Диагностическое значение цитокинов при новообразованиях опорно-двигательной системы

заболеваний. С каждым годом увеличивается количество больных с онкологическими заболеваниями. По данным ВОЗ, в 2018 г. во всем мире было зарегистрировано более 18 млн случаев первично диагностированных онкологических заболеваний, из них около 550 тыс. в России; злокачественные новообразования явились причиной смерти более 9,5 млн человек в мире, в том числе более 300 тыс. в России [1]. В связи с этим раннее выявление характера онкологического процесса — одна из первостепенных задач здравоохранения, так как своевременная диагностика злокачественных опухолей служит залогом успешной их профилактики и лечения больных.

До настоящего времени в мире идет активный поиск специфических и неспецифических опухолевых маркеров из числа активных участников процессов онкогенеза и метастазирования. Большинство из них применяются для выявления прогностической информации. В этом отношении особый интерес представляют неспецифические маркеры воспаления и иммунной активации, в частности иммунорегуля-торные цитокины, выступающие в роли ключевых игроков в опосредовании и координации ответа организма на опухолевые клетки и демонстрирующие прогностические возможности в оценке активности и прогрессирования онкологического процесса. Среди этих регуляторных молекул фигурируют: неспецифический биомаркер активации клеточного звена иммунитета — неоптерин; молекулы адгезии сосудистого эндотелия (VCAM — vascular cellular adhesion molecule-1) и межклеточной адгезии (ICAM — intercellular adhesion molecule-1), относящиеся к суперсемейству иммуноглобулинов, которые обеспечивают контакт лейкоцитов с эндотелием и их миграцию к патологическому очагу; провоспалительный интерлейкин-6 (IL-6) — участник регуляции воспалительного процесса и пролиферации тканей; фактор роста сосудистого эндотелия (VEGF — vascular endothelial growth factor); альфа-фактор некроза опухолей (TNF-α — tumor necrosis factor-alpha) — провоспали-тельный цитокин, являющийся мощным активатором воспалительного процесса; матриксная металлопротеиназа-9 (ММР-9 — matrix metalloproteinase-9), функция которой сводится к деградации внеклеточного матрикса.

Цель: проанализировать диагностическую значимость неоптерина, VEGF, sICAM, sVCAM, IL-6, TNF-α и MMP-9 в определении характера опухолевого про- цесса при новообразованиях опорно-двигательной системы.

Материал и методы . Исследована сыворотка крови 64 пациентов с доброкачественными (гигантоклеточной опухолью, костными кистами, фиброзной дисплазией, хондромой, костно-хрящевыми экзостозами) и злокачественными (метастатическими поражениями костей, солитарной миеломой, остеогенной саркомой, хондросаркомой) опухолями опорно-двигательной системы в возрасте от 18 до 65 лет. Пациентов с доброкачественными опухолями было 44 (медиана возраста 21 год, интерквартильный интервал 19–24), со злокачественными — 20 (медиана возраста 49,5 года, интерквартильный интервал 43,4-55). Больные со злокачественными заболеваниями, как правило, поступали для проведения паллиативного хирургического вмешательства. Медиана возраста всех пациентов составила 24 года (20–41 интерквартильный интервал) в связи с преимущественным числом лиц с доброкачественными новообразованиями. Среди больных были 36 мужчин и 28 женщин.

Забор венозной крови из кубитальной вены производили в день поступления пациента в институт. Хранение полученной сыворотки осуществляли в морозильнике при –20°С до проведения планшетного иммуноферментного исследования содержания неоптерина, sICAM-1 и IL-6 методом иммунофер-ментного твердофазного анализа с использованием ридера Anthos 2020 (Австрия) и наборов для имму-ноферментного определения неоптерина фирмы IBL Hamburg (Германия), фактора роста сосудистого эндотелия — VEGF, растворимых молекул сосудистой адгезии I типа — sVCAM и межклеточной адгезии I типа — sICAM-1, человеческой матриксной металлопротеиназы-9 фирмы Bender MedSystems (Австрия), интерлейкина-6 и фактора некроза опухоли — TNF-α ЗАО «Вектор-БЕСТ» (Россия). Окончательную верификацию опухолей проводили после гистоморфологического исследования биоптата или удаленной патологической ткани в соответствии с классификацией ВОЗ (Лион, 2005) [17].

