Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

COMPUTER INVESTIGATION OF ANEUPLOIDY IN THE ASSESSMENT OF BIOLOGICAL TUMOR BEHAVIOR AND FORECAST SURVIVAL OF PATIENTS WITH RENAL CELL CARCINOMA

Tyapkin D.A. 1 Bobrov I.P. 1 Cherdantseva T.M. 1 Klimachev I.V. 1 Dolgatov A.Yu. 1 Shults K.V. 1 Obukhova L.E. 1
1 The Altai state of medical university
We have investigated the prognostic value of computer morphometry of DNA content in the nuclei of tumor cells in renal cell carcinoma. Material for the study served as a surgical material 115 patients renal cancer. Renal carcinoma characterized by frequent aneuploidy (63.5%). Revealed correlations in the presence of aneuploidy tumor with cus-cal stage (r = 0,57; p = 0.0001), the size of the tumor node (r = 0,57; p = 0,0001), the presence of regional and distant metastases (r = 0,50; p = 0,0001) and degree of anaplasia tumor Fuhrman (r = 0,85; p = 0.001). When diploid DNA content in tumors 2000 th day after the operation was 100% of the patients still alive, while aneuploidy in a tumor cell by 2000 were alive 63% of patients (log-rank, p = 0,00005). Thus, the presence of aneuploidy in the tumor is an adverse prognostic factor in renal cancer.
prognosis
aneuploidy
renal cell carcinoma

В настоящее время во многих экономически развитых странах прослеживается неуклонный рост заболеваемости и смертности от рака почки. Есть основания полагать, что биологическое и клиническое поведение опухоли в значительной степени зависит от генетических нарушений и интенсивности пролиферации, отражением которых может служить несбалансированность содержания ядерной ДНК (анеуплоидия) опухолевых клеток [1]. Данное утверждение основано на исследовании множества опухолей различных локализаций. В то же время некоторые авторы говорят о том, что анеуплоидия не оказывает влияния на биологическое поведение опухоли [9].

По данным исследований разных авторов, процент анеуплоидных опухолей при раке почки различен и колеблется от 46% до 87%.

По данным Di Capua Sacoto С. и соавт. (2011), при возрастании стадии патологического процесса при раке почки значительно возрастало число анеуплоидных опухолей. Взаимосвязь клинической стадии с анеуплоидией была обнаружена и в других исследованиях [8].

При возрастании степени анаплазии по Fuhrman было выявлено возрастание числа анеуплоидных клонов [10].

В некоторых работах имеются данные, что при увеличении размера опухолевого узла при ПКР число анеуплоидных опухолей возрастает [5]. Однако Nenning H. и соавт. (1997) не нашли корреляции между анеуплоидией и размером опухоли.

По данным некоторых авторов, анеуплоидные карциномы при ПКР сопровождались развитием метастазов [4]. В то же время по данным Ljungberg B. и соавт. (1988) отдаленные метастазы появились в приблизительно той же самой частоте у пациентов с диплоидными и анеуплоидными опухолями (35 и 29 % соответственно).

Прогностическая ценность исследования анеуплоидии при ПКР показана в ряде работ. Так, по данным Abou-Rebyeh H. и соавт. (2001) из пациентов с диплоидными опухолями 92 % больных пережили 10 лет, в то время как из больных с анеуплоидными опухолями никто не прожил больше 3 лет.

Таким образом, данные по исследованию значения анеуплоидии при почечно-клеточном раке противоречивы, данный вопрос нуждается в дальнейшем изучении.

Целью нашего исследования стало изучение анеуплоидии ДНК в клетках рака почки и прогноза выживаемости при сопоставлении с некоторыми клинико-морфологическими парамтрами новообразования и его биологическим поведением.

Материал и методы исследования

Изучен операционный материал 115 больных раком почки. Средний возраст пациентов составил 57,8±0,9 года. Мужчин было 55 (47,8%), женщин – 60 (52,2%). Плоидометрию ДНК проводили на гистологических срезах, окрашенных по Фельгену, с использованием системы компьютерного анализа изображений, состоящей из микроскопа Leica DМЕ, цифровой камеры Leica EC3 (Leica Microsystems AG, Германия), персонального компьютера и программного обеспечения ВидеоТест-Морфология 5.2. Среднее содержание ДНК (ИНДНК) в ядрах малых лимфоцитов принимали за диплоидное (2с) и использовали в качестве стандарта. Для получения стандарта в каждом срезе оценивали 25–30 лимфоцитов. Затем в 20–30 исследуемых опухолевых клетках высчитывали содержание генетического материала в единицах плоидности (с). Степень анаплазии опухолевых клеток определяли по Fuhrman A.S. (1985). Статистическая обработка материала производилась с помощью статического пакета Statistica 6.0.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты проведенного исследования показали, что среди всех исследуемых больных вне зависимости от пола, возраста, размера опухолевого узла, стадии TNM, наличия метастазов разброс показателей индекса накопления ДНК (ИНДНК) в ядрах составил от 1,9 с до 10,7с. Среднее значение ИНДНК для всей группы больных составило 4,85с±0,05.

