WartoÊç rokownicza markerów koêciotworzenia i resorpcji koêci u pacjentów z mi sakiem koêciopochodnym

Transkrypt

1 NOWOTWORY Journal of Oncology 2006 volume 56 Number WartoÊç rokownicza markerów koêciotworzenia i resorpcji koêci u pacjentów z mi sakiem koêciopochodnym Joanna Gajewska 1, Jadwiga Ambroszkiewicz 1, Teresa Klepacka 2, Magdalena Rych owska-pruszyƒska 3, Teresa Laskowska-Klita 1 Streszczenie. Dane z piêmiennictwa wskazujà na mo liwoêç zastosowania specyficznych markerów obrotu kostnego do wykrywania i monitorowania leczenia nowotworów koêci, w tym równie mi saka koêciopochodnego u dzieci. Zgodnie z klasyfikacjà uwzgl dniajàcà struktur histologicznego utkania nowotworowego wyró nia si szereg podtypów osteosarcoma. WÊród nich najliczniej reprezentowany jest podtyp konwencjonalny mieszany, w którym ró ne struktury utkania wyst pujà obok siebie. Celem pracy by o zbadanie wybranych markerów obrotu kostnego u pacjentów z mieszanym podtypem osteosarcoma w trakcie leczenia. Materia i metody. Badaniami obj to 23 pacjentów (7 dziewczàt, 16 ch opców) w wieku 5-20 lat z mieszanà postacià osteosarcoma. W badanej grupie by o 12 pacjentów z korzystnym (remisja) i 11 z niekorzystnym rokowaniem (progresja). Osteokalcyn (OC), kostnà frakcj fosfatazy alkalicznej (BALP) i usieciowane telopeptydy kolagenu typu I (CTX) oznaczano w surowicy krwi pacjentów metodà immunoenzymatycznà (ELISA) przed leczeniem, w trakcie chemioterapii przed- i pooperacyjnej oraz po zakoƒczeniu leczenia. Wyniki. WartoÊci badanych markerów obrotu kostnego w momencie biopsji u chorych z korzystnym i niekorzystnym rokowaniem by y zbli one. W trakcie stosowanej chemioterapii obserwowane wartoêci OC, BALP i CTX by y ni sze ni przed leczeniem. Jednak e, w grupie pacjentów rokujàcych niekorzystnie by y wy sze ni u rokujàcych korzystnie. Natomiast po zakoƒczeniu leczenia pooperacyjnego poziom markerów koêciotworzenia by oko o 3-krotnie wy szy, a markera resorpcji 2-krotnie wy szy u pacjentów z progresjà choroby w porównaniu z chorymi w okresie remisji. Uzyskane ró nice dla OC, BALP i CTX by y istotne statystycznie na poziomie ufnoêci odpowiednio p<0,05, p<0,02, p<0,002. Wnioski. powy sze wyniki wskazujà, e u pacjentów z mieszanym podtypem osteosarcoma markery obrotu kostnego mogà byç przydatne w monitorowaniu terapii i ocenie jej skutecznoêci. Dalsze badania dotyczàce metabolizmu kostnego zarówno w mieszanym podtypie, jak i w innych postaciach wyst pujàcych w osteosarcoma, pozwolà jednoznacznie oceniç wartoêç rokowniczà markerów koêciotworzenia i resorpcji koêci. S owa kluczowe: markery obrotu kostnego, mi sak koêciopochodny, podtyp mieszany, rokowanie Wst p 1 Zak ad Biochemii Klinicznej 2 Zak ad Patomorfologii 3 Klinika Chirurgii Onkologicznej Dzieci i M odzie y Instytut Matki i Dziecka w Warszawie Praca finansowana w ramach projektu badawczego KBN nr 4PO5E08519 Struktura koêci, dostosowana do mechanicznych potrzeb organizmu, w znacznym stopniu zale y od przebudowy wewn trznej koêçca odbywajàcej si przez ca e ycie osobnicze. Proces ten pe ni funkcje modulujàce, umo liwia wytworzenie jej prawid owej, dostosowanej do obcià eƒ architektury oraz naprawianie mikrouszkodzeƒ. W badaniach dotyczàcych poszukiwania biochemicznych wskaêników obrotu kostnego