Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)125510.18786/2072-0505-2020-48-012ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИKey VEGF signaling system components and matrix metalloproteinases in the diagnosis and prognosis of overall survival of patients with renal cell cancerКлючевые компоненты сигнальной системы VEGF и матриксные металлопротеиназы в диагностике и прогнозе общей выживаемости больных почечно-клеточным ракомhttps://orcid.org/0000-0002-3898-4127KushlinskiiN. E.КушлинскийН. Е.
Russian Federation

Nikolay E. Kushlinskii - MD, PhD, Professor, Member of Russian Academy of Sciences, Head of the Laboratory of Clinical Biochemistry.

24 Kashirskoe shosse, Moscow, 115478.

Tel.: +7 (499) 324 11 79.

Кушлинский Николай Евгеньевич - доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заведующий лабораторией клинической биохимии.

115478, Москва, Каширское шоссе, 24.

Тел.: +7 (499) 324 11 79.

biochimia@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3321-801XGershteinE. S.ГерштейнЕ. С.
Russian Federation

Elena S. Gershtein - PhD, Doctor of Biol. Sci., Professor, Leading Research Fellow, Laboratory of Clinical Biochemistry.

24 Kashirskoe shosse, Moscow, 115478.

Герштейн Елена Сергеевна - доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории клинической биохимии.

115478, Москва, Каширское шоссе, 24.

esgershtein@gmail.comKolpakovA. V.КолпаковА. В.
Russian Federation

Andrey V. Kolpakov - MD, Urologist, Chair-Applicant of the Department of Urology.

20 Delegatskaya ul., Moscow, 127473.

Колпаков Андрей Владимирович - соискатель кафедры урологии.

127473, Москва, ул. Делегатская, 20/1.

https://orcid.org/0000-0001-7336-9210BezhanovaS. D.БежановаС. Д.
Russian Federation

Svetlana D. Bezhanova - Postgraduate Student, Department of the Pathologic Anatomy and Molecular Genetic Diagnostics of the Tumors.

24 Kashirskoe shosse, Moscow, 115478.

Бежанова Светлана Дмитриевна - аспирант отдела морфологической и молекулярно-генетической диагностики опухолей.

115478, Москва, Каширское шоссе, 24.

MushtenkoV. V.МуштенкоВ. В.
Russian Federation

Vladimir V. Mushtenko - MD, Urologist, ChairApplicant of the Department of Urology.

20 Delegatskaya ul., Moscow, 127473.

Муштенко Владимир Владимирович - соискатель кафедры урологии.

127473, Москва, ул. Делегатская, 20/1.

https://orcid.org/0000-0002-2509-5232KorotkovaE. A.КоротковаЕ. А.
Russian Federation

Ekaterina A. Korotkova - PhD (in Biology), Senior Research Fellow, Laboratory of Clinical Biochemistry.

24 Kashirskoe shosse, Moscow, 115478.

Короткова Екатерина Андреевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории клинической биохимии.

115478, Москва, Каширское шоссе, 24.

katinka-kor@ya.ruPushkarD. Yu.ПушкарьД. Ю.
Russian Federation

Dmitry Yu. Pushkar - MD, PhD, Professor, Member of Russian Academy of Sciences, Head of the Department of Urology.

20 Delegatskaya ul., Moscow, 127473.

Пушкарь Дмитрий Юрьевич - доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заведующий кафедрой урологии.

127473, Москва, ул. Делегатская, 20/1.

BazaevV. V.БазаевВ. В.
Russian Federation

Vladimir V. Bazaev - MD, PhD, Professor, Leading Research Fellow, Department of Urology.

61/2 Shchepkina ul., Moscow, 129110.

Базаев Владимир Викторович - доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник отделения урологии.

129110, Москва, ул. Щепкина, 61/2.

N.N. Blokhin National Medical Research Centre of OncologyНМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава РоссииA.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and DentistryМосковский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова Минздрава РоссииMoscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского3007202048278832703202027032020Copyright ©; 2020, Kushlinskii N.E., Gershtein E.S., Kolpakov A.V., Bezhanova S.D., Mushtenko V.V., Korotkova E.A., Pushkar D.Y., Bazaev V.V.Copyright ©; 2020, Кушлинский Н.Е., Герштейн Е.С., Колпаков А.В., Бежанова С.Д., Муштенко В.В., Короткова Е.А., Пушкарь Д.Ю., Базаев В.В.2020Kushlinskii N.E., Gershtein E.S., Kolpakov A.V., Bezhanova S.D., Mushtenko V.V., Korotkova E.A., Pushkar D.Y., Bazaev V.V.Кушлинский Н.Е., Герштейн Е.С., Колпаков А.В., Бежанова С.Д., Муштенко В.В., Короткова Е.А., Пушкарь Д.Ю., Базаев В.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/1255