На парадиплоидные и диплоидные опухоли пришлось 8,7% новообразований, паратриплоидные и триплоидные опухоли составили 27,83%, а частота новообразований с несбалансированностью содержания ДНК (> 4,5c) в опухолевых клетках составила 63,5% от общего количества исследованных опухолей.

Был проанализирован характер изменений ИНДНК в зависимости от пола больных. Среднее значение ИНДНК у мужчин составило 5,25с±0,07, а у женщин — 4,48с±0,06.

В то же время у мужчин уровни ИНДНК составили: от 1,5 с до 2,4 с – (10,91%) 6 случаев; от 2,5 c до 3,4 c (18,18%) — 10 случаев; от 3,5 c до 10,4 с – (70,91%) 39 случаев, а у женщин от 1,5 с до 2,4 с – 1 (6,66%) – 4 случая; от 2,5 с до 3,4c (36,66%) — 22 случая; от 3,5 c до 10,4 с – (56,66%) 34 случая (табл. 1).

Таблица 1

Уровень ИНДНК и процентное содержание клонов опухолевых клеток почечно-клеточного рака в зависимости от пола больных

Параметры ДНК

Мужской пол

Женский пол

ИНДНК

Абс. число

%

ИНДНК

Асб. число

%

ИНДНК

5,25с±0,07

 

-

4,48с±0,06

 

-

1,5 с – 2,4 с

6

10,91

4

6,66

2,5 с – 3,4 с

10

18,18

22

36,66

3,5 с – 10,4 с

39

70,91

34

56,66

Итого

55

100

60

100

Таким образом, несмотря на недостоверные различия между ИНДНК (p=0,30), у больных мужского пола отмечали тенденцию к увеличению числа полиплоидных и анеуплоидных опухолей (r=0,09).

При анализе ИНДНК в зависимости от возраста пациентов показано, что у больных в возрасте 30–39 лет ИНДНК составил 3,86c±0,12; от 40 до 49 лет — 5,1c±0,16; от 50 до 59 лет — 5,02c±0,08; от 60 до 69 лет – 5,1c±0,1 и от 70 до 79 лет — 4,2c±0,1 (табл. 2).

Таблица 2

ИНДНК в клетках почечно-клеточного рака в зависимости от возраста больных

Возраст (годы)

ИНДНК (с)

Абсолютное число (n)

Проценты (%)

30–39

3,86c±0,12

5

4,4

40–49

5,1c±0,16

15

13

50–59

5,02c±0,08

45

39,1

60–69

5,1c±0,1

31

27

70–79

4,2c±0,1

19

16,5

Итого

115

100

Таким образом, несмотря на недостоверные различия между ИНДНК (p=0,08), самые высокие показатели ИНДНК наблюдали в возрастной группе больных от 40 до 49 лет, а самые низкие — в группе от 30 до 39 лет.

Нами проведено исследование плоидности в зависимости от клинической стадии заболевания. У пациентов с I клинической стадией среднее значение ИНДНК составило 3,84с±0,05, со II стадией – 5,9с±0,1, с III стадией — 6,35с±0,13 и с IV стадией – 6,95с± 0,17 (табл. 3). Число анеуплоидных новообразований при І, ІІ, ІІІ и ІV клинических стадиях составило 32,4%, 33,3%, 80,95% и 100% соответственно.

Таблица 3

ИНДНК в клетках почечно-клеточного рака в зависимости от клинической стадии

Клиническая стадия

ИНДНК (с)

Абсолютное число (n)

Проценты (%)

I

3,84с±0,05

67

58,3

II

5,9с±0,1

18

15,6

III

6,35с±0,13

21

18,3

IV

6,95с± 0,17

9

7,8

Итого

115

100

Таким образом, в III и IV стадиях отмечали увеличение ИНДНК по сравнению с более ранними стадиями патологического процесса (p < 0,0001). Наличие анеуплоидных клонов в неоплазиях коррелировало с возрастанием стадии патологического процесса (r=0,57; p = 0,0001).

