Combination of biomarker testing and radiation diagnostics of kidney tumors in clinical practice

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня известно около 150 видов опухолей почек, как злокачественных, так и доброкачественных, при этом наиболее часто встречается почечно-клеточная карцинома [1]. Большинство новообразований почек, включая кистозные, диагностируется случайно при обследовании по поводу других заболеваний [2, 3]. В трети случаев при первичном обнаружении опухоли почки констатируется наличие метастазов [4]. Основными средствами диагностики почечных новообразований являются лучевые методы диагностики (УЗИ, КТ, МРТ). В сложных случаях применяется УЗИ с внутривенным контрастированием [5, 6].

Несмотря на значительное количество проведенных исследований [7–9], существует ряд нерешенных вопросов в диагностике опухоли почки. На сегодня единственным методом, который позволяет дооперационно устанавливать гистологический подтип и степень дифференциации новообразования почки, является чрескожная пункционная биопсия, информативность которой в клинических условиях находится на уровне 60% [10]. При этом биопсия является инвазивным методом и сопровождается соответствующими осложнениями, следовательно, этот метод не может быть рекомендован для рутинного использования, и он неудобен для проведения скрининговых программ.

Особые трудности возникают при исследовании малых почечных новообразований размером до 4 см, поскольку чувствительность и специфичность компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) при дифференциальной диагностике почечно-клеточного рака (ПКР) в таком случае не превышают 79–85% и 33–44% соответственно [11], что объясняет причины неоправданно высокой доли ложноположительных результатов при диагностике ПКР.

Лучевые критерии оценки эффективности медикаментозной терапии распространенного ПКР многими исследователями и клиницистами признаны неполноценными и не способными отображать ранний тканевой ответ, что не позволяет заблаговременно избежать неэффективного и дорогостоящего лечения с выраженной токсичностью [12, 13]. А алгоритмы диагностики и мониторинга послеоперационного течения ПКР не отвечают потребностям современной онкоурологии вследствие отсутствия универсального диагностического и прогностического молекулярного биомаркера, который бы определялся неинвазивным путем, без лучевой нагрузки на больного, наряду с низкой экономической стоимостью [14]. Все вышеизложенное определило актуальность выявления рациональности определения биомаркеров в сочетании с современными методами лучевой диагностики опухолей почки в клинической практике.

ЦЕЛЬ

Определение наиболее информативной комбинации определения биомаркеров в сочетании с современными методами лучевой диагностики опухолей почки в клинической практике.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материалом исследования послужили клинико-морфологические данные 133 больных с опухолями почек в анамнезе. Из них 56 (42,1%) женщин и 77 (57,9%) мужчин. В группу с доброкачественными опухолями вошли 15 человек (11,3%), средний возраст которых составил 64,7±10,3 года, а группу «рак почки» составили 118 пациентов (88,7%), средний возраст – 58,1 ± 10,1 года.

С целью выявления информативных маркеров опухолей почки проводили исследование по таким показателям, как пол, возраст, результаты КТ и УЗИ, васкуляризация, плотность, контрастирование опухоли, гистологическое исследование, уровни опухолевой пируваткиназы (TuPKM₂) и фактор роста эндотелия сосудов (VEGF).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакетов прикладных программ Statistica 10 и SAS JMP 11. Сравнения двух групп по количественным шкалам проводили на основе непараметрического критерия Манна – Уитни. Три группы и более сравнивали по количественным шкалам с помощью непараметрического критерия Краскела – Уоллеса. Для описания количественных показателей использовались среднее значение и стандартное отклонение в формате «M ± S». Статистическую значимость значений для бинарных и номинальных показателей определяли с использованием критерия Хи-квадрат Пирсона. Критический уровень достоверности статистической значимости был зафиксирован на уровне вероятности ошибки 0,05. Для определения возможности прогнозирования рака почки на основе нескольких независимых факторов применялся метод множественного регрессионного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты определения биомаркеров показали существенное повышение уровня опухолевой пируваткиназы и фактора роста эндотелия сосудов в группе пациентов с раком почки. Выявлено, что уровень TuPKM₂ у данных пациентов составил 46,3±27,2 Ед/л, а в группе с доброкачественными опухолями – 27,8±16,4 Ед/л, показатели VEGF составили 330,0±42,91 пг/мл и 266,3±26,39 пг/мл соответственно (р<0,05).

