Αφηρημένο

Ο διαχωρισμός των ανώδυνων από επιθετικό καρκίνο του προστάτη είναι μια σημαντική κλινική πρόκληση για τον εντοπισμό των ασθενών που είναι επιλέξιμες για την ενεργό επιτήρηση, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο υπερδοσολογίας. Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να αξιολογηθεί η επιθετικότητα του καρκίνου του προστάτη από μεταβολικό προφίλ της προστατεκτομής ιστού και για τον εντοπισμό συγκεκριμένων μεταβολιτών ως βιοδείκτες για την επιθετικότητα. δείγματα προστάτη ιστού (n = 158, 48 ασθενείς) με υψηλή περιεκτικότητα σε καρκίνο (μέση: 61,8%) ελήφθησαν χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο συγκομιδής, και το μεταβολικό προφίλ των δειγμάτων που αντιπροσωπεύουν διάφορους Gleason σκορ (GS) αποκτήθηκαν από την υψηλή ανάλυση κλώση μαγικής γωνίας φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού (HR-MAS). Η πολυπαραγοντική ανάλυση (PLS, PLS-DA) και απόλυτη ποσοτικοποίηση (LCModel) χρησιμοποιήθηκαν για να εξεταστεί η ικανότητα να προβλέψουμε επιθετικότητα του καρκίνου με τη σύγκριση χαμηλής ποιότητας (GS = 6, n = 30) και υψηλού βαθμού (GS≥7, n = 81) καρκίνου με φυσιολογικό γειτονικό ιστό (n = 47). καρκινικό ιστό υψηλού βαθμού διακρίθηκε από χαμηλού βαθμού καρκινικό ιστό με μειωμένες συγκεντρώσεις σπερμίνης (p = 0,0044) και το κιτρικό (ρ = 7.73 · 10

-4), και η αύξηση του κλινικά εφαρμόστηκε (συνολικός χολίνη + κρεατίνη + πολυαμίνες ) /κιτρικό (CCP /C) λόγο (p = 2,17 · 10

-4). Τα μεταβολικά προφίλ συσχετίζονταν σημαντικά με τα GS που λαμβάνονται από κάθε δείγμα ιστού (r = 0,71), και καρκινικό ιστό θα μπορούσε να διακριθεί από φυσιολογικό ιστό με ευαισθησία 86,9% και ειδικότητα 85,2%. Συνολικά, τα ευρήματά μας δείχνουν ότι το μεταβολικό προφίλ μπορεί να διαχωρίσει επιθετικό από βραδείας εξέλιξης του καρκίνου του προστάτη. Αυτό υπόσχεται πολλά για το όφελος από την εφαρμογή

in vivo

φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού

(

MRS) μέσα σε κλινικές έρευνες απεικόνιση MR, και ανάλυση HR-MAS των διορθικό υπέρηχο καθοδηγούμενη βιοψία έχει δυνατότητες ως πρόσθετο διαγνωστικό εργαλείο

Παράθεση:. Giskeødegård GF, Bertilsson Η Selnæs KM, Ράιτ AJ, Bathen TF, Viset T, et al. (2013) σπερμίνης και κιτρικό ως Μεταβολικό βιοδείκτες για την αξιολόγηση του καρκίνου του προστάτη Επιθετικότητα. PLoS ONE 8 (4): e62375. doi: 10.1371 /journal.pone.0062375

Επιμέλεια: Daniel Monleon, Instituto de Investigación Sanitaria INCLIVA, Ισπανία

Ελήφθη: 24, Οκτωβρίου 2012? Αποδεκτές: 20 Μαρ 2013? Δημοσιεύθηκε: 23 Απρ 2013

Copyright: © 2013 Giskeødegård et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Η μελέτη υποστηρίχθηκε από επιχορηγήσεις από την Κεντρική Νορβηγία Αρχή Περιφερειακά Συστήματα Υγείας (RHA) (https://www.helse-midt.no/), η επιτροπή συνδέσμου μεταξύ της RHA και του νορβηγικού Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας (NTNU) (http: //www.ntnu.no/dmf/rad/samorg), η νορβηγική Αντικαρκινική Εταιρεία (https://kreftforeningen.no/en/about-us/). Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:. Συν-συγγραφέας Tone ΣΤ Bathen είναι μια Συντακτική μέλος του Διοικητικού Συμβουλίου PLoS ONE. Αυτό δεν αλλάζει την τήρηση των συγγραφέων σε όλες τις PLoS ONE πολιτικές για την ανταλλαγή δεδομένων και υλικών.

Εισαγωγή

Προς το παρόν δεν υπάρχουν αντικειμενικά κλινικά εργαλεία που μπορούν με ακρίβεια διακρίσεις επιθετικό από βραδείας εξέλιξης του καρκίνου του προστάτη. Το σύστημα βαθμολόγησης Gleason [1] είναι το σημαντικότερο προγνωστικό εργαλείο για το σχεδιασμό της θεραπείας, αλλά εξαρτάται από υποκειμενικούς παράγοντες στην αξιολόγηση της επιθετικότητας και περιορίζεται από υποεκτίμηση λόγω υπο-δειγματοληψία των βιοψιών. Νέα διαγνωστικά και προγνωστικά εργαλεία για την αξιολόγηση της επιθετικότητας του καρκίνου του προστάτη, κατά συνέπεια, χρειάζονται επειγόντως. Μεταβολική αλλαγή είναι μια αναδυόμενη χαρακτηριστικό γνώρισμα του καρκίνου [2], και το μεταβολικό προφίλ του προστατικού ιστού χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού (MRS) μπορεί να παράσχει πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τη συμπεριφορά του όγκου [3], και ιδίως με τη δυνατότητα να μεταφράσει τα ευρήματα από το

ex vivo

δείγματα ιστού για να

in vivo

μετρήσεις σε ασθενείς που χρησιμοποιούν MRS απεικόνισης (MRSI).