Анализ взаимосвязи уровня ИНДНК и степени ядерной атипии позволил установить следующее: c увеличением степени ядерной атипии по Fuhrman обнаруживали увеличение ИНДНК: при GI ИНДНК составил 2,83с±0,02, при GII — 4,4с±0,05, при GIII – 6,67с±0,09 и при GIV – 8,0с±0,11. (рис. 1). При І, ІІ, ІІІ и ІV степенях анаплазии по Fuhrman количество анеуплоидных опухолей было 0%, 34,6%, 100% и 100% соответственно. Наличие анеуплоидных клонов в неоплазиях коррелировало с возрастанием степени анаплазии опухолевых клеток (r = 0,85; p = 0,001).

Рис. 1. ИНДНК в зависимости от степени ядерной атипии опухоли. По оси абсцисс – степень ядерной атипии по Fuhrman; по оси ординат – ИНДНК

При изучении ИНДНК в зависимости от размера опухоли обнаружено, что при размере опухолевого узла < 7,0 см (именно этот размер был нами избран в качестве контрольной точки отсчета, поскольку это значение составило медиану размера) ИНДНК был 3,91 с±0,05, а при размере ≥ 7,0 см ИНДНК достоверно увеличивался до 6,35 с±0,08 (p = 0,000005) (табл. 4). При этом среди опухолей небольшого размера (<7,0 см) анеуплоидию встречали в 24,3% случаев, а среди опухолей большего размера (≥7,0 см) — в 82,2% случаев.

Таблица 4

Параметры ИНДНК в зависимости от размера опухолевого узла

Размер опухолевого узла

ИНДНК (с)

Абсолютное число

Проценты (%)

< 7,0 см

3,91с±0,05

70

60,87

≥ 7,0 см

6,35с±0,08

45

39,13

Итого

115

100

Таким образом, ИНДНК опухолевых клеток при ПКР возрастал при увеличении опухолевого узла. Наличие анеуплоидных клонов в неоплазиях коррелировало с возрастанием размера опухолевого узла (r = 0,57; p = 0,0001).

Нами был проведен анализ плоидности в первичной опухоли в зависимости от ее метастатического потенциала. У больных без регионарных и отдаленных метастазов уровень ИНДНК составил 4,36с±0,05, а при наличии метастазов он достоверно возрастал до 7,1c±0,12 (p = 0,0000001) (табл. 5). Опухоли, имеющие регионарные и отдаленные метастазы, имели анеуплоидию в 100% случаев, а в опухолях без метастазов ее обнаруживали в 35,1% случаев.

Таблица 5

Показатели уровня ИНДНК в зависимости от наличия регионарных и отдаленных метастазов

Отдаленные и регионарные метастазы

ИНДНК (с)

Абсолютное число

Проценты (%)

Без метастазов

4,36с±0,05

94

81,74

С метастазами

7,1c±0,12

21

18,26

Итого

115

100

Наличие анеуплоидных клонов в неоплазиях коррелировало с наличием регионарных и отдаленных метастазов (r = 0,50; p = 0,0001). Таким образом, возрастание ИНДНК в клетках опухоли и наличие анеуплоидии в опухоли можно рассматривать в качестве критерия вероятного возникновения метастазов.

Нами был проведен анализ выживаемости по Каплан—Мейеру больных с диплоидным и анеуплоидным набором опухолевых клеток. При содержании ДНК < 4,5c кумулятивная доля выживших к 2000-му дню после операции составила 1,0. При содержании ДНК > 4,5 c кумулятивная доля выживших составила 0,63. Различия данных достоверны (log rank, p=0,00005), что позволяет отнести анеуплоидию к прогностическим факторам 5-летней выживаемости у больных с ПКР (рис. 2).

Рис. 2. Кумулятивная пропорция 5-летней выживаемости больных ПКР в зависимости от выраженности анеуплоидии

Таким образом, результаты проведенного исследования показали, что у больных с анеуплоидными опухолями возрастала смертность.

Следовательно, несбалансированность содержания ДНК и наличие полиплоидных клонов клеток в карциномах почки ведут к возрастанию агрессивности опухолевого процесса при ПКР. Анеуплоидия опухолевых клеток взаимосвязана с рядом клинико-морфологических факторов при раке почки и выживаемостью больных. Возрастание ИНДНК и наличие анеуплоидии могут быть использованы в качестве дополнительных факторов прогноза при ПКР.

Рецензенты:

Бородина Г.Н., д.м.н., доцент, зав. кафедрой нормальной анатомии человека ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул;

Лепилов А.В., д.м.н., профессор, профессор кафедры патологической анатомии ГБОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет», г. Барнаул.