Abstract
Mål
Evaluering av
18F-FDG opptak verdi
via
PET står sentralt i dagens metoder for diagnostisering og stadieinndeling av ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) på grunn av sin evne til å evaluere uttrykk nivåer av viktige regulatorer assosiert med glukosemetabolisme i tumorceller. TP53-indusert glykolyse og apoptose regulator (
Tigar
) er en viktig P53-indusert protein som kan hemme glykolyse; Men det har vært noen kliniske studier på sin mekanisme. Her har vi undersøkt sammenhengen mellom
Tigar
uttrykk og
18F-FDG PET i tumorer, sammen med sitt forhold til de kliniske kjennetegn ved NSCLC.
Metoder
Vi analyserte SUV
max på 79 pasienter med NSCLC gjennom immunhistokjemisk farging av
Tigar Hotell og fem andre biologiske markører assosiert med tumorcelle glykolyse, for å vurdere sammenhengen mellom deres uttrykk og SUV
maks. Vi har også plottet Kaplan-Meier overlevelseskurver for å vurdere
Tigar
uttrykk med prognose og overlevelse av pasienter med NSCLC
Resultater
De viktigste funnene var som følger:. SUV
max var negativt korrelert med uttrykk for
Tigar plakater (r = -0,31, p 0,01);
tigar
ekspresjon ble korrelert med tumorstørrelse (p = 0,01), histologisk type (p 0,01), differensieringsgrad (p 0,01) og lymfeknutemetastase (p 0,01) hos pasienter med NSCLC; og overlevelse av pasienter med
Tigar
er negativt uttrykt var betydelig kortere enn for de som har
Tigar
ble positivt uttrykt (
P
= 0,023).
Konklusjoner
uttrykk for Tigar i primærsvulster er signifikant korrelert med SUV
max, og lav uttrykk for
Tigar
kan forutsi en dårligere klinisk utfall hos pasienter med NSCLC.
Citation: Zhou X, Xie W, Li Q, Zhang Y, Zhang J, Zhao X, et al. (2013)
Tigar
er korrelert med maksimal Standardisert Opptak Value FDG-PET og overlevelse i ikke-småcellet lungekreft. PLoS ONE 8 (12): e80576. doi: 10,1371 /journal.pone.0080576
Redaktør: Xin Yuan Guan, The University of Hong Kong, Kina
mottatt: 22 august 2013; Godkjent: 14 oktober 2013; Publisert: 10.12.2013
Copyright: © 2013 Zhou et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet med tilskudd fra Natural Science Foundation National of China (nr. 30830038, 30970842, og 81071180), Major State Basic Research Development Program of China (973 Program) (No. 2012CB932604), og New Drug Discovery Project (No . 2012ZX09506-001-005). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
i motsetning til normale celler, de fleste kreftceller avhengig av en høy grad av glykolyse for energiproduksjon i løpet av ondartet progresjon. Dette er kjent som Warburg effekten og regnes som den syvende kjennetegn på kreft [1]. Denne effekten har blitt utnyttet i 18F-fluorodeoxyglucose positronemisjonstomografi /datastyrte tomografi (
18F-FDG PET /CT) teknologier, noe som har vist seg svært vellykket i klinisk praksis, og er mye brukt i svulst diagnose [2], [3] .
den maksimale standardiserte opptak verdi (SUV
max) fastsatt gjennom PET billeddiagnostikk er en enkel og pålitelig metode for å vurdere den glukoseopptak kapasitet på svulster
in vivo
. Den er definert som forholdet mellom aktivitet i vev per volumenhet til aktiviteten i den injiserte dose per pasient kroppsvekt [4]. Nyere rapporter har vist at SUV
max av primære tumorer er korrelert med scenen, lymfeknutestatus, histologisk typen, differensiering og progresjon av tumorer [5], [6]. Videre, en høy SUV
max har vært knyttet til dårlig prognose hos kreftpasienter [7].