zwrócono uwag na czàsteczki bia kowe lub produkty ich degradacji uwalniane podczas przebudowy koêci. Stwierdzono, e odzwierciedlajà one aktywnoêç wszystkich procesów przebudowy, odbywajàcych si w danym czasie w obr bie ca ego szkieletu, oraz dostarczajà wielu informacji przydatnych do monitorowania leczenia schorzeƒ uk adu kostnego oraz przewidywania efektów jego leczenia [1, 2]. Nowotworom z oêliwym i przerzutom nowotworowym do koêci cz sto towarzyszy zaburzenie równowagi w obrocie kostnym objawiajacym si nasileniem procesu koêciotworzenia i/lub resorpcji koêci. Dotychczas wartoêç rokownicza tych markerów by a oceniana g ównie u osób doros ych z chorobà nowotworowà dajàcà przerzuty do koêci [3-5]. Przerzuty do koêci zwiàzane sà z infiltracjà i ekspansjà komórek nowotworowych do szpiku kostnego i w efekcie z aktywacjà osteoklastów i nasileniem osteolizy i/lub osteosklerozy [6]. Z procesami tymi wspó istniejà zmiany w st eniach markerów koêciotworzenia i resorpcji koêci, wêród których na szczególnà uwag zas ugu-

2 564 je kostna frakcja fosfatazy alkalicznej (bone alkaline phosphatase BALP), osteokalcyna (osteocalcin OC) i usieciowany telopeptyd kolagenu typ I (C-terminal cross-linking telopeptide of type I collagen CTX) [7]. Wzrost aktywnoêci BALP i OC stwierdzono u pacjentów z rakiem piersi i rakiem prostaty z przerzutami do koêci [8,9]. W przypadku raka piersi Marchei i wsp. [8] wykazali du à czu oêç i specyficznoêç BALP, której wzrost aktywnoêci wyprzedza nawet o kilka miesi cy pojawienie si w badaniach scyntygraficznych przerzutów do koêci. U chorych z rakiem prostaty wykazano, e st enie CTX w surowicy krwi u pacjentów bez przerzutów by o wy sze o oko o 25%, a u chorych z przerzutami 4-krotnie wy sze w porównaniu z grupà kontrolnà [9]. Oznaczanie usieciowanych telopeptydów wydaje si byç szczególnie u yteczne, gdy poziomy zarówno CTX, jak i NTX (N terminal cross linking telopeptide of type I collagen), korelujà dodatnio z iloêcià ognisk przerzutowych i progresjà nowotworu [10, 11]. Badania w asne dotyczàce markerów koêciotworzenia i resorpcji koêci wskazujà na ich przydatnoêç jako wskaêników progresji choroby w monitorowaniu leczenia pacjentów z mi sakiem koêciopochodnym [12, 13]. Podwy szona aktywnoêç BALP oraz wy sze st enie CTX i OC we krwi mogà mieç zwiàzek z niekorzystnym rokowaniem u tych chorych. Jednak e, badania te obejmowa- y pacjentów z mi sakiem koêciopochodnym nale àcym do ró nych podtypów histologicznych. Wiadomo, e osteosarcoma jest histologicznie wielopostaciowym guzem o wielopotencjalnych mo liwoêciach ró nicowania pod- Êcieliska mezenchymalnego. Cechà charakterystycznà i elementem istotnym w diagnostyce guza jest tworzenie osteoidu i/lub koêci bezpoêrednio z mi sakowego pod- Êcieliska mezenchymalnego, bez poêrednictwa chrzàstki. Stàd, zgodnie z klasyfikacjà uwzgl dniajàcà struktur histologicznego utkania nowotworowego, wyró nia si szereg podtypów osteosarcoma. WÊród nich licznie reprezentowany jest podtyp konwencjonalny mieszany, w którym ró ne struktury utkania wyst pujà obok siebie [14]. Celem pracy by a ocena wybranych markerów obrotu kostnego u pacjentów z najcz stszym histologicznie konwencjonalnym, mieszanym podtypem osteosarcoma w przebiegu leczenia. Materia i metody Badaniami obj to 23 