Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)66510.18786/2072-0505-2017-45-8-616-627ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИComparative analysis of serum and tumor vascular endothelial growth factor, insulin-like growth factor 1, matrix metalloproteinase 7 levels in patients with ovarian cancerСравнительный анализ содержания фактора роста эндотелия сосудов, инсулиноподобного фактора роста 1 и матриксной металлопротеиназы 7 в сыворотке крови и опухоли больных раком яичниковPlievaYa. Z.ПлиеваЯ. З.
Russian Federation

PhD Student, Chair of Clinical Biochemistry and Laboratory Diagnostics

соискатель, кафедра клинической биохимии и лабораторной диагностики

biochimia@yandex.ruErmilovaV. D.ЕрмиловаВ. Д.
Russian Federation

MD, PhD, Leading Research Fellow, Department of Pathological Anatomy of Human Tumors

канд. мед. наук, вед. науч. сотр., отдел патологической анатомии опухолей человека

TereshkinaI. V.ТерешкинаИ. В.
Russian Federation

MD, PhD, Gynecologist, Competitor, Chair of Clinical Biochemistry and Laboratory Diagnostics

канд. мед. наук, гинеколог, соискатель, кафедра клинической биохимии и лабораторной диагностики

KushlinskiyD. N.КушлинскийД. Н.
Russian Federation

MD, PhD, Oncogynecologist, Department of Combined Methods of Treatment

канд. мед. наук, онкогинеколог, отделение комбинированных методов лечения

ShelepovaV. M.ШелеповаВ. М.
Russian Federation

MD, PhD, Leading Research Fellow, Laboratory of Oncoimmunology

канд. мед. наук, вед. науч. сотр., лаборатория онкоиммунологии

UtkinD. O.УткинД. О.
Russian Federation

PhD Student, Chair of Clinical Biochemistry and Laboratory Diagnostics

соискатель, кафедра клинической биохимии и лабораторной диагностики

KhokhlovaS. V.ХохловаС. В.
Russian Federation

MD, PhD, Senior Research Fellow, Chemotherapy Department

д-р мед. наук, ст. науч. сотр., отделение химиотерапии

DvorovaE. K.ДвороваЕ. К.
Russian Federation

Statistical Engineer

инженер-статистик

PayanidiYu. G.ПаянидиЮ. Г.
Russian Federation

MD, PhD, Professor, Department of Oncogynecology

д-р мед. наук, профессор, отделение онкогинекологии

ZhordaniaK. I.ЖорданиаК. И.
Russian Federation

MD, PhD, Professor, Department of Oncogynecology

д-р мед. наук, профессор, отделение онкогинекологии

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. EvdokimovФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Минздрава РоссииN.N. Blokhin National Medical Research Center of OncologyФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииNational Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology named after V.I. KulakovФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. акад. В.И. Кулакова» Минздрава России151220174586166273101201831012018Copyright ©; 2017, Plieva Y.Z., Ermilova V.D., Tereshkina I.V., Kushlinskiy D.N., Shelepova V.M., Utkin D.O., Khokhlova S.V., Dvorova E.K., Payanidi Y.G., Zhordania K.I.Copyright ©; 2017, Плиева Я.З., Ермилова В.Д., Терешкина И.В., Кушлинский Д.Н., Шелепова В.М., Уткин Д.О., Хохлова С.В., Дворова Е.К., Паяниди Ю.Г., Жорданиа К.И.2017Plieva Y.Z., Ermilova V.D., Tereshkina I.V., Kushlinskiy D.N., Shelepova V.M., Utkin D.O., Khokhlova S.V., Dvorova E.K., Payanidi Y.G., Zhordania K.I.Плиева Я.З., Ермилова В.Д., Терешкина И.В., Кушлинский Д.Н., Шелепова В.М., Уткин Д.О., Хохлова С.В., Дворова Е.К., Паяниди Ю.Г., Жорданиа К.И.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/665

