Abstract
Selen (Se) er et essensielt sporstoff for selenoprotein biosyntese. Selenoproteins har vært innblandet i kreftrisiko og kreftutvikling. Selenoprotein P (Sepp) fungerer som den viktigste Se transportproteinet i blodet og som pålitelig biomarkør av Se status i marginalt levert individer. Blant de ulike kreftformer, er nyrekreft preget av en høy dødelighet. I denne studien ønsket vi å analysere Se status på nyrecellekreft (RCC) pasienter og om det korrelerer til kreftspesifikk dødelighet. For dette formål, ble serumprøver fra RCC-pasienter (n = 41) og kontrollgruppen (n = 21) i ettertid analysert. Serum SE og Sepp-konsentrasjoner ble målt ved hjelp av røntgenstråle-fluorescens og en immunoanalyse, respektivt. Kliniske og overlevelsesdata ble sammenlignet med serum SE og Sepp konsentrasjoner som markører av Se status etter mottaker drift karakteristikk (ROC) kurve og Kaplan-Meier og Cox regresjonsanalyser. I våre pasienter, høyere svulst grad og stadium ved diagnose korrelert til lavere Sepp og Se. Kaplan-Meier analyser viste at lav Se status ved diagnose (Sepp 2,4 mg /l, bunn tertile av pasientgruppen) var assosiert med en dårlig 5-års overlevelse på 20% bare. Vi konkluderer med at Sepp og Se er av prognostisk verdi i RCC og kan tjene som ytterligere diagnostiske biomarkører som identifiserer en Se underskudd i nyrekreftpasienter potensielt påvirker behandlingsregime. Som fattig Se status var indikasjon på høy dødelighet odds, spekulerer vi at en adjuvant Se tilskudd av selen-mangel RCC pasienter kan være gunstig for å stabilisere sin selenoprotein uttrykk forhåpentligvis forlenge deres overlevelse. Men denne forutsetningen for å bli grundig testet i prospektive kliniske studier
Citation. Meyer HA, Endermann T, Stephan C, Stoedter M, Behrends T, Wolff jeg, et al. (2012) Selenoprotein P Status korrelerer til kreftspesifikk dødelighet hos nyrekreftpasienter. PLoS ONE 7 (10): e46644. doi: 10,1371 /journal.pone.0046644
Redaktør: Mohammad O. Hoque, Johns Hopkins University, USA
mottatt: Mai 10, 2012; Akseptert: 3. september 2012; Publisert: 09.10.2012
Copyright: © Meyer 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:. Denne studien ble støttet av DFG – Deutsche Forschungsgemeinschaft GraKo 1208, og Deutsche Krebshilfe 10-1792-SchoII (til LS), og Federal Kunnskapsdepartementet (BMBF, MedSys) (til HAM). 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
Selen (Se) er et essensielt sporstoff som er nødvendig for biosyntesen av proteiner inneholder 21
st proteinogene aminosyre selenocystein. Blant de funksjonelt karakterisert enzymatisk aktive selenoproteins er fem forskjellige glutation peroksidase (gpx), tre iodothyronine deiodinases (DIO), tre thioredoxin reduktaser (TXNRD), og en rekke unike enzymer involvert i Se transport, endoplasmatisk retikulum funksjon, reparasjon av oksiderte proteiner, Ca signalisering, og andre katalytiske funksjoner [1], [2]. Arvelige sykdommer i menneske selenoprotein gener er sjeldne og bare kjent fra case-rapporter som beskriver en form for medfødt muskeldystrofi skyldes mutasjoner i selenoprotein N (
SELN
) [3]. Mer komplekse sykdomssyndromer som involverer eller ikke vekst forsinkelse, er CNS atrofi og thyroid hormon metabolisme defekter beskrevet hos barn med medfødte mutasjoner i viktige gener selenoprotein biosyntese (
SBP2
eller
SEPSECS
) [4] .
enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) er blitt beskrevet i en rekke selenoprotein gener og er forbundet med den individuelle responsen til Se tilskudd [5], [6], inflammatoriske cytokin ekspresjon [7] og, viktigst , cancer susceptibility [8] – [11]. I denne forbindelse har funksjonelt viktige kreftrelaterte SNPs blitt rapportert i flere selenoprotein gener inkludert
GPx1
,
GPx4
,
TXNRD1 Hotell og sirkulerende Se transportproteinet selenoprotein P (
Sepp
) [8], [9], [12], [13]. Disse funnene gir genetisk bevis for et bidrag på selenoproteins til kreftrisiko [11].