pacjentów (7 dziewczàt, 16 ch opców) w wieku 5-20 lat z konwencjonalnà, mieszanà postacià osteosarcoma leczonych w Klinice Chirurgii Onkologicznej Dzieci i M odzie y IMD w latach Wyró niono 2 podgrupy: korzystnie rokujàcà z remisjà choroby (12 dzieci), niekorzystnie rokujàcà z progresjà choroby w trakcie leczenia (11 dzieci). Pacjenci otrzymywali chemioterapi przedoperacyjnà, mieli wykonany zabieg operacyjny oraz byli poddani chemioterapii pooperacyjnej. Leczenie chemiczne by o prowadzone wed ug protoko u EORTC (adriamycyna, cisplatyna) lub SFOP (adriamycyna, metotreksat, etopozyd, ifosfamid). U wszystkich pacjentów wykonano oznaczenia markerów koêciotworzenia i resorpcji koêci w surowicy krwi: przed leczeniem, w trakcie chemioterapii przed- i pooperacyjnej oraz po zakoƒczeniu leczenia. Badania uzyska y akceptacj Komisji Etycznej IMD. Krew ylnà pobierano na czczo w godzinach rannych. Surowic uzyskanà po odwirowaniu (300 g, 4 C, 10 min.) zamra ano w 20 C do momentu oznaczenia (nie d u ej ni 2 miesiàce). Poziom osteokalcyny oraz usieciowanego telopeptydu kolagenu typu I oznaczono metodà immunoenzymatycznà z u yciem zestawu N-mid Osteocalcin One Step Elisa i Serum CrossLaps One Step Elisa firmy Osteometer Bio Tech, Dania. AktywnoÊç kostnej frakcji fosfatazy alkalicznej badano metodà immunoenzymatycznà ELISA z zastosowaniem zestawu Alkphase-B firmy Metra Biosystem, USA. W analizie statystycznej u yto pakiet Statistica 6.0. Wyniki przedstawiono w postaci mediany i zakresu wartoêci (25-75%). IstotnoÊç ró nic sprawdzono testem Manna-Whitneya. Za istotne statystycznie uznano ró nice na poziomie ufnoêci p<0,05. Wyniki Zmiany parametrów obrotu kostnego w przebiegu leczenia w zale noêci od rokowania przedstawiono na Rycinach 1, 2 i 3. St enie osteokalcyny w momencie biopsji u chorych z korzystnym i niekorzystnym rokowaniem by- o podobne (Ryc. 1). W trakcie chemioterapii przedoperacyjnej w obu grupach pacjentów st enie tego bia ka w surowicy krwi spada o o oko o 30-35%. Podczas leczenia pooperacyjnego wartoêci OC by y wy sze o 15% u chorych dobrze rokujàcych, ale o 30% u rokujàcych êle. Po zakoƒczeniu leczenia u pacjentów z rokowaniem korzystnym st enie osteokalcyny utrzymywa o si na podobnym poziomie (mediana 44,2 μg/l), natomiast w grupie êle rokujàcych by o prawie 3-krotnie wy sze (mediana 122,8 μg/l, p<0,05). AktywnoÊç kostnej frakcji fosfatazy alkalicznej w trakcie leczenia wst pnego by a ni sza o oko o 40% ni w momencie diagnozy i nie zmienia a si w sposób istotny podczas chemioterapii uzupe niajàcej. Natomiast po leczeniu u chorych ze z ym rokowaniem w odró nieniu od pacjentów z rokowaniem korzystnym aktywnoêç BALP (mediana 37,5 U/L) by a oko o 3-krotnie wy sza (mediana 104,8 U/L; p<0,02) (Ryc. 2). Poziom markera resorpcji CTX u pacjentów dobrze rokujàcych obni y si w trakcie chemioterapii przedoperacyjnej o oko o 85%, nast pnie podczas leczenia pooperacyjnego wzrós o 15% i pozostawa na podobnym poziomie po zakoƒczeniu leczenia. Natomiast u chorych ze z ym rokowaniem w trakcie chemioterapii przed zabiegiem spadek st enia CTX by mniejszy, tylko o oko o 30%, a nast pnie podczas chemioterapii pooperacyjnej wzrasta o 30%. Po zakoƒczeniu leczenia u pacjentów z progresjà choroby poziom markera resorpcji koêci by 2- -krotnie wy szy (mediana pmol/l; p<0,002) w porównaniu z wartoêciami uzyskanymi u chorych w okresie remisji (mediana 8195 pmol/l) (Rys. 3). Dyskusja W pracy wyró niono dwie grupy dzieci z mi sakiem ko- Êciopochodnym korzystnie oraz niekorzystnie rokujàcych, z progresjà choroby w trakcie leczenia. W obu grupach przeêledzono dynamik zmian markerów obrotu kostne-

