Email this article Specific characteristics of metabolomics as assessed by gas chromatography-mass spectrometry in patients with adrenocortical cancer and with adrenal incidentalomas in congenital adrenal hyperplasia
- Authors: Shafigullina Z.R.1, Velikanova L.I.1, Vorokhobina N.V.1, Malevanaya E.V.1, Strelnikova E.G.1, Bokhian V.Y.2, Britvin T.A.3, Stilidi I.S.2
-
Affiliations:
- North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
- N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology
- Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)
- Issue: Vol 50, No 1 (2022)
- Pages: 38-46
- Section: ARTICLES
- URL: https://almclinmed.ru/jour/article/view/1616
- DOI: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2022-50-007
- ID: 1616
Cite item
Full Text
Abstract
Background: Prolonged episodes of uncontrolled congenital adrenal hyperplasia (CAH) have been shown to result in the occurrence of secondary adrenal neoplasms. Prevalence of adrenal incidentalomas in the patients with 21-hydroxylase deficiency ranges from 11% to 82%. As assessed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), patients with adrenocortical cancer (ACC) have increased level of steroid hormone precursors due to decreased activity of adrenal steroidogenesis enzymes, mainly that of 21-hydroxylase and 11β-hydroxylase. It seems relevant to compare the specific characteristics of steroid metabolism by GC-MS in ACC patients and in patients with adrenal incidentalomas and CAH associated with 21-hydroxylase deficiency (21-OHD).
Aim: To identify (by GC-MS) common abnormalities in steroid metabolism and differential diagnostic biomarkers in ACC patients and CAH patients with 21-OHD and adrenal masses.
Materials and methods: The study included 41 patients with adrenal cortex neoplasms aged 18 to 65 years without clinical and laboratory signs of endogenous hypercortisolism. Twenty three (23) patients had non-metastatic ACC and 18 patients had CAH due to 21-OHD. The control group included 26 healthy blood donors aged 20 to 59 years. Urine steroid profiles were measured by GC-MS with a gas chromatograph-mass spectrometer (Shimadzu GCMS-QP2020).
Results: In the ACC patients, there was an increase in urinary excretion of tetrahydro-11-deoxycortisol, dehydroepiandrosterone, androstenediol-17β, etiocholanolone, pregnenediol, and 3β,16,20-pregnenetriol (3β,16,20-dP3), as well as a decrease in the 3α,16,20-dP3/3β,16,20-dP3 ratio, compared to the values in the patients with CAH due to 21-OHD. Compared to the healthy control, 21-hydroxylase, 11β-hydroxylase, 5α-reductase and 11β-hydroxysteroid-dehydrogenase (11β-HSDH) type 2 activities were lower. Compared to the ACC patients, those with CAH due to 21-OHD had higher urinary excretion of 11-oxo-pregnanetriol (11-oxo-P3) and 21-deoxy-tetrahydrocortisol and lower 5β-THF+5α-THF+THE)/11-oxo-P3 ratio of < 9.0, determination of 11-oxo-dP3, signs higher 5α-reductase activity and lower 11β-HSDH type 1 activity. The ACC patients and the patients with CAH due to 21-OHD had common abnormalities of steroid metabolism, such as lower activities of 21-hydroxylase, 3β-hydroxysteroid-dehydrogenase and 11β-hydroxylase, and no differences in urinary excretion of a number of ACC biomarkers (androgens, pregnanediol, and 5-ene-pregnenes).
Conclusion: The assessment of urinary excretion of androgens, progestagens, and glucocorticoids by GC-MS made it possible to identify common abnormalities in steroid metabolism in the patients with ACC and CAH due to 21-OHD, which confirms the role of disordered steroidogenesis in the formation of adrenocortical tumors.
Full Text
Причиной развития опухолей коры надпочечников может быть врожденная дисфункция коры надпочечников (ВДКН) – генетическое заболевание, чаще всего обусловленное дефицитом 21-гидроксилазы, вызванным мутациями гена CYP21A2, и влияющее на биосинтез кортизола. Ряд авторов показали, что длительные (не менее 5 лет) эпизоды декомпенсации ВДКН с дефицитом 21-гидроксилазы приводят к появлению вторичных новообразований в надпочечниках у 29% больных [1]. Как установили в 2016 г. на основании анализа 36 публикаций H. Falhammar и D.J. Torpy, у пациентов с новообразованиями в надпочечниках ВДКН обнаруживается в 5,9% случаев при проведении биохимического скрининга и в 0,8% при генетическом анализе. У пациентов с ВДКН частота выявления инциденталом надпочечников (ИН) варьирует от 11 до 82%; кроме того, узловые образования надпочечников обнаруживаются у 45% носителей мутантного гена ВДКН [2].
В обзоре 2021 г. H.L. Claahsen-van der Grinten и соавт. констатируют появление в этой области новой разработки – диагностики с использованием хроматографических методов в сочетании со стероидным профилированием, что дает более полное понимание нарушений путей стероидогенеза и способствует улучшению методов генотипирования [3]. Комплексный 24-часовой анализ стероидного метаболома методом газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) – самый информативный тест, позволяющий обнаружить различные нарушения в метаболизме андрогенов, прогестагенов и глюкокортикоидов, а также установить новые пути стероидогенеза [4].