Til tross for disse observasjonene, ytterligere undersøkelser er nødvendig for å etablere den kliniske verdien av
18F-FDG PET /CT bildebehandling for svulst diagnose, ved å identifisere metabolske enzymer og unormale uttrykk for kreftgener som ligger til grunn SUV
max endringer i kreftvevet. Derfor har mange studier fokusert på å definere forholdet mellom FDG opptak og ekspresjon av tumor biomarkører, inklusive kjerne- assosiert antigen Ki-67, syklooksygenase-2 (COX-2), vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF) og den glukosetransportør 1 (GLUT1) i forhold til lungekreft [4], [8], [9]. Hittil har disse rapportert en sammenheng mellom SUV
maks- og kreft biomarkører og har bidratt til å forstå Warburg effekten og identifisere kreftrelaterte gener som er forbundet med SUV, og gir dermed et robust grunnlag for iscenesettelse, prognose og personlig behandling av kreft.
TP53-indusert glykolyse og apoptose regulator (
Tigar
) er en roman gen relatert til glukosemetabolismen i tumorceller [10].
tigar
hemmer glykolyse ved å begrense graden av fruktose-2, 6-bisfosfat (Fru-2, 6-BP) i cellen ved å fungere som en Fru-2, 6-bisfosfatase (Fru-2, 6 -BPase). Det ble vanlig å tro at induksjon av
Tigar
førte til glykolyse hemming av kreft Lyddemper,
P53 product: [11]. Nyere studier har antydet at
tigar
ekspresjon øker NADPH nivå gjennom aktivering av pentose-fosfat pathway (PPP) for derved å fremme antioksidant funksjon som reduserer reaktive oksygenarter (ROS) -associated apoptose og forbedrer kreftcelleoverlevelse [12 ]. Imidlertid ble disse studiene utført på et begrenset antall cellelinjer gjennom mellomliggende forbigående uttrykk eksperimenter; Derfor gjenstår det å bli etablert om
Tigar
uttrykk er korrelert med SUV på FDG-PET og tumor prognose i klinisk praksis, ved å fungere som en suppressor gen av glukosemetabolismen.
Formålet med denne studien var å vurdere sammenhengen mellom SUV
max og uttrykk for utvalgte markører assosiert med tumor metabolisme, nemlig glukosetransportør 1 (
GLUT1
), heksokinase 2 (
HK2
), pyruvat kinase M2 (
PKM2
), laktat dehydrogenase A (
LDHA
), protein kinase B (
AKT
) og
Tigar
. I tillegg ble forholdet mellom
Tigar
uttrykk og prognose i ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) undersøkt. Vi valgte 79 NSCLC tilfeller for denne studien, med sikte på å identifisere nye biologiske indikatorene for klinisk diagnose og personlige behandlingstilbud, ved å analysere forholdet mellom SUV og viktige regulatoriske forhold i glukosemetabolismen.
Pasienter og metoder
Etikk erklæringen
The human Investigation Etisk komité Shanghai Jiao Tong University tilknyttet Renji Hospital og Shanghai Chest Hospital godkjent denne studien. Alle prosedyrer som omfatter mennesker prøver ble utført med skriftlig informert samtykke i henhold til Helsinkideklarasjonen.
Studiepopulasjon
Dette var en retrospektiv studie av alle pasienter som ble bekreftet å ha NSCLC basert på histopatologiske funn og gjennomgikk kirurgi etter
18F-FDG PET /CT mellom desember 2006 og desember 2009 kl Shanghai Jiaotong University tilknyttet Renji Hospital og Shanghai Chest Hospital. Kriteriene var (1) uten å motta kjemoterapi /strålebehandling før PET /CT scanning; (2) tumor patologi av NSCLC (ekskludert godartede lungelesjoner og småcellet lungekreft); (3) komplett case poster; (4) utført PET /CT-skanning ikke mer enn to uker før operasjonen; (5) tilgjengelige vevsprøve for IHC farging. Til slutt ble 79 pasienter (50 menn og 29 kvinner) med en median alder av 61 (range, 30-79 år) vurderes i denne studien. Alle kliniske og patologiske funn ble gjennom fra tre sykehus i Shanghai, Kina (Renji Hospital, Shanghai Chest Hospital, Ruijin Hospital).