Denne oppfatningen er i samsvar med flertallet av studier som sammenligner Se inntak eller Se status med tumorigenesis i både forsøksdyr og kliniske analyser [14 ]. Foruten forebygging, er det stor interesse for Se for kreftbehandling som kreftceller bevise spesielt følsomme for visse selenocompounds [15] – [17]. Men vellykkede kliniske studier i denne retningen har ennå ikke blitt gjennomført. Mange tilfelle kontroll studier har indikert at Se-konsentrasjoner i blodet er lavere hos kreftpasienter sammenlignet med friske kontroller, som rapportert i f.eks blærekreft [18], leverkreft [19], kolorektal adenom [20] eller prostatakreft [21]. Bare nylig har respektive analyser blitt komplettert med målinger av Sepp, da det er den store selenoprotein i humant blod [22] som representerer en pålitelig biomarkør for Se status [23] eller Se-supplementation forsøk [24]. Kollektivt, gjeldende data støtter hypotesen om at lavt Se status øker kreftrisiko, og at en ondartet sykdom reduserer Se status på pasienten ytterligere og dermed lukke en ugunstig forover syklus.
Vi har nylig sammenlignet serum Se og Sepp konsentrasjoner i prostatakreftpasienter, bekrefter at begge parametrene korrelere sikker i Se-mangelfulle individer og kan forbedre prostata kreft diagnose [25]. Nå, vi tok fordel av et serum bank av nyrecellekreft (RCC) pasienter som samles på tidspunktet for kreftdiagnose og lagret dypt frosset i mer enn 60 måneder. En sammenligning til kliniske og overlevelsesdata indikerte at Se og Sepp konsentrasjoner ble redusert i RCC pasienter sammenlignet med kontroller. Videre ble lave SE og Sepp konsentrasjoner i RCC pasienter assosiert med kreft alvorlighetsgrad, dvs. kreft klasse og scene. Viktigere, dødelighet ble omvendt assosiert med Sepp konsentrasjoner ved diagnose, og dermed heve spørsmålet om en adjuvant Se supplementation støtter de vanlige terapeutiske tiltak kan forbedre overlevelse utfallet av Se-mangel RCC pasienter.
Materialer og metoder
pasienter og prøver
totalt serumprøver fra 62 pasienter fra Institutt for Urologi, Universitetssykehuset Charité, ble analysert. Analysene ble godkjent av medisinsk etikk komité av Charité-sykehuset i Berlin, Tyskland. Skriftlig informert samtykke fra alle deltakerne i studien ble innhentet før analyse. Utvalget kriterium for inklusjon av pasienter i vår retrospektiv analyse var tilgjengeligheten av helhetlig oppfølging informasjon og egnet prøvemateriale (dvs. unthawed prøver av minst 0,5 ml serum per pasient). Blodprøver hadde blitt tatt før en hvilken som helst diagnostisk eller terapeutisk prosedyre. Etter prøvetaking, hadde sera blitt lagret i alikvoter ved -80 ° C og ble analysert i ettertid. Utvalgsstørrelse bestemmelser og kraftberegninger var basert på våre tidligere studieresultatene på Sepp konsentrasjoner i prostata kreft [25] forutsatt en tosidig alfa feil på 5% og en effekt på 80% for endringer av en SD mellom kontroll og RCC fag. Under disse forutsetningene ble en utvalgsstørrelse på 32 personer (16 kontroller og 16 pasienter) beregnet som minimum som trengs for vår studie. Til slutt, analyserte vi større grupper som det var flere prøver tilgjengelig som kvalifiserte for vår analyse i henhold til våre inklusjonskriterier. Serumprøver ble stratifisert i to grupper: prøver fra 41 pasienter som fikk radikal nefrektomi for nyrecellekreft (RCC) (median alder 63 y; range, 48-83 y; forholdet mellom kvinner, 32%, samlet mellom 2003 og 2005) og kontrollprøver fra 21 friske personer viser «ingen holdepunkter for malignitet» (NEM) (median alder 51 y; range, 29-75 y; forholdet mellom kvinner, 33%, samlet mellom 2008 og 2009). Den patologiske staging og gradering var PT1 (n = 15), pT2 (n = 1), pT3 (n = 22), pT4 (n = 3) og G1 (n = 5), G2 (n = 24), G3 ( n = 9), G4 (n = 3).