Μεταβολικό διαφορές μεταξύ καρκίνου του προστάτη και φυσιολογικό ιστό τεκμηριώνονται τόσο

in vivo από

MRSI [4], [5], [6], [7] και

ex vivo

χρησιμοποιώντας υψηλής ανάλυσης περιστροφής μαγικής γωνίας MRS (HR-MAS) [8], [9], [10]. Σε ορισμένα νοσοκομεία, MRSI έχει ήδη εφαρμοστεί στην κλινική πρακτική, κάνοντας χρήση της (συνολικής χολίνη + κρεατίνη + πολυαμινών) /κιτρικού (A /C ΚΚΚ) αναλογία ή το (συνολικό χολίνη + κρεατίνη) /κιτρικό (C CC /) αναλογία που είναι αυξημένη σε κακοήθη ιστό προστάτη [5], [8], [11], [12]. Το συνολικό σήμα χολίνης μετρήθηκε

in vivo

μπορούν να διαχωριστούν με HR-MAS εντός των μεταβολιτών που περιέχει χολίνη [ελεύθερη χολίνη (CHO), φωσφοχολίνη (PCho) και γλυκεροφωσφοχολίνης (GPC)] [8], [9] , [13]. Γαλακτικού και αλανίνης αναφέρονται επίσης να αυξηθεί σε καρκίνο σε σύγκριση με φυσιολογικούς ιστούς [10], ενώ οι ειδικό προστατικό μεταβολίτες κιτρικό και οι πολυαμίνες (σπερμίνη, σπερμιδίνη και πουτρεσκίνη) βρίσκονται σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις σε ιστό καρκίνου [9], [ ,,,0],14].

HR-MAS είναι μία καθιερωμένη τεχνική για την ανάλυση βιολογικού ιστού, αφήνοντας τα δείγματα των μη επεξεργασμένων για επακόλουθη ιστοπαθολογική αξιολόγηση ή άλλες μοριακές μεθόδους όπως γονιδιακή έκφραση προφίλ [15], [16]. Έχουμε προηγουμένως επιβεβαιώσει ότι υπάρχει σημαντική συσχέτιση μεταξύ των αποτελεσμάτων από το

ex vivo αναλύσεις

HR-MAS και

in vivo

MRSI από χωρικά συμφωνημένα περιοχές, αποδεικνύοντας ότι η μετάφραση από το

ex vivo

να

in vivo

ισχύει [17]. Ο γενικός στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί η δυνατότητα αξιολόγησης του προστάτη επιθετικότητα του καρκίνου του HR-MAS ανάλυση των ανθρώπινων ιστών του προστάτη, καθώς και για τον εντοπισμό συγκεκριμένων μεταβολιτών ως βιοδείκτες για την επιθετικότητα του καρκίνου. Η μελέτη διεξήχθη χρησιμοποιώντας δείγματα φρέσκου κατεψυγμένου ιστού εξάγεται από ριζική προστατεκτομή δείγματα χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο που επιτρέπει δείγματα με υψηλή περιεκτικότητα σε καρκίνο που πρέπει να περιλαμβάνονται [18]. Both μεταβολικά προφίλ και ατομικές συγκεντρώσεις μεταβολίτη χρησιμοποιείται για να διακρίνουν μεταξύ του ιστολογικά καθορίζεται σκορ Gleason (GS), η οποία αξιολογούνται από την κατεψυγμένη τομή από κάθε δείγμα ιστού. Η αξία των HR-MAS ως ένα επιπλέον εργαλείο για τη συμπλήρωση ιστοπαθολογική βαθμολόγηση, και η βελτίωση των αποτελεσμάτων προσθέσετε

in vivo

MRSI εξετάσεις, θα συζητηθεί.

Υλικά και Μέθοδοι

ασθενών και των όγκων Χαρακτηριστικά

Από το 2007, όλοι οι ασθενείς με καρκίνο του προστάτη σε Olavs Νοσοκομείο St., Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Τρόντχαϊμ, Νορβηγία, που έχει προγραμματιστεί για ριζική προστατεκτομή έχουν κληθεί να υπογράψει ένα έντυπο συγκατάθεσης για δωρεά ιστών για την έρευνα. Από κάθε ασθενή ένα 2 χιλιοστά φέτα ιστού εγκάρσια προστάτη έχουν συλλεχθεί για αποθήκευση στο Περιφερειακό Ερευνητικό Βιοτράπεζα της Κεντρικής Νορβηγίας. Η μελέτη έχει εγκριθεί από τις Περιφερειακές Επιτροπές για την ιατρική και την υγεία Δεοντολογίας (REC) Κεντρική, τη Νορβηγία και την Επιθεώρηση Δεδομένων της Νορβηγίας. Η τρέχουσα μελέτη περιλαμβάνει 48 ασθενείς χωρίς προηγούμενη θεραπεία του καρκίνου του προστάτη και με έναν όγκο του όγκου & gt? 5% του αδένα, εκτιμάται από ιστοπαθολογία. Τα χαρακτηριστικά των ασθενών περιγράφονται στον Πίνακα 1.