Aim: To perform a comparative analysis with simultaneous measurement of vascular endothelial growth factor (VEGF), insulin-like growth factor 1 (IGF1) and matrix metalloproteinase 7 (MMP7) in serum samples taken from healthy women and ovarian cancer patients; to perform association of these markers with their expression in primary tumors depending on clinical, morphological and biochemical characteristics of the disease and its prognosis. Materials and methods: We assessed 54 treatment-naïve patients with ovarian cancer aged from 23 to 74 years (mean ± SD, 53.2 ± 1.9), being at various FIGO stages of the disease. The control group consisted of 120 healthy women of matched age and reproductive status, in whom serum biomarker levels were studied. Patient survival was assessed by the Kaplan-Meier method, with survival curves compared with log-rank test. All analyses were done with “STATISTICA” and SPSS software. Results: Serum VEGF levels in ovarian cancer patients were significantly (p < 0.0001) higher compared those in the control. The most informative cut-off values differentiating the groups studied were serum VEGF values of < 350 pg/ml (median value in the control) and > 505 pg/ml (upper quartile in the control). With 505 pg/ml taken as a threshold, the test had sensitivity of 79.6% and specificity of 75%. Another cut-off value of serum VEGF level between the patients with ovarian cancer and the control group (510 pg/ml) was derived from ROC curves and 75% sensitivity and 78.2% specificity. No acceptable cut-off value for serum IGF1 to differentiate between the patients with ovarian cancer and the controls could be obtained from the ROC curves. Serum MMP7 levels in the patients with ovarian cancer were significantly higher than those in the control group (Mann-Whitney test p < 0.0001). With ROC curves, the best sensitivity to specificity ratio for MMP7 value of 4.6 ng/ml was obtained to differentiate between the patients with ovarian cancer and the controls (sensitivity 83.3%, and specificity 81%). The variance analysis did not reveal any association between serum VEGF, IGF1 and MMP7 and age of patients with ovarian cancer, tumor histology, concomitant somatic and gynecological diseases, and CA-125 levels. Serum VEGF and IGF1 levels did not correlate with the stage of ovarian cancer, in contrast to MMP7, whose levels were significantly higher in stages IIIc–IV. The median VEGF level significantly increased as the degree of differentiation decreased from 510 to 622 pg/ml (p < 0.002), while median IGF1, on the contrary, decreased from 219 to 116 pg/ml (p < 0.0001). There was a direct correlation between serum and tumor VEGF levels in ovarian cancer patients (r = 0.65, p < 0.0001). On the contrary, there was an inverse correlation between serum and tumor IGF1 levels (r = -0.68, p < 0.0001). Serum and tumor MMP7 levels remained unrelated to each other. Tumor VEGF, IGF1 and MMP7 content was unrelated to the age of the patients, their reproductive status, presence of concomitant somatic and gynecological diseases, histology of ovarian cancer, and serum CA-125 levels. VEGF levels in the tumor were not associated with the stage of ovarian cancer, but in patients with initial stages Ia and Ib stages MMP7 values significantly lower (2.1 ng/mg protein) compared to those in stages IIIc and IV (6.1 and 4.7 ng/mg protein, respectively, p < 0.05). Similar pattern was noted for IGF1: tumor IGF1 values in the patients with stages Ia–Ib were significantly lower (0.5 ng/mg protein) than those with stages IIIc–IV (median, 1.3–1.4 ng/mg protein). A significant increase in both serum and tumor VEGF levels was detected in the patients with ovarian cancer with decreased degree of differentiation. On the contrary, tumor IGF1 levels, but not serum ones, were significantly increased from 0.6 to 1.4 ng/ml in the patients with poorly differentiated ovarian cancer. MMP7 tumor expression did not depend on the degree of its differentiation. Serum VEGF levels above 700 pg/ml and tumor levels of above 590 ng/mg protein should be considered as unfavorable prognostic factors in patients with ovarian cancer.

