Магнитно-резонансная томография и биомаркеры сыворотки крови и мочи в диагностике рака почки

Введение . Выявление рака почки (РП) на начальной стадии позволяет проводить резекцию почки, обеспечивающую относительно благоприятный прогноз при данном заболевании [1]. В связи с этим особый интерес представляет разработка современных эффективных методик, позволяющих осуществлять раннюю диагностику РП.

Высокоинформативным методом визуализации опухолей почки, помогающим в установлении экстра-ренального распространения и инвазии рака почки в сосуды и соседние органы, является магнитно-резонансная томография (МРТ). Высокая разрешающая способность МРТ позволяет точнее определить стадию злокачественного процесса [2]. Данный метод эффективен при выявлении маленьких опухолей почки, не нарушающих непрерывность почечной капсулы [2], что предопределяет перспективность использования МРТ для ранней диагностики РП.

Появление панели молекулярно-генетических онкомаркеров поднимает диагностику злокачественных новообразований на качественно новый уровень [3, 4]. В последние годы появились данные о том, что исследование уровня биомаркеров в сыворотке крови и моче при РП позволяет обнаружить опухоль на самых ранних этапах ее развития. В частности, установлено диагностическое значение изменения концентрации в сыворотке крови моноцитарного хемотаксического белка-1 (MCP-1) и фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), являющихся маркерами интерстициального воспаления и активации ангиогенеза [5–7], у больных РП [8]. В то же время клиникодиагностическое значение экскреции данных маркеров с мочой в обнаружении РП не исследовалось.

Весьма важным представляется изучение изменения концентрации в сыворотке крови и моче ма-триксной металлопротеиназы-9 (ММР-9), играющей ключевую роль в ремоделировании компонентов экстрацеллюлярного матрикса. Роль ММР-9 в инвазии злокачественной опухоли, ангиогенезе и метастазировании показана при целом ряде онкологических заболеваний, включая колоректальный рак, рак молочной железы, опухоли крови, рак мочевого пузыря и карциноме почки [3, 9]. В то же время клинико-диагностическое значение изменения уровня данного биомаркера в моче больных РП не исследовалось.

Цель : усовершенствование дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных новообразований почки на основе комплексной оценки данных МРТ и уровня биомаркеров (VEGF, MCP-1 и ММР-9) в сыворотке крови и моче.

Материал и методы . Под наблюдением было 106 человек, проходивших обследование в отделении лучевой диагностики и лечение в клинике урологии Клинической больницы им. С. Р. Миротворцева ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России.

Основную группу составили 60 пациентов с РП; группу сравнения — 16 больных с доброкачественными опухолями почек (ДОП); контрольную группу — 30 практически здоровых лиц.

Критерием включения в исследование явилось наличие гистологически подтвержденного диагноза РП. Критериями исключения cлужили следующие: наличие отдаленных метастазов или опухолей других локализаций; заболевания сердечно-сосудистой

системы атеросклеротического генеза и артериальная гипертония III–IV стадии; неотложные состояния (острый инфаркт миокарда, острое нарушение мозгового кровообращения, тромбоэмболия легочной артерии); почечная и печеночная недостаточность.

По результатам морфометрического исследования операционного материала размеры опухолевых узлов при РП колебались от 2 до 12 см (в среднем 7,4 см), доброкачественных опухолей — от 1 до 5 см (в среднем 3,4 см).

Распределение больных РП по стадиям заболевания (классификация злокачественных опухолей TNMAJCC/UICC, 2009 г.) было следующим: Т1а — 14 (23,3%) человек, Tib — 12 (20%), Т2-19 (31,7%) и Тз-15 (25%) пациентов.

У всех обследованных больных выявлен светлоклеточный РП. Количество пациентов по критерию Fuhrman составило с G1–41, G2–13, G3–6 пациентов.

У пациентов с ДОП диагностированы простые кисты в 6 (37,5%) наблюдениях, ангиомиолипомы — у 6 (37,5%) больных, аденомы — у 2 (12,5%), геморрагическая киста — у 1 (6,25%) и онкоцитома — у 1 (6,25%) пациента.

Комплексное обследование включало исследование сыворотки крови и мочи на содержание VEGF, МСР-1 и ММР-9 методом твердофазного иммуно-ферментного анализа (ИФА) с применением наборов реактивов ЗАО «Вектор-Бест» (Новосибирск) и Bender Medsystems (Австрия).

Магнитно-резонансную томографию органов забрюшинного пространства проводили пациентам, у которых не было выявлено противопоказаний, без специальной подготовки. Сканирование осуществляли на аппарате Philips Achieva с индукцией магнитного поля 1,5 Тл, используя катушку «Body-array» для тела в модифицированной программе Т2/TSE с параметрами: TR=3500 мс; TE=120 мс; турбо-фактор=7; матрица=512 384; FOV=400 мм; толщина среза 4 мм.