Background: Evaluation and search for new molecular markers of renal cell cancer, first of all, associated with angiogenic and invasive activity, continue to be highly relevant. In our previous publications, we have assessed the potential diagnostic value of matrix metalloproteinases (MMP) 2, 7, 8, and 9, their tissue inhibitor type 1 (TIMP1) and components of the VEGF signaling system in renal cell cancer. Aim: To assess the role of serum VEGF, VEGFR1, VEGFR2, MMP2, 7, 8, 9, and TIMP1 levels in renal cell patients as diagnostic and prognostic markers of overall survival. Materials and methods: 99 renal cell cancer patients (94 primary and 5 at progression) were recruited into the study. The control group included 97 healthy control blood donors. Ninety three (93) primary patients with renal cell cancer were followed for 1 to 45 (median, 26) months for assessment of their overall survival. Serum concentrations of the study proteins were measured by direct immunoenzyme analysis (Quantikine® ELISA kits, R&D Systems, США). Results: Serum VEGF, VEGFR1, VEGFR2, MMP7, MMP8, and TIMP1 levels in renal cell cancer patients are significantly higher than those in the control group. The diagnostic characteristics of the markers are considerably different, the most reliable marker with 84% sensitivity at 87.5% specificity being MMP7. VEGFR1, MMP7, MMP8, and TIMP1 were positively associated with disease stage and TNM indices. MMP7 and TIMP1 levels also increased with a higher tumor grade. MMP7 was found to be a significant unfavorable prognostic factor for overall survival: the 3-years survival in those with low (< 6.3 ng/ml) marker level amounted to 93%, whereas with high, 51% (p < 0.001). MMP7 prognostic value remained significant also in stage I renal cancer: after 3-years' follow-up, all patients with low MMP7 were alive, while survival of those with high marker levels was 72% (p=0.02). Increased serum MMP8 level (> 51 ng/ml) also had an unfavorable prognostic value in the whole renal cell cancer patient group, with 3-years' survival being 78 and 58% for low and high levels, respectively (p < 0.01). The components of VEGF signaling system, MMP2, MMP9, and TIMP1 had no significant prognostic values. Conclusion: MMP7 should be viewed as the most promising diagnostic and prognostic renal cell cancer marker. VEGF and its soluble receptors could be useful for monitoring of patients receiving anti-angiogenic treatments and prediction of their sensitivity to these agents.

Обоснование. Изучение и поиск новых молекулярных маркеров рака почки, в первую очередь, показателей, связанных с ангиогенной и инвазивной активностью, по-прежнему актуальны. В наших предыдущих работах мы оценили потенциальное диагностическое значение матриксных металлопротеиназ (ММП)-2, 7, 8, 9, их тканевого ингибитора 1-го типа (ТИМП-1) и компонентов сигнальной системы VEGF при раке почки. Цель - исследование роли VEGF, VEGFR1, VEGFR2, ММП-2, 7, 8, 9 и ТИМП-1 в сыворотке крови больных почечно-клеточным раком в диагностике и прогнозе общей выживаемости. Материал и методы. Обследовано 99 больных почечно-клеточным раком (94 первичных и 5 - на фоне прогрессирования). В контрольную группу вошли 97 здоровых доноров. На протяжении от 1 до 45 (медиана -26) месяцев для оценки общей выживаемости прослежены 93 первичных больных почечно-клеточным раком. Концентрацию исследуемых белков в сыворотке крови определяли с помощью наборов реактивов для прямого иммуноферментного анализа (Quantikine®, R&D Systems, США). Результаты. Содержание VEGF, VEGFR1, VEGFR2, ММП-7, ММП-8 и ТИМП-1 в сыворотке крови больных почечно-клеточным раком статистически значимо повышено по сравнению с контролем. Диагностические характеристики маркеров существенно различались, при этом наиболее значимым маркером с диагностической чувствительностью 84% при 87,5% специфичности оказалась ММП-7. Концентрации VEGFR1, ММП-7, ММП-8 и ТИМП-1 положительно коррелировали со стадией заболевания и показателями системы TNM, а уровни ММП-7 и ТИМП-1 возрастали по мере уменьшения степени дифференцировки опухоли. ММП-7 была значимым фактором неблагоприятного прогноза общей выживаемости пациентов: 3-летняя выживаемость при низком (< 6,3 нг/мл) уровне маркера составила 93%, при высоком - 51% (p < 0,001). Прогностическое значение ММП-7 сохранялось и при I стадии рака почки: при 3-летнем сроке наблюдения были живы все пациенты с низким уровнем маркера, тогда как выживаемость больных с высоким уровнем ММП-7 составила 72% (p = 0,02). Неблагоприятное прогностическое значение в общей группе больных раком почки имел также повышенный (> 51 нг/мл) уровень ММП-8 в сыворотке крови: 3-летняя выживаемость при низком и высоком уровнях маркера составила 78 и 58% соответственно (p < 0,01). Достоверного прогностического значения компонентов сигнальной системы VEGF, ММП-2, ММП-9 и ТИМП-1 не выявлено. Заключение. Наиболее перспективным диагностическим и прогностическим маркером почечно-клеточного рака следует считать ММП-7. VEGF и растворимые формы его рецепторов могут быть полезны для мониторинга больных раком почки, получающих антиангиогенные препараты, и предсказания чувствительности к такому лечению.