Η

Συγκομιδή Μέθοδος και Sselection HR-MAS Δείγματα

Κατά μέσο όρο 15 λεπτά μετά την χειρουργική αφαίρεση του αδένα του προστάτη, μια φέτα ιστού (2 mm ) ελήφθη με εγκάρσια τομή μέσα από το μέσον του, κάθετα προς την ουρήθρα [18]. Η φέτα καταψύχθηκε με σύσφιξη μεταξύ δύο μεταλλικών πλακών προψυχθέν σε υγρό άζωτο και αποθηκεύτηκαν στους -80 ° C. Τα δύο υπόλοιπα μισά είχαν ραμμένο σε έναν πίνακα από φελλό, προκειμένου να αποφευχθούν διαταραχές στην ιστοπαθολογική αξιολόγηση της χειρουργικής περιθωρίου. Μετά την σταθεροποίηση σε φορμόλη, και τα δύο μισά περαιτέρω σε φέτες (πάχους 4 mm φέτες) και τομές παραφίνης. Μικροσκοπικές τομές χρωματίζονται με αιματοξυλίνη, ερυθροσίνη και σαφράν (HES) για διαγνωστικούς σκοπούς. Τα δείγματα HR-MAS αποκόπηκαν από την κατεψυγμένη φέτα του προστάτη χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο που περιγράφεται από τη συγκομιδή Bertilsson et al. [18]. Με τη χρήση αυτής της μεθόδου, συνοψίζονται στο Σχήμα 1, τα δείγματα ιστού του προκαθορισμένου ιστοπαθολογικών GS που λαμβάνεται από τη φέτα. Κατά την εξαγωγή του δείγματος, το κατεψυγμένο φέτα ιστός τοποθετήθηκε σε μια πλάκα αλουμινίου σε άμεση επαφή με το υγρό άζωτο, εμποδίζοντας τον ιστό από την απόψυξη και έτσι μειώνοντας μοριακή αποικοδόμηση. Αρκετά δείγματα από κάθε φέτα (εύρος: 1-7 δείγματα ανά φέτα (διάμεσος: 3), ανάλογα με το μέγεθος του όγκου) επιλέχθηκαν από κακοήθεις περιοχές διαφορετικού GS και από την κανονική παρακείμενες περιοχές, με τη χρήση των HES χρωματίζονται διαφάνειες από γειτονικά τμήματα ιστού ως οδηγός . Ετσι, ελήφθη ένα σύνολο 162 δειγμάτων HR-MAS. Οι κανονικές γειτονικά δείγματα ορίζονται ως δείγματα δεν δείχνει σημάδια του καρκίνου, που περιέχει έτσι μόνο καλοήθη αδενική και /ή στρωματικών ιστών, και αυτά τα δείγματα αποκόπηκαν όσο πιο μακριά από τον καρκίνο του δυνατού. Για να εκτιμηθεί η GS κάθε δείγματος HR-MAS (πάχους 2 mm), και για να προσδιοριστεί η ποσότητα του ιστού του καρκίνου, στρώμα, και αδενικό ιστό, μία κατεψυγμένη τομή 4 μm κόπηκε από τη μία πλευρά του εκχυλίσματος του δείγματος και HES χρωματισμένο, και ο σύνθεση των ιστών αξιολογήθηκε από έναν έμπειρο παθολογοανατόμο που ειδικεύεται στην uropathology πριν από τη διαδικασία HR-MAS. Τα δείγματα δεν αποψύχθηκαν πριν τη στιγμή που πάει στο μαγνήτη, μειώνοντας επιπλέον επιδράσεις κατάψυξης-απόψυξης. Δεν υπάρχουν μελέτες δηλώνοντας ότι η μακροχρόνια αποθήκευση στους -80 ° C (έως 5 ετών) επηρεάζουν το μεταβολισμό.

(Α) Οι δύο HES-βάφονται τα τμήματα που γειτνιάζουν με τη φέτα ιστού. (Β) για τον εντοπισμό του καρκίνου και κανονικές περιοχές, μικρογραφίες των δύο HES χρωματίστηκαν ιστολογικά τμήματα που γειτνιάζουν με την καταργημένη φέτα ιστού συντήχθηκαν με μια φωτογραφία του κατεψυγμένου φέτα ιστού. Οι περιοχές ενδιαφέροντος χαρακτηρίστηκαν και μεταφέρθηκαν σε ένα φύλλο διαφάνειας για να χρησιμοποιηθεί ως ένα χάρτη για την καθοδήγηση εκχύλιση του δείγματος. δείγματα (C) Κυλινδρικά (διαμέτρου 3 mm) για HR-MAS αποκόπηκαν από περιοχές με φυσιολογικό ιστό και καρκινικό ιστό με διαφορετικές ποιότητες Gleason. Ο βαθμός Gleason και τα ποσοστά της καλοήθους αδενικό ιστό, στρώμα και καρκινικού ιστού ελέγχθηκε από την ανάλυση ενός κατεψυγμένη τομή 4 μm από κάθε εκχύλιση του δείγματος. Το σχήμα είναι προσαρμοσμένη από την αναφορά [36].

Η

HR-MAS MRS Πειράματα

Μια λύση PBS (3 μλ) που περιέχει τριμεθυλοσιλυλ άλας νατρίου οξύ 3-προπιονικό (TSP, 5 mM ) και μυρμηκικό (25 mM) προστέθηκε σε μίας χρήσης ένθετα Kel-F HR-MAS (30 μΙ, Bruker Biospin, Germany). Κάθε δείγμα ιστού του προστάτη (μέσο βάρος: 12,7 mg, εύρος: 3,0 έως 21,9 mg) μεταφέρθηκε σε ένα ένθετο HR-MAS χρησιμοποιώντας ένα αποστειρωμένο γροθιά βιοψίας (2 mm, Miltex Gmbh, Germany), και το ένθετο τοποθετήθηκε εντός του ρότορα ζιρκονίου (4 mm). HR-MAS πραγματοποιήθηκε σε ένα Bruker Avance DRX600 (14,1 Τ) φασματόμετρο (Bruker BioSpin, Γερμανία) εξοπλισμένο με ένα

1 /

13C MAS καθετήρα. Proton φάσματα αποκτήθηκαν στους 4 ° C με ρυθμό περιστροφής από 5 kHz. φάσματα Pulse-απέκτησε ελήφθησαν με καθυστέρηση προκορεσμός της 3.0S και την απόκτηση χρόνο 3.27s. Μια Gill Carr-Purcell-Meiboom-(CPMG) echo ακολουθία περιστροφή [90 ° – (τ-180 ° -τ)

