Nowiny Lekarskie 2000, 69, 8, 665 672 ARLETA WOJCIECHOWSKA-ŁĄCKA 1, EWA ADAMIAK 2, JAN K. ŁĄCKI 3, BARBARA CERKASKA-GŁUSZAK 2 ODPOWIEDŹ OSTREJ FAZY I STĘŻENIE INTERLEUKINY-6 W SUROWICY CHORYCH NA RAKA PŁUC PODDANYCH RADYKALNEJ RADIOTERAPII 1 Z Oddziału Ginekologicznego Wielkopolskiego Centrum Onkologii Kierownik: dr med. Andrzej Roszak 2 Z Zakładu Radioterapii Wielkopolskiego Centrum Onkologii Kierownik: dr med. Grażyna Stryczyńska 3 Z Kliniki Reumatologii i Immunologii Klinicznej Akademii Medycznej im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu, p.o. Kierownika: dr hab. med. Jan K. Łącki Streszczenie SŁOWA KLUCZOWE: interleukina-6, odpowiedź ostrej fazy, rak płuca, radioterapia 36 chorych na raka płuc napromieniano w warunkach terapii megawoltowej. W trakcie 12-miesięcznej obserwacji oznaczano stężenie interleukiny-6 (IL-6), białka C-reaktywnego (CRP), alfa- 1-kwaśnej glikoproteiny (AGP) i alfa-1-antychymotrypsyny (ACT). Średnie stężenie IL-6 uległo statystycznie istotnemu obniżeniu po zastosowanym leczeniu. U chorych z progresją i stagnacją procesu chorobowego nie odnotowano statystycznie istotnych różnic w stężeniu IL-6 i CRP w 12 miesięcy po zastosowanym leczeniu. Średnie wartości stężenia IL-6 i CRP w grupie chorych z remisją uległy istotnemu obniżeniu. Analiza stężeń AGP i ACT w surowicy chorych z progresją, stagnacją i remisją procesu chorobowego nie wykazała statystycznie istotnych różnic. Oznaczenia stężenia IL-6 i CRP, w raku płuc, wskazują na jego użyteczność w ocenie skuteczności stosowanej radioterapii oraz w prognozowaniu przebiegu choroby. LEVELS OF INTERLEUKIN-6 AND THE ACUTE PHASE RESPONSE IN LUNG CANCER PATIENTS TREATED WITH RADIOTHERAPY Summary KEY WORDS: interleukin-6, acute phase response, lung cancer, radiotherapy Thirty-six patients were treated with curative radiotherapy for 12 months. The levels of interleukin-6 (IL-6), C-reactive protein (CRP), alpha-1-acid glycoprotein (AGP) and alpha-1-antichymotrypsine (ACT) were evaluated. The levels of IL-6 significantly decreased in patients with remission, and did not change in patients with propression and stable disease. The levels of AGP and ACT did not change statistically during the observation. It follows that the levels of IL-6 and CRP are useful in assessing the efficacy of radiotherapy and in the prognosis.
666 A. Wojciechowska-Łącka i inni Wstęp Rak płuc jest najczęściej występującym nowotworem złośliwym u mężczyzn [16]. U kobiet tylko rak piersi, jelita i skóry charakteryzuje się wyższą częstością występowania. Wysokiej zachorowalności towarzyszy także wysoka śmiertelność, która pomimo postępów we wczesnej diagnostyce utrzymuje się na stałym poziomie. Prognoza w raku płuca zależy nie tylko od wczesnego diagnozowania, ale również od możliwości sprawnego i prawidłowego monitorowania przebiegu choroby. Z tego względu trwają poszukiwania czynników umożliwiających właściwą ocenę postępu choroby przy prostocie oznaczenia i niewielkich kosztach. Zmiany stężenia niektórych substancji biologicznych w płynach ustrojowych, takich jak białka nowotworowo-płodowe czy białka ostrej fazy [4, 11], mogą służyć temu celowi [17]. Białka ostrej fazy (BOF) są heterogenną grupą białek, których stężenie wzrasta lub maleje w wyniku uszkodzenia ciągłości tkanek, np. w stanach zapalnych oraz w procesach nowotworowych. BOF tradycyjnie dzieli się na trzy grupy: 1. których stężenie wzrasta kilkadziesiąt do kilkasetkrotnie, 2. których stężenie wzrasta 2-4 razy, 3. których stężenie wzrasta do 50%. Największe kliniczne zastosowanie znalazły białka 1 grupy do których zaliczamy