Metoder
Sepp og Se analyser ble utført i en ekstern lab fra Department of Urology i en blindet måte med hensyn til pasientens identitet og kjennetegn. Sepp Konsentrasjoner ble bestemt fra serumprøver ved en immunoluminometric sandwich-analyse som beskrevet [26]. Totalt Se-konsentrasjoner ble bestemt av X-ray fluorescens, ved hjelp av en benkeplate Bøk total refleksjon X-ray fluorescens (TXRF) spektrometer (Picofox ™ S2, Bruker, Karlsruhe, Tyskland) som beskrevet [27]. I korthet ble et Gallium standard tilsatt som intern kontroll for å serumprøvene, og aliquoter ble påført på polerte kvartsglass bærere og tørket ved romtemperatur. Se-målinger ble kontrollert med en kommersiell standard serum (Seronorm, Billingstad, Norge) og en atomabsorpsjon standard (1000 mg /ml, Sigma, Taufkirchen, Tyskland). Bety Se-konsentrasjoner for den humane standardserum (168,7 ± 8,8 ug /l) var i overensstemmelse med de korrigerte verdier som er publisert i litteraturen [28].
Statistical Analysis
Statistiske beregninger ble gjort med SPSS, versjon 19.0 (SPSS programvare, IBM, München, Tyskland) og MedCalc for Windows, versjon 12.2.1.0 (MedCalc Software, Mariakerke, Belgia). Mann-Whitney U-test for uparede prøver ble anvendt for å evaluere forskjellene mellom gruppene. Pearson P koeffisient ble brukt for å vurdere den statistiske betydningen av sammenhengen mellom Sepp og Se. Korrelasjonskoeffisienten ifølge Spearman ble brukt til å vurdere statistisk signifikans mellom clinicopathological parametere.
Den diagnostiske nøyaktigheten av markørene ble evaluert ved hjelp av mottakeren opererer karakteristikk (ROC) kurve analyse med beregninger av arealet under mottaker drift karakteristikk (AUC). Univariat overlevelsesanalyse ble utført ifølge Kaplan-Meier, og forskjeller i overlevelseskurver ble vurdert med log rank test. Multivariat overlevelsesanalyse ble utført ved hjelp av Cox regresjonsmodellen. P . 0,05 ble ansett for å indikere statistisk signifikans
Resultater
Serum baseline av Se og Sepp i Saker og kontroller
I alt 20 av de 41 pasientene var diagnostisert med metastatisk RCC (tabell 1). Totalt SE og Sepp konsentrasjoner ble analysert i alle serumprøver som beskrevet [27]. Median konsentrasjoner av Se og Sepp var signifikant (
P
0,001) lavere hos RCC pasienter sammenlignet med kontrollgruppen (tabell 2). SE og Sepp konsentrasjoner korrelerte signifikant (
r
s = 0,85;
P
0,001), som kjent fra populasjoner med marginal Se forsyning og i motsetning til godt levert individer [ ,,,0],23], [29], [30]. Spesielt, er serum Sepp konsentrasjoner kjent for å bli mettet på et maksimalt nivå når Se inntak og Se status er vel forsynt synligegnetheten serum Sepp som mest nyttig biomarkør for Se status vurdering i fag med en eksisterende eller utvikle Se underskudd [31] . Resultatene tyder på at våre grupper besto av dårlig utstyrt europeiske individer som begge merkene var egnet til å reflektere Se status (Figur 1). Det ble ikke observert noen signifikante endringer i serumkonsentrasjon av andre mineralske næringsstoffer som for eksempel jern, sink eller kopper mellom kontroll og RCC-pasienter (data ikke vist).
