Цитокины и факторы роста, продуцируемые как самой опухолью, так и ИКК, составляющими ее микроокружение, играют важную роль в патогенезе злокачественных новообразований [1,7]. Благодаря своим разнообразным функциям, цитокины могут оказывать как проонкогенное действие, участвуя в поддержании воспаления и тем самым способствуя прогрессии опухоли, но и, будучи задействованными в различных молекулярно-биологических механизмах, демонстрируют и противоопухолевый эффект, непосредственно или косвенно влияя на дифференцировку, апоптоз опухолевых клеток [2, 3, 6, 8]. Поскольку цитокины относятся к факторам централизованной регуляции иммунных процессов во всем организме, их продукция иммунокомпетентными клетками крови так или иначе взаимосвязана с процессами, протекающими локально в месте развивающегося новообразования. Интерес представляет сравнительный анализ цитокинпродуцирующего потенциала клеток опухоли и цитокинпродуцирующего потенциала иммунокомпетентных клеток крови, который может быть выявлен при воздействии на них поликлональных активаторов (ПА).
Целью настоящего исследования явилось определение цитокинового профиля супернатантов клеток периферической крови, опухоли и ее микроокружения при воздействии на них поликлональных активаторов у больных инвазивным протоковым раком молочной железы.
Материал и методы исследования
Материалом исследования служила периферическая кровь и биоптаты опухолей 54 женщин с инвазивным протоковым раком, являющимся по гистологическому типу аденокарциномой. Для оценки цитокинпродуцирующего потенциала ИКК крови, опухоли и ее микроокружения применяли комплекс ПА, состоящий из фитогемагглютинина в концентрации 4 мкг/мл, конканавалина А в концентрации 4 мкг/мл и липополисахарида в концентрации 2 мкг/мл. В исследовании использовали стандартизованный набор реагентов «Цитокин-стимул-бест» производства ЗАО «Вектор-Бест». Одну часть клеток крови пациента инкубировали в питательной среде DMEM-F12 (для определения спонтанной продукции), а другую – в таком же объеме среды с комплексом ПА для определения индуцированной продукции цитокинов при 37 ºС в течение 24 ч, после чего клетки осаждали центрифугированием при 2000 об/мин, 15 мин, получали супернатант, в котором проводили определение концентрации цитокинов.
Биоптаты опухолей, полученные методом трепанобиопсии объемом 8 мм3, получали специальным устройством и помещали в 2 флакона, в одном из которых находилась только питательная среда DMEM-F12 (спонтанная продукция), а в другом – раствор ПА в таком же объеме среды (продукция, индуцированная ПА) [4]. После инкубирования при 37 ºС в течение 72 ч опухоль извлекали из среды и фиксировали в растворе формалина для дальнейших гистологических исследований. Для получения очищенного супернатанта оставшиеся клетки опухоли осаждали центрифугированием при 2000 об/мин, 15 мин. В супернатантах, после осаждения клеток крови и опухоли, с помощью иммуноферментного анализа определяли концентрацию IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, IL-17, IL-18, IL-1β, IL-1Ra, TNFα, IFNγ, G-CSF (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор), GM-CSF (гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор), VEGF (фактор роста эндотелия сосудов), MCP-1 (моноцитарный хемотаксический протеин-1) с использованием наборов реагентов производства ЗАО «Вектор-Бест».
При определении концентрации ряда цитокинов было установлено, что их уровень находился на нижней границе чувствительности тест-системы. Это касается, в первую очередь, концентрации IL-2, IL-17 и IFNγ в супернатанте ИКК периферической крови. ИВПА на продукцию цитокинов ИКК крови, а также опухолью и ее микроокружением высчитывали по формуле: ИВПА = А/Б, где А − уровень стимулированной поликлональными активаторами продукции цитокина, Б − уровень спонтанной продукции цитокина.
Статистическую обработку данных выполняли с использованием непараметрического критерия Манна – Уитни. Показатели выражали в виде медианы – Me, нижнего и верхнего процентилей (25; 75), рассчитывали коэффициент ранговой корреляции Спирмена (r) и его достоверность (p).