ν -Εξαγορά] χρησιμοποιήθηκε για να καταστείλει τα σήματα από λιπίδια και μακρομόρια με μια αποτελεσματική χρόνος ηχούς 60 ms . Εκατόν είκοσι οκτώ σαρώσεις σε μία φασματική περιοχή από 10 kHz συλλέχθηκαν σε 64k σημεία και για τις δύο ακολουθίες. Τα φάσματα Fourier μετασχηματιστεί με μια διεύρυνση γραμμής 0.30 Ηζ. Οι χημικές μετατοπίσεις αναφέρονται στην κορυφή γαλακτικό (αριστερά κορυφή του διπλή) σε 1.336 ppm και μια γραμμική διόρθωση γραμμής βάσης εφαρμόστηκε (Topspin 3.1, Bruker Biospin, Germany). Peak αναθέσεις τέθηκαν σύμφωνα με την ανθρώπινη βάση δεδομένων μεταβολισμική και τις προηγούμενες δημοσιευμένες εργασίες με χρήση ΥΕ MAS στον ιστό του προστάτη [9], [10], [19].

Η πολυπαραγοντική ανάλυση

Τα φασματικά δεδομένα μεταξύ 1,46 και 4,66 ppm από τα φάσματα CPMG χρησιμοποιήθηκαν για πολυπαραγοντική ανάλυση. Τα φάσματα κανονικοποιήθηκαν σε ίσο συνολική έκταση και κορυφών ευθυγραμμίζονται χρησιμοποιώντας icoshift [20]. Σήματα από μόλυνση αιθανόλη (3.65-3.69 ppm) απομακρύνθηκαν από τα φάσματα μαζί με εκείνες των λιπιδίων καταλοίπων σε 1,60, 2,05, και 2,27 ppm. Η προεπεξεργασία των φασμάτων διεξήχθη σε MATLAB 7.8.0 (The Mathworks, Inc., USA). Εκτός από την ανάλυση κύριων συνιστωσών (PCA), μερική ελαχίστων τετραγώνων (PLS) παλινδρόμησης και ανάλυσης PLS διακρίνουσα (PLS-DA) [21] χρησιμοποιήθηκαν για τη μοντελοποίηση της σχέσης μεταξύ των φασμάτων MR και όγκου /χαρακτηριστικά των ασθενών (σύνθεση των ιστών, GS, PSA ορού (sPSA), τον όγκο του όγκου, την ηλικία και ρΤ-στάδιο). Προκειμένου να αποφευχθεί η υπερπροσαρμογής, διπλά διασταυρούμενης επικύρωσης διεξήχθη [22]. Ένα μοντέλο PLS χτίστηκε σε δείγματα εκπαίδευσης (80% του συνόλου των δεδομένων) και να χρησιμοποιηθεί για να προβλέψει την κατάσταση των ανεξάρτητων δειγμάτων δοκιμής (το υπόλοιπο 20%). Ο βέλτιστος αριθμός των LVs (λανθάνουσα μεταβλητές) για χρήση στο υπόδειγμα προσδιορίστηκε με διασταυρούμενη επικύρωση των δεδομένων εκπαίδευσης και εφαρμοστεί ανεξάρτητα προς τα δεδομένα δοκιμής. Τόσο οι εσωτερικές και εξωτερικές βρόχους του διπλού διαδικασία διασταυρούμενης επικύρωσης επαναλήφθηκαν 20 φορές με διαφορετικές τυχαία επιλεγμένα εκπαίδευση και δοκιμή συνόλων, και τα μέσα αποτελέσματα που παρουσιάζονται. Όπως αναλύθηκαν διάφορα δείγματα από κάθε ασθενή, τα φάσματα από έναν ασθενή τέθηκαν είτε στην κατάρτιση ή το σετ δοκιμής. Η μεταβλητή σημασία αξιολογήθηκε με μεταβλητή σημασία στην προβολή (VIP) αποτελέσματα [23]. Μεταβλητές με ένα VIP score μεγαλύτερο από ένα γενικά θεωρείται ότι είναι σημαντικό Τα αποτελέσματα της κατάταξης επικυρώθηκαν από τη δοκιμή μετάθεση (n = 1000, σημασία για την P & lt? 0.05) [22]. Πολυπαραγοντικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε MATLAB χρησιμοποιώντας PLS_toolbox 6.2.1 (ιδιοδιάνυσμα Research, Inc., USA).

Η απόλυτη ποσοτικοποίηση των μεταβολιτών από LCModel

Τα φάσματα παλμών που εξαγοράστηκε ποσοτικά με τη χρήση LCModel [24 ], [25] με βάση μια νέα σειρά βάση του 23 μεταβολιτών. Το σύνολο βάσει των φασμάτων προσομοιωμένων μεταβολίτη δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας NMRSIM (Bruker BioSpin, Γερμανία), και οι μεταβολίτες προσδιορίστηκαν ποσοτικά μεταξύ 4,72 ppm και -0,8 ppm. Η αρχική τιμή διαμορφώθηκε με ένα κυβικό συνάρτηση spline με μέγιστο αριθμό δύο κόμβους, και μακρομόρια συμπεριλήφθηκαν στην τοποθέτηση, προσομοίωση με μόνο κορυφές, συμπεριλαμβανομένων προηγούμενη γνώση του πλάτους γραμμής, χημική μετατόπιση, και σχετικό πλάτος. Μικρό μόριο μεταβολίτη και λιπιδίων χημικές μετατοπίσεις ορίστηκαν ως μέσες τιμές με βάση μία αρχική ανάθεση των φασμάτων από 10 δείγματα διαφορετικού τύπου ιστού. Για μεταβολίτες όπου ορισμένες κορυφές δεν επιλύθηκαν σαφώς σε αυτές φάσματα (GPC, GPE, γλυκόζη, και τα αμινοξέα), χρησιμοποιήθηκαν τιμές της βιβλιογραφίας [26], [27], [28]. Αιθανόλη, μία πρόσμειξη σε ορισμένα δείγματα, περιελήφθη στη βάση οριστεί για μια επιτυχή επακόλουθη προσαρμογή με τα φάσματα μεταβολίτη. Οι μεταβολίτες ποσοτικά σύμφωνα με μυρμηκικό και οι συγκεντρώσεις αναφέρονται ως mmol /kg υγρού βάρους. Πλήρης χαλάρωση μυρμηκικού εξασφαλίστηκε με τη χρησιμοποίηση αποτελεσμάτων από μετρήσεις Τ1 χαλάρωση πραγματοποιείται σε έξι επιπλέον δείγματα ιστών.