Цель – провести сравнительный анализ одновременного определения фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), инсулиноподобного фактора роста 1-го типа (ИФР-1) и матриксной металлопротеиназы 7-го типа (ММП-7) в сыворотке крови здоровых женщин и больных раком яичников, определить связь этих маркеров с их экспрессией в первичных опухолях с учетом клинических, морфологических и биохимических характеристик заболевания и прогноза. Материал и методы. Обследовали 54 нелеченых больных раком яичников в возрасте от 23 до 74 лет (средний возраст 53,2 ± 1,9 года) в различных стадиях опухолевого процесса (по FIGO). Контрольную группу составили 120 здоровых женщин соответствующего возраста и репродуктивного статуса, у которых изучали концентрации маркеров в сыворотке крови. Выживаемость пациенток оценивали по методу Каплана – Мейера, сравнение кривых выживаемости рассчитывали с помощью Log-Rank test. Все вычисления проводили на персональном компьютере с использованием математических пакетов STATISTICA и SPSS. Результаты. Уровни VEGF в сыворотке крови больных раком яичников были статистически значимо (р < 0,0001) выше по сравнению с контролем. Наиболее информативными уровнями, разделяющими изучаемые группы, были значения сывороточного VEGF менее 350 пг/мл (медиана показателя в контроле) и более 505 пг/мл (верхняя квартиль показателя в контроле). Чувствительность теста по порогу 505 пг/мл равнялась 79,6%, специфичность 75%. Еще одним разделяющим уровнем сывороточного VEGF в группах больных раком яичников и контроля было значение маркера, полученное с помощью построения кривых ROC и равное 510 пг/мл, его диагностические характеристики составили: чувствительность 75%, специфичность 78,2%. Приемлемого разделяющего уровня сывороточного ИФР-1 в группах больных раком яичников и контроля, полученного с помощью построения кривых ROC, не найдено. Содержание ММП-7 в сыворотке крови больных раком яичников было статистически значимо (критерий Манна – Уитни, р < 0,0001) выше по сравнению с контролем. С помощью построения кривых ROC получено наилучшее соотношение чувствительности и специфичности при разделении групп больных раком яичников и контроля по уровню сывороточного ММП-7, равного 4,6 нг/мл (чувствительность 83,3%, специфичность 81%). Дисперсионный анализ не выявил связи сывороточных показателей VEGF, ИФР-1 и ММП-7 с возрастом больных раком яичников, гистологическим строением опухоли, с сопутствующими соматическими и гинекологическими заболеваниями, с уровнями СА-125. Показатели сывороточного VEGF и ИФР-1 не отражали стадию рака яичников, в отличие от ММП-7, уровни которого были статистически значимо выше при IIIc–IV стадиях. Медиана VEGF повышалась по мере снижения степени дифференцировки с 510 до 622 пг/мл (р < 0,002), а ИФР-1, наоборот, снижалась с 219 до 116 пг/мл (р < 0,0001). Обнаружена прямая корреляционная зависимость между содержанием VEGF в сыворотке крови и опухоли больных раком яичников (r = 0,65; p < 0,0001). Для ИФР-1, напротив, отмечена обратная корреляционная зависимость между уровнем маркера в сыворотке крови и опухоли больных (r = -0,68; p < 0,0001). Уровни ММП-7 в сыворотке крови и опухоли не были связаны между собой. Содержание VEGF, ИФР-1 и ММП-7 в опухоли не было связано с возрастом пациенток, репродуктивным статусом, наличием сопутствующих соматических и гинекологических заболеваний, гистологическим строением рака яичников, уровнями сывороточного СА-125. Уровни VEGF в опухоли не были связаны со стадией рака яичников, однако статистически значимые низкие значения ММП-7 обнаружены у больных с начальными Ia и Ib стадиями (2,1 нг/мг белка) по сравнению с IIIc и IV стадиями (6,1 и 4,7 нг/мг белка соответственно; р < 0,05). Подобная закономерность отмечена и для ИФР-1: установлены статистически значимые низкие значения ИФР-1 в опухоли больных с Ia–Ib стадиями (0,5 нг/мг белка) по сравнению с IIIc–IV стадиями (медиана 1,3–1,4 нг/мг белка). Выявлено значимое повышение VEGF как в сыворотке крови, так и опухоли больных раком яичников при снижении степени дифференцировки. Уровни ИФР-1 в опухоли, в отличие от сыворотки крови, статистически значимо повышались с 0,6 до 1,4 нг/мл у пациенток с низкой степенью дифференцировки рака яичников. Показатели экспрессии ММП-7 в опухоли не зависели от степени ее дифференцировки. Уровни сывороточного VEGF более 700 пг/мл, а в ткани опухоли более 590 нг/мг белка следует считать неблагоприятными факторами прогноза у больных раком яичников.