Сканирование выполняли в нативном режиме без применения методики внутривенного контрастного усиления. Протокол МР-исследования включал в себя Т2 ВИ (ВИ — взвешенное изображение) и Т1 ВИ в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (коро-нальная, сагиттальная, аксиальная) с задержкой и без задержки дыхания. Время сканирования составляло в среднем 11–14 мин.

По серии магнитно-резонансных томограмм органов забрюшинного пространства, взвешенных по Т2 ВИ и Т1 ВИ в трех взаимно перпендикулярных проекциях, определяли размеры почек, исследовали их контуры, проводили оценку состояния чашечно-лоханочной системы, выявляли объемные образования в паренхиме почки с последующим определением их ширины, глубины и высоты.

Полученные результаты обрабатывали статистически. Указывали характер распределения, способ его оценки и применяемый критерий для оценки значимости различий средних. Закономерности изменения содержания молекулярных маркеров в биоматериале исследовались методами описательной статистики (непараметрическая статистика с расчетом медианы, квартильного размаха, уровня достоверности различия между группами обследованных по критерию Манна — Уитни). Эффективность диагностики по анализу спектра чувствительности и специфичности в диапазоне исследованных значений оценивалась с помощью построения характеристической кривой (ROC-анализ).

Результаты . Данные о размерах опухолей, содержании биомаркеров в сыворотке крови и моче представлены в табл. 1 и 2.

Установлено, что средние значения размеров опухолей, определенные МР-исследованием и морфометрически, практически совпадали (р<0,05).

Анализ результатов исследования уровня биомаркеров в моче и сыворотке крови показал, что не- зависимо от характера неопластического процесса происходит достоверное повышение содержания МСР-1, VEGF и ММР-9 (р<0,05). Однако у больных с РП данная тенденция носит более выраженный характер, чем у пациентов с ДОП. На стадии Т1а концентрация VEGF в сыворотке крови увеличилась в 4,2 раза, в моче в 7,9 раза. Так, в сыворотке крови у пациентов при ДОП отмечалось значимое повы-

Таблица 1

Размеры опухолей по данным МРТ и при исследовании макропрепарата при раке и доброкачественных опухолях почки

Характер новообразования	Стадия / гистологический вариант заболевания	Размер опухоли (среднее значение), см
		по данным МРТ	при исследовании макропрепарата
	Т — Т1а	3,5	3,0
	Т1b	5,1	5,5
Рак почки	Т2	7,4	8,0
	Т3	9,8	10,5
	Простые кисты	3,1	3,0
	Геморрагическая киста	4,2	4,5
Доброкачественные опухоли почки	Онкоцитома	5,2	5,0
	Аденомы	3,3	3,0
	Ангиомиолипомы	3,1	3,0

Таблица 2

Содержание биомаркеров в сыворотке крови и моче у больных с доброкачественными опухолями почек и РП в зависимости от стадии

Группа обследованных	Статистический показатель	Размер опухоли, см*	VEGF (нг/мл)		MCP-1 (нг/мл)		MMP-9 (нг/мл)
			сыворотка крови	моча	сыворотка крови	моча	сыворотка крови	моча
	Медиана	0	75,3	52,0	78,1	165,5	145,2	12,6
Контрольная группа	1-й квартиль	0	62,1	31,6	60,1	131,1	123,5	2,9
	3-й квартиль	0	99,6	93,6	112,8	244,4	167,8	18,2
Пациенты с	Медиана	2,73	127,35	254,5	119,35	226,8	590,6	23,3
доброкачественными опухолями	1-й квартиль	2,0	100,0	162,0	88,6	147,0	392,5	17,1
	3-й квартиль	4,6	178,2	291,0	171,4	343,7	682,0	32
	Медиана	3,54	313,85	410,9	144,2	364,1	1921,5	102,25
РП Т1а	1-й квартиль	3,04	224,6	197,85	128,28	213,9	1660,8	59,75
	3-й квартиль	3,85	425,05	468,9	160,95	404,4	2022,5	124,5
	Медиана	4,66	523,2	467,8	184,0	398,5	2567,0	120,9
РП Т1b	1-й квартиль	4,13	456,2	360,7	136,2	287,2	2198,0	90,5
	3-й квартиль	5,66	623,7	580,8	232,3	423,6	2706,0	184
	Медиана	6,53	681,3	586,6	188,5	340,05	2807,5	80,45
РП Т2	1-й квартиль	6,0	565,85	544,15	157,05	276,6	2730,0	65,85
	3-й квартиль	7,01	920,25	661,0	212,45	445,75	2959,15	95,05
	Медиана	8,15	931,15	626,85	183,95	318,3	2956,0	49,3
РП Т3	1-й квартиль	7,91	709,0	567,2	176,0	169,7	2863,0	46,7
	3-й квартиль	8,56	1006,0	684,8	198,9	380,7	3217,0	53,1

П р и м еч а н и е : * — по данным МРТ.