Результаты исследования и их обсуждение
Изучение влияния поликлональных активаторов (ПА) на продукцию цитокинов ИКК крови и опухоли у больных инвазивным протоковым раком показало достоверное повышения ИВПА на продукцию клетками крови почти всех цитокинов за исключением IL-18, по сравнению с клетками опухоли (табл. 1).
Таблица 1
Индекс влияния поликлональных активаторов на продукцию цитокинов клетками периферической крови и опухоли у больных с инвазивным протоковым раком
Цитокин |
Исследуемые группы |
|
1. ИКК крови, n=66 |
2. Клетки опухоли и ее микроокружения, n=54 |
|
Me (25–75-й процентиль) |
Me (25–75-й процентиль) |
|
IL-2 |
7,90 (3,25; 14,83); p1-2=0,0001 |
1,88 (1,00; 4,40) |
IL-6 |
59,95 (20,43; 250,19); p1-2=0,0001 |
2,26 (1,05; 2,79) |
IL-8 |
24,15 (5,20; 58,90); p1-2=0,0001 |
1,60 (0,88; 2,47) |
IL-10 |
40,80 (16,10; 64,30); p1-2=0,0001 |
1,27 (0,77; 2,73) |
IL-17 |
23,10 (9,98; 51,35); p1-2=0,0001 |
1,30 (0,79; 3,50) |
IL-18 |
1,30 (1,11; 1,41); p1-2=0,001 |
1,88 (1,15; 3,22) |
IL-1β |
39,71 (14,97; 94,35); p1-2=0,0001 |
11,28 (5,53; 38,03) |
IL-1Ra |
12,03 (8,05; 15,93); p1-2=0,0001 |
1,76 (0,99; 3,76) |
TNFα |
33,74 (5,86; 127,63); p=0,0001 |
3,43 (1,50; 7,61) |
INFγ |
168,15 (0,36; 600,30); p1-2=0,0001 |
1,24 (0,66; 2,86) |
G-CSF |
66,45 (20,71; 284,95); p1-2=0,0001 |
1,11 (0,96; 2,12) |
GM-CSF |
19,95 (7,64; 33,77); p1-2=0,0001 |
3,15 (1,50; 7,59) |
VEGF |
2,50 (1,70; 3,54); p1-2=0,0001 |
0,60 (0,40; 1,09) |
MCP-1 |
1,29 (0,50; 2,83) |
1,00 (0,51; 2,05) |
Такое различие обусловлено способностью опухоли и ее микроокружения продуцировать цитокины, что выражалось в изначально высоком уровне спонтанной продукции IL-6, IL-8, IL-10, IL-17, IL-18, IL-1Ra, IFNγ, G-CSF, GM-CSF и VEGF по сравнению со спонтанной продукцией ИКК крови (табл. 2).
Таблица 2
Спонтанная продукция цитокинов ИКК периферической крови и опухолью у больных с инвазивным протоковым раком молочной железы
Цитокин (пкг/мл) |
Исследуемые группы |
|
1. ИКК крови, n=66 |
2. Клетки опухоли и ее микроокружения, n=54 |
|
Me (25-75-й процентиль) |
Me (25-75-й процентиль) |
|
IL-2 |
2,00 (2,00; 2,00); p1-2=0,0001 |
2,00 (2,00; 3,08) |
IL-6 |
160,50 (57,45; 515,60); p1-2=0,0001 |
45000,00 (28000,00; 64795,00) |
IL-8 |
672,50 (348,75; 3757,50); p1-2=0,0001 |
24410,00 (14045,00; 38100,00) |
IL-10 |
2,60 (1,00; 5,83); p1-2=0,0001 |
11,25 (5,33; 18,15) |
IL-17 |
2,00 (2,00; 2,00); p1-2=0,0001 |
2,25 (2,00; 5,68) |
IL-18 |
24,55 (18,95; 31,00); p1-2=0,0001 |
94,75 (42,63; 246,65) |
IL-1β |
39,90 (15,45; 96,35) |
43,10 (21,60; 92,88) |
IL-1Ra |
557,50 (463,40; 939,78); p1-2=0,0001 |
9017,50 (2362,05; 18858,75) |
TNFα |
10,60 (3,58; 21,43) |
12,00 (7,35; 22,93) |
INFγ |
2,00 (2,00; 2,00); p1-2=0,0001 |
10,35 (7,13; 23,63) |
G-CSF |
13,00 (2,00; 39,80); p1-2=0,0001 |
1982,50 (618,50; 2917,50) |
GM-CSF |
2,30 (2,00; 7,50); p1-2=0,0001 |
40,60 (17,75; 75,15) |
VEGF |
53,55 (32,15; 86,08); p=0,0001 |
2624,70 (1838,55; 4134,20) |
MCP-1 |
2710,50 (1204,20; 7600,18) |
3630,25 (1420,95; 8477,65) |
При добавлении ПА в среду культивирования ИКК крови и опухоли в супернатанте последней отмечалось повышение продукции большинства цитокинов за исключением МСР-1, продукция которого осталась без изменений, и продукции VEGF, которая снизилась (табл. 3). Что касается влияния ПА на продукцию цитокинов ИКК крови, то была выявлена выраженная реакция клеток на ПА по сравнению с аналогичной реакцией опухоли и ее микроокружения (табл. 4). Так, концентрации цитокинов в супернатанте ИКК крови после добавления ПА достигали повышения на 1–2 порядка (табл. 5).
