Hypoxia-associated biomarkers in rectal cancer treated by preoperative radiotherapy or chemoradiotherapy

Abstract

<b>Hypoksiaan liittyvät biologiset merkkiaineet leikkausta edeltävällä sädehoidolla tai kemosädehoidolla hoidetussa peräsuolisyövässä</b>

Peräsuolensyöpä on yleinen pahanlaatuinen kasvain. Leikkausta edeltävä sädehoito annetaan yleensä T3-T4-kasvaimille. Tutkimuksella pyrittiin selvittämään, voidaanko kasvaimen hapenpuutteeseen liittyvillä biologisilla merkkiaineilla arvioida peräsuolisyövän ennustetta leikkausta edeltävän sädehoidon tai kemosädehoidon jälkeen. Tällaisia merkkiaineita ovat hapenpuutteen vaikutuksesta aktivoituva HIF-1alfa hiilihappoanhydraasi IX (CA IX), sokerin kuljetukseen solussa osallistuva GLUT-1 sekä solun tukirankaproteiini ezrin.

Tutkimukseen otettiin 178 potilasta, jotka olivat saaneet ennen leikkausta lyhyen (n=77) tai pitkän sädehoidon (n=10), pitkän sädehoidon ja solunsalpaajahoidon (n=37) tai ei mitään hoitoa (n=54). Lisäksi osalta leikkausta edeltävää sädehoitoa saaneelta potilaalta tutkittiin hoitoja edeltävät, diagnostiset näytteet (n=80). Tutkimuksessa käytettiin immunehistokemiallisia värjäysmenetelmiä. Kasvaimen regressiota (TRG) arvioitiin pitkän sädehoidon jälkeisistä näytteistä.

Leikkausnäytteissä negatiivinen/heikko CA IX intensiteetti liittyi sekä pidempään tautispesifiseen (p=0.034) että tautivapaaseen elinaikaan (p=0.003) ja pitkän sädehoidon jälkeen HIF-1alfa-negatiivisuus pidempään tautispesifiseen (p=0.001) sekä negatiivinen/heikko GLUT-1 pidempään tautivapaaseen elinaikaan (p=0.066). Voimakas ezrin-ilmentymä diagnostisissa näytteissä liittyi lyhyempään tautivapaaseen ja tautispesifiseen (p=0.027 ja p=0.002) ennusteeseen. Monimuuttuja-analyysissä vahva CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti huonompaa tautivapaata ja tautispesifistä selviytymistä. Erinomainen TRG liittyi negatiiviseen/heikkoon CA IX- (p=0.057), ezrin- (p=0.012) ja GLUT-1 -ilmentymään (p=0.013) leikkausnäytteissä. Kun kaikki neljä merkkiainetta analysoitiin yhdessä monimuuttuja-analyysissä, CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti tautispesifistä elinaikaa.

Voimakas CA IX-ilmentymä leikkausnäytteissä ja positiivinen HIF-1alfa- ja vahva GLUT-1-ilmentymä pitkän sädehoidon jälkeisissä leikkausnäytteissä sekä vahva ezrin-ilmentymä diagnostisissa näytteissä liittyivät epäsuotuisaan ennusteeseen. Monimuuttujaanalyysissä kohtalainen/voimakas CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti huonompaa tautivapaata ja tautispesifistä elinaikaa. CA IX on vahva biologinen merkkiaine peräsuolisyövässä.

Rectal cancer (RC) is a common malignancy. Preoperative radiotherapy (RT) is usually given to patients with T3-T4 tumours. The aim of the study was to assess hypoxiainducible factor-1alpha (HIF-1alpha), carbonic anhydrase IX (CA IX), ezrin and glucose transporter-1 (GLUT-1) expression as predictors of disease-free survival (DFS) and disease-specific survival (DSS) in RC treated by preoperative radiotherapy (RT) or chemoradiotherapy.

Diagnostic biopsies (n=80) and corresponding operative samples from 178 consecutive RC patients, treated by short- (n= 77) or long-course RT with (n=37) or without (n=10) chemotherapy or no treatment preoperatively (n=54), were analysed for HIF-1alpha, CA IX, ezrin and GLUT-1 using immunohistochemistry (IHC). Tumour regression grade (TRG) was analysed after long-course RT.

In operative samples, negative/weak (N/W) CA IX staining intensity was associated with favourable DFS (p=0.003) and DSS (p=0.034). After long-course RT, negative HIF- 1α expression was linked to longer DSS (p= 0.001) and N/W GLUT-1 (0.066) with longer DFS than with positive or strong expression of these markers. Moderate/strong (M/S) ezrin expression in biopsies was associated with unfavourable DFS (p=0.027) and DSS (p= 0.002). In multivariate analysis, M/S CA IX intensity in operative samples was an independent predictor of poor DFS and DSS. Excellent TRG was linked to N/W CA IX (p=0.057), ezrin(p=0.012) and GLUT-1(p=0.013) in operative samples. In multivariate model with all four markers, CA IX intensity in operative samples independently predicted DSS.

In conclusion, positive HIF-1alpha expression and M/S expression of CA IX and GLUT-1 in operative samples as well as M/S ezrin in biopsies were related to unfavourable disease outcome. CA IX intensity in operative samples independently predicted DFS and DSS in multivariate analysis. Moderate/strong CA IX intensity is a powerful predictor of poor disease outcome in RC.