PET /CT bildebehandling
En dedikert hele kroppen PET /CT tomografi (Simens) ble brukt for alt PET /CT-avbildning. Image oppkjøpet ble utført med en integrert PET /CT enhet. Umiddelbart etter CT-skanning, ble PET utført for å dekke samme aksiale synsfelt. PET-bildedatasettene ble rekonstruert iterativt med segmentert korreksjon for demping ved hjelp av CT-data. For semi-kvantitativ analyse av
18F-FDG opptak, ble uregelmessige regioner av interesse (Rois) plassert over den mest intense delen av
18F-FDG akkumulering. Den maksimale SUV (SUVmax) ble beregnet ved hjelp av følgende formel: maksimal pikselverdi med ROI aktivitet (MBq /kg) /(injisert dose [MBq] /kroppsvekt [kg]). To erfarne nukleærmedisinske leger, blindet for den kliniske historie, uavhengig evaluert PET-bilder og nådd en enighet på alle bilderesultater.
immunhistokjemisk farging
Immunohistokjemiske analyser ble utført på parafin-embedded lungekreft vev. Etter mikrotom seksjonering (4 mikrometer stykker), ble skinnene behandlet for farging. Alle primære antistoffer (
Tigar
,
GLUT-1
,
HK-2, PKM-2, LDHA, AKT
) ble kjøpt fra Abcam. Snittene ble vurdert ved hjelp av et lysmikroskop (BX51TR, Olympus, Japan) med 2 uavhengige observatører. Ekspresjonen av hvert markørprotein ble undersøkt og statistisk programvare (DFC320 CCD-system, Leica, Tyskland) ble brukt for semi-kvantitativ analyse av IHC-farging. Objektglassene ble bedømt for intensitet av farging (0 til 3), og prosentandelen av celler med score til 0 (0%), 1 (1% til 9%), 2 (10% til 49%), og 3 (50% til 100%) ble bestemt. Den immunhistokjemi (IHC) poengsum (0 til 9) ble definert som produktet av intensiteten og prosentandelen av celler. Proteinekspresjon ble bedømt som positiv når IHC-stillingen var større enn eller lik 4. Alle IHC resultatene ble evaluert ved 2 erfarne observatører som var blind til tilstanden av pasientene. Hvor avvik skjedde ved 2 lesere, de 2 lesere nådd en enighet.
Statistical Analysis
Kontinuerlige variabler ble analysert av Students t-test, og resultatene ble uttrykt som gjennomsnitt ± standardavvik. Todelte variabler ble analysert ved x2-test. Vi brukte Spearman rank korrelasjon å undersøke sammenhengen mellom SUVmax og protein uttrykk. Å utforske sammenhengen mellom tilbakefall overlevelse og Tigar uttrykk, ble en Kaplan-Meier overlevelsesanalyse utført. Tosidig p-verdier på mindre enn 0,05 ble ansett for å være statistisk signifikant. Alle analyser ble utført ved hjelp av SPSS programvare, versjon 16.0 (SPSS Inc, Chicago, IL).
Resultater
Kliniske og patologisk karakteristikk av pasienter i forhold til SUV
max
de kliniske og patologiske egenskaper ved de 79 pasienter med NSCLC i denne studien er vist i tabell 1. pasientene var i alderen mellom 30 og 79 år (gjennomsnitt; 60,85 ± 10,40 år), og omfattet 50 menn og 29 kvinner. Gjennomsnittlig SUV
max var 7,24 ± 4,58, maksimum, minimum og medianverdier var 24,1, 0,7 og 6,6 henholdsvis, og 10 pasienter hadde en SUV
max 2,5. Statistisk analyse viste at det var ingen signifikante forskjeller i SUV
max mellom pasienter ≥60 år og pasienter. 60 år eller mellom menn og kvinner pasienter
Men det var betydelige forskjeller i SUV
max mellom pasienter med svulster 3 cm og de med svulster ≤3 cm i størrelse. I tillegg SUV
max var statistisk forskjellig mellom pasienter med godt, moderate og dårlig differensierte svulster; mellom pasienter med plateepitel karsinom og adenokarsinom og mellom pasienter med patologisk stadium N0 og N1 svulster (p 0,01).