białko C-reaktywne (CRP) i Seromukoid A (SAA) [4, 6, 14]. Znalazło ono zastosowanie przy ocenie aktywności i w monitorowaniu chorych na niektóre nowotwory złośliwe [6, 7, 18, 19]. Jego stężenie wzrasta bowiem z powodu powiększenia obszaru martwicy. Obserwowano także reakcje na pojawienie się ogniska przerzutowego. Synteza BOF zachodzi głównie w wątrobie i podlega regulacji szeregu cytokin, z których najważniejszą rolę odgrywa interleukina-6 (IL-6). Badania in vitro wykazały, że komórki raka płuc mają zdolność produkcji dużych ilości IL-6 [1]. Stwierdzono także, że poziom interleukiny-6 w surowicy chorych na raka płuc ulega podwyższeniu [1, 20, 21]. Istnieją doniesienia [9, 13] wskazujące na możliwość zastosowania oznaczeń CRP w monitorowaniu chorych na nowotwory płuc. Celem obecnej pracy była ocena przydatności oznaczeń BOF i IL-6 w prognozowaniu przebiegu procesu nowotworowego w raku płuc. Materiał i metody Chorzy: Badania przeprowadzono w grupie 36 (2 kobiety i 34 mężczyzn) chorych na raka płuc, leczonych w Zakładzie Radioterapii Wielkopolskiego Centrum Onkologii od 1990 roku do 1994 roku. Średni wiek chorych wynosił 45.3 lat (zakres od 37 do 69 lat). U wszystkich chorych
Odpowiedź ostrej fazy i stężenie interleukiny-6 w surowicy chorych na raka płuc... 667 rozpoznanie raka płuc potwierdzono badaniem histopatologicznym (carcinoma planoepithelialae). Chorzy zostali podzieleni na trzy grupy w zależności od zaawansowania choroby. Podziału dokonano zgodnie z klasyfikacją TNM (tumor-node-metastasis Union Internationale Contre le Cancer, 1987). W skład grupy 1. weszli chorzy w I stadium zaawansowania klinicznego (n = 8). Grupę 2. utworzyli chorzy w II stadium (n = 13), a grupę 3. chorzy w stadium III A zaawansowania klinicznego (n = 15). Chorych napromieniano w warunkach terapii megawoltowej przy zastosowaniu promieniowania fotonowego 9 MeV (aparat Neptun) lub 15 MeV (aparat Saturn). Stosowano technikę pól przeciwległych, wyznaczonych w tomografii komputerowej, obejmując guz z marginesem 2 cm, wnękę po stronie guza i obustronnie śródpiersie. Wszystkich chorych napromieniano radykalnie podając 60 Gy/T. Po dawce 40 Gy/T stosowano osłonę rdzenia kręgowego. Czas obserwacji po leczeniu wynosił 12 miesięcy. Odpowiedź na stosowane leczenie oceniano na podstawie stanu klinicznego i badania radiologicznego, klasyfikując chorych do jednej z trzech grup: całkowita lub częściowa remisja (RD), stagnacja (SD) oraz progresja (PD). Grupę kontrolną stanowiło 17 zdrowych dawców krwi (7 kobiet i 10 mężczyzn). Badania immunologiczne. Pomiarów stężenia IL-6 w surowicy chorych na raka płuc wykonano przed leczeniem, a następnie 12 miesięcy po leczeniu. Badania przeprowadzono przy zastosowaniu metody immunoenzymatycznej (ELISA). Kity zostały zakupione w BioSource International (USA). Studzienki opłaszczono przeciwciałem specyficznym dla ludzkiej IL-6. Próbki surowicy oraz standardy o znanej zawartości IL-6 umieszczono w studzienkach. Po 30 inkubacji dodano biotynylowane przeciwciało przeciwko IL-6. Po kolejnej inkubacji oraz usunięciu nadmiaru przeciwciała, dodano peroksydazę znakowaną streptawidyną. Po odpłukaniu płytek dodano roztwór substaratu. Stężenia białka C-reaktywnego (CRP), alpha-1-kwaśnej glikoproteiny (AGP) i alpha-1 antychymotrypsyny (ACT) w surowicy oznaczano przy użyciu immunoelektroforezy rakietkowej [10]. Wyniki Na początku obserwacji podwyższone stężenie IL-6 stwierdzono w surowicy wszystkich chorych na raka płuc w II i III stadium choroby. Średnia wartość stężenia IL-6 wynosiła 43,1 ± 17,8 pg/ml i była statystycznie wyższa w porównaniu z grupą kontrolną (12,2 ± 4,7 pg/ml, p < 0,01). W grupie 1. poziom IL-6 był statystycznie istotnie niższy niż w grupie 2. i 3. (tab. 1). Poziom CRP w surowicy chorych na raka płuc był statystycznie wyższy