Таблица 3
Влияние поликлональных активаторов на продукцию цитокинов опухолью у больных с инвазивным протоковым раком
Цитокин (пкг/мл) |
Исследуемые группы, n=54 |
||
Спонтанная продукция |
Продукция после воздействия ПА |
||
Me (25–75-й процентиль) |
Me (25–75-й процентиль) |
||
IL-2 |
2,00 (2,00; 3,08); p1-2=0,0001 |
5,00 (2,00; 9,55) |
|
IL-6 |
45000,00 (28000,00; 64795,00); p1-2=0,0001 |
103725,00 (31112,50; 153412,50) |
|
IL-8 |
24410,00 (14045,00; 38100,00); p1-2=0,014 |
41275,00 (16762,50; 60225,00) |
|
IL-10 |
11,25 (5,33; 18,15) |
13,35 (4,00; 37,00) |
|
IL-17 |
2,25 (2,00; 5,68); p1-2=0,001 |
5,60 (2,70; 14,50) |
|
IL-18 |
94,75 (42,63; 246,65); p1-2=0,001 |
236,25 (96,75; 462,68) |
|
IL-1β |
43,10 (21,60; 92,88); p1-2=0,0001 |
595,00 (386,25; 901,25) |
|
IL-1Ra |
9017,50 (2362,05; 18858,75); p1-2=0,0001 |
15782,35 (10660,00; 27491,25) |
|
TNFα |
12,00 (7,35; 22,93); p1-2=0,0001 |
43,55 (17,50; 82,13) |
|
INFγ |
10,35 (7,13; 23,63); p1-2=0,005 |
20,30 (8,78; 52,83) |
|
G-CSF |
1982,50 (618,50; 2917,50) |
2763,00 (1276,65; 2919,75) |
|
GM-CSF |
40,60 (17,75; 75,15); p1-2=0,0001 |
129,35 (58,13; 228,25) |
|
VEGF |
2624,70 (1838,55; 4134,20); p1-2=0,001 |
1755,00 (899,30; 3108,90) |
|
MCP-1 |
3630,25 (1420,95; 8477,65) |
2710,00 (1440,30; 12552,75) |
Таблица 4
Продукция цитокинов ИКК периферической крови и опухолью у больных с инвазивным протоковым раком молочной железы после воздействия поликлональных активаторов
Цитокин (пкг/мл) |
Исследуемые группы |
|
1. ИКК крови, n=66 |
2. Клетки опухоли и ее микроокружения, n=54 |
|
Me (25–75-й процентиль) |
Me (25–75-й процентиль) |
|
IL-2 |
15,85 (6,50; 31,63); p1-2=0,0001 |
5,00 (2,00; 9,55) |
IL-6 |
12675,00 (9287,50; 17587,50); p1-2=0,0001 |
103725,00 (31112,50; 153412,50) |
IL-8 |
16775,00 (24450,00; 27562,50); p1-2=0,0001 |
41275,00 (16762,50; 60225,00) |
IL-10 |
93,85 (63,30; 139,98); p1-2=0,0001 |
13,35 (4,00; 37,00) |
IL-17 |
41,40 (18,43; 101,35); p1-2=0,0001 |
5,60 (2,70; 14,50) |
IL-18 |
31,85 (25,28; 38,63); p1-2=0,0001 |
236,25 (96,75; 462,68) |
IL-1β |
1472,50 (1032,50; 2761,25); p=0,0001 |
595,00 (386,25; 901,25) |
IL-1Ra |
8067,90 (6073,30; 10121,70); p1-2=0,0001 |
15782,35 (10660,00; 27491,25) |
TNFα |
1069,00 (647,50; 1513,00); p1-2=0,0001 |
43,55 (17,50; 82,13) |
INFγ |
816,00 (306,08; 1328,68); p1-2=0,0001 |
20,30 (8,78; 52,83) |
G-CSF |
746,70 (621,60; 986,70); p1-2=0,0001 |