Forholdet mellom FDG-PET og immunhistokjemiske score til proteiner involvert i glukosemetabolismen i tumorceller
Vi har gjennomført immunhistokjemiske (IHC) analyse for å vurdere sammenhengen mellom PET SUV
max og uttrykk for utvalgte proteiner assosiert med glukosemetabolismen i tumorceller i henhold til deres IHC flekker score.
resultatene er vist i figur 1 og presentert i tabell 2. SUV
maks av FDG viste en negativ korrelasjon med tigar uttrykk (r = -0,31, p 0,01). I tillegg ble SUV
max signifikant korrelert med uttrykk nivåer av
GLUT1 plakater (r = 0,37, p 0,01). Men SUV
max ble svakt korrelert med
PKM2
og ikke korrelert med glukosemetabolismen gener,
LDHA, HK2
eller onkogener,
AKT
.
A:
Tigar
, B:
GLUT
, C:
HK2
, D:
PKM
, E:
LDHA
, F:.
AKT plakater (forstørrelse, × 400)
Det var en signifikant forskjell i SUV
max mellom pasienter med positiv og negativ uttrykk for
Tigar product: (
P
0,01). Gjennomsnittsverdien av SUV
max var 8,29 ± 3,64 i Tigar negative saker og 6,31 ± 3,14 i Tigar positive tilfeller. Tilsvarende SUV
max var signifikant forskjellig mellom pasienter med positiv og negativ uttrykk for
GLUT1 product: (
P
0,01). Gjennomsnittsverdien av SUV
max var 6,09 ± 3,60 i
GLUT1
negative saker og 8,83 ± 5,33 i
GLUT1
positive tilfeller (Tabell 3).
Vi har analysert konsekvensene av de ulike uttrykksnivået ytterligere
Tigar Hotell og
GLUT1
på glukoseopptak (tabell 4). Den maksimale SUV
max (mener, 10,20 ± 3,40) ble observert hos pasienter med negativ uttrykk for
Tigar Hotell og positive uttrykk på
GLUT1
. Derimot er minimum SUV
max (mener, 5,47 ± 3,89) ble observert hos pasienter med positivt uttrykk for
Tigar Hotell og negative uttrykk for
GLUT1
.
forholdet mellom Tigar uttrykk og biologiske egenskaper og iscenesettelse grad av NSCLC tumorer
Selv om
Tigar
er nært knyttet til glukose opptak i tumorvev, det har vært noen rapporter om sitt forhold til biologiske egenskaper tumorvev. Derfor analyserte vi
Tigar
uttrykk nivåer i vevsprøver fra 79 pasienter med NSCLC i forhold til alder, kjønn, tumor størrelse, histologisk type histologisk grad og tumor iscenesettelse. Resultatene er presentert i tabell 5. Disse viste at forskjellen mellom
tigar
ekspresjon i forhold til pasientens kjønn eller alder ( 60 eller ≥60 år) var ikke signifikant. Motsatt var forskjellen betydelig mellom
Tigar
uttrykk hos pasienter med hensyn til tumorstørrelse (≤3 eller 3 cm), histologisk type (plateepitel eller adenokarsinom), differensiering grad (bra eller dårlig) og iscenesettelse ( N0 eller N1).
forholdet mellom Tigar uttrykk med overlevelse og prognose for pasienter med NSCLC
for å kunne vurdere effekten av
Tigar
uttrykk på pasienter «overlevelse, plottet vi Kaplan-Meier overlevelseskurver for pasienter med positiv uttrykk og negative uttrykk for
Tigar plakater (figur 2). Resultatene viste at overlevelse på pasienter som har
Tigar
er negativt uttrykt var betydelig kortere enn for de som har
Tigar
ble positivt uttrykt (
P
= 0,023 i henhold til log-rank test).
overlevelse av pasienter med negative uttrykk for
Tigar
er betydelig kortere enn de med positivt uttrykk for
Tigar
.