668 A. Wojciechowska-Łącka i inni w porównaniu z grupą kontrolną (43 ± 19 mg/l vs 8 ± 4 mg/l, p < 0.05). U chorych należących do 1. grupy poziom CRP był niższy niż u chorych z grupy 2. i 3. (tab. 1). Poziom AGP i ACT był wyższy niż w grupie kontrolnej. Nie odnotowano jednak statystycznie istotnych różnic w stężeniach tych białek między grupami chorych o różnym stopniu zaawansowania choroby (tab. 1). Tabela 1. Stężenie interleukiny-6 (IL-6), białka C-reaktywnego (CRP), alpha-1-kwaśnej glikoproteiny (AGP) i alpha-1 antychymotrypsyny (ACT) u chorych na raka płuc przed zastosowanym leczeniem Zdrowa kontrola n = 17 Chorzy na raka płuc n = 36 Grupa 1 Stadium I n = 8 Grupa 2 Stadium II n = 13 Grupa 3 Stadium III A n = 15 IL-6 [pg/ml] 12,2 ± 4,7 43,1 ± 17,8* 12,8 ± 7,8 39,5 ± 10,2# 62,4 ± 13,6+ CRP [mg/l] 8 ± 4 43 ± 19* 14 ± 9 49 ± 18# 53 ± 14+ AGP [mg/l] 437 ± 110 768 ± 209* 712 ± 188 809 ± 211 762 ± 205 ACT [mg/l] 429 ± 128 1087 ± 366* 1235 ± 304 988 ± 297 1094 ± 342 * zmiany statystycznie istotne p < 0.05 (chorzy na raka płuc vs zdrowa kontrola) # zmiany statystycznie istotne p < 0.05 (grupa 2 vs grupa 1) + zmiany statystycznie istotne p < 0.05 (grupa 3 vs grupa 1) Dwanaście miesięcy po zastosowanej radykalnej radioterapii dokonano oznaczeń u 33 chorych. Trzech chorych zmarło (2 w stadium III A, 1 w stadium II). Średnie stężenie IL-6 uległo statystycznie istotnemu obniżeniu (tab. 2.) Stężenie CRP, AGP i ACT w dwanaście miesięcy po radioterapii nie odbiegało w sposób statystycznie istotny od wartości uzyskanych na początku obserwacji (tab. 2). Tabela 2. Stężenie interleukiny-6 (IL-6), białka C-reaktywnego (CRP), alpha-1-kwaśnej glikoproteiny (AGP) i alpha-1 antychymotrypsyny (ACT) u chorych na raka płuc przed leczeniem i w 12 miesięcy po zastosowaniu radykalnej radioterapii Chorzy na raka płuc przed radioterapią (n = 36) Chorzy na raka płuc w 12 miesięcy po radioterapii (n = 33) IL-6 [pg/ml] 43,1 ± 17,8 29,5 ± 11,2* CRP [mg/l] 43 ± 19 32 ± 12 AGP [mg/l] 768 ± 209 711 ± 187 ACT [mg/l] 1097 ± 366 1148 ± 325 * zmiany statystycznie istotne p < 0.05
Odpowiedź ostrej fazy i stężenie interleukiny-6 w surowicy chorych na raka płuc... 669 Do dalszej analizy, chorych podzielono na 3 nowe grupy w zależności od progresji procesu nowotworowego. Wartości uzyskane przed radioterapią od chorych, którzy zmarli w trakcie obserwacji, zostały włączone do grupy z progresją choroby. Pierwszą grupę stanowiło 18 chorych z progresją choroby (PD), drugą grupę 8 chorych ze stagnacją procesu nowotworowego (SD) i 10 z częściową lub całkowitą remisją choroby (RD). Przed leczeniem nie odnotowano statystycznie istotnych różnic w stężeniu IL-6 i CRP u chorych z progresją, stagnacją lub remisją procesu nowotworowego. U chorych z progresją i stagnacją procesu chorobowego nie odnotowano statystycznie istotnych różnic w stężeniu IL-6 i CRP w 12 miesięcy po zastosowanym leczeniu (ryc. 1, 2). Średnie wartości stężenia IL-6 i CRP, w grupie chorych z remisją, uległy istotnemu obniżeniu (ryc. 1, 2). Analiza stężeń AGP i ACT w surowicy chorych z progresją, stagnacją i remisją procesu chorobowego nie wykazała statystycznie istotnych różnic. Rycina 1. Zmiany stężenia interleukiny-6 (przed i 12 miesięcy po radioterapii) u chorych na raka płuc z progresją choroby (PD, n = 18), ze stagnacją procesu nowotworowego (SD, n = 8) lub z częściową lub całkowitą remisją choroby (RD, n = 10).