Serum Se-konsentrasjoner ble bestemt ved total refleksjon røntgenstråle-fluorescens og serum Sepp konsentrasjoner ble bestemt av en immunoluminometric sandwich-analyse. Begge markører av Se status korrelerer lineært som kjent fra SE-mangelfull individer (Pearsons korrelasjonskoeffisient = 0,849; p 0,001).
Serum Sepp Konsentrasjoner i forhold til kreft Kjennetegn
Vår kohorten viste en signifikant (
P
= 0,002) forskjell i alder mellom friske donorer (median alder.. 51 a (min 29 a, maks 75 a)) og RCC pasienter (median alder: 63 a (.. min 48 en, maks 83 a)). I våre tidligere analyser, ble en tendens til å øke Sepp konsentrasjoner med alderen hos friske voksne dansker [32] og tyskere [26]. Ved å analysere våre grupper av NEM og RCC fagene hver for seg, ble det ikke observert signifikant korrelasjon av Sepp konsentrasjoner med alderen. Deretter analyserte vi RCC pasienter uten kontrollpersoner stratifisert etter deres patologiske tumor egenskaper. Vi fant at lavere serumkonsentrasjon av Sepp var signifikant assosiert med mer aggressive tilfeller av RCC, som vist i Figur 2. De testede undergruppene var: ikke metastatisk versus metastatisk (median Sepp: 02.08 til 02.01 mg /l;
P
0,001); pT
1 /PT
2 versus pT
3 /PT
4 (median Sepp: 02.08 til 02.04 mg /l;
P
= 0,009) og G1 /G2 versus G3 /G4 (median Sepp: 02.07 til 02.03 mg /l;
P
= 0,001). Ingen signifikante forskjeller mellom de testede gruppene vedrørende alder ble funnet.
RCC pasienter ble stratifisert ved hjelp av patologiske tumor egenskaper A) ikke metastaserende versus metastatisk B) G1 /G2 versus G3 /G4 og C) pT
1 /pT
2 versus pT
3 /pT
4. De tilsvarende betydning nivåer mellom gruppene er gitt i grafen.
diagnose- og prognose potensial Serum Sepp Expression
For å finne den diagnostiske potensialet i serum Sepp mellom kontroll- og RCC tilfeller ROC kurve analyse ble utført, og nådde en AUC på 0,77 (95% CI, 0,64 til 0,91). Kumulative overlevelseskurver ble beregnet i henhold til Kaplan-Meier. De konvensjonelle prognostiske parametre som tumor karakter og pT status nådd betydning for å overleve i vår kohort (data ikke vist). Overall, Sepp serumkonsentrasjonen lav ( 2,4 mg /l, som representerer bunnen tertile av RCC pasienter) ble funnet hos pasienter med stor tumorstadiet, klasse og med metastaser; lave Sepp konsentrasjoner ble likeledes signifikant assosiert med kortere overlevelse av RCC-pasienter (figur 3). I multivariat Cox-analyse (inkludert Sepp, metastatisk status, tumor klasse og PT status) serumkonsentrasjon av Sepp nådde ikke statusen til en uavhengig prognostisk faktor.
RCC pasienter (n = 41) ble kategorisert i relativt høy , moderat eller lav Se status ved å beregne tertiles av serum Sepp som en pålitelig sirkulerende biomarkør (høyeste tertile: [Sepp] 2,7 mg /l; midten tertile: [Sepp] = 2,4-2,7 mg /l; bunnen tertile: [Sepp ] målt: 2,4 mg /l). Lav Se status som reflekteres av serum Sepp konsentrasjoner i bunnen tertile ved diagnosetidspunktet er assosiert med dårlig overlevelse odds.