Diskusjoner
Lungekreft har den høyeste forekomsten av menneskelige maligniteter og er den ledende årsak til kreftdødelighet i verden. Pasienter med NSCLC utgjør 80 til 85% av alle pasienter med lungecancer; derfor tidlig diagnose og målrettet behandling er avgjørende for å forbedre overlevelse av lungekreftpasienter [13]. I denne forbindelse har FDG-PET molekylær imaging teknikker gitt store fremskritt i klinisk diagnose av lungekreft. I samsvar med tidligere rapporter, vår studie viste at SUV
max var nært korrelert med tumorstørrelse, differensiering grad og patologisk type i NSCLC pasienter. I tillegg har pasienter med høyere SUV
max hadde en økt sannsynlighet for lymfeknutemetastase og en dårligere prognose. Høy SUV
max er korrelert med en økning i glukosemetabolismen og den Warburg virkning på tumorceller. Det er generelt anerkjent at Warburg effekten er assosiert med unormal uttrykk av glukosemetabolismen enzymer (
GLUT1, HK2, PKM2, LDHA
), onkogener (
Ras, møtte
), signaltransduksjon kinaser (
AMP, AKT
) og mitokondrielle proteiner (IDH3, COX2), samt en hypoksisk mikromiljø hvor ekspresjonsnivået av hypoksi-induserbar faktor 1 (HIF-1) øker [14] – [16]. Men mekanismene bak Warburg effekten er ennå ikke fullt ut forstått.
I denne studien, ble uttrykket nivåer av syv metabolske enzymer assosiert med glukosemetabolismen i tumorceller sammenlignet med SUV
maks i 79 pasienter med NSCLC. Våre resultater viser at SUV
maks av FDG opptak var signifikant korrelert med uttrykk nivåer av
GLUT1 Hotell og
Tigar
, svakt korrelert med
PKM2
og ikke korrelert med glukose metabolisme gener,
LDHA, HK2
eller onkogener,
AKT
.
Tidligere rapporter har antydet at
GLUT1
har en viktig rolle i
18F -FDG opptak hos pasienter med lungecancer, sarkom bløtvev og kreft i bukspyttkjertelen [9], [17], [18]. Omvendt, Tohma et al. rapportert lav korrelasjon mellom
18F-FDG opptak og
GLUT1
uttrykk i spiserørskreft [19]. Våre data viser at
GLUT1
uttrykk var signifikant forbundet med høy SUV
max, støtter tidligere rapporter som
GLUT1
uttrykk bidrar til
18F-FDG opptak i NSCLC pasienter.
Spesielt, har denne studien gitt den første bevis for en sammenheng mellom
Tigar
uttrykk og SUV
max på FDG-PET hos pasienter med NSCLC. Våre data viste at
Tigar
uttrykket er negativt korrelert med tumor SUV
maks. Videre SUV
max var høyest hos pasienter som hadde positivt uttrykk for
GLUT1
med negative uttrykk for
Tigar
. Dette viste videre at
Tigar
involvert i glykolysen i lungekreft og
Tigar
hemming kunne fjerne negative regulering av glukosemetabolismen, og dermed øke glykolyse i tumorceller.
Mange eksperimenter som har blitt utført på cellenivå har bekreftet at
Tigar
kan hemme glykolyse. Dette er i overensstemmelse med våre kliniske observasjoner. Det er generelt ansett at glykolysen mekanisme indusert ved
tigar
bjørner nære likhet med den i den bisfosfatase (FBPase) domene av 6-phosphofructo-2-kinase /fruktose-2, 6-bisfosfatase (PFK-2 /FBPase-2), ved at
tigar
ekspresjon fører til en reduksjon i fruktose-2, 6-bisfosfat (Fru-2, 6-BP) nivåer, for derved å undertrykke glykolytisk fluks og tumorvekst. Fru-2, 6-BP er en potent allosterisk regulator av PFK1, en tidlig enzym i glykolysen. Videre nedgang i Fru-2, 6-BP nivåer kan føre til redusert GK (lever isoform av heksokinase) og økt G6Pase nivåer [20], noe som gir en ekstra midler som
Tigar
kan negativt regulere glykolyse .