Частота встречаемости адренокортикального рака (АКР) среди больных с ИН составляет от 1,2 до 12%. Некоторые авторы отмечают, что больные АКР, не имеющие клинических признаков избыточной секреции стероидов, могут иметь повышенную продукцию предшественников стероидов вследствие ингибирования ферментов адреналового стероидогенеза [5–8]. Ранее мы установили признаки недостаточности 21-гидроксилазы и 11β-гидроксилазы у 79,3% больных АКР по данным ГХ-МС [8]. Представляется актуальным сравнение стероидных профилей мочи (СПМ) на основе метода ГХ-МС у больных с ИН при ВДКН вследствие дефекта 21-гидроксилазы и у больных АКР для выявлений различий и общих нарушений в метаболомике стероидов.
Материал и методы
Обследован 41 пациент с новообразованиями коры надпочечников в возрасте от 18 до 65 лет без клинических и лабораторных признаков эндогенного гиперкортизолизма: 23 пациента с АКР до лечения в возрасте 46 (39–55) лет, 18 пациентов с ВДКН в возрасте 27 (21–46) лет. Группу контроля составили 26 здоровых доноров в возрасте 33 (27–40) лет. Все пациенты проходили обследование и лечение в ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России и ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского. Все обследованные пациенты подписали информированное согласие.
По данным компьютерной томографии размер новообразования коры надпочечника у больных АКР составил 85 (70–120) мм, у больных ВДКН – 31 (8,0–38) мм. Диагноз ВДКН подтвержден молекулярно-генетическим исследованием и уровнем 17-ОН-прогестерона в сыворотке крови, который составил 17,8 (8,7–20,4) нг/мл по данным иммуноферментного анализа. Три пациента с ВДКН были прооперированы, патоморфологический диагноз – аденома коры надпочечников. Диагноз АКР подтвержден патоморфологическим исследованием удаленной опухоли (более 3 баллов по шкале L.M. Weiss). Уровень кортизола в сыворотке крови у всех обследованных больных составил менее 50 нмоль/л, что было определено методом иммунохемилюминесцентного анализа.
Методом ГХ-МС исследовали СПМ на газовом хромато-масс-спектрометре Shimadzu GCMS-QP2020 с использованием жидкостной экстракции [9]. Все гормональные исследования проводили в научно-исследовательской лаборатории хроматографии ФГБОУ ВО «СЗГМУ им. И.И. Мечникова» Минздрава России. На проведение данного обсервационного исследования было получено разрешение независимого комитета по этике.
Статистическую обработку данных выполняли с использованием программного пакета Statistica for Windows (версия 10). Основные количественные характеристики исследованных показателей больных и здоровых доноров представлены в виде медианы (Me), 25-го и 75-го перцентилей (Q25–Q75). Для сравнения результатов использовали непараметрический критерий Манна – Уитни. Статистически значимым считали критерий р < 0,017 на основании поправки Бонферрони. Чувствительность и специфичность рассчитали по программе Medcalс с использованием метода ROC-кривых (англ. receiver operating characteristic curve) и площади под ними (англ. area under the curve, AUC).
Результаты
На основании исследования СПМ методом ГХ-МС у больных АКР и ВДКН получены различия метаболомики андрогенов, глюкокортикоидов и их предшественников, а также общие нарушения адреналового стероидогенеза.
У всех обследованных больных в сравнении с группой контроля установлено увеличение экскреции с мочой андрогенов: дегидроэпиандростерона (DHEA) и его метаболитов – андростендиола-17β (dA2-17β), 16-oxo-dA2, андростентриола (dA3), метаболитов андростендиона – андростерона (An), этиохоланолона (Et), 11-OH-An, 11-OH-Et и 11-охо-Еt (табл. 1). У больных АКР в сравнении со здоровыми донорами, кроме перечисленных андрогенов, отмечено повышение экскреции с мочой метаболитов DHEA: 16-ОН-DHEA-3α и 16-ОН-DHEA-3β. Для больных АКР характерно значительное увеличение экскреции с мочой DHEA (р = 0,0004), dA2-17β (р = 0,001), dA3 (p = 0,016) и Еt (p = 0,011) в сравнении с показателями пациентов с ВДКН (см. табл. 1).