670 A. Wojciechowska-Łącka i inni Rycina 2. Zmiany stężenia białka C-reaktywnego (przed i 12 miesięcy po radioterapii) u chorych na raka płuc z progresją choroby (PD, n = 18), ze stagnacją procesu nowotworowego (SD, n = 8) lub z częściową lub całkowitą remisją choroby (RD, n = 10). Omówienie Dostępne techniki badawcze pozwalają na szybkie, stosunkowo tanie i powtarzalne oznaczanie poziomu interleukiny-6 i białek ostrej fazy [3, 12, 20-23], co powoduje coraz częstsze ich zastosowanie w praktyce klinicznej [2, 8, 13, 15, 23]. Oznaczenia poziomu IL-6 i CRP w raku płuc, wskazują na jego użyteczność w ocenie wrażliwości na chemioterapię [13], w prognozowaniu przebiegu choroby [4, 5]. Z drugiej strony użyteczność, przy wykrywaniu odległych przerzutów, wydaje się być wątpliwa [23]. W obecnej pracy dokonano pomiarów poziomu IL-6, CRP, AGP i ACT u 36 chorych poddanych radykalnej radioterapii. Stwierdzono podwyższenie poziomu IL-6, jak i wszystkich analizowanych białek ostrej fazy, u chorych na raka płuc. Najniższe poziomy przed radioterapią obserwowane były u chorych w I stadium zaawansowania klinicznego choroby. U chorych z progresją poziomy IL-6 i CRP uległy nieznacznemu wzrostowi. Jest to zgodne z doniesieniami innych autorów, którzy obserwowali wzrost stężenia CRP w przypadku progresji raka płuc [20-23].
Odpowiedź ostrej fazy i stężenie interleukiny-6 w surowicy chorych na raka płuc... 671 Wykorzystując badania poziomu CRP do monitorowania chorych na nowotwory płuc nie można zapominać, że każde zakażenie [13] powoduje często gwałtowny wzrost poziomu tego białka. Jednak ze względu na naturalną szybką eliminację, po ustaniu działania czynnika stymulującego, poziom CRP wraca do wartości wyjściowych. Zjawisko takie nie ma miejsca w przypadku procesu nowotworowego, gdzie stymulacja, związana z rozszerzaniem się ogniska martwicy, jest stała, a w przypadku progresji nawet wzrasta. Piśmiennictwo 1. Arias-Diaz J., Vara E., Torres-Melero J., Garcia C., Baki W., Ramirez-Armengol J.A., Balibrea J.L.: Nitrite/nitrate and cytokine levels in bronchoalveolar lavage fluid of lung cancet patients. Cancer, 1994, 74, 5, 1546-51. 2. Arpin D., Trillet-Lenoir V., Lasset C., Souquet P.J., Riou R., Yoanidis I., Guidollet J., Cordier J.F., Brune J.: Value of C-reactive ptotein determination in small cell lung cancer. Bull. Cancer, 1993, 80, l2, 1063-1068. 3. Braun J., Schultek T., Tegtmeier K.F., Florenz A., Rhode C., Wood W.G.: Luminomeetric assays of seven acute-phase proteins in minimal volumes of serum, plasma, sputum, and bronchioalveolat lavage. Clin. Chem., 1986, 32, 5, 743. 4. Caspers R.J., Pidcock N.B., Coopet E.H., van Putten W.L.: The prognostic significance of acutephase protein in patients with inoperable squamous cell carcinoma of thebronchus. Radiother. Oncol., 1984, 2, 2, 107. 5. Cerkaska-Głuszak B., Łącki J.K., Mackiewicz A.: Wartość prognostyczna oznaczeń stężenia białka C-reaktywnego u chorych na raka płuc. Now. Lek., 1992, 61, 4, 65-70. 6. Child J.A., Cooper E.H., Illingworth S., Worthy T.S.: Biochemicalmarkers in Hodgkin's Disease and non-hodgkin lymphoma. Recent Results Cancer Res., 1984, 64, 180. 7. Colley C.M., Elock A., Goode A.W., Muller B.R., Myets M.A.: Early time course of the acute phase protein response in man. J. Clin. Pathol., 1983, 36, 203. 