Проведенный анализ сравнения двух групп по данным ультразвукового исследования показал отсутствие статистически значимых различий в результатах.

Анализ сравнения результатов КТ показал, что единственный показатель, по которому различаются группы, – это результаты васкуляризации. В группе пациентов с раком почки гораздо чаще диагностировали гиперваскулярное образование, чем в группе с доброкачественными опухолями – 69,5% и 26,7% соответственно (рисунок 1). Уровень P (df=1) составил 0,0016.

 

Рисунок 1. Процентное соотношение показателей васкуляризации.

 

Согласно представленным на рисунке 1 данным оценки васкуляризации опухолей, можно отметить, что в группе пациентов с раком почки преобладали гиперваскулярные образования – 74,5%, у 6,4% пациентов данной группы выявлено гиповаскулярное образование, у 19,1% выявлено образование умеренной васкуляризации.

Среди доброкачественных опухолей отмечено преобладание гиповаскулярных образований – 40,0%, гиперваскулярные образования выявлены у 26,7% пациентов данной группы и у 33,3% пациентов с доброкачественной опухолью выявлено умеренно выраженное образование.

Проведенный анализ сравнения двух групп по плотности и контрастированию опухоли показал отсутствие статистически значимых различий.

На следующем этапе исследования нами был проведен гистологический анализ опухолей. На рисунке 2 представлены результаты статистического анализа сравнения различных значений васкуляризации в зависимости от гистологического строения опухоли.

 

Рисунок 2. Соотношение различных гистологических картин для всех типов васкуляризации.

 

Васкуляризация связана с морфологическим диагнозом: светлоклеточный ПКР в основном соответствовал гиперваскулярным образованиям, ангиомиолипома – гиповаскулярным образованиям и онкоцитома – гиповаскулярным либо умеренным образованиям.

На следующем этапе исследования нами был проведен анализ данных сравнения различных значений переменной «плотность».

Выделенные группы различаются только по наличию признаков рака, определенных с помощью контрастирования, что говорит о связи результатов показателя «плотность» и «контрастирование»: неоднородные образования обычно выявляют признаки рака при контрастировании (в 96,3% случаев), а изоденсивные образования выявляют признаки рака при контрастировании значительно реже (всего 52,8% случаев).

Результаты статистического анализа сравнения различных значений плотности и контрастирования представлены на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Процентное соотношение показателей характера контрастирования для всех уровней плотности.

 

Контрастирование и плотность, определенные с помощью КТ, взаимосвязаны между собой: гиподенсивное образование в основном соответствует неоднородному контрастированию при контрастировании, изоденсивное чаще всего соответствует однородному контрастированию, а неоднородное образование при определении плотности чаще всего соответствует интенсивному накоплению контраста при контрастировании.

Результаты статистического анализа сравнения различных значений плотности и гистологического строения опухоли показали, что статистически значимых различий между выделенными группами не наблюдается: патоморфологический диагноз с результатами определения плотности на КТ никак не связан.

Далее представлены результаты статистического анализа трех показателей контрастирования по всем переменным, измеренным в исследовании. Так, при сравнении трех групп пациентов, выделенных на основании типа контрастирования, между группами по полу, возрасту пациентов, по размерам опухоли, определенным на КТ, по гистологическому строению и по показателям TuPKM₂ и VEGF никаких различий не обнаружено.

По результатам статистического анализа сравнения различных значений контрастирования по бинарным переменным выявлено различие групп по показателям VEGF более 95 пг/мл, таких значений больше в группе интенсивного контрастирования, значительно меньше – в группе неоднородного и еще меньше – в группе однородного. Также выявлено, что признаков рака, выделенных на основании определения плотности на КТ, больше всего в группе неоднородного контрастирования, немногим меньше – в группе интенсивного и существенно, практически в 2 раза, меньше – в группе однородного, р<0,05.