Таблица 1. Показатели экскреции стероидов с мочой, полученные методом газовой хромато-масс-спектрометрии, у больных адренокортикальным раком и врожденной дисфункцией коры надпочечников вследствие дефекта 21-гидроксилазы
Стероиды, Ме (Q25–Q75), мкг/сут | Группа контроля (n = 26) | Пациенты с адренокортикальным раком (n = 23) | Пациенты с ВДКН с дефектом 21-гидроксилазы (n = 18) |
Андрогены | |||
Андростерон (An) | 898 (637–1162) | 1241 (663–4076) p = 0,009 | 1819 (1085–4158) p = 0,0006 |
Этиохоланолон (Et) | 758 (464–1231) | 2159 (1377–6445)* p < 0,0001 | 1838 (734–2761) p = 0,014 |
Андростендиол-17β (dA2-17β) | 100 (72–117) | 1233 (670–2292)* p < 0,0001 | 305 (144–790) p = 0,008 |
Дегидроэпиандростерон (DHEA) | 250 (69–391) | 5570 (1547–27355)** p < 0,0001 | 522 (295–2004) p = 0,004 |
16-OH-DHEA-3α | 155 (87–203) | 1471 (513–5517)* p = 0,004 | 199 (93–425) p = 0,29 |
16-OH-DHEA-3β | 185 (112–417) | 1056 (718–1487) p = 0,0002 | 823 (292–1997) p = 0,022 |
Андростентриол (dA3) | 254 (168–489) | 1630 (874–4462)* p < 0,0001 | 625 (303–1154) p = 0,009 |
16-охо-dA2 | 25 (18–53) | 596 (183–1943) p = 0,0004 | 122 (71–274) p = 0,015 |
11-oxo-Et | 190 (150–272) | 344 (252–640) p = 0,009 | 498 (317–1911) p = 0,0001 |
11-OH-An | 434 (331–694) | 1241 (563–2846) p = 0,002 | 1818 (1224–7705) p < 0,0001 |
11-OH-Et | 253 (210–300) | 702 (464–1983) p = 0,0007 | 559 (334–936) p = 0,004 |
Прогестагены | |||
Прегнанолон | 25 (20–52) | 389 (173–527) p = 0,002 | 449 (121–1145) p = 0,0009 |
6-гидроксипрегнанолон (6-ОНР) | 13 (11–16) | 111 (97–343) p = 0,016 | 307 (177–434) p = 0,0009 |
16-гидроксипрегнанолон (16-ОНР) | Не обнаружен | 48 (19–76)* | 490 (185–2298) |
17-гидроксипрегнанолон (17-ОНP) | 182 (55–235) | 1112 (500–1363) p < 0,0001 | 3140 (381–7903) p < 0,0001 |
Прегнандиол (P2) | 591 (323–802) | 2805 (1100–4754) p < 0,0001 | 2660 (1704–4508) p < 0,0001 |
16-гидроксипрегнандиол (16-ОНР2) | 60 (48–78) | 240 (107–263)* p = 0,075 | 749 (318–2010) p = 0,003 |
Прегнантриол (P3) | 448 (375–612) | 1981 (1086–4967) p < 0,0001 | 4013 (1722–11432) p < 0,0001 |
11-ОН-прегнантриол | 50 (38–139) | 68 (52–156)** | 319 (268–616) p = 0,008 |
11-оксо-прегнантриол (11-oxo-P3) | 25 (18–31) | 127 (107–227)** p < 0,0001 | 1094 (538–5297) p < 0,0001 |
21-дезокси-тетрагидрокортизол | Не обнаружен | 103 (80–181)* | 741 (310–2865) |
Прегнандиол (dP2) | 388 (243–643) | 3131 (2143–4984)* p < 0,0001 | 1141 (665–2824) p = 0,0003 |
5-прегнен-3α,16α,20α-триол (3α,16,20-dP3) | 139 (113–173) | 1053 (306–1750) p < 0,0001 | 700 (295–1736) p < 0,0001 |
5-прегнен-3α,17,20-триол (3α-dP3) | 248 (170–334) | 2026 (1112–3556) p < 0,0001 | 1048 (446–3648) p < 0,0001 |
Глюкокортикоиды и минералокортикоиды | |||
Тетрагидро-11-дезоксикортизол (THS) | 34 (13–58) | 1441 (1058–3455)* p < 0,0007 | 201 (25–651) p = 0,004 |
Гексагидро-11-дезоксикортизол (ННS) | 15 (11–38) | 443 (132–2079) p < 0,0001 | 71 (43–313) p = 0,18 |
Тетрагидрокортизон (THE) | 1395 (1192–1836) | 1560 (904–2431) p = 0,18 | 1262 (972–1639) p = 0,26 |
Тетрагидрокортизол (THF) | 508 (362–644) | 953 (441–1661)* p = 0,009 | 400 (175–741) p = 0,40 |
5α-THF | 391 (272–743) | 361 (212–1043) p = 0,57 | 450 (314–789) p = 0,91 |
Тетрагидрокортикостерон (THB) | 74 (45–103) | 235 (119–476)** p = 0,001 | 75 (25–101) p = 0,41 |
5α-THB | 99 (35–169) | 227 (100–600) p = 0,013 | 300 (141–400) p = 0,002 |
Тетрагидро-11-дегидрокортикостерон (ТНА) | 63 (38–101) | 41 (23–105) p = 0,78 | 100 (45–514) p = 0,14 |
АКР – адренокортикальный рак, ВДКН – врожденная дисфункция коры надпочечников,
p – статистическая значимость различий показателей пациентов с АКР и ВДКН вследствие дефекта 21-гидроксилазы в сравнении с показателями группы контроля
* р < 0,017, ** p < 0,001 – статистическая значимость различий показателей пациентов с АКР c аналогичными показателями у пациентов с ВДКН вследствие дефекта 21-гидроксилазы
У больных АКР и ВДКН в сравнении с группой контроля получено повышение экскреции с мочой тетрагидрометаболитов глюкокортикоидов: тетрагидро-11-дезоксикортизола (THS) и 5α-тетрагидрокортикостерона (5α-THB). У больных АКР в сравнении со здоровыми донорами увеличена экскреция с мочой 5β-ТНВ и 5β-тетрагидрокортизола (5β-ТНF) (см. табл. 1). Экскреция с мочой THS более 715 мкг/сут с чувствительностью 88,2% и специфичностью 84,6% (AUC = 0,91, p < 0,0001), 5β-ТНВ (p = 0,0007) и 5β-ТНF (p = 0,004) была выше у больных АКР в сравнении с показателями пациентов с ВДКН (см. табл. 1). Следует отметить, что у 73,9% больных АКР установлено увеличение экскреции с мочой основных биомаркеров АКР – ТНS, DHEA и его метаболитов. Для большинства больных ВДКН (78,9%) характерно повышение экскреции с мочой андрогенов при экскреции с мочой ТНS, находящегося в области референсных значений.
