Συμβολή στη διερεύνηση κλινικών και παθογενετικών χαρακτηριστικών ασθενών με διάμεσες πνευμονοπάθειες και καρκίνο πνεύμονα

Abstract

Background: Interstitial lung diseases (ILD), mainly idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) are frequently complicated with lung cancer. Lung tumors in patients with IPF are mainly squamous carcinomas, in the periphery of the lungs and in proximity with fibrotic lesions. The pathogenetic mechanisms of lung cancer development within the fibrotic lungs remain elusive. Human telomerase reverse transcriptase (hTERT) is the catalytic subunit and the rate-limiting component of telomerase enzyme, which adds nucleotides to telomeres and counteracts their length shortening. The development of a telomere maintenance mechanism represents a hallmark of cancer, either by reactivating telomerase in order to maintain telomeres and avoid senescence or by other recombination-based pathways, known as the alternative lengthening of telomeres, occurring mostly in mesenchymal tumors. On the other hand, IPF is associated with mutations in telomerase genes and shorter telomeres. The telomere maintenance mechanisms in patients with lung cancer and IPF have not been studied.Aim: To investigate the expression of hTERT in lung cancer with co-existing IPF, to compare with lung cancer without fibrosis and to correlated with clinicopathological data. Methods: Diagnostic lung cancerous biopsies were retrieved from 18 patients with lung cancer and concomitant IPF, as well as 18 age and gender matched controls with lung cancer without pulmonary fibrosis. The expression of hTERT was studied with immunohistochemistry. ImajeJ software was used to quantitate subcellular stain intensity. Immunohistochemical investigation of two senescence-associated markers, p16INK4A and p21WAF1/CIP1, was also performed in all 36 cases.Results: Both groups highly expressed hTERT, without significant difference (100% vs 95%, p=0.521). The percentage of hTERT-positive cancer cells did not correlated with any baseline clinicopathologic characteristic. Evaluation of p16 and p21 immunostaining revealed negative to minimal immunoreactivity in both groups. The localization of hTERT stain exhibited higher median nuclear intensity in the group of lung cancer with IPF (0.62 vs 0.45, p=0.016), while cytoplasmic intensity did not differ significantly (0.17 vs 0.15, p=0.463). Higher median nuclear intensity was also correlated with small cell lung cancer subtype in the whole study sample (0.69 vs 0.45, p=0.09).Conclusion: hTERT is highly expressed in lung cancer with concomitant IPF, but with differential localization compared to lung cancer without IPF. Higher nuclear intensity of hTERT was also observed in samples of SCLC compared to NSCLC. The differential localization implies differences in pathogenicity and requires further investigation.