ovarian cancervascular endothelial growth factorinsulin-like growth factor 1matrix metalloproteinase 7рак яичниковфактор роста эндотелия сосудовинсулиноподобный фактор роста 1матриксная металлопротеиназа 71. Герштейн ЕС, Кушлинский НЕ. Ассоциированные с опухолью протеазы и их тканевые ингибиторы. В: Кушлинский НЕ, Красильников МА, ред. Биологические маркеры опухолей: фундаментальные и клинические исследования. М.: Издательство РАМН; 2017. с. 197–230.2. Gao H, Lan X, Li S, Xue Y. Relationships of MMP-9, E-cadherin, and VEGF expression with clinicopathological features and response to chemosensitivity in gastric cancer. Tumour Biol. 2017;39(5): 1010428317698368. doi: 10.1177/1010428317698368.3. Liang L, Yue Z, Du W, Li Y, Tao H, Wang D, Wang R, Huang Z, He N, Xie X, Han Z, Liu N, Li Z. Molecular imaging of inducible VEGF expression and tumor progression in a breast cancer model. Cell Physiol Biochem. 2017;42(1): 407–15. doi: 10.1159/000477485.4. Poljicanin A, Filipovic N, Vukusic Pusic T, Sol-jic V, Caric A, Saraga-Babic M, Vukojevic K. Expression pattern of RAGE and IGF-1 in the human fetal ovary and ovarian serous carcinoma. Acta Histochem. 2015;117(4–5): 468–76. doi: 10.1016/j.acthis.2015.01.004.5. Gianuzzi X, Palma-Ardiles G, Hernandez-Fernandez W, Pasupuleti V, Hernandez AV, Perez-Lopez FR. Insulin growth factor (IGF) 1, IGF-binding proteins and ovarian cancer risk: a systematic review and meta-analysis. Maturitas. 2016;94:22–9. doi: 10.1016/j.maturitas.2016.08.012.6. Yunusova NV, Villert AB, Spirina LV, Frolova AE, Kolomiets LA, Kondakova IV. Insulin-like growth factors and their binding proteins in tumors and ascites of ovarian cancer patients: association with response to neoadjuvant chemotherapy. Asian Pac J Cancer Prev. 2016;17(12): 5315–20. doi: 10.22034/APJCP.2016.17.12.5315.7. Кушлинский НЕ, Герштейн ЕС, Короткова ЕА, Пророков ВВ. Прогностическое значение ассоциированных с опухолью протеаз при раке толстой кишки. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012;154(9): 350–6.8. Шадрина АС, Плиева ЯЗ, Кушлинский ДН, Морозов АА, Филипенко МЛ, Чанг ВЛ, Кушлинский НЕ. Классификация, регуляция активности, генетический полиморфизм матриксных металлопротеиназ в норме и при патологии. Альманах клинической медицины. 2017;45(4): 266–79. doi: 10.18786/2072-0505-2017-45-4-266-279.9. Duffy MJ, McGowan PM, Gallagher WM. Cancer invasion and metastasis: changing views. J Pathol. 2008;214(3): 283–93. doi: 10.1002/ path.2282.10. Rasool M, Malik A, Basit Ashraf MA, Parveen G, Iqbal S, Ali I, Qazi MH, Asif M, Kamran K, Iqbal A, Iram S, Khan SU, Mustafa MZ, Zaheer A, Shaikh R, Choudhry H, Jamal MS. Evaluation of matrix metalloproteinases, cytokines and their potential role in the development of ovarian cancer. PLoS One. 2016;11(11):e0167149. doi: 10.1371/journal.pone.0167149.11. Isaacson KJ, Martin Jensen M, Subrahmanyam NB, Ghandehari H. Matrix-metalloproteinases as targets for controlled delivery in cancer: an analysis of upregulation and expression. J Control Release. 