Στατιστική Ανάλυση των μεταβολιτών Συγκεντρώσεις

Οι διαφορές στις συγκεντρώσεις μεταβολίτη μεταξύ καρκίνου και φυσιολογικό γειτονικό ιστό, και μεταβολικές διαφορές που σχετίζονται με την επιθετικότητα (χαμηλού βαθμού (GS = 6) έναντι υψηλής (GS≥7)) αναλύθηκαν με γραμμική μικτά μοντέλα, αντιπροσωπεύοντας την επίδραση των δειγμάτων που προέρχονται από τον ίδιο ασθενή. Μεμονωμένα σύγκριση των δειγμάτων του GS 6, 7, και 8-9, εκτός από τις διαφορές μεταξύ των δειγμάτων του GS 3 + 4 και 4 + 3 δοκιμάστηκαν επίσης. Οι αναλύσεις έγιναν σε R (έκδοση 2.14.1, R Ίδρυμα για στατιστικούς υπολογισμούς) με το πακέτο lme4 [29]. Τα δεδομένα μετασχηματισμένα λογαριθμικά πριν από την ανάλυση με σκοπό την απόκτηση κανονικά κατανεμημένα υπολείμματα. Το ποσοστό ψευδώς ανακάλυψη Benjamini και Hochberg χρησιμοποιήθηκε για τη διόρθωση για πολλαπλές δοκιμές. Προσαρμοσμένο τιμές p & lt?. 0.05 θεωρήθηκαν σημαντικές

Αποτελέσματα

Δείγματα

Η βαθμολογία οικόπεδο PCA των φασμάτων CPMG (n = 162) αποκάλυψε τέσσερα απομακρυσμένα δείγματα. Αυτά τα δείγματα απομακρύνθηκαν από τα δεδομένα που λόγω των πολύ υψηλών συγκεντρώσεων λιπιδίων και μικροσκοπική ένδειξη σοβαρής φλεγμονής. Από τα 158 δείγματα που περιλαμβάνονται σε αυτή τη μελέτη, 47 δείχθηκε ότι περιέχουν μόνο φυσιολογικό συστατικά ιστού του προστάτη, ενώ 111 δείγματα περιείχαν καρκινικό ιστό. Η μέση περιεκτικότητα του καρκίνου ήταν 61,8% (εύρος: 10-100%) και 30 δείγματα καρκίνου ορίστηκαν ως χαμηλής ποιότητας (GS 6), ενώ 81 δείγματα ορίστηκαν ως υψηλού βαθμού (GS 7-9). Οι Δείγμα και ασθενής χαρακτηριστικά συνοψίζονται στον Πίνακα 1. Τα φάσματα Αντιπροσωπευτικές HR-MAS και το αντίστοιχο ιστοπαθολογική εικόνα του φυσιολογικού ιστού προστάτη και καρκινικού ιστού με διαφορετικές ποιότητες Gleason δείχνονται στο Σχήμα 2.

Οπτική επιθεώρηση των φασμάτων παρουσιάζουν μειωμένη τα επίπεδα των πολυαμινών (κυρίως σπερμίνη) και κιτρικό, και αυξημένα επίπεδα GPC, PCho, και Cho με την αύξηση του βαθμού του όγκου.

Η

προφίλ μεταβολική Σχετικά με κλινικές παραμέτρους

Τα μεταβολικά προφίλ ήταν συσχετίζεται με τη σύνθεση του ιστού (ποσοστό της καλοήθους αδενικού ιστού: r = 0.67, στρώμα: r = 0.70, και καρκίνος: r = 0,77) (ρ & lt? 0.001). Τα μεταβολικά προφίλ δεν συσχετίστηκαν σημαντικά στο επίπεδο του ασθενούς sPSA, ο όγκος του όγκου, την ηλικία ή pT-στάδιο (p & gt? 0,05).

Διακριτικό Καρκίνος και Κανονική παρακείμενο ιστό

πολυπαραγοντική ανάλυση

με βάση τα μεταβολικά προφίλ, καρκίνου και φυσιολογικά δείγματα διαχωρίστηκαν με 86% ορθή κατάταξη χρησιμοποιώντας PLS-DA σε ανεξάρτητα δείγματα δοκιμής (ευαισθησία 86,9%, η ειδικότητα 85,2%, p & lt? 0.001). Ένα μοντέλο PLS συσχέτιση των μεταβολικά προφίλ για GS (Εικόνα 3, Α-Β) διαχωρίζει τις φυσιολογικό γειτονικό δείγματα ιστού από τα δείγματα καρκινικού ιστού. Οι φορτίσεις έδειξαν μειωμένα επίπεδα κιτρικού, ταυρίνη και κρεατίνη, και αύξηση των GPC, PCho, Cho, και γλυκίνη σε καρκίνο συγκριτικά με φυσιολογικό ιστό.