Статистическая обработка полученных численных результатов проведена с помощью пакета компьютерных программ IBM SPSS Statistics (версия 23). После проверки вариационных рядов на нормальность по Колмогорову — Смирнову и по методу Шапиро — Уилка описательную статистику выполняли непараметрическими методами с определением медианы (Me) и квартилей (25% и 75%), применяли U-критерий Манна — Уитни и χ² Пирсона. При сравнении вариационных рядов нулевую гипотезу отвергали при статистической значимости p<0,05. В работе также использовали многофакторный анализ методом бинарной логистической регрессии. Для определения порогового значения изучаемых маркеров определяли их чувствительность и специфичность методом ROC-анализа с последующим вычислением отношения шансов с использованием индекса Юдена (чувствительность+специфичность-1). Кроме того, применяли дискриминантный анализ для расчета коэффициента канонической дискриминантной функции с целью оценки вклада отдельных цитокинов в прогноз заболевания.

Результаты . Данные по содержанию изучаемых цитокинов в сыворотке крови пациентов с доброкачественными и злокачественными новообразова-

Таблица 1

Уровни неоптерина, VEGF-A, sVCАM, sICAM, IL-6, TNF-α и MMP-9 цитокинов в сыворотке крови пациентов с доброкачественными и злокачественными новообразованиями опорно-двигательной системы

Биомаркеры (Me; интерквартильный интервал)	Пациенты с доброкачественными опухолями	Пациенты со злокачественными опухолями	Р
Неоптерин, нмоль/л	12,9 (9,9; 19,8)	28,2 (26,3; 30,6)	<0,001
VEGF-A, пг/мл	222,5 (1452; 295,5)	266,4 (236,4; 336,4)	0,02
sVCAM, нг/мл	763,5 (591,5; 853,0)	686,0 (604,5; 732,0)	0,14
sICAM, нг/мл,	220,3 (142,9; 232,2)	253,7 (236,4; 311,0)	<0,001
IL-6, пг/мл	1,8 (0,9; 3,3)	13,8 (8,6; 56,5)	<0,001
TNF-a, пг/мл	1,8 (0,95; 3,4)	2,9 (2,5; 4,4)	0,02
MMP-9, нг/мл	6,1 (1,7; 9,0)	7,3 (3,5; 14,9)	0,07

Таблица 2

Площадь под кривыми графиков ROC-анализа методов определения содержания сывороточных цитокинов у больных с опухолями опорно-двигательной системы

Маркеры	Площадь под кривой, усл. ед.	Стандартная ошибка	Асимптотическая ошибка	Асимптотический 95%-й доверительный интервал
				нижняя граница	верхняя граница
Неоптерин	0,913	0,036	0,000	0,843	0,984
VEGF-A	0,724	0,061	0,001	0,604	0,843
sVCAM	0,411	0,067	0,193	0,281	0,542
sICAM	0,948	0,025	0,000	0,899	0,997
IL-6	0,913	0,036	0,000	0,843	0,983
TNF-α	0,724	0,061	0,001	0,604	0,843
MMP-9	0,648	0,063	0,030	0,524	0,772

Таблица 3

Характеристики методов определения сывороточных цитокинов (ROC-анализ) и оценка их отношения шансов (многофакторный анализ) у больных с опухолями опорно-двигательной системы

Биомаркеры	Пороговые значения	Чувствительность	Специфичность	Оценка шансов	ДИ 95%	P
Неоптерин, нмоль/л	24	93,5%	84,1%	21,1	2,38–196,6	0,007
VEGF-A, пг/мл	229	90,3%	61,4%	1,06	-	0,303
sVCAM, нг/мл	548	93,5%	20,5%	0,036	-	0,850
sICAM, нг/мл,	234	93,5%	84,1%	39,0	3,2–468,5	0,004
IL-6, пг/мл	9,5	80,6%	93,2%	24,2	2,0–285,6	0,012
TNF-a, пг/мл	2,4	90,0%	63,6%	0,11	-	0,740
MMP-9, нг/мл	7,2	61,3%	65,9%	0,099	-	0,753

П р и м еч а н и е : ДИ — доверительный интервал.

ниями опорно-двигательной системы представлены в табл. 1.

Как видно из приведенных в табл. 1 результатов исследования, в сыворотке крови больных со злокачественными опухолями статистически значимо по сравнению с таковыми у пациентов с доброкачественными новообразованиями повышены концентрации неоптерина, VEGF, sICAM, IL-6, TNF-α, при этом наиболее существенные изменения касались трех исследуемых маркеров: неоптерина, sICAM, IL-6.