2017;259:62–75. doi: 10.1016/j.jconrel.2017.01.034.12. Jackson HW, Defamie V, Water-house P, Khokha R. TIMPs: versatile extracellular regulators in cancer. Nat Rev Cancer. 2017;17(1): 38–53. doi: 10.1038/nrc.2016.115.13. Zhang Y, Chen Q. Relationship between matrix metalloproteinases and the occurrence and development of ovarian cancer. Braz J Med Biol Res. 2017;50(6):e6104. doi: 10.1590/1414-431X20176104.14. González-Palomares B, Coronado Martín PJ, Maestro de Las Casas ML, Veganzones de Castro S, Rafael Fernández S, Vidaurreta Lázaro M, De la Orden García V, Vidart Aragon JA. Vascular endothelial growth factor (VEGF) polymorphisms and serum VEGF levels in women with epithelial ovarian cancer, benign tumors, and healthy ovaries. Int J Gynecol Cancer. 2017;27(6): 1088–95. doi: 10.1097/IGC.0000000000001006.15. Mukherjee S, Pal M, Mukhopadhyay S, Das I, Hazra R, Ghosh S, Mondal RK, Bal R. VEGF expression to support targeted therapy in ovarian surface epithelial neoplasms. J Clin Diagn Res. 2017;11(4):EC43–6. doi: 10.7860/ JCDR/2017/24670.9737.16. Bruchim I, Werner H. Targeting IGF-1 signaling pathways in gynecologic malignancies. Expert Opin Ther Targets. 2013;17(3): 307–20. doi: 10.1517/14728222.2013.749863.17. Tas F, Karabulut S, Serilmez M, Ciftci R, Duranyildiz D. Clinical significance of serum insulin-like growth factor-1 (IGF-1) and insulinlike growth factor binding protein-3 (IGFBP-3) in patients with epithelial ovarian cancer. Tumour Biol. 2014;35(4): 3125–32. doi: 10.1007/ s13277-013-1405-8.18. Higashiguchi T, Hotta T, Takifuji K, Yokoyama S, Matsuda K, Tominaga T, Oku Y, Yamaue H. Clinical impact of matrix metalloproteinase-7 mRNA expression in the invasive front and inner surface of tumor tissues in patients with colorectal cancer. Dis Colon Rectum. 2007;50(10): 1585–93. doi: 10.1007/s10350-007-9016-3.19. Mieszało K, Ławicki S, Szmitkowski M. The utility of metalloproteinases (MMPs) and their inhibitors (TIMPs) in diagnostics of gynecological malignancies. Pol Merkur Lekarski. 2016;40(237): 193–7.20. Juchniewicz A, Kowalczuk O, Milewski R, Laudański W, Dzięgielewski P, Kozłowski M, Nikliński J. MMP-10, MMP-7, TIMP-1 and TIMP-2 mRNA expression in esophageal cancer. Acta Biochim Pol. 2017;64(2): 295–9. doi: 10.18388/ abp.2016_1408.21. Deryugina EI, Quigley JP. Matrix metalloproteinases and tumor metastasis. Cancer Metastasis Rev. 2006;25(1): 9–34. doi: 10.1007/ s10555-006-7886-9.22. Brokaw J, Katsaros D, Wiley A, Lu L, Su D, Sochirca O, de la Longrais IA, Mayne S, Risch H, Yu H. IGF-I in epithelial ovarian cancer and its role in disease progression. Growth Factors. 2007;25(5): 346–54. doi: 10.1080/08977190701838402.23. Serin IS, Tanriverdi F, Yilmaz MO, Ozcelik B, Unluhizarci K. Serum insulin-like growth factor (IGF)-I, IGF binding protein (IGFBP)-3, leptin concentrations and insulin resistance in benign and malignant epithelial ovarian tumors in postmenopausal women. Gynecol Endocrinol. 