У больных ВДКН установлено 2 признака увеличения активности 5α-редуктазы: повышение соотношений 5α-THB/5β-THB и 11-ОН-An/11-OH-Et. У пациентов с АКР получены 2 признака увеличения активности 5β-редуктазы: снижение соотношений 5α-THF/5β-THF и An/Et в сравнении с группой контроля, что приводит к повышению экскреции с мочой 5β-THF и этиохоланолона (табл. 2). Следует отметить, что 4 признака активности 5α-редуктазы у больных АКР были ниже, чем у пациентов с ВДКН (р < 0,005) (см. табл. 2).
Таблица 2. Признаки нарушений метаболомики стероидов больных с врожденной дисфункцией коры надпочечников вследствие дефекта 21-гидроксилазы и пациентов с адренокортикальным раком по данным газовой хромато-масс-спектрометрии
Cоотношение «продукт/субстрат», Ме (Q25–Q75) | Группа контроля (n = 26) | Пациенты с ВДКН с дефектом 21-гидроксилазы (n = 18) | Пациенты с АКР (n = 23) | ||
Признаки дефекта 5α-редуктазы | |||||
An/Et | 1,2 (0,8–1,4) | 1,3 (1,1–1,8) p = 0,35 | 0,55 (0,37–0,79)* p < 0,0001 | ||
11-ОН-Аn / 11-OH-Et | 1,5 (1,4–2,2) | 4,5 (3,0–5,6) p < 0,0001 | 1,1 (0,4–2,6)** p = 0,25 | ||
5α-THB / 5β-THB | 1,3 (0,8–1,9) | 4,0 (2,0–12,4) p < 0,0001 | 0,8 (0,4–2,5)*** p = 0,39 | ||
5α-THF / 5β-THF | 1,0 (0,7–1,2) | 1,3 (0,8–2,0) p = 0,17 | 0,5 (0,2–1,1)** p = 0,016 | ||
Признаки дефекта 21-гидроксилазы | |||||
(5β-ТНF+5α-ТHF+THE) / 11-охо-прегнентриол | 162 (108–210) | 2,6 (0,5–4,3) p < 0,0001 | 25,9 (17,1–40,9)* p = 0,0001 | ||
(5β-ТНF+5α-THF+THE) / прегнентриол | 5,3 (3,9–6,9) | 0,41 (0,12–1,14) p < 0,0001 | 1,7 (0,6–3,6)** p < 0,0001 | ||
(5β-ТНF+5α-THF+THE) / 17-гидроксипрегненолон | 20,1 (10,2–40,1) | 1,0 (0,2–4,6) p < 0,0001 | 4,7 (1,4–7,6) | ||
Признаки дефекта 11β-гидроксистероиддегидрогеназы | |||||
ТНF/THE | 0,35 (0,29–0,38) | 0,34 (0,17–0,51) p = 0,81 | 0,60 (0,34–1,03) p = 0,011 | ||
ТНВ/ТНА | 1,01 (0,85–1,47) | 0,64 (0,19–0,74) p = 0,0003 | 2,16 (1,0–4,46)*** p = 0,12 | ||
Признак дефекта 11β-гидроксилазы | |||||
(ТНF+allo-THF+THE) / THS | 111 (46–144) | 9,7 (3,8–55,6) p = 0,004 | 2,8 (1,2–6,9)** p < 0,0001 | ||
Признаки дефекта 3β-гидроксистероиддегидрогеназы-2 | |||||
Прегнентриол / 11-oxo-прегнентриол | 10,2 (8,3–19,7) | 0,66 (0,33–1,63) p < 0,0001 | 20,3 (16,2–29,7)* p = 0,011 | ||
(5β-ТНF+5α-THF+THE) / дегидроэпиандростерон | 13,7 (9,0–24,6) | 3,4 (1,4–6,8) p = 0,001 | 0,58 (0,23–4,07)** p < 0,0001 | ||
(5β-ТНF+5α-THF+THE) / прегнентриол | 11,6 (8,2–16,3) | 1,6 (0,8–4,1) p < 0,0001 | 1,5 (1,4–3,1) p < 0,0001 | ||
An – андростерон, Et – этиохоланолон, THA – тетрагидро-11-дегидрокортикостерон, THB – тетрагидрокортикостерон, THE – тетрагидрокортизон, THF – тетрагидрокортизол, ТНS – тетрагидро-11-дезоксикортизол, АКР – адренокортикальный рак, ВДКН – врожденная дисфункция коры надпочечников
p – статистическая значимость различий показателей пациентов с АКР и ВДКН вследствие дефекта 21-гидроксилазы в сравнении с показателями группы контроля
* р < 0,0001, ** р < 0,017, *** p < 0,001 – статистическая значимость различий показателей пациентов с АКР c показателями пациентов с ВДКН вследствие дефекта 21-гидроксилазы
Признак уменьшения активности 11β-гидроксистероиддегидрогеназы (11β-ГСДГ) 1-го типа (снижение соотношения ТНВ/ТНА) в сравнении со здоровыми донорами получен у больных ВДКН. Повышение соотношения 5β-ТНF/THE у больных АКР указывает на снижение активности 11β-ГСДГ 2-го типа, что приводит к увеличению ТНF, метаболита кортизола, наиболее активного глюкокортикоида (см. табл. 1 и 2).