Проведенный ROC-анализ (рисунок, табл. 2) показал, что высокой информативностью обладают методы определения уровня неоптерина, sICAM и IL-6: пло- щадь под их ROC-кривыми составила соответственно 0,913±0,036, 0,948±0,025 и 0,913±0,036 усл. ед.

Представлялось целесообразным изучить чувствительность и специфичность методов определения изучаемых биомаркеров опухолевого процесса, определить пороговые значения для каждого параметра путем расчета индекса Юдена и вычисления отношения шансов (ОШ) (табл. 3).

В ходе многофакторного анализа выявлены три наиболее значимых параметра: неоптерин (ОШ=21,1; 2,38-196,6 ДИ 95%; P=0,007), sICAM (ОШ=39,0; 3,2468,5 ДИ 95%; P=0,004) и IL-6 (ОШ=24,2; 2,0-285,6 ДИ 95%; P=0,012). Эти цитокины показали и высокие значения чувствительности и специфичности.

ММР-9

Результаты оценки чувствительности и специфичности методов количественного определения цитокинов у больных с доброкачественными и злокачественными новообразованиями опорно-двигательной системы (по данным ROC-анализа)

Обсуждение . Полученные результаты свидетельствуют о том, что при злокачественных новообразованиях опорно-двигательной системы по сравнению с доброкачественными статистически значимо повышается экспрессия ряда регуляторных молекул, в частности неоптерина, VEGF, sICAM-1, IL-6, TNF-α, что соответствует литературным данным [14, 15]; вместе с тем прослеживается выраженная тенденция к увеличению уровня MMP-9, что можно объяснить недостаточным объемом выборки. Нами не выявлен ответ со стороны sVCAM на злокачественную инвазию, что совпадает с результатом, приведенным в работе [14], в которой также уровни данной молекулы адгезии статистически значимо не отличались у пациентов с доброкачественными и злокачественными опухолями костной ткани. Изменение цитоки-нового профиля у пациентов со злокачественными опухолями лежит в основе применения клеточных регуляторов в качестве маркеров неопластического процесса, позволяющих оценить тяжесть заболевания и прогноз его течения. Работ, посвященных этому вопросу при опухолях опорно-двигательной системы, недостаточно для объективизации диагностической и прогностической ценности результатов изучения содержания регуляторных пептидов, участвующих в механизмах канцерогенеза и метастазирования.

В настоящем исследовании перед нами стояла задача оценить диагностическую значимость изучаемых цитокинов при злокачественных костно-хрящевых новообразованиях. С этой целью проведена оценка чувствительности и специфичности методов определения изучаемых цитокинов у данной категории больных. Следует отметить, что все пациенты со злокачественными опухолями скелета поступали в институт для выполнения паллиативной операции, что указывало на неблагоприятный исход течения онкологического заболевания. Результаты выполнения ROC-анализа показали, что наибольшую чувствительность и специфичность продемонстрировали неоптерин, sICAM и IL-6, в меньшей степени это коснулось VEGF-A и TNF-α. Были установлены пороги отсечения концентраций цитокинов, которые условно определили границы вариационных рядов, выше которых преимущественно располагались случаи, характерные для злокачественных опухолей. Для неоптерина пороговым значением оказалась концентрация, равная 24 нмоль/л; для sICAM 234 нг/мл; для IL-69,5 пг/мл; для VEGF-A 229 пг/мл; для TNF-a 2,4 пг/мл. При этом отношение шансов для неоптерина составило 21,1 (2,38-196,6, ДИ 95%); для sICAM 39,0 (3,2-468,5, ДИ 95%); для IL-624,2 (2,0-285,6, ДИ 95%), что указывает на высокую вероятность определения неблагоприятного течения злокачественного патологического процесса даже при использовании результата исследования каждого в отдельности цитокина.

Методом дискриминантного анализа вычислены коэффициенты канонической дискриминантной функции: для неоптерина он равнялся 1,605; для sICAM 1,638; для IL-61,654. Преобразование этих коэффициентов в баллы с последующим расчетом риска неблагоприятного течения онкологического процесса позволило установить, что при повышении порогового значения одного из этих цитокинов абсолютный риск неблагоприятного исхода составляет 14,3%, двух — 66,7% и трех — 100,0%.

Заключение. Цитокины sICAM, IL-6 и неоптерин имеют высокий прогностический потенциал для оценки течения злокачественных новообразова- ний опорно-двигательной системы: при достижении порогового значения и его превышении высока вероятность злокачественного течения заболевания.