(Α) PLS βαθμολογίες και (Β) φορτίσεις LV1 και LV2 από PLS παλινδρόμησης συσχέτιση των μεταβολικών προφίλ σε GS με συντελεστή συσχέτισης r = 0,71. Τα δείγματα του καρκίνου διαχωρίζονται από τα κανονικά δείγματα στο οικόπεδο σκορ, με τις φορτίσεις που δείχνει μεταβολικές αλλαγές που σχετίζονται με κακοήθεια. Δείγματα με GS 9 είναι σχεδόν εντελώς από το κανονικό κύκλωμα γειτονικά δείγματα στο οικόπεδο σκορ, ενώ μερικά δείγματα με χαμηλότερη βαθμολογία επικάλυψη με τις κανονικές τιμές. Το μοντέλο PLSDA εξηγεί 48,2% του Χ-διακύμανσης και 53,7% της y-διακύμανση (C) PLS βαθμολογίες και (D) το αντίστοιχο προφίλ φόρτωση LV1 από PLS παλινδρόμηση μόνο τα δείγματα καρκίνου, συσχετίζοντας τις μεταβολικές προφίλ στη GS με ένα συντελεστή συσχέτισης r = 0,45. Το προκύπτον μοντέλο εξηγεί 20,0% του Χ-διακύμανσης και 27,4% της y-διακύμανση των δεδομένων. Οι φορτώσεις στο (Β) και (Δ) χρωματισμένα σύμφωνα με VIP βαθμολογία τους. S-Ινώ? scyllo-ινοσιτόλη.

Η

Απόλυτη ποσοτικοποίηση με LCModel.

Οι ποσοτικοί συγκεντρώσεις μεταβολίτη σε καρκίνο και φυσιολογικό δείγματα ιστού (n = 153), παρουσιάζονται στον Πίνακα 2. Πέντε φάσματα όχι ποσοτικά λόγω της ανεπαρκούς προσαρμογής που προκαλούνται από την υψηλή σήματα λιπιδίων

η

Διακριτικά Χαμηλή Βαθμολογία (GS = 6) και High Grade Καρκίνος ιστών (GS≥7).? . Συσχέτιση με το σύστημα Gleason

πολυπαραγοντική ανάλυση

Το μεταβολικό προφίλ συσχετίστηκαν με GS με συντελεστή συσχέτισης r = 0,71 χρησιμοποιώντας PLS ανάλυση παλινδρόμησης (ρ & lt? 0.001) (Σχήμα 3, Α-Β). Κατά την ανάλυση μόνο τα δείγματα καρκίνου, οι μεταβολικά προφίλ συσχετίστηκαν με GS με συντελεστή συσχέτισης r = 0,45 (ρ & lt? 0.001) (Σχήμα 3, C-D). Όταν διαιρώντας τα δείγματα σε κανονικό, υψηλής ποιότητας (GS≥7) και χαμηλής ποιότητας (GS = 6), ορθή κατάταξη από την PLS-DA ήταν 85,8% (ευαισθησία 89,3%, ειδικότητα 82,3%), 77,4% (ευαισθησία 84,4%, εξειδίκευση 70,5%) και 65,8% (ευαισθησία 64.1%, ειδικότητα 67,6%), αντίστοιχα.

Απόλυτη ποσοτικοποίηση με LCModel.

Οι συγκεντρώσεις σπερμίνης και κιτρικού έδειξαν να είναι σημαντικά διαφορετική μεταξύ των χαμηλών βαθμού και υψηλού βαθμού καρκίνους, ενώ δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές ανιχνεύθηκαν για τους άλλους μεταβολίτες. Οι συγκεντρώσεις και τα στατιστικά αποτελέσματα για τις σημαντικές μεταβολίτες συνοψίζονται στον Πίνακα 3. Για την περαιτέρω εξέταση των συγκεντρώσεων του μεταβολίτη που σχετίζονται με την επιθετικότητα, μεταβολικές διαφορές μεταξύ των δειγμάτων του GS 6, 7, και 8-9 αναλύθηκαν ξεχωριστά (Πίνακας 3). δεν ανιχνεύθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των GS 7 και GS 8-9 για οποιαδήποτε από τις μεταβολιτών. Επιπλέον, δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις συγκεντρώσεις μεταβολίτη βρέθηκαν μεταξύ των δειγμάτων του GS 3 + 4 και 4 + 3 (ρ & gt? 0,05). Οι συσχετίσεις μεταξύ GS και οι συγκεντρώσεις της σπερμίνης και κιτρικού ήταν r = -0,36 και r = -0,43, αντίστοιχα.

Η

Ο κλινικά σχετική αναλογία CCP /C ήταν σημαντικά αυξημένη σε υψηλής ποιότητας σε σύγκριση με χαμηλής ποιότητας δείγματα καρκίνου (Πίνακας 3). Επιπλέον, ανιχνεύθηκε μια τάση διαφορετικές αναλογίες GPC /PCho μεταξύ δειγμάτων χαμηλής και υψηλής ποιότητας καρκίνο (p = 0.08). Κατά την εξέταση του μεταβολίτη συγκεντρώσεις που σχετίζονται με την επιθετικότητα, τα ποσοστά καλοήθους αδενικό, στρώμα, και καρκινικό ιστό συμπεριλήφθηκαν στις γραμμικές μικτά μοντέλα, προκειμένου να διορθωθούν οι διαφορές στη σύνθεση των ιστών. Ωστόσο, κανένας από τους τύπους ιστού είχε σημαντική συμβολή στα στατιστικά μοντέλα (p & gt? 0.05), και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται χωρίς διόρθωση για τη σύνθεση των ιστών