Diskusjoner
Samspillet av Se og kreft er en levende omstridt problemet, og særlig spørsmålet om Se tilskudd kan tjene chemopreventive formål er kontroversielt diskutert [33]. En del av konflikten ser ut til å basere på misforståelse om viktigheten av baseline Se status. Våre resultater som presenteres her er hentet fra friske probands og RCC pasienter bosatt i en Se fattig område, dvs. Sentral-Europa. Respektive analyser med RCC pasienter fra bedre medfølgende områder kanskje ikke nødvendigvis gi de samme resultatene, som personer med høyere baseline Se status har en høyere Se kropp butikken og reserve som kan bli mobilisert i tider med nød [34]. Våre funn i RCC bekrefte forestillingen om at kreftpasienter bosatt i SE fattige områder har en slektning Se mangel sammenlignet med friske kontroller, og at det utvider med kreft stadium og klasse. Det er sannsynlig at både en Se-defisiens-avhengig predisposisjon og en kreft-relaterte progressiv nedgang Se bidra til dette funnet. Disse tendensene ikke er spesifikke for RCC og er også blitt beskrevet i en rekke andre ondartede sykdommer [9], [18] – [21]. Det har blitt anslått at cut-off for Se forsyning å sikre maksimal ekspresjon av Sepp som den mest krevende sirkulerende selenoprotein nås ved plasma Se-konsentrasjoner på 90-124 ug /l [23], [24]. Denne oppfatningen er i samsvar med vår siste analyse på godt levert amerikanske amerikanere, hvor gjennomsnittlig Se konsentrasjonen var 142 g /l og Sepp konsentrasjoner hadde dermed nådde et maksimum og var uavhengig av serum Se [6]. De fleste av våre pasienter og kontroller hadde vært under dette nivået allerede ved diagnose som indikerer at de var i fare for å utvikle en klinisk relevant Se mangel i løpet av sykdommen.
Gjennomsnittlig Se inntak og blod Se-konsentrasjoner avviker betydelig mellom landene. Endringer i mat kvalitet i kombinasjon med skiftende tilskudd eller kostvaner påvirker den personlige Se status [27], [35]. Noen land har opplevd en befolkningsdekkende endring i Se inngang de siste tiårene, f.eks Storbritannia, Finland og U.S.A. I Storbritannia, import av Se rike amerikanske amerikansk hvete har falt og blitt erstattet av lokalt produserte varer forårsaker en generelt lavere Se inntak og Se status [36]. I kontrast, Finland utviklet et systematisk agronomisk biofortification program som økte SE Innhold i plante- og dyre matvarer forårsaker en generelt forbedret daglig Se inntak [37]. I USA ser det ut som om Se tilskudd av noen kosttilskudd produkter (helsekost varer) og andre personlige tiltak (høy frekvens for å ta multitilskudd) har økt gjennomsnittlig Se inngang de siste tiårene.
Spesielt denne trenden av ukontrollert mikronæringsstoffer (sporstoffer og vitaminer) tilskudd bærer risikoen for over-tilskudd [38]. Enda viktigere for kreftforskning, kan det ha utelukket en vellykket replikering av NPC rettssaken som viste en høy chemopreventive aktivitet av supplerende Se inntak på lunge, tykk- og prostatakreft risiko [39]. De respektive oppfølgingsstudie prøver å gjenskape prostatakreft chemopreventive effekter registrert probands med betydelig høyere baseline Se status, og ga ingen positive tilskudd effekter [40]. Disse to store og godt kontrollerte Se tilskudd studier [39], [40] dominere respektive meta-analyser. Som de har blitt gjennomført i USA der Se inntaket er tilstrekkelig [35], deres ukritiske oppfatning skyldes forutinntatte konklusjoner og premature fremskrivninger [41] når ukritisk brukt til marginalt levert populasjoner.
Våre data høydepunkt gang viktigheten av helse for Se status, det vil si, samspillet av sykdommens alvorlighetsgrad og Se-mangel. Kun svært få pasienter med relativt lav Se status preget av Sepp konsentrasjoner under 2,4 mg /l ved diagnosetidspunktet overlevde vår 5-års observasjonsperioden. En lignende trend med lav Se status korrelere å fundamentalt høyere dødelighet har blitt bemerket i europeiske studier med sepsis pasienter [42], [43]. En respektive Se tilskudd prøve forbedret 28 dagers overlevelse ved alvorlig sepsis [43]. Autoimmune thyroid sykdom er et annet felt hvor Se anvendes som en adjuvant behandling alternativ. Flere respektive supplementation studier har rapportert på hell redusere autoantistoff belastning i Hashimoto tyreoiditt av Se tilskudd [44]. Spesielt, har disse positive studiene igjen blitt rapportert utelukkende fra europeiske land med pasienter med marginal Se status [45].