У больных АКР и ВДКН в сравнении с группой контроля выявлен признак уменьшения активности 11β-гидроксилазы – снижение соотношения (5β-ТНF+5α-THF+THE)/THS (см. табл. 2). Дополнительный признак уменьшения активности 11β-гидроксилазы получен у больных АКР – увеличение экскреции с мочой гексагидро-11-дезоксикортизола (ННS) в сравнении с группой контроля (см. табл. 1). У больных АКР соотношение (5β-ТНF+5α-THF+THE)/THS менее 7,7 с чувствительностью 93,7% и специфичностью 71,5% (AUC = 0,83; p = 0,0001) было меньше, чем аналогичные показатели пациентов с ВДКН (см. табл. 1 и 2).
У больных АКР и пациентов с ВДКН в сравнении с группой контроля обнаружено увеличение экскреции с мочой основных биомаркеров дефекта 21-гидроксилазы: 17-ОН-прегнанолона (17-ОНР) и его метаболитов – прегнантриола (Р3) и 11-оксо-прегнентриола (11-охо-Р3). Кроме этих стероидов получено повышение экскреции с мочой прегнанолона (Р), 6-ОН-Р, прегнандиола (Р2), 5-еne-прегненов: прегнендиола (dP2), 3α,17,20-прегнентриола (dP3) и 3α,16,20-dP3 (см. табл. 1). У больных ВДКН установлено увеличение экскреции с мочой 16-ОН-Р2 и 11-ОН-Р3 по сравнению со здоровыми донорами и больными АКР (р = 0,008 и р = 0,011 соответственно). У больных АКР в сравнении с показателями пациентов с ВДКН получено повышение экскреции с мочой dP2 (р = 0,012) (см. табл. 1).
У больных ВДКН установлено увеличение в сравнении с АКР экскреции с мочой 11-охо-Р3 и 21-deoxy-THF, снижение соотношений (5β-ТНF+5α-THF+THE)/11-охо-Р3 и (5β-ТНF+5α-THF+THE)/Р3 (см. табл. 1 и 2). Экскреция с мочой 11-охо-Р3 более 440 мкг/сут с чувствительностью 85,7% и специфичностью 90% (AUC = 0,95; р < 0,0001), 21-deoxy-THF более 181 мкг/сут с чувствительностью 100% и специфичностью 80% (AUC = 088; р = 0,002), снижение соотношений (5β-ТНF+5α-THF+THE)/11-охо-Р3 менее 9,0 с чувствительностью 93% и специфичностью 100% (AUC = 0,98; р < 0,0001) и (5β-ТНF+5α-THF+THE)/Р3 подтверждают наличие дефекта фермента 21-гидроксилазы у больных ВДКН по данным ГХ-МС (см. табл. 1, 2). Соотношение (5β-ТНF+5α-THF+THE)/17-ОНР, один из биомаркеров 21-гидроксилазы, было уменьшено у больных АКР и ВДКН в сравнении с группой контроля, но не различалось между группами больных (см. табл. 2). Среди больных АКР снижение соотношений (5β-ТНF+5α-THF+THE)/11-охо-Р3 и (5β-ТНF+5α-THF+THE)/Р3 в сочетании с повышением экскреции с мочой Р3 и 11-охо-Р3 не исключает наличия недостаточности 21-гидроксилазы у ряда пациентов (см. табл. 1 и 2).
Экскреция с мочой 11-охо-Р3 обнаружена только у больных с ВДКН (табл. 3). У больных АКР при сравнении с показателями пациентов с ВДКН экскреция с мочой 3β,16,20-dP3 была выше, а соотношение 3α,16,20-dP3/3β,16,20-dP3 менее 2,5 с чувствительностью 88% и специфичностью 85% (AUC = 0,88; р = 0,0001), что указывает на информативность данных показателей в диагностике АКР (см. табл. 3).