2763,00 (1276,65; 2919,75) |
GM-CSF |
84,35 (47,55; 129,45); p1-2=0,013 |
129,35 (58,13; 228,25) |
VEGF |
118,55 (87,80; 185,55); p1-2=0,0001 |
1755,00 (899,30; 3108,90) |
MCP-1 |
4289,80 (3028,13; 5450,40) |
2710,00 (1440,30; 12552,75) |
Таблица 5
Влияние поликлональных активаторов на продукцию цитокинов периферической кровью у больных с инвазивным протоковым раком
Цитокин (пкг/мл) |
Исследуемые группы пациентов, n=66 |
|
Спонтанная продукция |
Продукция после воздействия ПА |
|
Me (25–75-й процентиль) |
Me (25–75-й процентиль) |
|
IL-2 |
2,00 (2,00; 2,00); p1-2=0,0001 |
15,85 (6,50; 31,63) |
IL-6 |
160,50 (57,45; 515,60); p1-2=0,0001 |
12675,00 (9287,50; 17587,50) |
IL-8 |
672,50 (348,75; 3757,50); p1-2=0,0001 |
16775,00 (24450,00; 27562,50) |
IL-10 |
2,60 (1,00; 5,83); p1-2=0,0001 |
93,85 (63,30; 139,98) |
IL-17 |
2,00 (2,00; 2,00); p1-2=0,0001 |
41,40 (18,43; 101,35) |
IL-18 |
24,55 (18,95; 31,00); p1-2=0,001 |
31,85 (25,28; 38,63) |
IL-1β |
39,90 (15,45; 96,35); p1-2=0,0001 |
1472,50 (1032,50; 2761,25) |
IL-1Ra |
557,50 (463,40; 939,78); p1-2=0,0001 |
8067,90 (6073,30; 10121,70) |
TNFα |
10,60 (3,58; 21,43); p1-2=0,0001 |
1069,00 (647,50; 1513,00) |
INFγ |
2,00 (2,00; 2,00); p1-2=0,0001 |
816,00 (306,08; 1328,68) |
G-CSF |
13,00 (2,00; 39,80); p1-2=0,0001 |
746,70 (621,60; 986,70) |
GM-CSF |
2,30 (2,00; 7,50); p1-2=0,0001 |
84,35 (47,55; 129,45) |
VEGF |
53,55 (32,15; 86,08); p1-2=0,0001 |
118,55 (87,80; 185,55) |
MCP-1 |
2710,50 (1204,20; 7600,18) |
4289,80 (3028,13; 5450,40) |
Значительное повышение концентрации большинства цитокинов, продуцируемых ИКК крови после воздействия ПА, по сравнению с клетками опухоли, свидетельствовало о высоком цитокинпродуцирующем потенциале клеток периферической крови, в то время как клетки опухоли и ее микроокружения уже имели повышенный уровень спонтанной продукции цитокинов, которые обеспечивали ее рост и прогрессию [5, 7], поэтому активация ПА не давала такого увеличения их концентрации в супернатанте опухоли.
Выводы
Вышеизложенные данные объясняют более низкие значения ИВПА на продукцию цитокинов клетками опухоли по сравнению с ИКК крови. Дальнейшее изучение взаимосвязей цитокинпродуцирующего потенциала клеток крови и опухоли будет направлено на разработку способов определения тяжести опухолевой прогрессии по уровню цитокинов супернатанта клеток крови еще до проведения инвазивных процедур.