2008;24(3): 117–21. doi: 10.1080/09513590801895559.24. Chen HX, Xu XX, Tan BZ, Zhang Z, Zhou XD. MicroRNA-29b inhibits angiogenesis by targeting VEGFA through the MAPK/ERK and PI3K/Akt signaling pathways in endometrial carcinoma. Cell Physiol Biochem. 2017;41(3): 933–46. doi: 10.1159/000460510.25. Eliassen AH, Hankinson SE. Endogenous hormone levels and risk of breast, endometrial and ovarian cancers: prospective studies. Adv Exp Med Biol. 2008;630:148–65.26. Terry KL, Tworoger SS, Gates MA, Cramer DW, Hankinson SE. Common genetic variation in IGF1, IGFBP1 and IGFBP3 and ovarian cancer risk. Carcinogenesis. 2009;30(12): 2042–6. doi: 10.1093/carcin/bgp257.27. Ose J, Schock H, Poole EM, Lehtinen M, Visvanathan K, Helzlsouer K, Buring JE, Lee IM, Tjønneland A, Boutron-Ruault MC, Trichopoulou A, Mattiello A, Onland-Moret NC, Weiderpass E, Sánchez MJ, Idahl A, Travis RC, Rinaldi S, Merritt MA, Wentzensen N, Tworoger SS, Kaaks R, Fortner RT. Pre-diagnosis insulin-like growth factor-I and risk of epithelial invasive ovarian cancer by histological subtypes: a collaborative re-analysis from the Ovarian Cancer Cohort Consortium. Cancer Causes Control. 2017;28(5): 429–35. doi: 10.1007/s10552-017-0852-8.28. Eckstein N, Servan K, Hildebrandt B, Pölitz A, von Jonquières G, Wolf-Kümmeth S, Napierski I, Hamacher A, Kassack MU, Budczies J, Beier M, Dietel M, Royer-Pokora B, Denkert C, Royer HD. Hyperactivation of the insulin-like growth factor receptor I signaling pathway is an essential event for cisplatin resistance of ovarian cancer cells. Cancer Res. 2009;69(7): 2996–3003. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-08-3153.29. Macedo F, Ladeira K, Longatto-Filho A, Martins SF. Gastric cancer and angiogenesis: is VEGF a useful biomarker to assess progression and remission? J Gastric Cancer. 2017;17(1): 1–10. doi: 10.5230/jgc.2017.17.e1.30. Koti M, Gooding RJ, Nuin P, Haslehurst A, Crane C, Weberpals J, Childs T, Bryson P, Dharsee M, Evans K, Feilotter HE, Park PC, Squire JA. Identification of the IGF1/PI3K/NF κB/ERK gene signalling networks associated with chemotherapy resistance and treatment response in high-grade serous epithelial ovarian cancer. BMC Cancer. 2013;13:549. doi: 10.1186/1471-2407-13-549.31. Bueno MJ, Mouron S, Quintela-Fandino M. Personalising and targeting antiangiogenic resistance: a complex and multifactorial approach. Br J Cancer. 2017;116(9): 1119–25. doi: 10.1038/ bjc.2017.69.32. Chase DM, Chaplin DJ, Monk BJ. The development and use of vascular targeted therapy in ovarian cancer. Gynecol Oncol. 2017;145(2): 393–406. doi: 10.1016/j.ygyno.2017.01.031.33. Roskoski R Jr. Vascular endothelial growth factor (VEGF) and VEGF receptor inhibitors in the treatment of renal cell carcinomas. Pharmacol Res. 2017;120:116–32. doi: 10.1016/j. phrs.2017.03.010.