В соответствии с полученными данными проведенного анализа по формированию важнейших факторов риска выявления рака почки было высказано предположение, что важнейшими признаками рака почки являются гиперваскулярность новообразования, интенсивное либо неоднородное контрастирование опухоли, уровень TuPKM₂ более 15 Ед/л, уровень VEGF более 95 пг/мл.

В результате анализа можно заключить, что наиболее важными показателями для диагностики рака почки являются гиперваскулярность новообразования (относительный риск = 1,24), повышение уровня TuPKM₂ более 15 Ед/л (относительный риск = 1,24), характер контрастирования (относительный риск = 1,13) (таблица 1).

 

Фактор	Доброкачественные опухоли	Рак почки	Всего	Относительный риск	Уровень P (df=1)
Гиперваскулярная опухоль	36 (76,6%)	82 (95,3%)	47/86	1,24 (1,06-1,47)	0,0011
TuPKM2 >= 15 Ед/л	8 (72,7%)	110 (90,2%)	11/122	1,24 (0,86-1,79)	0,0800
Неоднородное контрастирование	30 (81,1%)	88 (91,7%)	37/96	1,13 (0,96-1,34)	0,0837
Гиперденсивное новообразование	41 (93,2%)	77 (86,5%)	44/89	0,93 (0,83-1,04)	0,2529
VEGF >= 95 пг/мл	29 (85,3%)	89 (89,9%)	34/99	1,05 (0,9-1,23)	0,4640

Таблица 1. Важнейшие факторы риска выявления рака почки

Table 1. The key risk factors for detecting kidney cancer

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Поиск оптимального онкомаркера почечно-клеточного рака, удовлетворяющего потребности современных клиницистов, является важной задачей современной медицины. Несмотря на активные исследования, направленные на выявление новых универсальных диагностических или прогностических средств, которые можно использовать при диагностике ПКР, раннее выявление и диагностика данной патологии остаются проблемой для онкологов. Частота поздней диагностики данного заболевания является относительно высокой по сравнению с другими урологическими опухолями. Это обусловлено бессимптомным течением, характерным для ранних стадий болезни. Существующая насущная необходимость в биомаркерах, пригодных для раннего распознавания ПКР, определила цель настоящего исследования.

На сегодня существует ряд серологических маркеров, которые вызывают интерес как средства совершенствования ранней диагностики ПКР. К таким маркерам относятся TuPKM₂ и VEGF. В результате проведенного сравнения эквивалентных по возрасту исследуемых групп выявлено существенное повышение уровня опухолевой пируваткиназы у пациентов с раком почки, практически в два раза превышающего показатели пациентов с доброкачественными опухолями, – 46,3±27,2 Ед/л и 27,8±16,4 Ед/л соответственно, р<0,05. Сходные данные получены и другими исследователями. B. Nisman и соавторы отметили, что TuPKM₂ является предиктором рецидива заболевания, и она также была значительно выше у пациентов с подозрением на метастазы по сравнению с теми, у кого их не было [15]. Интересен анализ уровня этого онкомаркера, проведенный у пациентов без метастазов после хирургического лечения, который обнаружил нормализацию высокого уровня TuPKM₂ через 11 недель после лечения. В зависимости от того, оставался уровень онкомаркера постоянным или рос, диагностировали рецидив или появление метастазов [16].

Также различия выявлены и для другого исследуемого биомаркера – фактора роста эндотелия сосудов. В группе пациентов с раком почки уровень VEGF составлял 330,0±42,91 пг/мл, тогда как в группе пациентов с доброкачественными опухолями – 266,3±26,39 пг/мл, р<0,05. Известно, что чрезмерная экспрессия ангиогенных факторов, в том числе VEGF, индуцирует рост новых сосудов. Таким образом, он является ключевым медиатором инвазии при раке почки. Проведенные исследования показывают, что уровень VEGF в сыворотке крови коррелирует со степенью ядерной атипии и стадией рака почки, а также с развитием метастазов [17]. Недостатком этого маркера является его высокое присутствие в тромбоцитах в норме, поэтому во время тромболизиса уровень VEGF в крови возрастает. Этот факт ограничивает его использование в качестве самостоятельного маркера опухолевого неоангиогенеза и соответственно в качестве маркера рака почки [18].