Συζήτηση

Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε με τη χρήση. προστατικού ιστού με υψηλή περιεκτικότητα σε καρκίνο, δείξαμε τη δυνατότητα να διαχωρίσει χαμηλής ποιότητας από καρκίνο του προστάτη υψηλής ποιότητας με τη χρήση μεταβολικής προφίλ. Μειωμένες συγκεντρώσεις του κιτρικού και σπερμίνης δείχθηκαν να είναι έγκυρη βιοδείκτες MR ιστού για επιθετικότητα του καρκίνου του προστάτη, και οι μεταβολικά προφίλ συσχετίζονταν σημαντικά με την GS δείχνει ότι η επιθετική καρκίνοι έχουν ένα αλλαγμένο μεταβολισμό σε σύγκριση με τον καρκίνο νωχελικός. Παραδόξως, η χολίνη που περιέχει συστατικά δεν αυξάνεται με την GS, υποδεικνύοντας ότι η σπερμίνη και το κιτρικό είναι οι κύριοι συνεισφέροντες στην κλινικά εφαρμοσμένη αναλογία CCP /C, η οποία αυξάνει με την GS. Επιπλέον, αυτή η μελέτη επιβεβαιώνει το διαχωρισμό μεταξύ του καρκίνου και του φυσιολογικού ιστού, και τα μεταβολικά προφίλ HR-MAS επιτυχώς διαχωρίστηκαν με σωστή ταξινόμηση 86,0%.

Πολλοί ασθενείς με καρκίνο του προστάτη διαγιγνώσκονται με βραδείας νόσο (GS 6) είναι αποδεκτά για να συμπεριληφθούν σε ενεργητικά προγράμματα επιτήρησης. Είναι επομένως επιθυμητό να διαχωριστούν σε αυτήν την ομάδα ασθενών με υψηλότερα καρκίνους βαθμό. Κιτρικό συγκεντρώσεις θα μπορούσε να διαχωρίσει τα δείγματα με GS 6 τόσο από GS 7 και 8-9, ενώ η διαφορά στις συγκεντρώσεις σπερμίνη ήταν σημαντική μόνο μεταξύ GS 6 και GS 8-9. Είναι ενδιαφέρον, κανένας από τους μεταβολίτες ήταν σημαντικά διαφορετική μεταξύ των δειγμάτων με GS 7 και GS 8-9, υποδεικνύοντας ότι τα δείγματα με GS 7 (ασθενείς ενδιάμεσο κίνδυνος) έχουν ένα μεταβολικό πρότυπο παρόμοιο με υψηλότερες καρκίνους βαθμού. Το εύρημα αυτό υποστηρίζει τη συναίνεση που μόνο οι ασθενείς με GS≤6 θα πρέπει να περιλαμβάνονται σε ενεργητικά προγράμματα επιτήρησης. Ασθενείς με GS 4 + 3 έχουν χειρότερη πρόγνωση από εκείνους με GS 3 + 4, ωστόσο η μελέτη αυτή δεν θα μπορούσε να διαχωρίσει αυτά τα κλινικά σχετικές υποομάδες.

Κανονικό προστάτη επιθηλιακά κύτταρα παράγουν και να συσσωρεύουν ένα μεγάλο ποσό κιτρικού η οποία εκκρίνεται ως ένα σημαντικό συστατικό του προστατικού υγρού. Σε σύγκριση με φυσιολογικό ιστό, μειωμένα επίπεδα κιτρικού παρατηρηθεί προηγούμενα σε ιστό καρκίνου προστάτη με

ex vivo

MRS [9]. Η μελέτη μας επιβεβαιώνει και επεκτείνει τα ευρήματα αυτά, αποδεικνύοντας μία σημαντική αρνητική συσχέτιση με την GS, και σημαντικές διαφορές μεταξύ χαμηλής ποιότητας και των ιστών του καρκίνου υψηλής ποιότητας, μεταξύ των δειγμάτων των GS 6 και 7 GS, καθώς και μεταξύ GS 6 και GS 8-9. Αυτό υποστηρίζει την εξαιρετικά κλινικά σχετική υπόθεση ότι η συγκέντρωση κιτρικού μπορεί να γίνει διάκριση μεταξύ επιθετικών και νωχελικός καρκίνο του προστάτη.

Τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν προηγούμενες

in vivo

και

ex vivo

μελέτες MRS δείχνει ότι μια μείωση στην πολυαμινών σχετίζεται με τον καρκίνο του προστάτη [8], [14], [30], [31]. Επιπλέον, η πολύ χαμηλή συγκέντρωση πουτρεσκίνη στη μελέτη μας επιβεβαιώνει ότι η κορυφή πολυαμίνη συνίσταται κυρίως από σπερμίνης. Λόγω της σημαντικά χαμηλότερη συγκέντρωση της σπερμίνης σε υψηλής ποιότητας σε σύγκριση με χαμηλής ποιότητας ιστό, προτείνουμε σπερμίνης ως διακριτική βιοδείκτη MR για επιθετικότητα του καρκίνου του προστάτη, και μια εστίαση για αυτό θα πρέπει να θεωρείται, χρησιμοποιώντας τον λόγο CCP /C σε MRSI εξετάσεις. Σήμερα, σπερμίνη δεν μπορεί να διαχωριστεί πλήρως από την κορυφή χολίνη χρησιμοποιώντας MRSI, αλλά λόγω των ραγδαίων τεχνολογικών εξελίξεων ήδη σε εξέλιξη και υψηλότερες εντάσεις πεδίου (7Τ) κάνει διαχωρισμό δυνατό [32], πολυαμίνες και ιδιαίτερα σπερμίνη είναι εν δυνάμει βιοδεικτών στην κλινική πράξη.