Таблица 3. Экскреция с мочой 5-ene-прегненов у больных с врожденной дисфункцией коры надпочечников вследствие дефекта 21-гидроксилазы и у пациентов с адренокортикальным раком, не обнаруженных у здоровых доноров, по данным газовой хромато-масс-спектрометрии
Стероид, Ме (Q25–Q75), мкг/сут | Пациенты с ВДКН c дефектом 21-гидроксилазы (n = 18) | Пациенты с АКР (n = 23) | Значение p |
Прегненолон | 105 (77–1067) | 354 (194–1312) | 0,36 |
17-гидроксипрегненолон | 300 (107–381) | 535 (191–1100) | 0,17 |
16-гидроксипрегненолон | 228 (61–977) | 221 (70–581) | 0,95 |
21-гидроксипрегненолон | 418 (134–940) | 201 (70–309) | 0,40 |
21-гидроксипрегнендиол | 4088 (1229–6948) | 971 (329–2195) | 0,39 |
3β,16,20-прегнентриол | 176 (94–500) | 750 (362–1224) | 0,016 |
3β,17,20-прегнентриол | 482 (149–1750) | 405 (253–11385) | 0,79 |
11-гидроксипрегнентриол | 124 (60–294) | 255 (74–879) | 0,40 |
11-охо-прегнентриол | 140 (94–247) | Не обнаружен | |
Соотношение 3α,16,20-прегнентриола / 3β,16,20-прегнентриола | 4,3 (2,5–13,1) | 1,4 (1,2–2,1) | 0,013 |
АКР – адренокортикальный рак, ВДКН – врожденная дисфункция коры надпочечников
р – статистическая значимость различий показателей пациентов с ВДКН вследствие дефекта 21-гидроксилазы с показателями больных АКР
У больных АКР и ВДКН получены признаки недостаточности 3β-ГСДГ-2 (3β-HSD2): уменьшение соотношений (5β-ТНF+5α-THF+THE)/DHEA и (5β-ТНF+5α-THF+THE)/dP3 в сравнении с группой контроля (см. табл. 2). У пациентов с АКР по сравнению со здоровыми донорами установлен дополнительный признак недостаточности 3β-HSD2 – увеличение соотношения dP3/11-oxo-P3 (см. табл. 2).
У больных АКР и ВДКН получены общие нарушения в метаболизме андрогенов, прогестагенов и глюкокортикоидов. У больных АКР в сравнении с показателями пациентов с ВДКН не различались экскреция с мочой метаболитов DHEA (16-ОН-DHEA-3β, р = 0,29; 16-oxo-dA2, p = 0,031), метаболитов андростендиона (An, p = 0,55; 11-OH-An, p = 0,04; 11-OH-Et, p = 0,35; 11-oxo-Et, p = 0,27), HHS (р = 0,036), показатель дефекта 11β-гидроксилазы; биомаркеры дефекта 21-гидроксилазы: экскреция с мочой Р3 (р = 0,06) и 17-ОНР (р = 0,12), соотношение (5β-ТНF+5α-THF+THE)/17-ОНР (р = 0,02); показатель дефекта 3β-HSD2 – cоотношение (5β-ТНF+5α-THF+THE)/dP3 (р = 0,63) (см. табл.1 и 2). Кроме этого, у больных АКР экскреция с мочой 5-еne-прегненов, не определяемых у здоровых людей – прегненолон (dP), 16-ОН-dP, 17-OH-dP, 21-ОН-dP, 11-ОН-dP3, 21-ОН-dP2 и 3β,17,20-dP3 – также не отличалась от показателей пациентов с ВДКН (см. табл. 3).
Обсуждение
По мнению многих авторов, исследование СПМ методом ГХ-МС наиболее информативно для изучения особенностей метаболизма стероидов при различных заболеваниях надпочечников [5, 10]. Ряд исследователей отмечают, что больные АКР, не имеющие клинических признаков избыточной секреции стероидов, могут иметь повышенную продукцию предшественников стероидов вследствие ингибирования ферментов адреналового стероидогенеза [5–8]. Опухоли надпочечников у пациентов с ВДКН с дефектом 21-гидроксилазы диагностируют с частотой от 11 до 82% [2]. Ранее увеличение экскреции с мочой DHEA, 17-ОНР и его метаболитов, 5-еne-прегненов установлено у пациентов и с АКР, и с ВДКН с дефектом 21-гидроксилазы [5, 8, 11].