3 565 Ryc. 1. St enie OC w surowicy krwi pacjentów z korzystnym (a) i niekorzystnym (b) rokowaniem podczas diagnozy (1), chemioterapii przedoperacyjna (2), chemioterapii pooperacyjnej (3) oraz po zakoƒczeniu leczenia (4) go przed leczeniem, w trakcie prowadzonego leczenia oraz po jego zakoƒczeniu. St enie OC, BALP i CTX przed rozpocz ciem leczenia przeciwnowotworowego by- o cz sto zbli one w obu badanych grupach. W trakcie chemioterapii wst pnej, a tak e kontynuowanej po zabiegu operacyjnym u wi kszoêci badanych pacjentów poziomy wszystkich trzech markerów metabolizmu kostnego ulega y znacznemu obni eniu, chocia by y cz Êciej wy sze u pacjentów z niekorzystnym rokowaniem ni u dobrze rokujàcych. Najwi ksze ró nice pomi dzy badanymi grupami obserwowano po zakoƒczonym leczeniu. U chorych z progresjà choroby wartoêci obu markerów koêciotworzenia by y 3-krotnie wy sze, a CTX 2-krotnie wy sze ni u pacjentów z remisjà. Z danych z piêmiennictwa wynika, e u pacjentów z rakiem prostaty, p uc, piersi i mi sakiem Ewinga wyst puje wzrost aktywnoêci BALP we krwi [8, 10, 15, 16]. W swoich badaniach Fontana i wsp. [9] oraz Jung i wsp. [17] stwierdzili u pacjentów z nowotworem prostaty wysokie wartoêci BALP wspó istniejàce z przerzutami do koêci. Zauwa ono ponadto, e aktywnoêç tego enzymu koreluje pozytywnie nie tylko z liczbà potwierdzonych radiologicznie ognisk przerzutowych, lecz równie ze stopniem zaawansowania choroby [8, 16, 18]. Obserwacje te, jak i wyniki w asne dotyczàce pacjentów

4 566 Ryc. 2. AktywnoÊç BALP w surowicy krwi pacjentów z korzystnym (a) i niekorzystnym (b) rokowaniem podczas diagnozy (1), chemioterapii przedoperacyjna (2), chemioterapii pooperacyjnej (3) oraz po zakoƒczeniu leczenia (4) z osteosarcoma, wskazujà, e u tych chorych procesy ko- Êciotworzenia mogà byç nasilone. Tym bardziej, e drugi marker koêciotworzenia osteokalcyna wydaje si mieç, podobnie jak BALP, wartoêç diagnostycznà w progresji osteosarcoma. WczeÊniej u ytecznoêç BALP oraz OC w diagnostyce mi saka koêciopochodnego sugerowali Fanburg i wsp. [19] i Nagoya i wsp. [20] w badaniach immunohistochemicznych. W literaturze dyskutuje si te wartoêç rokowniczà wskaêników resorpcji koêci. Wydaje si, e zwi kszone ich wydzielanie jest skutkiem wzmo onych procesów resorpcji indukowanych przez proces nowotworowy. U doros ych pacjentów z pierwotnymi guzami prostaty, p uc, piersi, nerek, gard a i uk adu pokarmowego st enia wskaêników resorpcji koêci sà podwy szone [8, 15, ]. Dotyczy to szczególnie pacjentów z przerzutami, u których st enie CTX mo e byç prawie 4-krotnie wy sze ni w grupie kontrolnej [9]. Berruti i wsp. [10] oraz Demers i wsp. [11] wykazali, e st enia markerów resorpcji dodatnio korelujà z iloêcià ognisk przerzutowych i progresjà nowotworu. Body i wsp. [24] sugerujà, e ocena skutecznoêci leczenia przeciwnowotworowego z zastosowaniem markerów resorpcji koêci mo e byç zdecydowanie szybsza i bardziej czu a ni przy u yciu konwencjonal-