Det viktigste spørsmålet vedrører således den kliniske betydningen av vår analyse, dvs. om Se-mangel RCC pasienter bør suppleres med Se eller ikke. Dette aspektet kan bare løses ved å gjennomføre en prospektiv klinisk tilskudd rettssaken. Våre resultater støtter en slik tilnærming i pasienter som har en dokumentert Se underskudd, siden godt levert pasienter ikke kan tjene ekstra Se.
Situasjonen er annerledes i bedre medfølgende områder, f.eks den U.S.A., hvor gjennomsnittlig baseline Se-konsentrasjoner har blitt bestemt som 122-152 mg /l [6], [46]. Men fra våre case-styredata, kan det ikke bestemmes hvorvidt RCC-pasienter som har hatt et lavt SE status på grunn av predisposisjon eller sekundært til malignitet, men de korrelasjoner observeres mellom alvorlighetsgrad og Se underskudd argumentere for en negativ påvirkning av tumor (e ) på Se status. Denne interaksjonen kan forholde seg til en økt tone av kreftrelaterte proinflammatoriske cytokiner kjent for å svekke Se metabolisme [47], [48].
Viktigere vår studie gir hint mot den medisinske betydningen av et sterkt redusert Se status i form av dårlig overlevelse odds. Dette har, etter beste overbevisning, ikke tidligere blitt beskrevet for RCC. Det er kjent fra kronisk nyresykdom som serum Se og ekstracellulære GPx3 aktiviteter er synkende i forhold til sykdommens alvorlighetsgrad [49]. Et slikt Se underskudd kan frata Se-sensitive vev inkludert endokrine kjertler, CNS og nyrer av essensielt sporstoff som er nødvendig for biosyntesen av beskyttende selenoenzymes. Økt skade kan føre forverrer sykdommen og redusere overlevelse odds.
Nyrene spiller en sentral rolle i Se homeostase ved excreting selenosugars (1-beta-methylseleno-N-acetyl-D-galactosamine) som normale sluttprodukter av Se metabolisme [50]. Ved overdreven Se inntak, også trimethylselenonium er formet og anbrakt i urinen. Sepp er normalt ikke utskilt imidlertid den passerer inn i det primære glomerulære filtrat hvorfra det blir re-absorbert av proksimale tubulære epitelceller via en reseptorformidlet mekanisme [51], [52]. Det gjenstår å bli studert i hvor langt gastrointestinal opptak, lever organification eller nyre re-absorpsjon er svekket i RCC pasienter og bidra til den observerte Se underskudd. Slike mekanistiske studier kan gi manglende drivkraft og begrunnelsen er nødvendig for å gjennomføre en tilsvarende tilskudd studie i Se-mangel RCC pasienter.
Vår studie har noen begrensninger. Til tross for signifikant interaksjon av overlevelses odds og Sepp konsentrasjoner på diagnosetidspunktet, er det antall pasienter som ble analysert i denne studien forholdsvis liten. Men størrelser gruppen faktisk undersøkt var i samsvar med type I og type II feil spesifikke forutsetninger (alfa = 5%, beta = 80%) i studien konstruksjonsberegninger. I tillegg er median oppfølgingstid forholdsvis lang og samspillet synes sterk og gir en ny og viktig innsikt i betydningen av Se status for å overleve i RCC pasienter. I tillegg er de patologiske trasé som er ansvarlige for effektene som observeres i stor grad er ukjent. Mer detaljerte mekanistiske studier er nødvendig for å karakterisere endringer i Se metabolisme og Sepp biosyntese henhold patologiske tilstander med vekt på nyre som et sentralt organ for Se status kontroll.
Takk
Vi takker våre kliniske kolleger og pasienter for deres verdifulle deltakelse i denne analysen.