8. Cooper E.H., Stone J.: Acute phase reactant proteins in cancer. Advan. Cancer Res., 1979, 30, 1. 9. Maasilta P., Kostiola A.A.: Serum levels of C-reactive protein in patients with pulmonarry tuberculosis and malignant tumors of the chest. Infection, 1989, 17, 1, 13. 10. Mackiewicz A., Wiktotowicz K., Mackiewicz S.: Comparison of three immunoassays fur C-reactive protein determination. Arch. Immunol. Ther. Exp., 1985, 33, 693. 11. Markowska J., Mackiewicz A., Gallas-Grala J.: Ocena przydatności oznaczeń białka C-reaktywnego dla monitorowania chorych na raka jajnika. Nowotwory, 1987, 37, 2, 97. 12. Milroy R., Shapiro D., Shenkin A., Banham S.W.: Acute phase reaction during chemotherapy in small cell lung cancer. Br. J. Cancer, 1989, 59, 933-935. 13. Nel A.E., Strachah A.F., Welke H.E., de Beer F.C.: Acute phase response in bronchiectasis and bronchus carcinoma. Respiration, 1984, 45, 4, 406. 14. Pepys M.B., Baltz M.L.: Acute phase proteins with special reference to C-reactive protein and related proteins (pentaxins) and serum amyloid A protein. Adv. Immunol., 1983, 34, 141. 15. Sakowicz A., Kwiek S., Wiatr E.: Przydatność jednoczesnego oznaczania antygenu rakowo-płodowego (CEA), ferrytyny i orozomukoidu w diagnostyce raka płuca. Pneumonol. Alergol. Pol.,. 1991, 59, 43-47. 16. Spiro S.G.: Epidemiology of lung cancer. In: Lung Cancer. Pod red. Hoogstraten B., Addis B.J, Hansen H.H., Martini N., Spiro S.G. Berlin-Heidelberg-NewYork-London-Paris-Tokyo, Springer- Verlag, 1991, 3-8. 17. Szymendera J.: Rola biochemicznych markerów nowotworowych w rozpoznawaniu i monitorowaniu przebiegu procesów nowotworowych. Nowotwory, 1982, 22, 1, 2. 18. Weinstein P.S., Skinner M., Sipe J.D., Lokich J.J., Zamecheck N., Cohen A.S.: Acute phase proteins or tumor markers: the role of SAA, SAP, CRP and CEA as indicators
672 A. Wojciechowska-Łącka i inni of metastasis in broad spectrum of neoplastic diseases. Scand J. Immunol., 1984, 19, 3, 193. 19 Williams M.R., Turkes A., Pearson D., Griffiths K., Blamey R. W.: An objective biochemical assassment of therapeutic response in metastatic breast cancer: a study with external review of clinical data. Br. J. Cancer, 1990, 61,1, 126. 20. Wojciechowska-Łącka A., Matecka-Nowak M., Adatniak E., Łącki J.K., Cerkaska-Głuszak B.: Serum levels of interleukin-10 and interleukin-6 in patients with lung cancer. Neoplasma, 1996, 43, 153-158. 21. Wojciechowska-Łącka A, Adamiak E., Łącki J.K.: Interleukin-10 serum levels in patients suffering from lung cancer. Cancer J., 1996, 9, 269-270. 22. Wojciechowska-Łącka A., Adamiak E., Stryczyńska G., Łącki J.K.: Prognositc values of serial serum interleukin-6 level estimation in patients with lung cancer. A preliminary report. Yale J. Biol. Med., 1997, 70, 139-148. 23. Yanagawa H., Sone S., Takahashi Y., Haku T., Yano S., Shinohara T., Ogura T.: Serum level of interleukin-6 in patients with lung cancer. Br. J. Cancer, 1995, 71, 1095-1098. Adres do korespondencji: Arleta Wojciechowska-Łącka Oddział Ginekologiczny, Wielkopolskie Centrum Onkologii, 61-866 Poznań, ul. Garbary 15
Odpowiedź ostrej fazy i stężenie interleukiny-6 w surowicy chorych na raka płuc... 673
674 A. Wojciechowska-Łącka i inni