В представленном нами исследовании проведен сравнительный анализ метаболомики стероидов методом ГХ-МС у больных АКР без клинических и лабораторных признаков гиперкортизолизма и у пациентов с инциденталомой надпочечников при ВДКН. Установлены как различия, так и общие нарушения в метаболизме стероидов при данных заболеваниях надпочечников. Различия в метаболомике андрогенов, прогестагенов и глюкокортикоидов у больных АКР и ВДКН дали возможность выявить наиболее информативные биомаркеры этих заболеваний. У больных АКР и ВДКН отсутствовали различия в экскреции с мочой ряда биомаркеров АКР (андрогенов, прогестагенов, неклассических 5-еne-прегненов). Кроме этого, ряд показателей дефекта 21-гидроксилазы – экскреция с мочой Р3, 17-ОНР и соотношение (5β-ТНF+5α-THF+THE)/17-ОНР, дефекта 3β-HSD2 – соотношение (5β-ТНF+5α-THF+THE)/dP3 также не различались у больных АКР и ВДКН. Полученные данные указывают на наличие общих нарушений в метаболизме стероидов у данных пациентов и подтверждают роль нарушений стероидогенеза в процессе формирования опухолей коры надпочечников у больных с ВДКН вследствие дефекта 21-гидроксилазы.
Заключение
У больных АКР повышение экскреции с мочой ТНS (более 715 мкг/сут), DHEA,17β-андростендиола, этиохоланолона, прегнендиола, 3β,16,20-прегнентриола, снижение соотношения 3α,16,20-dP3/3β,16,20-dP3 (менее 2,5) в сравнении с показателями пациентов с ВДКН, а также признаки снижения активности 5α-редуктазы и 11β-ГСДГ 2-го типа служат биомаркерами лабораторной диагностики АКР. У больных ВДКН увеличение в сравнении с показателями здоровых доноров и больных АКР экскреции с мочой 11-охо-Р3 (более 440 мкг/сут), 21-deoxy-THF (более 180 мкг/сут), 16-ОНР2, снижение соотношения (5β-ТНF+5α-THF+THE)/11-охо-Р3 менее 9,0, определение 11-охо-прегнентриола, не детектируемого у больных АКР, признаки увеличения активности 5α-редуктазы и уменьшения активности 11β-ГСДГ 1-го типа служат биомаркерами, подтверждающими диагноз ВДКН с дефектом 21-гидроксилазы по данным ГХ-МС. У больных АКР и ВДКН с дефектом 21-гидроксилазы установлены общие нарушения в метаболизме стероидов: признаки недостаточности 21-гидроксилазы, 11β-гидроксилазы, 3β-HSD2, отсутствие различий в экскреции с мочой ряда биомаркеров АКР (метаболитов DHEA и андростендиона, 6-ОН-прегнанолона, прегнандиола, прегнантриола, 17-ОН-прегнанолона и 5-еne-прегненов), ряда показателей дефектов 21-гидроксилазы и 3β-HSD2, что подтверждает роль нарушений стероидогенеза в процессе формирования опухолей коры надпочечников.
Дополнительная информация
Финансирование
Работа проведена в рамках выполнения Госзадания Минздрава России, рег. № НИОКТР АААА-А19-119053190034-0.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Участие авторов
З.Р. Шафигуллина – разработка дизайна клинической части исследования, сбор клинического материала, анализ полученных данных, написание текста; Л.И. Великанова – анализ полученных результатов, статистическая обработка данных, написание текста; Н.В. Ворохобина – анализ клинико-экспериментальных результатов исследования, редактирование текста, утверждение итогового варианта текста рукописи; Е.В. Малеваная и Е.Г. Стрельникова – проведение исследований методом газовой хромато-масс-спектрометрии, анализ полученных результатов; В.Ю. Бохян и Т.А. Бритвин – сбор клинического материала, анализ полученных данных; И.С. Стилиди – редактирование текста, утверждение итогового варианта текста рукописи. Все авторы прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией, согласны нести ответственность за все аспекты работы и гарантируют, что ими надлежащим образом были рассмотрены и решены вопросы, связанные с точностью и добросовестностью всех частей работы.
About the authors
Zulfiya R. Shafigullina
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Email: zula183@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8292-8504
MD, PhD, Associate Professor, Chair of Endocrinology named after V.G. Baranov
Россия, 41, Kirochnaya ul., Saint Petersburg, 191015Ludmila I. Velikanova
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Email: velikanova46@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9352-4035
Doctor of Biol. Sci., Professor, Head of Scientific Laboratory of Chromatography
Россия, 41, Kirochnaya ul., Saint Petersburg, 191015Natalia V. Vorokhobina
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Email: natvorokh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9574-105X
MD, PhD, Professor, Head of Chair of Endocrinology named after V.G. Baranov
Россия, 41, Kirochnaya ul., Saint Petersburg, 191015Ekaterina V. Malevanaya
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Author for correspondence.