renal cancermatrix metalloproteinases 2, 7, 8, 9matrix metalloproteinases tissue inhibitor 1VEGFVEGFR1VEGFR2serumdiagnostic characteristicsprognosisрак почкиVEGFVEGFR1VEGFR2матриксные металлопротеиназы 2, 7, 8, 9тканевой ингибитор матриксных металлопротеиназ 1-го типасыворотка кровидиагностические характеристикипрогноз1. Kuusk T, Albiges L, Escudier B, Grivas N, Haanen J, Powles T, Bex A. Antiangiogenic therapy combined with immune check-point blockade in renal cancer. Angiogenesis. 2017;20(2):205–15. doi: 10.1007/s10456-017-9550-0.2. Герштейн ЕС, Кушлинский НЕ. Клинические перспективы исследования ассоциированных с опухолью протеаз и их тканевых ингибиторов у онкологических больных. Вестник Российской академии медицинских наук. 2013;68(5):16–27. doi: 10.15690/vramn.v68i5.659.3. Герштейн ЕС, Муштенко ВВ, Короткова ЕА, Бежанова СД, Морозов АА, Алферов АА, Казанцева ИА, Кушлинский НЕ. Матриксные металлопротеиназы-2, 7, 8, 9 и их тканевой ингибитор 1-го типа в сыворотке крови больных раком почки: клинико-морфологические корреляции. Альманах клинической медицины. 2017;45(2):94–101. doi: 10.18786/2072-0505-2017-45-2-94-101.4. Герштейн ЕС, Колпаков АВ, Бежанова СД, Морозов АА, Алферов АА, Огнерубов НА, Казанцева ИА, Кушлинский НЕ. Фактор роста эндотелия сосудов и его рецепторы 1-го и 2-го типов в сыворотке крови больных раком почки: клинико-морфологические корреляции. Клиническая лабораторная диагностика. 2017;62(9):536–41.5. Kushlinsky NE, Trapeznikova MF, Gershtein ES, Glibin PA, Kazantceva IA, Kilichbekov MB. Vascular endothelial growth factor and its type 2 receptor in tumors and serum of patients with renal cancer. Bull Exp Biol Med. 2008;145(6):744–7. doi: 10.1007/s10517-008-0188-1.6. Kushlinskii NE, Gershtein ES, Ivannikov AA, Davydov MM, Chang VL, Ognerubov NA, Stilidi IS. Clinical Significance of Matrix Metalloproteinases in Blood Plasma of Patients with Gastric Cancer. Bull Exp Biol Med. 2019;166(3):373–6. doi: 10.1007/s10517-019-04353-y.7. Wu CY, Wu MS, Chiang EP, Chen YJ, Chen CJ, Chi NH, Shih YT, Chen GH, Lin JT. Plasma matrix metalloproteinase-9 level is better than serum matrix metalloproteinase-9 level to predict gastric cancer evolution. Clin Cancer Res. 2007;13(7):2054–60. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-06-2299.8. Ramankulov A, Lein M, Johannsen M, Schrader M, Miller K, Jung K. Plasma matrix metalloproteinase-7 as a metastatic marker and survival predictor in patients with renal cell carcinomas. Cancer Sci. 2008;99(6):1188–94. doi: 10.1111/j.1349-7006.2008.00802.x.9. Niedworok C, vom Dorp F, Tschirdewahn S, Rübben H, Reis H, Szucs M, Szarvas T. Validation of the diagnostic and prognostic relevance of serum MMP-7 levels in renal cell cancer by using a novel automated fluorescent immunoassay method. Int Urol Nephrol. 2016;48(3):355–61. doi: 10.1007/s11255-015-1185-8.10. Gershtein ES, Mushtenko SV, Ermilova VD, Levchenko NE, Kushlinskii NE. Matrix Metalloproteinases and their tissue inhibitors in blood serum of patients with endometrial cancer: clinical and morphological correlations. Bull Exp Biol Med. 2018;165(1):75–9. doi: 10.1007/s10517-018-4103-0.11. Moch H, Humphrey PA, Ulbright TM, Reu- ter VE, editors. WHO classification of tumours of the urinary system and male genital organs. 4th edition. Lyon: IARC; 2016. 400 p.12. Golshayan AR, Brick AJ, Choueiri TK. Predicting outcome to VEGF-targeted therapy in metastatic clear-cell renal cell carcinoma: data from recent studies. Future Oncol. 2008;4(1):85–92. doi: 10.2217/14796694.4.1.85.13. Gershtein ES, Korotkova EA, Shcherbakov AM, Prorokov VV, Golovkov DA, Kushlinskii NE. Matrix metalloproteinases 7 and 9 and their types 1 and 4 tissue inhibitors in tumors and plasma of patients with colorectal cancer. Bull Exp Biol Med. 2007;143(4):459–62. doi: 10.1007/s10517-007-0156-1.14. Gershtein ES, Levkina NV, Digayeva MA, Laktionov KP, Tereshkina IV, Kushlinsky NE. Matrix metalloproteinases 2, 7, and 9 and tissue inhibitor of metalloproteinases-1 in tumors and serum of patients with ovarian neoplasms. Bull Exp Biol Med. 2010;149(5):628–31. doi: 10.1007/s10517-010-1010-4.