end for patienter med lav CD26-niveau (

P

= 0,001). Resultater, der er vist i figur 3 viser, at der var betydelige forskelle mellem patienter med metastaser og dem uden metastaser i enten samlet overlevelse (

P

0,001) eller sygdomsfri overlevelse (

P

0,001). Procentdelen af ​​tumor tilbagefald var 44,4% og 3,4% for patienter med fjernmetastaser og uden fjernmetastaser i fem år, hhv.

A) Kaplan-Meier kumulative samlet overlevelse kurver af CRC patienter med forhøjet (udtryk niveau 3 og 2) og lav CD26-ekspression. P 0,001 (log rank test). B) Kaplan-Meier sygdomsfri overlevelse for CRC patienter stratificeret af høj og lav CD26 udtryk. P = 0,001 (log rank test).

A) Kaplan-Meier kumulative samlet overlevelse kurver af CRC patienter med metastaser og ingen metastaser. P 0,001 (log rank test). B) Kaplan-Meier sygdomsfri overlevelse for CRC patienter stratificeret af metastaser og ingen metastaser. P 0,001 (log rank test)

Udover CD26-ekspression, tabel 3 viser resultaterne af en univariat analyse af patientens klinisk-patologiske træk, som kan påvirke prognosen.. Ud fra disse parametre, kun TNM stadie, metastatisk status og levermetastaser havde betydelig langsigtet resultat i denne undersøgelse.

Når CD26-ekspression (høj versus lave niveauer) blev indgået en Cox regressionsanalyse sammen med disse tre faktorer, blev kun metastatisk status identificeret som uafhængige prognostiske faktorer af samlet overlevelse (tabel 4A). Men CD26 ekspressionsniveauet var en uafhængig prognostisk faktor af den samlede overlevelse, når CD26-ekspression indgået en Cox regressionsanalyse sammen uden metastatisk status (tabel 4B).

For at undersøge reaktion kemoterapi, CRC patienter med forskellige CD26-ekspression blev analyseret med eller uden kemoterapi (5-FU eller oxaliplatin) (fig. 4). Resultatet viste, at høj CD26-ekspression var forbundet med ringere samlet overlevelse med eller uden kemoterapi (P = 0,013 og 0,012 henholdsvis). På den anden side var der ingen signifikant effekt af kemoterapi på CRC patienter med høj eller lav CD26-ekspression (fig. 5). 5A tyder på, at CRC patienter med højt CD26 udtryk synes har bedre overlevelse for det første år med kemoterapi, men overlevelsen blev værre bagefter.

Kaplan-Meier kumulative samlet overlevelse kurver af CRC patienter med (A) og uden (B) kemoterapi. P = 0,013 og 0,012 henholdsvis (logaritmisk rangeret test).

Kaplan-Meier kumulative samlede overlevelseskurverne for CRC patienter med høj (A) eller lav (B) CD26 ekspression. P = 0,514 og 0,661 henholdsvis (log rank test).

Diskussion

Kolorektal cancer (CRC) er en af ​​de mest førende årsag til kræftdødsfald i verden på grund af asymptomatisk tidligt scenen og det meste diagnose i fremskredne stadier [1]. 5 års overlevelsesraten for CRC patienter med metastatisk sygdom er mindre end 10% [16]. Koloskopi og fækal okkult blodprøve (FOBT) i afføringen er de to mest almindelige screeningsværktøj til CRC [17], [18], [19]. Men de har forskellige ulemper og begrænsninger, såsom høje omkostninger for befolkningen med lav risiko, ubehag af patienterne eller lav følsomhed [20]. Udover en asymptomatisk tidligt stadium, metastase er den største årsag til høj dødelighed i CRC. For at forudsige udfaldet af kolorektal cancer præcist, har der været stor interesse for at udvikle faktorer, der kan hjælpe til diagnose eller prognose, fordi overlevelse kan forbedres dramatisk ved tidlig påvisning og behandling af CRC [21].

CD26 er en multifunktionel celleoverfladeglycoprotein protein med iboende dipeptidylpeptidase IV (DPPIV) aktivitet, som i vid udstrækning udtrykt i de fleste celletyper. Celleoverflade proteaser deltager i cancer progression og malign transformation ved at lette tumorcelleinvasion og metastase [22]. Yamada K

et al

. nylig vist, at anti-CD26 monoklonalt antistof inducerede nuklear lokalisering af CD26 fra celleoverfladen som kan inhibere tumorcellevækst [23]. Flere undersøgelser har vist, at serum CD26 kan være en tidlig diagnostisk markør for colorectal cancer [15], [24], [25]. Men de ikke afklare, om CD26-ekspression havde nogen selvstændig prognostisk betydning. Desuden blev rapporterne konflikt i koncentrationen af ​​opløselig CD26 i CRC patienter: en undersøgelse fundet ud af, at opløselig CD26 var signifikant højere hos raske donorer, men en anden rapport viste højere niveau af opløselig CD26 blev påvist i CRC patienter. Det varierer mellem forskellige papirer, som kan skyldes forskellige påvisningsmetoder i undersøgelsen (der anvendes ELISA-assay og en anden anvendt et assay for enzymaktivitet).