Email: e.malevanaia@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0880-0814
PhD (in Chem.), Senior Research Fellow, Scientific Laboratory of Chromatography
Россия, 41, Kirochnaya ul., Saint Petersburg, 191015Elena G. Strelnikova
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Email: lstrelnikova@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-1208-8092
PhD (in Chem.), Senior Research Fellow, Scientific Laboratory of Chromatography
Россия, 41, Kirochnaya ul., Saint Petersburg, 191015Vagan Yu. Bokhian
N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Email: v_bokhyan@kand.ru
ORCID iD: 0000-0002-9066-5190
MD, PhD, Head of Surgical Department No. 5 (Endocrine Oncology)
Россия, MoscowTimur A. Britvin
Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)
Email: t.britvin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6160-1342
MD, PhD, Head of Department of Surgery
Россия, 61/2, Shchepkina ul., Moscow, 129110Ivan S. Stilidi
N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology
Email: ronc@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-0493-1166
MD, PhD, Professor, Member of Russ. Acad. Sci., Director
Россия, MoscowReferences
- Mallappa A, Merke DP. Congenital Adrenal Hyperplasia. In: Kebebew E, editor. Management of Adrenal Masses in Children and Adults. Springer, Cham; 2017. p. 207–224.
- Falhammar H, Torpy DJ. Congenital adrenal hyperplasia due to 21-hydroxylase deficiency presenting as adrenal incidentaloma: a systematic review and meta-analysis. Endocr Pract. 2016;22(6):736–752. doi: 10.4158/EP151085.RA.
- Claahsen-van der Grinten HL, Speiser PW, Ahmed SF, Arlt W, Auchus RJ, Falhammar H, Flück CE, Guasti L, Huebner A, Kortmann BBM, Krone N, Merke DP, Miller WL, Nordenström A, Reisch N, Sandberg DE, Stikkelbroeck NMML, Touraine P, Utari A, Wudy SA, White PC. Congenital Adrenal Hyperplasia – Current Insights in Pathophysiology, Diagnostics, and Management. Endocr Rev. 2022;43(1):91–159. doi: 10.1210/endrev/bnab016.
- Storbeck KH, Schiffer L, Baranowski ES, Chortis V, Prete A, Barnard L, Gilligan LC, Taylor AE, Idkowiak J, Arlt W, Shackleton CHL. Steroid Metabolome Analysis in Disorders of Adrenal Steroid Biosynthesis and Metabolism. Endocr Rev. 2019;40(6):1605–1625. doi: 10.1210/er.2018-00262.
- Arlt W, Biehl M, Taylor AE, Hahner S, Libé R, Hughes BA, Schneider P, Smith DJ, Stiekema H, Krone N, Porfiri E, Opocher G, Bertherat J, Mantero F, Allolio B, Terzolo M, Nightingale P, Shackleton CH, Bertagna X, Fassnacht M, Stewart PM. Urine steroid metabolomics as a biomarker tool for detecting malignancy in adrenal tumors. J Clin Endocrinol Metab. 2011;96(12):3775–3784. doi: 10.1210/jc.2011-1565.
- Stigliano A, Chiodini I, Giordano R, Faggiano A, Canu L, Della Casa S, Loli P, Luconi M, Mantero F, Terzolo M. Management of adrenocortical carcinoma: a consensus statement of the Italian Society of Endocrinology (SIE). J Endocrinol Invest. 2016;39(1):103–121. doi: 10.1007/s40618-015-0349-9.
- Kerkhofs TM, Kerstens MN, Kema IP, Willems TP, Haak HR. Diagnostic Value of Urinary Steroid Profiling in the Evaluation of Adrenal Tumors. Horm Cancer. 2015;6(4):168–175. doi: 10.1007/s12672-015-0224-3.
- Velikanova LI, Shafigullina ZR, Lisitsin AA, Vorokhobina NV, Grigoryan K, Kukhianidze EA, Strelnikova EG, Krivokhizhina NS, Krasnov LM, Fedorov EA, Sablin IV, Moskvin AL, Bessonova EA. Different Types of Urinary Steroid Profiling Obtained by High-Performance Liquid Chromatography and Gas Chromatography-Mass Spectrometry in Patients with Adrenocortical Carcinoma. Horm Cancer. 2016;7(5–6):327–335. doi: 10.1007/s12672-016-0267-0.
- Великанова ЛИ, Стрельникова ЕГ, Объедкова ЕВ, Кривохижина НС, Шафигуллина ЗР, Григорян К, Поваров ВГ, Москвин АЛ. Получение стероидных профилей мочи больных с инциденталомой надпочечников методом газовой хромато-масс-спектрометрии. Журнал аналитической химии. 2016;71(7):775–781. doi: 10.7868/S0044450216070161. [Velikanova LI, Strel’nikova EG, Obedkova EV, Krivokhizhina NS, Shafigullina ZR, Grigoryan K, Povarov VG, Moskvin AL. Generation of urinary steroid profiles in patients with adrenal incidentaloma using gas chromatography-mass spectrometry. J Anal Chem. 2016;71(7):748–754. doi: 10.7868/S0044450216070161.]
- Krone N, Hughes BA, Lavery GG, Stewart PM, Arlt W, Shackleton CH. Gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) remains a pre-eminent discovery tool in clinical steroid investigations even in the era of fast liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC/MS/MS). J Steroid Biochem Mol Biol. 2010;121(3–5):496–504. doi: 10.1016/j.jsbmb.2010.04.010.
- Miller WL, Auchus RJ. The molecular biology, biochemistry, and physiology of human steroidogenesis and its disorders. Endocr Rev. 2011;32(1):81–151. doi: 10.1210/er.2010-0013.
Supplementary files