шение MMP-9 (на 306,3%) по сравнению с их содержанием у практически здоровых лиц; повышение MCP-1 происходило на 52,9%, VEGF на 69,1%. В моче у больных с ДОП более значительным оказался подъем уровня VEGF (на 389,4%), тогда как уровень MCP-1 и MMP-9 изменялся в меньшей степени.

При раке почки нарастание содержания исследуемых биомаркеров в сыворотке крови и моче коррелировало со стадией заболевания и увеличением размеров опухоли.

При сравнении содержания данных маркеров в моче у больных с РП и ДОП установлено, что на стадии «маленькой опухоли» (Т1а) в сыворотке крови отмечалось повышение содержания МСР-1 на 119,9%, ММР-9 — на 225,3%, VEGF — на 146,45%. В моче на этой стадии заболевания увеличение уровня МСР-1 и VEGF было менее значительным — на 60,5% и 75,1% соответственно, тогда как уровень ММР-9 существенно возрастал (на 385,3%). Тенденция к дальнейшему повышению содержания данных маркеров в изучаемых биологических жидкостях сохранялась на стадии Т1b.

На стадиях Т2-Т3 в сыворотке крови содержание биомаркеров продолжало расти по сравнению со стадией Т1а, составив для МСР-127,6%, для ММР-953,8% и для VEGF 196,7%. Повышение концентрации VEGF отмечалось также в моче, в то время как содержание биомаркеров MCP-1 и MMP-9 снижалось. Так, уровень МсР-1 в моче составил 0,5% от его содержания у больных РП на стадии Т1а, а уменьшение концентрации MMP-9 достигало 78,9%.

Диагностическая эффективность уровня содержания биомаркеров в сыворотке крови и в моче при определении потенциальной стадии рака почки оценивалась при помощи построения ROC-кривых с разными точками разделения исходных данных (рис. 1–3). Установлено, что наибольшую информативность или площадь под характеристической кривой показывает уровень VEGF мочи, то есть его концентрация, превышающая значение точки отсечения, что может применяться в качестве критерия злокачественной трансформации опухолевого роста у больных РП. Другие показатели также могут быть учтены при определении характера новообразования почки.

Обсуждение . При РП на стадии «маленькой опухоли» увеличение экскреции с мочой МСР-1, VEGF, ММР-9 может быть связано с тем, что на начальных этапах опухолевой трансформации ткани почек происходит активация воспалительных процессов в ин-терстиции [3, 4]. По-видимому, это становится причиной инактивации гена VHL и приводит к нарушению соотношения ангиогенных и антиангиогенных факторов [10, 11]. В результате возникает реконструкция сосудистого русла почечной паренхимы, изменение тонуса сосудов и усугубление ишемии, сопровождающееся секрецией в мочу и подъемом содержания в сыворотке крови факторов роста, прежде всего VEGF [12, 13].

На стадиях Т2-Т3 MCP-1 в моче ниже, чем у пациентов с «небольшим» РП. Это свидетельствует о снижении активности тубулоинтерстициального воспаления [3, 10]. Концентрация MCP-1 в сыворотке крови у больных РП, у пациентов с ДОП и практически здоровых лиц была сопоставима. У больных с РП на стадиях Т2b-Т3 при активном росте опухолевого узла и высокой вероятности метастазирования наблюдалось достоверное увеличение уровня фактора роста в сыворотке крови и в моче. ММР-9 на всех ста-

Рис. 1. ROC-анализ для пациентов с доброкачественными опухолями и здоровых лиц

Рис. 2. ROC-анализ для пациентов с доброкачественными опухолями и с раком почки

Рис. 3. ROC-анализ для пациентов с раком почки и здоровых лиц

диях опухолевого процесса в почке также достоверно вовлечена в опухолевый ангиогенез [9].

Наблюдаемые изменения уровней концентрации исследуемых цитокинов, вероятно, свидетельствуют о том, что при возникновении и развитии неопластического процесса сначала активируется воспалительная реакция, а затем происходит иммуносупрессия.

По данным ROC-анализа уровень VEGF мочи может применяться в качестве критерия злокачественной трансформации опухолевого роста у больных РП. Одновременное исследование в сыворотке крови и в моче таких маркеров, как МСР-1 и VEGF, может быть использовано в качестве диагностического критерия РП при размере опухоли 4,8–6,8 см по данным МРТ забрюшинного пространства.

Заключение. Таким образом, одновременное определение в моче и сыворотке крови таких маркеров, как МСР-1, VEGF и MMP-9, в сочетании с МР-исследованием может быть использовано у больных РП на начальных стадиях заболевания в качестве дополнительного клинико-диагностического и прогностического критерия.