Aktivering av glykolyse er ikke bare gunstig for svulst metabolisme for energiproduksjon og spredning, men kan også aktivere flere transkripsjonsfaktorer forbundet med onkogener og tumor utvikling, for eksempel sterol regulatorisk element bindende protein (SREBP) som er involvert i syntesen av fettsyrer [21]. Derfor har disse glykolytiske gener også vært fokus for studier på tumorutvikling. Det blir stadig vanligere at
Tigar
kan spille andre viktige roller i å kontrollere prosessene som er involvert i menneskelige kreftformer; imidlertid mekanismer gjenstår å bli fullt ut forstått. Det har vært antydet at
Tigar
hemmer tumorvekst ved å opptre på en lignende måte til tumor suppressor
P53
. López-Guerra et al. fant at høyt uttrykk for
Tigar
var positivt korrelert med kronisk lymfatisk leukemi (KLL) følsomhet for fludarabin, som kan indusere apoptose [22]. Madan et al. viste at
Tigar
kunne stabilisere retinoblastom protein og E2F transkripsjonsfaktor 1 (Rb-E2F1) kompleks som fører til cellesyklus arrest og hemming av tumorvekst [23]. Tilsvarende fant Hesegawa at høy uttrykk for
Tigar
fremmet cellesyklus arrest og mobilnettet senescence, mens en
Tigar
knockout handlet for å redusere apoptose [24]. Men en motstridende mekanisme foreslått av Bensaad et al. antydet at
Tigar
hemmet glykolyse på cellenivå, mens aktivering av PPP, som hemmet ROS produksjon og tumorcelle apoptose og autofagi; dermed fremme tumorvekst i U2OS og RKO cellelinjer [12].
De fleste studier på
Tigar
er blitt utført på cellenivå med bare noen få rapporter om kliniske studier. Derfor gjennomførte vi denne studien å sammenligne
Tigar
uttrykk med de kliniske karakteristikker av svulster, og dens forhold til prognose og overlevelse hos pasienter med NSCLC. Vi viste at
Tigar
uttrykk var betydelig høyere i lunge adenokarsinom vev enn i plateepitel karsinom (
P
0,01), som er konsistent med observasjoner av lavere SUV i lunge adenokarsinom. Vi fant ut at godt differensiert NSCLC hadde høyere uttrykk nivåer av
Tigar
forhold til dårlig differensiert NSCLC, noe som indikerer økt malignitet. I tillegg viste vi at pasienter med negative uttrykk for
Tigar
var mer sannsynlig å utvikle lymfeknutemetastaser enn de med positivt uttrykk for
Tigar
. Dette indikerte at
Tigar
uttrykk var nært korrelert med prognose. Survival kurve analyse viste at overlevelsen falt betydelig i NSCLC pasienter som hadde lave nivåer av
Tigar
uttrykk (
P =
0,023) sammenlignet de med høye nivåer. Disse funnene, basert på kliniske studier av NSCLC vev, tyder på at kvantifisering av Tigar protein nivåer kan bidra til å forutsi prognosen for pasienter med NSCLC og kreftbehandling målretting Tigar kan bli mulig i fremtiden. Vi har foreslått å gjennomføre en prøveversjon av en
Tigar
aktivator for behandling av lungekreft i PET-positive mus med sikte på å utvikle potensielle genet målrettet terapi for lungekreft.
I konklusjonen, uttrykk for
GLUT1 Hotell og
Tigar
var korrelert til SUVmax i NSCLC. Dette er den første rapporten som beskriver en signifikant sammenheng mellom uttrykk for
Tigar Hotell og SUV
max, og viste at lav uttrykk for
Tigar
i primær NSCLC tumorer var sterkt korrelert med verre klinisk utfall. Disse funnene tyder på at Tigar kan bidra til å forutsi prognose for kreftpasienter og legge til rette for utvelgelse av pasienter for målrettet terapi som involverer
Tigar
i NSCLC. Videre studier er nødvendig for å identifisere lungekreft pasienter som er egnet for
Tigar
-targeted terapi basert på pre-evaluering av FDG opptak.