Παραδόξως, δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των υψηλής ποιότητας και του καρκίνου του προστάτη χαμηλού βαθμού σε οποιαδήποτε από τις ποσοτικά choline- ή περιέχουν αιθανολαμίνη-μεταβολίτες (ΕΘ, PE και GPE). Προηγούμενη

ex vivo

μελέτες έχουν δείξει σημαντική συσχέτιση μεταξύ της GS και η χολίνη και η συνολική της χολίνης [33], καθώς και σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις του GPC σε υψηλού βαθμού (GS≥4 + 3) σε σύγκριση με χαμηλής ποιότητας (GS≤3 + 4) καρκίνοι [13], το οποίο δεν είναι σε συμφωνία με τα ευρήματα μας. Βρήκαμε μια τάση προς τη σημασία για την αναλογία GPC /PCho (p = 0,0832), γεγονός που υποδηλώνει μια αλλαγή των μεταβολιτών που περιέχει χολίνη, που συνδέονται με την αυξημένη επιθετικότητα, ωστόσο δεν ανιχνεύονται κατά την εξέταση των μεταβολιτών ξεχωριστά. Λόγω αντιφατικά ευρήματα του μεταβολισμού της χολίνης και σε άλλες μορφές καρκίνου [34], ο μεταβολισμός χολίνη που σχετίζονται με την επιθετικότητα του καρκίνου χρειάζεται προφανώς περαιτέρω αξιολόγηση.

Προηγούμενο

in vivo

μελέτες MRSI έχουν συνάψει μια τάση προς μια συσχέτιση μεταξύ της CCP /C επιθετικότητα αναλογία και του προστάτη [12], [35], και η μελέτη μας έδειξε μια εξαιρετικά σημαντική διαφορά στην αναλογία CCP /C μεταξύ καρκίνων χαμηλού και υψηλού βαθμού. Τα ευρήματά μας σχετικά με τις ατομικές τους μεταβολίτες, ωστόσο, δείχνουν ότι η μειωμένη αναλογία ΚΚΚ /C παρατηρείται

in vivo

κυρίως προκύπτει από μειωμένη κιτρικό επίπεδα.

Αν και υπήρχε ένας συσχετισμός μεταξύ των μεταβολικών προφίλ και σύνθεση των ιστών, η διόρθωση για τη σύνθεση των ιστών στην ανάλυση των επιμέρους μεταβολίτη συγκεντρώσεων δεν ήταν σημαντική. Αυτό δείχνει ότι οι μεταβολικές διαφορές μεταξύ υψηλών και χαμηλών δείγματα καρκίνου του προστάτη βαθμού είναι παρόντα ανεξάρτητα από τη σύνθεση του ιστού. Ωστόσο, είναι πιθανό ότι τα δείγματα με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε καρκίνο θα απαιτήσει στατιστικές μεθόδους για τη διόρθωση για τη σύνθεση των ιστών.

Ένα πλεονέκτημα αυτής της μελέτης είναι η ένταξη των ασθενών από όλο το φάσμα των κλινικών σταδίων, συμπεριλαμβανομένων των ασθενών με ιδιαίτερα επιθετικές μορφές καρκίνου. Ένας περιορισμός είναι, ωστόσο, ότι το υλικό χαρτομάντηλων χαμηλής ποιότητας (GS 6) αποκτήθηκε κυρίως από ασθενείς που έχουν περισσότερο επιθετικούς όγκους στην περιοχή, και αυτό μπορεί να επάγεται μεταβολική διαταραχή σε υλικό χαμηλής ποιότητας μας. Μια ομάδα του δείγματος, συμπεριλαμβανομένων περισσότερων δειγμάτων από ασθενείς με καρκίνο καθαρό χαμηλής ποιότητας που μπορεί να δώσει ακόμη σαφέστερη μεταβολικές διαφορές μεταξύ χαμηλής και υψηλής ποιότητας καρκίνους.

Συμπέρασμα

Με βάση το μεταβολικό προφίλ των δειγμάτων ανθρώπινου καρκίνου του προστάτη η μελέτη αυτή δείχνει ότι βαθμός ιστός χαμηλής και υψηλής καρκίνου του προστάτη μπορούν να διακριθούν από τις συγκεντρώσεις της σπερμίνης, κιτρικό και η αναλογία CCP /C. Στο μέλλον, αναλύοντας μεγαλύτερες ομάδες ασθενών, η συγκέντρωση τιμές cut-off μπορεί να προσδιοριστεί για σπερμίνη και κιτρικό, και τα μοντέλα με βάση τα μεταβολικά προφίλ μπορούν να γίνουν εργαλεία για την εκτίμηση της επιθετικότητας του καρκίνου του προστάτη. HR-MAS είναι εφικτό ως διαγνωστικό συμπληρωματικό εργαλείο για την αξιολόγηση διορθικό υπέρηχο καθοδηγούμενη βιοψία, παρέχοντας μεταβολικό προφίλ που μπορεί να προβλέψει την επιθετικότητα του όγκου. Τελικά, η μετάφραση από το

ex vivo

μετρήσεις σε δείγματα ιστού σε μια αληθινή μη επεμβατική

in vivo

εξέταση, καθίσταται δυνατή με βελτιώσεις στην τεχνολογία MR, θα είναι ο κύριος μελλοντικός στόχος. Έτσι, τα αποτελέσματά μας αποδεικνύουν την αξία της MRS στο σχεδιασμό κλινική θεραπεία και ως εργαλείο για την παρακολούθηση των ασθενών που συμμετείχαν σε ενεργητικά προγράμματα επιτήρησης.

Ευχαριστίες

Οι συγγραφείς ευχαριστήσω τεχνικούς εργαστηρίων Toril Rolfseng, UNN Granli, και Borgny Ytterhus για βοήθεια σχετικά με την εργασία στο εργαστήριο, Jørn-Ove Sæternes για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη του εξοπλισμού συγκομιδής των ιστών, και ουρολόγους Jan Gerhard Mjønes και Dag Halvorsen για τη συλλογή των ιστών. Η μελέτη διεξήχθη στο Μηχανισμό MR πυρήνα, Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστημών και Τεχνολογίας (NTNU).