Vores tidligere undersøgelse har tydeligt vist, en subpopulation af cancerceller med CD26-ekspression var forbundet med den metastatiske progression og kemoresistens af kolorektal cancer [13]. Baseret på vores tidligere resultater, vi yderligere undersøgt de potentielle prognostiske egenskaber CD26-ekspression på CRC patientens prøver.

I denne undersøgelse viste vores resultater, at det høje CD26 ekspressionsniveauet var en signifikant prædiktor for både reduceret samlet overlevelse (

P

0,001, log rank test) og sygdomsfri overlevelse (

P

= 0,001) hos patienter med CRC under univariat analyse, hvilket betyder, at højere CD26 udtryk har dårligere overlevelse og højere antallet af tilbagefald. Selv om der ikke er nogen sammenhæng mellem CD26-ekspression og alder, køn eller tumorstørrelse, en betydelig forskel i graden af ​​differentiering (

P

= 0,029, chi-square test), TNM stadie (

P

0,001) eller metastatisk status (

P

0,001) viser, at CD26-ekspression var positivt associeret med tumor differentiering, invasion og metastase. Det viste, at højere CD26-ekspression havde dårligere differentiering og større potentiale for at udvikle fjernmetastaser. Desuden CD26 har også væsentlig højere udtryk på TNM stadie III (

P

= 0,037) eller stadie IV (

P

0,001), hvilket viste, at høj ekspression af CD26 var forbundet med sent TNM fase. I multivariat analyse, CD26 udtryk er en langsigtet overlevelse uafhængig patologisk variabel, der har kliniske implikationer, når man sammenligner med tumor fase (

P

= 0,028). Det viste, at CD26-ekspression var en mere markant prognostisk markør end TNM stadie. Men i den multivariate analyse, herunder metastatisk status, CD26-ekspression var ikke en uafhængig prædiktor for total overlevelse, som kan skyldes dominant virkning af metastatisk status på patientens overlevelse.

CD26 har en funktion til at binde til ekstracellulære matrixproteiner der kan spille en rolle i tumor migration og metastase. Nyere undersøgelser har vist, at CD26 binder til fibronectin og type 1-collagen, som er vigtige bestanddele af den ekstracellulære matrix, for at lette den metastatiske progression og invasiv fænotype i CRC gennem nedregulering af E-cadherin [26], [27], [ ,,,0],28]. Derudover blev CD26 + -celler vist sig at besidde større cancer stamceller egenskaber og kemoresistens sammenlignet med CD26- celler [13]. Vores tidligere fund også antyder, at CD26-proteinet i CD26 + celler ikke kun give dem adhæsion til både fibronectin og kollagen type I men også give dem EMT-lignende egenskaber, som bidrager til den invasive fænotype og metastatisk kapacitet af de CD26 + celler. Det er i overensstemmelse med vores resultater, at CD26-ekspression er signifikant associeret med metastatisk status (

P

0,001). Tilsammen giver det en potentiel forklaring på, hvorfor højere CD26-ekspression er forbundet med dårligere overlevelse i CRC patienter.

De nye metastaser er stadig ofte udviklet selv tumor respons er blevet forbedret for systemisk kemoterapi på CRC. Der er mere end 80% in situ tumor gentagelser for CRC patienter selv efter tilsyneladende fuldstændigt radiologisk respons på kemoterapi for levermetastaser [29]. Som påvist i vores tidligere in vitro og in vivo undersøgelser, havde CD26 + cancer stamceller subpopulation forbedret kemoresistens [13]. Derfor kan CRC patienter med højt CD26 udtryk undlader at udrydde CD26 + celler under kemoterapeutiske behandlinger, som førte til berigelse af CD26 + celler og i sidste ende forårsage yderligere metastaser og værre overlevelse efter første behandlingsår. Kemoterapi (5-Fu og oxaliplatin) viste ikke forbedringer på CRC patienter overlevelse efter kirurgisk resektion, er det afgørende for udvikling af nye terapeutiske strategier rettet mod en sådan CD26 + cancer stamceller.

Carcinoembrynoic antigen (CEA) er en tumor -associeret antigen, der blev identificeret i CRC væv i 1965 [30]. Patientens sera CEA niveau, der har tumorer i fordøjelseskanalen, blev brugt som en mest almindelige diagnostisk og prognostisk markør for CRC [31], [32], [33], [34]. Imidlertid blev de postoperative CEA-værdier stabiliseret efter 12

th postoperativ uge, og den gennemsnitlige tid for påviselig stigning i CEA for CRC patienter er mere end 3 måneder [35], som kan miste det mest passende tidspunkt for adjuverende behandling. Tværtimod kan den CD26 ekspressionsniveauet detekteres efter drift og resultatet kan anvendes til prognose.

Som konklusion vores fund antyder, at prøven CD26 ekspressionsniveauet er en uafhængig prognostisk markør, der forudsiger overlevelse betydeligt før udvikling af metastaser, og det kan give yderligere prognostisk information og tillade udvælgelse af CRC patienter med høj risiko for tumor tilbagefald eller udvikling metastaser til adjuvans eller neoadjuverende terapi. CD26-ekspression kan være en nyttig prognostisk markør hos patienter med CRC efter kirurgisk resektion.