Εισαγωγή: Οι διάχυτες παρεγχυματικές πνευμονοπάθειες και ειδικά η ιδιοπαθής πνευμονική ίνωση (idiopathic pulmonary fibrosis; IPF) συσχετίζονται επιδημιολογικά με την εμφάνιση καρκίνου του πνεύμονα. Τα νεοπλάσματα των πνευμόνων στους ασθενείς με IPF έχουν συχνά περιφερική εντόπιση, σε εγγύτητα με τις ινωτικές περιοχές και είναι συχνότερα πλακώδη καρκινώματα, σε αντίθεση με τον γενικό πληθυσμό όπου προεξάρχουν τα αδενοκαρκινώματα. Οι παθογενετικοί μηχανισμοί που ενέχονται στη συγκεκριμένη καρκινογενετική διαδικασία παραμένουν σε μεγάλο βαθμό αδιερεύνητοι. Στο πλαίσιο αυτό, ενδιαφέρον παρουσιάζει ο μηχανισμός διατήρησης των τελομερών – ένα απαραίτητο παθογενετικό βήμα της ογκογένεσης – κατά την ανάπτυξη καρκίνου του πνεύμονα σε ασθενείς με πνευμονική ίνωση, δεδομένου ότι η IPF συσχετίζεται με παθολογική λειτουργία της τελομερικής βιολογίας. Λόγω της αυξανόμενης επίπτωσης του καρκίνου του πνεύμονα σε ασθενείς με IPF και δεδομένης της δυσχέρειας στην εφαρμογή θεραπευτικών παρεμβάσεων στους ασθενείς αυτούς, είναι απαραίτητη η διερεύνηση και η συλλογή δεδομένων για την ομάδα των ασθενών αυτών.Σκοπός – Ερευνητική Υπόθεση: Η ερευνητική εργασία εστιάστηκε στη μελέτη του μηχανισμού διατήρησης των τελομερών σε ασθενείς με καρκίνο πνεύμονα και πνευμονική ίνωση. Η ενεργοποίηση ενός μηχανισμού διατήρησης των τελομερών είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό (“hallmark”) του καρκινικού κυττάρου, είτε μέσω της ενεργοποίησης του ενζύμου της τελομεράσης, είτε μέσω εναλλακτικών μηχανισμών επιμήκυνσης των τελομερών. Από την άλλη πλευρά, η IPF συσχετίζεται με μεταλλάξεις στα γονίδια που κωδικοποιούν την τελομεράση ή/και με βραχύτερα τελομερή. Τέθηκε η υπόθεση ότι ο μηχανισμός διατήρησης των τελομερών ενδέχεται να διαφέρει μεταξύ καρκίνου πνεύμονα με ή χωρίς υποκείμενη πνευμονική ίνωση. Μεθοδολογία: Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε ιστολογικά υλικά από πνευμονικούς ιστούς με καρκίνο πνεύμονα από 36 ασθενείς (18 ασθενείς με καρκίνο πνεύμονα και πνευμονική ίνωση/Ομάδα IPF-LC και 18 ασθενείς της ομάδας ελέγχου με καρκίνο πνεύμονα χωρίς υποκείμενη ίνωση/Ομάδα LC). Δεδομένου ότι η έκφραση της πρωτεΐνης human telomerase reverse transcriptase (hTERT) αποτελεί τον βασικό ρυθμιστή της ενεργότητας του συμπλέγματος της τελομεράσης, εξετάστηκε η έκφραση της πρωτεΐνης hTERT στις δύο ομάδες. Το πειραματικό τμήμα πραγματοποιήθηκε με ανοσοϊστοχημεία. Παράλληλα μελετήθηκαν με ανοσοϊστοχημεία οι πρωτεΐνες p16INK4A και p21WAF1/CIP1 που αποτελούν δείκτες κυτταρικής γήρανσης. Η αξιολόγηση της έκφρασης έγινε με μικροσκόπηση και καταγράφηκε το ποσοστό των θετικών καρκινικών κυττάρων και η ένταση της χρώσης στον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα. Για το αντίσωμα hTERT έγινε επιπρόσθετη αξιολόγηση της έντασης της χρώσης με το λογισμικό επεξεργασίας εικόνας ImageJ.Αποτελέσματα: Η ανοσοϊστοχημική έκφραση του hTERT ήταν θετική σε όλα τα υλικά του δείγματος και το ποσοστό των θετικών κυττάρων δεν ήταν στατιστικά σημαντικά διαφορετικό μεταξύ των δύο ομάδων. Συγκεκριμένα, η διάμεση τιμή του ποσοστού των θετικών κυττάρων ήταν 1.00 (100%) (IQR 0.90 – 1.00) για την ομάδα IPF-LC και 0.95 (95%) (IQR 0.80 – 1.00) για την ομάδα LC (p=0.521). Το ποσοστό των θετικών κυττάρων δε συσχετίστηκε με τα κλινικοεργαστηριακά δεδομένα των ομάδων. Ως προς την ένταση της χρώσης, διαπιστώθηκε ότι η διάμεση ποσοτικοποιημένη τιμή της έντασης της χρώσης στον πυρήνα ήταν στατιστικά υψηλότερη στην ομάδα IPF-LC συγκριτικά με LC, συγκεκριμένα 0.62 (0.44 ─ 0.80) έναντι 0.45 (0.39 ─ 0.54), p=0.016. Η διάμεση τιμή της έντασης της χρώσης στο κυτταρόπλασμα δεν είχε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των ομάδων και ήταν 0.17 (0.11 ─ 0.35) σε ασθενείς με IPF and 0.15 (0.09 ─ 0.21) σε ασθενείς χωρίς IPF. Επιπλέον, στην ανάλυση των υποομάδων, η ένταση της χρώσης στον πυρήνα ήταν στατιστικά σημαντικά μεγαλύτερη σε ασθενείς με SCLC συγκριτικά με NSCLC (p=0.009). Οι δείκτες p16INK4A και p21WAF1/CIP1 δεν παρουσίασαν ανοσοϊστοχημική έκφραση στα υλικά του δείγματος.Συμπέρασμα: H πρωτεϊνη hTERT παρουσιάζει υψηλή έκφραση σε ιστολογικά υλικά καρκίνου πνεύμονα με ή χωρίς υποκείμενη πνευμονική ίνωση. Η ένταση της χρώσης είναι υψηλότερη στον πυρήνα σε ασθενείς με καρκίνο πνέυμονα και συνυπάρχουσα πνευμονική ίνωση, καθώς και σε SCLC συγκριτικά με NSCLC, εύρημα το οποίο υποδεικνύει τη διαφοροποίηση των παθογενετικών μηχανισμών και χρήζει περαιτέρω διερεύνησης με επιπρόσθετες μελέτες.