5 567 Ryc. 3. Ste enie CTX w surowicy krwi pacjentów z korzystnym (a) i niekorzystnym (b) rokowaniem podczas diagnozy (1), chemioterapii przedoperacyjna (2), chemioterapii pooperacyjnej (3) oraz po zakoƒczeniu leczenia (4) nych metod radiologicznych i scyntygraficznych. Spadek st eƒ tych wskaêników Êwiadczy cz sto o dobrej odpowiedzi na zastosowane leczenie, podczas gdy wzrost wskazuje na progresj choroby [25]. Obserwacje te sà zgodne z naszymi wczeêniejszymi i przedstawianymi w niniejszej pracy wynikami dotyczàcymi pacjentów z konwencjonalnym, mieszanym podtypem osteosarcoma [12]. Nie mo na zatem wykluczyç, e u dzieci z mi sakiem koêciopochodnym, podobnie jak w chorobie nowotworowej doros ych, markery resorpcji mogà byç prognostycznie u yteczne. Obserwacje te korespondujà z badaniami Ferrari i wsp. [26], którzy u chorych z osteosarcoma stwierdzili zwi kszone wydalanie z moczem markerów resorpcji koêci. Autorzy ci wnioskujà, e u dzieci z tym nowotworem intensywny proces resorpcji koêci mo e byç zwiàzany ze stopniem agresywnoêci guza. WartoÊç rokownicza wskaêników obrotu kostnego u dzieci i m odzie y z ró nymi podtypami histologicznymi mi saka koêciopochodnego nie by a dotychczas systematycznie badana. Z uzyskanych powy ej danych wynika, e wzrost wartoêci zarówno markerów koêciotworzenia, jak i resorpcji koêci u pacjentów z mieszanym podtypem osteosarcoma, cz sto towarzyszy progresji choroby, podczas gdy ich obni enie mo e wskazywaç na dobrà odpowiedê

6 568 na leczenie. Wskaêniki te mog yby byç stosowane zarówno podczas prowadzonego leczenia przeciwnowotworowego, pozwalajàc na ocen skutecznoêci stosowanej terapii, jak i po zakoƒczeniu leczenia w ramach rutynowych badaƒ kontrolnych w celu wykrywania ewentualnych wczesnych zmian przerzutowych. Jednak e, dopiero dalsze badania dotyczàce metabolizmu kostnego zarówno w mieszanym podtypie jak i pozosta ych podtypach osteosarcoma, pozwolà jednoznacznie oceniç wartoêç rokowniczà markerów koêciotworzenia i resorpcji koêci. Wnioski 1. U dzieci i m odzie y z konwencjonalnym, mieszanym podtypem mi saka koêciopochodnego leczenie przeciwnowotworowe mo e obni aç tempo obrotu kostnego na skutek hamowania zarówno procesu koêciotworzenia, jak i resorpcji koêci. 2. U pacjentów z konwencjonalnà, mieszanà postacià osteosarcoma, wysokie wartoêci wskaêników koêciotworzenia i resorpcji koêci podczas leczenia i po jego zakoƒczeniu wià à si z rokowaniem niekorzystnym i mogà wskazywaç na progresj choroby. Dr n. biol. Joanna Gajewska Instytut Matki i Dziecka Zak ad Biochemii Klinicznej Warszawa, ul. Kasprzaka 17a biochem@imid.med.pl 15. Plebani M, Bernardi D, Zaninotto M i wsp. New and traditional serum markers of bone metabolism in the detection of skeletal metastases. Clin Biochem 1996; 29: Alatas F, Alatas O, Metintas M i wsp. Usefulness of bone markers for detection of bone metastases in lung cancer patients. Clin Biochem 2002; 35: Jung K, Lein M, Stephan C i wsp. Comparison of 10 serum bone turnover markers in prostate carcinoma patients with bone metastatic spread: diagnostic and prognostic implications. Int Cancer 2004; 111: Berruti A, Piovesan A, Torta M i wsp. Biochemical evaluation of bone turnover in cancer patients with bone