Сегодня компьютерная томография является рутинным лучевым исследованием при опухолях почки, которое позволяет с высокой точностью проводить стадирование новообразования, определять характер его роста и наличие некротических участков. Исследователи получили обнадеживающие результаты по дифференциации гистологических субтипов рака почки и опухолей с разной степенью ядерной атипии [19].

В проведенном нами исследовании результатов КТ статистически значимых различий в группах по размерам опухоли не обнаружено. На основании сравнения групп по бинарным переменным можно сказать, что единственный показатель, по которому группы различаются, – это результаты показания васкуляризации КТ. В группе пациентов с раком почки гораздо чаще диагностируется гиперваскуляризация, чем в группе с доброкачественными опухолями (69,5% и 26,7% соответственно), р<0,05. При рассмотрении качественных результатов определения васкуляризации у большинства пациентов с раком почки диагностируется гиперваскулярное образование 74,5%, тогда как у пациентов с доброкачественной опухолью таких диагнозов всего 26,7%. У пациентов с доброкачественной опухолью гораздо чаще встречаются гиповаскулярные образования (40%) или умеренные образования (33,3%).

Самые высокие значения уровней TuPKM₂ и VEGF наблюдаются у пациентов с гиперваскуляризацией, а самые низкие – у пациентов с умеренной васкуляризацией. Также выявлено, что гиповаскулярное новообразование соответствует по большей части доброкачественным опухолям, реже – первой стадии рака почки; а гиперваскуляризация в большинстве случаев соответствует 1 стадии, реже – 3 стадии; умеренная васкуляризация в большинстве случаев соответствует 1 стадии, реже – доброкачественной патологии. Гистологический тип новообразования связан с характером васкуляризации: светлоклеточный ПКР в основном выявлялся при гиперваскулярных образованиях, ангиомиолипома – при гиповаскулярных образованиях, а онкоцитома – при гиповаскулярном образовании либо умеренной васкуляризации. Различий между группами по контрастированию и плотности, а также по результатам УЗИ не обнаружено.

Для оценки диагностической точности маркеров рака почки был выполнен ROC-анализ для каждого из показателей всех категорий. Результаты анализа позволяют заключить, что наиболее важными переменными для диагностики рака почки являются васкуляризация (относительный риск = 1,24), повышение уровня TuPKM₂ более 15 Ед/л (относительный риск = 1,24), характер накопления контраста и уровень фактора роста эндотелия сосудов имеют меньшее диагностическое значение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наиболее важными данными для диагностики рака почки по результатам исследования являются TuPKM₂ и характер васкуляризации опухоли. Группы с разными новообразованиями статистически значимо различаются по показателям TuPKM₂ и VEGF. Васкуляризация связана с гистологией новообразований. Характер контрастирования и плотность, определенные с помощью КТ, взаимосвязаны между собой.

В клинической практике диагностики опухолей почки рациональным является комплексное исследование, включающее определение опухолевой пируваткиназы в сочетании с ультразвуковым исследованием почек и компьютерной томографией.

Конфликт интересов: все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

About the authors

Sergei Yu. Ilivanov

Kazan State Medical Academy

Author for correspondence.
Email: ilivanovs@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8575-3348

graduate student of the Department of Oncology, radiology and palliative medicine

Russian Federation, Kazan

Kamil S. Khaertinov

Kazan State Medical Academy

Email: khaer@mi.ru
ORCID iD: 0000-0003-4764-560X

Head of the Central scientific research laboratory

Russian Federation, Kazan

Guzel A. Usmanova

Tatarstan Regional Clinical Cancer Center

Email: gausmanova@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5161-6919

Head of the Immunological Laboratory

Russian Federation, Kazan

Rustem Sh. Khasanov

Kazan State Medical Academy

Email: rustem.hasanov@tatar.ru
ORCID iD: 0000-0003-4107-8608

PhD, Corresponding Member of RAS, Professor, Head of the Department of Oncology, radiology and palliative medicine

Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files