metastases: relationship with radiograph appearances and disease extension. Br J Cancer 1996; 73: Fanburg JC, Rosenberg AE, Weaver DL i wsp. Osteocalcin and osteonectin immunoreactivity in the diagnosis of osteosarcoma. Am J Clin Pathol 1997; 108: Nagoya S, Uede T, Wada T i wsp. Detection of bone-type alkaline phosphatase by monoclonal antibodies reacting with human osteosarcoma-associated antigen. Jpn J Cancer Res 1991; 82: Kir ZO, Oner P, Iyidogan YO i wsp. Serum prolidase I activity and some bone metabolic markers in patients with breast cancer: in relation to menopausal status. Clin Biochem 2003; 36: Noguchi M, Yahara J, Noda S. Serum levels of bone turnover markers parallel the results of bone scintigraphy in monitoring bone activity of prostate cancer. Urology 2003; 61: Vinholes J, Coleman R, Eastell R. Effects of bone metastases on bone metabolism: implication for diagnosis imaging and assessment of response to cancer treatment. Cancer Treat Rev 1996; 22: Body JJ, Dumon JC, Gineyts M i wsp. Comparative evaluation of markers of bone resorption in patients with breast cancer-induced osteolysis before and after bisphosphonate therapy. Br J Cancer 1997;7 5: Coleman RE. Monitoring of bone metastases. Eur J Cancer 1998; 34: Ferrari S, Zolezzi C, Pratelli L i wsp. Urinary excretion of pyridinium cross-links and serum osteocalcin levels in patients with primary high-grade osteosarcoma. Calcif Tissue Int 2003; 73: 1-4. Otrzymano: 27 marca 2006 r. Przyj to do druku: 23 maja 2006 r. PiÊmiennictwo 1. Szulc P, Seeman E, Delmas PD. Biochemical meaurements of bone turnover in children and adolescents. Osteoporos Int 2000; 11: Seibel MJ. Molecular markers of bone turnover: biochemical, technical and analytical aspects. Osteoporos Int 2000; Suppl 6: Vinholes J, Coleman R, Eastell R. Effects of bone metastases on bone metabolism: implication for diagnosis imaging and assessment of response to cancer treatment. Cancer Treat Rev 1996; 22: Souberbielle JC, Cormier C, Kindermans C. Bone markers in clinical practice. Curr Opin Rheumatol 1999; 11: Seregeni E, Martinetti A, Ferrari L i wsp. Clinical utility of biochemical marker of bone remodeling in patients with metastases of solid tumors. Q J Nucl Med 2001; 5: Goltzman D. Osteolysis and cancer. J Clin Invest 2001; 107: Demers LM. Biochemical markers in the menagement of patients with metastatic bone disease. Clin Chem 1999; 45: Marchei P, Santini D, Bianco V i wsp. Serum ostase in the follow-up of breast cancer patients. Anticancer Res 1995; 15: Fontana A, Delmas PD. Markers of bone turnover in bone metastases. Cancer 2000; 88: Berruti A, Dogliotti L, Gorzegno G i wsp. Differential patterns of bone turnover in relation to bone pain and disease extent in bone in cancer patients with skeletal metastases. Clin Chem 1999; 45: Demers LM, Costa L, Lipton A. Biochemical markers and skeletal metastases. Cancer 2000; 88: Ambroszkiewicz J, Gajewska J, Laskowska-Klita T i wsp. Biochemiczne wskaêniki procesu resorpcji koêci u dzieci z osteosarcoma. Med Wieku Rozwoj 2004; 8: Gajewska J, Ambroszkiewicz J, Rych owska-pruszynska M i wsp. Markery koêciotworzenia u dzieci z osteosarcoma. Med Wieku Rozwoj 2004; 8: Bertoni F, Bacchini P. Classification of bone tumors. Eur J Radiol 1988; 27: 74-6.